基于HFACS与QCA的高支模施工安全事故组态构型

张 兵，刘聪琳

(扬州大学 建筑科学与工程学院， 江苏 扬州 225127)

作为建筑行业的“五大伤害”之一，高支模施工已被列为重大危险源和“超危大工程”[1,2]，如2016年发生在江西丰城电厂的高支模作业平台坍塌特别重大事故，造成了73人死亡、2人受伤，直接经济损失超过1亿元[3]。尽管单纯从技术视角看，高支模施工安全事故主要由实际荷载超过高支模承载能力和发生了非原设计受力状态的破坏等两种情况引起的[2]，但几乎所有的高支模施工安全问题均为安全责任事故[4]，其一线作业人员和管理人员的不安全行为发生率分别高达78.57%与83.33%[5]。目前，人为因素已成为我国高支模施工安全事故发生的最重要原因，并且大多数的高支模施工安全事故是由于人为的重大错误或疏忽造成的[6]。

与此同时，人们日益认识到人为因素是事故条件的“征候”，事故的人因分析应逐渐从聚焦人为要素转向系统分析[7]，这直接导致了在进行安全事故分析时不仅应关注人为的影响因素，还需要重点分析事故人为因素与其他潜在条件和变量的联系[8]。进一步地，Filho[9]提出鉴于高支模施工安全事故是一个高度复杂的社会技术系统，在高支模施工安全事故研究中，有必要对人为因素这个“原因中的原因”进行深入剖析。在此背景下，考虑到高支模的不安全行为并不是由行为个体的安全知识、安全习惯等单一因素构成和决定的，而是多种影响因素综合交互作用的结果[5]，以及现有研究聚焦高支模事故中人的不安全行为，而较少关注该行为背后的组织、管理等潜在因素，本研究拟根据人因分析与分类系统(Human Factors Analysis and Classification System，HFACS)这一综合事故调查和分析工具，深入剖析高支模安全事故的人为因素及其整个安全事故中的其他促成要素，这有助于从系统视角挖掘出导致高支模事故的人为因素和其他诱因之间的“系统路径图”[10]，进而全面地剖析高支模安全事故的根本原因[11]。

然而，尽管HFACS是目前使用最广泛的人因事故综合分析框架和建筑事故最有力的分析工具之一[12]，但由于HFACS的目标是了解导致安全事故的潜在原因，并在系统分析中只考虑上层对下层连续影响[11]，而不安全条件与人的不安全行为之间的关系是一对多的交互[13]，这导致了人为因素和其他诱因的关系是非线性的，是复杂的相互作用，为了探索事故因果关系之间的复杂作用路径，寻找合适的分析工具剖析这种非线性关系确有必要[10]。另外，HFACS在定量分析上的不足限制了其应用，需要其他工具辅助进行因果链的关联分析，以探索人为因素和其他因素之间的交互作用机制，如Hu等[10]利用结构方程模型(Structural Equation Modeling，SEM)和HFACS相结合定量剖析各种原因之间的相互关系，Xia等[11]混合贝叶斯网络(Bayesian Networks，BN)开展BN-HFACS分析，能够定量剖析安全风险因素与项目安全绩效之间的失效概率和敏感性因子。

为此，鉴于HFACS提供了针对安全事故个案对事故诱因进行系统分类的方法，而为了探究高支模安全事故发展的共同趋势和反复出现的问题，有必要结合其他分析工具剖析高支模安全事故的复杂人因与其他诱因组合和分类。而采用定性比较分析(Qualitative Comparative Analysis，QCA)这种以案例研究为导向的理论集合研究方法，基于多案例探讨高支模施工安全事故的人为因素之间非线性的多重因果关系组合，这样既能构建一个基于整体视角的安全事故分析框架，又能通过定性定量相结合的手段破解HFACS在事故诱因分类方面定量内容的不足，最终实现高支模施工安全事故成因与事故类型的定性定量相结合剖析，为相应的高支模施工安全事故预防和处理提供理论参考。

