故障树分析技术在建筑施工安全管理中的应用探讨

苏 桓

（甘肃建投天水建设管理有限公司，甘肃 天水 741020）

0 引言

建筑工程项目的工程量通常较大，施工环境复杂，存在大量多工序、多工种交叉作业的问题，因此在建筑施工安全管理中，面临诸多安全风险问题。从事故致因理论的角度来看，施工风险演变为安全事件是一个随机的过程，受到诸多因素的影响，包括人的不安全行为、管理上的不足以及生产工艺缺陷等。而从2020 年各类施工安全事件的分类情况来看，主要安全事件包括高处坠落、物体打击、起重伤害等，在现行的各种施工安全事故中，高处坠落、坍塌、不合理的施工工艺、原材料质量不达标等所造成的人员伤亡问题不容忽视。根据BLS（美国劳工统计局）在2019 年发布的数据显示，对15 个行业的统计，建筑业伤亡事故率位居第一。因此需要寻找一种更有效的安全管理对策，全面提高建筑施工安全管理能力，故障树分析法则备受关注。

1 故障树技术分析

1.1 故障树技术的概念

故障树分析法（FTA）是目前针对大型复杂系统可靠性、安全性进行评价的有效工具，已经被广泛应用在化工、航天等诸多领域，作为一种应用广泛的分析方法，可以通过一种特殊的树状结构逻辑关系体系来反馈施工安全问题，在整个故障分析中，该技术可以通过特定的符号表示事件,并判断各事件之间存在的相互关系[1]。所以，通过该方法能够对引发安全事件的相关因素开展层级分析，揭示安全事件与施工现场管理之间的内在关系，引导相关人员寻找到现场安全管理中的潜在安全质量问题，并推算出安全事件与各个因素之间的相关性。

1.2 故障树分析流程

第一步，编制故障树。要求相关人员在全面了解建筑施工安全管理现状的基础上，对故障树的工艺流程进行评估，并根据现场施工的流程、技术方案等收集资料，包括人为失误、机器故障或者各种偶然事件等。通过调查各类事故发生的原因及其影响等。为确保故障树分析结果的合理性，可进一步扩大资料收集范围，例如,将本地区或者类似案例的施工安全事件，均作为资料收集的范畴，根据案例分析结果，坚持从人、料、机、管理等方面进行分析，直到可以快速确定各类安全事件的发生原因以及逻辑关系，最终形成故障树图。

第二步，故障树分析。一般在故障树分析过程中，会采用定性分析与定量分析的方法，其中定性分析是根据故障树的系统结构以及安全事件发生规律，对各种潜在风险因素进行评估，这种方法的优点，就是可以计算出故障树的最小径集，以及各类事件结构的重要程度。而在风险事件分析中，该方法则可以更好地判断各类顶上事件的概率并完成风险识别，为管理层开展施工安全管理提供必要的支持；或者也可以计算出各类安全事件的发生概率以及临界重要程度。

第三步，故障树处理。本步骤的关键，就是要根据故障树分析的结果以及系统基本特征，在汇总各个工程项目安全事件的危险因素后制定管理对策。

1.3 相关注意事项

（1）应充分了解各类安全事故的发生过程，确定各类事故发生的结构以及流程等，最终识别安全事件的危险因素，只有在掌握上述资料后所形成的故障树才具有合理性。

（2）在故障树中，门与门之间不能直接相连，这是因为故障树的任意一个门的输出都要有对应的事件，因此，为确保故障树中逻辑关系的准确性，在数据处理环节，应确保结果事件口与口直接相连才是正确的。

（3）故障树分析实际上属于一种演绎方法，在该方法下可以对安全事件的成因等进行反推，因此，在确定顶上事件后，需要查明顶上事件发生的原因，并将其与每个顶上事件相对应，这样在原因分析中，才能充分识别各种引发施工安全问题的影响因素，并通过关系逻辑符号将其串联在一起，表达出清晰的关系之后，最终形成故障树图。

2 实例分析

2.1 工程项目简介

某住宅小区施工中共包括6 栋楼，包括主楼、裙楼以及地下室等，其中地上部分均为22 层的剪力墙结构，地下室与裙楼采用了混凝土框架结构，项目总建筑物面积高达13.5 万m2，其中建筑物的平均高度为70.35m。

在本工程脚手架项目施工中，按照工程项目的布置要求以及立面设计方案等，确定了建筑物5 层以下采用了双排扣件式单立管钢管落地式脚手架，5 层以上采用了工字钢悬挑脚手架，并每隔6 层外挑一次，整个项目中悬挑构件选择16#槽钢，并且根据设计内容，整个项目的外墙采用了玻璃幕墙与干挂石材的设计方法，在结构窗台的上下位置均设置50×60 挑耳。

