参建单位视角的装配式建筑施工安全风险因素

何正豪， 田元福

(海南大学土木建筑工程学院， 海口 570228)

在建筑工业化的大趋势下，装配式建筑施工成为建设生产方式的主要形态。近年来，装配式建筑飞速普及和发展的同时，建筑工业化背景下的现场施工管理方式更迭缓慢，施工安全管控出现了一定程度的紊乱，虽然建筑工业化进程不断加快，但管理人员对装配式建筑施工流程和管理方式方法还不够熟悉，缺乏足够的实操经验，容易发生安全事故[1-2]。

近年国内外学者从不同视角和不同方法对施工安全风险进行了深入分析。Aminbakhsh等[3]基于安全成本理论模型和层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)提出了一种安全风险评估框架，将不同风险因素进行量化评估，提高了安全管理工作的科学性和便利性。Guo等[4]在现有研究的前提下结合粗糙集理论的DM技术，通过量化风险因素并建立专家评估知识库，得出了施工安全风险的程度。常春光等[5]将装配式建筑项目施工安全风险因素划分为人、物、管理三方面，再采用基于工作分解结构的风险分解结构(work breakdown structure-risk breakdown structure-G1，WBS-RBS-G1)、风险度(likelihood-exposure-consequence，LEC)评价法等方法对装配式建筑施工安全风险进行识别计算，得出了施工安全风险的程度。杜婷等[6]运用层次分析和模糊综合评价结合的方法从人员、材料、现场管理、环境4个方面对施工安全进行了分析，针对性地提出改善现场施工的建议，提高了安全风险管控能力。目前对于装配式建筑施工安全的研究多聚焦于人员、材料、机械、环境等方面，基本为直接原因，且属于施工企业的因素[7]，经相关文献研究发现，影响装配式建筑施工安全的因素不仅与现场环境、机械、人员操作等方面有关，更涉及项目各个参建单位和多个管理环节[8]，因此，从参建单位视角出发分析施工安全风险因素并提前预防是很有必要的。

基于此，在分析总结大量装配式建筑安全事故发生原因的基础上，现从项目参建方安全责任的角度，剖析装配式建筑施工安全管理重点，整理归纳影响装配式建筑施工安全的主要因素，再结合实例，用决策试验和评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory，DEMATEL)[9]计算其中的重要风险因素，最后针对结果进行分析总结并给出建议，旨在给装配式建筑施工安全管理工作提供依据和参考，减少乃至避免施工安全事故的发生。

1 风险因素识别分析

装配式建筑施工模式与传统现浇建筑相比，最突出的特征大部分工作在工厂中进行，设计遵循标准化，预制构件在工厂生产，通过车辆运输至施工现场进行机械化施工，施工效率有效提高。装配式建筑在材料循环利用、建筑资源的节约、人工劳动环境、工程建筑工期等方面优势明显。经过对相关文献及大量工程安全案例的分析，证明装配式建筑施工安全事故成因与项目各参建单位的管理因素密切相关[10]。

1.1 建设单位因素

工程正式开工前，建设单位组织好装配式施工图纸的设计交底工作对施工安全有重要影响。建设单位应要求勘察、设计单位必须充分做好技术交底准备工作，督促施工、监理单位掌握项目安全施工的重点和难点。同时建设单位的安全生产文明施工费用必须及时足额拨付[11]。

1.2 设计单位因素

针对装配式建筑，设计单位要结合装配难点、安全防控要点，在设计图纸中对重要构造做法有专项设计说明，用以指导施工生产[12]；对于大型预制构件吊装、连接、支撑以及施工机械、预埋件要求等在设计中应明确，并且在施工前进行详细的设计专项安全交底。

1.3 预制构件生产单位因素

构件生产厂家主要负责构配件生产、出厂及运输到施工现场等工作，需要具备安全生产资质，在生产过程中做好工人的生产防护措施和原材料溯源等工作，对于已经制作完成但尚未出厂的构件应严格按照规范和设计要求堆放[13]。在预制构件出厂运输之前，提前策划和安排运输车辆和运输路线，避免预制构件在运输过程中发生相互碰撞、套筒出现裂缝、板面掉角等情况影响施工进度与施工安全。

