采用WSR方法論的塔吊坍塌事故安全評(píng)價(jià)方法

摘要： 為提高塔吊安全管理效率，采用物理-事理-人理（WSR）方法論構(gòu)建塔吊坍塌事故安全評(píng)價(jià)體系。從物理層面基于塔吊的結(jié)構(gòu)組成視角分析塔吊坍塌的主要風(fēng)險(xiǎn)致因；從事理層面梳理塔吊坍塌事故發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理，并建立塔吊坍塌事故樹模型；從人理層面提出塔吊坍塌關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的應(yīng)對(duì)措施；通過實(shí)例論證安全評(píng)價(jià)模型的可行性。研究結(jié)果表明：保護(hù)裝置失效是塔吊坍塌事故樹模型中最關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素，其關(guān)鍵重要度為51.14%，加強(qiáng)塔吊設(shè)備安全隱患巡查、規(guī)范塔吊作業(yè)人員行為和優(yōu)化塔吊運(yùn)行安全監(jiān)管能有效降低人不良思想和行為造成的物理風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞： 物理-事理-人理（WSR）方法論； 塔吊坍塌； 事故樹； 安全評(píng)價(jià)； 基本事件

中圖分類號(hào)： X 947文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A"" 文章編號(hào)： 1000-5013（2024）06-0721-09

Safety Evaluation Method for Tower Crane Collapse Accidents Using WSR Methodology

QI Shenjun， WANG Ya， CHEN Jingjing， ZHANG Zichen

（School of Civil Engineering， Huaqiao University， Xiamen 361021， China）

Abstract： In order to improve the efficiency of tower crane safety management， a safety evaluation system for tower crane collapse accidents is constructed based on the Wuli-Shili-Renli （WSR） methodology. From Wuli level， the main risk causes of tower crane collapse are analysed based on the structural composition of the tower crane. From Shili level， the internal mechanism of tower crane collapse is sorted out， and the fault accident tree model of tower crane collapse is established. From Renli level， the countermeasures of key risk factors of tower crane collapse are proposed； and the feasibility of the safety evaluation model is demonstrated by examples. The research results show that the failure of protective devices is the most critical risk factor in the tower crane collapse accident tree model， with a critical importance degree of 51.14%， strengthening the inspection of hidden safety hazards of tower crane equipment， regulating the behaviour of tower crane operators and optimising the safety supervision of tower crane operation can effectively reduce Wuli risks caused by bad person thoughts and behaviours.

Keywords： Wuli-Shili-Renli （WSR） methodology； tower crane collapse； fault accident tree； safety evaluation； basic event

近年來， 塔吊安全事故頻繁發(fā)生， 據(jù)2012-2022年的不完全統(tǒng)計(jì)， 我國(guó)共發(fā)生335起塔吊事故［1］（其中2019-2022年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)站https：//www.safehoo.com/），造成了340多人的傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。其中，塔吊坍塌事故發(fā)生最為頻繁、破壞性最大［2］。為了保障塔吊安全運(yùn)行、預(yù)防安全事故發(fā)生、識(shí)別關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)致因，對(duì)塔吊進(jìn)行安全評(píng)價(jià)至關(guān)重要。

在塔吊風(fēng)險(xiǎn)因素方面，學(xué)者們從塔吊作業(yè)人員職業(yè)安全與健康［3］、機(jī)械故障［4］和塔吊工作原理［5］等視角分析塔吊在裝、使用、維護(hù)全過程中的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，但上述研究沒有從塔吊的物理結(jié)構(gòu)組成及安全事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生機(jī)理的角度分析塔吊坍塌事故。塔吊物理結(jié)構(gòu)不安全狀態(tài)是導(dǎo)致塔吊坍塌的風(fēng)險(xiǎn)因素［6］，塔吊結(jié)構(gòu)失效往往是因局部結(jié)構(gòu)失效而最終引發(fā)塔吊體系整體的坍塌事故。事故樹分析法可以通過梳理各事故原因間的邏輯關(guān)系，識(shí)別引發(fā)事故的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素［7］。在塔吊安全評(píng)價(jià)方面，Li等［8］結(jié)合熵和累積前景理論，精確、合理地評(píng)價(jià)塔吊的安全狀況；吳占穩(wěn)等［9］通過采用改進(jìn)熵權(quán)法和綜合模糊法，建立塔吊安全評(píng)價(jià)模型，從而減少人的主觀因素對(duì)安全評(píng)價(jià)的影響；Zhou等［10］基于風(fēng)險(xiǎn)管理理論，應(yīng)用AcciMap技術(shù)定性分析，建立通用的塔吊安全系統(tǒng)模型。然而，上述安全評(píng)價(jià)方法的系統(tǒng)性不夠，對(duì)相關(guān)影響因素的考慮還不夠全面。塔吊坍塌事故是由兩個(gè)或多個(gè)基本事件同時(shí)作用的系統(tǒng)問題，需要對(duì)處于“臨界狀態(tài)”的系統(tǒng)采取措施，從而阻止?jié)撛陲L(fēng)險(xiǎn)，避免塔吊安全事故的發(fā)生。物理-事理-人理（WSR）方法論是用于解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的方法和工具［11］，主要應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理［12］、安全生產(chǎn)管理［13］和企業(yè)管理［14］等領(lǐng)域。