1 模型构建与研究设计

1.1 理论依据

Baysari等[14]指出大多数事故是由人为因素或人为失误造成的，Heinrich[15]早在1931年通过对55万件机械事故进行统计，发现绝大多数安全事故是由人为因素引发的，并据此提出了“88%的安全事故是由人的不安全动作引起”的论断。英国健康和安全管理局(Health and Safety Executive，HSE)对500个建筑施工安全事故记录进行研究，发现88%的事故施工操作不当，而在整个欧盟，超过67%的建筑人员认为他们有发生不安全行为的风险。我国孙世梅[5]通过对31起高支模施工安全事故分析，发现涉及的不安全动作共计240个，刘浩研[17]利用扎根理论和层次分析法对25个典型案例进行剖析，得到的四个最为关键致因均与人为因素有关。

为此许多事故分析模型都重视人为因素，先后有超过10种事故分析模型聚焦人因分析，其中HFACS是应用最多的事故人因分析工具。该理论最初是美国军方内部测试人为错误的分析框架，后来用于调查各种安全事故的人为原因。作为一种典型的框架模型，HFACS的目标并不是归咎问题，而是为安全事故调查提供了一种“系统性”方法，进而系统地确定可能影响特定暴露的安全活动及其潜在的隐蔽问题，与此同时，利用HFACS不仅能理解安全事故的人因问题，还能在此基础上制定缓解和干预措施，以达到开展全面深度的分析与提出可行的解决方案。

考虑到在高支模施工安全事故分析和预防的研究中很少涉及“行为安全”等人因内容[18]，本研究将根据HFACS理论体系和分析框架，对高支模施工安全事故的人因问题进行分类刻画，以有效破解当前高支模施工安全事故分析缺乏事故原因类型解构难题。

1.2 构成要素分析

基于Reason[19]的“瑞士奶酪模型”，HFACS提出了四种不同类型的人因问题，即组织因素、不安全的监管、不安全行为的前提以及不安全行为等四个层次的失效，并且在每个类型中都存在着相应的因果类别。为此本研究以HFACS框架为指导，将高支模安全事故的影响因素划分为组织影响、不安全监管、行为的前提条件以及不安全行为四个具体类别，每个类别的具体内容如下：

(1)组织影响

依据HFACS模型，本研究将高支模安全事故中的组织影响进一步细分为组织过程与组织采购2个类别，其中组织过程是指是否执行行业管理制度，在高支模施工安全事故案例中具体表现为：盲目压缩工期、安全管理制度不健全等；而组织采购是指设备资源管理不到位，其在案例中表现为采购或租赁的钢管不满足要求或存在质量问题等。

(2)不安全监管

在高支模施工安全施工的HFACS分析中，高支模架安全监管是对高支模架安全搭设进行外部监管及时发现作业过程中的问题并予以解决，以杜绝由于监管不到位引发施工安全事故，而不安全的监管主要涉及监督违规，具体表现为安全监管部门未依法依规实行工程施工全过程监督管理，如对无施工安全专项方案、无专家论证审查意见的情况未进行及时有效的监管等。

(3)行为的前提条件

尽管HFACS模型不安全行为的前提条件涉及环境因素、实施者状况和人员要素等，但鉴于建筑安全事故主要原因的80%都涉及到人[20]，Shappell和Wiegmann[21]进一步提出行为的前提条件分析应重点挖掘行为人的不安全条件，特别是不合标准的操作条件和与规定不符的操作实践，为此参考HFACS模型中的第三层，本研究确定人员的安全施工条件和安全实践为本层变量，具体涉及操作人员缺乏从业资格证书，所接受的安全教育不到位等。

(4)不安全行为

不安全行为是事故发生的直接原因，与人因分析和分类系统一致，由差错和违规2个变量共同构成这一层，其中差错是指决策差错，具体表现为未严格按照施工组织实施、支撑系统基础未进行填平压实处理、混凝土浇筑顺序有误等；而违规是指违背政策、规章制度的行为，具体表现为未按照施工方案搭设模架、违法分包、非法出借资质等。

