基于数据库的施工期脚手架与模板安全事故研究

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段博文 杨菲 刘婉晴 陈菲 崔翔宇 于海莹

摘要:文章根据2004-2019年间收集的141起脚手架与模板事故数据,基于时间、空间、事故等级、事故原因四个方面,对事故的分布规律及原因进行了分析研究。

[基金项目]2019年省级大学生创新创业训练计划项目(项目编号:S201910636204)

[作者简介]段博文(2000—),女,在读本科,研究方向为工程造价。

随着我国经济社会的发展和城镇化进程的不断加速,出现了许多高空间、大跨度的混凝土结构,脚手架与模板作为施工过程中必不可少的支撑体系,会出现很多不确定因素,导致脚手架与模板坍塌事故频繁发生,给建筑业和整个社会带来重大人员伤亡[1]。

本文主要对施工期脚手架与模板事故数据进行收集、统计和分析,以反映事故发生的特征和规律。为此,收集整理了2004-2019年脚手架与模板施工事故信息,每一条信息包括事故的发生时间、发生地区、伤亡人数、事故类型、事故责任单位等。在事故时间、空间宏观分析的基础上,根据工程露天施工和中国农民工春节大迁移等特殊情况,对一年12个月的分布规律进行统计分析;根据节假日与工作日的施工进度计划不同,对节假日与工作日的分布规律进行统计分析[2]。

1 数据采集与分析方法

1.1 数据采集

数据统计范围为2004-2019年近16年,数据均为国内施工阶段已发生事故,数据主要来源于政府与媒体官网,如:国家住建部事故快报网站、国家安全生产监督管理总局网站、安全管理网、新闻网页、其他公开发表的论文文献等。最终收集到信息比较全面的141起脚手架与模板施工期事故数据,由于条件限制,有些事故无法获得详细信息,故本次统计为不完全统计,但这些具有代表性的数据仍然可以从不同角度阐释施工期脚手架与模板事故的潜在发生规律。

1.2 分析方法

本文采用综合分析法对数据进行分析,采用Excel软件进行事故数据的收集和整理。以施工期脚手架与模板风险管理为中心,从时间、空间、事故等级、事故原因4个方面展开分析,利用Origin软件绘制图表,利用ArcGIS分析法和空间计数渲染法对脚手架与模板施工期安全事故进行空间区域分布分析,计数渲染工具用于将数量渲染为颜色,颜色深浅反映值的量级,以量化的方式渲染要素可清楚地顯示输入数据的空间模式,形象描述事故的规律和特征。

2 脚手架与模板安全事故时间分布规律及原因分析

本文收集了2004-2019年间脚手架与模板施工事故信息,并按照年、月和工作日与否分别进行了统计分析,得出以下规律。

2.1 按年份统计的事故分布规律及原因分析

根据事故发生年份进行事故次数和死亡人数统计,脚手架施工事故统计结果如图1所示,模板施工事故统计结果如图2所示。

2.1.1 脚手架事故分析

由图1可以看出:

(1)2004-2019年脚手架施工期事故次数总体呈先增后减趋势:2004-2008年波动式上升;2009年达到高峰;2010-2012年逐年增长;2013年大幅回落后,2013-2019年较为平稳。

(2)2004-2019年间死亡人数呈波动式起伏。2004-2010年死亡人数较多,其中2010年人数最多,死亡29人,死亡比580 %;2011-2020年死亡人数显著减少。

原因分析:

(1)2008-2012年,是脚手架事故的频发阶段,平均每年的事故都在5起以上,与我国基础建设规模和速度有关,随着我国建筑业快速发展,安全事故也越来越多,在这些安全事故中因脚手架事故造成的事故起数也在不断增加[3]。

(2)2009年,脚手架事故次数达到了顶峰,2010年和2011年事故次数明显减少,2012年发生10起事故后,2013年和2014年事故次数明显减少,这说明高峰期后会有明显回落,即重大事故有明显警示作用[4]。

(3)近几年来事故发生较少,这是由于越来越多的建筑单位开始重视安全问题,施工前对作业人员进行安全培训,使作业人员提高了安全意识,在事故预防和应急救援等方面也做了相应的安全工作,取得了较大成效。

2.1.2 模板事故分析

由图2可以看出:

(1)模板施工期事故次数呈先增后减趋势:2004-2012年波动式上升;2013年达到高峰;2014年急剧下降;2015-2019年逐年递减。

(2)2004-2019年间死亡人数规律与事故次数规律相似,2013-2016年死亡人数较多,其中2016年人数最多,为87人,死亡比1 740 %。

原因分析:

(1)2013年是我国模板安全事故次数最多的一年,有21起,对数据库数据分析可知导致事故发生的主要原因是操作人员未接受施工方面的专业培训和模板搭设拆除操作不规范。

(2)2013年,国务院、住房和城乡建设部先后发布了安委[2013]5号《国务院安委会关于深化工程建设领域预防施工起重机械脚手架等坍塌事故专项整治工作的通知》、建安办函[2013]10号《关于印发<预防建筑施工起重机械脚手架等坍塌事故专项整治工作方案>的通知》,对预防模板支撑体系坍塌事故进行了重点整治。模板施工事故次数自2013年达到顶峰后,近几年已呈明显下降趋势,这也说明2013年以来部署的相关整治工作取得了初步成效。

(3)2016年,模板安全事故死亡人数最多,有87人,主要原因是2016年11月24日江西省丰城市发生特别重大事故,违规拆除模板导致73人死亡。

2.2 按月份统计的事故分布规律

按照12月顺序进行事故次数统计及死亡人数统计,脚手架施工事故统计结果如图3所示,模板施工事故统计结果如图4所示。

2.2.1 脚手架事故规律

由图3可以看出:施工期脚手架事故次数与死亡人数与走势基本相同,2月份的事故次数与死亡人数最少。3月份是事故次数最多,死亡人数也最多的月份,死亡比高达450.0 %。8月份是夏季施工中事故次数和死亡人数最多的月份,死亡比高达277.8 %。1月份是冬季施工中事故次数和死亡人数最多的月份,死亡比高达328.6 %。

原因分析:

(1)2月份事故次数与死亡人数较少,这是因为我国的春节通常在2月份,很多建设单位放假,工人们也都回家过年,工地暂停施工,相应的,事故发生次数随之减少。

(2)3月份事故次数与死亡人数最多,这是因为过完春节后,施工现场已正式开工,但工人的思想仍处于放松状态,导致事故时有发生。

(3)夏季施工中,月份事故次数与死亡人数较多,这是因为8月份是我国最热且白天最长、工作时间也最长的一个月,工人在炎热的环境中长时间施工,容易产生疲倦感,增加了事故发生的概率。

2.2.2 模板事故规律

由图4可以看出:事故次数和死亡人数折线图的数据点都是同向的,11月份是事故次数最多,死亡人数也最多的月份,死亡比高达884.6 %。3月份事故发生次数与死亡人数最少。

原因分析:8-11月事故次數与死亡人数直线上升,11月达到顶峰,这是因为年底是完成年度建设任务的集中施工阶段,易发生因抢工期而忽略相关安全要求的现象。

2.3 按日统计的事故分布规律

一般认为,全年365天,节假日115天,工作日250天。工作日、节假日占全年的天数比例分别为68.49 %、31.51 %。由图5和图6可以看出:脚手架事故发生在工作日的比例为70.15 %,发生在节假日的比例为29.85 %。模板事故发生在工作日的比例为66.22 %,发生在节假日的比例为33.78 %。可知,工作日发生事故的概率远高于节假日。

原因分析:节假日大多数施工单位放假,工人休息,工地暂停施工,安全事故发生次数随之降低。

3 脚手架与模板安全事故空间分布规律及原因分析

将2004-2019年的脚手架与模板安全事故数量代入ArcGIS软件,绘制出近年中国 31 个省市自治区的安全事故数量分布图,具体见图7和图8。

3.1 脚手架事故按省份统计分析

由图7可以看出,施工期脚手架事故主要集中在秦岭淮河以南及华东沿海经济发达地区,西南区域则以四川和重庆为高发地区。广东和福建发生施工期脚手架事故最多;北京、山东、江苏、上海、重庆发生事故次数较多;其余省份发生事故次数较少。

原因分析:

(1)安全事故数量与建筑业总产值基本成正比,广东省和福建省作为GDP流量巨大、物资丰富的沿海城市,非常重视基础建设和改造,建筑业产值在全国名列前茅,建筑业蓬勃发展,安全事故数量随之升高。

(2)地质条件对安全事故数量有一定的影响,广东省的许多城市地质条件复杂,搭设脚手架时应做好现场勘察工作,要根据具体的环境选择功能不同的脚手架来搭设,以免架体发生不良状态变化;福建省处于沿海地区,进入梅雨季节以及台风来临期间,雨水较多,许多施工区段土质较软,增大了坍塌事故的可能性。

