建筑工程施工的動態(tài)安全分析方法

1、建筑工程施工的動態(tài)安全分析方法張建設(shè),張保善,林偉民(洛陽大學(xué)土木工程系,河南洛陽471000摘要:在建筑工程中,施工作業(yè)人員的人身安全、施工設(shè)備以及各種設(shè)施經(jīng)常受到這些不安全因素的威脅。結(jié)合建筑工程的結(jié)構(gòu)、施工作業(yè)特點(diǎn),提出了施工作業(yè)安全管理的動態(tài)危險(xiǎn)性指標(biāo),建立了施工作業(yè)危險(xiǎn)性動態(tài)的跟蹤分析方法。通過該方法的使用,可以得出施工作業(yè)危險(xiǎn)度在時間、空間上的變化趨勢和規(guī)律,找出了影響施工作業(yè)危險(xiǎn)性指標(biāo)的主要因素和主要作業(yè)工序。分析的結(jié)果將為施工安全管理提供客觀、實(shí)時的動態(tài)跟蹤信息,提高施工安全管理的目的性和效率。文章最后結(jié)合某工程實(shí)例,給出了動態(tài)安全分析結(jié)果以及安全管理建議。關(guān)鍵詞:建筑施工;動

2、態(tài)安全評價;人-機(jī)工程中圖分類號:TU722;X913.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:100027717(20020520033203Dynamic Safety Analysis Method in ConstructionZHAN G Jian 2she ,ZHAN G Bao 2shang ,L IN Wei 2min(Depart ment of Civil Engineer ,L uoyang U niversity ,L uoyang 471000,China Abstract :The construction engineering are usually suffered fr

3、om many safety accidents threats to human ,equipment and other installments.In the paper ,a dynamic safe management approach which is based the man -machine engineering is proposed for the construction engineering to copy with the safety issues ,including a dynamic danger index system ,a dy 2namic s

4、afe index monitoring and controlling system.By using this new method ,the construction managers can understand the intention of construction safe index over the time and s pace ,to determinate the critical tasks and the critical factors that influence system danger index.Then the managers can evalua

5、te the overall safe degree of a construction planning be 2fore any tasks are to be carried out.The result of the dynamic analysis and management will provide objective ,dynamic and real -time safe monitoring information for the construction management ,then will improve the effectiveness and perfor

6、2mance of on -site construction.In the end ,a real building exampls is analyzed to illustrate the advantage of using the pro 2posed method.K ey w ords :construction engineering ;dynamic safe evaluation ;man -machine engineering1引言在建筑工程施工中,由于施工作業(yè)在時間上比較集中,在空間上的相互干擾性大,再加上現(xiàn)場作業(yè)的種類較多等因素,施工作業(yè)中存在眾多不安全因素。施工作

7、業(yè)人員的人身安全、施工設(shè)備以及各種設(shè)施經(jīng)常受到這些不安全因素的威脅。因此施工的安全作業(yè)管理一直受到施工管理者的高度重視,在施工現(xiàn)場建立了層層安全管理體系,然而施工中各種事故仍然不斷涌現(xiàn)。如何在做好安全管理工作,確保施工的安全進(jìn)行,就成為了安全系統(tǒng)管理科學(xué)一項(xiàng)重要的研究課題。結(jié)合建筑工程的結(jié)構(gòu)、施工作業(yè)特點(diǎn),提出對施工安全進(jìn)行動態(tài)的跟蹤分析,得出施工作業(yè)安全度在時間、空間上的變化趨勢和規(guī)律。建立安全管理的動態(tài)危險(xiǎn)性指標(biāo),找出影響施工作業(yè)危險(xiǎn)性指標(biāo)的主要因素和主要作業(yè)工序。分析的結(jié)果將為施工安全管理提供客觀、科學(xué)、實(shí)時的動態(tài)跟蹤信息,提高施工安全管理的目的性和效率。文章最后結(jié)合某工程實(shí)例,給出了動