1.3 变量选取与分析方法

QCA旨在“满足不同案例的深入洞察和捕捉其复杂性构型”，进而通过系统地将案例作为条件和结果的组合进行比较，并依赖集合论提供每个案例的条件和特定结果的组合[22]，另外，由于QCA特别适合“小n-多变量”场景，即一个现象的例子数量很少，而可能解释给定结果的变量数量可能很大，QCA正在众多领域获得广泛的应用。为此本研究将选择QCA这种“混合分析方法”进行高支模施工安全事故的原因和条件的不对称构型分析和复杂组合，进而识别高支模施工安全事故的多种因果路径及其相应的组态构型。

根据QCA分析方法着重强调“多重并发因果关系”，在利用HFACS理论对高支模安全事故进行原因分析的基础上，参考柴宏[22]的有关高支模坍塌事故的平均死亡人数，将高支模施工安全事故的平均死亡人数作为结果变量，首先计算出26例典型高支模施工安全事故的平均死亡人数为5人，然后基于此将高支模安全事故根据平均死亡人数刻画事故结果变量，即以5人为分界线，5人以上归为高于平均死亡人数，5人以下归为低于平均死亡人数。最终根据HFACS原因分类和结果分析，本研究将高支模安全事故的相关变量因素整理如表1所示。

表1 变量选择及说明

2 案例分析

2.1 数据来源

QCA分析方法的优势之一是可以开展“小样本 - 多变量”研究，本研究通过安全管理网、筑龙网、百度、住房和城乡建设部等平台，对2006—2019年发生的110多起高支模安全事故进行数据整理，并综合考虑了事件发生时间和事例详细程度，剔除掉时间较为久远的以及无事故调查报告的案例，最终在备选案例中确定了2006—2019年的26个高支模施工安全事故作为研究样本，具体的选择标准有以下两点。

(1)有完整的事故调查报告，详细说明事故经过。高支模施工安全事故是负面新闻，会带来一定的舆论压力，地区政府受到上级压力，增强安全检查力度、事故单位信誉受损等影响。很多事故发生之后都存在一定的“拦截”，未上报或无法查证其具体事故原因，无法为本文的研究提供相应素材。为此，本研究所选取的案例均为百度、谷歌等大众搜索引擎可搜索的，有详细事故调查报告的典型案例。

(2)事故类型为坍塌。鉴于高支模坍塌事故是高支模施工安全事故的主要类型，本文剔除高支模中因物体打击、机械伤害、高处坠落等原因造成的事故。

2.2 标定变量

本研究采用清晰集定性比较分析法(Clear Set Qualitative Comparative Analysis，csQCA)，首先对变量进行二分处理。具体赋值如表2所示。在组织影响中，考虑到组织影响是通过隐性方式表现出来的，本研究将制度或标准不健全以及钢管及其配件采购不达标赋值为1。对于被解释变量，本案例涉及到的事故死亡人数分为高于平均死亡人数和低于平均死亡人数，以此作为划分依据。

表2 高支模施工安全事故致因因素及二分数据

表2显示在组织影响的组织过程层面，有接近一半的施工企业未严格执行行业管理规定致使高支模施工安全事故的发生；在组织影响的组织采购层面，同样有超过60%的高支模施工安全事故因管理不到位，采购了不符合要求的钢管扣件。在不安全监管的监管违规层面，38%的项目受到监管违规的影响。有近62%的高支模施工安全事故项目存在施工人员能力不足，无从业资质证书，缺乏相应安全知识。在不安全行为的违规层面，受到监管违规的影响，有超过50%的行为故意违反政策、操作规程；而在不安全行为的差错层面，超过50%的事故是发生在规章制度内的决策性失误。

