事故樹分析法在基坑坍塌事故中的應(yīng)用

何長春

近幾年,基坑坍塌事故造成了慘重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。對施工坍塌的專項(xiàng)治理是近年來建筑施工安全工作的重點(diǎn)之一。然而,人們在對基坑坍塌事故的研究中,往往只注重某些單一的環(huán)節(jié),對事故的分析僅僅限于查清事故原因,從而采取相應(yīng)措施,預(yù)防事故再次發(fā)生,這種傳統(tǒng)的事后找原因的方法,只能發(fā)現(xiàn)表層顯現(xiàn)的原因,不能顯現(xiàn)事故的全部過程,也很難有效預(yù)防事故悲劇的重演。因此,要以系統(tǒng)、綜合的觀點(diǎn),需要運(yùn)用系統(tǒng)安全工程的方法對各類事故進(jìn)行系統(tǒng)安全的分析,著眼于事故的整個(gè)過程,才能找出事故的本質(zhì)原因。

1 事故樹分析原理

1.1 事故樹分析方法

事故樹分析法(Fault Tree Analysis,FTA)也稱故障樹,就是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹。該事故樹遵循邏輯分析原則(即從結(jié)果分析原因的原則),相關(guān)事件(節(jié)點(diǎn))之間用邏輯門連接。利用事故樹對事故進(jìn)行預(yù)測的方法稱為事故樹分析,被用于分析的事故樹也叫事故樹圖。事故樹分析方法是安全系統(tǒng)工程中進(jìn)行系統(tǒng)安全分析的核心,是安全評價(jià)的基礎(chǔ)。它應(yīng)用數(shù)理邏輯方法,從一個(gè)可能的事故開始,一層一層逐步尋找引起事故發(fā)生的觸發(fā)事件、直接原因和間接原因,并分析種種事故原因之間的相互邏輯關(guān)系,是一種演繹分析方法。在基坑坍塌事故重大危險(xiǎn)源評價(jià)過程中,事故樹法發(fā)揮了重要作用,它不僅能對導(dǎo)致基坑坍塌事故的各種因素及邏輯關(guān)系做出全面闡述,而且還可以利用該方法,根據(jù)事故的發(fā)生、發(fā)展過程,找出行之有效的預(yù)防措施,防止該類事故的發(fā)生,為安全評價(jià)提供科學(xué)、可信的參考依據(jù)。

1.2 事故樹分析中涉及的公式

1)基本事件結(jié)構(gòu)重要度:

其中,k為事故樹包含的最小割集數(shù)目;m為包含第i個(gè)基本事件的最小割集數(shù)目;Rj為包含第i個(gè)基本事件的第j個(gè)最小割集中基本事件的數(shù)目。

2)基本事件概率重要度:

其中,g(q)為事故樹的概率函數(shù);qi為第i個(gè)基本事件的發(fā)生概率。

3)頂上事件發(fā)生概率:

若事件 xi(i=1～n)是一個(gè)二值變量,其取值為:

2 事故樹分析方法在基坑坍塌造成人員傷亡事故分析應(yīng)用實(shí)例

2.1 事故樹的確立

根據(jù)FTA程序的要求,我們把基坑坍塌造成人員傷亡作為事故發(fā)生的頂上事件,而基坑坍塌又是由多個(gè)因素綜合影響制約的結(jié)果。根據(jù)前面的基本原理,可以做出基坑坍塌造成人員傷亡事故樹圖,如圖1所示,并對其進(jìn)行定性分析。

由事故樹可知,造成促使該事件發(fā)生的初始原因有18個(gè),分別用X1,X2,…,X18來表示,這些原因即為事故隱患。在眾多情況下,并不是每個(gè)初始原因都同時(shí)發(fā)生。只有當(dāng)某些初始條件發(fā)生時(shí),就可以使頂上事件發(fā)生,這些集合稱為割集,即導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的集合。如果割集內(nèi)所包含的初始原因?qū)斏鲜录陌l(fā)生充分必要,或者說引起頂上事件發(fā)生的最起碼的基本事件的集合,則稱為最小割集。

