水运工程施工安全事故多维空间致险模型

2020-08-19侯志强兰马静田俊峰王俊勇周目秋

中国港湾建设 2020年8期

侯志强，兰马静，田俊峰，王俊勇，周目秋

（1.交通运输部水运科学研究院，北京 100088；2.中国交通建设股份有限公司，北京 100088）

0 引言

近年来，随着经济发展和水运工程大规模建设，码头、航道、防波堤等水运工程施工安全事故屡有发生。水运工程施工具有水上、临水、近水作业的特点，受潮流、风浪、水位、地质等条件的影响，孕险环境时刻都在变化。水运行业缺少安全事故致险机理，导致无法从理论层面揭示事故发生、发展、演化的内在机理，是水运工程施工安全事故多发的主要原因之一。

20世纪初，世界工业生产已初具规模，但是当时安全防护装置设置薄弱，安全意识不强，导致伤亡事故频发。在此环境下，一些学者开始研究事故发生原因，安全事故致险机理应运而生。初期，事故致因理论考虑因素单一，如“事故频发倾向论”，认为工人的性格缺陷是导致事故发生的唯一原因，反映了企业主对待事故态度消极，甚至错误的观念[1]。事故致因模型研究发展至今，经历了古典、近代和现代致因理论3个重要发展阶段。国内外众多科研人员提出了近百种事故致因理论。每一种事故致因理论考虑致险因素不同，对安全事故发生机理阐述均有差别，分析方法、适用条件和分析出的结果也不尽相同。

古典事故致因理论认为工作人员的性格特征或心理受到刺激等单一因素是事故发生的主要原因。近代事故致因理论考虑了人的因素对安全事故的影响，代表理论为1972年威格尔沃思（Wigglesworth）首次提出以人的失误为主因的事故致因模型[2]。该理论较古典理论更进了一步，找出了事故直接原因之一，更接近现代事故致因理论。现代事故致因理论综合考虑了安全管理、人的不安全行为和物的不安全状态，代表理论为1997年Rasmussen[3]首次提出社会技术系统层次模型。该模型不仅仅关注单个层级失效问题，而且从系统视角强调高层级对低层级的控制。2005年，傅贵等[4]首次提出的“2-4”模型，该模型将事故的原因分为事故发生组织的内部和外部原因。

每一代事故致因理论的提出和发展都有自身的时代背景，并没有绝对的对错之分。总体上，随着社会技术系统越来越复杂，事故致因理论在事故致因描述和分析中更为全面、合理，由单一致因链向多条致因链相互融合是发展方向。

1 水运工程施工安全事故致因分析

水运工程施工实行的是项目部管理制度。施工企业作为项目部上级单位，主要负责统筹公司级施工资源调配、施工的技术及施工安全的监督和指导，体现在对项目安全管理体系的影响。近代事故致因理论认为，安全事故根源为组织的“管理”缺陷，根本原因是组织的安全管理体系和安全文化[5]。结合水运工程施工项目组织方式以及安全特点，可以得出影响水运工程施工安全的3个层面致因关系，分别是：企业层面、项目层面和作业环境层面。

1.1 企业层面

施工企业不负责具体的施工现场管理，主要通过组织行为对项目进行指导、监督及影响。企业组织行为主要包括安全理念和管理体系。企业安全理念包括企业的安全文化、安全方针、安全使命、安全原则、安全愿景和安全目标等内容。企业安全理念是公司领导层安全知识、安全意识和安全习惯的体现，会对公司安全管理体系、项目安全理念产生直接的影响和作用。水运工程施工企业如果有正确的安全理念，安全管理体系就科学、严谨、合理，对水运工程施工企业安全管理体系和项目安全理念指导性就强。反之，项目层级的安全管理体系就会存在缺陷。

1.2 项目层面

从项目组织层面分析，日常的施工组织、现场作业和现场管理均由项目部完成。项目部是水运工程施工作业的主体，也是安全事故发生最直接单位。项目层面的事故致因分为组织行为和个人行为2个阶段。项目组织行为主要包括项目部安全理念和安全管理体系。

项目部安全理念是项目部管理层安全知识、安全意识和安全习惯的体现，会对项目部的安全管理体系产生直接影响。项目部安全管理体系对项目管理和作业人员最直接影响主要有3个方面：1）项目部安全管理体系如果科学、严谨、合理，就会选聘心理和生理状态合适的员工到合适的工作岗位，且能及时发现某些岗位心理和生理状态不适合胜任的员工，并作出妥善的调整，以防止事故的发生。2）对员工的安全培训、教育到位，员工对岗位应知应会的安全知识掌握充分，则安全意识高、安全习惯好，其行为（包括指挥、操作和监控行为）就会更安全。反之，安全管理体系如果存在缺陷，则员工的安全知识不足、安全意识不强、安全习惯不佳，就会导致员工不安全行为，最终会发生事故[6]。3）项目部安全管理体系中的采购、维护保养、防护措施、施工场地条件等相关制度完善，且项目部执行到位，就不会发生事故。反之，与人的不安全行为发生交叉，就可能导致事故的发生。另外，员工的安全知识不足、安全意识不强、安全习惯不佳也会直接影响到材料和设备设施采购、维护保养、防护措施、施工场地条件等方面存在缺陷。

