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运用 FTA 研究桥梁修复施工高空坠落事故的风险控制 虞谦 郭建 周方 李雷 李俊 江苏省安全生产科学研究院 南京市公共工程建设中心 摘 要： 在对桥梁修复施工的特点和现场施工情况分析的基础上, 总结了桥梁修复施工中引起高空坠落事故的原因, 并用事故树分析法 (FTA) 得出桥梁施工高空坠落的基本事件, 从技术和管理两方面对预防桥梁修复施工高空坠落事故提出可行性方案, 为桥梁修复施工的现场安全管理提供技术支持关键词： 桥梁修复施工; 事故树分析法; 高空坠落事故; 基金：江苏省创新能力建设计划 (科技设施类) -省属公益类科研院所能力提升项目 (BM2016032) 南京长江大桥是长江上第一座由中国自行设计和建造的双层式公铁两用特大桥梁, 1968 年 12 月全面建成通车, 目前已经使用近 50 年, 部分桥段整体技术状况较差, 其强度、刚度已不能满足原设计荷载汽-18 的通行要求, 已经存在重大安全隐患作为首次对南京长江大桥进行全面结构性修复工程, 如何避免在施工过程中发生安全事故, 特别是高空坠落事故, 尽最大努力确保施工人员生命安全, 是本文研究的重点1 桥梁施工高空坠落事故特性分析根据中国住房和城乡建设部发布的 2004~2007 年《全国建筑施工安全生产形势分析报告》和 2010~2016 年《房屋市政工程生产安全事故情况通报》统计, 高空坠落是建筑施工安全事故类型中的主要事故类型之一, 在所有施工事故类型中占比在 50%左右, 见表 1, 且该事故死亡率很高[1]。

而对于施工难度更高的桥梁修复施工工程, 在吊架平台、T 梁缺陷修复、支座及垫石病害处置、桥面系维修和支架平台这五项主要桥梁修复施工分类中, 更易发生高空坠落事故国内外专家通过分析高空坠落事故的原因, 在安全管理、技术规范和硬件设备保护等方面对事故进行了预防Weisgerber 分析并确定了防护栏、安全网和个人防护装置对预防高空坠落事故的关键作用, 并提出一套施工高空坠落事故预防系统[2]Chen 针对建筑施工事故开发了 SAFECON 系统, 其中包括了高空坠落事故分析和防护分析等系统模块[3]Khan 设计了一种新的事故树分析模型, 使其更方便地运用于工业安全管理领域[4]Bellamy 通过分析大量的事故报告, 构建了一套事故树展示方式的职业风险量化风险模型[5]邓航针对建筑施工高空坠落事故的特点, 运用事故树分析法得出了引起高空坠落事故的基本原因, 并提出了相应的预防方法[6]施式亮认为高空坠落危险性评价是预防和控制高空坠落事故的重要手段, 针对高空坠落事故建立了 AHP-Fuzzy 评价模型[7]刘勇基于层次分析法, 建立了高空坠落多层次模糊综合评价模型, 对建筑施工过程中的高空坠落事故进行了定性分析[8]。

可以看出, 目前学者对于高空坠落事故的成因机理研究较多, 但对预防措施的分析不够深入本文将结合实际工程调研数据, 对于桥梁施工高空坠落事故提出预防措施表 1 我国建筑施工事故类型分布表 下载原表 2 桥梁修复施工高空坠落事故树分析事故树分析法 (Fault Tree Analysis, 简称 FTA) 最早由美国贝尔实验室的沃特森博士和汉塞尔博士于 1961 年发明的[9]由于其具有事态分析清晰、逻辑性强、灵活度高和适用范围广等特点, 通过事故树分析法不但可以进行定性分析, 还可以进行定量分析, 能够通过分析事故引发的表象因素, 从而揭示事故发生的潜在原因因此, 目前事故树分析法广泛用于安全生产领域, 是安全科学工程中主要的分析法之一[10-11]本文从人的不安全行为和物的不安全状态两方面考虑, 分析桥梁修复施工高空坠落事故发生的内在原因环境因素往往导致施工作业环境恶劣, 改变了物的不安全状态因此, 本文把环境因素放在物的不安全状态栏中进行分析2.1 事故树分析图事故树分析, 如下图, 风险因子说明, 见表 2图桥梁修复施工高空坠落事故树 下载原图表 2 桥梁施工高空坠落事故风险因子 下载原表 2.2 高空坠落事故定性分析(1) 最小割集的求解。