8、態(tài)安全分析結(jié)果以及安全管理建議。2建筑施工作業(yè)的危險(xiǎn)性指標(biāo)建筑工程的施工特點(diǎn)是,人員、設(shè)備在時間和空間上比較集中,再加上施工場地狹窄,相互干擾大,通常是作業(yè)中的人員、設(shè)備、設(shè)施處于諸多不安全因素的威脅之下。在施工作業(yè)中,各種不安全和危險(xiǎn)性來源于同一時刻處于作業(yè)中的各項(xiàng)工序的共同影響。根據(jù)安全工程人-機(jī)工程學(xué)的基本原理,各項(xiàng)工序的危險(xiǎn)性則來源于處于該工序作業(yè)中的作業(yè)收稿日期:2002-02-08作者簡介:張建設(shè)(1967-,男,河南博愛人,講師,博士研究生,研究方向:管理科學(xué)與工程。2002年8月第23卷第5期基建優(yōu)化OPTIMIZATION OF CAPITA L CONSTRUCTION人員

9、、各種設(shè)備或設(shè)施、周邊環(huán)境等因素,即人、機(jī)、環(huán)境三方面的不利因素是危險(xiǎn)性地根本來源1。為了研究建筑工程施工的安全問題,必須首先建立評價單一工序施工安全的危險(xiǎn)性指標(biāo),然后將各個施工工序進(jìn)行時間、空間上的組合,給出整個工程在某一時刻的危險(xiǎn)性指標(biāo)。本文在借鑒文獻(xiàn)2工程施工環(huán)境影響指標(biāo)評價的基礎(chǔ)上,建立了如下工程施工安全動態(tài)評價方法。2.1單一工序施工安全的危險(xiǎn)性指標(biāo)單一工序在作業(yè)中的危險(xiǎn)性指標(biāo)通過對人、機(jī)、環(huán)境三方面的危險(xiǎn)性進(jìn)行組合得到。根據(jù)人-機(jī)工程學(xué)原理,在工序中同時作業(yè)的人員的數(shù)量、機(jī)械設(shè)備或設(shè)施的數(shù)量及種類、作業(yè)所處的空間位置的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)一起對其危險(xiǎn)性產(chǎn)生影響。三方面的影響將采用統(tǒng)一的危險(xiǎn)

10、度來描述。下面給出單一工序在作業(yè)中的危險(xiǎn)性指標(biāo)的數(shù)學(xué)描述。R i =h Mi M i +h Si S i +h Ei(1式(1中參數(shù)定義如下:R i -工序i 的危險(xiǎn)性指數(shù),無量綱數(shù)。i =1,2,n 工程工序號;h Mi -工序i 的作業(yè)人員危險(xiǎn)度,無量綱;M i -工序i 所含作業(yè)人數(shù),假定在工序i 的持續(xù)時間內(nèi)作業(yè)人員的數(shù)量均衡。當(dāng)同一工序中持續(xù)時間內(nèi)作業(yè)人員的數(shù)量有變化時,可以采取將工序按人數(shù)分段的方法保持該假定成立;h Si -工序i 的作業(yè)設(shè)備及設(shè)施危險(xiǎn)度,無量綱;S i -工序i 作業(yè)中所含的機(jī)械設(shè)備以及設(shè)施的種類和數(shù)量,單位為臺套。為便于計(jì)算將不同類型的設(shè)備換算為同類型設(shè)備數(shù)量

11、。也可以按不同類型直接計(jì)算,(1式中第二項(xiàng)取其和即可;h Ei -工序i 的作業(yè)環(huán)境不利因素危險(xiǎn)度,無量綱。因?yàn)榄h(huán)境不利因素對不同的工序有較大差別,所以該項(xiàng)用下式表示:h Ei =h Ei 1+h Ei 2+h Eik 表示工序i 的k 個不利因素的危險(xiǎn)度相累加。h Mi 、h Si 、h Ei 的取值:定義危險(xiǎn)度在0,1區(qū)間取值。當(dāng)危險(xiǎn)性大到足以危及人員的生命時,危險(xiǎn)度值取為1;當(dāng)無任何危險(xiǎn)存在時,危險(xiǎn)度取為0;其它情況在0和1之間取值。2.2整個工程在某一時刻的危險(xiǎn)性指標(biāo)對于整個工程來講,其任一時刻t 的危險(xiǎn)性取決于該時刻正在作業(yè)的各個工序的危險(xiǎn)性。表達(dá)式如下:R (t =mi =1R i