1.3 作业环境层面

水运工程施工具有水上作业的特征，水上施工作业受水文（潮流、波浪、水位）、气象（风、雨、雪、高温、低温）和地质（土质、地层）等自然条件的直接影响。如沉箱在大风大浪的时候浮运，容易发生倾覆事故；沉桩遇到软土层较厚地质条件时，易发生溜桩事故，如果控制措施不到位，易发生安全事故；地质条件较差时，锤击沉桩也会影响岸坡的稳定性，如不及时观测和采取措施也会发生安全事故。

1.4 致险模型构建

结合上述分析，水运工程施工安全事故致险模型横向分为3个层面，即企业层面、项目部层面、作业环境层面；纵向分为2个阶段，即第1阶段组织行为、第2阶段个人行为。其中，自然条件作为项目所处环境单独存在。因此，水运工程施工安全事故致险模型称为“3-2-1”模型。“3-2-1”模型结构见图1。

图1“3-2-1”模型结构Fig.1 The structure of"3-2-1"model

2 “3-2-1”模型特点评述

“3-2-1”模型是专门用来分析水运工程施工安全事故致因机理的模型，充分考虑了实际水运工程施工项目中企业—项目分级管理的特点[7]。事故致因模型是事故致因机理的表达。

1）水运工程施工安全事故致因“3-2-1”模型是在“2-4”模型的基础上，考虑了水运工程施工分级管理、受自然条件影响大等特点。

2）建立了事故的直接原因—间接原因—根本原因—根源原因之间的关系，为具体的水运工程施工项目找出安全“漏洞”提供了可能。

3）模型在分析水运工程施工安全事故时，采用逆推法对事故进行分析。首先分析直接原因（人的不安全行为、物的不安全状态、环境条件差），其次分析间接原因（生理、心理、安全知识、安全意识、安全习惯）[8]，然后分析根本原因（企业和项目安全管理体系），最后分析根源原因（企业和项目安全理念），为事故调查分析各种原因提供了理论支持。

4）模型不仅体现了行为安全科学的基本原理，即企业、项目部组织行为对人的不安全行为和物的不安全状态的影响，同时考虑了管理因素和外在环境因素对事故的影响。作为水运工程施工安全事故分析模型较以往模型和机理考虑因素更齐全，更有针对性。

5）本模型可以对过去发生的事故进行规律研究，对现在发生的事故进行原因分析，对未发生的事故进行预防，因此本模型是结合了时间与空间的多维度事故致因模型。“3-2-1”模型多维空间致因关系见图2。

图2“3-2-1”模型多维空间致因关系Fig.2 Multidimensional spatial causal relationship of"3-2-1"model

3 实例分析

3.1 事故概况

2018年10月3日13时40分左右，某公司承建的矿石码头工程在沉箱出运过程中发生倾覆事故，造成7人死亡，2人失踪，直接经济损失1 450万元。

事故经过：10月3日9时30分左右，拖轮拖带浮船坞将第20个沉箱从某港区拖运至矿石码头施工海域。13时10分左右，李某通过对讲机（68频道）通知在起重船上起重指挥周某将起重船吊力提到300 t，周某接着通知指令起重船卷扬机操作工沈某将吊力提到300 t。李某指挥浮船坞下潜，当下潜到吃水19.5 m时，要求起重船吊力提升到320 t并保持不变。李某继续指挥浮船坞下潜到吃水约20.2 m时沉箱有浮动迹象。13时20分左右时下潜到吃水约20.6 m时停止下潜。在事故调查过程中，通过对起重船进行吊重试验发现，起重船力矩限制器显示吊重数据不稳定，误差较大，且大多数显示吊重数据大于实际吊力。13时20分左右，李某与滕某确认干舷高度后，指挥起重船牵引沉箱缓慢从浮船坞出坞；13时36分左右，李某指挥起重船后退至沉箱距离浮船坞大约20 m时，李某通知起重船停止后退，拍摄沉箱出坞照片并上传至矿石码头工程项目部微信群，并通知滕某准备再次给沉箱加水。13时40分左右，在准备再次给沉箱加水的时候，沉箱开始向起重船所在方向倾斜，连接钢丝绳的吊环断裂，沉箱迅速倾覆并完全沉没。潮流数值模拟方法模拟后表明，13时40分前后时段，事故海域处于由涨潮流转为落潮流的转换期，流态紊乱、不稳定，流向由10 min前的100°N左右较快地转为30°N。

