基于地鐵施工安全事故統計規律的致險因素關系研究

劉仲武，吳 萍，陳 帥，陳音圻，徐亦冬，

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司城市軌道交通中心，北京 100081；2.浙大寧波理工學院土木建筑工程學院，浙江寧波 315100；3.重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074）

1 引言

伴隨著中國城市軌道交通的發展，截至2019年底，中國內地共有40個城市開通運營208條城市軌道交通線路，運營線路長度達到6 736.2 km。然而，地鐵工程穿越不同水文地質復雜巖土體，由于開挖所形成的集水廊道、人為開挖對原有滲流場及應力場的破壞等問題，時常引發透水、塌方等事故[2]。加之地鐵多位于人口密集區，地下管網密布，施工面臨的不確定性因素眾多，施工設備復雜，施工人員素質偏低等因素的影響，導致城市地鐵施工期事故頻頻發生，甚至造成嚴重的經濟、人員損失和不良社會影響。

在地鐵施工安全管理中，目前已有越來越多的科研人員研究識別事故的潛在風險因素，并針對地鐵安全管理展開相關研究。事故樹法是目前較為常用的事故分析手段，通過事故樹法可以實現對地鐵事故致因因素的定性識別和定量分析。除此之外，解釋結構模型（ISM）也能有效地建立起風險因素的解釋結構，直觀地反映出各因素間的層次關系，為地鐵施工安全管理提供指導與借鑒。魚骨圖法可以從影響事故發生的各方面因素出發，分析因素的相互影響和事故的演化，而目前運用該方法的研究相對較少。

因此，為保障地鐵的施工安全，有必要對地鐵施工的安全事故進行統計分析，并深入研究其成因，以建立有效的致險因素辨識系統，預防重大安全事故的產生。

2 地鐵施工事故統計分析

本文通過網絡檢索和文獻查閱，收集2001年 — 2019年地鐵施工事故共計239起。將這些具有代表性的案例進行統計分析，可以從不同的角度揭示地鐵施工事故的潛在發生規律。

2.1 按事故類型統計

依據 GB 6441-86 《企業職工傷亡事故分類》，并結合地鐵的實際施工狀況，對239起案例進行分類。統計結果如表1、圖1所示。

由表1可知，死亡發生率最高的事故類型為高處墜落、車輛傷害、觸電、爆炸，均為100%。其中，爆炸的單次事故死亡人數為1.5人，為所有事故之最；死亡事故死亡率最高的是坍塌、中毒和氣體泄漏以及火災等，其平均死亡人數均不小于2人，由此可見，坍塌、中毒和氣體泄漏以及火災等事故最容易造成嚴重的經濟損失和惡劣的社會影響。

表1 事故類型統計表

圖1 事故類型比例餅狀圖

由圖1可知，最主要事故類型為坍塌、高處墜落、物體打擊，其中，坍塌事故共計95起，占統計事故總數的39.75%；高處墜落事故共有39起，占16.32%；物體打擊事故共計25起，約占10.46%。通過統計數據分析可知，坍塌事故是我國地鐵施工事故中發生次數最多的類型，約占40%，是地鐵施工過程中的難題。

2.2 按事故類型統計

圖2給出了事故發生按月份統計數據，從圖2數據可以看出，事故發生數量與月份存在一定的關系。

（1）5月和8月地鐵施工事故數量最多，5月我國南方城市由于梅雨季節的陰雨天氣，出現氣溫降低、作業環境濕滑、施工現場能見度低的情況，從而增加了事故的發生可能性；8月的天氣在一年中最為炎熱，且白天作業時間長，導致室外作業環境惡劣，致使事故高發。

（2）事故發生次數較多的是1月、4月、7月、11月份。4月、11月為季節交際，受季節變化影響，可能存在為完成計劃工作量，而搶趕工期的情況；1月和7月事故高發的原因與寒冷、炎熱等氣候有關，可見氣候因素對地鐵施工安全性有很大的影響。此外，1月臨近我國春節，是施工安全意識最為薄弱的時候，施工單位應加強安全教育的力度。

（3）2月地鐵事故的發生數量最少，因每年2月為我國春節期間，工地人員減少，部分作業現場處于停工狀態，因此事故數量較其他月份有明顯降低。

從收集的239起案例分析，選取1日內按時間統計的事故總數、死亡人數、死亡率分析結果如圖3所示，圖3分析如下。

圖2 事故發生按月份統計

（1）事故發生次數最多的時間段是8 :00—9 :59和15 :00—16 :59，該時間段已距離開工有一段時間，且在一天中的氣溫變化較大，身心處于疲憊期，安全意識降低造成操作失誤，導致事故爆發。

（2）夜間的事故總數明顯低于白天，白天中12 :00— 12 :59期間的次數最少，該時間段大部分工地處于午餐或休息時間，現場僅有少量看守人員，主要設備已停止運行，故事故發生最少。

