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安全工程课程设计
《安全评价》课程设计
题目:
南华大学新校区建筑施工安全
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设计时间:
前言
安全是人类生存发展过程中永恒的主题,而且随着社会的发展进步,安全问题会越来越受到社会的关注。
目前,我们国家的安全生产方针是“安全第一、预防为主、综合治理”,安全问题已经成为各行各业关注的首要问题。
随着现代社会工业科技的发展,房屋建筑对于空间有了更高的要求。
模板支撑系统是建筑工程施工现场重大危险源之一,特别是建筑行业一个重要的安全控制项目,常发生由各种原因引起模板支撑系统失稳造成群死群伤的事故。
因此,安全、科学、合理的设计模板支撑不仅能使设计思路成为现实,且减少安全事故的发生。
由于建筑施工具有一些独一无二的特点,比如其存在主要危险的方面有:
基础开挖深度深、作业高度高、交叉作业多、施工周期长、施工人员素质偏低、作业环境复杂多变,手工操作劳动强度大等,这些因素使施工现场发生安全事故的可能性大大增高,几乎每一次安全事故的发生都会对人民的生命和财产安全造成极大的损失。
经有关部门统计,在我国各行业安全事故中,工程建设施工安全事故位居第三,紧排在交通和矿山行业之后。
建筑施工作业是一个由人、机、环境组成的比较复杂的系统,大致的可以分为由施工作业人员、电器和机械设备、施工现场、管理四个方面,它们之间具有相互联系与相互制约的关系,即事故的发生取决于人、机、环境三个因素的联系,它们的状况又受到管理状态的制约。
通过以往大量建筑施工安全事故的统计与分析,我们可以得出建筑施工的主要“五大伤害”类型有:
高处坠落、机械伤害、物体打击、触电、坍塌,这些安全事故的总和占到总事故的70%以上。
本课程设计在参考《建筑施工计算手册》、《建筑工程大模板技术规程》等资料的基础上进行设计的。
由于本人知识结构、经验有限,加上时间仓促,缺点在所难免,恳请予以指教!
3.2.评价单元划分10
3.2.1评价单元划分的原则10
3.2.1评价单元的划分10
第一章工程概况
“衡阳市某小区”项目工地位于衡阳市某区某某路某某号,工程质量等级为合格工程,建筑面积约24388平方米,共17层,框剪结构,其中外墙为干挂石材和玻璃幕墙,计划投资约5000万元,计划工期为540历天,中标企业为国家一级总承包企业——湖南省某某建筑工程有限公司。
该小区楼项目主体部分为框剪结构。
框剪结构的主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。
墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
这种结构的特点就是能够吸收框架结构和剪力墙结构两种体系的长处,在为建筑平面布置提供较大的使用空间的同时,又具有良好的抗侧力性能,并且建筑中的剪力墙可以单独设置或者利用电梯井、楼梯、管道井等墙体间。
第二章危险有害因素的辨识
建筑施工作业是一个由人、机、环境组成的比较复杂的系统,大致的可以分为由施工作业人员、电器和机械设备、施工现场、管理四个方面,它们之间具有相互联系与相互制约的关系,即事故的发生取决于人、机、环境三个因素的联系,它们的状况又受到管理状态的制约。
导致事故发生的因素中,来自人方面的原因有个人的专业素质、体质以及是否按照相关规程来作业;来自机器的原因主要有材料、机械设备、工具器材等固有的危险特性;来自建筑业自身的原因主要有:
环境条件多变、操作多方位交叉、多工种混合作业等。
下面我们将主要从建筑施工的机械伤害、坍塌、物体打击和触电四个方面来分析。
2.1.机械伤害
筑施工中需采用多种机械如挖掘机械、起重机械、垂直运输机械、铲土运输机械、压实机械、钢筋加工机械、混凝土机械、木工机械等。