根据现场照片，计算出沉箱干舷高度为14.7 m、起重船吊力为173.6 t未达到320 t的要求，沉箱浮游稳定定倾高度m=-0.966 m，负值表明沉箱处于不稳定状态。物理模型试验表明，吊力不足时，即使在静水中，沉箱也不能保持平衡状态，只要有轻微干扰，沉箱就会倾斜。

3.2 事故原因分析

根据“3-2-1”事故致险机理，采用逆推法对已发生的该起事故进行分析，首先分析事故的直接原因，其次分析间接原因，然后分析根本原因，最后分析根源原因。

1）直接原因的分析

“3-2-1”事故致险机理中事故的直接原因包括人的不安全行为、物的不安全状态和环境条件差3个方面。

人的不安全行为：①起重船力矩限制器显示不稳定，卷扬机操作工沈某继续操作，导致操作错误；②浮船坞下潜到吃水约20.2 m时沉箱有浮动迹象，指挥人员李某继续指挥，存在指挥错误；③沉箱干舷高度未达到出坞高度，浮游稳定性不足，指挥人员李某指挥错误；④注水人员滕某未及时提醒李某，且操作错误；⑤施工安全技术负责人考虑潮流变化对沉箱沉放安全的影响不足；⑥起重船上维护保养人员日常对设备设施维护保养不到位；⑦监理、企业安全检查人员安全巡视、检查工作不到位。

物的不安全状态：①起重船上力矩限制器存在问题，导致吊力不足；②沉箱出运过程中干舷高度不足；③沉箱储运过程中倾斜；④沉箱拉环断裂；⑤沉箱上作业人员防落水和救生防护措施存在缺陷。

环境条件差：施工海域处于由涨潮流转为落潮流的转换期，流态紊乱、不稳定，流向转换快。

2）间接原因的分析

事故间接原因导致了事故直接原因，根据事故直接原因分析，结合事故实地调查可以逆推得到事故间接原因。

安全知识：①卷扬机操作工沈某安全知识不足，起重船力矩限制器显示不稳定，应暂停作业对限制器显示进行检维修；②指挥人员李某未意识到沉箱干舷高度未达到出坞高度；③注水人员滕某安全知识不足，不能判断沉箱干舷高度未达到出坞高度；④施工安全技术负责人安全知识不足，未充分考虑潮流变化对沉箱沉放安全影响。

安全意识：①指挥人员李某在浮船坞下潜到吃水约20.2 m时未意识到沉箱有浮动迹象存在安全隐患；②注水人员滕某安全意识不足，盲目加水；③起重船上维护保养人员日常安全意识不强；④安全检查人员安全意识不强。

3）根本原因的分析

事故根本原因包括企业层面安全管理体系缺陷和项目层面安全管理体系缺陷。事故根本原因导致了事故间接原因，根据事故间接原因分析，结合事故实地调查可以逆推得到事故根本原因。

安全管理体系：①企业和项目部安全生产责任制落实不到位；②项目部对风险较大的工程进行风险评估或危险分析相关制度执行不力；③企业和项目部安全监督管理工作存在缺陷；④项目对卷扬机操作工相关安全教育培训制度执行不力；⑤项目部对施工安全技术交底制度执行不力；⑥企业和项目部针对现场指挥人员相关安全教育培训制度执行不力；⑦项目针对注水人员相关安全教育培训制度执行不力；⑧项目维护保养人员未按照公司《船舶及设备维护保养须知》《微电脑力矩限制器用户手册》要求定期对力矩限制器进行维护保养；⑨企业和项目部对安全检查制度执行不力；⑩项目部未开展突发事件应急救援预案演练。

4）根源原因的分析

事故根源原因包括企业层面安全理念缺陷和项目层面安全理念缺陷。事故根源原因导致了事故根本原因，该事故反映了企业和项目部安全文化建设欠缺；安全意识薄弱，未很好执行安全方针；安全履职履责不到位，对国家安全法律、法规执行力度差；安全目标组织实施不力。

5）安全“漏洞”查找

漏洞一定可以定位在“3-2-1”致险模型的某个位置或者某个层面的链条的某个环节上。从上述分析中可以发现，人、物、环境均存在缺陷，因此可以逆向追踪其原因是多名作业人员安全知识不足、安全意识不强，最终归结于安全管理体系的原因，即安全管理体系存在严重漏洞，这主要体现在企业和项目层面对安全管理体系文件执行不力。有的企业和项目安全生产责任制、安全教育培训制度、设备设施维护保养制度、安全监督管理制度、安全技术交底文件、应急预案、安全手册等均已制订，但执行不力，在该案例中表现的尤为突出。但究其根源，是企业和项目管理层安全理念存在问题。