故障樹分析在腳手架安全事故分析中的應(yīng)用_圖文

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報JOURNAL OF INNER M ONGOLIA故障樹分析在腳手架安全事故分析中的應(yīng)用馮斌1,張建中1,陳守昭2(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,呼和浩特010051;2.中鐵十九局集團(tuán)第四工程有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古通遼028000摘要:鑒于建筑工程腳手架安全事故在建筑工程安全生產(chǎn)中的重要性,本文采用故障樹分析方法對引起腳手架安全事故的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析,得出影響腳手架安全的各因素的重要性程度及最有效的預(yù)防事故的措施,給出了降低腳手架安全事故的具體建議.關(guān)鍵詞:故障樹;腳手架;安全事故中圖分類號:T U714文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0引言建筑施工因具有作業(yè)流動性大、露天作業(yè)多、產(chǎn)品體積

2、大、形式多樣、施工周期長、勞動強(qiáng)度大和作業(yè)人員更換頻繁等特點,經(jīng)常會出現(xiàn)高處墜落、物體打擊、觸電、機(jī)械傷害、坍塌等安全事故.而其中高處墜落事故所占比例最高,大多數(shù)省份均占到40%以上,且較多為重大惡性事故.如根據(jù)19952001年上海市建筑施工發(fā)生的事故,整理統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示,高處墜落事故所占比例很高.表119952001年上海市高處墜落事故與總事故統(tǒng)計表Table1The accidental falls of f the high buildings and the statist icsof the total accidents in Shanghai from1995to2001年

3、份月份比例(%1995451996461997461998511999512000總事故起數(shù)434775665125872602001高墜起數(shù)32422432343133總事故起數(shù)335445111177857345匯總48因此,有研究人員對于高處墜落事故的主要發(fā)生部位進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)洞口臨邊、龍門架(井字架 收稿日期:2007-11-20基金項目:內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金資助項目(20080404M S0708作者簡介:馮斌(1975,男,內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,講師,碩士.表2建設(shè)部與上海市高處墜落事故發(fā)生部位比較(%Table 2Acomparison done by the Constr

4、uction Ministry and Shanghai of the areas where accidental f alls off the high buildings take place單位類別31.5012.409.8017.706.906.605.301.10另外,腳手架倒塌也是一類可以引起重大人員傷亡事故的情況.因此,研究腳手架安全性問題是建筑工程安全施工中的一個重要問題.本文采用故障樹分析(FTA 方法,對腳手架安全事故進(jìn)行分析,便于采取有效的防護(hù)措施.故障樹分析(FTA 方法是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法,在火災(zāi)事故分析、爆炸事故分析、礦業(yè)安全事故分析、觸電事故分析等多個領(lǐng)

5、域都有研究人員應(yīng)用該方法進(jìn)行了相關(guān)研究.在建筑工程事故分析中,近期郭豪收等研究者應(yīng)用故障樹對建筑施工高處墜落傷亡事故進(jìn)行了分析,但主要分析了宏觀的人、機(jī)、環(huán)境影響,沒有細(xì)化分析到腳手架安全影響.1故障樹分析(FT A 方法的理論闡述1.1事件及符號底事件是故障樹分析中僅導(dǎo)致其它事件的原因事件.底事件位于所討論的故障樹底端,它總是某個邏輯門的輸入事件而不是輸出事件.底事件分為基本事件與未探明事件.1基本事件:基本事件是在特定的故障分析中無須探明其發(fā)生原因的底事件.基本事件用圖1的圓形符號表示.2未探明事件:未探明事件是原則上應(yīng)進(jìn)一步探明其原因、但暫時不必或暫時不能探明其原因的底75第1期馮斌等故

6、障樹分析在腳手架安全事故分析中的應(yīng)用在故障樹分析中,邏輯門只描述事件間的邏輯因果關(guān)系.與門表示僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時,輸出事件才發(fā)生.與門的符號如圖 2.圖1事件表示圖例Fig.1T he sy mbo ls o f the happenings圖2邏輯門表示圖例F ig.2T he symbo ls o f the lo gic g ate或門表示至少一個輸入事件發(fā)生時,輸出事件就發(fā)生.或門的符號見圖2.規(guī)定了事件與邏輯門的符號之后,就可以用演繹法來建立故障樹.建立好故障樹之后,就可對故障樹進(jìn)行定性分析.故障樹定性分析是要找出系統(tǒng)故障的全部可能起因,或?qū)е轮付斒录l(fā)生的全部可能起因,并定性

7、的識別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),這就需要確定故障的最小割集或最小路集.全部最小割集的集合又稱之為系統(tǒng)的故障譜,全部最小路集的集合稱為成功譜.2腳手架安全事故的故障樹分析76內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報2009年本文采用下行法計算最小割集,這種算法是沿故障樹自上而下進(jìn)行.即從頂事件開始,順次將上排事件置換為下排事件.遇到與門時將門的輸入寫成一行;遇到或門時將門的輸入寫成多行,直到全部的門都置換為底事件為止.但這樣得到的底事件集合只是割集,還必須用集合運(yùn)算規(guī)則加以簡化、吸收,方能得到全部最小割集.“腳手架安全事故”最小割集計算見下表3.即得到20組最小割集,分別是:X1X8X11、X1X8X12、X1X8X13、X1