因此，本文采用WSR方法論和安全評(píng)價(jià)，從塔吊的物理結(jié)構(gòu)組成角度，建立塔吊坍塌事故安全評(píng)價(jià)的WSR理論框架，進(jìn)一步從物理、事理和人理3個(gè)方面構(gòu)建系統(tǒng)化的塔吊事故安全評(píng)價(jià)體系。

1 基于WSR方法論的塔吊坍塌安全評(píng)價(jià)機(jī)理

WSR方法論是一種能夠處理現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題的方法論，具有普適性，是綜合定性和定量分析方法的東方系統(tǒng)思想［11］。應(yīng)用WSR方法論解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的哲學(xué)思路是整體認(rèn)識(shí)-分層研究-綜合解決。塔吊坍塌事故是跨系統(tǒng)層面的多種因素共同作用的結(jié)果，而不是單獨(dú)因素導(dǎo)致的。因此，采用WSR方法論構(gòu)建塔吊坍塌事故安全評(píng)價(jià)模型，如圖1所示。

物理（W）是指客觀規(guī)律世界的法則和規(guī)則，在塔吊安全評(píng)價(jià)體系中是指組織所擁有的塔吊設(shè)備及塔吊結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則［15］，可通過文獻(xiàn)和事故案例分析塔吊的結(jié)構(gòu)組成和塔吊坍塌的物理風(fēng)險(xiǎn)因素。事理（S）是指事物的機(jī)理，在塔吊安全評(píng)價(jià)體系中是指塔吊坍塌事故的內(nèi)在邏輯，通過梳理塔吊坍塌事故的發(fā)生機(jī)理并建立塔吊坍塌的事故樹模型，定性分析塔吊安全體系失效的潛在模式，定量識(shí)別塔吊坍塌的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)致因，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔吊坍塌事故的綜合安全評(píng)價(jià)。人理（R）是指組織協(xié)調(diào)社會(huì)關(guān)系，在塔吊安全評(píng)價(jià)體系中是指分析作業(yè)人員個(gè)體思想、行為安全，協(xié)調(diào)人之間的復(fù)雜關(guān)系，可依據(jù)安全評(píng)價(jià)結(jié)果，從人理維度對(duì)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)致因采取針對(duì)性應(yīng)對(duì)措施。

通過物理、事理和人理三維度層層深入開展動(dòng)態(tài)分析，識(shí)別塔吊坍塌事故系統(tǒng)中貢獻(xiàn)度較大的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，從而對(duì)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素采取針對(duì)性的預(yù)防措施，并在實(shí)際安全管理中給出關(guān)鍵性建議，以減少塔吊坍塌安全事故的發(fā)生。

2 塔吊坍塌事故的物理分析

通過收集塔吊事故發(fā)生的客觀數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)塔吊坍塌是塔吊安全事故中最常見的類型。因此，基于塔吊上部結(jié)構(gòu)-塔身-塔基的物理結(jié)構(gòu)組成角度，分析塔吊坍塌事故的物理風(fēng)險(xiǎn)致因。

2.1 塔吊坍塌事故統(tǒng)計(jì)

