塔机作业中的风险评估和智能避险策略

摘要：由于特殊的作业方式和环境条件，塔机作业过程中存在着多种风险因素，严重的会导致相关安全事故的发生。针对于此，提出一种塔机作业中的风险评估和智能避险策略。通过实时感知塔机的结构安全信息，及时发现潜在的异常状况，从而建立科学的风险评估指标体系。分析影响因素及其相互作用，确定风险耦合值，全面了解塔机作业中各种风险的相互影响，以便进行定性和定量评估。结合评估结果，制定有效的智能避险策略。工程应用结果表明，通过实施上述方法可以有效评估塔机作业中的风险，从而达到降低作业风险度的目的。

关键词：塔机作业；风险评估；智能避险；避险策略

0" "引言

塔机作为现代建筑行业中不可或缺的大型设备，能够在提高施工效率、降低人工成本等方面发挥了重要作用。然而，塔机作业施工过程中也伴随着各种风险，如操作失误、设备故障、环境因素等，严重的会对工人、现场人员和周边环境造成一定的威胁。因此，对塔机作业的风险进行科学评估，并采取有效的避险策略至关重要。传统的塔机作业风险评估方法无法实时监测塔机的结构变化，不能够及时发现潜在的风险和异常情况，从而无法及时采取相应的措施，容易导致事故的发生[1]。基于此，本文提出了一种基于智能技术的塔机作业风险评估和避险策略。

1" "工程概况

在广东省某大型住宅项目中，塔机的安全隐患数量引起项目相关人员的关注。为了确保施工安全，对该项目塔机隐患进行了统计分析，并整理出了相应的数据，具体如图1所示。

从统计结果来看，塔机在防护设施、结构设施、起重吊装、塔机基础和安全装置等方面存在不同程度的问题，这些问题会对塔机的正常运行和施工安全造成潜在威胁。考虑到竖向运输工作的需求，项目部决定在上部挖掘之前，安装3台塔机以承担全程的竖向运输工作。其中，西、南方向各布置了2部QTZ80型塔机，这些塔机主要负责主体建筑的竖向搬运工作，其臂长达到60m，能够满足高层建筑的运输需求。另外，场地中部还安装了一部QTZ80型塔机。

2" "塔机作业中风险评估和智能避险策略

2.1" "塔机结构安全信息实时感知

塔机结构安全监测是确保施工安全的关键环节[2]。通过建立完善的塔机结构安全监测体系，可以实现对塔机结构的安全评估和预警，提高施工安全性，减少事故发生概率。监测指标用于反映塔机结构的整体性能和安全状态，所选择的监测参数需具有一定的代表性，能够反映塔机结构的实际工作状态。塔机结构安全监测体系如图2所示。

为了实现这些监测项目的评估，需要构建相应的监测指标模型。指标模型的变量分为监测变量和属性变量。监测变量主要表征荷载效应，由关联结构性能或预示可能的失效模式的监测参数组成，监测参数通过传感设备实时感知。而属性变量则主要表征结构抗力，需依据塔机设计使用要求和设备巡检结果确定。

2.2" "建立塔机作业风险评估指标体系

通过对塔机事故的统计和深入研究，根据《塔机安全评估规程》及有关规范，对塔机常见的各类事故进行了归类。塔机作业事故类型统计如图3所示。

对塔机事故的四大类成因进行了深入剖析，将其进一步细化为10种具体的危险事件及其后果，具体如表1所示。

通过对风险因子和风险事件的深入分析[3]，发现它们之间存在着复杂的耦合关系，如表2所示。

2.3" "确定风险耦合值

2.3.1" "塔机操作风险状况分析

在N-K模型中，以N表示塔机操作风险因素的数量，各因素可分为n种情况，从而得出塔机操作风险存在nN种状态。

以K来描述塔机操作风险因素之间的依存关系数。当K＜0时，塔机的操作风险状况仅由构成塔机操作风险的各个因素本身的特性所决定，与其他因素无关。当K≥0时，塔机运行风险的状况，既与构成其本身属性相关，也受构成塔机运行风险因素之间交互关系的影响[4]。