8、X8X14、X1X9X11、X1X9X12、X1X10X11、X 1X 10X 12、X 1X 9X 13、X 1X 9X 14、X 1X 10X 13、X 1X 10X 14、X 2、X 3、X 4、X 5、X 6、X7、X15、X16.這些割集表示,只要割集中組合事件發(fā)生,不管其他事件發(fā)生與否,頂事件“腳手架安全事故”必然發(fā)生.由于各底事件發(fā)生的概率還沒有可以參考的統(tǒng)計資料,故采用定性分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度計算.求出全部最小割集后,可按以下原則進(jìn)行定性比較,以便將定性比較結(jié)果用于指導(dǎo)故障診斷,確定次序,提示改進(jìn)系統(tǒng)的方向.分析原則如下:階數(shù)越小的最小割集越重要;在低階最小割集中出現(xiàn)的底事件

9、比高階最小割集中的底事件重要;在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多的底事件越重要.對本例的定性分析可知,各底事件重要度結(jié)果如下:(1故障譜中X2、X3、X4、X5、X6、X7、X15、X16,8個是一階割集,是最重要的事件.因此,要提高系統(tǒng)的安全性,首先要解決系統(tǒng)的“設(shè)計不合理(X 2”、“管材過度變形(X 3”、“管材破損(X 4”、“扣件質(zhì)量不合格(X 5”、“架體與建筑物拉結(jié)不合格(X 6”、“剪力撐設(shè)置不合格(X 7”、“立桿基礎(chǔ)不合格(X15”、“立桿間距設(shè)置不合格(X16”等8個問題.(2在剩下的12個三階最小割集中,事件1每次都出現(xiàn),因此“人失去平衡(X1”與前8個一階割集包含的事

10、件具有同等的重要性;(3“安全帶本身破損(X8”、“嫌麻煩沒使用(X9”、“忘記穿戴(X10”等三個事件重復(fù)出現(xiàn)在4組割集中,是重要性僅次于前9個事件的事件;而“防護(hù)欄桿不合格(X11”、“踢腳板立網(wǎng)防護(hù)不合格(X 12”、“腳手架板不滿鋪而踩空(X 13”、“腳手架板固定不穩(wěn)而失去平衡(X 14”等四個事件重復(fù)出現(xiàn)在3組割集中,重要性次于X 8、X 9、X 10.將圖3中的與門變?yōu)榛蜷T、或門變?yōu)榕c門后,就可采用相同的下行法分析最小路集,具體步驟見表4.經(jīng)過重復(fù)處理后,得最小路集為X2X3X4X5X6X7X8X9X10X15X16、X2X3X4X5X6X7X11X12X13X14X15X16、

11、X1X2X6X7X15X16,只要這3個路集有一個存在,則頂77第1期馮斌等故障樹分析在腳手架安全事故分析中的應(yīng)用78內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報2009年 第1 期 馮斌等故 障樹分析在腳手架安全事故分析中的應(yīng)用 79 事件“ 腳手架安全事故” 就不會發(fā)生. 通過對以上三個路集組成的成功譜進(jìn)行分析, 可以得出成功譜結(jié)構(gòu) 重要度順序. 分析原則如下: 階數(shù)越小的最小路集越重要; 在低階最小路集中出現(xiàn)的底事件比高階最小 路集中的底事件重要; 在不同最小路集中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多的底事件越重要. 表 3下行法計算最小 割集置換表 Table 3The procedure tables of calculati

12、ng the minimal cut sets by means of Fussell-Vasely TOP G1 X 1G 3G 4 X1G 4G 7 X1 X4G 4 X1X8G 4 X 1X8G9 X1X8G 10 X1G 4G 8 X1G8G9 X 1X9G9 X1X10G 9 X1G 8G 10 X1X9G 10 X1X 10 G10 G2 X2 G5 X2 G 11 X5 X6 X7 G 12 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X15 X16 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X15 X16 X 1X8X11 X 1X8X12 X 1X8X13 X 1X8 X14 X 1X9X

13、11 X 1X9X12 X1X10X11 X1 X10X12 X 1X9X13 X 1X9X14 X1 X10X13 X1 X10X14 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X15 X16 G6 對本例路集的定性分析, 各底事件重要度結(jié)果如下: ( 1 底事件X2、 X7、 X6、 X15、 在三個路集中都有出現(xiàn), 因此最為重要. X16 ( 2 底事件X3、 X5 在二個路集中出現(xiàn), 因此次為重要. X4、 ( 3 底事件 X1、 X9、 X8、 X10、 X11、 X12、 X13、 都只在一個路集中出現(xiàn), 但X1 所在的路集包含的 X14 底事件數(shù)量少, 因此形成通路造成事故的概率較其他

