協(xié)同管理視角下的大型構(gòu)件吊裝管理研究*

謝春寧 胡忠耀 廖小烽 楊新 周兆銀 余政

(1.中建安裝集團(tuán)有限公司上海分公司 上海 201206； 2.重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院 重慶 401331)

0 引言

由于吊裝施工的特殊性，易發(fā)生群死群傷事故，給人民的生命財產(chǎn)帶來了重大威脅，也會給社會造成十分惡劣的影響。隨著工業(yè)廠房的集中搬遷和裝配式建筑的推行，單個構(gòu)件越來越重，體積越來越大，施工質(zhì)量的要求也越來越高，而傳統(tǒng)的吊裝管理難以適應(yīng)新要求，各主體之間及內(nèi)部易各自為政，導(dǎo)致信息不一致及冗余，這在一定程度上不僅加劇影響了施工安全而且也影響了施工質(zhì)量。隨著吊裝事故的頻繁發(fā)生，吊裝施工尤其是大型構(gòu)件吊裝安全質(zhì)量問題越來越受到重視。大型構(gòu)件朝著“重、高、大、精”發(fā)展，對裝備制造技術(shù)的要求也越來越高，其質(zhì)量往往超過一臺流動式起重機(jī)的額定量，構(gòu)件尺寸及外形較大和不規(guī)則，一臺流動式起重機(jī)難以操作[1]。雙機(jī)抬吊遞送法是單機(jī)吊裝滑行法演變而來的，采用雙主機(jī)、輔抬吊，是目前大型構(gòu)件吊裝最常用的方法之一。它是以兩臺流動式起重機(jī)為主，合理分配每臺流動式起重機(jī)的吊裝質(zhì)量，使每一臺流動式起重機(jī)都可以承受允許的質(zhì)量而靈活作業(yè)，從而完成大型構(gòu)件的吊裝就位作業(yè)。兩臺流動式起重機(jī)的吊點一般不同，也可以相同。

以往研究大多只是單純的描述大型構(gòu)件吊裝的某一方面，雖然部分學(xué)者從協(xié)同角度對大型構(gòu)件吊裝進(jìn)行了研究，但是幾乎沒有學(xué)者從信息共享角度探究大型構(gòu)件吊裝協(xié)同作業(yè)及其關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，還未形成一套完整有效的大型構(gòu)件吊裝信息資源協(xié)同的全過程施工流程。隨著構(gòu)件的尺寸大型化、形狀多樣化和信息技術(shù)的發(fā)展，各主體及內(nèi)部信息交流也在不斷變化，吊裝作業(yè)施工全過程信息資源建設(shè)也在不斷調(diào)整和完善，其目的是為了協(xié)調(diào)和整合吊裝作業(yè)全過程突發(fā)的施工安全和質(zhì)量問題。因此，本文以協(xié)同管理視角來理清信息資源整合共享和各主體及其內(nèi)部之間的關(guān)系?；趨f(xié)同管理理論的研究成果，重視大型構(gòu)件吊裝各主體需求及其內(nèi)部協(xié)同關(guān)系，構(gòu)建大型構(gòu)件吊裝全過程施工流程，探究大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)并應(yīng)用于實際項目，以期能夠有效的服務(wù)于實現(xiàn)各主體之間及其內(nèi)部信息資源整合與共享。

1 傳統(tǒng)大型構(gòu)件吊裝管理中存在的問題

由于工業(yè)廠房和裝配式建筑的快速發(fā)展，建筑構(gòu)配件越來越大，質(zhì)量越來越重，形狀呈現(xiàn)不規(guī)則多樣化，而施工現(xiàn)場一般空間有限，故對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、吊裝關(guān)鍵技術(shù)、施工安全質(zhì)量等方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)也越來越高。大型構(gòu)件吊裝涉及各主體較多，集人、機(jī)、環(huán)等于一體的施工工藝，且人員流動性大、機(jī)械設(shè)備較多、生產(chǎn)工序復(fù)雜，因而會產(chǎn)生較多的危害作業(yè)人員的事故隱患和危險因素，具體總結(jié)如表1所示。

