建筑施工安全網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建

張建設(shè)，李瑚均，侯 芳

(河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院， 河南 焦作 454000)

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建筑施工安全網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建

張建設(shè)，李瑚均，侯 芳

(河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院， 河南 焦作 454000)

基于目前安全管理效率低下問題，探討安全與網(wǎng)絡(luò)圖集成進行安全控制的安全網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建理論，是在施工階段進行安全管理的重要技術(shù)手段。借鑒施工進度網(wǎng)絡(luò)圖，闡述了建筑施工安全網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建方法和應(yīng)用理論。提出安全度概念，通過測定施工現(xiàn)場的某一時刻全局環(huán)境安全度、某一時刻單工序安全度、某一時刻多工序安全度衡量單位調(diào)查時間內(nèi)建筑施工場地的安全狀態(tài)，并提出了測定三種安全度的途徑和量化方法。討論了全局環(huán)境安全度和多工序安全度動態(tài)曲線的繪制方法，介紹了安全管理的安全關(guān)鍵工序。最后，選用合適案例驗證了采用安全網(wǎng)絡(luò)圖進行安全管理的適用性，本方法有利于提高科學(xué)現(xiàn)場安全管理的效率。

建筑施工技術(shù)； 安全網(wǎng)絡(luò)圖； 安全度； 安全度動態(tài)曲線； 安全關(guān)鍵工序

網(wǎng)絡(luò)圖作為施工現(xiàn)場管理的安全工具，大多用來對工程進度、資源配置、成本進行跟蹤控制，如何將其與現(xiàn)場安全管理結(jié)合起來是一個值得研究的問題，同時也是發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)圖潛在功能的主要途徑。

自從Kelley和Walker在1957年提出關(guān)鍵線路法之后，網(wǎng)絡(luò)圖的相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速。主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)計劃計算方法研究[1～4]和網(wǎng)絡(luò)圖技術(shù)新領(lǐng)域試用探討[5～8]。但是，網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)在安全管理中的應(yīng)用研究較少，僅僅提出了運用網(wǎng)絡(luò)圖進行安全管理的理念[9]。本文將以現(xiàn)有的安全評價方法為基礎(chǔ)，尋求簡單易行的建筑施工現(xiàn)場安全度確定方法，繪制現(xiàn)場安全管理的動態(tài)曲線，為基于網(wǎng)絡(luò)圖的安全管理模式建立可行的方案。以工序為基點，辨識工序的危險源，量化工序安全狀況。首先確定某一時刻的安全狀況，進而擴展整個施工現(xiàn)場，進行整個施工現(xiàn)場的安全度評價。反應(yīng)現(xiàn)場安全狀況，引導(dǎo)安全管理者對施工現(xiàn)場進行動態(tài)監(jiān)管，提高安全管理水平。

1 安全網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建的基本理論

1.1 安全網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)成

安全網(wǎng)絡(luò)圖指以進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖為基礎(chǔ)，根據(jù)單位時間的工作情況確定安全狀態(tài)，采取對應(yīng)安全管理措施。參考進度網(wǎng)絡(luò)圖，安全網(wǎng)絡(luò)圖由時間、工序、節(jié)點和安全參數(shù)組成。

安全網(wǎng)絡(luò)圖的時間表示方法與進度網(wǎng)絡(luò)圖相同，而安全網(wǎng)絡(luò)圖的時間參數(shù)包括持續(xù)時間、最早開始時間、最早結(jié)束時間、最晚開始時間、最晚結(jié)束時間、自由時差、總時差、工期和安全評價持續(xù)時間。

安全網(wǎng)絡(luò)圖建立在實施性進度計劃基礎(chǔ)上，以工序為研究對象進行安全參數(shù)計算。

安全網(wǎng)絡(luò)圖中，節(jié)點是指不同工序的搭接點，表示一項工序的完成和另一項工序的開始，同時具有安全度的轉(zhuǎn)移和改變功能，表示安全評價內(nèi)容的改變和安全狀況評價的進展。

安全參數(shù)是評價時間內(nèi)工序的安全評價結(jié)果，用安全度表示。安全度是安全監(jiān)管人員通過安全評價辦法量化評價單位時間的安全狀態(tài)而來。

1.2 安全網(wǎng)絡(luò)圖的表示方法

與進度網(wǎng)絡(luò)圖相比，安全網(wǎng)絡(luò)圖增加了安全度的內(nèi)容，即在節(jié)點的下邊制作一個表格，詳細列出在評價時間內(nèi)的安全度狀況(圖1)。主要包含以下幾個安全參數(shù)：