通過收集和分析學(xué)者及網(wǎng)站整理2012-2022年我國(guó)發(fā)生塔吊安全事故類型的數(shù)據(jù)，得到統(tǒng)計(jì)圖如圖2所示。由圖2（a）可知：在塔吊安全事故中，塔吊坍塌事故發(fā)生最頻繁，尤其是2020年和2021年發(fā)生的塔吊坍塌事故劇增。由圖2（b）可知：塔吊坍塌事故發(fā)生最頻繁，概率為60%；其次是構(gòu)件脫落、吊物傷人和高處墜落事故，三者發(fā)生概率占總事故類型的34%；發(fā)生頻率相對(duì)較少的塔吊安全事故類型是塔吊碰撞和其他塔吊安全事故，僅占6%。由此可知，塔吊坍塌事故約占總塔吊安全事故的2/3，因此，重點(diǎn)關(guān)注和研究塔吊坍塌安全事故尤為重要。

2.2 塔吊坍塌事故物理風(fēng)險(xiǎn)因素

基于所收集到的塔吊安全事故類型統(tǒng)計(jì)，從塔吊組成結(jié)構(gòu)角度分析可總結(jié)為以下3種常見的塔吊坍塌事故致因。

1） 塔吊上部結(jié)構(gòu)破壞。塔吊的上部結(jié)構(gòu)主要包括塔帽、起重臂、平衡臂、和回轉(zhuǎn)總成4個(gè)部分，結(jié)構(gòu)破壞的主要原因?yàn)槠鹬乇邸⑵胶獗奂苷蹟啵跛焙突剞D(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)變形，頂升套架和塔頂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與下支座未連接。當(dāng)力矩限制器失效、起重限制器失效、制動(dòng)器設(shè)計(jì)缺陷、起升限位器開關(guān)損壞或違章超載使用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致塔吊的起重臂和平衡臂失穩(wěn)而發(fā)生折斷，塔吊力矩失衡。

2） 塔吊塔身結(jié)構(gòu)破壞。塔吊塔身主要是由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拼裝而成，結(jié)構(gòu)破壞的主要原因?yàn)?/p>

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)結(jié)構(gòu)部件連接失效和塔身失穩(wěn)。塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接部位失效，塔身松脫散架，從而無法作為整體構(gòu)件參與受力，導(dǎo)致塔身折斷，引發(fā)塔吊倒塌。當(dāng)塔身垂直度超標(biāo)時(shí)，未及時(shí)校正塔身垂直度，容易導(dǎo)致塔身失穩(wěn)而發(fā)生塔吊坍塌；另外，在大風(fēng)天氣條件下，風(fēng)力會(huì)對(duì)塔臂施加力的效果，產(chǎn)生不利于塔身的力矩，此時(shí)若標(biāo)椎節(jié)在安裝時(shí)未嚴(yán)格測(cè)量控制使得塔身垂直度超標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致塔體的平衡力矩在逆風(fēng)段處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

3） 塔吊基礎(chǔ)破壞。塔吊基礎(chǔ)的穩(wěn)固是影響整體穩(wěn)定性的重要因素，塔吊基礎(chǔ)破壞的主要原因?yàn)樗趸A(chǔ)高強(qiáng)度地腳螺栓連接失效，塔吊基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，塔吊基礎(chǔ)沉降不均勻。塔基附近土壤出現(xiàn)擾動(dòng)，塔吊螺栓出現(xiàn)銹蝕發(fā)生斷裂，以及違規(guī)調(diào)整地腳螺栓位置，都會(huì)導(dǎo)致塔吊坍塌。雨季雨水長(zhǎng)期沖刷塔吊基礎(chǔ)，會(huì)導(dǎo)致塔吊基礎(chǔ)不均勻沉降，最終發(fā)生塔吊坍塌事故。塔吊基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，也會(huì)導(dǎo)致塔吊基礎(chǔ)的承載力不足，造成塔吊坍塌事故。

3 塔吊坍塌事故的事理分析

以物理分析為基礎(chǔ)，選擇事故樹分析法，在事理層面上對(duì)塔吊坍塌事故進(jìn)行系統(tǒng)性安全綜合評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)結(jié)果識(shí)別出系統(tǒng)中潛在的失效模式和關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)致因，為塔吊安全管理提供理論依據(jù)。

