建筑工程施工的动态安全分析方法

1、建筑工程施工的动态安全分析方法张建设,张保善,林伟民(洛阳大学土木工程系,河南洛阳471000摘要:在建筑工程中,施工作业人员的人身安全、施工设备以及各种设施经常受到这些不安全因素的威胁。结合建筑工程的结构、施工作业特点,提出了施工作业安全管理的动态危险性指标,建立了施工作业危险性动态的跟踪分析方法。通过该方法的使用,可以得出施工作业危险度在时间、空间上的变化趋势和规律,找出了影响施工作业危险性指标的主要因素和主要作业工序。分析的结果将为施工安全管理提供客观、实时的动态跟踪信息,提高施工安全管理的目的性和效率。文章最后结合某工程实例,给出了动态安全分析结果以及安全管理建议。关键词:建筑施工;动

2、态安全评价;人-机工程中图分类号:TU722;X913.4文献标识码:A 文章编号:100027717(20020520033203Dynamic Safety Analysis Method in ConstructionZHAN G Jian 2she ,ZHAN G Bao 2shang ,L IN Wei 2min(Depart ment of Civil Engineer ,L uoyang U niversity ,L uoyang 471000,China Abstract :The construction engineering are usually suffered fr

3、om many safety accidents threats to human ,equipment and other installments.In the paper ,a dynamic safe management approach which is based the man -machine engineering is proposed for the construction engineering to copy with the safety issues ,including a dynamic danger index system ,a dy 2namic s

4、afe index monitoring and controlling system.By using this new method ,the construction managers can understand the intention of construction safe index over the time and s pace ,to determinate the critical tasks and the critical factors that influence system danger index.Then the managers can evalua

5、te the overall safe degree of a construction planning be 2fore any tasks are to be carried out.The result of the dynamic analysis and management will provide objective ,dynamic and real -time safe monitoring information for the construction management ,then will improve the effectiveness and perfor

6、2mance of on -site construction.In the end ,a real building exampls is analyzed to illustrate the advantage of using the pro 2posed method.K ey w ords :construction engineering ;dynamic safe evaluation ;man -machine engineering1引言在建筑工程施工中,由于施工作业在时间上比较集中,在空间上的相互干扰性大,再加上现场作业的种类较多等因素,施工作业中存在众多不安全因素。施工作

7、业人员的人身安全、施工设备以及各种设施经常受到这些不安全因素的威胁。因此施工的安全作业管理一直受到施工管理者的高度重视,在施工现场建立了层层安全管理体系,然而施工中各种事故仍然不断涌现。如何在做好安全管理工作,确保施工的安全进行,就成为了安全系统管理科学一项重要的研究课题。结合建筑工程的结构、施工作业特点,提出对施工安全进行动态的跟踪分析,得出施工作业安全度在时间、空间上的变化趋势和规律。建立安全管理的动态危险性指标,找出影响施工作业危险性指标的主要因素和主要作业工序。分析的结果将为施工安全管理提供客观、科学、实时的动态跟踪信息,提高施工安全管理的目的性和效率。文章最后结合某工程实例,给出了动

8、态安全分析结果以及安全管理建议。2建筑施工作业的危险性指标建筑工程的施工特点是,人员、设备在时间和空间上比较集中,再加上施工场地狭窄,相互干扰大,通常是作业中的人员、设备、设施处于诸多不安全因素的威胁之下。在施工作业中,各种不安全和危险性来源于同一时刻处于作业中的各项工序的共同影响。根据安全工程人-机工程学的基本原理,各项工序的危险性则来源于处于该工序作业中的作业收稿日期:2002-02-08作者简介:张建设(1967-,男,河南博爱人,讲师,博士研究生,研究方向:管理科学与工程。2002年8月第23卷第5期基建优化OPTIMIZATION OF CAPITA L CONSTRUCTION人员

9、、各种设备或设施、周边环境等因素,即人、机、环境三方面的不利因素是危险性地根本来源1。为了研究建筑工程施工的安全问题,必须首先建立评价单一工序施工安全的危险性指标,然后将各个施工工序进行时间、空间上的组合,给出整个工程在某一时刻的危险性指标。本文在借鉴文献2工程施工环境影响指标评价的基础上,建立了如下工程施工安全动态评价方法。2.1单一工序施工安全的危险性指标单一工序在作业中的危险性指标通过对人、机、环境三方面的危险性进行组合得到。根据人-机工程学原理,在工序中同时作业的人员的数量、机械设备或设施的数量及种类、作业所处的空间位置的各项技术参数一起对其危险性产生影响。三方面的影响将采用统一的危险