其设备数量多,分布广,经常由于机械设备危险部位无安全防护装置或防护装置不健全、失效、工人违章作业和机器带病运行等原因而发生机械伤害事故。
建筑施工中最常见的引发机械伤害事故的现象有:
1、机械设备的危险部位无安全防护装置,人员不小心触及到高速运转机械设备的危险部位,被夹击、碰撞、剪切、卷入、绞伤、碾伤、割伤或刺伤。
2、使用砂轮机、切割机、焊机时,操作人员未戴防护眼镜。
3、加工机械周围的废料未随时清理,被废料拌倒,发生事故。
2.2.高处坠落
在建筑施工过程中,由于高处作业的操作人员多、工作量大、工作人员的流动性也大,加之多工种交叉作业、立体作业,并且施工现场条件差,临时设施多,各种不安全因素导致了施工现场存在着较多的安全隐患,随时都有可能出现高空坠落事故。
根据中国建设部公布的事故信息:
2003年上半年全国共发生建筑施工事故519起,死亡582人,其中高处坠落事故高达240起,死亡257人,分别占事故总数和死亡人数的46.24%和44.16%;2004年一季度全国共发生建筑施工事故169起,死亡199人,其中高处坠落事故88起,死亡97人,分别占事故总数和死亡人数的52.07%和48.74%。
2004年底,湖北省建筑施工事故统计结果:
全年共发生4级以上重大安全事故45起,死亡48人,重伤9人。
事故的类别,伤亡人数及占死亡人数之比见表3.1所示:
表3.1湖北省建筑施工事故统计表
事故类别
事故起数/起
重伤人数/人
死亡人数/人
占总死亡人数之比/%
高处坠落
28
4
28
58.3
物体打击
7
1
8
16.7
坍塌
4
3
6
12.5
机械伤害
4
1
4
8.3
触电
1
1
2.1
窒息
1
1
2.1
合计
45
9
48
100
从这些数据当中我们不难看出,在建筑业“五大伤害”(高处坠落、坍塌、物体打击、触电、机械伤害)事故中,高处坠落事故的发生率最高、危险性极大。
因此,在建筑业“五大伤害”中,高处坠落事故自然被列为了第一大伤害,归纳其特点主要有如下特点:
1)易发事故部位多;
2)群死群伤严重,事故危害性大;
3)事故发生频率高;
4)农民工特别是青年工人事故发生率高。
总的来说,高处坠落事故多发生于脚手架上、洞口、临边、悬空及龙门架上作业等部位,究其原因,主要是施工人员没有认真执行高处作业等相关的安全技术规范,安全防护施工组织设计(方案)内容不全面,指导施工的针对性不强,并且有的工程负责人安全意识淡薄,对安全工作不重视,使安全技术措施不到位或者不落实等。
而从农民工数量的角度来说,从国家统计局公布的信息我们可以了解到,2009年度全国农民工总量为22978万人,比上年增加了1.9%。
国家统计局农村司的监测调查报告指出,2009年内我国外出从业6个月以上的外出农民工为14533万人,在本乡镇以内从业6个月以上的农民工为8445万人。
监测还显示,农民工外出务工目的地仍以东部地区为主,但在中西部地区的比重在提高。
2009年在东部地区务工的外出农民工数量为9076万,比上年下降8.9%;在中部地区务工的农民工数量为2477万,比上年增长了33.2%;在西部地区务工的农民工数量为2940万人,比上年增长了35.8%。
到“十一五”末,我国农民工总数已经达到2.42亿人,他们为我国现代化建设的进程中作出了巨大贡献的同时,也由于大部分农民工专业素质普遍较低,安全观念不强,流动性很大,给施工带来了较大的安全隐患。
2.3.坍塌
建筑施工过程中出现坍塌的类型有多种,包括因基础的沉降、滑移或地基不牢等引起的其上墙体和建筑物坍塌;施工中的建筑物坍塌;施工临时设施的坍塌;堆置物的坍塌;脚手架、井架、支撑架的倾倒和坍塌;支撑物不牢引起其上物的坍塌等。
2.4.物体打击
物体打击事故是指物体在重力或其它外力的作用下产生运动,打击人体造成伤害的事故。
在施工现场,由于物体打击而造成的伤亡事故在施工安全事故中所占的比例也比较高。