3.1 塔吊坍塌事故樹的構(gòu)建

通過事故樹分析法對(duì)塔吊坍塌事故進(jìn)行安全分析和評(píng)價(jià)［16］。一般塔吊在安裝后必須驗(yàn)收合格才能投入使用，因此，建立塔吊坍塌事故樹模型的前提條件是施工單位不得使用質(zhì)量不合格或受損未檢修合格的塔吊。以塔吊坍塌事故為頂上事件，從塔吊的物理結(jié)構(gòu)部位視角對(duì)塔吊坍塌事故進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)塔吊坍塌事故主要致因分別為塔吊上部結(jié)構(gòu)破壞、塔身結(jié)構(gòu)破壞和塔吊基礎(chǔ)破壞。結(jié)合事件之間的邏輯關(guān)系推理出可能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的基本事件，繪制相應(yīng)的塔吊坍塌事故樹，如圖3所示。圖3中基本事件的含義，如表1所示。

3.2 塔吊坍塌事故定性分析

利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)塔吊坍塌事故樹模型，即

T=M1+M2+M3=M4+M5+M6+M7+M8+M9=（M13+M14）+M11+X2X6+X10+M12+X4X5+X6X12X14+X11X13=X1+X2+X10+X2X6+X4X5+X5X7+X3X9+X8X11+X11X13+X6X12X14。

根據(jù)布爾代數(shù)化簡(jiǎn)后的事故樹可知，塔吊坍塌事故發(fā)生的最小割集為

K1={X1}，" K2={X2}，" K3={X10}，" K4={X2，X6}，

K5={X4，X5}，" K6={X5，X7}，" K7={X3，X9}，

K8={X8，X11}，" K9={X11，X13}，" K10={X6，X12，X14}。

建立的塔吊坍塌事故樹有10個(gè)最小割集，即存在10種潛在的塔吊坍塌失效機(jī)制。例如，最小割集{X2，X6}表示當(dāng)違章超載、材料選用不合理這兩個(gè)基本事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，可能會(huì)使塔吊上部結(jié)構(gòu)失效，造成塔吊上部結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致塔吊坍塌事故。

3.3 塔吊坍塌事故的定量分析

3.3.1 專家意見權(quán)重 調(diào)查邀請(qǐng)了15位來自施工總承包單位和塔吊租賃單位的專家對(duì)塔吊坍塌事故的致因進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用權(quán)重賦值法，盡量確保塔吊坍塌基本事件發(fā)生概率的準(zhǔn)確性。專家均對(duì)塔吊較熟悉，學(xué)歷均在本科及以上；工齡在7 a及以上的專家有10人，且30歲及以上的專家有12人。

在確定專家權(quán)重時(shí)分別選取塔吊熟悉度、工齡、年齡、學(xué)歷4項(xiàng)因素，并將各因素細(xì)分為3～4個(gè)等級(jí)，采用強(qiáng)制比較法計(jì)算各專家權(quán)重［13］，計(jì)算公式為

Ali，j=∑4j=1Wi，jBi，l，（1）

rl=∑4i=1Ali，jWi，（2）

Rl=rl/∑15l=1rl。（3）

式（1）～（3）中：Ali，j為專家l在第i項(xiàng)指標(biāo)第j級(jí)上的得分；Wi，j為項(xiàng)目劃分后的級(jí)別權(quán)重；Wi為項(xiàng)目權(quán)重；Bi，l為指示函數(shù)，Bi，l=1表示第l位專家在第i項(xiàng)中屬于第j級(jí)，Bi，l=0則表示第l位專家在第i項(xiàng)中不屬于第j級(jí)；rl為專家得分；Rl為分值歸一化后得到的專家權(quán)重。

各指標(biāo)權(quán)值賦予結(jié)果，如表2所示。利用強(qiáng)制比較法所得的專家權(quán)重，如表3所示。

3.3.2 基本事件發(fā)生概率 塔吊坍塌事故的基本事件發(fā)生概率的估算步驟如下。

1） 量化問卷。參照文獻(xiàn)［17］將基本事件發(fā)生的可能性及嚴(yán)重程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系用概率值劃分為6個(gè)等級(jí)，分別得到15位專家對(duì)各基本事件發(fā)生概率的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2） 賦權(quán)專家評(píng)價(jià)。對(duì)15位專家的評(píng)價(jià)意見進(jìn)行權(quán)重賦值，將步驟1）中獲得的基本事件發(fā)生概率乘以專家權(quán)重后，得到賦權(quán)后的各基本事件的發(fā)生概率。經(jīng)過專家權(quán)重賦值篩選后的數(shù)據(jù)更有參考價(jià)值。各基本事件的發(fā)生概率，如表4所示。