10、度来描述。下面给出单一工序在作业中的危险性指标的数学描述。R i =h Mi M i +h Si S i +h Ei(1式(1中参数定义如下:R i -工序i 的危险性指数,无量纲数。i =1,2,n 工程工序号;h Mi -工序i 的作业人员危险度,无量纲;M i -工序i 所含作业人数,假定在工序i 的持续时间内作业人员的数量均衡。当同一工序中持续时间内作业人员的数量有变化时,可以采取将工序按人数分段的方法保持该假定成立;h Si -工序i 的作业设备及设施危险度,无量纲;S i -工序i 作业中所含的机械设备以及设施的种类和数量,单位为台套。为便于计算将不同类型的设备换算为同类型设备数量

11、。也可以按不同类型直接计算,(1式中第二项取其和即可;h Ei -工序i 的作业环境不利因素危险度,无量纲。因为环境不利因素对不同的工序有较大差别,所以该项用下式表示:h Ei =h Ei 1+h Ei 2+h Eik 表示工序i 的k 个不利因素的危险度相累加。h Mi 、h Si 、h Ei 的取值:定义危险度在0,1区间取值。当危险性大到足以危及人员的生命时,危险度值取为1;当无任何危险存在时,危险度取为0;其它情况在0和1之间取值。2.2整个工程在某一时刻的危险性指标对于整个工程来讲,其任一时刻t 的危险性取决于该时刻正在作业的各个工序的危险性。表达式如下:R (t =mi =1R i

12、(t (2其中m 为t 时刻同时作业的工序数量。2.3危险度h 的获得方法虽然前面已经定义危险度在0,1区间取值,但是人、机械、环境各个因素的危险度具体数值,如何获得呢?在此给出如下讨论。(1根据工程管理人员的经验进行估计取值。首先将工程施工的作业工序进行分类,然后由管理人员对每一类工序中人、机、环境各个因素凭经验给出危险度。这样得出的危险度可能包含管理人员的个体差异,因此必须有足够数量的经验丰富的管理人员分别估计,然后应用统计方法,去除偏差,得出可信度较高的危险度估计值。(2人机工程学方法取值。应用人机工程学原理对各个作业工序相关的人、机、环境进行事故树、事件树等分析,获得人、机、环境三方面

13、的固有的危险性估计值。在这一方面,工业领域已经取得了较为丰富的研究成果,可以在工程进行借鉴。(3利用系统工程分析方法取值。可以利用系统分析中A HP 对施工工序中的危险度进行两两比较,获得所有工序人、机、环境三方面的相对危险度。(4历史资料分析方法。可以根据同类工程的安全事故历史资料,分析各个工序中不利因素的危险度。3施工作业危险性动态评价方法根据上述单一工序及工程整体t 时刻的危险性描述,就能以时间或空间为坐标,建立工程的任一时刻t 不同空间位置的施工危险性动态描述。然后可以根据所建立的危险度动态图,对工程施工作业进行有目的的、高效率的安全管理。同时也可以对施工网络计划从安全角度出发,提出修

14、改建议,最大限度的降低工程施工的危险度。针对一项工程的特点,其动态安全评价体系框架如图1所示。其具体工作步骤如下 :图1工程动态安全评价框架(1收集工程基本资料,划分作业工序,明确工序间的逻辑关系,建立网络图;(2网络图优化,得出施工进度横道图以及资源进度图;(3根据资源进度图,按照人、机、环境三个方面分解出工程施工管理基建优化第23卷随时间变化的安全因素参数;(4确定并选取各个安全因素的危险度值;(5按照公式(1、(2计算施工进度各个时刻的危险度指标,绘出危险度指标随时间的动态变化图;(6对动态安全图进行分析,找到危险度最大的时段及危险因素,明确安全管理的重点和措施;(7实时根据施工现场的变

15、化对安全图进行调整和修改,实施动态安全管理。从图1可以看出,工程进度的网络优化结果将直接作为安全动态跟踪与评价的依据。也就是说,可以将工程的进度网络优化、资源优化、费用优化与安全优化统一体现在网络分析中。4工程实例分析4.1实例计算某工程为由四个标准单元组成的五层职工住宅楼。平面为一字形,全长50.64m,宽12.54m,建筑面积2744.43m2。层高2.8m,檐口标高14.00m,最高点标高15.50m。其主体为砖混结构,施工方案采用分段流水作业。下面以该工程的主体结构施工作业为例,进行安全动态评价分析。主体工程施工工序划分及其参数如表1所示。表2中给出了作业设备的危险度大小。表3给出了作

16、业人员的危险度大小。环境危险度对于施工场地布置比较集中的建筑施工现场,在时间和空间上变化不大,在此统一取值为0.2。表1施工工序参数序号工序名称工程量单位数量时间定额劳动量需用机械名称台工作延续时间/天每天工作班数每班工作人数1基坑开挖m32147529/台4反铲挖掘机1411台2垫层m374 1.1180搅拌机141203毛石基础m3206 1.2924081304地圈梁m342 2.50105搅拌机141265基坑回填m36800.25168蛙式打夯机161286砌砖墙m31058 1.431560塔式起重机1601257搭脚手架m229850.15448塔式起重机156188现浇圈梁m3

