基于FTA和AHP建筑施工围墙倒塌的事故分析

王彩童，王月明，胥执国

（1.西南科技大学 土木工程与建筑学院，四川 绵阳 621000；2.绵阳市通力汽车运输有限公司，四川 绵阳 621000）

0 引 言

近年来，我国建筑行业发展迅速，建筑工程项目越来越多，随之而来的建筑围墙也越来越多。建筑行业因其独特性，现场环境较差，施工材料堆放杂乱无章，这使得建筑现场的安全事故往往难以防范和预料。我国现阶段施工围墙倒塌事故屡见不鲜，仅次于施工中的高处坠落、触电、机械伤害、物体打击等。

建筑施工围墙是一个建设项目的必要组成部分，且围墙的砌筑通常在工程前期便开始进行，而许多施工方将施工围墙看做是一个单纯的附属工程并不认真对待。据统计，2015～2017年，全国共发生 8 起围墙倒塌事故，死亡 15 人，受伤 29 人。

目前，对于围墙倒塌事故的预防和管理基本是定量分析［1］，而提高建筑施工围墙质量，需要采取针对性的管理措施。

本文先对建筑施工围墙倒塌事故进行事故树分析，确定最小割集、最小径集，并对各个基本事件结构重要度排序，从而求得层次分析法中的指标层中各类重要因素，提高了层次分析的准确性。

1 建筑施工围墙倒塌伤亡事故分析

对大量的建筑施工围墙倒塌案例进行分析，并根据事故产生的原因，总结出各种影响因素（基本事件），如表1所示。由表1 中建筑施工围墙倒塌的因素，采用事故树与层次分析法结合来对建筑施工围墙伤亡事故进行分析。

1.1 事故树分析

事故树是按照事情的经过推理而产生的一种反向树状的逻辑因果关系图，将最终的事故结果作为初始事件。这是一种重要的用安全评估和分析方法来描述系统中不同事件之间的因果关系，用事件的符号、逻辑门符号和传递符号来描述事件的因果关系［2］。事故树将事件作为切入点，将事故的最终结果作为顶级事件，并逐层分析，直至对最基本的事件进行分析。本文先确定施工围墙倒塌伤亡事故的各因素，采用事故树分析法将找出的基本事件进行图表绘制，用最小割集对施工围墙倒塌伤亡事故的各因素进行重要度排序，以便针对各种因素采取相应的措施，并有效防止事故的发生。

1）建筑施工围墙倒塌伤亡的事故树从逃生失败、环境因素、墙体本身的坚固程度和人的不安全行为 4 个中间事件逐步展开，一共可以归纳为 15 个基本事件和 12 个未探明事件，如表1所示；事故树模型如图1所示。

2）用布尔代数求最小割集，如式（1）所示。

表1 建筑施工围墙倒塌伤亡事故树的符号及含义

图1 建筑施工围墙倒塌致人伤亡风险综合评价指标体系

式中：A 1 为逃生失败；A 2 为环境因素；A 3 为墙体本身坚固程度；A 4 为人的不安全行为；B 1 为天气因素；B 2 为施工现场；B 3 为工人水平；B 4 为材料质量；B5 为施工的不安全行为；B6 为管理不到位；X 1～X 23 含义如表1所示。

通过计算得知，该故障树的最小割集共有 25 个，表明有 25 个潜在因素造成建筑施工围墙倒塌伤亡的事故。

3）求最小径集，如式（2）所示。

式中：A 1 为逃生失败；A 2 为环境因素；A 3 为墙体本身坚固程度；A 4 为人的不安全行为；X 1～X 19 含义如表1所示。

由该事故树的最小径集可得到各基本事件结构重要度顺序为：

根据以上分析可以得知，导致顶上事件发生的重要因素是逃生失败，因此在施工区域应有效地设立标识标牌，确保人流量不会过大，同时应该加强施工单位对事故发生所作出的应急措施。在对实际围墙倒塌案例进行调查的过程中发现天气原因所带来的大风往往是施工围墙倒塌的一个重要诱因。

1.2 层次分析法

层次分析法是一种定量、定性相结合的综合分析方法，在处理复杂的决策问题上具有很强的实用性和有效性，是一种常用的评价分析方法［3］。为了简化事故树分析过程中繁多的原因，通过层次分析法建立层次结构模型，对建筑墙体倒塌的原因进一步分析。

1）建筑施工围墙倒塌原因评价体系层次模型。从建筑施工围墙倒塌伤亡的事故树模型可以得出，对于施工围墙倒塌而言，影响其发生倒塌和造成实际伤亡后果的主要因素可以分为 5 类［4］。①施工围墙自身状况 U1，包括围墙的结构 U11、围墙的质量 U12、围墙的抗风荷载能力 U13；②安全管理 U2，包括规章制度及执行情况 U21、安全验收 U22、安全检查 U23、事故应急预案 U24；③材料安全 U3，包括材料验收 U31、材料使用U 32；④设备管理 U 4，包括设备状态 U 41、设备使用U 42；⑤人为因素影响围墙质量 U 5，包括人员技能经验不足 U 51、个人工作状态 U 52、个人工作素质 U 53。