3.2 模板事故接省份统计分析

由图8可以看出,发生施工期模板安全事故次最多的省份有江苏、江西、湖北、山西、河北、河南;黑龙江、重庆、广西壮族自治区发生事故较多;其余省份发生事故次数较少。

原因分析:由于地理条件的不同和环境差异, 各个省份出现了不同程度的模板施工事故, 其中事故数量最多的城市是江苏省,经济发达,人口众多,建设规模庞大。但因空气优良天数不达标,工地被迫频繁停工,不能按照施工组织计划施工,施工单位为了按时完工,经常抢工期,增大了模板坍塌的可能性。

4 脚手架与模板安全事故等级分布及原因分析

按照《生产安全事故报告和调查处理条例》,事故等级可根据生产安全事故造成的人员伤亡或者直接经济损失划分,本文根据事故的伤亡人员数将事故划分为以下4个等级:一般事故,死亡人数<3;较大事故,3≤死亡人数<10;重大事故, 10≤死亡人数<30;特别重大事故,死亡人数≥30。具体见图9和图10。

4.1 脚手架事故等级统计分析

由图9可以看出,脚手架事故的主要类型为较大事故,其次是一般事故,偶发重大事故(2004年、2014年共2起),无特别重大事故。要降低事故发生比率,应从严抓一般事故和较大事故做起,轻微事故管理不好就可能发展为重大事故,造成不必要的损失。

4.2 模板事故等级统计分析

由图10可以看出,模板事故的主要类型是较大事故:小部分是一般事故,偶发重大事故和特别重大事故(2011年、2016年各发生1起)。要降低事故发生比率,应从严抓较大事故做起。

5 脚手架与模板安全事故原因分析

5.1 脚手架安全事故原因分析

脚手架事故的原因主要包括:未严格执行技术规范、荷载计算不科学、支撑杆件质量及搭设不合格、未按照顺序拆除模板、监理单位监管不到位、操作人员未接受施工方面的专业培训、自然因素等。对2004-2019年的67起脚手架施工事故原因进行分类统计,见图11。

由图11可知:

(1)搭建和拆除不符合规范标准、操作人员未接受施工方面的专业培训、施工现场安全监督检查不严分别占事故总量的26.87 %、20.90 %、17.91 %,合计占比65.68 %,说明搭建和拆除不符合规范标准、操作人员未接受施工方面的专业培训、施工现场安全监督检查不严是脚手架施工事故中的主要事故原因。

(2)脚手架的搭建和拆除对技术要求较高,搭建和拆除

不符合规范标准导致事故发生的次数最多,有18次,死亡人数也较多,50人,说明搭建和拆除不符合规范标准是脚手架施工过程中需要重点控制的事故对象。在脚手架搭建和拆除过程中,应严格按照GB 51210-2016《建筑施工脚手架安全技术统一标准》规范操作,不得按习惯或经验冒险施工[5]。

(3)操作人员未接受施工方面的专业培训导致事故发生的次数仅次于搭建和拆除不符合规范标准。我国的操作人员大多是外来务工人员,没有接受过系统的工程建设培训,只停留在脚手架施工的经验中。但是建筑物结构设计复杂,他们的经验往往不适用,再加上安全意识不强,使得事故频繁发生[6]。

(4)施工现场安全监督检查不严导致死亡的人数最多,有52人,在建筑施工过程中,施工单位、监理单位应认真履行安全责任义务,严格履行相关手续。脚手架系统搭设到一定阶段后,在项目部自检合格的基础上组织验收,验收合格后,经相关负责人签字后,才能进行后一项工序的施工[7]。

(5)安全防护设备不齐全和构成架体的材料不合格的死亡高于470 %,也就是说一旦因为这2个原因发生事故,死亡人数通常比较多。

5.2 模板安全事故原因分析

模板安全事故的原因主要包括:未严格执行技术规范、荷载计算不科学、支撑杆件质量及搭设不合格、未按照顺序拆除模板、监理单位监管不到位、操作人员未接受施工方面的专业培训等。对2004-2019年的74起模板施工事故原因进行分类统计,见图12。

由图12可知:

(1)搭设和拆除操作不规范、监理单位监管不到位、支撑杆件质量不合格分别占事故总量的33.78 %、17.57 %、14.86 %,合计占比66.39 %,说明搭设和拆除操作不规范、监理单位监管不到位、支撑杆件质量不合格是模板施工事故中的主要事故原因。

