基坑坍塌事故危险\有害因素的辨识与控制

摘要：为了解决基坑坍塌事故发生，采用系统安全工程的事故树分析方法，建立了建筑施工基坑坍塌的事故树图，从最小割集、最小径集、结构重要度三方面，阐述了事故预防的关键途径，全面分析了各基本事件对引起事故发生的影响程度，对基坑坍塌事故进行了危险因素辨识，针对基坑塌陷事故发生的主要原因提出了简单有效的预防措施，为建筑安全管理提供了可靠的参考依据。

关键词：建筑施工基坑坍塌危险有害因素事故树控制

中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：

1 前言

随着我国城市化的飞速发展，高层建筑不仅在数量上越来越多，而且在高度上越来越高。基坑工程也由单纯重视基坑自身安全逐步转向了对周边建筑物，地下管线等的保护。我国高层建筑数量将会越来越多，建筑面积将会越来越大，深基坑向大深度、大面积方向发展已成必然趋势。这就要求基坑施工过程，要采取必要的防护措施，否则重则将导致土方坍塌群死群伤事故，轻则造成周围建筑的沉降开裂，引起不必要的纠纷，致使经济上损失，建设工期延误，同时也给社会带来恶劣影响。因此，在施工过程中必须加强对基坑支护的管理，科学施工，才能达到社会效益与经济效益的最大化。基坑施工是建筑施工的重要组成部分，搞好基坑施工的安全防范十分重要。

2 施工现场基坑坍塌危险、有害因素辨识

为了有效地验证基于事故树而建立的评价指标体系的合理性，我们将结合各基坑分项工程支护系统的实际情况，对基坑坍塌事故危险因素的分析作以较详细的阐述。

2.1基坑施工临时边坡支护工程危险因素辨识

a）引起临时边坡支护工程的危险因素

1）基坑边坡土体承载力不足，基坑底土体卸载而隆起，造成基坑或边坡土体滑动；地表及地下水渗流作用，造成的涌沙，涌泥，涌水等导致边坡失稳，基坑坍塌。

2）支护结构的强度、刚度或者稳定性不足，引起支护结构破坏，导致边坡失稳，基坑坍塌。

3）监督管理体制方面：制订的规定、依据与施工安全内在规律所要求的科学管理模式尚存在差距。对于建筑业这样一个生产特点较为特殊的行业，安全生产的管理体制在制订时没有考虑因地制宜的因素。同时，政府的监管力度小，监管体系不完善，没有强调日常的监督管理制度和措施的落实；同时，群众监督的力量小，群众监督是保证国家建筑施工安全管理目标得以实现的基础；而科学合理的建筑安全管理组织机构和高素质的执法人员也是保证政府高效实施安全管理的基础。

4）人员培训方面：目前，我国建筑行业整体素质不高。在近4000万建筑从业人员中，农民工占了近85%。这些工人多文化水平低，其安全防护意识和操作技能差，其职业技能培训远远不够；同时，全行业技术、管理人员偏少，而专职的安全管理人员更少，还达不到建筑施工安全管理的需要。尽管各级政府或企业已经在对人员培训方面下了一些功夫，但是在培训体制、培训计划、培训方式、考核标准等方面还有待进一步深化和提高。

5）施工安全预警方面：预防建筑工程安全生产中的事故，是实现施工安全的基本保障。目前我们还缺乏施工安全危险预警和评估方面的行之有效的机制。通过对一些施工中已发事故的分析、评价，能给事故预警带来有效的借鉴作用，但一些企业甚至一些地力政府，为了私利或名誉，封杀安全事故信息，使得整个行业的安全生产信息流通不畅。对已发事故缺少认真、深入和科学的分析、研究；缺少安全信息，特别是近发事故和施工安全科学发展信息的不及时传播，也使得一定时期的施工安全预警和评估方面的工作停滞不前。