3.3.3 頂上事件概率 在研究大量實(shí)際工程資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)15位具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)專家的評(píng)分計(jì)算基本事件的發(fā)生概率，從而計(jì)算頂上事件的發(fā)生概率，即

P（T）=1-∏ni=1（1-qi）。（4）

式（4）中：P（T）為頂上事件T的概率值；qi為第i個(gè)基本事件的發(fā)生概率。

將所得基本事件的發(fā)生概率代入式（4），可得該塔吊坍塌事故發(fā)生的概率P（T）=0.967 6，即當(dāng)所有基本事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，塔吊坍塌事故樹模型中頂上事件的發(fā)生概率為0.967 6。這說明在各基本事件排列組合發(fā)生時(shí)，頂上事件發(fā)生是一個(gè)極大必然事件，因此，需高度重視安全管理以降低基本事件的發(fā)生概率，從而減少塔吊坍塌事故的發(fā)生。

3.3.4 概率重要度和關(guān)鍵重要度 在求得頂上事件的發(fā)生概率后，依據(jù)基本事件的概率重要度Ig（i）和關(guān)鍵重要度Ic（i），分析得到危險(xiǎn)性最大的基本事件，其計(jì)算式為

Ig（i）=P（T）qi，（5）

Ic（i）=P（T）qi qiP（T）。（6）

根據(jù)式（5），（6）計(jì)算出基本事件的概率重要度和關(guān)鍵重要度，結(jié)果如表5所示。由表5可知：

概率重要度排序結(jié)果為Ig（1）=Ig（10）gt;Ig（5）gt;Ig（2）gt;Ig（4）=Ig（7）gt;Ig（11）gt;Ig（3）gt;Ig（9）gt;Ig（6）gt;Ig（8）=Ig（13）gt;Ig（12）=Ig（14）；關(guān)鍵重要度排序結(jié)果為Ic（5）gt;Ic（1）gt;Ic（10）gt;Ic（2）gt;Ig（7）gt;Ic（4）gt;Ic（6）gt;Ic（11）=Ic（13）gt;Ic（9）=Ic（3）gt;Ic（8）gt;Ic（12）gt;Ic（14）。

根據(jù)概率重要度的性質(zhì)［18］，由上述排序結(jié)果可知：采取措施降低突然卸載、吊件滑脫沖擊和強(qiáng)風(fēng)等基本事件的發(fā)生，能有效降低塔吊坍塌事故的發(fā)生概率。然而，基本事件的概率重要度并未考慮基本事件自身的發(fā)生概率是否容易改變，因此，采用關(guān)鍵重要度從基本事件發(fā)生概率和敏感度兩個(gè)方面共同反映基本事件的重要程度。

由概率重要度和關(guān)鍵重要度的排序結(jié)果可知，基本事件的概率重要度和關(guān)鍵重要度的排序基本一致，但基本事件中的突然卸載（X3）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）、地基不平整（X11）的重要性下降了。這說明雖然突然卸載（X3）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）、地基不平整（X11）這3個(gè)基本事件可以有效降低塔吊坍塌事故的發(fā)生概率，但要從實(shí)際上采取措施降低這3個(gè)基本事件自身的發(fā)生概率比較困難。而基本事件連接不牢固（X5）、材料選用不合理（X6）、基礎(chǔ)沉降不均勻（X13）的重要性上升了，說明在塔吊坍塌的事故樹體系中連接不牢固（X5）、材料選用不合理（X6）、基礎(chǔ)沉降不均勻（X13）是敏感度較高且比較容易采取措施實(shí)現(xiàn)降低塔吊坍塌事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素。由上述分析可知，相比于概率重要度，關(guān)鍵重要度更能反映事故樹的本質(zhì)，更有實(shí)際意義。因此，主要采用關(guān)鍵重要度來分析基本事件的重要程度。除此之外，考慮概率重要度和關(guān)鍵重要度均比較大的基本事件也十分必要。