1.4 施工单位因素

在开工之前施工方要针对装配式建筑特点编制详细的施工安全专项方案，同时确保安全保证体系正常运作，其次通过场讲解等方式对从业人员进行装配式建筑安全施工的专项教育培训，考核合格后方可上岗[14]；施工特种作业人员，如钢筋焊接工、起吊设备操作人员等工种，必须持岗位证书方能上岗作业；运输到现场的预制构件应该进行合理的堆放和养护，避免出现质量问题影响建筑安全；在施工过程中，应根据现场施工条件、构件属性和图纸设计说明等因素来进行设备的选择与布置，需要对设备日常保养维护和安全检查[15]；要做好临时支撑系统的可靠性分析，按照设计要求认真完成各个施工步骤并确保安全。

1.5 监理单位因素

监理方对于施工安全有监管责任，应仔细编制装配式专项监理规划和监理实施细则，充分考虑安全隐患并提前做好预防工作。日常对施工机械设备进行安全检查，避免设备出现问题影响施工安全。发现施工过程重大安全隐患的，依法对其处理，拒不整改或不停止施工的，应及时告知建设单位和政府监管部门。

通过以上分析，归纳总结为20项主要风险因素，如表1所示。

表1 主要风险因素Table 1 Main risk factors

2 研究方法

决策试验和评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory，DEMATEL)是通过建立矩阵模型和计算工具在要素不确定的复杂系统中解决问题的一种方法。须利用相关领域专家经验，分析各因素之间的内在逻辑关系，最后根据公式计算可以找出影响装配式建筑施工安全的关键因素[16]。具体操作流程如下。

步骤1建立直接影响矩阵。

对各因素之间的相互影响程度进行赋分，既要考虑因素之间的相互影响，也要考虑前后顺序的影响。

(1)

式(1)中：Yij为因素Ai对因素Aj的直接影响程度，i=j时，Yij=0。

步骤2建立综合影响矩阵。

归一化处理直接影响矩阵Y，得到规范影响矩阵B，再通过矩阵B计算得到综合影响矩阵M。

(2)

M=B+B2+…+Bn=B(I-B)-1

(3)

式(3)中：I为单位矩阵。

步骤3计算影响度、被影响度、原因度、中心度。

在综合影响度矩阵的基础上，分别计算出下述因子，具体公式为

(4)

式中：Ci为各因素的影响度，表示对其他因素的影响程度；Dj为被影响度，表示受到其他因素的影响程度；Ti为原因度，Ti>0为原因因素，Ti<0为结果因素；Ei为中心度，表示所有因素中的关键程度。

步骤4建立原因度-中心度的散点图。

根据计算结果，以中心度为X轴，以原因度为Y轴绘制出散点图，可以通过不同维度来确定各个因素在系统中的重要程度。

3 实例论证分析

所选实际工程案例为海口安居工程及配套设施项目，为装配式建筑(prefabricated construction，PC)，设计装配率达70%，总建筑面积约32.5万m2，包括安置公寓楼、停车楼、地下室等主体工程，以及给排水、道路和绿化等配套工程。

针对该项目，邀请研究10位装配式建筑施工安全领域专家和12位项目各参建单位施工管理人员对装配式建筑施工安全风险因素间相互作用关系采用“04”评分进行打分，经过数值处理最终得到直接影响矩阵如表2所示。

表2 直接影响矩阵Table 2 Direct impact matrix

根据式(1)～式(4)依次计算，可得到计算结果如表3所示，依照表3绘制原因度-中心度散点图，如图1所示。

表3 影响度、被影响度、原因度、中心度数据表Table 3 Data table of influence degree, influenced degree, cause degree, centrality degree