图1引起基坑边坡施工坍塌事故树

b）用系统工程的原理和方法辨识边坡支护工程的危险因素

根据以上危险因素，建立了边坡支护工程事故树如图1所示。

1）求出最小割集

由事故树可知，造成促使该事件发生的初始原因有11个，分别用X1，X2，X3，…，X11 来表示，这些原因即为事故隐患。在多数情况下，并不是每个初始原因都同时发生。只有当某些初始条件发生时，就可以使顶上事件发生，这些集合称为割集，即导致顶上事件发生的集合。如果割集内所包含的初始原因对顶上事件的发生充分必要，或者说引起顶上事件发生的最起码的基本事件的集合，则称为最小割集。应用布尔代数简化，就可以得出最小割集。

T=P1・P2=X1X2B1（B2+B3+X11）=X1X2B1X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11

= X1X2（X3+X4）（X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11）

=X1X2X3X5+X1X2X3X6+X1X2X3X7+X1X2X3X8+X1X2X3X9+X1X2X3X10+X1X2X3X11+X1X2X4X5+X1X2X4X6+X1X2X4X7+X1X2X4X8+X1X2X4X9+X1X2X4X10+X1X2X4X11根据布尔代数简化，得到共有14组割集。不难看出，这14组都是最小割集。也可求出该事故树的4个最小径集。

2）求出最小径集

用T´，P1´，P2´，B1´，B2´，B3´，X1´，X2´，X3´，X4´，X5´，X6´，X7´，X8´，X9´，X10´，X11´表示事件T，P1，P2，B1，B2，B3，X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11的补事件，即成功事件，逻辑门做相应转换。利用布尔代数化简法求成功树的最小割集T'=P1'+P2'=X1'+X2'+B1'+B2'B3'X11'=X1'+X2'+X3'X4'+X5'X6'X7'X8'X9'X10'X11'

成功树的最小割集：{X1'}{X2'}{X3' X4'}{X5' X6' X7' X8' X9' X10' X11'}

即故障树最小径集:P1={X1}、P2={X2}、P3={X3，X4}、P4={X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11}

c）结果分析：

1）由事故树可知，或门个数多而与门个数少。根据或门定义，只要有任意一个基本事件发生就有输出，而与门表示只有全部基本事件发生时才有输出。所以，从与门和或门的数量比例来看，可知该系统的危险性是比较大的。

2）从最小割集来看，每个最小割集都是顶上事件发生的一种渠道。最小割集的数目越多，系统就越危险，最小割集表明系统的危险性，也表示了顶上事件发生的原因组合，它为降低系统的危险性提供了控制方向和预防措施。

3）从最小径集来看，它是使顶上事件不发生的各基本事件不发生的基本组合。最小径集在事故树分析中表示了系统的安全性，是选取确保系统安全的最佳方案。只要控制一个最小径集不发生，顶上事件就不发生。

4）结构重要度分析，是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。即在不考虑各基本事件的发生概率的情况下，分析各基本事件对顶上事件发生所产生的影响程度。基本事件结构重要度越大，它对顶上事件的影响就越大，反之亦然。结构重要度也是制定预防措施一个依据。

从上面的分析可以得出以下结论：

1）从最小径集入手是预防事故发生的最基本的有效途径。在建立的基坑施工塌陷事故树中，其中最简单的一个最小径集（P1）只包含一个因子即未充填或充填质量差。

2）由以上计算分析知道，在导致塌陷事故的基本事件中人为是主因，自然破坏是次因，只要严格按照正确设计标准进行支护，并且采取一定的预防措施，该事故的发生是可以控制在很小范围内的。

3）进行事故树分析，能够一目了然地清楚一个系统的安全隐患，可以得到各个安全隐患对顶上事件发生的影响程度。根据影响程度的不同，可以对各个影响因素采取轻重有别的预防措施，从而把事故的安全隐患消灭在萌芽之际，把事故扼杀在摇篮之中。这从根本上克服了传统模式中的“事故后处理”的被动挨打的局面，变成了一种主动的事故预防处理模式，是一种全新的思路。

基坑支护一旦失效，轻则支护变形，重则发生坍塌酿成事故。基坑围护结构的安全受基坑的开挖卸载、气象（台风、暴雨等）、环境等较多的可变因素影响而改变，不可仅按某些特定的参数判断基坑工程的安全度，忽视基坑工程的实际动态变化。因此，要针对基坑施工的作业特点，对开挖中可能存在的隐患及施工过程中易发生事故的部位制定防控措施。

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