(1)工序的持續(xù)時間Di-j，其中i-j表示的是從節(jié)點i到節(jié)點j之間的工序，即兩個連續(xù)節(jié)點之間的工序。

(2)某一時刻全局環(huán)境的安全度E(t)，t=1,2,…,l,…,m,…,n。其中，t表示整個施工工期內(nèi)的某一安全評價的時間段；n表示在整個施工工期安全評價的總時間段數(shù)(總工期)；l和m分別表示整個施工工期內(nèi)的工序持續(xù)時間安全評價時間段數(shù)(Di-j安全評價的時間段數(shù)為m-l+1)。

(3)某一時刻單個工序的安全度Si-j(t)，t=l,l+1,l+2,…,m。

圖1 安全網(wǎng)絡(luò)圖中工序參數(shù)

2 建筑施工安全度

安全度是指系統(tǒng)中可能導(dǎo)致人員傷亡和經(jīng)濟損失的不利因素，處于數(shù)量上或起點上的劣勢，不足以引發(fā)安全事故，從而保證系統(tǒng)處于安全狀態(tài)的程度和概率。建筑施工現(xiàn)場的安全度包括：某時刻現(xiàn)場全局環(huán)境安全度、某時刻單個工序安全度、非工作時間某時刻現(xiàn)場安全度、非作業(yè)人員工作時間某時刻安全度和某時刻多個工序安全度?？紤]到非工作時間某時刻現(xiàn)場安全度和非工作人員工作時間安全度的特殊性，其對人為對實際施工造成的影響較少，這里將這兩種安全度并入某時刻現(xiàn)場全局環(huán)境安全度。

2.1 全局環(huán)境安全度

全局環(huán)境安全度對整個施工現(xiàn)場的安全性起著至關(guān)重要的作用。環(huán)境安全度的確定以環(huán)境危險源辨識為必要前提。環(huán)境危險源的辨識，旨在通過對施工現(xiàn)場環(huán)境方面可能存在的危險因素進行辨識，為環(huán)境安全度評價奠定基礎(chǔ)。危險源的辨識可以從自然環(huán)境、周邊環(huán)境、管理環(huán)境和其他四個方面進行，具體危險源辨識見表1。

安全度的評價采用安全檢查評分表的方式進行，安全檢查評分表具有全面、簡單易行、易于操作等優(yōu)點。全局安全檢查表以國建法律法規(guī)、事故案例和行業(yè)經(jīng)驗、系統(tǒng)安全分析方法和研究成果為編制依據(jù)。根據(jù)以上危險源辨識結(jié)果，結(jié)合Delphi專家咨詢法，采用多輪問卷調(diào)查，統(tǒng)計分析確定各危險源子項的權(quán)重，且權(quán)重應(yīng)不斷更新和完善。綜上可得出施工現(xiàn)場全局環(huán)境安全檢查表(表1)。

表1 施工現(xiàn)場全局環(huán)境安全檢查

根據(jù)表1，得出施工現(xiàn)場安全度的公式如下：

(1)

2.2 某一時刻單工序安全度

單個工序的安全度評價以工序危險源的辨識為前提。在工序危險源的動態(tài)辨識方面，陶坤[10]實現(xiàn)了對不同時點同時施工的多個工序危險源的辨識。董大旻[11,12]等將危險源的動態(tài)辨識運用到網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)中。施工現(xiàn)場動態(tài)危險源的辨識主要從人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和環(huán)境三個方面來考慮，本文也將借鑒此方法，將危險源的動態(tài)辨識分為人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和環(huán)境三個方面，子項危險源見表2。

單工序安全度的確定采用安全檢查表。安全檢查表具有靈活性、持續(xù)性、便于責(zé)任的分解和落實和簡單易操作等特點。安全檢查表以建筑施工安全檢查標準、工序危險源動態(tài)辨識的結(jié)果和安全檢查的目標為主要編制依據(jù)。對安全檢查表中各類指標的分值均采用百分制，主要依據(jù)是《建筑施工安全檢查標準》(以下簡稱《標準》)，例如，某工序施工時，施工機具的分值確定可以參照《標準》附表A中施工機具占總分值的5%，此處施工機具也采用此權(quán)重時，可給定5分。如果遇到《標準》中沒有的指標，參照標準權(quán)重進行適當?shù)男拚蟠_定其值，也可以采用Delphi法來確定。

表2 單個工序的安全檢查

某一時刻單個工序安全度的確定根據(jù)表2所示的某一時刻單個工序的安全檢查表，某一時刻單個工序安全度計算方法的公式為：

(2)

2.3 某一時刻多工序安全度

多工序安全度是由單工序安全度合成而來。網(wǎng)絡(luò)計劃中的多個工序的安全評價合成的辦法有簡單平均方法、加權(quán)線性求法和乘法合成。平均方法忽略邊際值的影響而導(dǎo)致評價不合理，求和法又太過注重總體特征而缺失對單個樣本特征的考慮，乘法合成方法對最大值和最小值反應(yīng)敏感。綜上可知，以上方法存在一些漏洞，沒有能很好考慮多工序中單個工序的最大值和最小值問題。而實際工作中考慮安全度最小值和最大值比較合理。因此，本文擬采用多個工序安全度的最大值和最小值作為該時刻安全度的指標。其合成表達式如下：

