基于ISM的装配式建筑施工安全影响因素关系研究*

蒋立阳 赵广庆 李慧敏 徐鹏琨 李欣颖

(1.河北建筑工程学院经济管理学院，河北 张家口 075000；2.河北省绿色建筑协同创新中心，河北 张家口 075000)

0 引言

装配式建筑具有标准化、环保和节能的优点。当前，国家高度重视装配式建筑的发展，对推动建筑产业化进程具有重要意义。住房和城乡建设部统计资料显示，2021年，我国新开工装配式建筑面积达到7.4亿m2，比2020年提高18%，占新开工建筑面积的24.5%。但装配式建筑的施工现场条件复杂，导致施工事故频发，影响了社会对装配式建筑的接受程度。同时，装配式建筑的产业链高度整合，各施工安全影响因素之间相互影响，存在着大量不确定性和多变性。如何降低装配式建筑施工现场安全风险已成为一个迫切需要解决的问题。

国内外学者围绕装配式建筑施工安全做了大量研究。Fard等[1]对装配式建筑施工中频繁发生的高空坠落事故进行了研究，指出高空坠落事故的根本原因是装配式构件之间的连接技术发展不成熟。常春光等[2]运用WBS-RBS-G1风险评估方法定性与定量分析装配式建筑施工安全问题。李皓燃等[3]运用结构方程模型分析风险因素之间的相关性，确定装配式建筑施工各阶段的风险等级。段永辉等[4]利用结构方程模型对装配式建筑施工安全进行研究，认为必须采取根本性策略，对预制构件的现场运输和卸载进行大力改进，并定期对现场危险源控制情况进行检查，加强施工人员的安全意识。王志强等[5]通过事故树分析法，确定装配式建筑施工过程中存在的非安全风险因素，运用相互作用矩阵方法，以实际案例对其进行评价与分析。荀志远等[6]基于装配式建筑全过程视角构建了一套完整的安全风险评价指标体系，并运用云模型对其进行全面评估。王军武等[7]采用基于STAMP模型的STPA方法，分析装配式建筑吊装施工中的不安全行为，利用模糊BN模型进行正向因果推理，认为装配式建筑吊装施工中需强化现场安全管理水平，确保吊装机械安全检查次数，严格把控吊装设备检查标准，才能有效降低施工安全风险。

综上所述，目前关于装配式建筑施工安全影响因素的研究成果较少，迫切需要找出装配式建筑施工安全影响因素，加强装配式建筑施工安全管理。在此基础上，本文综合考虑装配式建筑施工过程中所涉及的各安全因素，利用解释结构模型分析各安全影响因素间的层次关系，为装配式建筑施工安全管理提供参考，推动装配式建筑健康发展。

1 装配式建筑施工安全影响因素筛选与确定

1.1 影响因素筛选

相较传统的施工现场，装配式建筑的施工现场需要对预制构件的吊装、外挂架结构及大型起重机械等方面进行重点监管和控制，空中作业多，危险性较高，存在许多易发生安全事故的影响因素。本研究收集了中国知网、万方、Web of Science数据库有关装配式建筑施工安全的参考文献，通过分析归纳，初步筛选出由5个层面组成的20个装配式建筑施工安全影响因素，见表1。

1.2 影响因素确定

通过问卷调查，进一步分析20个影响因素，以验证其有效性和可靠性。为保证调查的客观性和真实性，问卷被分发给熟悉或从事装配式建筑的人员。发放对象主要包括行业专家或研究人员、构件厂家负责人、PC运输人员、设计负责人等。问卷分为两个部分：第一部分了解被调研者的基本信息，包含学历、职位、单位类型、工作年限等；第二部分采用李克特5级量表测量20个影响因素对装配式建筑施工安全的影响重要程度，分数为1～5分，分数越高，表明影响重要程度越高。其中，1表示“影响程度极低”，5表示“影响程度极高”。共发放问卷204份，有效回收165份。统计结果表明：调研对象男女比例接近4∶1；本科及以上学历占比达82.4%；6.7%来自政府机构，7.9%来自高校研究所，6%来自构件生产单位，3%来自开发单位，72.1%来自施工单位，4.2%来自咨询单位；工作年限5年以上的占比达72.7%；Cronbach’sα系数为0.915，KMO值为0.904，显著性Sig为0，远小于0.001。统计结果表明，观测指标数据是可靠且有效的，符合研究的要求。根据描述性统计结果，最终确定了16个装配式建筑施工安全影响因素，见表2。

