城市地下空间管道施工坍塌事故行为原因研究

孙世梅授 马 坤 傅 贵授

（1.吉林建筑大学 事故预防研究院，吉林 长春 130018；2.吉林建筑大学 市政与环境工程学院，吉林 长春 130018；3.中国矿业大学（北京） 应急管理与安全工程学院，北京 100083）

0 引言

随着地下空间的开发，坍塌事故也是越来越多，包括市政管道施工、地铁施工、江河隧道施工、人防工程施工以及地下车库施工坍塌事故[1]。据不完全统计，安全管理网公布的74起地下空间坍塌事故中，43起为管道施工坍塌事故，占到58.1%之多，排名第一位。预防管道施工坍塌事故的出现可以有效地防止事故带来的巨大损失，而分析管道施工坍塌事故的原因则是制定预防措施的重大依据。

目前，大多数学者对于城市地下空间管道施工坍塌事故的研究还停留在定性原因的分析以及对应措施的制定上。黄开炎等人针对市政道路给排水管道施工的共性问题进行研究，从沟槽开挖、管道安装以及沟槽回填3个方面进行原因分析，并给出了相应的应对措施[2]。黄海霞等人从技术的角度出发，针对市政道路管沟开挖支护技术单独进行原因分析，详细给出了开挖支护的施工要点和施工要求[3]。罗亮、黄震等人从管理的角度出发，分析了燃气管道工程施工方案优化的必要性以及完善燃气管道建设工程中施工技术管理的措施[4]。刘长胤、李宝君等人通过分析8种管道施工习惯性违章表现形式，总结出习惯性违章的根源以及应对措施[5]。由于没有统一的、特定的事故分析模型，所以无法对这些管道施工坍塌事故的原因进行定量分析。本文主要选用科学的事故分析模型，进行详细、规范的原因分析，统计分析事故原因规律，为城市地下空间管道施工坍塌事故预防措施制定和安全培训内容设置提供重要的理论依据。

1 研究方法

本文在管道施工坍塌事故的研究中选用了2002～2018年的27起管道施工坍塌事故作为分析对象。这些事故均来自于安全管理网、安全文化网，以及政府安全监督管理网站上发布的事故调查报告。

国际上已有的事故致因模型如系统思维模型（Systems-theoretic Accident Model and Processes，STAMP）、瑞士奶酪模型（Swiss Cheese Model，SCM）等都对事故原因分析起了很大的作用，也都有一定的适用范围。事故致因“2-4”模型主要在瑞士奶酪模型基础上改进得到，是傅贵教授及其团队自2005年开始，历时8年提出的现代事故致因理论[6]。该现代事故致因理论由组织行为和个人行为两个层面组成，其中组织行为层面包括根源原因（安全文化）、根本原因（安全管理体系）2个阶段，个人行为层面包括间接原因（习惯性行为）和直接原因（一次性行为和物态）2个阶段。这4个阶段链接起来即构成一个行为链条[7]，故命名这个事故致因链为：行为安全“2-4”模型。“2-4”模型已经在煤矿爆破事故、井下炸药自燃事故、煤矿瓦斯爆炸事故分析中得到成熟运用并得出了事故预防措施建议[8-11]。

由于本文分析的事故案例信息中很少提及安全文化因素，所以在分析过程中没有进行根源原因分析。笔者尝试对城市地下空间管道施工坍塌事故中的根本原因（安全管理体系）、间接原因（习惯性行为）、直接原因（一次性行为和物态）进行较全面的分析。“2-4”模型内容结构，如下图。

图 行为安全“2-4”模型Fig. Behavioral safety 24Model

2 个人层面事故行为原因规律性分析

2.1 一次性行为和物态（直接原因）分析

2.1.1 不安全动作分析

不安全动作，即一次性行为，是指引发当次事故或者对当次事故发生有重要关系的动作。分析不安全动作时应全面考虑组织内各类、各层级人员的不安全动作，通过对27起城市地下空间管道施工坍塌事故分析得出了109个不安全动作。其中，39个不安全动作由一线操作者实施；70个不安全动作由管理者实施。这109个不安全动作可归为17类，见表1。根据不安全动作出现频次的高低，可以有针对性的采取预防措施，为企业进行安全培训设置提供依据。

表1 城市地下空间管道施工坍塌事故常见不安全动作分析Tab.1 Analysis of common unsafe actions in collapse accidents of urban underground space construction

由表1可知，基坑的放坡和加固以及安全培训的缺陷问题出现的频次最高，在55.6%的事故中出现。单独对基坑的放坡和加固、安全培训的缺陷、风险的识别等3类不安全动作详细分析，见表2-4。

表2 城市地下空间管道施工坍塌事故基坑的放坡和加固问题分析Tab.2 Analysis of grading and reinforcement of foundation pit of collapse accident in urban underground space pipeline construction

从表2可以清晰的看出，66.7%的事故跟基坑的放坡有关，因此，基坑开挖前，一定根据地质资料，降水情况等参数，计算出合理的放坡系数，根据放坡系数按要求开挖，除此之外，还要进行必要的支护措施，这样才能将坍塌事故的发生率降到最小。

由表3可知，安全培训的缺陷情况主要包括未提供安全培训和安全培训不到位两种情况。其中对于第一种情况，应当从管理者对安全培训的重视程度入手进行该不安全动作的纠正，对于第二种情况，应探索适用于城市地下空间坍塌事故一线操作人员的安全培训方式，提高安全培训效果。

表3 城市地下空间管道施工坍塌事故安全培训问题分析Tab.3 Analysis on safety training of collapsing accidents in urban underground space construction

