基于ISM模型的建筑施工階段高空墜落事故致因分析及防范措施

楊 慧 北京建筑大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院碩士在讀，江蘇地質(zhì)基樁工程公司助理工程師

建筑業(yè)是危險(xiǎn)性較大的行業(yè)，施工現(xiàn)場(chǎng)的操作人員經(jīng)常處在露天、高處和交叉作業(yè)的環(huán)境中，易發(fā)生高空墜落、物體打擊、施工坍塌、機(jī)械傷害、觸電等安全事故。高空作業(yè)作為建筑工程施工階段中一種常見的施工方式，在整個(gè)建筑施工作業(yè)中所占比例達(dá)到90%以上。在國務(wù)院發(fā)布的2018 年上半年安全形勢(shì)通報(bào)中指出，僅2018 年上半年在建筑業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)安全事故發(fā)生頻率最高的是高空墜落事故，在整體事故中的發(fā)生率高達(dá)48.2%，造成直接經(jīng)濟(jì)損失上千萬。

高空作業(yè)中極容易出現(xiàn)高空墜落事故。近年來，很多施工單位盡管開始重視建筑安全管理工作，但在實(shí)際工程施工中難以避免高空作業(yè)，高空墜落事故的發(fā)生概率仍然沒有下降。因此，只有分析高空墜落各影響因素之間的關(guān)系，對(duì)各種因素分別進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防和控制，才能有效降低相應(yīng)的事故發(fā)生率。

建筑施工階段存在很多高空墜落事故影響因素，這些因素之間互相影響，形成了一個(gè)復(fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)體系。在判定風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)，難以區(qū)分直接影響因素和間接影響因素?；诖耍疚膶?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象分析后構(gòu)建了相應(yīng)的解釋結(jié)構(gòu)模型（Interpretative Structural Model，ISM），圍繞高空墜落事故致因要素展開深入分析，將各因素和各層次之間抽象的邏輯關(guān)系梳理清楚，得到不同影響因素在事故影響過程中的重要程度，從而提出能夠有效預(yù)防建筑施工高空墜落的防范措施。

1 建筑施工階段高空墜落事故的影響因素

目前，有不少學(xué)者對(duì)建筑施工高空墜落事故進(jìn)行了深入研究。張明軒等人在研究中使用故障樹法確定了建筑工程高空墜落事故這項(xiàng)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，通過FTA 模型總結(jié)出28 個(gè)高空墜落事故原因，并計(jì)算各種影響因素的發(fā)生概率，但所得的結(jié)論過于籠統(tǒng)、不夠精確[1]。肖華德等人應(yīng)用AHP 法將高空墜落危險(xiǎn)性劃分為作業(yè)者因素、物的因素和安全管理三個(gè)子單元，仔細(xì)分析了高空墜落過程中各子單元表現(xiàn)出的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，并整理和分析出具體的事故致因因素[2]。但沒有考慮到環(huán)境因素對(duì)高空墜落事故的影響。施式亮等人建立一套復(fù)雜的人、機(jī)、環(huán)境和管理系統(tǒng)，圍繞高空墜落事故的發(fā)生狀況展開詳細(xì)論述，建立了4 個(gè)影響因素大類，并細(xì)化得到23 個(gè)小類，形成一套全面系統(tǒng)的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。考慮到模糊綜合評(píng)價(jià)法所具備的分析優(yōu)勢(shì)，結(jié)合層次分析法進(jìn)行數(shù)理分析構(gòu)建出一套AHP—Fuzzy 評(píng)價(jià)模型對(duì)高空墜落事故進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，并計(jì)算出各層次權(quán)重集，但無法反映各因素之間的邏輯關(guān)系[3]。

本文針對(duì)歷史事故報(bào)告和現(xiàn)有的案例事故進(jìn)行系統(tǒng)分析來探討事故的影響成因，經(jīng)過文獻(xiàn)綜合梳理后，分別從“人、物、管理、環(huán)境”4 個(gè)方面歸納總結(jié)，得出13 個(gè)影響建筑施工階段高空作業(yè)墜落事故的風(fēng)險(xiǎn)因素，如表1 所示[4]。

表1 建筑施工階段高空墜落事故主要影響因素

2 建筑施工階段高空墜落事故影響因素的ISM 分析

1973 年，美國的Warfield 在研究中首次提出ISM 方法，這是一種能夠?qū)⑾到y(tǒng)構(gòu)成因素通過關(guān)系轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)從無序到有序的過程，并最終形成一套多層級(jí)的遞階式結(jié)構(gòu)關(guān)系。