从众多的物体打击事故案例分析可以看出,物体打击事故一般都具有有如下特点:
(1)范围广。
建筑施工现场一般都是露天作业,其需要使用到的机械设备、装置、工具等种类繁多,致使发生物体打击的事故可能性相当大。
(2)突发性强。
物体打击事故的发生往往具有偶然性,事先没有预兆,由于这个特点,使得物体打击事故的预防难度加大。
(3)立体性。
人体的各个部位都存在着遭受物体打击的可能,使人防不胜防。
2.5.触电
触电是一定量的电流通过人体,引起机体损伤或功能障碍,甚至死亡。
从电流对人体的伤害来说我们可以分为电击和电伤两大类。
电击就是我们日常生活中经常说到的触电,绝大部分的触电死亡事故都是由于电击造成的。
当人体触及带电导线、漏电设备的金属外壳或其它带电体,离高压电太近以及雷击或电容放电等,这些因素都可能导致电击的发生,使人员的心脏、肺、神经系统等受破坏致死。
电击对人体的伤害程度取决于电流的大小、电流的途径、人体的生理和心理状态及触电时间的长短等因素。
电伤是指触电时电流的热效应、化学效应以及电刺激引起的生物效应对人体的伤害。
电伤多见于体外,而且往往会在肌体上留有着伤痕。
生活中常见的电伤有灼伤、电烙印和皮肤金属化。
第三章评价方法选择与评价单元划分
3.1评价方法的介绍
3.1.1MES评价法
MES评价法是由我国安全生产专家宋大成于2002年提出的,已经在冶金、机械、化工、电力、建筑、船舶、煤炭、交通运输行业的很多企业及从事科研、讲师、仓储、物业管理等很多单位得到成功的应用。
1.关于方法的说明
风险的定义是:
特定危害性事件发生的可能性与后果的组合。
人们常常将可能性L的大小和后果S的严重程度分别用表明相对差距的数值来表示,然后用两者的乘积反映风险程度R的大小,即R=LS。
人身伤害事故和职业相关病症发生的可能性主要取决于对于特定危害的控制措施的状态M和人体暴露于危险(危险状态)的频繁程度E1;单纯财产损失事故和环境污染事故发生的可能性主要取决于对于特定危险的控制措施的状态M和危险(危险状态)出现的频次E2。
将控制措施的状态M、暴露的频繁程度E(E1或E2)、一旦发生事故会造成的损失后果S分别分为若干等级,并赋予一定的相应会值。
风险程度R为后三者的乘积。
将R亦分为若干等级,针对特定的作业条件,恰当地选取M、E、S的值,根据相乘后的积确定风险程度R的级别。
3.1.2事故树分析法
事故树分析(FaultTreeAnalysis,简称FTA)又称故障树分析,是系统安全工程的重要分析方法之一,是一种描述事故因果关系的有方向的“树”。
它能对各种系统的危险性进行识别和评价,既适用于定性分析也适用于定量分析,具有简明、形象化的特点。
FTA是国内外公认的作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法,被广泛采用。
FTA不仅能分析出事故的直接原因,而且能深入提示事故的潜在原因,用这样的评价方法描述事故的因果关系直观明了,思路清晰,逻辑性强。
3.1.3安全检查表分析法
安全检查表(SafetyCheckList,简称SCL)是在安全检查方法的基础上发展而来的,是安全检查的工具,也是依据。
它是根据有关安全规范、标准、制度及其他系统分析方法分析的结果,系统地针对一个生产系统或设备进行科学的分析,找出各种不安全因素,并以提问的方式把找出的不安全因素制定为检查项目,为便于检查和避免遗漏,将检查项目按系统或子系统编织成的表格,使安全检查更有针对性。
安全检查表分析法的核心就是安全检查表的编制和实施。
这种绘制成表格的安全检查方法不仅可以起到指导和备忘录的作用,而且还能使安全检查工作更为系统、全面和准确。
3.1.2作业条件危险性评价法
作业条件危险性(LEC法)评价法是对具有潜在危险性作业环境中的危险源进行半定量的安全评价方法。
