事故树分析法在建筑行业高处坠落的应用

韩保帅

(郑州航空工业管理学院 民航学院，河南 郑州 450046)

0 前 言

在我国经济快速发展的带领下，楼盘的开发脚步也在不断加快。但是在这样的环境下，由于建筑企业急于求成、盲目作业，使我国的建筑行业处在一个管理松懈，工作效率低、事故频发的阶段，结合2006～2016年的事故统计分析[1]，高处坠落、物体打击、机械伤害、起重伤害及坍塌被人们视为最为常见的五大建筑事故类型，严重危害着建筑施工人员的人身安全。其中高处坠落事故发生次数占据建筑行业事故50%以上，由于导致高处坠落事故不确定性因素过多，其发生的概率极大。根据住房部数据[2]显示，在2018年全国共发生房屋市政工程生产安全事故734起、死亡840人，与上年相比，事故起数增加42起，上升6.1%；高处坠落事故383起，占总数的52.2%(见图1)。

图1 2018年事故类型情况及所占比例

例如，2018年1月8日，在宝钢股份有限公司厂区内进行屋面作业过程中，发生高处坠落事故，造成1人死亡，2018年10月4日上午，湖北省天门市一建筑工地施工电梯突然从高空坠落，导致3人死亡。因此，对高处坠落事故的研究已经是非常有必要，找出其发生的具体原因才能够根据不同的坠落类型应对不同的解决方法，保证施工人员的生命安全。高空作业现在已经是城市化建设中必不可少的作业环节，但是由于其发生频率高，发生的机理难以捉摸，成为了建筑科研人员和管理学者共同研究的对象。刘辉等[3]，孙世梅等[4]采用事故致因“2-4”模型，分析了各个工种在高处作业当中的不安全动作；仇国芳等[5]采用了ISM分析，得出了导致建筑施工高处坠落事故发生的两大致因要素；宋少卿等[6]建立了对应分析模型，利用圆覆盖法对建筑施工高处坠落进行了主因挖掘；陈红雨等[7]以调查问卷的方式绘制了动态的贝叶斯网络(DBN)模型，利用DBN因果推论进行风险评估，该体系适用于高处坠落风险模拟。

1 采用理论

事故树分析法[8](Fault Tree Analysis，简称FTA)是安全系统工程中最常用的系统分析方法。它是由上而下的演绎式失效分析法，利用布林逻辑组合低阶事件，分析系统中不希望出现的状态。该方法大部分适用于安全工程领域，用来了解系统失效的原因，并且找到最好的方式来降低风险，或者是确定某一安全事故或者是特定系统的失效率。事故树分析也在航空航天、核能、电子、机械等领域应用。

2 高处坠落概述

高处作业是指人在一定位置为基准的高处进行的作业。《高处作业分级》(GB/T3608-2008)中规定：“凡在坠落高度基准面2 m以上(含2 m)有可能坠落的高处进行的作业，都称为高处作业。”而在生活中见到的作业高度往往都在2 m以上，更有部分作业高度为高空或者是超高空作业，作业人员作业时未加防护或者是防护不当，从高空坠落，造成的事故类型叫做高处坠落。

3 高处坠落事故树分析

3.1 事故树绘制

对系统的结构和特性已充分掌握的基础上，确定系统最不希望发生的事件，根据本文所研究的内容，把“高处坠落”当作顶上事件，确定顶上事件后，根据系统的逻辑关系，挖掘出事故发生的最基本因素，即为基本事件，最后绘制出高处坠落事故图。表1为事故树中各符号的含义，图2为事故树。

表1 事故树中各符号的含义

图2 高处坠落事故树

3.2 事故树定性分析

1)最小割集。所谓最小割集，就是指在基本事件被找出后，通过系统的分析，能够使顶上事件发生的最低的集合。最小割集显示的是事故发生的途径，可以为人们对事故的预防起到很大的作用。常见的求解方法为行列法、结构法、布尔代数法、最小路径法，其中布尔代数化简法用法较多。

利用绘制的事故树图形，根据布尔代数法求取顶上事件的函数式，即为：T=(X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8)(X9+X10+X11+X12+X13)(X14+X15+X16+X17+X18+X19)。通过计算分析可知，该事故的最小割集一共有240个，

2)最小径集。径集是由于基本事件不同时发生时，顶上事件不发生的集合。因此，最小径集就是一个径集的最小集合。方法为利用对偶性，将事故树的与门变为或门，或门变为与门，原始事件变为不发生即可，得到新的事故树，然后求其最小割集，再次经过对偶变化就可以得到原事故树的最小径集。

