建筑安全的管理和控制研究

徐明

（江西省修水縣新城開發建設管理委員會，江西九江 332400）

1 引言

對建筑施工過程中影響安全的因素進行相關分析，搭建指標評價體系，通過層次分析法對影響因素進行分析和結果總結，利用BIM 技術的優勢建立安全風險控制系統，并對其重要部分進行分析，可以提高建筑施工的風險控制水平[1]。風險管理是項目管理的主要組成部分，有效的風險管理對項目的進展以及經濟效益具有促進作用。因此，研究風險管理具有很高的實用價值和社會意義。對工程進行風險管理可以有效降低施工風險[2]。一方面可以使建設項目如期完工，保證工期，降低危險的發生概率，保證項目質量；另一方面能夠降低施工造成的經濟損失，提高項目的經濟效益。

2 事故原因分析

建筑工程發生安全事故的直接原因主要有4 方面：人員操作因素、材料質量及施工因素、機械使用及施工因素、環境因素。人員操作因素造成安全事故的主要原因是工作人員技術水平有待提高、文化程度有限、安全意識薄弱、心理素質不健全、疲勞施工等。材料質量及施工因素的主要原因是混凝土配比不合理、材料用料不達要求、原材料進場未檢驗等[3]。機械使用及施工因素造成安全事故的主要原因有使用的機械設備落后、設備存在缺陷、防護措施不達標、機械設備和防護裝置超負荷使用、臨時支撐體系防護不牢、機械設備故障等。環境因素造成安全事故的主要原因有施工使用的材料和設備亂丟亂放、生產生活用電不合理、施工作業面順序混亂等。

3 安全風險識別

3.1 基于WBS-RBS 安全風險識別

本文通過風險矩陣法對項目進行結構分解。WBS-RBS 風險識別方法的優點是既可以對全局風險進行控制，還可以對風險的細節進行識別。

該方法可以將全過程的風險轉化為各個施工階段的風險因素，同時可對風險進行精確、全面的識別。通過風險矩陣法可以對項目的結構組成和風險成因進行剖析，對二者進行綜合考慮來實現施工風險的識別。對建筑施工中的施工方法、工序主要節點等進行風險發生概率分析，對風險產生的原因及結果以及風險帶來的損失進行相應的評估。

3.1.1 工作分解結構

工作分解結構是將項目按照一定的順序進行分解，以工序作為目標層，進行分解的作用是使項目相互獨立、內容簡單，這樣便于對項目進行管理，可以直觀地顯示項目的結構組成和重要程度。分解過程中應注意的是分解的層次不宜較多。本文通過對項目進行分解來劃分不同階段，主要包括基礎施工階段、主體施工階段、裝飾裝修階段、安裝工程施工4 個階段，其中，基礎施工又可以分為土方開挖、基坑支護與降水、樁基施工等；主體施工可分解為混凝土施工、模板施工、腳手架施工等；裝飾裝修工程可分解為抹灰工程、幕墻工程；安裝工程施工可分解為給排水工程、電氣工程。

3.1.2 風險分解結構

從人、機械設備、技術、管理和環境4 個方面對影響因素進行風險結構分解。

3.1.3 構建耦合矩陣

將WBS 分項工程作為行向量，RBS 為列向量，對建筑施工建立WBS-RBS 耦合矩陣。結果如表1 所示。表1 中數字0表示耦合不產生風險因素，同時無風險轉化條件。數字1 表示耦合產生風險因素。

表1 WBS-RBS 耦合矩陣工程項目

3.2 案例分析

所依托工程為某高層建筑，該建筑組成為1 棟23 層塔樓、1 棟5 層裙房、2 層地下車庫。塔樓高度為99.3 m，裙樓高度為31.55 m。建筑面積為95 508.79 m2，地面以上面積可達62451.50 m2，基礎面積為5010.49 m2。該工程的基坑深度約為8.4～8.9 m。采用的設計等級為一級；設計使用年限為50 a；地下防水設定為二級，屋面防水設定為一級，外墻防水設定為一級。結構抗震設防裂度為7 度。工程結構為剪力墻，一部分為鋼筋混凝土結構。工程采用的基礎形式為筏板基礎。外墻采用形式為玻璃幕墻、石材幕墻。項目施工工期較長，共1 200 d，經歷雨期和冬期施工。