2.2 构建故障树

在对各类施工安全问题统计发现，“高处坠落”是施工安全的主要风险事件。在案例工程项目中，在“脚手架安全事故”管理的基础上，对各类风险数据进行统计。因此在本次故障树分析过程中，模型顶层采用了（1施工人员从脚手架坠落）以及（脚手架坍塌）为关键中心事件形成故障树，在故障树分析中，当上述风险事件发生后将会引发安全问题。在了解该工程项目的实际情况后，构建故障树。

为确保故障树的内容能够真实反应出整个工程项目的工程现状，在本文所介绍的故障树中，共存在8 个中间事件以及14 个基本事件，其中以及的发生都会直接引发“脚手架安全风险”。而关于其他事件的解读结果：代表脚手架的原材料质量不达标；为脚手架在施工安装期间存在质量缺陷代表立杆安装工艺不合理；为水平杆的安装效果不理想；为立杆的水平间距不合理；为水平杆的间距不合理。

2.3 故障模型分析

2.3.1 安全事件的概率计算

在故障树分析过程中，整个安全性评估的关键，就是要寻找到各类安全事件的关键数据集，在开展定性分析的基础上，判断各类安全事件发生的概率，最终寻找到其中的各类安全管理薄弱环节，为实现针对性安全管理提供支持。所以在数据分析中，针对顶上事件发生概率展开计算，在对“脚手架安全事故”的相关数据进行资料统计后，根据现场施工图管理经验，收集各类故障树的框架后，针对安全事件形成体模糊发生概率表，在数据计算中，可以按照公式（1）进行数据处理。

α——模糊数上界；

根据公式（1）计算出，本文所选择的14 个基本事件中，不安全事件的模糊发生概率存在数据差异，见表1。

表1 不安全事件的模数发生概率

2.3.2 最终结果分析

在对相关数据展开分析后，认为在本次脚手架工程项目施工中，管材质量问题、紧固件松脱等是造成施工安全风险的重要危险因素，需进行严格的质量控制。

2.3.3 故障树分析处理

针对故障树分析的最终结果，为了预防施工质量安全事件发生，整个工程项目采取了以下管理措施：

（1）在脚手架施工期间，要求全体施工人员认真执行《脚手架搭设施工规程》以及《高出作业安全技术规范》的相关内容，认真执行设计方案，对整个脚手架的搭设过程进行质量控制，并针对容易出现质量缺陷的位置进行临时防护[3]。

（2）所有参与脚手架施工的工作人员必须接受统一的技能培训，并且在考核合格后才能上岗。上岗前，对架子工的岗位技能证书进行评价，要求每年至少体检一次，上岗操作证书每2 年复审一次。

（3）强化脚手架施工的质量规范及施工安全注意事项，如进入施工现场前，需正确佩戴安全帽以及其他防护设备，所有工具应放置在专用的工具袋内，并检查工具袋是否牢固。

（4）原则上不允许夜间施工，若因为工期等特殊要求，应在确保光照充足的情况下施工；当遇到暴雨、大风天气时，严禁做脚手架搭设作业。

（5）在每部脚手架搭设完毕，需经过公司的专职人员与监理人员，共同对脚手架的施工质量进行验收，验收示合格后，才能投入下一阶段的施工中。

同时需针对脚手架施工的关键原材料进行质量评估，包括板材、扣件等，在严格把控原材料质量关的基础上，对每批原材料的性能进行质量抽检，降低原材料故障发生率；而针对不同的材料，需要设置不同的检验项目，并根据最终检验结果，判断原材料的性能是否满足施工要求，严禁不符合标准的原材料进入现场。

2.4 效果评价

在本项目中针对脚手架施工采取了故障树法分析之后，整个工程项目的脚手架施工得以顺利进行，从施工开始一直到结束，均未发生施工安全问题，脚手架施工质量满意，证明故障树分析方法具有可行性。

3 对故障树分析法的思考

为确保故障树分析法在施工安全管理中能够发挥出预期的效果，应重点开展以下工作：

（1）故障树分析法的基础是对现场数据的处理，因此，在必要的情况下进一步扩大资料的收集范围，通过翔实的资料来加深对施工安全问题的理解，保障故障树分析法能发挥出预期的效果[4]。

（2）在利用故障树分析法对现场管理方案进行优化时，应评估相关管理措施的有效性，避免故障树分析结果不具备实施效果,影响了相关人员的依从性。

（3）当针对故障树分析法完善施工安全管理方案之后，应随时评估相关安全管理条例的应用情况，若发现分析方法并未显著提高现场安全管理水平，则需要寻找原因并进行第二次故障树分析，直到安全施工管理目标实现。

4 结束语

对本文案例分析发现，故障树分析法的运用可以深入了解施工现场的实际情况，在利用数据运算的基础上，正确识别各种安全因素，并且所采取的施工安全管理措施具有可行性。最终结果显示，案例工程未发生施工安全问题，实现了安全施工的目的。