该方法采用与系统风险率相关的3个方面指标值之积来评价系统中人员伤亡风险大小。
这3个方面的指标分别是:
L为发生事故或危险事件的可能性大小;E为人体暴露在这种危险环境中的频繁程度;C为一旦发生事故会造成的损失后果。
风险分值D=LEC。
D值越大,说明该系统危险性大,需要增加安全措施,或改变发生事故的可能性,或减少人体暴露于危险环境中的频繁程度,或减轻事故损失,直至调整到允许范围内。
对这3种方面分别进行客观的科学计算,得到准确的数据,是相当繁琐的过程。
为了简化评价过程,采取半定量计值法。
即根据以往的经验和估计,分别对这3方面划分不同的等级,并赋值,详见表1至表4所示:
表1D值评分
D值危险程度
>320分
极其危险,不能继续作业
160~320分
高度危险,要立即整改
70~160分
显著危险,需要整改
20~70分
一般危险,需要注意
<20分
稍有危险,可以接受
表2E值评分
E暴露于危险环境的频繁程度
10分
连续暴露
6分
每天工作时间内暴露
3分
每周一次或偶然暴露
2分
每月一次暴露
1分
每年几次暴露
0.5分
非常罕见暴露
表3L值评分
L事故发生的可能性
10分
完全可以预料
6分
相当可能
3分
可能,但不经常
1分
可能性小,完全意外
0.5分
很不可能,可以设想
0.2分
极不可能
0.1分
实际不可能
表4C值评分
C发生事故产生的后果
100分
大灾难,10人以上死亡
40分
灾难,3~9人死亡
15分
非常严重,1~2人死亡
7分
严重,严重伤害
3分
重大,伤残
1分
引人注意,需要整改
值得注意的是,LEC风险评价法对危险等级的划分,一定程度上凭经验判断,应用时需要考虑其局限性,根据实际情况予以修正。
3.2评价单元划分
3.2.1评价单元划分的原则
一个作为评价对象的建设项目、装置(系统),一般是由相对独立、相互联系的若干部分(子系统、单元)组成,各部分的功能、含有的物质、存在的危险因素和有害因素、危险性和危害性以及安全指标等均不尽相同。
以整个系统作为评价对象实施评价时,一般按一定原则将评价对象分成若干有限、确定范围的单元分别进行评价,再综合为整个系统的评价。
3.2.2评价单元的划分
划分评价单元是进行系统安全评价的基础。
根据衡阳市南华大学新校区施工现场的实际情况、存在的危险有害因素,及安全事故类型,评价工作进行了安全生产否决项和安全生产许可证条件的评价,并将评价单元划分如下:
1)施工区域评价单元;
2)办公区域评价单元;
3)生活区域评价单元。
3.3评价方法的选择
所取单元
事故类型
评价方法的类型
办公区域评价单元
火灾、其他
安全检查表分析法
生活区域评价单元
车辆伤害、火灾
MES评价法
施工区域评价单元
物体打击
事故树分析法
作业条件危险性分析法
高处坠落
触电
坍塌
机械伤害
第四章定性定量评价
施工区域评价
4.1机械伤害事故树分析
机械伤害是指机械设备运动(静止)部件、工具、加工件直接与人体接触引起的火击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害。
主要包括碰撞及碾压、剪切、卷入、刺割伤害等。
其中碰撞及碾压的原因有机械失控、人员失误、安全距离不够。
剪切的原因包括防护措施的失效、操作误差。
卷入和刺割的原因有人员失误、未戴防护手套、材料设备有棱角等。
图5.3机械伤害事故树分析
最小割集
T=M1+M4+M7+M10
=M2·M3+M5·M6+M7·M8+M11·X10
=X1X3X5X6X7+X1X3+X1X4X8+X3X4X9+X2X7X9+X3X6X10
得到最小割集为K1={X1,X3,X5,X6,X7},K2={X1,X3},K3={X1,X4,X8},
K4={X3,X4,X9},K5={X1,X7,X9},K6={X3,X6,X10}
