于亮
海洋石油工程股份有限公司 天津塘沽 300452
摘要：采用系统动力学分析塔吊施工过程中的各风险影响因素，为塔吊施工安全的事故预防提供理论基础。将塔吊在施工阶段安全风险视为一个系统，以施工相关人员、环境、塔吊设备自身、管理为子系统，分析各子系统的二类影响因素，构建施工塔吊安全风险的系统动力学模型，确定模型中各风险因素之间的因果关系和方程式。Vensim － PLE软件仿真模拟表明: 施工人员因素对塔吊风险安全水平的影响程度最大，管理因素、塔吊设备因素次之，环境因素对其安全水平的影响程度最小，驾驶员业务水平和身心素质对塔吊安全水平的影响程度最大。可通过提高人员因素的安全水平和控制系统其他因素来降低塔吊作业事故的发生概率。
关键词：安全工程; 塔吊; 安全水平; 施工风险; 系统动力学
一、塔吊施工安全的重要性
塔吊在建筑行业施工现场的材料搬运和起重设备中占据着主导地位，由于设备自身的复杂性和特殊性，在建筑行业中起重机是致死率最高的机械。近年来塔吊作业事故频发，2018 年 7 月 9 日黑龙江省海伦市印象新天地施工现场，在塔吊升节作业时发生事故，造成 2 人死亡 4 人受伤; 2018年12 月10 日，陕西汉中市南郑区梁山镇境内的汉中圣桦国际城建设工地，塔吊发生倒塌，2 人当场死亡，1 人送医抢救无效死亡。因此，研究塔吊安全、加强塔吊安全管理具有重要意义[1]。目前，国内外很多学者就塔吊安全问题进行了研究。2018 年，Zhou 等首次引用系统的思想研究塔吊安全，建立了塔吊安全系统层次体系和广义塔吊安全 Accimap 模型，在塔吊风险评估研究上取得了新进展。早在 2008 年，Aneziris 等开始对塔吊作业进行风险评估，提出了塔吊倒塌、倾覆、坠落等事故的职业风险量化模型，模拟了与物体或起重机坠落有关的各种事件之间的逻辑和随机相互依赖关系及其后果。2015 年，Mandal 等开创性地采用模糊故障影响分析和模糊多准则方法构建了塔吊风险的排名机制，最先采用人为误差分析方法研究塔吊事故，并指出人为失误是塔吊事故的关键因素。2017 年，Ｒaviv 等运用 AHP 分析方法，首次揭示了塔吊安全技术因素与人为因素之间的关系，为塔吊安全风险因素的因果关系研究奠定了基础[2]。还有学者采用事故分析方法、熵和累计前景理论、作业条件危险性评价方法( Fine Kinney 风险评价法) 等对塔吊安全进行风险评价，为日后塔吊风险评估奠定了基础。但目前研究大多是对塔吊事故的分析，对塔吊安全技术因素和人为因素的研究较多，对塔吊安全进行系统性研究的尚不多，未能系统性揭示在施工阶段影响塔吊安全的各风险因素间的因果关系; 所用风险分析方法也缺乏对各因素间相关性和层次性的分析，因此在施工周期长或复杂的情况下，难以对塔吊安全进行动态反馈分析。与以往方法相比，系统动力学可以实现对长周期、复杂的塔吊安全风险系统的动态模拟，更好地发现系统内部因素间的因果关系，研究系统形态的变化。因此，本文选用系统动力学对塔吊安全进行分析，辨别主要的风险因素，对影响塔吊施工安全的风险因素进行系统性划分，确定主要风险因素间的因果关系，构建系统动力学模型，对塔吊主要风险因素进行排序，以期为塔吊安全管理提供帮助[3]。
一、施工塔吊安全风险影响因素分析
1. 1 施工塔吊安全风险影响因素识别
工程风险管理一般分为 4 个阶段: 规划研究阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段。本文主要分析施工阶段塔吊的风险，风险的识别途径一般有文献分析和实践经验。本文通过理论研究、文献研究和案例分析3 个层面对施工过程中塔吊存在的风险影响因素进行识别。1) 理论分析层面。基于海因里希因果连锁理论和博得理论，塔吊事故的发生是由其直接原因和间接原因导致的，主要由于人的不安全行为和物的不安全状态，人的不安全行为和物的不安全状态与管理因素的缺陷有关。2) 文献研究层面。研究人员的研究将施工塔吊风险主要分为: 监管机构的相关因素、管理制度、现场相关人员的行为和任务、作业环境因素、项目自身条件、塔吊自身构件的安全可靠性等。3) 案例分析层面。对2009—2018 年在役塔吊事故进行了不完全统计，事故类型主要分为高空坠落、触电、吊物坠落砸人、机体倾覆、挤压碰撞等，主要是由人 － 机 － 环－ 管等多个因素构成的系统导致了事故的发生，其中安全管理因素占 55%、人为因素占 29%、环境因素占7%、设备自身因素占5%、其他因素占4%。1. 2 风险影响因素的分类根据安全系统工程理论，事故的起因大多源于“人 － 机 － 环 － 管”。本文将施工过程中的施工相关人员、塔吊自身、施工作业环境、安全管理 4 类不安全因素作为引起塔吊事故发生的主要因素，运用系统科学思想将“人 －机 －环 －管”看作一个整体，分析各风险因素之间的因果性与关联性[4]。1) 人员风险。塔吊作业是一个复杂的操作过程，从事塔吊作业的操作人员需要获得上岗证书并拥有熟练的专业技能方可进行塔吊起重作业。与塔吊作业相关的人员包括塔吊驾驶员和信号工等特种人员及管理人员。导致事故发生的人的原因可能是违章操作、操作失误、安全监督管理疏忽等人的不安全行为。人员风险涵盖的因素包括驾驶员业务水平、驾驶员心理素质、信号工业务水平、安全管理人员能力、人员安全素质、连续工作时间等。2) 塔吊设备风险。塔吊作为大型特种作业设备，自身构件的安全可靠性是保证不发生事故的关键因素。一般事故的发生是由于塔吊自身构件或辅助设备存在不安全状态导致的。塔吊设备风险涵盖的因素包括塔吊结构构件安全可靠性、塔吊功能构件安全可靠性、塔吊基础可靠性、驾驶室人机工程设计水平、负载种类、超负荷运转等[5]。
结语：
本文构建了施工塔吊风险的系统动力学模型并对各影响因素间的复杂函数关系进行了仿真，结合实例分析，确定出各风险因素对塔吊施工安全的影响程度，结论如下。1) 利用系统动力学模型的因果关系图，绘制得到塔吊系统安全水平的人的不安全行为和物的不安全状态的因果链，可根据因果关系图制定有针对性的预防控制措施。2) 通过建立系统动力学模型流图，采用 Vensim－ PLE 软件进行模型仿真，以安全投入作为能够改变的单因子变量，得出人员、设备、环境和管理对塔吊系统安全水平的影响程度，可据此确定安全投入费用的分配和塔吊安全管理工作安排。3) 利用安全投入作为单因子改变量进行分析时发现，施工各阶段的安全投入分配比例与各子系统的安全水平有关，可根据安全水平的增长系数做出调整，安全投入的分配与系统安全水平系数还有待进一步研究
参考文献：
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[3]周星中,段运华.塔吊基础创新布置技术在装配式项目中的应用[J].建筑施工,2020,42(11):2045-2048.
[4]洪阿杰.格构柱塔吊基础在软土深大基坑中的应用[J].福建建材,2020(11):61-62.
[5]章海彬.可周转格构式钢平台塔吊基础施工技术[J].工程质量,2020,38(11):59-63.