基于地铁施工安全事故统计规律的致险因素关系研究

2021-02-28刘仲武陈音圻徐亦冬

现代城市轨道交通 2021年2期

刘仲武，吴萍，陈帅，陈音圻，徐亦冬，

（1.中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心，北京 100081；2.浙大宁波理工学院土木建筑工程学院，浙江宁波 315100；3.重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074）

1 引言

伴随着中国城市轨道交通的发展，截至2019年底，中国内地共有40个城市开通运营208条城市轨道交通线路，运营线路长度达到6 736.2 km。然而，地铁工程穿越不同水文地质复杂岩土体，由于开挖所形成的集水廊道、人为开挖对原有渗流场及应力场的破坏等问题，时常引发透水、塌方等事故[2]。加之地铁多位于人口密集区，地下管网密布，施工面临的不确定性因素众多，施工设备复杂，施工人员素质偏低等因素的影响，导致城市地铁施工期事故频频发生，甚至造成严重的经济、人员损失和不良社会影响。

在地铁施工安全管理中，目前已有越来越多的科研人员研究识别事故的潜在风险因素，并针对地铁安全管理展开相关研究。事故树法是目前较为常用的事故分析手段，通过事故树法可以实现对地铁事故致因因素的定性识别和定量分析。除此之外，解释结构模型（ISM）也能有效地建立起风险因素的解释结构，直观地反映出各因素间的层次关系，为地铁施工安全管理提供指导与借鉴。鱼骨图法可以从影响事故发生的各方面因素出发，分析因素的相互影响和事故的演化，而目前运用该方法的研究相对较少。

因此，为保障地铁的施工安全，有必要对地铁施工的安全事故进行统计分析，并深入研究其成因，以建立有效的致险因素辨识系统，预防重大安全事故的产生。

2 地铁施工事故统计分析

本文通过网络检索和文献查阅，收集2001年 — 2019年地铁施工事故共计239起。将这些具有代表性的案例进行统计分析，可以从不同的角度揭示地铁施工事故的潜在发生规律。

2.1 按事故类型统计

依据 GB 6441-86 《企业职工伤亡事故分类》，并结合地铁的实际施工状况，对239起案例进行分类。统计结果如表1、图1所示。

由表1可知，死亡发生率最高的事故类型为高处坠落、车辆伤害、触电、爆炸，均为100%。其中，爆炸的单次事故死亡人数为1.5人，为所有事故之最；死亡事故死亡率最高的是坍塌、中毒和气体泄漏以及火灾等，其平均死亡人数均不小于2人，由此可见，坍塌、中毒和气体泄漏以及火灾等事故最容易造成严重的经济损失和恶劣的社会影响。

表1 事故类型统计表

图1 事故类型比例饼状图

由图1可知，最主要事故类型为坍塌、高处坠落、物体打击，其中，坍塌事故共计95起，占统计事故总数的39.75%；高处坠落事故共有39起，占16.32%；物体打击事故共计25起，约占10.46%。通过统计数据分析可知，坍塌事故是我国地铁施工事故中发生次数最多的类型，约占40%，是地铁施工过程中的难题。

2.2 按事故类型统计

图2给出了事故发生按月份统计数据，从图2数据可以看出，事故发生数量与月份存在一定的关系。

（1）5月和8月地铁施工事故数量最多，5月我国南方城市由于梅雨季节的阴雨天气，出现气温降低、作业环境湿滑、施工现场能见度低的情况，从而增加了事故的发生可能性；8月的天气在一年中最为炎热，且白天作业时间长，导致室外作业环境恶劣，致使事故高发。

（2）事故发生次数较多的是1月、4月、7月、11月份。4月、11月为季节交际，受季节变化影响，可能存在为完成计划工作量，而抢赶工期的情况；1月和7月事故高发的原因与寒冷、炎热等气候有关，可见气候因素对地铁施工安全性有很大的影响。此外，1月临近我国春节，是施工安全意识最为薄弱的时候，施工单位应加强安全教育的力度。

（3）2月地铁事故的发生数量最少，因每年2月为我国春节期间，工地人员减少，部分作业现场处于停工状态，因此事故数量较其他月份有明显降低。

从收集的239起案例分析，选取1日内按时间统计的事故总数、死亡人数、死亡率分析结果如图3所示，图3分析如下。

图2 事故发生按月份统计

（1）事故发生次数最多的时间段是8 :00—9 :59和15 :00—16 :59，该时间段已距离开工有一段时间，且在一天中的气温变化较大，身心处于疲惫期，安全意识降低造成操作失误，导致事故爆发。

（2）夜间的事故总数明显低于白天，白天中12 :00— 12 :59期间的次数最少，该时间段大部分工地处于午餐或休息时间，现场仅有少量看守人员，主要设备已停止运行，故事故发生最少。