表1 吊裝施工危險因素

2 協(xié)同管理理論及其在大型構(gòu)件吊裝的適用性分析

2.1 協(xié)同管理理論內(nèi)涵

協(xié)同管理理論涉及各行業(yè)各部門之間，其核心是通過組建系統(tǒng)內(nèi)部各部門之間的關(guān)系，協(xié)調(diào)各部門內(nèi)外有關(guān)人員的活動來整合各種信息、資源，創(chuàng)建有效的互聯(lián)互通管理體系，以此來完成各部門共同的目標(biāo)，充分實現(xiàn)人力和資源的創(chuàng)造價值，從而達(dá)到“1+1>2”效果[2-3]。協(xié)同管理理論對各行業(yè)的資源信息共享起著舉足輕重的作用，可以對各參與方之間及其內(nèi)部的各類分散、冗余的信息及資源進(jìn)行篩選整合[4]，以有序、簡潔的形式供各參與方查詢、添加、刪改，方便各參與方共享、協(xié)調(diào)和使用。

2.2 大型構(gòu)件吊裝引入?yún)f(xié)同管理理論必要性

縱觀協(xié)同管理理論應(yīng)用領(lǐng)域，協(xié)同理論在各行業(yè)及部門分析、發(fā)展、協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌決策等系統(tǒng)管理過程中受到廣泛應(yīng)用，如醫(yī)療公共衛(wèi)生服務(wù)中應(yīng)急管理發(fā)展問題[5]，經(jīng)濟(jì)學(xué)中金融改革問題，城鎮(zhèn)化中智慧城市的統(tǒng)籌規(guī)劃問題等。從以上可以看出，協(xié)同管理理論在管理學(xué)領(lǐng)域和應(yīng)用學(xué)科理論研究中已經(jīng)取得一些研究成果，但是極少從微觀視角探究建設(shè)項目管理中大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)。大型構(gòu)件吊裝涉及主體較多、構(gòu)件大且工序復(fù)雜，而協(xié)同管理理論適用于描述在外部博弈下系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的協(xié)同效果和闡釋各參與方的協(xié)同關(guān)系。尤其是在大型構(gòu)件吊裝過程中，各參與方可以相互攜手而充分發(fā)揮各方優(yōu)勢，從而更加有效的實現(xiàn)吊裝的安全質(zhì)量管控。

2.3 大型構(gòu)件吊裝引入?yún)f(xié)同管理理論可行性

協(xié)同管理是指各參與方之間及其內(nèi)部同心協(xié)力合作去完成共同的目標(biāo)。協(xié)同管理的核心是多參與方之間以協(xié)同化合作方式來整合及分享各類信息資源[6]，從而使資源價值得到充分利用，這就為大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)提供了理論支撐。從大型構(gòu)件管理的實際情況來看，各參與方之間及其內(nèi)部各自為政、溝通不暢、信息不對等問題較為突出。因此，整合分享各參與方的信息和資源優(yōu)勢是必要的，進(jìn)而實現(xiàn)各參與方之間的協(xié)同管理，亦是在協(xié)同管理的視角下分析大型構(gòu)件吊裝所需的空間布局、安全管控和施工技術(shù)等。所以，大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)通過協(xié)同管理理論可以科學(xué)有效的提高大型構(gòu)件吊裝標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化管理水平。