12、(t (2其中m 為t 時刻同時作業(yè)的工序數(shù)量。2.3危險(xiǎn)度h 的獲得方法雖然前面已經(jīng)定義危險(xiǎn)度在0,1區(qū)間取值,但是人、機(jī)械、環(huán)境各個因素的危險(xiǎn)度具體數(shù)值,如何獲得呢?在此給出如下討論。(1根據(jù)工程管理人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)取值。首先將工程施工的作業(yè)工序進(jìn)行分類,然后由管理人員對每一類工序中人、機(jī)、環(huán)境各個因素憑經(jīng)驗(yàn)給出危險(xiǎn)度。這樣得出的危險(xiǎn)度可能包含管理人員的個體差異,因此必須有足夠數(shù)量的經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員分別估計(jì),然后應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法,去除偏差,得出可信度較高的危險(xiǎn)度估計(jì)值。(2人機(jī)工程學(xué)方法取值。應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理對各個作業(yè)工序相關(guān)的人、機(jī)、環(huán)境進(jìn)行事故樹、事件樹等分析,獲得人、機(jī)、環(huán)境三方面

13、的固有的危險(xiǎn)性估計(jì)值。在這一方面,工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了較為豐富的研究成果,可以在工程進(jìn)行借鑒。(3利用系統(tǒng)工程分析方法取值?？梢岳孟到y(tǒng)分析中A HP 對施工工序中的危險(xiǎn)度進(jìn)行兩兩比較,獲得所有工序人、機(jī)、環(huán)境三方面的相對危險(xiǎn)度。(4歷史資料分析方法?？梢愿鶕?jù)同類工程的安全事故歷史資料,分析各個工序中不利因素的危險(xiǎn)度。3施工作業(yè)危險(xiǎn)性動態(tài)評價方法根據(jù)上述單一工序及工程整體t 時刻的危險(xiǎn)性描述,就能以時間或空間為坐標(biāo),建立工程的任一時刻t 不同空間位置的施工危險(xiǎn)性動態(tài)描述。然后可以根據(jù)所建立的危險(xiǎn)度動態(tài)圖,對工程施工作業(yè)進(jìn)行有目的的、高效率的安全管理。同時也可以對施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃從安全角度出發(fā),提出修

14、改建議,最大限度的降低工程施工的危險(xiǎn)度。針對一項(xiàng)工程的特點(diǎn),其動態(tài)安全評價體系框架如圖1所示。其具體工作步驟如下 :圖1工程動態(tài)安全評價框架(1收集工程基本資料,劃分作業(yè)工序,明確工序間的邏輯關(guān)系,建立網(wǎng)絡(luò)圖;(2網(wǎng)絡(luò)圖優(yōu)化,得出施工進(jìn)度橫道圖以及資源進(jìn)度圖;(3根據(jù)資源進(jìn)度圖,按照人、機(jī)、環(huán)境三個方面分解出工程施工管理基建優(yōu)化第23卷隨時間變化的安全因素參數(shù);(4確定并選取各個安全因素的危險(xiǎn)度值;(5按照公式(1、(2計(jì)算施工進(jìn)度各個時刻的危險(xiǎn)度指標(biāo),繪出危險(xiǎn)度指標(biāo)隨時間的動態(tài)變化圖;(6對動態(tài)安全圖進(jìn)行分析,找到危險(xiǎn)度最大的時段及危險(xiǎn)因素,明確安全管理的重點(diǎn)和措施;(7實(shí)時根據(jù)施工現(xiàn)場的變

15、化對安全圖進(jìn)行調(diào)整和修改,實(shí)施動態(tài)安全管理。從圖1可以看出,工程進(jìn)度的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化結(jié)果將直接作為安全動態(tài)跟蹤與評價的依據(jù)。也就是說,可以將工程的進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、資源優(yōu)化、費(fèi)用優(yōu)化與安全優(yōu)化統(tǒng)一體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)分析中。4工程實(shí)例分析4.1實(shí)例計(jì)算某工程為由四個標(biāo)準(zhǔn)單元組成的五層職工住宅樓。平面為一字形,全長50.64m,寬12.54m,建筑面積2744.43m2。層高2.8m,檐口標(biāo)高14.00m,最高點(diǎn)標(biāo)高15.50m。其主體為磚混結(jié)構(gòu),施工方案采用分段流水作業(yè)。下面以該工程的主體結(jié)構(gòu)施工作業(yè)為例,進(jìn)行安全動態(tài)評價分析。主體工程施工工序劃分及其參數(shù)如表1所示。表2中給出了作業(yè)設(shè)備的危險(xiǎn)度大小。表3給出了作