最小割集是指使顶上事件发生的基本事件之和, 它体现了危险源的多少最小割集的多少和事件的危险性成正比所以针对最小割集的预控可以有效降低事故的发生概率通过布尔代数分配法则得到高空坠落事件的结构函数为:布尔代数法求得高空坠落事故树的最小割集有 105 个, 说明该事故发生模式有105 种2) 最小径集的求解径集代表的意义和割集相反, 它代表了系统的安全性通过求出最小径集可以得出使顶上事件不发生的几种方案, 为预防事故的发生提供依据根据最小径集和最小割集的对偶性, 将事故树中的与门、或门对换, 就可以将事故树变为成功树, 成功树的最小割集, 即为事故树的最小径集利用布尔代数分配法则可以得出成功树的结构函数为:从而得到最小径集为:(3) 结构重要度求解结构重要度取决于事故树的各个基本事件的重要性, 且与顶上事件的影响度成正比通过得出的最小径集对结构重要度求解通过以上分析, 桥梁维修施工高空坠落事故原因有:未穿戴防护用品、违章指挥、未在防护栏内操作、突发身体状况、酒后施工、思想不集中、躲避其他物体身体失稳3 桥梁修复施工高空坠落事故预防对策(1) 加强对职工的安全培训, 使其对施工过程中需掌握的操作规程、安全技术、防护方法、岗位职责等有明确认识, 增强自我防护能力。

对新职工必须要进行“三级教育培训” (企业级教育、部门级教育、班组级教育) , 根据施工项目和工序的不同, 进行有针对性的培训完善的安全培训制度可以提高职工本身的安全意识, 最大程度上避免违章操作、违章指挥等不安全行为的发生2) 加强施工现场的安全监督检查, 确保落实施工技术方案的编制、审批、交底、实施等环节, 发现问题及时纠正3) 施工单位要确保安全生产的投入, 按照国家标准配备安全生产设施, 提供并指导职工正确使用防护用品4) 禁止患有高血压、心脏病、贫血等疾病患者从事高空作业;对身体不适、过度疲劳、情绪低落的职工要停止其高空作业;禁止职工酒后作业, 并依规进行处罚5) 禁止在强风、大雨、雪、雾天气进行高空作业4 结束语桥梁修复施工是高危行业, 和一般建筑施工区别在于桥梁修复施工不但作业量大而且覆盖面广, 且大部分施工作业涉及到高空作业因此, 预防高空坠落事故是桥梁修复施工过程中安全监管工作的重点通过事故树分析法, 可分析事故发生的潜在原因, 确定引发事故的基础事件的重要程度, 对桥梁修复施工高空坠落事故的防治有实际的指导作用参考文献[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋市政工程生产安全事故情况通报[EB/OL]. (2017-1-23) [2017-2-15]. [2]Weisgerber F E, Wright M C.Elements of a Fall Safety Trough Design Program[J].Proceedings of the 2nd International Conference, Implementation of Safety and Health on Construction Sites, 1999:867-874 [3]JG Chen, DJ Fisher, K Krishnamurthy.Development of a Computerized System for Fall Accident Analysis and Prevention[J].Computers&Industrial Engineering, 1995, 28 (3) :457-466 [4]FI Khan, A Iqbal, N Ramesh, et al.SCAP:a New Methodology for Safety Management Based on Feedback from Credible Accident-probabilistic Fault Tree Analysis System[J].Journal of Hazardous Materials, 2001, 87 (1-3) :23 [5]LJ Bellamy, BJM Ale, JY Whiston, et al.The Software Tool Storybuilder and the Analysis of the Horrible Stories of Occupational Accidents[J].Safety Science, 2008, 46 (2) :186-197 [6]邓航, 庞奇志, 朱德英, 等.建筑施工高处坠落事故分析及预防对策[J].工业安全与环保, 2010, 36 (4) :57-59 [7]施式亮, 刘勇, 李润求, 等.基于 AHP-Fuzzy 的高处坠落危险性评价研究[J].中国安全生产科学技术, 2011, 7 (2) :132-137 [8]刘勇, 施式亮, 蒋敏, 等.基于 AHP 的高处坠落危险性模糊评价方法研究[J].工业安全与环保, 2011, 37 (6) :1-3 [9]李金和, 郝建斌.基坑锚杆脱粘风险的事故树分析[J].西安建筑科技大学学报 (自然科学版) , 2014, (1) :71-75 [10]罗云, 樊运晓, 马晓春.风险分析与安全评价 (第二版) [M].北京:化学工业出版社, 2010 [11]RG Easterling, RE Barlow, JB Fussel, et al.Reliability and Fault Tree Analysis:Theoretical and Applied Aspects of System Reliability and Safety Assessment[J].Journal of the American Statistical Association, 1975, 72 (358) :482 。