3 基于協(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝

基于協(xié)同管理理念視角，大型構(gòu)件吊裝需聯(lián)合業(yè)主單位、監(jiān)理單位、吊車租賃單位和相關(guān)政府部門、醫(yī)院等各方及時共享信息來保證信息有效的傳遞和資源的合理配置，以實現(xiàn)各主體之間及內(nèi)部協(xié)同工作，從而提高大型構(gòu)件吊裝管理水平?；趨f(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝管理邏輯架構(gòu)包含施工層、感知層、數(shù)據(jù)層、處理層、應(yīng)用層和用戶層，如圖1所示。結(jié)合某工業(yè)機(jī)電總承包工程項目的實際應(yīng)用，基于協(xié)同管理理念的大型構(gòu)件吊裝施工安全質(zhì)量控制過程如下：在建筑物和施工場地空間布局基礎(chǔ)上，對大型構(gòu)件吊裝全過程進(jìn)行施工過程動態(tài)模擬，通過吊裝全過程動態(tài)分析發(fā)現(xiàn)可能的隱患，聯(lián)合各方編制專項施工方案并組織專家論證獲取最佳安全措施和應(yīng)急預(yù)防，再組織管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行針對性的安全教育培訓(xùn)和安全技術(shù)交底，從而降低事故發(fā)生的可能性和確保吊裝安全質(zhì)量管理目標(biāo)實現(xiàn)，提高大型構(gòu)件吊裝管理水平。具體而言，基于協(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)主要有基于協(xié)同管理的空間布局技術(shù)、基于協(xié)同管理的安全管控技術(shù)、基于協(xié)同管理的吊裝施工技術(shù)。

圖1 基于協(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝管理邏輯架構(gòu)

3.1 基于協(xié)同管理的空間布局技術(shù)

3.1.1 空間布置

由于建筑及構(gòu)配件設(shè)計布置比較緊湊，且吊裝作業(yè)貫穿于項目全過程施工?？臻g布局是確保大型構(gòu)件吊裝施工安全質(zhì)量的關(guān)鍵，主要包括大型構(gòu)件進(jìn)場及安放、吊車進(jìn)場路線、道路基礎(chǔ)處理、吊裝作業(yè)時間等。首先是規(guī)劃大型構(gòu)件及吊車進(jìn)場路線，進(jìn)場路線應(yīng)遠(yuǎn)離周圍建構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、基坑邊坡。其次，根據(jù)大型構(gòu)件和吊車噸位對規(guī)劃的進(jìn)場路線基礎(chǔ)和大型構(gòu)件安放位置點位基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理以滿足受力要求。最后，確定大型構(gòu)件吊裝作業(yè)時間段，避免惡劣天氣、避開車輛進(jìn)出時間高峰段和作業(yè)人員高峰期，以傍晚和滿足光照的夜間為宜。

3.1.2 吊車站位

大型構(gòu)件吊裝施工流程如圖2所示。由此可以看出，吊車站位是吊裝施工安全和質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確定最佳吊車站位點已成為吊裝施工的重中之重。考慮到站位點地基基礎(chǔ)承載力、大型構(gòu)件吊裝施工過程的安全和質(zhì)量以及對周圍環(huán)境的影響，兩臺主吊車和一臺溜尾遞送吊車須一次性站位。兩臺主吊車吊裝實際質(zhì)量一般不超過其中任何一臺起重量限值的80%，且不大于兩臺起重限值之和的75%[7]。在滿足現(xiàn)場周圍環(huán)境條件下，根據(jù)大型構(gòu)件形狀尺寸、重量及就位高度、吊索的高度等，運(yùn)用BIM軟件對整個大型構(gòu)件吊裝過程進(jìn)行施工模擬。對大型構(gòu)件吊裝虛擬運(yùn)行軌跡進(jìn)行分析，保證起重臂合理的起升幅度和作業(yè)半徑，避免發(fā)生碰撞、吊車傾覆等現(xiàn)象，從而確定吊車最佳的站位點及其基礎(chǔ)承載力要求。在此基礎(chǔ)結(jié)合大型構(gòu)件安裝位置，確定大型構(gòu)件臨時安放點，避免大型構(gòu)件多次周轉(zhuǎn)，從而提高大型構(gòu)件吊裝施工的效率。

圖2 大型構(gòu)件吊裝施工流程

3.2 基于協(xié)同管理的安全管控技術(shù)