16、業(yè)人員的危險(xiǎn)度大小。環(huán)境危險(xiǎn)度對于施工場地布置比較集中的建筑施工現(xiàn)場,在時間和空間上變化不大,在此統(tǒng)一取值為0.2。表1施工工序參數(shù)序號工序名稱工程量單位數(shù)量時間定額勞動量需用機(jī)械名稱臺工作延續(xù)時間/天每天工作班數(shù)每班工作人數(shù)1基坑開挖m32147529/臺4反鏟挖掘機(jī)1411臺2墊層m374 1.1180攪拌機(jī)141203毛石基礎(chǔ)m3206 1.2924081304地圈梁m342 2.50105攪拌機(jī)141265基坑回填m36800.25168蛙式打夯機(jī)161286砌磚墻m31058 1.431560塔式起重機(jī)1601257搭腳手架m229850.15448塔式起重機(jī)156188現(xiàn)澆圈梁m3

17、312 3.001160塔式起重機(jī)等1401299吊裝樓板塊15000.076110塔式起重機(jī)110111表2施工設(shè)備危險(xiǎn)度設(shè)備名稱危險(xiǎn)度設(shè)備名稱危險(xiǎn)度混凝土攪拌機(jī)0.2鋼筋點(diǎn)焊、對焊機(jī)0.4蛙式打夯機(jī)0.3表4中給出了優(yōu)化后的施工進(jìn)度橫道圖,選取5天為時間刻度。根據(jù)橫道圖可以算出施工各個時刻的設(shè)備數(shù)量、地質(zhì)情況、作業(yè)人員數(shù)量、作業(yè)類型等參數(shù)。有了上述數(shù)據(jù)后,就可以按照公式(1、(2對施工過程進(jìn)行動態(tài)危險(xiǎn)性描述。具體結(jié)果如圖2所示。表3作業(yè)人員安全度作業(yè)名稱危險(xiǎn)度作業(yè)名稱 砌筑作業(yè)0.2表4施工計(jì)劃橫道圖4.2結(jié)果分析通過對圖2進(jìn)行分析,可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)果:圖2施工動態(tài)危險(xiǎn)性評價結(jié)果(1從圖

18、2可以看出,該施工主體工程業(yè)中危險(xiǎn)度最大為工程開始后第2180d,其次為1015d,其余作業(yè)時間危險(xiǎn)度相對較。這是由于在第2180d,砌筑磚墻、搭腳手架、現(xiàn)澆圈梁、吊裝樓板四項(xiàng)作業(yè)連續(xù)交叉進(jìn)行,投入的人力、物力、設(shè)備比較集中,其危險(xiǎn)度結(jié)果必然較高。在主體工程的開始和收尾階段相對危險(xiǎn)性較小,這是施工作業(yè)所投入的人力、設(shè)備、材料較少的體現(xiàn)。(2對第2180d危險(xiǎn)度的具體分析,還可以發(fā)現(xiàn)該階段危險(xiǎn)度中,作業(yè)人員的數(shù)量為限獨(dú)占很大比重。相應(yīng)施工設(shè)備危險(xiǎn)性所占比例較小。因此提高對操作人員的安全管理,加強(qiáng)現(xiàn)場的各項(xiàng)安全保障措施是降低危險(xiǎn)性的主要措施。(下轉(zhuǎn)第40頁2002N o.5張建設(shè),等:建筑工程施工