(3)

(4)

采用本方法進行多工序安全度確定需要考慮工序間關(guān)系對于安全度的影響。工序間多存在空間相關(guān)和作業(yè)內(nèi)容相關(guān)。純粹作業(yè)內(nèi)容相關(guān)(空間不相關(guān))并不影響彼此的安全度評價結(jié)果；純粹空間相關(guān)(即空間干擾，作業(yè)內(nèi)容無關(guān))可以考慮將相關(guān)工序各自的安全度在同一時點進行折減或擴大，需要視工序空間相關(guān)具體情形確定；當作業(yè)內(nèi)容和空間同時相關(guān)時，盡量將工序合并為一個工序進行安全度考察較為合理。

本方法有以下特點：突出安全度最大值和最小值在多個工序中的作用；簡單易行；抓住重點工序在整個評價中的作用；有利于對照施工現(xiàn)場安全檢查表的內(nèi)容對危險性較大的工序采取有針對性的措施；不受某一時刻正在施工工序數(shù)量多少的影響。

2.4 安全度動態(tài)曲線

基于網(wǎng)絡(luò)圖的安全度動態(tài)曲線的繪制主要包含兩個方面的內(nèi)容，其一是繪制某一時刻多個工序的安全度的動態(tài)曲線；其二是繪制某一時刻全局環(huán)境的安全度動態(tài)曲線。

通過危險源的辨識和安全檢查表的編制，實現(xiàn)了某一時刻單個工序、多個工序和全局環(huán)境安全度的計算，在網(wǎng)絡(luò)圖的基礎(chǔ)上，以時間為橫軸，以安全度數(shù)值的大小為縱軸，繪制如下動態(tài)安全度曲線。

(1)根據(jù)施工現(xiàn)場全局環(huán)境危險源的安全度評價結(jié)果，繪制出施工現(xiàn)場全局環(huán)境安全度的動態(tài)變化曲線。假定施工現(xiàn)場全局環(huán)境的安全度動態(tài)變化曲線如圖2所示。

圖2 某一時刻全局環(huán)境安全度動態(tài)變化曲線

(2)通過對某一時刻多個工序的安全度匯總，繪制出整個施工現(xiàn)場各個時點工序的安全狀態(tài)圖，包括最大值和最小值。假定施工現(xiàn)場某一時刻多個工序的安全度，計算出所有時刻的最大值和最小值比較得出安全度的狀態(tài)圖(圖3)。圖中有重合的部分，原因主要有兩個：其一是由于該時刻只有一個工序施工，此時最大值和最小值重合；其二可能出現(xiàn)兩個工序安全度相等的情況，由此可以看出，在整個施工現(xiàn)場工序的安全狀態(tài)圖中，最大值和最小值都至少有一個。

圖3 某一時刻多個工序安全動態(tài)

(3)安全關(guān)鍵工序的確定。在進度計劃網(wǎng)絡(luò)圖中，關(guān)鍵線路是持續(xù)時間最長的線路，在關(guān)鍵線路上的工序即為進度控制的關(guān)鍵工序。安全網(wǎng)絡(luò)圖中的關(guān)鍵工序表示在同一考察時點安全度最小的工序，這些工序并不一定可以首尾連接成一條連續(xù)的線路(有別于進度關(guān)鍵工序)。

3 工程實例

3.1 工程概況

(1)洛陽市某建筑工程項目，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上34層，施工單位為河南省х建筑工程有限公司，建筑面積92000 m2，地下-1～4層平均每層的建筑面積為3251.26 m2，5～34層平均每層的建筑面積為2748.22 m2，選取第10層框架的混凝土工程施工為例，施工時間為2013年12月24日到2014年1月7日，工期為14 d。劃分放線、鋼筋加工、模板支架、鋼筋綁扎、澆筑混凝土、養(yǎng)護和模板拆除七個工序，進度網(wǎng)絡(luò)圖如圖4所示。

圖4 鋼筋混凝土工程進度網(wǎng)絡(luò)圖

(2)氣候條件。從統(tǒng)計氣象局相關(guān)數(shù)據(jù)中，獲得2012年12月至2013年1月的氣溫和氣象狀況(表3、4)。

表3 2012年12月和2013年1月氣溫狀況

表4 2012年12月和2013年1月氣象狀況

(3) 地質(zhì)條件。地質(zhì)條件主要來源于地質(zhì)勘察報告，場地土標準凍深小于60 cm。地表平坦，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場地內(nèi)及附近無全新活動斷裂通過。同時，在場地內(nèi)不存在滑坡、崩塌、泥石流、采空區(qū)等不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害因素，地下分布的防空洞埋深小于各建筑物基礎(chǔ)埋深。