因此，根據(jù)關(guān)鍵重要度排序結(jié)果及概率重要度和關(guān)鍵重要度排名前6基本事件的交叉事件可知：保護(hù)裝置失效（X1）、違章超載（X2）、螺栓型號(hào)選用不當(dāng)（X4）、連接不牢固（X5）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）、強(qiáng)風(fēng)（X10）是塔吊坍塌事故樹中的關(guān)鍵基本事件。其中，基本事件中的保護(hù)裝置失效（X1）既極易引發(fā)塔吊坍塌事故發(fā)生，又容易通過采取措施減小其發(fā)生概率，其關(guān)鍵重要度為51.14%，因此，應(yīng)重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)裝置失效（X1）的發(fā)生。

4 塔吊坍塌事故的人理分析

物的不安全狀態(tài)最終可歸結(jié)為人的不足，人理分析主要通過組織或人協(xié)調(diào)人與社會(huì)、人與人之間的關(guān)系，避免因人或社會(huì)因素干擾引發(fā)安全事故［19］。由上述塔吊坍塌事故樹模型安全評(píng)價(jià)結(jié)果分析可知：保護(hù)裝置失效（X1）、違章超載（X2）、螺栓型號(hào)選用不當(dāng)（X4）、連接不牢固（X5）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）、強(qiáng)風(fēng)（X10）這6個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素是塔吊坍塌事故的主要致因，研究結(jié)果與趙挺生等［20］、Raviv等［21］、李凱等［22］的部分研究結(jié)論一致，但在研究視角和方法上存在一定的差異。從塔吊結(jié)構(gòu)組成視角識(shí)別影響其物理安全狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)而從物理的不安全狀態(tài)中分析出人的管理或行為上的不足。趙挺生等［20］從環(huán)境與設(shè)備、人員、管理、塔吊參與單位、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等5個(gè)層面定性研究，得出塔吊管理人員安全隱患巡查不到位、塔吊維修保養(yǎng)責(zé)任人未按要求保養(yǎng)設(shè)備，以及塔吊的安裝和拆卸相關(guān)人員的資質(zhì)不合格導(dǎo)致了保護(hù)裝置失效（X1）、螺栓型號(hào)選用不當(dāng)（X4）、連接不牢固（X5）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）；Raviv等［21］從人為因素和環(huán)境因素的視角研究，得出塔吊操作人員在進(jìn)行塔吊生產(chǎn)作業(yè)時(shí)存在違章超載（X2）操作，容易引發(fā)塔吊坍塌事故；李凱等［22］基于案例推理，得出在大風(fēng)環(huán)境下相關(guān)管理人員安全監(jiān)管疏忽，未能及時(shí)制止塔吊作業(yè)人員在強(qiáng)風(fēng)（X10）條件下進(jìn)行塔吊吊裝作業(yè)等因素會(huì)造成塔吊坍塌事故。由上述分析可知，塔吊的安全運(yùn)行與塔吊管理人員、塔吊維修保養(yǎng)責(zé)任人、塔吊安裝拆卸人員和塔吊操作人員的行為均存在一定關(guān)聯(lián)。因此，從塔吊相關(guān)人員的視角提出3個(gè)塔吊坍塌預(yù)防措施：1） 加強(qiáng)塔吊設(shè)備安全隱患巡查（X1，X4，X5，X7）；2） 規(guī)范塔吊作業(yè)人員的行為（X2）；3） 優(yōu)化塔吊運(yùn)行安全管控（X10）。

4.1 加強(qiáng)塔吊設(shè)備安全隱患巡查

塔吊由于其本身的危險(xiǎn)性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行日常的運(yùn)行檢查和安全檢查風(fēng)險(xiǎn)大，若要將各個(gè)連接件部位細(xì)致地檢查一遍，需要檢查人員冒很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，且人工的檢測(cè)效率很低。這樣很容易忽略難以被檢查到的連接件部位，從而埋下極大的安全隱患。

建筑施工企業(yè)可以考慮運(yùn)用感應(yīng)系統(tǒng)對(duì)塔吊的保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便作業(yè)人員在作業(yè)前了解塔吊保護(hù)裝置系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高效管理塔吊的保護(hù)裝置。對(duì)于連接件部位，需要認(rèn)真地檢查各種連接螺栓，實(shí)時(shí)更新各關(guān)鍵連接節(jié)點(diǎn)的安全狀態(tài)，并及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)塔吊運(yùn)行過程中存在的隱患，從而采取有效措施解決問題。除此之外，維修保養(yǎng)責(zé)任人還可以采用無人機(jī)巡查系統(tǒng)對(duì)連接螺栓的各連接件部位進(jìn)行巡查，可視化管理巡查結(jié)果，預(yù)警潛在問題，這樣不僅大大提高了巡查效率，還保障了巡查安全。

