基于人为差错模型的隧道工程风险控制分析

孔 戈 （国检测试控股集团上海有限公司，上海 201799）

1 引言

在加快建设交通强国的大背景下，我国的隧道工程建设也取得了傲人的成就，工程装备技术和安全管理水平持续提升。无论是隧道施工专用设备制造、隧道设计、施工技术、辅助工法、运营与养护等均已跻身世界前列，盾构隧道施工领域已处于世界顶级水平。“港珠澳”大桥为代表的一批超高建设难度、超大建设规模的工程顺利完工，我国隧道工程建设施工技术和创新技术也达到了世界领先水平。

但从隧道工程的实践来看，隧道行业从“多”到“强”的前路还很漫长。近期，一些隧道工程事故的发生造成巨大的经济损失，后期事故原因调查显示主要是人为差错造成的。急需加强隧道行业人为差错的风险评估和控制体系研究，目前有些学者提出了一些工程风险分析模型[1-3]，但还未将人为差错涵盖在内。本文将经典SHELL 模型嵌入改进的Reason模型中，建立既考虑人为差错发生的横向广度，又兼备人为差错的深层次原因分析的S-Reason 模型，兼具两种模型优点。将S-Reason 模型用于风险控制中，提出一套新的适用于隧道工程的风险控制理论，为隧道工程的动态风险控制，提供理论依据。

2 隧道工程中的SHELL模型研究

在隧道工程中，SHELL[4-5]的五个要素，人（L）、软件（S）、硬件（H）、环境（E）和其他人（L），分别指向隧道施工中的施工人员、施工技术、施工设备、环境以及相关工作人员。

需要强调的是在此模型中表示的是人与人、硬件、软件、环境之间的协调关系，而不是表示事故原因分类。

各个元素在隧道工程中的具体含义如下。

①人（Liveware）

人是指与单独个人（Individual）有关的各个方面。人的行动被其所处环境、社会心理、生理、性格等诸多方面干扰。人是一个独立的个体，但人又受到其能力和其他自身因素的影响，有一定的局限性。社会心理方面有人的感知、人格、注意力、内心的情感、处事的态度、能力等因素；身体方面有视觉、听觉、触觉等身体各个部分的状况；生理方面有心理健康情况、疲劳情况、错觉等心理状况。

②硬件（Hardware）

模型中的硬件是指系统的实体部分。在隧道施工中，主要包括各种施工设备，如钻机、桩机、焊接设备、脚手架、挖土机等。

③环境（Environment）

环境是指人、软件、硬件、其他人一起所在的环境状况，如水文气象、住房、交通、施工条件、工程临近建筑物、管线等，还包括个体所处的社会环境、家庭环境。对隧道工程施工影响最大的环境是气象，如大暴雨、地震、台风等。

④软件（Software）

软件是指整个系统中的非硬件部分，如施工技术规范、计算软件、施工管理中涉及到的法律法规、协议、规定、制度，标准操作程序以及能够使工程正常进行下去的运行方式统称为软件因素。隧道工程中，最主要的软件是施工技术规范。

⑤其他人（Lifeware）

社会心理有工作之外的其它因素，包括家庭、社交、人际压力等。系统中会涉及到的人员往往十分广泛。隧道工程中，SHELL 模型中的人是指参与工程的各方人员，包括建设方、施工方、监理方和监测检测方。各方又包括了决策层、管理层和实际操作层的各层次人员。施工方是最为直接的施工主体，包括施工管理人员和一线施工作业人员。施工作业人员的施工操作，直接影响隧道的风险水平。

隧道工程中的SHELL模型如图1所示。

图1 隧道工程中的SHELL模型

人与其他四个元素之间的关系，即界面，含义如下。

人—人界面（L—L），是指在整个隧道工程建设过程中人与人之间的相互联系，例如同事之间的技术交底、领导的安排及管理、人与人之间协同合作与交流等。

人—硬件界面（L—H），是指人与现场设备、施工机械之间的相互联系，如人对施工机械和设备的操作、维护、保养等。同时，关注机械或设备的特征是否便于人对硬件的操作，是否满足人的特性和管理维护使用。机械或设备的设计和开发要以人为核心，硬件的配备要以方便使用、提高效率、安全为目的。同时，人为了提高工作效率，也要适应机械、设备等硬件。