2.3 按事故地理因素统计

依据各省的事故数量、死亡人数和死亡率（死亡人数/年份事故数量）对统计的239起地铁事故案例按照省份进行分析，由此获得事故发生与省份之间的相关性，统计结果如图4所示。由于不同省市的地铁修建里程数不同，施工经验也不同，地理位置也大不相同，故引入城市地铁运营里程数这一数据作对比参考。结合对各个城市的地铁运营里程数统计，选取各个城市的里程数、死亡率等2项指标（死亡人数/km）按城市对239起案例进行分析，由此获得事故发生与城市之间的相关性，统计结果如图5所示。

图3 事故发生按按时间点统计

图4 事故发生按省份统计

图5 事故发生结合城市里程数统计

（1）从图5可知，事故数量最多的城市为上海、北京、广州、南京、重庆等5座城市，这5座城市的事故总数占全国事故总数的52.7%，事故死亡人数占全国事故死亡人数的41.5%。虽然这5座城市有着很高的事故占比和死亡人数占比，但这并不代表这5座城市的施工安全是全国最低的，应当结合各城市的里程数综合分析。

（2）从图5可以发现，有些城市（如佛山）虽然施工事故总量低，但是死亡率极高，而北京、广州、深圳、南京、上海的死亡率均较低。可以看出，由于地质勘探不完善、施工经验不足等原因，大多数新修地铁的城市施工初期死亡人数占比较高，而里程数较大城市由于经验丰富，其死亡率相对较低。

3 地铁施工事故鱼骨图分析

鱼骨图分析法是一种系统分析方法，用于发现问题、查找原因，并找到相应对策，它也可称之为因果图。

通过上文的分析可知，在地铁施工阶段，坍塌、高处坠落和物体打击等事故的数量占比最高。因此，本文采用鱼骨图分析法，从人、管理、物、环境这4个方面对坍塌、高处坠落和物体打击等主要事故类型进行分析，找出其致因因素。

3.1 坍塌事故

坍塌事故是指在重力或外力作用下，物体超过自身强度极限，导致结构稳定性破坏，主要有土石方坍塌、脚手架坍塌、堆置物倒塌、模版支撑失稳等，本文利用鱼骨图分析法分析坍塌事故原因，如图6所示。

3.2 高处坠落

高处坠落是指当工人作业面在2 m及以上时，发生坠落造成冲击伤害的危险。在地铁车站施工过程中，最容易发生高处坠落事故的主要有脚手架作业时坠落、临边洞口坠落2种情况。脚手架作业时坠落的主要原因有工人在脚手架上走动时容易踩空、滑倒，工人由于安全意识匮乏而坐在栏杆或脚手架上休息、打闹等；临边洞口坠落的主要原因有临边洞口作业时易踩空导致身体失去平衡而坠落，洞口未安装防护设施等。本文利用鱼骨图分析法分析高处坠落事故原因，如图7所示。

3.3 物体打击

物体打击是指在重力或外力作用下引发物体运动，打击人体造成伤害。在地铁施工过程中，造成物体打击事故发生的原因主要有施工现场管理混乱、安全管理不到位、机械设备不安全、安全意识匮乏等。本文利用鱼骨图分析法分析物体打击事故原因，如图8所示。

图6 深坍塌事故致因因素鱼骨图

图7 高处坠落事故致因因素鱼骨图

4 事故致险因素指向分析

地铁施工风险存在于整个施工过程的各个阶段，包括勘察、设计、施工阶段等，而勘察、设计阶段的隐含风险通常在施工阶段才能表现出来，故研究统计事故的致险因素、分析其指向至关重要。但由于客观条件所限，统计部分地铁施工事故（共计105起）的事故原因缺失，故对其进行剔除后，得到134起地铁事故的致险因素指向，如表2所示。

由表2可知，造成地铁施工事故发生的主要原因可以分为地铁自身原因和自然因素，其中，地铁自身原因主要包括管理不足、工人违章作业、安全意识匮乏、勘查不足、设备不达标、设计不合理、施工质量不合格、监理不到位和使用无资质人员等；自然因素主要包括水文地质、降雨因素、地下管线、地质原因等。统计事故原因中，含有地铁自身原因的有114起，占原因可调查事故总数的85.07%；含有自然因素的有20起，占原因可调查事故总数的46.27%；而由两者综合导致的事故有42起，占原因可调查事故总数的31.34%；由地铁自身原因单独造成的事故有72起，占原因可调查事故总数的53.73%；由自然因素原因单独造成的事故仅有20起，占原因可调查事故总数的14.93%，如图9所示。可以看出，绝大多数的地铁事故是地铁自身因素或者两者共同造成的，而仅仅由于自然因素造成的事故数量相对较少。

从致险因素的指向分析可见，占比最多的是管理不足、安全意识匮乏、工人违章作业、地质原因，分别占42.54%、27.61%、32.09%、25.37%。此处的比例是事故包含此致险因素的比例，造成一起事故的原因可能是一个或多个致险因素。