表2 装配式建筑施工安全影响因素确定

2 解释结构模型构建

解释结构模型(ISM)通过对高度复杂的系统进行分解，将其拆分为多个子系统，并为因素之间的关系建立一个相关序列，同时描述各因素之间的内在联系。装配式建筑施工安全的影响因素众多，且影响因素间相互关联、相互作用，本文解释结构模型要处理有关要素及其相互关系的信息，将抽象转化为具体，并分析各影响因素之间的相互作用，以明确研究问题的层次和整体结构。本文采用解释结构模型研究装配式建筑施工安全影响因素。

2.1 确定邻接矩阵

将装配式建筑施工安全看作一个系统，包括16个因素，即Si(i=1，2，…，16)。在此基础上，构建16×16邻接矩阵A=(aij)16×16，用aij表示各因素之间的关系[9]，见式(1)

(1)

邀请10名专家采用问卷方式确定装配式建筑施工安全影响因素的相互关系。这10名专家工作年限均在10年以上，对装配式建筑发展有较为深入的研究。由于难以确定影响因素之间的关系，假设如果有1名专家认为Si与Sj之间没有关系，即采用“一票否决”。根据问卷统计结果，构建邻接矩阵A，如下

2.2 计算可达矩阵

基于邻接矩阵对功率进行迭代分析，产生可达矩阵，并将矩阵内直接关系与间接关系表示出来[10]。根据布尔代数的运算规则，将矩阵(A+I)运算n次方，直至满足式(2)

M=(A+I)n-1≠(A+I)n=(A+I)n+1

(2)

经计算，可得装配式建筑施工安全影响因素可达矩阵M，如下

2.3 划分系统层次结构

层次划分的重点是对装配式建筑安全系统中各因素之间的层次关系进行深入分析和理解。根据可达矩阵M推导出可达集合R，该集合表示可达矩阵中的某一要素对应行，其中包含有1的元素集合；在确定可达矩阵中的某一要素对应列时，需要考虑一个包含有1元素的集合，这个集合被称为先行集合Q；最终，根据A=R∩Q的条件，可以确定出交集A，代表着可达集合R和先行集合Q的交集。区域划分和级位划分结果见表3。

表3 区域划分和级位划分表

将影响装配式建筑施工安全的影响因素分为5层：第1层(A4、C2)；第2层(D1、E2)；第3层(A1、B1、B3、B4、B5、C1、D2、D3、D4、E3)；第4层(A3)；第5层(C3)。根据等级划分，将各因素按照一定的次序进行排列，然后逐一探寻它们之间的相互关系，以此建立解释结构模型，如图1所示。

图1 解释结构模型

3 层级结构分析

3.1 顶层直接影响因素分析

由图1可知，第1层为顶层直接影响因素，专业水平A4和吊装技术C2为装配式建筑施工安全的顶层直接影响因素。近年来，装配式建筑热度不减，各地装配式建筑施工现场越来越多，但精通装配式建筑的专业人员稀缺，这直接影响装配式建筑的施工过程安全。因此，施工单位、设计单位、开发单位、咨询单位应重视装配式建筑专业人员培养，以降低装配式建筑施工现场安全风险。相较传统施工现场，装配式建筑施工现场空中作业多、危险性高，吊装技术直接影响装配式建筑施工安全。因此，提高吊装人员的技术水平能有效降低装配式建筑施工安全风险。另外，专业水平A4与吊装技术C2之间具有相关性，表明装配式建筑施工过程中各参与主体的专业水平及吊装人员的技术水平都非常重要，各单位应提高重视程度，加强人员培养，以有效减少装配式建筑施工现场安全事故发生。

3.2 中层间接影响因素分析

第2～4层为中层间接影响因素，与底层根本影响因素相互协同作用于顶层直接影响因素，影响装配式建筑施工安全。

第2层影响因素中管理制度不完善D1直接影响吊装技术C2，管理人员通过完善管理制度规范起重吊装作业，提高专业人员的吊装水平，防止起重吊装作业事故发生。吊装工作环境E2主要包括作业环境、自然环境和社会环境。例如：作业环境包括场地不平整、粉尘影响吊装人员视线等；自然环境包括大风、大雾、地震等；社会环境包括人际关系、赶工期的精神负担，这些都会直接影响专业水平A4。