风险识别的缺陷情况主要表现为施工前，风险识别不到位和未进行风险识别，由表4可以看出进行风险识别但是识别不到位发生的事故占比达75%，未进行风险识别的只有25%，由此，施工前，我们要重视风险识别的全面性与真实性，不要为了形式化而去进行风险识别，更不要存在侥幸心理，施工前不进行风险识别。

表4 城市地下空间管道施工坍塌事故风险识别问题分析Tab.4 Analysis on risk identification of collapse accidents in urban underground space construction

2.1.2 不安全物态分析

根据事故案例调查报告并且运用行为安全“2-4”模型进行不安全物态的分析，得出导致城市地下空间管道施工坍塌事故常见的不安全物态。出现频次较高、引发坍塌事故的发生最多的不安全物态主要集中在没有支撑的基坑侧壁，存在淤泥和松软土质结构的开挖层和存在裂隙面的开挖段3个方面，见表5。其中89%的事故来源于此3个方面，据此可以明确城市地下空间管道施工坍塌事故不安全物态控制的重点。

表5 城市地下空间管道施工坍塌事故不安全物态分析Tab.5 Unsafe physical state analysis of collapse accidents in urbanunderground space pipeline construction

2.2 习惯性行为（间接原因）分析

在行为安全“2-4”模型中，间接原因是指组织成员的习惯性行为。安全习惯指的是与事故发生相关的组织成员个人的日常动作方式[12]，安全习惯不是短时间形成的，对安全习惯的分析需要观察以往长时间的情况，只通过案例分析很难掌握安全习惯的规律。员工安全心理状态和生理状态在分析过程中也很难统计规律。目前的事故调查报告很少有提及安全心理和安全生理方面的信息，因此，本文只分析影响管道施工坍塌事故的安全知识不足和安全意识不高方面的行为原因分析[13]。

通过对27起地下空间管道施工坍塌事故案例分析得出安全知识不足58项，共7类，见表6。可以看出基坑开挖时按要求放坡和加可靠支撑的知识不足发生率最大，达到74%，因此，基坑开挖时必须按要求放坡和加必要的支撑。施工前要进行安全生产教育培训的安全知识不足在15起事故中出现，可见，进行必要的安全生产教育培训的重要性。统计发现作业前隐患排查的安全知识不足发生率37%，也是不可小觑的。应急救援预案是指针对可能发生的事故，为迅速、有序地开展应急行动而预先制定的行动方案，当事故发生时，可以及时作出响应，控制和防止事故进一步恶化，减少事故的损失，因此，应急救援预案的必要性可想而知。同样，开挖前掌握详细的地质资料、施工时佩戴必要的安全劳动防护用具以及法律法规知识不足发生率均为11.1%，也是不可忽略的安全知识。

表6 城市地下空间管道施工坍塌事故常见安全知识不足分析Tab.6 Analysis of common safety knowledge of collapse accidents in urban underground space construction

结合这27起事故案例调查报告分析得出：生产主管安全意识的淡薄主要体现在，为节约成本和加快施工进度，雇佣未接受安全教育培训和未进行相关施工技术培训的临时工；施工现场作业人员的安全意识的淡薄往往是由于他们存在侥幸心理，不注意护坡作业、沟槽作业和支护作业等危险作业环境周围存在的安全隐患，从而导致坍塌事故的发生。

3 组织层面事故行为原因规律性分析

因事故案例调查报告的内容有限，笔者对组织层面的事故行为原因分析将不涉及对指导行为即根源原因（安全文化）的分析研究。接下来是对组织层面的运行行为分析。“2-4”模型认为安全管理体系的缺欠是事故的根本原因[13]。分析安全管理体系欠缺的时候应从安全方针、组织结构、管理程序和作业指导书等几个方面考虑[14]。

通过对27起地下空间管道施工坍塌事故案例分析，得出9类安全管理体系缺欠，共88项，见表7。其中23起事故与安全规章制度缺陷或者制度不严格有关，在安全管理体系缺陷因素中发生率最高。与安全技术交底有关的安全管理体系欠缺在17起事故中出现，《建设工程安全生产管理条例》规定，建设工程施工前，施工单位负责项目管理的技术人员应当对有关安全施工的技术要求向施工作业班组、作业人员作出详细说明，并由双方签字确认[13]。未进行风险识别或者风险识别不全面的情况在12起事故中出现，主要体现在施工前不进行隐患排查或者排查不彻底，导致事故发生。

表7 城市地下空间管道施工坍塌事故安全管理体系缺欠原因分析Tab.7 Analysis of the reasons for the deficiency of the safety management system for the collapse accidents of urban underground space pipeline construction

4 结论

（1）在事故的直接原因方面得出了17类共109个不安全动作和6类共34项不安全物态。不安全动作发生频率高的是基坑的放坡和加固、安全培训的缺陷和风险识别的缺陷。不安全物态发生频率较高的是没有支撑的基坑侧面、存在淤泥和松软土质结构的开挖层和存在裂隙面的开挖段3个方面。

（2）在事故的间接原因方面得出安全知识不足7类，共58项，其中基坑开挖时按要求放坡和加可靠支撑的知识不足发生率最大，达到74%。安全意识的淡薄，对于生产主管主要体现在雇佣临时工，对于施工现场作业人员则体现在不注意环境周围存在的安全隐患。

（3）在事故的根本原因方面，分析得出安全管理体系缺陷9类共88项。其中安全规章制度缺乏或制度不合格、无安全技术交底或者安全技术交底不合格、未进行风险识别或者风险识别不全面3类出现频次位于前三位。

（4）本文研究成果为制定城市地下空间管道施工坍塌事故预防措施和安全培训内容设置提供了依据。