事故树在建筑安全事故分析中的应用

摘要:文章系统研究了事故树在建筑施工安全中的应用。应用事故树分析“五大伤害”,以“五大伤害”事故为顶事件,用最小割集分析了引发顶事件的各种风险的组合,用最小径集寻找预防顶事件发生的可能方式,揭示项目特性的内部联系,提供顶事件与基本事件之间的因果关系;用结构重要度分析了引发事故发生的最重要的风险与最薄弱环节的全貌,查明项目的风险因素,为风险评估提供定性和定量的依据。

关键词:事故树逻辑分析;建筑施工;割集;风险评估

一、引言

事故树逻辑分析(FTA)是一种演绎推理法,这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示,一种由结果到原因描述事故的有向逻辑树,通过对事故树的定性与定量分析,找出事故发生的主要原因,为确定安全对策提供可靠依据,以达到预测与预防事故发生的目的。当前作为定性分析的工具应用在评价项目上,对系统事故进行预测,改进系统安全设计,同时用于系统的运行阶段,对多发性、严重事故进行分析,提出改善系统安全状况的措施,提高系统安全性,提高系统安全管理水平。事故树分析是根据系统可能发生的事故或已经发生的事故所提供的信息,去寻找同事故发生有关的原因,从而采取有效的防范措施,防止事故发生。

二、事故树法应用

高处坠落事故是高层房屋建筑施工中最常见的事故类型,也是很难预防和控制的事故之一。从2004-2007年房屋建筑施工事故统计,其中脚手架处作业和登高作业坠落事故占高处坠落事故70%左右,这些事故造成人员伤亡,对安全生产造成了严重的损失和影响。深入研究这两类高处坠落事故的原因及各种原因发生的机理,是降低建筑业高处坠落伤亡事故的关键。本文在研究了大量高处坠落事故原因的基础上,遵循FTA分析的有关原则,本文对高处坠落的这两种类型进行事故树分析(见图1),其中事故树的顶事件编号为T,底事件以X开头按序编号,其他中间事件自上而下地按层以A-D字母开头分别按序编号。底事件从人、机、环境和管理因素的角度来考虑。事故树如图1所示,图1中各符号意义如表1所示。

(一)进行定性分析

高处坠落事故主要有脚手架上坠落、高处作业坠落这两种类型。对顶事件T进行定性分析,如图1所示,用布尔代数法得:

B1=C1+C2+C3=X1X2+(X3+X4+D1)+(X10+D2)=X1X2+X3+X4+X5X6+X7+X8+X9+X10

B2=C4C5=(D2+X10)(X11+X12+X13+X14+X15)=(X7+X8+X9+X10)(X11+X12+X13+X14+X15)=X7X11+X7X12+X7X13+X7X14+X7X15+X8X11+X8X12+X8X13+X8X14+X8X15+X9X11+X9X12+X9X13+X9X14+X9X15+X10X11+X10X12+X10X13+X10X14+X10X15

A2=B3+B4=X16+X17+X18+X19+X20

T=A1A2=(B1+B2)(B3+B4)

由此,得顶事件T的最小割集最多有140个,具体结果如表2所示。

在进行事故分析时,本文用最小割集的方法,而进行事故预测预防时,则用最小径集的方法。

图2所示的成功树最小割集为:

{X′1,X′3,X′4,X′5,X′7,X′8,X′9,X′10},{X′1,X′3,X′4,X′6,X′7,X′8,X′9,X′10}

{X′2,X′3,X′4,X′5,X′7,X′8,X′9,X′10},{X′2,X′3,X′4,X′6,X′7,X′8,X′9,X′10}{X′16,X′17,X′18,X′19,X′20}

由此可得图1事故树的最小径集,如表3所示:

表3最小径集

(二)进行结构重要度分析

事故树中各基本事件对顶上事件影响程度不同。结构重要度分析是分析基本事件对顶上事件的影响程度,它是为改进系统安全性提供信息的重要手段。

结构重要度判断方法一般利用最小割(径)集分析判断方法。在少事件最小割(径)集中出现次数少的,与多事件最小割(径)集中出现次数多的基本事件比较,应用下式计算近似判别值:

I(i)=

式中:I(i)——基本事件Xi结构重要度系数的近似判别值;ni——基本事件所属最小割(径)集包含的基本事件数。

各个基本事件对高处坠落事故的影响大小由大到小的顺序为:

I16=I17=I18=I19=I20>I3=I4=I7=I8=I9=I10>I1=I2=I5=I6>I11=I12=I13=I14=I15

三、结论分析

第一,从事故树逻辑门看,或门占80%,与门占20%,可见高处坠落事故的危险性是较大的。

第二,从最小割集看:由于最小割集个数共140组,表示导致高处坠落事故有140种“可能途径”。这就充分说明了高处坠落事故的可能性和危险性很大,预防的困难性大。

第三,导致事故发生的基本事件共20个,其中与设备有关的只有“架体紧固件松脱”、“架体支撑变形折断”、“因磨损安全带脱扣”、“鞋底打滑”、“设备设施失修”这5个,而与人的不安全性行为有关的基本事件占了绝大部分。人与设备相比较,可靠性要低,人比设备更易受各种环境因素的影响,而且有些不安全行为又是难以克服的。造成“人失误”和“物故障”的这一直接原因却常常是管理上的缺陷。所以防止事故发生,应该从人、机、管理方面重点入手,加强设备设施的管理、维修和养护,加强人的安全技术培训,做到人、机方面的合理管理。

第四,从结构重要度看:不同基本事件在系统中的结构重要度不同。如基本事件X16、X17、X18、X19、X20结构重要度最大,则其重要性在系统中占据首位,其次是X3、X4、X7、X8、X9、X10,再次是X1、X2、X5、X6。因此,在判定预防措施时刻根据各基本事件的重要度排列,结合客观实际的可能性,从大到小选定,就可以有的放矢地制定出预防事故发生的有效措施。

第五,预防事故发生的措施判定。通过最小径集方法判定了基本事件的结构重要度顺序,从而判定基本事件对顶事件的影响程度大小,进而能更有针对性地提出相应的防范措施。由上述可知,本事故树最小径集共5组,那么只要Pi中的任何一个不发生,则事故就不会发生。使Pi中的任何一個不发生,则仅需要使Pi中的事件不发生,即X1、X3、X4、X5、X7、X8、X9、X10不同时发生;X1、X3、X4、X6、X7、X8、X9、X10不同时发生;X2、X3、X4、X5、X7、X8、X9、X10不同时发生;X2、X3、X4、X6、X7、X8、X9、X10不同时发生;X16、X17、X18、X19、X20不同时发生。

综合来看,导致高处坠落事故的原因很多,要从根源上较好地预防高处坠落事故,我们首先应该做好坠后防护工作,使经费投入得到保证,安全管理绝对不能忽视,做到防护方法得当,强度足够,制定巡检制度,使设施设备得到及时的维修和养护。

参考文献:

1、方东平,黄新宇.工程建筑安全管理[M].中国水利水电出版社,2001.

2、黄光裕,李西寿.建筑施工坠落事故的成因及其防治[J].安装,2004(8).

3、郭豪收,张建设.建筑施工高处坠落伤亡的事故树安全研究[J].山西建筑,2007(7).

4、张明轩,朱月娇,翟玉杰等.建筑工程高处坠落事故的故障树分析方法研究[J].煤炭工程,2008(2).

(作者单位:辽宁工程技术大学工商管理学院)

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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