2.3.2" "交互信息计算

针对塔机操作风险构成因素间的耦合度较高的特点，运用信息论中的相互作用信息T对其进行研究。交互信息T是指塔机操作风险N个元素之间的耦合程度，将人、机械、环境、管理等因素都考虑进去。交互信息T可以通过以下公式来表达：

式中：a为状态h下由人因素耦合出现的概率，b为状态i下的机械因素耦合出现的概率，c为状态j下的环境因子耦合出现的概率，d为状态k下的管理因子耦合出现的概率，Ph...为处于状态h下人的概率，P.i..为处于状态i下机械的概率，P..j.为状态j下环境的概率，P...k为状态k下管理的概率。

T值越大，意味着4个风险因素同时发生的风险越高，事故发生的可能性越大。

2.3.3" "耦合值计算

4种风险因子的耦合性包括双因素、三因素及四因素的耦合。在塔机施工过程中，由于两个因素之间的耦合作用，导致6种风险因子的耦合组合。每一种组合都代表了不同风险因素之间的相互作用。

为了准确评估这些双因素耦合的风险，对耦合值进T行计算。以人-机耦合为例，计算公式为：

同样地，其他双因素耦合的组合也可以使用类似的方法来计算其耦合值T。在塔机施工安全风险评估中，当风险因素间发生三因素耦合时，需要考虑更多的相互依赖关系。三因素耦合代表了3个风险因素之间的相互作用，存在4种不同的三因素耦合组合，分别是人-机-环、人-管-环、机-管-环和环-管-机。

为了量化这些三因素耦合的风险，以人-机-环耦合为例，计算耦合值T的公式为：

在塔机施工中，由于人-机-环-管的“四要素耦合”，称为“四要素耦合”，通过计算公式可以得到该耦合形式的耦合值，得到的T值即为塔机作业风险的评估结果[5]。

2.4" "制定智能避险策略

智能避险策略的制定需基于风险评估的结果，通过上述对塔机作业中的各类风险因素进行深入分析，识别并评估人、机、环、管4个方面的风险因素及其耦合关系，全面了解塔机作业中的安全风险状况。制定如表3所示的智能避险策略。

通过利用先进的技术手段和数据分析，实现对塔机作业风险的实时监测和预警，为操作人员提供及时有效的避险指引。同时，加强操作人员的培训和教育、建立完善的预警机制和应急预案，也是实现智能避险的关键措施。通过不断优化和完善智能避险策略，可以提高塔机作业的安全性和效率，降低事故风险。

3" "应用效果分析

为了验证本文评估方法的可行性，将上述方法计算应用到实例工程中，得到评估结果如表4所示。

基于N-K模型计算结果可知，事故与人-环-管之间存在着密切的关系，而机械因素的影响很小。这意味着，在施工过程中，应特别关注人员、环境和管理的协同作用，避免因多因素耦合导致的事故。

综上所述，应用本文的塔机风险评估方法，可以较为准确地评估塔机作业中的风险水平和薄弱环节，为工程实践提供有益的参考和指导。

4" "结束语

由于特殊的作业方式和环境条件，塔机作业过程中存在着多种风险因素，严重的会导致相关安全事故的发生。传统的塔机作业风险评估方法无法实时监测塔机的结构变化，不能够及时发现潜在的风险和异常情况，从而无法及时采取相应的措施，容易导致事故的发生。

针对于此，本文提出一种塔机作业中的风险评估和智能避险策略。工程应用结果表明，通过实施上述方法可以有效评估塔机作业中的风险，从而达到降低作业风险度的目的。

参考文献

[1] 左秋玲，豆茂飞，魏常涛，等.建筑施工现场塔机作业过程中的风险评估[J].山西建筑，2023，49（17）：180-183+195.

[2] 周秦秦.基于有限元分析的塔机运行风险耦合预警方法研究[J].工程技术研究，2022，7（13）：106-108+174.

[3] 贾海涛.探析塔机群施工作业的安全风险管控[J].房地产世界，2022（2）：155-157.

[4] 王金辉，郝伟，陶泽，等.基于模糊贝叶斯网络的塔机作业安全风险评估[J].安全与环境工程，2021，28（4）：15-20.

[5] 朱晓玲.建筑工程塔机作业安全风险因素分析与控制[J].工程机械与维修，2021（2）：152-153.

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