基于事故树理论的塔吊事故研究
许志发 邓其格 龙翠
【摘? 要】论文基于事故致因理论建立了塔吊倒塌/倾覆事故模型，其包括安全管理不到位、起重设备自身安全隐患和环境因素三部分。通过最小割集对致因路径进行分析，结果表明塔吊倒塌/倾覆事故具有24种诱因组合，其可通过前期认真把关选型、基础严格施工、加强操作人员安全教育、定期进行维修保养并做好应对极端恶劣天气的防范措施等进行有效的预防。
【Abstract】Based on the accident causing theory， the paper establishes the collapsing or overturning accident model of tower crane， which includes three parts： inadequate safety management， hidden danger of lifting equipment and environmental factors. Analyzing the causing path through the minimum cut set， the results show that there are 24 combinations of causing factors of tower crane collapsing or overturning accidents， which can be effectively prevented by carefully selecting the type of tower crane in the early stage， strictly constructing the foundation， strengthening the safety education of operators， carrying out regular maintenance， taking preventive measures against extreme severe weather and so on.
【关键词】事故树;塔吊;倒塌;倾覆
【Keywords】fault tree; tower crane; collapse; overturn
【中图分类号】TU712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）12-0190-02
1 引言
随着国家农村城市化、旧城改造等工程推进，高层与超高层建筑所占的比重在城市建筑类型中逐年提升，对施工要求和安全管理也越提出了更严格的要求[1]。据统计，2019年的塔吊市场保有量为44.12万台，其中200吨米以上的大型塔吊占比0.97%[2]。然而，塔吊虽然为工程施工提供很多便利，为现场工作人员省去繁重的工作，但是塔吊的使用也在施工过程中埋藏了一个安全隐患。
2 塔吊事故特性分析
2020年由于疫情原因，建设工程普遍工期滞后，再加上管理人员配备不足、作业人员培训不到位及赶工、抢工而造成“三违”现场频发等问题，复工复产以来生产安全事故呈多发态势。据不完全统计，截至2020年6月，全国发生塔吊事故14起，造成至少8人死亡、10人受伤。其中，塔吊整体倒塌或上部结构倾覆，对房建和市政工程施工中的生产安全有着极大影响，对人民群众生命安全、施工安全构成极大威胁。为预防塔吊倒塌/倾覆事故的发生，通过对塔吊倒塌/倾覆致因分析，建立事故树模型，得出导致事故发生的可能事件的组合，并提出相应的解决方法，保证塔吊安全平稳运行。
3 塔吊倒塌/倾覆事故树模型
事故树分析是一种基于事故致因理论对复杂系统进行可靠性分析的方法之一[3]。目前，事故树分析法已经在化工[4]、消防[5]、交通运输业[6]等方面有广泛的应用。事故树把系统中所不希望发生的事情列为顶上事件，并逐级向下把能够引起顶上事件发生的中间事件一一列出，直至不能再进行分解的基本事件结束事故树的构建。
通过逻辑门将顶上事件、中间事件和基本事件连接起来得到事故树模型，并通过对事故树简化和计算，对顶上事件的发生概率、预防措施、各基本事件的重要度等进行分析，从而达到预防事故的目的[7]。
