基于ISM的裝配式建筑施工安全影響因素關系研究*

蔣立陽 趙廣慶 李慧敏 徐鵬琨 李欣穎

(1.河北建筑工程學院經濟管理學院，河北 張家口 075000；2.河北省綠色建筑協同創新中心，河北 張家口 075000)

0 引言

裝配式建筑具有標準化、環保和節能的優點。當前，國家高度重視裝配式建筑的發展，對推動建筑產業化進程具有重要意義。住房和城鄉建設部統計資料顯示，2021年，我國新開工裝配式建筑面積達到7.4億m2，比2020年提高18%，占新開工建筑面積的24.5%。但裝配式建筑的施工現場條件復雜，導致施工事故頻發，影響了社會對裝配式建筑的接受程度。同時，裝配式建筑的產業鏈高度整合，各施工安全影響因素之間相互影響，存在著大量不確定性和多變性。如何降低裝配式建筑施工現場安全風險已成為一個迫切需要解決的問題。

國內外學者圍繞裝配式建筑施工安全做了大量研究。Fard等[1]對裝配式建筑施工中頻繁發生的高空墜落事故進行了研究，指出高空墜落事故的根本原因是裝配式構件之間的連接技術發展不成熟。常春光等[2]運用WBS-RBS-G1風險評估方法定性與定量分析裝配式建筑施工安全問題。李皓燃等[3]運用結構方程模型分析風險因素之間的相關性，確定裝配式建筑施工各階段的風險等級。段永輝等[4]利用結構方程模型對裝配式建筑施工安全進行研究，認為必須采取根本性策略，對預制構件的現場運輸和卸載進行大力改進，并定期對現場危險源控制情況進行檢查，加強施工人員的安全意識。王志強等[5]通過事故樹分析法，確定裝配式建筑施工過程中存在的非安全風險因素，運用相互作用矩陣方法，以實際案例對其進行評價與分析。荀志遠等[6]基于裝配式建筑全過程視角構建了一套完整的安全風險評價指標體系，并運用云模型對其進行全面評估。王軍武等[7]采用基于STAMP模型的STPA方法，分析裝配式建筑吊裝施工中的不安全行為，利用模糊BN模型進行正向因果推理，認為裝配式建筑吊裝施工中需強化現場安全管理水平，確保吊裝機械安全檢查次數，嚴格把控吊裝設備檢查標準，才能有效降低施工安全風險。

綜上所述，目前關于裝配式建筑施工安全影響因素的研究成果較少，迫切需要找出裝配式建筑施工安全影響因素，加強裝配式建筑施工安全管理。在此基礎上，本文綜合考慮裝配式建筑施工過程中所涉及的各安全因素，利用解釋結構模型分析各安全影響因素間的層次關系，為裝配式建筑施工安全管理提供參考，推動裝配式建筑健康發展。

1 裝配式建筑施工安全影響因素篩選與確定

1.1 影響因素篩選

相較傳統的施工現場，裝配式建筑的施工現場需要對預制構件的吊裝、外掛架結構及大型起重機械等方面進行重點監管和控制，空中作業多，危險性較高，存在許多易發生安全事故的影響因素。本研究收集了中國知網、萬方、Web of Science數據庫有關裝配式建筑施工安全的參考文獻，通過分析歸納，初步篩選出由5個層面組成的20個裝配式建筑施工安全影響因素，見表1。

1.2 影響因素確定

通過問卷調查，進一步分析20個影響因素，以驗證其有效性和可靠性。為保證調查的客觀性和真實性，問卷被分發給熟悉或從事裝配式建筑的人員。發放對象主要包括行業專家或研究人員、構件廠家負責人、PC運輸人員、設計負責人等。問卷分為兩個部分：第一部分了解被調研者的基本信息，包含學歷、職位、單位類型、工作年限等；第二部分采用李克特5級量表測量20個影響因素對裝配式建筑施工安全的影響重要程度，分數為1～5分，分數越高，表明影響重要程度越高。其中，1表示“影響程度極低”，5表示“影響程度極高”。共發放問卷204份，有效回收165份。統計結果表明：調研對象男女比例接近4∶1；本科及以上學歷占比達82.4%；6.7%來自政府機構，7.9%來自高校研究所，6%來自構件生產單位，3%來自開發單位，72.1%來自施工單位，4.2%來自咨詢單位；工作年限5年以上的占比達72.7%；Cronbach’sα系數為0.915，KMO值為0.904，顯著性Sig為0，遠小于0.001。統計結果表明，觀測指標數據是可靠且有效的，符合研究的要求。根據描述性統計結果，最終確定了16個裝配式建筑施工安全影響因素，見表2。

