建筑安全的管理和控制研究

徐明

（江西省修水县新城开发建设管理委员会，江西九江 332400）

1 引言

对建筑施工过程中影响安全的因素进行相关分析，搭建指标评价体系，通过层次分析法对影响因素进行分析和结果总结，利用BIM 技术的优势建立安全风险控制系统，并对其重要部分进行分析，可以提高建筑施工的风险控制水平[1]。风险管理是项目管理的主要组成部分，有效的风险管理对项目的进展以及经济效益具有促进作用。因此，研究风险管理具有很高的实用价值和社会意义。对工程进行风险管理可以有效降低施工风险[2]。一方面可以使建设项目如期完工，保证工期，降低危险的发生概率，保证项目质量；另一方面能够降低施工造成的经济损失，提高项目的经济效益。

2 事故原因分析

建筑工程发生安全事故的直接原因主要有4 方面：人员操作因素、材料质量及施工因素、机械使用及施工因素、环境因素。人员操作因素造成安全事故的主要原因是工作人员技术水平有待提高、文化程度有限、安全意识薄弱、心理素质不健全、疲劳施工等。材料质量及施工因素的主要原因是混凝土配比不合理、材料用料不达要求、原材料进场未检验等[3]。机械使用及施工因素造成安全事故的主要原因有使用的机械设备落后、设备存在缺陷、防护措施不达标、机械设备和防护装置超负荷使用、临时支撑体系防护不牢、机械设备故障等。环境因素造成安全事故的主要原因有施工使用的材料和设备乱丢乱放、生产生活用电不合理、施工作业面顺序混乱等。

3 安全风险识别

3.1 基于WBS-RBS 安全风险识别

本文通过风险矩阵法对项目进行结构分解。WBS-RBS 风险识别方法的优点是既可以对全局风险进行控制，还可以对风险的细节进行识别。

该方法可以将全过程的风险转化为各个施工阶段的风险因素，同时可对风险进行精确、全面的识别。通过风险矩阵法可以对项目的结构组成和风险成因进行剖析，对二者进行综合考虑来实现施工风险的识别。对建筑施工中的施工方法、工序主要节点等进行风险发生概率分析，对风险产生的原因及结果以及风险带来的损失进行相应的评估。

3.1.1 工作分解结构

工作分解结构是将项目按照一定的顺序进行分解，以工序作为目标层，进行分解的作用是使项目相互独立、内容简单，这样便于对项目进行管理，可以直观地显示项目的结构组成和重要程度。分解过程中应注意的是分解的层次不宜较多。本文通过对项目进行分解来划分不同阶段，主要包括基础施工阶段、主体施工阶段、装饰装修阶段、安装工程施工4 个阶段，其中，基础施工又可以分为土方开挖、基坑支护与降水、桩基施工等；主体施工可分解为混凝土施工、模板施工、脚手架施工等；装饰装修工程可分解为抹灰工程、幕墙工程；安装工程施工可分解为给排水工程、电气工程。

3.1.2 风险分解结构

从人、机械设备、技术、管理和环境4 个方面对影响因素进行风险结构分解。

3.1.3 构建耦合矩阵

将WBS 分项工程作为行向量，RBS 为列向量，对建筑施工建立WBS-RBS 耦合矩阵。结果如表1 所示。表1 中数字0表示耦合不产生风险因素，同时无风险转化条件。数字1 表示耦合产生风险因素。

表1 WBS-RBS 耦合矩阵工程项目

3.2 案例分析

所依托工程为某高层建筑，该建筑组成为1 栋23 层塔楼、1 栋5 层裙房、2 层地下车库。塔楼高度为99.3 m，裙楼高度为31.55 m。建筑面积为95 508.79 m2，地面以上面积可达62451.50 m2，基础面积为5010.49 m2。该工程的基坑深度约为8.4～8.9 m。采用的设计等级为一级；设计使用年限为50 a；地下防水设定为二级，屋面防水设定为一级，外墙防水设定为一级。结构抗震设防裂度为7 度。工程结构为剪力墙，一部分为钢筋混凝土结构。工程采用的基础形式为筏板基础。外墙采用形式为玻璃幕墙、石材幕墙。项目施工工期较长，共1 200 d，经历雨期和冬期施工。