通过对塔吊整体倒塌或上部结构倾覆事故原因的统计和分析，塔吊倒塌或倾覆的风险因素数量较多，包括安全管理不到位、起重设备自身安全隐患和环境因素三类，这些风险因素贯穿塔吊从安装到拆卸的各个阶段，而且各因素间又互相交叉、互相制约[8]。运用事故致因理论分析概括出导致塔吊倒塌或倾覆的各基本事件，建立塔吊倒塌/倾覆事故树，如图1所示。
在图1中，塔吊倒塌/倾覆风险分为三类：第一类，安全管理不到位，即操作失误（包括安拆过程与使用过程）、教育培训交底不到位等“不安全行为”，它们是导致塔吊疲劳运行，进而处于不安全状态。第二类，塔吊自身安全隐患，主要包含设计缺陷、构件安全隐患、附墙装置失效、塔吊基础不符合要求。存在构成塔吊倒塌/倾覆的物质条件，使塔吊处于“不安全状态”。第三类，环境因素，主要诱因为无可靠防风措施和风速超过设计临界值，最终导致塔吊失稳破坏，从而造成重大人员伤亡、经济财产巨大损失的塔吊倒塌/倾覆事故。
4 塔吊倒塌/倾覆事故树模型定性分析
4.1 最小割集計算与塔吊倒塌/倾覆路径
通过最小割集分析塔吊倒塌/倾覆事故的基本事件组合，明确塔吊倒塌/倾覆事故的路径，其最小割集的数量越多，系统越危险，塔吊倒塌/倾覆事故发生的可能性就越大。由图1可得出该事故树的结构函数：
T=M1+M2+M3=M4·M5+（M6+M7+M8+M9）+X1·X2? （1）
经逻辑化简后，求出24组最小割集，表明有24种途径引发塔吊倒塌/倾覆事故，这说明塔吊倒塌/倾覆事故的危险性很大。每个最小割集代表塔吊倒塌/倾覆事故其中一种基本事件组合，即存在24种塔吊倒塌/倾覆事故模式，防治难度较大。
4.2 最小径集计算与防治措施
为了对塔吊倒塌/倾覆事故进行预防，对于图1中的事故树通过将逻辑联系门转换，得到此事故树所相对应的成功树，得事故树的最小径集为：
T'=M'1+M'2+M'3? ? ? ?（2）
经逻辑化简后，求出8组最小径集，表明预防塔吊倒塌/倾覆事故发生的途径有8种。每个最小径集代表防止发生塔吊倒塌/倾覆事故的一种基本事件组合。
P1～P8每种组合均代表了通过加强安拆和使用过程中的安全管理、提升塔吊自身安全质量和应对环境变化所做出的应对措施，通过对最小径集中基本事件的防治，进而防止塔吊倒塌/倾覆事故的发生。每个径集中所包含的基本事件补集的个数代表通过该途径有效减少或消除塔吊倒塌/倾覆事故发生的难易程度。由式（3）可知，P1与P5中基本事件补集的数量均为12个，P1、P5代表了通过前期设备选型时挑选无设计缺陷、塔吊基础施工时确保基础稳定可靠、加强附墙装置选型、加强日常维修保养、安装验收、加强安拆、顶升和使用过程中加强作业人员安全管理和做好防风措施等综合手段对塔吊倒塌/倾覆事故进行有效的防范。
5 结论
①通过事故树的分析可得，塔吊倒塌/倾覆事故受到安全管理不到位、起重设备自身安全隐患和环境因素这三类因素的综合影响。②通过最小割集与最小径集的计算，分别计算出可能导致塔吊倒塌/倾覆事故发生的24种可能性与预防事故发生的8种方法，并从8种方法中挑选运用最为简便的P1、P5作为预防塔吊倒塌/倾覆事故的有效措施。③塔吊倒塌/倾覆事故可通过前期认真把关选型、基础严格施工、加强操作人员安全教育培训、定期开展维修保养并做好应对极端恶劣天气的防范措施等进行有效的预防，以降低事故发生的概率，保证人民群众的生命财产安全和工程的有序推进。
【参考文献】
【1】刘婷.基于行为决策理论塔吊事故风险分析的研究[D].成都：西南石油大学，2018.
【2】北京智研科信咨询有限公司.2020-2026年中国塔机行业市场专项调研及投资前景预测报告[R].北京：北京智研科信咨询有限公司，2019.
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【4】沈怡甜.化工企业中火灾爆炸的事故树分析与防火措施[J].消防技术与产品信息，2014（12）：22-24.
【5】尤立明，周同岭，张集，等.事故树分析在高等学校实验室消防安全管理中的应用[J].实验技术与管理，2008（06）：168-170.
【6】牛世峰，郑永雄，冯萨丹，等.基于事故树的公路路段交通安全评价方法[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2013，32（01）：87-90.
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【8】张森，王志军，潘祥勇，等.基于故障树的尾矿库溃坝原因分析[J].山西建筑，2013（04）：242-244.