4.2 規(guī)范塔吊作業(yè)人員的行為

由于大部分塔吊事故與人的不安全行為相關(guān)［23］，因此，從改變?nèi)说乃枷牒托袨榉矫妫槍?duì)性地采取塔吊坍塌事故預(yù)防措施，能避免人的過失所導(dǎo)致的塔吊坍塌事故，進(jìn)而有效減少塔吊坍塌事故的發(fā)生。

在安全意識(shí)和個(gè)人素質(zhì)方面，加強(qiáng)操作員的思想教育，積極開展崗位安全知識(shí)教育、崗位操作規(guī)程教育和安全技術(shù)規(guī)程教育等，在思想上引導(dǎo)塔吊操作人員重視塔吊的安全生產(chǎn)，從而做到安全地進(jìn)行塔吊相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)。在工作行為方面，嚴(yán)格管控，加強(qiáng)對(duì)塔吊相關(guān)工作人員的考核與檢查工作，時(shí)刻關(guān)注工作人員工作時(shí)的情緒反應(yīng)，及時(shí)糾正不安全行為操作和違規(guī)的不良習(xí)慣。嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)范制度，要求特種工持證上崗。

4.3 優(yōu)化塔吊運(yùn)行安全管控

建筑施工的特點(diǎn)是人員多、工作環(huán)境復(fù)雜，塔吊一旦發(fā)生坍塌事故，極易造成人群體傷亡。塔吊安全管理與塔吊的安全生產(chǎn)作業(yè)密切相關(guān)，因此，進(jìn)一步加強(qiáng)安全管理措施，可以有效地降低塔吊坍塌事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

塔吊的安全評(píng)價(jià)結(jié)果表明，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)風(fēng)天氣下塔吊運(yùn)行狀態(tài)的安全監(jiān)管。強(qiáng)風(fēng)天氣條件下，施工條件更加嚴(yán)苛，安全管理人員應(yīng)考慮運(yùn)用信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)速，通過APP終端顯示器，設(shè)定有助于塔吊安全作業(yè)的相關(guān)參數(shù)，實(shí)時(shí)查看塔吊運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)塔吊作業(yè)環(huán)境的風(fēng)速值超出設(shè)定的參數(shù)值時(shí)，感應(yīng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并發(fā)出指令使塔吊停止運(yùn)行，從源頭上避免塔吊安全事故的發(fā)生。

5 實(shí)例分析

5.1 工程概述

2019年1月23日，某建設(shè)工程項(xiàng)目10號(hào)樓塔式起重機(jī)在進(jìn)行拆卸作業(yè)時(shí)發(fā)生一起坍塌事故，事故造成5人死亡，造成經(jīng)濟(jì)損失580余萬元［24］。專家團(tuán)隊(duì)判定事故的結(jié)果是塔吊在拆除作業(yè)時(shí)頂升過程中未使用頂升防脫裝置、橫梁銷栓未可靠落入踏步圓槽、未配平塔臂就移動(dòng)小車變幅等直接原因造成了塔吊坍塌。

5.2 塔吊坍塌事故安全評(píng)價(jià)結(jié)果

基于專家團(tuán)隊(duì)的事故原因判定結(jié)果，物理分析得出該案例中塔吊坍塌事的物理風(fēng)險(xiǎn)致因包括未使用頂升防脫裝置（X1）、橫梁銷栓未可靠落入踏步圓槽（X5，X7）。結(jié)合圖1的塔吊坍塌事故樹模型，事理分析得到案例中塔吊坍塌事故的發(fā)生機(jī)制，如圖4所示。

利用塔吊坍塌事故樹模型分析本案例可知：最小割集{X1}和{X5，X7}是塔吊坍塌事故致因的兩種基本組合方式。若僅最小割集{X1}發(fā)生，求得P（T）=0.49；當(dāng)僅最小割集{X5，X7}發(fā)生，求得P（T）=0.55；當(dāng)最小割集{X1}和{X5，X7}同時(shí)發(fā)生，可求得P（T）=0.77。計(jì)算本案例中基本事件的概率重要度和關(guān)鍵重要度，結(jié)果如表6所示，得到概率重要度和關(guān)鍵重要度的排序結(jié)果分別為Ig（1）=Ig（5）gt;Ig（7），Ic（5）gt;Ic（7）gt;Ic（1）。