从最小割集中来看,机械伤害的危险性是比较大的,只要这6组最小割集中任何一组的基本事件发生就会导致机械伤害事故的发生。
而通过最小割集中可以看出机械伤害事故的原因有操作失误、机械制动失灵、个人疏忽不注意、指挥不协调、安全距离不够、缺少安全防护措施、安全防护罩揭开或损坏、机械边缘有棱角等因素。
而其中占绝大因素的是操作失误、个人疏忽大意、指挥不协调。
结构重要度分析
利用各最小割集中各基本事件的结构重要度大小排序,来判断各基本事件对顶事件发生的影响程度。
根据结构重要度的处理原则可以对其进行计算排序。
根据公式
Iφ
(1)=1/16+1/2+1/4=13/16
Iφ
(2)=1/4
Iφ(3)=1/16+1/2+1/4+1/4=17/16
Iφ(4)=1/4+1/4=1/2
Iφ(5)=1/16
Iφ(6)=1/16+1/4=5/16
Iφ(7)=1/16+1/4=5/16
Iφ(8)=1/4
Iφ(9)=1/4+1/4=1/2
Iφ(10)=1/4
从上面看出Iφ(3)>Iφ
(1)>Iφ(4)=Iφ(9)>Iφ(6)=Iφ(7)>Iφ
(2)=Iφ(8)=Iφ(10)>Iφ(5),即Iφ(个人疏忽大意)>Iφ(操作失误)>Iφ(缺乏指挥协调)=Iφ(防护措施缺陷)>Iφ(缺少防护措施)=Iφ(安全距离不够)>Iφ(安全防护罩揭开)=Iφ(安全防护罩缺陷)=Iφ(机械设备有棱角)>Iφ(制动失灵)
4.1高空坠落事故评价分析
据施工现场情况,现编制高空坠落死亡事故树,如图6.1.1所示:
高空作业坠落T
●
高度和地面状况X10
安全带失效A1
+
机械破坏A3
没起作用A4
意外坠落A2
+
重心超出脚手架X9
在脚手架上滑倒A5
+
安全带破损A6
支撑不合格X1
+
因走动而取下X4
●
安全员检查疏漏X2
安全带不合格X3
使用不当X5
●
脚手板有霜冻X6
有空头板X8
思想麻痹X7
图6.1.1高空作业坠落事故树
(1)最小割集
运用布尔代数化简法计算该事故树的最小割集。
T=A1*A2*X10
=(A3+A4)*[(A5+X8)*X9]*X10
=[(X1+A6)+(X4+X5)]*[(X6*X7+X8)*X9]*X10
=(X1+X2*X3+X4+X5)*(X6*X7*X9+X8*X9)*X10
=(X1+X2*X3+X4+X5)*(X6*X7*X9*X10+X8*X9*X10)
=(X1+X2*X3+X4+X5)*X6*X7*X9*X10+(X1+X2*X3+X4+X5)
*X8*X9*X10
=X1*X6*X7*X9*X10+X2*X3*X6*X7*X9*X10
+X4*X6*X7*X9*X10+X5*X6*X7*X9*X10
+X1*X8*X9*X10+X2*X8*X9*X10
+X4*X8*X9*X10+X5*X8*X9*X10
即得到8组最小割集,它们分别是:
K1={X1,X6,X7,X9,X10},K2={X2,X3,X6,X7,X9,X10},K3={X4,X6,X7,X9,X10},
K4={X5,X6,X7,X9,X10},K5={X1,X8,X9,X10},K6={X2,X3,X8,X9,X10},
K7={X4,X8,X9,X10},K8={X5,X8,X9,X10}——————式
(1)
(2)最小径集
求最小径集可以采用布尔代数化简法将结构化合成取标准式,也可以利用它与最小割集的对偶性求出。
也就是把原来事故树的与门换成或门,或门换成与门,各类事件发生换成不发生,然后利用上面介绍的布尔代数化简法,求出成功树的最小割集,此最小割集就是原事故树的最小径集。
式
(1)利用布尔代数分配法则可以化成:
T=(X1+X2+X4+X5)*(X1+X3+X4+X5)*(X6+X8)*(X7+X8)*X9*X10
即可以得到6组最小径集,它们分别是{X1,X2,X4,X5},{X1,X3,X4,X5},{X6,X8},{X7,X8},{X9},{X10}.