根據(jù)圖1列出結(jié)構(gòu)邏輯函數(shù)式如下:T=M1M2=X1M3(M5+M6+M7+M8)=X1(X2+M4)(M5+M6+M7+M8)=X1[X2+(X3+X4+X5+X6)][(X7+X8+X9)+(X10+X11+X12+X13+X14)+(X15+X16+X17)+X18]。

根據(jù)布爾代數(shù)簡化,得到共有54組割集,從整理結(jié)果可看出,這54組都是最小割集。

2.2 實(shí)例結(jié)果分析

1)由事故樹可知,或門個(gè)數(shù)多而與門個(gè)數(shù)少。根據(jù)或門定義,只要有任意一個(gè)基本事件發(fā)生就有輸出,而與門表示只有全部基本事件發(fā)生時(shí)才有輸出。2)通過對圖1事故樹的定性分析可知,基坑坍塌引起人員傷亡最小割集最多54個(gè),最小徑集3個(gè),即導(dǎo)致基坑坍塌引起人員傷亡的可能性有54種,可見基坑坍塌造成人員傷亡是很容易發(fā)生的。3)從結(jié)構(gòu)重要順序可以看出,在眾多的基本原因事件中,作業(yè)人員在現(xiàn)場作業(yè)無法及時(shí)察覺安全隱患和危險(xiǎn)、事故發(fā)生后無法及時(shí)救援是兩個(gè)最主要的因素,其次是設(shè)計(jì)不到位、施工方法不當(dāng)、基坑監(jiān)控不足等因素導(dǎo)致事故發(fā)生。

3 控制措施

1)必須堅(jiān)持以人為本,不斷完善職業(yè)安全健康環(huán)境。通過安全知識教育、安全技能教育,提高人員安全意識,提高規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)能力,提高自我防范能力。2)要建立和完善應(yīng)急救援體系,做好應(yīng)急體系的教育和培訓(xùn);儲備好應(yīng)急救援設(shè)備有備無患;開展有針對性的應(yīng)急救援預(yù)案演練,不斷提高應(yīng)急反應(yīng)能力、員工應(yīng)急救援熟練程度,做到“聯(lián)得上、拉得出、能施救”。3)要加強(qiáng)基坑施工安全技術(shù)管理,從基坑設(shè)計(jì)、施工方案、施工方法、過程監(jiān)控等各方面尊重科學(xué),尊重事實(shí),制訂完善、可行、能操作的安全技術(shù)措施,把每一項(xiàng)工作,每一步工序扎扎實(shí)實(shí)地落實(shí)。4)要堅(jiān)持動態(tài)施工,動態(tài)設(shè)計(jì)的原則,一旦發(fā)現(xiàn)施工實(shí)際情況與原方案不符合,要及時(shí)調(diào)整施工方案和方法。

4 結(jié)語

事故樹分析方法應(yīng)用于基坑坍塌造成人員傷亡事故的分析中,既能對導(dǎo)致基坑坍塌事故的各種因素及邏輯關(guān)系做出全面的闡述,又可以對事故發(fā)生對人員傷亡影響情況進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析,為避免和降低人員傷亡提供切實(shí)可行的參考依據(jù)。正是運(yùn)用了此方法,華基路下穿隧道深基坑施工中,提高了作業(yè)人員的安全意識,實(shí)現(xiàn)了施工全過程無傷亡事故。

[1] 何學(xué)秋.安全工程學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2000.

[2] 高大釗,陳漢忠.深基坑工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

[3] 趙鐵錘.安全評價(jià)[M].第3版.北京:煤炭工業(yè)出版社,2005.

[4] 許健威.淺談建筑施工安全管理[J].山西建筑,2008,34(10):210-211.