該分析方法主要通過定性分析來了解復(fù)雜系統(tǒng)中的各個(gè)要素之間的關(guān)系，然后利用計(jì)算機(jī)等技術(shù)完成數(shù)學(xué)運(yùn)算和模型的構(gòu)建，再將所得結(jié)果通過圖形化的方式展現(xiàn)出來，進(jìn)而得到清晰、直觀且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。

2.1 建立鄰接矩陣與可達(dá)矩陣

根據(jù)ISM 方法確定因素后建立鄰接矩陣，通過設(shè)定0 和1 來界定因素之間是否存在關(guān)系（直接或間接）。其中1代表存在關(guān)系；0 代表不存在關(guān)系。建立的鄰接矩陣A，見圖1。

圖1 矩陣A

通過MATLAB 計(jì)算，當(dāng)r=4 時(shí)，滿足式子條件（A+1）≠（A+1）2≠…≠（A+1）r-1≠（A+1）r=M，可以得出可達(dá)矩陣M=（A+1）4，見圖2。

圖2 矩陣M

2.2 劃分各因素的層級(jí)關(guān)系

基于求得的可達(dá)矩陣M，劃分R(Si)、A(Si)以及交集R(Si)∩A(Si)，如表2 所示。根據(jù)R(Si)∩A(Si)=R(Si)，可以看出當(dāng)i=3 時(shí)最先滿足算式條件，此時(shí)的可達(dá)集S3為整個(gè)系統(tǒng)的頂層集合，在本文中代表影響高空墜落的表層致因因素。去除S3的元素，得到相應(yīng)的先行集1、2、5，與之相對(duì)應(yīng)的為S1、S2、S3可作為第二層，按照這一思路繼續(xù)分解下去，便能得到最終的底層因素，完成所有因素的分層。

表2 建筑施工階段高空墜落事故致因因素區(qū)域劃分

通過對(duì)元素劃分層級(jí)，可以將13 個(gè)致因因素分為6 個(gè)層級(jí)，如表3 所示。

表3 影響因素的層級(jí)矩陣

2.3 結(jié)構(gòu)模型建立

根據(jù)上述分析結(jié)果，繪制出ISM模型，如圖3 所示。

圖3 ISM 模型

3 建筑施工階段高空墜落事故致因因素解釋結(jié)構(gòu)模型分析

從圖1 可以看出，高空墜落事故的致因體系中涵蓋了6 個(gè)層級(jí)關(guān)系，可以將事故原因劃分為表層、中層和深層3個(gè)層次。

其中L1、L2、L3 屬于表層范圍因素，L4、L5 屬于中層范圍因素，L6 屬于深層范圍因素。從各層要素的相互關(guān)系來看，表層原因主要為人、物和環(huán)境3方面因素，施工人員操作為直接事故因素，而施工人員操作又受到施工人員的身心狀況和安全意識(shí)以及個(gè)人防護(hù)用具的影響。在上述影響因素中，氣候環(huán)境和安全防護(hù)會(huì)深層次影響施工人員的安全操作行為，屬于表層范圍的深層影響因素。中層次體現(xiàn)的是管理人員能力和應(yīng)急救援措施之間的相互影響關(guān)系，而這兩項(xiàng)因素又會(huì)影響施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境是否適合作業(yè)。

相應(yīng)的，提升施工管理人員水平和完善應(yīng)急救援措施可以減少高空墜落事故的發(fā)生概率，保護(hù)施工人員的人身安全。深層次主要體現(xiàn)出安全管理制度是高空墜落事故的根本原因，安全管理教育培訓(xùn)和安全管理檢查與監(jiān)督也受到了影響，這表明管理是高空墜落事故發(fā)生的深層因素，對(duì)人、物、環(huán)境都有或多或少的影響，只有不斷加強(qiáng)安全管理，才能從根源上防范高空墜落事故。

4 建筑施工階段防范高空墜落事故的措施

通過對(duì)上文所構(gòu)建的建筑施工階段高空墜落事故致因因素模型進(jìn)行深度分析發(fā)現(xiàn)，從以下4 個(gè)方面提出相應(yīng)的防范措施。

安全管理制度作為深層因素之一，與除氣候環(huán)境的其他因素都存在關(guān)聯(lián)，說明安全管理制度是高空墜落的根本原因，因此完善安全管理制度是預(yù)防建筑施工高空墜落事故的關(guān)鍵。但部分施工單位存在安全管理制度不健全、安全管理制度執(zhí)行力不足等問題，因此施工單位制定安全管理制度要契合施工項(xiàng)目實(shí)際情況，并應(yīng)定期開展安全制度管理檢查工作，增強(qiáng)安全生產(chǎn)主體的責(zé)任意識(shí)，力爭(zhēng)將可能影響高空墜落事故的各種安全隱患因素扼殺在萌芽階段[5]。