2.3 充分必要性分析

QCA的基本特征之一是承认非对称性关系普遍存在，通过一致性(Consistency)与覆盖度(Coverage)来衡量。一致性反映了条件变量集合导致结果变量发生的程度，而覆盖度则反映了条件变量集合是导致结果变量发生的唯一路径的程度，这2个指标一般要求大于0.8。本研究基于26个案例构建真值表，利用csQCA软件的核心功能布尔最小化，挖掘出多个案例所展示出的共性。另外通过对真值表以及变量的标准化分析后，考虑到中间解包括了有实际观察案例的组态和“冗余的逻辑余项”，本研究采用中间解条件构型，具体结果如表3所示，可以看出共有5种组态构型。

表3 真值表分析结果

在表3的组态构型中，“*”表示逻辑“AND”，“～”表示“非”。真值表分析结果显示，这5种组态构型的一致性均为1，方案总体一致性也为1，符合一致性大于0.8的要求，均为高支模施工安全事故的充分条件。与此同时，在覆盖率方面，案例总体覆盖率为0.9，说明这些条件构型具有较大的覆盖率和较强的解释能力，满足csQCA的分析条件。

3 组态求解与分析

将 QCA 分析中既在简约解又在中间解中出现的条件称为核心条件，只在中间解中出现的条件称为边缘条件。核心条件是对结果产生重要影响的条件，边缘条件是对结果起辅助贡献的条件，并分别用“●”或“⊗”表示核心条件存在或不存在，用“•”或“⊗”表示边缘条件存在或不存在，空白表明该条件在本构型中可存在也可不存在。另外CS表示一致性，CV表示原始覆盖度，NCV表示净覆盖度，OCS表示总体一致性，OCV表示总覆盖度，具体分析结果如表4所示。

表4 高支模施工安全的前因条件构型

表4给出了高支模施工安全事故的5种典型组态构型，本研究分别将其定义为施工人员安全措施不到位M1、一线操作和材料管理混乱M2、违反行业管理规定M3、施工单位组织管理问题M4以及组织的安全行为异化M5等。

3.1 施工人员安全措施不到位M1

本组态构型的核心条件是高支模施工违反操作要求和决策差错，边缘条件为人员因素和监管中的监督违规因素，该构型的腐败率为0.4，表明在高支模施工安全事故中，有40%的高支模施工安全事故由此组态构型诱发。该构型表明由于施工操作人员的安全教育缺乏以及缺少专业上岗资质，诱发了高支模施工安全事故发生。可以看出该构型强调了施工安全教育、持证上岗以及关键支撑构件满足施工要求。如辛集市钢信水泥有限公司“12.26”高支模坍塌事故中，建设单位将项目发包给不具备资质的施工队，在未取得规划许可手续情况下，私自开工建设，并且施工人员没有接受相应的安全教育，也缺乏相应的特种作业人员资格证书，仅凭经验施工。

3.2 一线操作和材料管理混乱M2

本组态构型的核心条件是不安全行为中的违规因素、不安全监管中的监督违规因素以及组织影响中的组织采购因素，边缘条件为组织影响中的组织过程因素，组态构型覆盖率为0.2，表明有20%的事故涉及此组态构型。该组态构型表明尽管监管部门按照相关规章制度进行管理，但由于一线操作人员违反相关的操作规范要求，在采购或租赁的钢管或配件材料不达标的情况下，诱发了高支模施工安全事故。如工商银行汕尾市分行在建综合楼工地“11.22”高支模施工安全事故中，施工单位所租用的材料不符合质量要求，并且存在扣件扭力矩不足等违反操作章程的不安全行为导致了事故的发生。