根据布尔代数法,经过对偶变换后，得到事故树的最小径集分别为：{X1,X2,X3，X4、X5,X6,X7,X8}、{X9,X10,X11,X12,X13}、{X14,X15,X16,X17,X18,X19}。

3)结构重要度。结构重要度是指在不考虑基本事件自身的发生概率，或者是假定各基本事件的发生概率相等，仅仅从结构上分析各个基本事件对顶上事件发生的影响程度。一般来说，基本事件的结构重要度越大，对顶上事件的影响程度越大，结构重要度可由最小割集求得，求解公式为：

(1)

式中，nj-1为第i个基本事件所在Kj中各基本事件总数减一；IΦ(i)为第i个基本事件的结构重要度系数。

根据上述公式求解结构重要度并排序：I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)>I(14)=I(15)=I(16)=I(17)=I(18)=I(19)>I(1)=I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)=I(7)=I(8)

3.3 结果分析

1)通过对建筑施工的高处坠落事故进行事故树绘制可知，影响事故发生的基本事件有19个，虽然每个事件的发生概率很小，但是在以往的高处坠落事故原因探寻中发现，事故的酿成往往是由于各个因素之间的相互联系、相互作用所致，因此，在实际的高处作业操作过程中，管理者和作业人员需要保持对危险因素的高度重视。

2)由上述计算可知，最小割集有240个，最小割集有3个。最小割集是显示的是事故发生途径的集合，最小径集显示的是一个事故不发生的最小集合，也是预防事故的途径之一。因此，针对该作业过程，导致高处坠落事故发生的途径达到了240条之多，预防事故发生的途径有3条。

3)最小割集越多，最小径集越少，说明事故较为危险；最小割集中的基本事件越少，最小径集的基本事件越多，事故越易发生且难以人为控制。

4 应对措施

结合往年的高处坠落事故案例分析，一旦事故发生，作业人员的生命安全将受到严重危害或者是死亡，因此，加强作业生产过程中的安全管理尤为重要，管理即为采取强制性的措施来保证作业人员的生命安全。根据事故发生论，引起事故发生需要人的不安全行为、物的不安全状态、管理缺陷及恶劣环境的综合影响造成的。所以，针对此类型的作业过程，可以从以下四个方面来优化作业过程，预防高处坠落事故的发生，保证施工人员的人身安全。

1)减少人的不安全行为。对经常性从事高处作业的人员进行定期的身体检查，身体条件不达标者可以由管理人员进行告知，并讲清其中的危害，跟其他工种进行调换，进行其他的安全作业；对于患有心脏病、恐高症、高血压的人员严禁从事此类作业。定期进行安全知识教育，开展建筑安全标准的知识竞赛，提高人员的安全意识和自我防护水平。

管理人员应该对下属员工的工作，思想波动，生活，情感，家庭要有全面的把握，对那些情绪突然表现反常的作业人员要及时的了解具体情况，对于有压力的人员要善于做思想工作，避免在高处作业中存在精神不集中而造成事故。不定时的组织员工进行安全操作规范指导。寻找事故发生的特点，做好对高空作业人员体力、情绪、体力波动的把握，具体分配作业任务。

2)减少物的不安全状态。严格控制原料的来源，施工的脚手架必须牢固，达到相关标准要求。根据不同的施工作业场所设置不同的安全网，安全网必须在每次作业前经过试验，根据人的体重数据，将100 kg的重物高空抛下，若安全网不断裂且绳体没有经过严重变形或断裂，才能检验合格。坚持“三宝四口五临边”的防护措施。

3)坚持安全管理。严格对每次作业的人员和装备进行标准检查，上岗前组长或负责人进行岗前安全操作讲解。管理者要经常进行作业现场考察和安全指导，经常询问施工人员操作过程遇到的难题并加以解决。根据时令的变化，调整员工的作业时间，以防高空作业时出现严重生理疲劳。根据有关法律规定，施工单位应该为高处作业人员购买意外伤害险和工伤保险，减低作业人员因为施工导致的身体健康经济损失。

4)改善作业环境。严禁在有雨、雪、风的恶劣天气进行高空作业，在恶劣天气过去后，安全检查员或负责人应该对施工的设施进行全面的检查或维修。利用脚手架在高处进行挤压、冲撞、推拉等危险性较为剧烈的工作时，需要采取相关的安全措施。在夜间施工时，保证照明光线的充足，照明不充足的岗位，不得进行悬空作业。

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