交通工程施工安全管理理论与方法简述

刘继龙（城固县农村公路管理局 陕西 汉中 210024）

王剑楠（苏交科集团（甘肃）交通规划设计有限公司 甘肃 兰州 730010）

0 引言

交通工程建设对国民经济发展起到了至关重要的推动作用，而同时交通工程的施工也存在着持续时间长，施工安全诱因多样化以及流动性大等特点。在大规模的交通工程建设中施工安全成为了重中之重，稍有不慎便有可能带来人员的伤亡以及财产的损失。因为采用科学有效的方法对交通工程施工安全进行管理和控制也成为了近年来研究的重点和热点。

针对交通工程施工安全管理国内外有大量学者进行了深入的研究：朱劲林[1]基于我国交通工程的建设现状提出了加强施工安全管理的有效措施。魏发达[2]从监管体系的角度出发，对交通工程施工安全管理体系的建设进行了研究。杨树才[3]、汪良旗[3]、王乾坤[4]则针对城市轨道交通工程的施工安全进行了风险管理研究以及信息化管理的实践。单琳[4]以港珠澳大桥为依托工程对跨海桥梁的施工安全管理特点进行了分析。吴守荣等[5]则将BIM技术与施工安全管理相结合，以上海轨道9号线为依托工程，实现了对施工安全的精细化和信息化管理。连小虎[6]、温伦平[7]则对交通工程施工以及监控两个不同方向上对于施工安全的空置方法进行了阐述。

根据交通工程建设的特点，通过对既有的施工安全管理的研究成果进行归纳和总结，对目前能够较好的适用于交通工程施工安全管理的理论体系进行了分析，同时还对施工安全的管理方法进行了阐述，为提高交通工程施工安全管理水平，降低交通施工施工事故的发生率提供了可靠的参照和有益的保障。

1 交通工程施工安全管理理论

为了能够对交通工程施工安全风险进行有效的控制，首先必须对可能引起施工安全的成因进行分析。针对不同类型的施工安全事故要对其偶然性因素和必然性因素进行识别，才能有效的提高施工安全管理水平。因此对于交通工程施工安全，应首先深入分析其安全事故成因，尽早发现、识别并消除引起施工安全事故的必然原因，对于偶然因素则应做到控制和预防为主，将发生施工安全事故的概率降低最低。既有研究中适用于交通工程施工安全的管理理论主要有如Heinrich事故致因理论、Surry失误理论和轨迹交叉理论。

1.1 Heinrich事故致因理论

Heinrich事故致因理论最早由美国工程师Heinrich在20世纪30年代提出，其认为导致事故发生的因素之间存在因果关系，并且主要由遗传及社会环境（M）、人的缺点（P）、人的不安全行为或物的不安全状态（H）、事故（D）、伤害（A）5种因素构成，一旦其中的一个因素失控，那么其他因素也会随之受到影响，最终导致事故的产生。这种因素之间的连锁效应关系类似于多米诺骨牌，因此该事故致因理论也称之为多米诺骨牌理论。Heinrich事故致因理论也是最早提出并且影响最为深远的理论。

Heinrich事故致因理论还认为在上述5种因素中，人的不安全行为或物的不安全状态（H）是能够控制交通工程施工安全的关键环节，即大部分的施工安全事故的起因首先来源于该因素的失控，进而产生连锁效应影响其他因素，最后导致了事故的产生。因此在施工安全控制中重点加强对于该因素的控制即可阻断因素依次传递的连锁效应，施工安全事故也会因此而得到遏止。

Heinrich理论在交通工程施工过程中也得到了广泛的应用，比如在现场开始施工之前应保证参与施工的人员具有良好的工作状态和技能水平以及相应的安全防范意识以降低人的不安全行为发生的概率，同时还应对施工机械和工具、施工对象以及施工材料进行检车以杜绝物的不安全状态。

Heinrich理论的最早提出了人的不安全行为和物的不安全状态的概念，这一理论从产生伊始就被广泛应用于安全生产工作之中，被奉为安全生产的经典理论，对后来的安全生产产生了巨大而深远的影响。但该理论也存在局限之处：其把人的不安全行为和物的不安全状态的产生原因完全归因于人的缺点也使得本理论仍有待进一步完善。

1.2Surry失误理论

Surry失误理论将安全事故的发生分为了两个阶段：事故风险的产生阶段和事故的释放阶段。在第一阶段施工风险已经产生之后，可以采用人为干预的手段消除施工的风险因素，进而抑制第二阶段事故的发生。在第二阶段中虽然面临着已经显现出来的危险，但同样可以采用人为干预的手段来避免事故的释放，降低甚是消除事故带来的损失。反之，在上述两个环节中只要任何一个环节出错，就会导致事故风险失控引起的事故产生。Surry模型示意见图1。

图1 Surry事故模型图

由图1可得Surry理论每一阶段都包含了感觉、认识以及相应三个层面，共计6个问题。在每一阶段的6个问题中，前2个问题与人的直观

感受有关，中间3个问题则与事故安全涉及人员的安全风险意识相关，最后1个问题则涉及到了相关人员对于安全事故的判断能力。这6个问题包含了人在面对安全事故的风险以及安全事故发展时的一系列行为，而对于安全的事故的管理则应针对这一系列行为采取有针对性的措施。