3.3 违反行业管理规定M3

本组态构型的核心条件为不安全行为中的违规因素、组织影响中的组织采购和组织过程因素，边缘条件为不安全行为中的差错因素以及不安全监管中的监督违规因素。该构型的覆盖率为0.1，说明在高支模施工安全事故中，有超过10%是由此构型造成。该构型重点关注组织的影响，特别是尽管在采购或组织的钢管以及配件满足要求，以及并无相关违章操作的条件下，但由于存在着违反行业管理规定内容，而诱发的高支模施工安全事故。如南通市中集高支模坍塌事故中，监理单位缺乏完善的管理机制，使得资质证书被盗用，与此同时作为第三方单位，履职不到位，而施工单位违法承包、违法分包的行为共同导致了事故的发生。

3.4 施工单位组织管理问题M4

本组态构型的核心条件为不安全行为中的违规及差错因素，边缘条件为不安全行为的前提条件中的人员因素，以及组织影响中的组织过程和组织采购因素，该构型的覆盖率为0.2，表明在高支模施工安全事故中，有20%是由此构型造成。该组态构型反映了在没有涉及不安全行为的条件下，存在由人员因素和组织因素交互作用的高支模施工安全事故，具体表现为由于组织未严格执行行业管理制度以及采购或租赁的钢管及其配件不达标的条件下，施工企业管理较为混乱，直接导致施工人员缺乏相应的安全教育或无相关资格证书，并在施工过程中导致高支模施工安全事故。如在五脑山国家森林公园综合楼工程“3.27”高支模坍塌事故中，施工单位未建立安全生产责任制度，采购了质量不合格的钢管和扣件，并且未认真履行施工人员管理和违法分包等不安全行为，最终导致了施工安全事故的发生。

3.5 组织的安全行为异化M5

本组态构型的核心条件为不安全行为中的违规因素、不安全监管中的监督违规因素以及组织影响中的组织采购因素，边缘条件为不安全行为中的差错因素和行为的前提条件中的人员因素，该构型的覆盖率为0.1，表明在高支模施工安全事故中，有10%的事故是由此构型造成。组织的安全行为异化主要是指违法安全管理通行规则的不当行为，重点强调由于存在着有法不依、违法不究等问题，甚至导致安全管理出现“潜规则”和“程序空转”等组织安全管理失灵现象，具体反映了尽管监管部门按照相关规章制度进行管理，但涉事的相关组织机构未严格执行相关管理规定，以及采购或租赁的钢管及其配件不达标，并且在人员管理和行为管理方面存在诸多问题，最终诱发了高支模施工安全事故发生。如文山州职教园区学生活动中心高支模坍塌事故中，项目参与方均存在管理不到位的情况，这导致了材料管理的漏洞，发生了钢管等材料不合格、现场支撑架体搭设不当、混凝土浇筑顺序有误以及无专项施工方案等。

4 结 论

针对高支模施工安全事故中人为因素的作用日益提升，本研究根据HFACS分析模型，将高支模施工安全事故影响因素划分为4种类型，即不安全行为、不安全行为的前提条件、不安全监管以及组织影响等，在此基础上重新梳理和解构了6类影响因素，利用csQCA研究方法对26个典型案例进行事故影响因素的组态构型分析，基于集合论考察高支模施工安全事故的人为影响因子与结果类型之间的关系。

研究结果表明尽管从理论上看高支模施工安全事故人为影响因素的组态构型可以是无限多样的，但分析表明当前的高支模施工安全事故的组态构型是有限的，可以划分为施工人员安全措施不到位M1、一线操作和材料管理混乱M2、违反行业管理规定M3、施工单位组织管理问题M4以及组织的安全行为异化M5等五大组态构型。并且由于各个影响因素的作用系数或影响大小不一，高支模施工安全事故的组态构型并非均匀分布，如M1占比达到了40%，而其他的M3和M5均占比10%。

可以看出，由于高支模施工安全事故是由多种人为影响因素相互作用的结果，采用HFACS和QCA相结合的分析能够明晰高支模施工安全事故的发生规模，从而初步打开了高支模施工安全事故的发生“黑箱”，并为相应的施工安全诊断和剖析提供新的理论分析工具。这有助于对已有的高支模施工安全事故进行深度分析和提供更加科学合理的理论参考。