(3)结构重要度分析
按照简易算法:
X1=X6=X7=X9=X10=1/5
X2=X3=X6=X7=X9=X10=1/6
X4=X6=X7=X9=X10=1/5
X5=X6=X7=X9=X10=1/5
X1=X8=X9=X10=1/4
X2=X3=X8=X9=X10=1/5
X4=X8=X9=X10=1/4
X5=X8=X9=X10=1/4
积分累加:
X1=X4=X5=1/5+1/4=9/20
X2=X3=1/5+1/6=11/30
X6=X7=1/5+1/6+1/5+1/5=23/30
X8=1/4+1/5+1/4+1/4=19/20
X9=X10=4/5+1/6+3/4=103/60
所以得出,IΦ(9)=IΦ(10)>IΦ(8)>IΦ(6)=IΦ(7)>IΦ
(1)=IΦ(4)
=IΦ(5)>IΦ
(2)=IΦ(3)
可见,脚手架护栏搭设高度是否符合标准,以及是否按要求搭设了水平防护网对预防高空坠落伤亡事故是最重要的因素,其次是空头板,在安全管理中应该重点检查和防范。
6.1.2物体打击事故评价分析
LEC评价法是对具有潜在危险性作业环境中的危险源进行半定量的安全评价方法,该评价法对危险等级的划分,一定程度上凭经验判断,如何计算作业的危险程度,并判断评价危险性的大小,其中的关键还是如何确定各个分值,以及对乘积值的分析、评价和利用。
现根据建筑施工特点,对物体打击评价单元使用LEC评价法如表6.1.2所示:
表6.1.2物体打击评价单元检查表
人作业的部位
L
E
C
D=LEC
危险等级
脚手架下方
3
3
15
135
显著危险
楼板浇筑
3
6
7
126
显著危险
塔吊机下方
6
3
15
270
高度危险
配电房
0.2
6
1
1.2
稍有危险
模板搭建
3
3
3
27
可能危险
水泥搅拌
1
6
1
6
稍有危险
通过作业条件危险性评价法的评价可以看出,施工人员是否遵守规程在安全区域内作业,是否按照相关标准、法律法规等要求正常作业施工,特别是涉及高空作业物件管理是否到位,较大影响着物体打击事故是否会发生。
同时,物体打击事故与人员作业部位有较大联系。
6.1.3触电事故评价分析
通过确定标准的设计或操作,结合施工现场实际情况,对触电评价单元的评价编制的安全检查表如表6.1.3所示:
表6.1.3施工现场防触电安全检查表
检查序号
检查项目与内容
依据标准
检查结果
备注
是
否
1
安全警示标志
***
是
2
操作规程
***
是
3
人员防护用品穿戴
***
是
4
用电专项施工方案
***
否
5
配电箱防雨措施
***
是
6
人员冒雨用电作业
***
否
7
总配电箱设置漏电保护器
***
是
8
施工有效防、排水措施
***
是
9
雨季防触电应急救援预案
***
否
10
电器设备定期维护
***
是
11
电器外壳接地
***
是
12
供电系统采用TN-S三相五线制
***
是
13
配电系统实行“二级或二级以上漏电保护系统
***
是
14
开关箱遵循“一机一闸一漏电”原则
***
是
15
专人巡查用电安全
***
否
16
用电安全教育
***
是
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