表2 裝配式建筑施工安全影響因素確定

2 解釋結構模型構建

解釋結構模型(ISM)通過對高度復雜的系統進行分解，將其拆分為多個子系統，并為因素之間的關系建立一個相關序列，同時描述各因素之間的內在聯系。裝配式建筑施工安全的影響因素眾多，且影響因素間相互關聯、相互作用，本文解釋結構模型要處理有關要素及其相互關系的信息，將抽象轉化為具體，并分析各影響因素之間的相互作用，以明確研究問題的層次和整體結構。本文采用解釋結構模型研究裝配式建筑施工安全影響因素。

2.1 確定鄰接矩陣

將裝配式建筑施工安全看作一個系統，包括16個因素，即Si(i=1，2，…，16)。在此基礎上，構建16×16鄰接矩陣A=(aij)16×16，用aij表示各因素之間的關系[9]，見式(1)

(1)

邀請10名專家采用問卷方式確定裝配式建筑施工安全影響因素的相互關系。這10名專家工作年限均在10年以上，對裝配式建筑發展有較為深入的研究。由于難以確定影響因素之間的關系，假設如果有1名專家認為Si與Sj之間沒有關系，即采用“一票否決”。根據問卷統計結果，構建鄰接矩陣A，如下

2.2 計算可達矩陣

基于鄰接矩陣對功率進行迭代分析，產生可達矩陣，并將矩陣內直接關系與間接關系表示出來[10]。根據布爾代數的運算規則，將矩陣(A+I)運算n次方，直至滿足式(2)

M=(A+I)n-1≠(A+I)n=(A+I)n+1

(2)

經計算，可得裝配式建筑施工安全影響因素可達矩陣M，如下

2.3 劃分系統層次結構

層次劃分的重點是對裝配式建筑安全系統中各因素之間的層次關系進行深入分析和理解。根據可達矩陣M推導出可達集合R，該集合表示可達矩陣中的某一要素對應行，其中包含有1的元素集合；在確定可達矩陣中的某一要素對應列時，需要考慮一個包含有1元素的集合，這個集合被稱為先行集合Q；最終，根據A=R∩Q的條件，可以確定出交集A，代表著可達集合R和先行集合Q的交集。區域劃分和級位劃分結果見表3。

表3 區域劃分和級位劃分表

將影響裝配式建筑施工安全的影響因素分為5層：第1層(A4、C2)；第2層(D1、E2)；第3層(A1、B1、B3、B4、B5、C1、D2、D3、D4、E3)；第4層(A3)；第5層(C3)。根據等級劃分，將各因素按照一定的次序進行排列，然后逐一探尋它們之間的相互關系，以此建立解釋結構模型，如圖1所示。

圖1 解釋結構模型

3 層級結構分析

3.1 頂層直接影響因素分析

由圖1可知，第1層為頂層直接影響因素，專業水平A4和吊裝技術C2為裝配式建筑施工安全的頂層直接影響因素。近年來，裝配式建筑熱度不減，各地裝配式建筑施工現場越來越多，但精通裝配式建筑的專業人員稀缺，這直接影響裝配式建筑的施工過程安全。因此，施工單位、設計單位、開發單位、咨詢單位應重視裝配式建筑專業人員培養，以降低裝配式建筑施工現場安全風險。相較傳統施工現場，裝配式建筑施工現場空中作業多、危險性高，吊裝技術直接影響裝配式建筑施工安全。因此，提高吊裝人員的技術水平能有效降低裝配式建筑施工安全風險。另外，專業水平A4與吊裝技術C2之間具有相關性，表明裝配式建筑施工過程中各參與主體的專業水平及吊裝人員的技術水平都非常重要，各單位應提高重視程度，加強人員培養，以有效減少裝配式建筑施工現場安全事故發生。

3.2 中層間接影響因素分析

第2～4層為中層間接影響因素，與底層根本影響因素相互協同作用于頂層直接影響因素，影響裝配式建筑施工安全。

第2層影響因素中管理制度不完善D1直接影響吊裝技術C2，管理人員通過完善管理制度規范起重吊裝作業，提高專業人員的吊裝水平，防止起重吊裝作業事故發生。吊裝工作環境E2主要包括作業環境、自然環境和社會環境。例如：作業環境包括場地不平整、粉塵影響吊裝人員視線等；自然環境包括大風、大霧、地震等；社會環境包括人際關系、趕工期的精神負擔，這些都會直接影響專業水平A4。

