事故樹分析法在基坑坍塌事故中的應用

何長春

近幾年,基坑坍塌事故造成了慘重的人員傷亡和經濟損失。對施工坍塌的專項治理是近年來建筑施工安全工作的重點之一。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節,對事故的分析僅僅限于查清事故原因,從而采取相應措施,預防事故再次發生,這種傳統的事后找原因的方法,只能發現表層顯現的原因,不能顯現事故的全部過程,也很難有效預防事故悲劇的重演。因此,要以系統、綜合的觀點,需要運用系統安全工程的方法對各類事故進行系統安全的分析,著眼于事故的整個過程,才能找出事故的本質原因。

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,就是從結果到原因描繪事故發生的有向邏輯樹。該事故樹遵循邏輯分析原則(即從結果分析原因的原則),相關事件(節點)之間用邏輯門連接。利用事故樹對事故進行預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工程中進行系統安全分析的核心,是安全評價的基礎。它應用數理邏輯方法,從一個可能的事故開始,一層一層逐步尋找引起事故發生的觸發事件、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系,是一種演繹分析方法。在基坑坍塌事故重大危險源評價過程中,事故樹法發揮了重要作用,它不僅能對導致基坑坍塌事故的各種因素及邏輯關系做出全面闡述,而且還可以利用該方法,根據事故的發生、發展過程,找出行之有效的預防措施,防止該類事故的發生,為安全評價提供科學、可信的參考依據。

1.2 事故樹分析中涉及的公式

1)基本事件結構重要度:

其中,k為事故樹包含的最小割集數目;m為包含第i個基本事件的最小割集數目;Rj為包含第i個基本事件的第j個最小割集中基本事件的數目。

2)基本事件概率重要度:

其中,g(q)為事故樹的概率函數;qi為第i個基本事件的發生概率。

3)頂上事件發生概率:

若事件 xi(i=1～n)是一個二值變量,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用實例

2.1 事故樹的確立

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

由事故樹可知,造成促使該事件發生的初始原因有18個,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,并不是每個初始原因都同時發生。只有當某些初始條件發生時,就可以使頂上事件發生,這些集合稱為割集,即導致頂上事件發生的集合。如果割集內所包含的初始原因對頂上事件的發生充分必要,或者說引起頂上事件發生的最起碼的基本事件的集合,則稱為最小割集。

根據圖1列出結構邏輯函數式如下: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]。

根據布爾代數簡化,得到共有54組割集,從整理結果可看出,這54組都是最小割集。

2.2 實例結果分析

1)由事故樹可知,或門個數多而與門個數少。根據或門定義,只要有任意一個基本事件發生就有輸出,而與門表示只有全部基本事件發生時才有輸出。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,最小徑集3個,即導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生的。3)從結構重要順序可以看出,在眾多的基本原因事件中,作業人員在現場作業無法及時察覺安全隱患和危險、事故發生后無法及時救援是兩個最主要的因素,其次是設計不到位、施工方法不當、基坑監控不足等因素導致事故發生。

3 控制措施

1)必須堅持以人為本,不斷完善職業安全健康環境。通過安全知識教育、安全技能教育,提高人員安全意識,提高規避風險能力,提高自我防范能力。2)要建立和完善應急救援體系,做好應急體系的教育和培訓;儲備好應急救援設備有備無患;開展有針對性的應急救援預案演練,不斷提高應急反應能力、員工應急救援熟練程度,做到“聯得上、拉得出、能施救”。3)要加強基坑施工安全技術管理,從基坑設計、施工方案、施工方法、過程監控等各方面尊重科學,尊重事實,制訂完善、可行、能操作的安全技術措施,把每一項工作,每一步工序扎扎實實地落實。4)要堅持動態施工,動態設計的原則,一旦發現施工實際情況與原方案不符合,要及時調整施工方案和方法。

4 結語

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

[1] 何學秋.安全工程學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2000.

[2] 高大釗,陳漢忠.深基坑工程[M].北京:機械工業出版社,1999.

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