对于交通施工安全来说Surry失误理论不仅对事故风险的产生、事故的释放进行了全过程的分析，还为事故的预防提供了良好的思路。但该理论也有其不足的地方：过于强调了人在安全事故中的因素，而忽略了对其他因素的考虑。该理论适用于风险因素产生时间较早，而导致事故产生的时间较晚的情况，即当存在充分的事故反应时间时，Surry理论较为适用。

1.3 轨迹交叉理论

轨迹交叉理论模型示意见图2所示，其涵盖了基础原因、间接原因、直接原因和事故经过4大方面。

图2 轨迹交叉理论模型图

轨迹交叉理论可表征绝大多数的事故发生过程。在交通工程施工过程中，只有极少的安全事故是由于人的不安全行为或物的不安全状态等单一因素引起的，多数情况下是由人的原因和物的原因共同作用导致的，并且这两者之间具有互为因果，相互制约相互促进的特性。因此该理论具有广泛的适用范围。

从事故发展运动的角度，描述事故致因因素导致事故的运动轨迹，具体包括人的因素运动轨迹和物的因素运动轨迹，可以用表1表示。

在交通工程施工过程中，人的因素运动轨迹由A向E进行，而物的因素运动轨迹同样按照由a向e的方向进行。人和物的因素运动轨迹在各个可能交汇的区域就是安全事故可能发生的区域。轨迹交叉理论的关键在于切断因素的运动轨迹，从而阻止事故的发生。

表1 人和物的因素轨迹

比如可采用性能可靠、操作简便的施工机械和施工设备，完善施工现场的安全保障系统以及提高现场的自动化水平。这样一来及时施工人员偶有操作不当或其他可能存在安全隐患的行为，形成由A至E的因素运动轨迹，也会由于物的因素运动轨迹a至e的中间的环节被切断而阻止了施工安全事故的发生。

2 交通工程施工安全管理方法

2.1 回归分析法

在实际的交通工程施工中，引起施工安全原因与发生安全事故之间的关系通常是非确定性的，但二者之间存在一定的概率关系，采用回归分析的方法则可对这种概率关系进行研究。着重对多于一个自变量的多元线性回归分析进行阐述。

对于有m个施工安全影响因素的情况，X1，···Xm分别代表这m个因素，Y代表施工安全事故发生的概率，可采用（1）式来建立它们之间的相关关系：

其中β1，···βm为分别对应m个施工安全影响因素的回归系数，α其他因素对安全事故的影响，ε为随机误差。式（1）建立后，可对其拟合精度进行检验，其中F检验法可按下式进行计算：

采用回归分析法具有操作简便，便于实际工程应用的特点，适用于施工安全影响因素较少的情况。但该方法的局限性在于选则如何类型的相关关系模型以及精度检验方法具有较大的离散性，需要针对不同情况具体分析，不利于该方法的进一步推广应用。

2.2WBS-RBS与AHP结合法

WBS和SBS分别指作业分解结构和风险分解结构，二者相互交叉结合形成WBS-RBS矩阵，再根据该矩阵内元素来对施工安全风险进行管理。在WBS-RBS矩阵的基础上，还和进一步采用层次分析法（AHP）来确定矩阵内各个风险元素的权重，再综合确定交通工程施工项目的综合风险程度。因此采用作业分解结构和风险分解结构组合矩阵结合层次分析法来进行交通工程施工安全风险辨识的方法是一种既能体现出项目总体施工安全风险，又能兼顾施工安全风险细节的分析方法。

2.3BP神经网络法

神经网络能够模拟大脑的基本特性，具有学习、联想、适用等特点，同时抗干扰能力较强。在交通工程施工安全管理中神经网络可以用来对安全事故的概率进行分析，对工程风险系数进行计算，为施工安全管理提供依据。

BP神经网络具有具有高度非线性关系的映射能力，其网络模型包含3层结构：输入层、隐含层和输出层，其中隐含层又可再细分为多层结构。BP神经网络不通层级之间采用全连接方式，而相同层级单元之间则不存在连接。与WBS-RBS方法类似，BP神经网络每一层也都存在一个权重系数，这个权重系数可以随着训练样本的增加而不断改进，同时单元之间的联系也更为强大。BP神经网络模型示意如图3所示。

图3 BP神经网络模型图

采用BP神经网络对交通工程施工安全进行管理首先要获取足够数量的有关施工安全事件的样本信息，这些样本信息可用于对神经网络进行训练和验证。BP神经网络非常适用于交通工程施工现场安全管理这种涉及因素较多且相互关系复杂的情况，最大限度的突出了BP神经网络的优越性。但该方法收到样本质量的影响较大，当具有足够的施工安全事件样本数据进行训练时，该神经网络的可靠度较高；但当其面对可能出现的超出样本范围之外的施工安全管理事件时，采用该方法的效果较差。因此有必要对神经网络的泛化能力进行进一步的研究

3 结语

根据交通工程建设的特点，通过对既有的施工安全管理的研究成果进行归纳和总结，对目前能够较好的适用于交通工程施工安全管理的理论体系进行了分析，同时还对施工安全的管理方法进行了阐述，为提高交通工程施工安全管理水平，降低交通施工事故的发生率提供了可靠的参照和有益的保障。