第3層影響因素包含安全意識A1、構件出廠質量B1、高空墜物B3、吊裝承載能力B4、現場臨時用電風險B5、施工方案設計C1、安全教育培訓未落實D2、安全措施費D3、管理人員水平D4和施工政策環境E3。安全意識A1在保證裝配式建筑施工現場安全方面起到舉足輕重的作用，提高安全意識才能真正落實安全行為。高空墜物B3在裝配式建筑施工現場導致的危害十分明顯，輕則損傷財物安全，重則致人員受傷，甚至死亡。管理人員應在施工前編制施工方案設計C1，制訂安全技術措施，預防高空墜落，并在施工過程中嚴格按照施工方案設計實施。隨著裝配式建筑規模越來越大，統籌規劃安全教育培訓成為一個關鍵問題，系統的安全教育培訓能夠很好地控制和減少傷亡事故。安全措施費D3在保障裝配式建筑施工安全方面也很重要，安全措施費投入不足引發的工程安全事故頻繁發生，導致多方糾紛、項目停工，同時給參與建設的人員造成了某種程度的危險與人身損失。因此，各單位應緊密配合，在招投標、施工管理、竣工驗收等各個環節將安全落實到實處，真正減少裝配式建筑安全事故發生。

第4層影響因素疲勞作業A3直接影響安全意識A1、現場臨時用電風險B5。通過加強安全巡查，規范各單位人員操作，杜絕疲勞作業，有助于提高各單位人員安全意識，減少現場臨時用電風險。

3.3 底層根本影響因素分析

第5層影響因素安全檢測C3為底層根本影響因素，直接影響疲勞作業A3。裝配式建筑施工現場的安全檢測有：基坑支護安全檢測、人員安全檢測、預制構件存放及裝配安全檢測、外掛架結構的安全檢測、大型起重機械的安全檢測等，其中預制構件的存放和裝配、外掛架結構是裝配式建筑施工現場的主要危險源。例如，在裝配式構件的存放過程中，一般是用木板把預制構件緊固在存放架和插板上，會因預制構件不夠牢固而導致其傾斜，帶來安全隱患；預制墻板安裝完成之后，在安裝斜支撐以固定墻板的過程中，使用電鉆和爬梯可能會導致觸電風險，而墻板的不穩定安裝則可能會導致其墜落，進而對人身造成傷害。此外，安裝不規范也可能導致墻板墜落，導致嚴重的安全事故。外掛架結構的安全檢測是裝配式建筑施工過程中的重要環節，外掛架在吊裝過程中容易與墻板發生碰撞，導致人身傷害；外掛架與墻體的連接螺栓在拆除過程中極容易導致高空墜物，造成安全風險。由此可見，安全檢測作為裝配式建筑施工過程中的重要環節，應積極深化其在裝配式建筑施工現場各個工序的發展，加強各單位人員對其重視程度，引導各成員增強安全風險管理能力，從而降低裝配式建筑施工現場安全風險。

4 結語

為進一步加快推進裝配式建筑健康發展，降低裝配式建筑施工現場安全風險至關重要。根據裝配式建筑施工安全影響因素，從人、物、技術、管理、環境5個層面入手，構建裝配式建筑施工安全影響因素體系，最終確定16個影響因素，建立裝配式建筑施工安全影響因素解釋結構模型。梳理各因素間的相互作用關系，為降低裝配式建筑施工現場安全風險提供依據。針對研究結果，提出以下建議：

(1)加強施工參與人員的裝配式建筑專業知識培訓力度，開展安全教育培訓，提升現場參與人員的專業技術水平和安全意識。

(2)管理人員應通過完善管理制度，規范起重吊裝作業，提高專業人員的吊裝水平，科學選擇吊裝區域，注意天氣狀況，防止起重吊裝作業事故的發生。

(3)管理人員應在施工前編制施工方案設計，制訂安全技術措施，預防高空墜落事故發生，并在施工過程中嚴格按照施工方案設計實施。

(4)管理人員應加強安全巡查，規范各單位人員操作，杜絕疲勞作業。

(5)各單位人員應積極深化安全檢測在裝配式建筑施工現場各個工序的發展，尤其加強對構件存放、安裝和外掛架結構等工序的安全檢測。

綜上，相關部門應提高各成員安全風險管理能力，從而降低裝配式建筑施工現場安全風險。