3.2.1 危險源識別

危險源識別不僅是職業(yè)健康安全管理不可或缺的第一步，而且也是施工全過程安全管理的核心。危險源識別常采用安全檢查表法，其可以全面分析吊裝施工全過程存在的危險源而獲取完善的施工方案，但是這種方法只是運(yùn)用簡單的文字描述存在的危險源而顯得不夠直觀且只能定性分析，難以對大型構(gòu)件吊裝安全管理產(chǎn)生實質(zhì)性的影響[8]。為了彌補(bǔ)該方法的不足，利用Fuzor等軟件在BIM模型基礎(chǔ)上對大型構(gòu)件吊裝施工進(jìn)行危險源識別分析和評價，找出施工過程中存在的危險源并進(jìn)行標(biāo)識和統(tǒng)計分析，輸出吊裝施工安全統(tǒng)計分析報告?；诘跹b施工安全統(tǒng)計分析報告，創(chuàng)建并優(yōu)化吊裝施工安全BIM模型，制定吊裝施工安全方案，從而加強(qiáng)了吊裝施工現(xiàn)場安全管理。

3.2.2 安全策劃與優(yōu)化

安全策劃是大型構(gòu)件吊裝全過程安全管理的關(guān)鍵所在。利用工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)方法對大型構(gòu)件吊裝施工進(jìn)行安全規(guī)劃過程為：在BIM模型中建立施工步驟與安全防護(hù)區(qū)域之間的一一對應(yīng)關(guān)系，并對每一施工步驟的安全防護(hù)區(qū)域進(jìn)行精確定位。根據(jù)吊裝施工過程和安全需求，編制安全策劃方案。在BIM模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建并優(yōu)化吊裝施工安全防護(hù)模型，統(tǒng)計分析施工過程安全防護(hù)資源需求。根據(jù)危險源識別評價結(jié)果和吊裝施工安全方案，基于BIM可視化平臺對項目管理人員、作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。對大型構(gòu)件吊裝過程進(jìn)行虛擬施工，以直觀動態(tài)的形式展現(xiàn)給項目管理人員、作業(yè)人員，進(jìn)一步確保了施工安全性。

3.3 基于協(xié)同管理的吊裝施工技術(shù)

吊裝專項施工方案是大型構(gòu)件吊裝全過程管理的技術(shù)基礎(chǔ)，除了空間布局和安全管控外，還包括吊車索具性能、吊點位置等。吊車索具性能指標(biāo)必須滿足BIM模擬分析出力學(xué)性能要求，選擇與大型構(gòu)件相匹配的噸位吊車和合適的鋼絲繩。而吊點布置應(yīng)與吊車性能指標(biāo)相符合，需考慮大型構(gòu)件形狀尺寸、重心和施工環(huán)境，核實吊車工作半徑，以保持大型構(gòu)件在吊裝過程中的穩(wěn)定性。大型構(gòu)件的兩個主吊點應(yīng)重心水平對稱布置，溜尾吊點布置應(yīng)位于大型構(gòu)件底部的重心對稱位置，使大型構(gòu)件的吊點受力均衡。運(yùn)用Fuzor等軟件選擇多吊點模擬施工，通過模擬分析選擇最佳的吊點位置，確保大型構(gòu)件與基座精準(zhǔn)對接和就位，從而確保了大型構(gòu)件吊裝施工質(zhì)量。

此外，還必須明確方案編制人員的任務(wù)及職責(zé)劃分，確保編制方案的可行性、科學(xué)性、合理性。結(jié)合三方審核和專家論證的建議，對專項施工方案進(jìn)行優(yōu)化，將優(yōu)化后的專項施工方案作為大型構(gòu)件吊裝的實施方案。

4 結(jié)語

針對目前大型構(gòu)件吊裝過程存在各參與方之間信息孤島而不能作出及時正確的動態(tài)決策，提出協(xié)同管理信息平臺?；谛畔⒐芾砥脚_優(yōu)化了大型構(gòu)件吊裝空間布局，提高了安全管理的效果和吊裝施工技術(shù)效率，加強(qiáng)了各方共享信息和團(tuán)隊協(xié)作能力，促進(jìn)了大型構(gòu)件吊裝的精細(xì)化管理。