3.2.1 工作分解結構

通過對項目進行分析，將該建筑物分解為基礎施工階段、主題施工階段、裝修階段、安裝階段。具體施工階段的詳細分明如圖1 所示。

圖1 分解結構WBS 樹

3.2.2 風險分解結構

通過前文分析可知，安全風險的來源主要由以下方面：人員風險、機械風險、技術風險、管理風險、環境風險。人員風險的主要來源是安全意識薄弱、技術人員較少、無證上崗、人員身體情況。機械風險主要有機械超負荷工作、施工設備落后、使用的安全防護設備不合格。技術風險主要有施工技術落后、驗收不合格、設計不當、新工藝利用不當。管理風險主要有操作不恰當、技術交底落實不到位、應急處理不到位。環境風險主要有自然環境、周邊環境、作業環境。具體風險分解樹如圖2所示。

圖2 分解結構RBS 樹

3.2.3 構建耦合矩陣

通過分析，對建筑進行WBS-RBS 耦合矩陣的創建，最終通過對矩陣進行分析得到如下結論：施工中重點風險源為深基坑和主體施工。具有較大危險的工程為基坑降水、基坑支護、土方開挖、腳手架和模板工程。

4 安全風險評估

層次分析法是通過判斷矩陣的建立，分層把所有影響因素綜合起來并以量的形式表達出來，然后通過方根法等計算方法對矩陣進行處理，得到最大特征根對應的特征向量，最后對矩陣進行完全一致性判斷，使錯綜復雜的問題分層得到梳理。該方法的步驟如下。

1）構造判斷矩陣。本文中的判斷矩陣如表2 所示。

表2 判斷矩陣

本文的判斷矩陣通過1～9 標度法實現，對于P（ij其中，i，j=1，2，3，…，n）的標度含義如下：

標度Pij=1 時，說明兩因素對比，重要程度相同；標度Pij=3時，說明兩因素對比，其中一個稍顯重要；標度Pij=5 時，說明兩因素對比，其中一個明顯重要；標度Pij=7 時，說明兩因素對比，一個比另一個重要許多；標度Pij=9 時，說明兩因素對比，其中一個極其重要；標度Pij=2、4、6、8 時，表示介于上述兩因素狀態下的標度值。

2）利用線性代數求特征根，然后找到最大特征根對應的特征向量。該過程一般采用方根法進行計算。在層次分析法中，引入判斷矩陣除最大特征根的剩余特征根的負平均值，作為判斷矩陣偏離一致性的指標：CI=（λmax-n）（/n-1）。

矩陣是否滿足一致性還應通過判斷矩陣的平均隨機一致性指標值RI 來確定。判斷矩陣CR=CI/RI＜0.1 時，認為判斷矩陣具有滿意的一致性；CR=CI/RI＞0.1 時，認為判斷矩陣不具有滿意的一致性，矩陣需要調整。

5 安全管理與控制分析

5.1 施工場地布置

場地布置是通過Revit 建立模型，目的是反映擬建項目階段、施工階段、竣工階段的場地狀態，在該過程中及時發現問題，進行方案調整。三維模型建立后，將場地的實際環境通過數據方式進行添加，構建可視化的施工場地。對人、材、機進行合理的布置。

5.2 施工模擬

BIM 技術不僅可以解決施工進度、施工質量等問題，還可以通過該技術對施工進展進行全面掌控。擬建階段可通過BIM 技術對方案中存在的錯誤進行識別，從而進行設計優化，保證方案的可行性。在模型基礎上對參數進行更新，通過BIM技術對工序進行模擬，分析該過程易出現的安全隱患，提高工程質量。

項目利用BIM 技術建立模型，使監理、施工、建設單位更加直觀地理解設計的目的，還可以進行設計優化，施工模擬等。

5.3 施工安全控制

傳統的安全風險控制系統缺乏動態定位，滿足不了監控的要求，通過BIM 平臺能夠對項目全壽命周期中出現的各類風險進行風險預測、風險分析、風險防控以及風險控制。BIM 平臺還可以進行安全設計和風險評估。通過對施工過程中的施工信息和現場情況進行記錄、上傳來保證施工進度信息的完整性。

相比于傳統的施工數據管理，BIM 技術可以對施工過程進行跟蹤、數據管理、風險預控等，通過這種方式節約了人、材、機的投入。

6 結語

本文通過對建筑施工的風險管理與技術控制進行分析研究，結果表明：

1）高層建筑發生安全隱患或安全事故的原因主要分為直接原因和間接原因。直接原因是人、材、機以及環境因素引起的；間接原因主要是施工技術不足和安全管理不當。

2）通過WBS-RBS 對建筑進行安全風險識別，主要包括工作分解結構、風險分解結構、構建耦合矩陣。

3）對建筑進行安全風險評估主要采用的方式是層次分析法，該方法最后通過CR 是否大于0.1 來判定矩陣是否具有一致性。

4）利用BIM 技術對風險進行控制可以實現施工場地布置、進行施工模擬和安全風險控制。