图1 原因度-中心度散点图Fig.1 Cause degree-centrality scatter plot

4 结果分析

由散点图的中心度分布分析可知，A18、A8、A20、A10风险因素的中心度较大，中心度越大，重要程度越高，可以看出影响装配式建筑施工安全的重要因素与监理规划和监理专项实施细则的质量、装配式建筑安全专项方案、日常巡查安全隐患以及超过一定规模的危险性较大的装配式分部分项工程论证这几个方面密切相关，是重要风险因素。

由散点图的原因度分布分析，A18、A5、A10、A3等风险因素的原因度较大且均为正，被称为原因因素，对其他因素的作用较大，说明监理规划和专项实施细则质量与落实、装配式设计专项交底、危险性较大的工程专项论证、构造做法专项设计说明等方面起到基础防范的作用，倘若以上工作出现失误，会引发其他安全风险，进而影响装配式建筑施工安全；A15、A20、A14、A6等因素的原因度较小且为负数，称为结果因素，表明临时支撑承载强度、日常巡查安全隐患、专项安全教育培训、预制构件生产与存放等方面对其他因素的影响较小，但会直接影响施工安全。

建设过程中出现了一起安全事故：结构构件吊装连接时吊车机械臂将脚手架上堆放的材料碰掉导致下方一名工人受伤。可以看出在危险性较大的分部分项工程必须在开工前进行充分论证，并制定详细的施工方案避免出现安全问题，监理单位也未能及时检查出脚手架上不得堆放材料的问题，说明监理规划没有制定到位且未能积极落实监理职责，综合原因度和中心度来看，A18、A10、A8、A5是影响装配式建筑施工安全的关键风险因素。

5 管理对策

通过以上对于散点图的分析，可以看出装配式建筑施工安全与参建各方的管理密切相关，根据结果，针对该工程项目提出以下建议与对策。

(1)提高施工监理规划和监理实施细则质量并严格执行落实。监理单位应组织项目总监、专监根据装配式建筑项目特点和施工图纸针对性编写监理规划，用以指导监理工作的开展，同时应充分听取建设单位、质量安全监督单位的意见；针对装配式建筑施工安全方面编写监理实施细则，尤其是危险性较大的施工工序，应随着项目的进展情况同施工单位管理人员及时沟通，不断进行补充和修改，且制定完备的应急预案，同时应报送至上一级安全监督部门，请其提出意见并及时改正。

(2)做好危险性较大的分部分项工程论证工作。为保证施工人员及装配式建筑安全，施工单位必须在前期对超过一定规模的危险性较大的分部分项工程施工方案进行实质型与复合型双重论证，完善危险性较大的工程安全管理体系，施工单位需要组织行业专家对危险性较大的工程施工专项方案进行详细论证，以此来规范危险性较大的分部分项工程的管理程序并消除施工安全隐患。

(3)详细编制装配式建筑施工安全专项方案。施工单位需要针对项目实施过程的不同节点和不同工序详细编写施工安全专项方案，详细阐述构件吊装及堆放、临时支撑、高处作业等风险防控要点，并对方案进行审查论证，最后进行修改，保证工程项目顺利推进。

(4)装配式建筑设计技术交底。设计单位应结合具体装配式建筑项目特点进行针对性综合设计，全面分析设计难点并给出解决方案，在完成施工图设计后，要对建设单位进行详细的设计交底，明确施工过程中的重难点和施工安全注意事项，提高监理单位和施工单位对施工安全保障的把控力。

6 结论

(1)从装配式建筑项目参建单位的视角下分析了施工安全的影响因素，并提取了20条主要影响因素。

(2)通过DEMATEL模型计算出了装配式建筑施工安全关键因素：监理规划与实施细则的质量、装配式施工安全专项方案落实情况、危险性较大的分部分项工程论证等。根据分析结果给出了相应的管理对策，为改善装配式建筑施工安全保障工作提供了分析依据。

在经济的快速发展中，工程的建设模式是不断变化的，相对应的安全监管方法和管理策略也要同步进行更新和调整，使建设工程施工安全得到有效保证。