深層因素還包括了安全管理檢查和教育培訓(xùn)兩方面，只有做好這兩方面的工作，才能有效地防范高空墜落事故。安全教育培訓(xùn)形式要多樣化，施工單位可定期開展安全知識(shí)講座和競(jìng)賽，充分調(diào)動(dòng)施工人員的積極性，讓其能夠全面了解安全知識(shí)。同時(shí)，施工單位還可以利用“VR+互聯(lián)網(wǎng)”開展相關(guān)安全教育活動(dòng)，宣傳安全知識(shí)，將視覺、聽覺和觸覺充分調(diào)動(dòng)起來，讓參與培訓(xùn)人員能夠感受到高空墜落的真實(shí)場(chǎng)景，一則通過聲臨其境的參與感受讓參訓(xùn)人員能夠意識(shí)到高空墜落的危險(xiǎn)性，二則讓參訓(xùn)人員對(duì)整個(gè)安全教育培訓(xùn)產(chǎn)生極大的興趣，從而提高安全教育培訓(xùn)的成功率。

另外，施工單位還要建立嚴(yán)格的考察制度和事故問責(zé)制度，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制；加大對(duì)安全管理工作的監(jiān)察和督導(dǎo)力度。在施工現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)應(yīng)簡單詢問施工人員的身心狀況，加大對(duì)高空作業(yè)防護(hù)措施的檢查力度。施工人員也應(yīng)采取自檢、交叉檢查等形式多樣的檢查方式，一旦發(fā)現(xiàn)存在不安全行為或是可能有某種安全隱患，要立刻整改。

施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境和安全標(biāo)志的使用是影響高空墜落的中層因素，必須給予高度重視。首先，施工單位要做好施工工序安排工作，將高空作業(yè)時(shí)間縮減到適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。如果確有必要，高空作業(yè)時(shí)要選擇良好的工作環(huán)境和天氣。尤其在冬季開展作業(yè)時(shí)，要及時(shí)清除積雪、積水，采取必要的防滑措施。當(dāng)氣候較為惡劣時(shí)，嚴(yán)禁在沒有相應(yīng)防護(hù)設(shè)備的情況下開展露天高空作業(yè)。其次，為防止出現(xiàn)人物墜落引發(fā)事故，施工單位應(yīng)及時(shí)搭建安全防護(hù)設(shè)施，設(shè)置屏障和安裝護(hù)欄等，為高空作業(yè)人員提供安全帶和安全網(wǎng)等多種防護(hù)措施[6]。并設(shè)置警示標(biāo)志可以讓施工人員在施工的過程中時(shí)刻提醒自己，及時(shí)了解到周邊環(huán)境的潛在危險(xiǎn)因素，把安全問題放在首要位置，避免高空墜落事故的發(fā)生。

施工人員的不正當(dāng)操作和個(gè)人防護(hù)用具使用不到位是高空墜落的表層因素，往往會(huì)直接導(dǎo)致事故發(fā)生。高空作業(yè)時(shí)要根據(jù)具體的工作環(huán)境制定與之相適應(yīng)的安全規(guī)章制度，來保障工作人員的人身安全，施工人員必須嚴(yán)格按照安全使用標(biāo)準(zhǔn)操作相關(guān)設(shè)備。一旦發(fā)現(xiàn)施工人員未遵循安全施工的操作規(guī)范，則要給予相關(guān)責(zé)任人嚴(yán)厲的懲罰。

如果在施工階段不幸發(fā)生高空墜落事故，良好的應(yīng)急救援措施可以有效地救治傷員，防止事態(tài)擴(kuò)大。因此應(yīng)急救援措施也是降低高空墜落事故發(fā)生概率不可忽視的重點(diǎn)，施工單位要定期組織施工人員進(jìn)行應(yīng)急救援培訓(xùn)和演習(xí)，能夠有效處理事故后的工作，降低事故造成的損失[7]。

5 結(jié)語

安全無小事，在建筑施工階段一旦出現(xiàn)高空墜落問題，往往傷亡慘重。因此，施工單位應(yīng)當(dāng)完善相應(yīng)的管理制度，加大安全教育培訓(xùn)工作力度，不斷增強(qiáng)施工人員的安全意識(shí)，為其配備相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)備，優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，最大限度降低在施工階段中出現(xiàn)高空墜落事件的概率。