(2)模板搭设和拆除操作不规范现象非常严重,导致的事故发生次数最多、死亡人数最多、死亡比最高,所以模板搭设和拆除操作不规范是模板施工过程中面临的最大威胁,是需重点控制的事故对象。

(3)监理单位监管不到位导致事故发生的次数和死亡人数仅于搭设和拆除操作不规范,部分监理人员的责任心不够强,发现隐患后整改不到位,或体制措施和政策文件无法有效执行。

(4)我国施工人员素质普遍较低,且文化程度不高的农民工占大多数,他们通常没有接受过培训就上岗,使得他们经常凭经验施工,导致事故频繁发生。

(5)《建筑施工模板安全技术规范》对模板及其支撑材料都有明确的规定[9]。收集到的数据中材料存在问题主要有:钢管壁厚不足、 扣件的质量较差、 重复使用混乱、木立柱梢头直径不足、木立柱配件材质差等。

6 结论及建议

本文在全面分析2004-2019年施工期脚手架与模板安全事故的时间、空间、事故等级、事故原因4个方面分布规律的基础上,对每一种现象发生的原因进行了分析,得出主要结论:

(1)2008-2012年脚手架事故频发,这说明这我国基础建设规模与安全事故发生次数有关。随着我国建筑业企业生产和经营规模的不断扩大,安全事故的数量也明显增多,在这些安全事故中因脚手架事故造成的事故起数也在不断增加。2009年,脚手架事故次数达到了顶峰,2010年和2011年事故次数明显减少,2012年发生10起事故后,2013年和2014年事故次数明显减少,说明高峰期后会有明显回落,即重大事故有明显警示作用。

(2)2013年是我国模板安全事故次数最多的一年,同年,国务院、住房和城乡建设部先后发布了安委[2013]5号《国務院安委会关于深化工程建设领域预防施工起重机械脚手架等坍塌事故专项整治工作的通知》、建安办函[2013]10号《关于印发<预防建筑施工起重机械脚手架等坍塌事故专项整治工作方案>的通知》,对预防模板支撑体系坍塌事故进行了重点整治。模板事故自2013年达到顶峰后,近几年已呈明显下降趋势,这说明2013年以来部署的相关整治工作取得了初步成效。

(3)脚手架安全事故总量每年2月为谷值,3月、8月为峰值。这与工程露天施工对季节的特殊要求、中国春节等传统节日影响等有着密切对应关系。

(4)从空间分布图来看,施工期脚手架与模板安全事故主要集中在华东地区的长三角区域及沿海地区,这说明安全事故数量与建筑业总产值基本成正比。

(5)脚手架与模板搭设和拆除操作不规范是导致事故发生的主要原因,说明搭设和拆除是施工过程中需要重点控制的事故对象。在搭设和拆除过程中,应严格按照GB 51210-2016《建筑施工脚手架安全技术统一标准》、JGJ 162-2008《建筑施工模板安全技术规范》规范操作,避免工人按习惯或经验施工

参考文献

[1] 王晓燕.模板支撑体系坍塌原因分析及预防措施[J].价值工程,2014,33(33):80-81.

[2] 赵丽坤,田均森,王卓,等.中国房屋市政工程安全事故分布规律及致灾因子耦合性分析——基于2012—2018年中国31省市4 096条数据[J].安全与环境学报,2020,20(1):379-388.

[3] 何芳东,张潇,张伟,等.模板支撑体系坍塌事故规律[J].土木工程与管理学报,2018,35(4):137-145.

[4] 于海莹,彭玉林,张立艳,等.城市地铁施工期事故统计分析[J].地下空间与工程学报,2019,15(S2):852-860.

[5] 李学东.建筑施工脚手架安全事故预防[J].建材与装饰,2018(26):8-9.

[6] 赵伟.模板与脚手架工程安全事故及防治措施分析[J].建材与装饰,2018(18):151-152.

[7] 谢鸿卫,唐光暹,李云,等.钢管脚手架坍塌事故原因分析和安全预防[J].建筑施工,2016,38(3):311-313.

[8] 王维宇.模板坍塌事故的原因分析和预防措施[J].建材与装饰,2017(23):7-8.

[9] 陈秀峰.模板坍塌事故原因分析及解决对策[J].建筑安全,2011,26(11):6-9.

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