由上述分析可知，該塔吊坍塌事故案例的發(fā)生機(jī)理與建立的塔吊事故樹模型發(fā)生機(jī)理基本吻合，證明了所建立的塔吊事故樹模型的可靠性和科學(xué)性。

根據(jù)事理分析評(píng)價(jià)結(jié)果可知，保護(hù)裝置失效（X1）、連接不牢固（X5）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）是導(dǎo)致本案例塔吊發(fā)生坍塌事故的主要物理風(fēng)險(xiǎn)致因，且當(dāng)這3個(gè)基本事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，塔吊坍塌事故的發(fā)生概率達(dá)到0.77，其中，連接不牢固（X5）是最關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)致因，關(guān)鍵重要度達(dá)到64.60%。

根據(jù)人理分析可知，案例中的塔吊坍塌事故是由安全管理不當(dāng)、安全檢查不到位和人的操作失誤共同造成的。調(diào)查報(bào)告中指出，施工和監(jiān)理單位安全生產(chǎn)監(jiān)管不到位、無特種作業(yè)證人員進(jìn)行塔吊拆卸作業(yè)，以及衛(wèi)隊(duì)塔吊拆卸人員進(jìn)行安全教育和技術(shù)交底等原因引發(fā)了塔吊坍塌事故，與文中得到的安全評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。為避免此類塔吊坍塌事故再次發(fā)生，管理人員應(yīng)加強(qiáng)安全管理，重點(diǎn)檢查塔吊連接部位的連接情況，避免施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理失控行為；提高施工人員的安全生產(chǎn)意識(shí)，杜絕無證上崗行為。

6 結(jié)論

基于WSR方法論提出塔吊坍塌事故安全評(píng)價(jià)體系，建立塔吊坍塌事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，從塔吊結(jié)構(gòu)組成視角綜合定性和定量方法，系統(tǒng)、全面地識(shí)別塔吊坍塌事故的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，并提出針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。由上述分析得出以下4個(gè)主要結(jié)論。

1） 塔吊坍塌安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中存在10種導(dǎo)致塔吊坍塌事故發(fā)生的潛在失效機(jī)制。

2） 塔吊的保護(hù)裝置失效（X1）、違章超載（X2）、螺栓型號(hào)選用不當(dāng)（X4）、連接不牢固（X5）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）、強(qiáng)風(fēng)（X10）是導(dǎo)致塔吊坍塌的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，其中，保護(hù)裝置失效（X1）是塔吊坍塌事故體系中貢獻(xiàn)度最大的風(fēng)險(xiǎn)致因。

3） 通過塔吊坍塌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)某建設(shè)項(xiàng)目塔吊坍塌事故進(jìn)行安全評(píng)估，研究結(jié)果顯示，塔吊的保護(hù)裝置失效（X1）、連接不牢固（X5）、銷軸安裝不當(dāng)（X7）是導(dǎo)致該案例塔吊坍塌事故發(fā)生的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，其中，連接不牢固（X5）是最關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素，關(guān)鍵重要度達(dá)到64.60%。

4） 加強(qiáng)塔吊設(shè)備安全隱患巡查、規(guī)范塔吊作業(yè)人員的行為和優(yōu)化塔吊運(yùn)行安全管控等風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施是有效的。

文中研究?jī)H確定了塔吊坍塌事故的關(guān)鍵影響因素，對(duì)于次要因素的分析有待在后續(xù)研究中進(jìn)一步開展，并結(jié)合工程實(shí)際案例更加系統(tǒng)全面地提出更有針對(duì)性的塔吊坍塌預(yù)防措施。

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（責(zé)任編輯： "黃曉楠" 英文審校： 方德平）

通信作者： 祁神軍（1982-），男，副教授，博士，主要從事建筑安全的研究。E-mail：qisj972@163.com。

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目（71303082）； 福建省創(chuàng)新戰(zhàn)略研究項(xiàng)目（2020R0055）https：//hdxb.hqu.edu.cn/