人—软件界面（L—S），是指人与软件之间的相互联系。在隧道工程中，软件指的是施工技术、规程、监理监测技术等，以及人对施工知识和技能的掌握程度。

人—环境界面（L—E），是指人与环境之间的关系，如当突然出现大暴雨等特殊情况时，人是否有足够应对恶劣天气下隧道工程安全保护的技能和知识。

3 基于人为差错的隧道工程风险模型研究

3.1 S-Reason模型的建立

SHELL 理论模型[6]是一个通用的系统工程，通过四个实体的相互作用提高整体性能，加强人的重要性，从人为差错发生的整个范围剖析。但有些隧道工程风险模型里未把工程可行性分析、工程管理、监理及后期风险因素控制等方面涵盖在内，对于人为差错的深层次原因，没有进行纵向的分析，使人为差错的控制仍停留在表面的单纯对一线施工人员过错的责罚控制，忽视了其它深层次原因的过失，这种控制往往是片面的。不从深层次分析差错所在入手，对于人为差错的控制往往见效甚微。

而Reason模型，从深层次分析了人为因素的各环节漏洞，可以起到从各方面努力防治漏洞产生的作用。但是，对于人为差错的发生点定位不够全面，深度够、广度却不足。

因此，综合两种模型的优点，本文将SHELL 模型与Reason 模型相结合，新模型不但全面研究人为差错的范围，还对产生人为差错的原因进行更深层次的研究。两个模型的长处得到发挥，同时又互补了不足，形成了兼具两种模型优点的S-Reason模型。

人与软件、硬件、环境和其它人之间的不协调以及人自身的心理、生理、个性等方面的不协调，是施工人员发生不安全行为的前提条件。因此，将SHELL 模型嵌入在Reason 模型中的不安全行为先决条件这一层面。建立的S-Reason模型如图2所示。

图2 S-Reason模型构架图

在不安全行为前提层，以SHELL 模型嵌入，分析不安全行为的发生点所在。同时，还在不安全行为层以GEMS 的框架对人为差错进行分类，针对不同类型的差错采取不同的控制措施。

3.2 S-Reason模型在隧道工程风险分析中的应用

对隧道工程各阶段风险因素进行分析，找出各阶段的危险点（重要的风险因素），对这些危险点进行分析，找出适用于实际隧道工程的人因控制措施。

以S-Reason 模型为基础，本文根据Reason模型的“光线穿透卡片”逻辑，从光线最后穿过的“漏洞”往回看，能够看清楚所有“奶酪”的“漏洞”，对引起事故的原因进行倒序排列，即按“纠偏措施—防控措施—事故原因—各种风险因素—工程管理的监督与预防—决策管理层”的顺序进行逻辑排列分析，从最接近事故特征分析各个顺序的风险因素，从人为因素的各层次进行风险控制的方法探索。同时，在不安全行为前提条件层面，分析危险点发生的界面（S-L、H-L、E-L 或L-L）。从危险点所属界面出发，对每个事故链条只要从一片“奶酪”上重点预防，而不是针对每一片奶酪上的所有风险进行预防，从而节约风险控制成本，选择最佳控制方案。

对于隧道工程的风险控制，重在事故发生前的预控。因此，从防御层出发，向上要分析人为差错发生各层次的原因所在，向下根据向上各层次的分析结果，采取修补措施，并且纠正不安全行为，即补漏的过程。动态风险控制[7]，以监测数据为表征指标，即是从防御层出发，及时发现风险水平变化趋势，在事故穿透防御层之前完成补漏过程，实现对风险的有效控制。

S-Reason 模型在风险控制中的应用如图3所示。

图3 隧道工程中的S-Reason模型

4 结论

本文通过收集近年来隧道工程事故实例，分析事故发生原因，得到人为差错是导致隧道工程事故的主要原因。为了在隧道工程风险评估中充分考虑人为因素对隧道总体风险水平的影响，以接近系统真实风险状况，提出了基于人为差错的隧道风险防控模型建立方法，将其应用于隧道工程施工的风险预评中。

本文提出，控制隧道工程风险的有效措施是对人为差错进行控制，将经典SHELL 模型嵌入改进的Reason 模型中，建立了既考虑人为差错发生的横向广度，又兼备了人为差错深层次原因分析的S-Reason 模型，兼具了两种模型优点。将S-Reason 模型用于风险控制中，提出了一套新的适用于隧道工程的风险控制理论，为隧道工程的动态风险控制提供理论依据。