3.2.1 工作分解结构

通过对项目进行分析，将该建筑物分解为基础施工阶段、主题施工阶段、装修阶段、安装阶段。具体施工阶段的详细分明如图1 所示。

图1 分解结构WBS 树

3.2.2 风险分解结构

通过前文分析可知，安全风险的来源主要由以下方面：人员风险、机械风险、技术风险、管理风险、环境风险。人员风险的主要来源是安全意识薄弱、技术人员较少、无证上岗、人员身体情况。机械风险主要有机械超负荷工作、施工设备落后、使用的安全防护设备不合格。技术风险主要有施工技术落后、验收不合格、设计不当、新工艺利用不当。管理风险主要有操作不恰当、技术交底落实不到位、应急处理不到位。环境风险主要有自然环境、周边环境、作业环境。具体风险分解树如图2所示。

图2 分解结构RBS 树

3.2.3 构建耦合矩阵

通过分析，对建筑进行WBS-RBS 耦合矩阵的创建，最终通过对矩阵进行分析得到如下结论：施工中重点风险源为深基坑和主体施工。具有较大危险的工程为基坑降水、基坑支护、土方开挖、脚手架和模板工程。

4 安全风险评估

层次分析法是通过判断矩阵的建立，分层把所有影响因素综合起来并以量的形式表达出来，然后通过方根法等计算方法对矩阵进行处理，得到最大特征根对应的特征向量，最后对矩阵进行完全一致性判断，使错综复杂的问题分层得到梳理。该方法的步骤如下。

1）构造判断矩阵。本文中的判断矩阵如表2 所示。

表2 判断矩阵

本文的判断矩阵通过1～9 标度法实现，对于P（ij其中，i，j=1，2，3，…，n）的标度含义如下：

标度Pij=1 时，说明两因素对比，重要程度相同；标度Pij=3时，说明两因素对比，其中一个稍显重要；标度Pij=5 时，说明两因素对比，其中一个明显重要；标度Pij=7 时，说明两因素对比，一个比另一个重要许多；标度Pij=9 时，说明两因素对比，其中一个极其重要；标度Pij=2、4、6、8 时，表示介于上述两因素状态下的标度值。

2）利用线性代数求特征根，然后找到最大特征根对应的特征向量。该过程一般采用方根法进行计算。在层次分析法中，引入判断矩阵除最大特征根的剩余特征根的负平均值，作为判断矩阵偏离一致性的指标：CI=（λmax-n）（/n-1）。

矩阵是否满足一致性还应通过判断矩阵的平均随机一致性指标值RI 来确定。判断矩阵CR=CI/RI＜0.1 时，认为判断矩阵具有满意的一致性；CR=CI/RI＞0.1 时，认为判断矩阵不具有满意的一致性，矩阵需要调整。

5 安全管理与控制分析

5.1 施工场地布置

场地布置是通过Revit 建立模型，目的是反映拟建项目阶段、施工阶段、竣工阶段的场地状态，在该过程中及时发现问题，进行方案调整。三维模型建立后，将场地的实际环境通过数据方式进行添加，构建可视化的施工场地。对人、材、机进行合理的布置。

5.2 施工模拟

BIM 技术不仅可以解决施工进度、施工质量等问题，还可以通过该技术对施工进展进行全面掌控。拟建阶段可通过BIM 技术对方案中存在的错误进行识别，从而进行设计优化，保证方案的可行性。在模型基础上对参数进行更新，通过BIM技术对工序进行模拟，分析该过程易出现的安全隐患，提高工程质量。

项目利用BIM 技术建立模型，使监理、施工、建设单位更加直观地理解设计的目的，还可以进行设计优化，施工模拟等。

5.3 施工安全控制

传统的安全风险控制系统缺乏动态定位，满足不了监控的要求，通过BIM 平台能够对项目全寿命周期中出现的各类风险进行风险预测、风险分析、风险防控以及风险控制。BIM 平台还可以进行安全设计和风险评估。通过对施工过程中的施工信息和现场情况进行记录、上传来保证施工进度信息的完整性。

相比于传统的施工数据管理，BIM 技术可以对施工过程进行跟踪、数据管理、风险预控等，通过这种方式节约了人、材、机的投入。

6 结语

本文通过对建筑施工的风险管理与技术控制进行分析研究，结果表明：

1）高层建筑发生安全隐患或安全事故的原因主要分为直接原因和间接原因。直接原因是人、材、机以及环境因素引起的；间接原因主要是施工技术不足和安全管理不当。

2）通过WBS-RBS 对建筑进行安全风险识别，主要包括工作分解结构、风险分解结构、构建耦合矩阵。

3）对建筑进行安全风险评估主要采用的方式是层次分析法，该方法最后通过CR 是否大于0.1 来判定矩阵是否具有一致性。

4）利用BIM 技术对风险进行控制可以实现施工场地布置、进行施工模拟和安全风险控制。