14、底事件高, 所以重要度高于其他底事件; 同理, 底事 件 X8、 X10 重要度高于 X11、 X9、 X12、 X13、 X14. 本文成功譜結(jié)構(gòu)重要度排序為: X 2= X 6= X 7= X 15= X 16> X 3= X 4= X5> X 1> = X8= X9= X 10> X 11= X12= X 13= X14 結(jié)構(gòu)重要度排在前面的事件是最有效預(yù)防該事故發(fā)生的措施, 它是系統(tǒng)安全的關(guān)鍵所在, 也就是安 全技術(shù)措施和安全管理的重點內(nèi)容, 應(yīng)優(yōu)先采用, 即可起到預(yù)防事故發(fā)生的目的. 2. 3. 4對成功譜的定性分析 根據(jù)成功譜結(jié)構(gòu)重要度排序, 如果對“ 設(shè)計

15、不合理( X 2 ” “ 、 架體與建筑物拉結(jié)不合格( X6 ” “ 、 剪力 撐設(shè)置不合格( X7 ” “ 、 立桿基礎(chǔ)不合格( X15 ”“ 、立桿間距設(shè)置不合格( X16 ” 等因素加強(qiáng)預(yù)防, 是防止 腳手架安全事故發(fā)生最有效的措施. 表 4下行法計算最小 路集置換表 Table 4The procedure tables of calculating the minimal path sets by means of FussellVasely T OP G 1G 2 續(xù)前表 X 2X 4X8 X9X 10 G11X 5G 6 X2X 11X12X13X 14G 11X5G6 X 1X

16、 2X6 X7X 15 X16 X2X 4X 8X9 X10X3 X4X 5G 6 X2X11X12X 13X 14X3X 4X 5G 6 X1X 2X 6X7 X15X 16 X 2X 4X8 X9 X10 X3 X5G 12 X6X 7 X 2X 11X 12X13X14X 3X4X5G 12X6X7 X 1X2 X6X 7X 15X 16 G 2G 3 G 2G 4 X 1G 2 G 2G 7G 8 G 2G 9G 10 X 1X 2G 6 X4X 8G 2G 8 X11X 12G 2G 10 X 1X2 X6X 7G 12 X4 X8X 9X 10G 2 X 11X 12X13X14G

17、 2 X 1X 2X6 X7X 15 X16 X2X 4X 8X 9G 5X10G 6 X 2X11X 12X 13X14G5G6 X 1X2 X6X 7X 15X 16 80 續(xù)前表 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2009 年 X 2 X3X4 X 5 X 6X7X8X 9X 10X 15X16 2 X3 X 4X 5 X6 X7 X11 X12X 13X 14X 15 X16 X X1X 2X 6X7X15X 16 3結(jié)論 通過以上對腳手架安全事故的故障譜和成功譜的因素分析, 可以找出腳手架安全事故的重點薄弱 環(huán)節(jié)和有效預(yù)防措施, 如果對這些情況高度重視, 必將大大降低腳手架安全事故發(fā)生的幾率. 3

18、. 1“ 設(shè)計不合理( X 2 ” 因素對腳手架倒塌有重要影響, 是發(fā)生腳手架安全事故的重要因素之一, 也是 防止預(yù)防事故發(fā)生的最有效因素之一. 因此在設(shè)計腳手架時, 要參照規(guī)范認(rèn)真核算, 保證腳手架的安全 性. 3. 2“ 架體與建筑物拉結(jié)不合格( X6 ”“ 、 剪力撐設(shè)置不合格( X7 ” “ 、 立桿基礎(chǔ)不合格( X 15 ” “ 、立桿間 距設(shè)置不合格( X16 ” 這四個因素是影響腳手架安全事故的重要因素, 且都屬于腳手架安裝不合格的因 素, 這幾個因素都可以通過規(guī)范施工, 加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督管理來解決. 3. 3“ 管材過度變形( X 3 ” “ 、管材破損( X4 ”“ 、 扣件質(zhì)量

19、不合格( X 5 ” 三個因素涉及到腳手架選材, 所 以選材不合格也是容易造成腳手架安全事故的重要因素, 在實際施工中, 要加強(qiáng)材料的檢驗. 3. 4“ 人失去平衡( X1 ” 因素是人從腳手架墜落的最重要因素, 也是發(fā)生腳手架安全事故的重要因素 之一, 因此應(yīng)該更進(jìn)一步研究解決人失去平衡的原因, 加以預(yù)防. 由于數(shù)據(jù)條件所限, 本文只能通過故障樹分析方法對腳手架安全事故的影響因素進(jìn)行定性分析, 得 出定性分析結(jié)果. 如果能夠收集到各底事件的發(fā)生概率, 就能夠得到各底事件可靠性參數(shù), 可以采取故 障樹定量分析的方法, 計算頂事件發(fā)生的概率, 即系統(tǒng)的不可靠度. 這是本文的局限所在. 參考文獻(xiàn):

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