第3层影响因素包含安全意识A1、构件出厂质量B1、高空坠物B3、吊装承载能力B4、现场临时用电风险B5、施工方案设计C1、安全教育培训未落实D2、安全措施费D3、管理人员水平D4和施工政策环境E3。安全意识A1在保证装配式建筑施工现场安全方面起到举足轻重的作用，提高安全意识才能真正落实安全行为。高空坠物B3在装配式建筑施工现场导致的危害十分明显，轻则损伤财物安全，重则致人员受伤，甚至死亡。管理人员应在施工前编制施工方案设计C1，制订安全技术措施，预防高空坠落，并在施工过程中严格按照施工方案设计实施。随着装配式建筑规模越来越大，统筹规划安全教育培训成为一个关键问题，系统的安全教育培训能够很好地控制和减少伤亡事故。安全措施费D3在保障装配式建筑施工安全方面也很重要，安全措施费投入不足引发的工程安全事故频繁发生，导致多方纠纷、项目停工，同时给参与建设的人员造成了某种程度的危险与人身损失。因此，各单位应紧密配合，在招投标、施工管理、竣工验收等各个环节将安全落实到实处，真正减少装配式建筑安全事故发生。

第4层影响因素疲劳作业A3直接影响安全意识A1、现场临时用电风险B5。通过加强安全巡查，规范各单位人员操作，杜绝疲劳作业，有助于提高各单位人员安全意识，减少现场临时用电风险。

3.3 底层根本影响因素分析

第5层影响因素安全检测C3为底层根本影响因素，直接影响疲劳作业A3。装配式建筑施工现场的安全检测有：基坑支护安全检测、人员安全检测、预制构件存放及装配安全检测、外挂架结构的安全检测、大型起重机械的安全检测等，其中预制构件的存放和装配、外挂架结构是装配式建筑施工现场的主要危险源。例如，在装配式构件的存放过程中，一般是用木板把预制构件紧固在存放架和插板上，会因预制构件不够牢固而导致其倾斜，带来安全隐患；预制墙板安装完成之后，在安装斜支撑以固定墙板的过程中，使用电钻和爬梯可能会导致触电风险，而墙板的不稳定安装则可能会导致其坠落，进而对人身造成伤害。此外，安装不规范也可能导致墙板坠落，导致严重的安全事故。外挂架结构的安全检测是装配式建筑施工过程中的重要环节，外挂架在吊装过程中容易与墙板发生碰撞，导致人身伤害；外挂架与墙体的连接螺栓在拆除过程中极容易导致高空坠物，造成安全风险。由此可见，安全检测作为装配式建筑施工过程中的重要环节，应积极深化其在装配式建筑施工现场各个工序的发展，加强各单位人员对其重视程度，引导各成员增强安全风险管理能力，从而降低装配式建筑施工现场安全风险。

4 结语

为进一步加快推进装配式建筑健康发展，降低装配式建筑施工现场安全风险至关重要。根据装配式建筑施工安全影响因素，从人、物、技术、管理、环境5个层面入手，构建装配式建筑施工安全影响因素体系，最终确定16个影响因素，建立装配式建筑施工安全影响因素解释结构模型。梳理各因素间的相互作用关系，为降低装配式建筑施工现场安全风险提供依据。针对研究结果，提出以下建议：

(1)加强施工参与人员的装配式建筑专业知识培训力度，开展安全教育培训，提升现场参与人员的专业技术水平和安全意识。

(2)管理人员应通过完善管理制度，规范起重吊装作业，提高专业人员的吊装水平，科学选择吊装区域，注意天气状况，防止起重吊装作业事故的发生。

(3)管理人员应在施工前编制施工方案设计，制订安全技术措施，预防高空坠落事故发生，并在施工过程中严格按照施工方案设计实施。

(4)管理人员应加强安全巡查，规范各单位人员操作，杜绝疲劳作业。

(5)各单位人员应积极深化安全检测在装配式建筑施工现场各个工序的发展，尤其加强对构件存放、安装和外挂架结构等工序的安全检测。

综上，相关部门应提高各成员安全风险管理能力，从而降低装配式建筑施工现场安全风险。