17、312 3.001160塔式起重机等1401299吊装楼板块15000.076110塔式起重机110111表2施工设备危险度设备名称危险度设备名称危险度混凝土搅拌机0.2钢筋点焊、对焊机0.4蛙式打夯机0.3表4中给出了优化后的施工进度横道图,选取5天为时间刻度。根据横道图可以算出施工各个时刻的设备数量、地质情况、作业人员数量、作业类型等参数。有了上述数据后,就可以按照公式(1、(2对施工过程进行动态危险性描述。具体结果如图2所示。表3作业人员安全度作业名称危险度作业名称 砌筑作业0.2表4施工计划横道图4.2结果分析通过对图2进行分析,可以得出如下几点结果:图2施工动态危险性评价结果(1从图

18、2可以看出,该施工主体工程业中危险度最大为工程开始后第2180d,其次为1015d,其余作业时间危险度相对较。这是由于在第2180d,砌筑砖墙、搭脚手架、现浇圈梁、吊装楼板四项作业连续交叉进行,投入的人力、物力、设备比较集中,其危险度结果必然较高。在主体工程的开始和收尾阶段相对危险性较小,这是施工作业所投入的人力、设备、材料较少的体现。(2对第2180d危险度的具体分析,还可以发现该阶段危险度中,作业人员的数量为限独占很大比重。相应施工设备危险性所占比例较小。因此提高对操作人员的安全管理,加强现场的各项安全保障措施是降低危险性的主要措施。(下转第40页2002N o.5张建设,等:建筑工程施工

19、的动态安全分析方法工程施工管理施工图预算是指按照特定的施工方案和施工方法完成项目的施工所需的材料、人工、施工机械台班等预算价格编制和确定。而施工组织设计主要是为完成该项目施工而确定的施工方案和施工方法及施工工艺。一旦某个施工方法有变更,则施工图预算相应部分的价格也应随之而调整。如地基土方处理时,施工组织设计因地下水位线需设置泵、井点等进行排水降水,施工图预算中应列出相应的预算工程量及单价。又如施工组织设计中考虑了整体安全防护,施工图预算中也应列出相应的安全防护的工程量和单价。总之,施工方案的变动将会影响到施工图预算中工程量和单价的变化,因此,施工图预算的编制与施工组织设计编制应同步进行,它们之

20、间有着密不可分的关系,一个的变动将牵动着另一个的变动,所以它们要同步进行以便于控制工程造价。一般来说,通过施工组织设计可以看到一个项目施工全过程的安排。因此,每一个施工企业都必须重视施工组织设计的编制工作,每一项目的业主也应重视施工组织没计的评审和监督。作为一个施工企业,在项目投标,竞标中能否引起发包方的重视,除了自身的资质等级,实力、信誉等外,其主要因素还是取决于其报价是否合理,而恰如其分的报价又和施工组织设计的优劣密切相关。面对如此激烈的竞争的建筑市场,施工企业应根据拟建工程的现场条件、工程概况,进行周密的部署,认真研究各项技术指标、经济指标及有关组织措施、安全措施,确定合理的施工方案,使

21、施工方案具有先进性,合理性、竞争性、适用性和可操作性。它既要考虑到业主方面的经济利益,同时也要考虑到施工企业方面的经济利益,真正的使项目在施工过程中达到高质量、低消耗的目的。3.3强化业主的工程造价控制意识作为一个项目的业主,应该坚决杜绝无施工组织设计的工程开工。其次,在一个项目开工前,必须要认真地审查施工企业的施工组织设计,应注意其对工程造价的影响,避免大马拉小车等不正常地情况发生,而引起工程结算时的纠纷。最后,在项目的施工中,还要对施工组织设计进行监督和控制,确保项目的施工有序,防止施工组织设计流于形式。确保施工组织设计真正达到控制和降低工程造价的目的。3.4强化学习提高施工组织设计人员的素质施工组织设计是指导施工的一项技术经济性文件,所以编写施工组织设计的人员必须是具有施工经验而且还要具有一定工程造价控制方面的专业知识技术人员。因此,我们在编制过程中,应考虑到是否符合标准、规范、工艺的要求,及能否满足使用要求,还要分析施工的可行性和经济合理性,以保证各项安排准确得体,避免结算超过总投资。使得施工过程中工程造价趋于合理。综上所述,工程造价控制是项目全过程的控制,为了从根本控制工程造价,取得良好地经济效益,应抓好每一段的工程造价控制,未雨绸缪,以取得事半功倍的效果。参考文献1丛培经1建设工程技术与计量(土建工程部分M.北京:中国计划出版社.2尹贻林1