结合 1.1 节，构造出建筑施工围墙倒塌风险综合评价指标体系如图2所示。

2）在建筑施工围墙倒塌造成人员伤亡的指标评价体系的基础上，按照层次分析法原理分析层次结构，以建筑围墙倒塌的原因评价作为目标层；准则层包括施工围墙自身状况、安全管理、设备管理、材料安全、人为因素影响围墙质量；准则层还包括各自的指标层［5］。建立的层次分析模型如表2所示。

表2 建筑施工围墙倒塌原因分析

图2 造成人员伤亡的建筑围墙倒塌事故树

3）建筑施工围墙倒塌原因评价指标体系权重的确定。施工单位在工程施工的时候往往根据政府要求和建筑单位要求在所建造的建筑物外围砌筑围墙，许多建筑围墙外没有明确的标识正确引导市民。建筑施工中的安全管理是防止围墙倒塌的关键，可以有效地防止事故的发生。此外，还应考虑在砌筑施工围墙时避免设备碰撞，并对设备的存放进行严格看管，砌筑施工围墙时所选用的材料是否合格，以及施工人员在砌筑时的工艺是否合格。就此来说，施工围墙自身状况是施工围墙倒塌的关键，良好的安全管理和设备、材料使用可以防止事故的发生。因此，应充分考虑施工围墙这个特定对象的具体情况以便确定这些指标权重。本文采用判断矩阵分析法确定建筑施工围墙倒塌原因评价指标体系的权重。首先确定各个风险因素和子因素的判断矩阵，以每个因素的重要程度不同，赋权重值加以反映，利用层次分析法进行项目风险综合评估。总目标层各因子的判断矩阵如表3所示。根据判断矩阵，可以计算出每个指标的权重（见表2）。

表3 总目标层次因素相对重要性两两判断矩阵

2 案例分析

本文以建筑施工围墙倒塌事故致人伤亡作为结果，根据其基本情况和可能造成该事故发生的原因，对其进行风险评价分析。

建筑施工围墙倒塌原因评价指标体系中包含了多项指标，这些指标以不同的方式衡量，因此，对各项指标的统一衡量和对整个系统的综合评价是很困难的，因此需要对各项指标进行量化，从而对定性指标进行量化，并对系统综合评价的定量结果转化成定性评价等级。为统一起见，本文采用的指标量化准则如表4所示。

表4 指标量化准则

根据上述量化准则对建筑施工围墙倒塌原因进行风险评价，得到结果如表2所示。

最终得出建筑施工围墙安全性得分 69.6575，其抗倒塌的性能仅为一般，说明建筑施工围墙不够安全，容易发生倒塌事故，且容易导致人员伤亡。

针对表2 中各准则层的评分，可以分析得出以下结论。

1）建筑施工围墙自身状况在很大程度影响其安全性能，在砌筑时施工单位应引起高度重视。

2）在安全管理方面较一般，有风险，需要在一定程度上明确规章制度和落实其执行情况；更重要的是应在砌筑施工围墙的过程中加强安全验收和安全检查，确保施工过程规范合理；同时必须制定事故应急预案，确保事故发生时有条不紊地实施救援。

3）设备管理和材料安全得分情况较为一般，可以改进的方面是加强设备在使用时的状态检查及设备使用时的情况记录，加强在最初材料采购环节的质量检验，将各种材料具体情况如厂家型号等记录在册以便日后查询。

4）人为因素影响围墙质量得分较好，说明施工人员在决定围墙的质量上起了很大的作用，可以做的是适当地对人员进行技能和安全知识的培训，增加一定的激励措施。

3 结 语

层次分析法和事故树分析是风险评价中常用的方法，在事故原因的分析中起到至关重要的作用。本文将两种方法结合起来对建筑施工围墙倒塌原因进行风险分析，对确定层次分析中的基本事件具有重要意义。

建筑施工围墙倒塌是安全生产事故的主要构成部分，应认真研究施工围墙倒塌的原因，并找到预防措施来降低事故发生率。

1）由事故树可以得出，物的不安全因素和人的不安全行为，如施工的不安全行为和施工人员管理不到位，对顶上事件发生的影响程度最大。

2）由层次分析法得出，施工围墙倒塌的主要原因是施工围墙自身状况、安全管理、设备管理、材料安全和人为因素。从上述分析来看，影响施工围墙倒塌最重要的因素是其自身状况，因此在以后的施工中，应注意提高建筑材料的质量，使其合乎规范要求并及时做好使用记录，做到有源头可追溯，同时要规范施工人员的砌筑过程，通过实时记录和对人员进行安全培训来防范事故的发生。

3）权重值较大的几个因素多数与设备和材料有关，因此要做好相关的预防措施。现场人员的安全巡视也是相当重要，现场人员要注意材料是否合理使用，是否按量使用及设备的使用是否合乎操作规程。