19、的動態(tài)安全分析方法工程施工管理施工圖預(yù)算是指按照特定的施工方案和施工方法完成項(xiàng)目的施工所需的材料、人工、施工機(jī)械臺班等預(yù)算價格編制和確定。而施工組織設(shè)計(jì)主要是為完成該項(xiàng)目施工而確定的施工方案和施工方法及施工工藝。一旦某個施工方法有變更,則施工圖預(yù)算相應(yīng)部分的價格也應(yīng)隨之而調(diào)整。如地基土方處理時,施工組織設(shè)計(jì)因地下水位線需設(shè)置泵、井點(diǎn)等進(jìn)行排水降水,施工圖預(yù)算中應(yīng)列出相應(yīng)的預(yù)算工程量及單價。又如施工組織設(shè)計(jì)中考慮了整體安全防護(hù),施工圖預(yù)算中也應(yīng)列出相應(yīng)的安全防護(hù)的工程量和單價?？傊?施工方案的變動將會影響到施工圖預(yù)算中工程量和單價的變化,因此,施工圖預(yù)算的編制與施工組織設(shè)計(jì)編制應(yīng)同步進(jìn)行,它們之

20、間有著密不可分的關(guān)系,一個的變動將牽動著另一個的變動,所以它們要同步進(jìn)行以便于控制工程造價。一般來說,通過施工組織設(shè)計(jì)可以看到一個項(xiàng)目施工全過程的安排。因此,每一個施工企業(yè)都必須重視施工組織設(shè)計(jì)的編制工作,每一項(xiàng)目的業(yè)主也應(yīng)重視施工組織沒計(jì)的評審和監(jiān)督。作為一個施工企業(yè),在項(xiàng)目投標(biāo),競標(biāo)中能否引起發(fā)包方的重視,除了自身的資質(zhì)等級,實(shí)力、信譽(yù)等外,其主要因素還是取決于其報(bào)價是否合理,而恰如其分的報(bào)價又和施工組織設(shè)計(jì)的優(yōu)劣密切相關(guān)。面對如此激烈的競爭的建筑市場,施工企業(yè)應(yīng)根據(jù)擬建工程的現(xiàn)場條件、工程概況,進(jìn)行周密的部署,認(rèn)真研究各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及有關(guān)組織措施、安全措施,確定合理的施工方案,使

21、施工方案具有先進(jìn)性,合理性、競爭性、適用性和可操作性。它既要考慮到業(yè)主方面的經(jīng)濟(jì)利益,同時也要考慮到施工企業(yè)方面的經(jīng)濟(jì)利益,真正的使項(xiàng)目在施工過程中達(dá)到高質(zhì)量、低消耗的目的。3.3強(qiáng)化業(yè)主的工程造價控制意識作為一個項(xiàng)目的業(yè)主,應(yīng)該堅(jiān)決杜絕無施工組織設(shè)計(jì)的工程開工。其次,在一個項(xiàng)目開工前,必須要認(rèn)真地審查施工企業(yè)的施工組織設(shè)計(jì),應(yīng)注意其對工程造價的影響,避免大馬拉小車等不正常地情況發(fā)生,而引起工程結(jié)算時的糾紛。最后,在項(xiàng)目的施工中,還要對施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行監(jiān)督和控制,確保項(xiàng)目的施工有序,防止施工組織設(shè)計(jì)流于形式。確保施工組織設(shè)計(jì)真正達(dá)到控制和降低工程造價的目的。3.4強(qiáng)化學(xué)習(xí)提高施工組織設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)施工組織設(shè)計(jì)是指導(dǎo)施工的一項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性文件,所以編寫施工組織設(shè)計(jì)的人員必須是具有施工經(jīng)驗(yàn)而且還要具有一定工程造價控制方面的專業(yè)知識技術(shù)人員。因此,我們在編制過程中,應(yīng)考慮到是否符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、工藝的要求,及能否滿足使用要求,還要分析施工的可行性和經(jīng)濟(jì)合理性,以保證各項(xiàng)安排準(zhǔn)確得體,避免結(jié)算超過總投資。使得施工過程中工程造價趨于合理。綜上所述,工程造價控制是項(xiàng)目全過程的控制,為了從根本控制工程造價,取得良好地經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)抓好每一段的工程造價控制,未雨綢繆,以取得事半功倍的效果。參考文獻(xiàn)1叢培經(jīng)1建設(shè)工程技術(shù)與計(jì)量(土建工程部分M.北京:中國計(jì)劃出版社.2尹貽林1