(4) 水文條件。擬建場地地下水位最大年變化幅度3.00 m左右，根據(jù)收集到的水文地質(zhì)資料，近3～5年來場地內(nèi)地下水的最高水位值約為139.00 m，場地地下水的歷史最高水位值為140.00 m。

(5) 施工管理環(huán)境和其他環(huán)境。施工管理環(huán)境主要包含施工企業(yè)的管理制度等多方面的內(nèi)容，受人的主觀因素影響較多。

3.2 本案例某一時刻全局環(huán)境安全度的確定

根據(jù)前述方法，選取5名專家，采用問卷方式獲得本案例施工現(xiàn)場全局環(huán)境安全檢查評分表(表5)。

在表5的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)場打分方法獲得現(xiàn)場全局環(huán)境安全檢查分值隨施工時間變化的數(shù)值(表6)。

表5 施工現(xiàn)場全局環(huán)境安全檢查評分

表6 施工現(xiàn)場全局環(huán)境安全檢查分值

3.3 某一時刻單工序安全度的確定

參考上文表格，根據(jù)《標準》獲得單工序安全度隨時間變化的匯總結(jié)果(表7)。

表7 單個工序安全度匯總 d

3.4 某一時刻多工序安全度

根據(jù)單個工序的安全度得到某一時刻多個工序的安全度(表8)。

表8 某一時刻多個工序安全度的合成 d

3.5 關(guān)鍵工序和動態(tài)曲線

關(guān)鍵工序為發(fā)生安全事故概率較高的工序，即多個工序安全度結(jié)果中分值最小的工序，即最危險的工序。本案例中安全關(guān)鍵工序按時間順序為鋼筋加工、模板支架、鋼筋綁扎、澆筑混凝土、養(yǎng)護和模板拆除六項工序。根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制某一時刻全局環(huán)境及多個工序合成安全度動態(tài)曲線(圖5、6)。

圖5 某一時刻全局環(huán)境安全度合成

圖6 某一時刻多個工序的安全度合成

4 結(jié) 語

本文在建筑施工網(wǎng)絡(luò)圖的基礎(chǔ)上構(gòu)建了建筑施工安全網(wǎng)絡(luò)圖，通過對某時刻全局環(huán)境安全度、某時刻單工序安全度和某時刻多工序安全度的合理量化，獲得建筑施工現(xiàn)場的安全度，并在此基礎(chǔ)上繪制了安全度動態(tài)曲線和確定了安全關(guān)鍵工序。選用案例驗證了安全網(wǎng)絡(luò)圖在現(xiàn)場施工管理過程中的可行性和適用性。該方法有利于現(xiàn)場施工管理部門及時準確了解工程施工過程中的安全狀況，提前發(fā)現(xiàn)安全問題，做好事故預(yù)防工作，提高安全管理水平。

安全網(wǎng)絡(luò)圖主要適用于整個施工現(xiàn)場的安全管理，即施工現(xiàn)場參與工程活動的建設(shè)、監(jiān)理、施工企業(yè)的安全管理，需要多方配合協(xié)作，相互溝通。

文中通過設(shè)計安全檢查表方法確定某時刻的安全度，安全檢查表中包含的子危險源可能現(xiàn)場涵蓋率不高、不完善等問題，需要更深入探究。

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Architecture Theory of Construction Safety Network Diagram

ZHANGJian-she,LIHu-jun,HOUFang

(School of Civil Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)

Integrating safety into network to construct the theory of safety network diagram is to solve the issue of low-efficiency in the safety management which gradually becomes a significant technical mean in safety management process. Comparing to the theory of schedule network diagram, the construction method and applicable theory of safety network diagram is interpreted. By proposing the definition of safety degree, the safety state of site in certain time are tested through quantifying the safety degree on overall environment in a certain time, the safety degree of a single operation in a certain time and the safety degree of multi-operation in a certain time and quantified means are introduced. Thus, the method of compiling the dynamic curve of safety degree on overall environment and multi-operation are discussed and the rules of determining safety critical operations are recommended. At last, proper case is selected to illustrated the applicability of the safety network diagram which help to improve the efficiency of scientific safety management in the site.

construction technology; safety network diagram; safety degree; dynamic curve of safety degree; safety critical operations

2016-03-09

2016-06-19

張建設(shè)(1966-)，男，河南焦作人，博士，副教授，研究方向為建筑安全管理(Email: jianshezhang@vip.sina.com)

李瑚均(1991-)，男，河南濮陽人，碩士研究生，研究方向為建筑安全管理(Email: 1296841186@qq.com)

河南省教育廳軟科學(xué)項目(12B620003)；河南理工大學(xué)博士基金項目(B2010-83)

TU714

A

2095-0985(2016)05-0076-06