2.3 按事故地理因素統計

依據各省的事故數量、死亡人數和死亡率（死亡人數/年份事故數量）對統計的239起地鐵事故案例按照省份進行分析，由此獲得事故發生與省份之間的相關性，統計結果如圖4所示。由于不同省市的地鐵修建里程數不同，施工經驗也不同，地理位置也大不相同，故引入城市地鐵運營里程數這一數據作對比參考。結合對各個城市的地鐵運營里程數統計，選取各個城市的里程數、死亡率等2項指標（死亡人數/km）按城市對239起案例進行分析，由此獲得事故發生與城市之間的相關性，統計結果如圖5所示。

圖3 事故發生按按時間點統計

圖4 事故發生按省份統計

圖5 事故發生結合城市里程數統計

（1）從圖5可知，事故數量最多的城市為上海、北京、廣州、南京、重慶等5座城市，這5座城市的事故總數占全國事故總數的52.7%，事故死亡人數占全國事故死亡人數的41.5%。雖然這5座城市有著很高的事故占比和死亡人數占比，但這并不代表這5座城市的施工安全是全國最低的，應當結合各城市的里程數綜合分析。

（2）從圖5可以發現，有些城市（如佛山）雖然施工事故總量低，但是死亡率極高，而北京、廣州、深圳、南京、上海的死亡率均較低?？梢钥闯?，由于地質勘探不完善、施工經驗不足等原因，大多數新修地鐵的城市施工初期死亡人數占比較高，而里程數較大城市由于經驗豐富，其死亡率相對較低。

3 地鐵施工事故魚骨圖分析

魚骨圖分析法是一種系統分析方法，用于發現問題、查找原因，并找到相應對策，它也可稱之為因果圖。

通過上文的分析可知，在地鐵施工階段，坍塌、高處墜落和物體打擊等事故的數量占比最高。因此，本文采用魚骨圖分析法，從人、管理、物、環境這4個方面對坍塌、高處墜落和物體打擊等主要事故類型進行分析，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，物體超過自身強度極限，導致結構穩定性破壞，主要有土石方坍塌、腳手架坍塌、堆置物倒塌、模版支撐失穩等，本文利用魚骨圖分析法分析坍塌事故原因，如圖6所示。

3.2 高處墜落

高處墜落是指當工人作業面在2 m及以上時，發生墜落造成沖擊傷害的危險。在地鐵車站施工過程中，最容易發生高處墜落事故的主要有腳手架作業時墜落、臨邊洞口墜落2種情況。腳手架作業時墜落的主要原因有工人在腳手架上走動時容易踩空、滑倒，工人由于安全意識匱乏而坐在欄桿或腳手架上休息、打鬧等；臨邊洞口墜落的主要原因有臨邊洞口作業時易踩空導致身體失去平衡而墜落，洞口未安裝防護設施等。本文利用魚骨圖分析法分析高處墜落事故原因，如圖7所示。

3.3 物體打擊

物體打擊是指在重力或外力作用下引發物體運動，打擊人體造成傷害。在地鐵施工過程中，造成物體打擊事故發生的原因主要有施工現場管理混亂、安全管理不到位、機械設備不安全、安全意識匱乏等。本文利用魚骨圖分析法分析物體打擊事故原因，如圖8所示。

圖6 深坍塌事故致因因素魚骨圖

圖7 高處墜落事故致因因素魚骨圖

4 事故致險因素指向分析

地鐵施工風險存在于整個施工過程的各個階段，包括勘察、設計、施工階段等，而勘察、設計階段的隱含風險通常在施工階段才能表現出來，故研究統計事故的致險因素、分析其指向至關重要。但由于客觀條件所限，統計部分地鐵施工事故（共計105起）的事故原因缺失，故對其進行剔除后，得到134起地鐵事故的致險因素指向，如表2所示。

由表2可知，造成地鐵施工事故發生的主要原因可以分為地鐵自身原因和自然因素，其中，地鐵自身原因主要包括管理不足、工人違章作業、安全意識匱乏、勘查不足、設備不達標、設計不合理、施工質量不合格、監理不到位和使用無資質人員等；自然因素主要包括水文地質、降雨因素、地下管線、地質原因等。統計事故原因中，含有地鐵自身原因的有114起，占原因可調查事故總數的85.07%；含有自然因素的有20起，占原因可調查事故總數的46.27%；而由兩者綜合導致的事故有42起，占原因可調查事故總數的31.34%；由地鐵自身原因單獨造成的事故有72起，占原因可調查事故總數的53.73%；由自然因素原因單獨造成的事故僅有20起，占原因可調查事故總數的14.93%，如圖9所示?？梢钥闯?，絕大多數的地鐵事故是地鐵自身因素或者兩者共同造成的，而僅僅由于自然因素造成的事故數量相對較少。

從致險因素的指向分析可見，占比最多的是管理不足、安全意識匱乏、工人違章作業、地質原因，分別占42.54%、27.61%、32.09%、25.37%。此處的比例是事故包含此致險因素的比例，造成一起事故的原因可能是一個或多個致險因素。

5 結論

本文通過對2001年—2019年發生的239起地鐵事故進行統計分析，探明事故發生的內在規律和原因，識別出地鐵施工致險因素，并研究其在安全事故中出現的頻率，以此探尋出致險因素的內在關系?？梢缘贸鲆韵陆Y論：

圖8 物體打擊事故致因因素魚骨圖

表2 事故致險因素統計表

圖9 事故原因比例示意圖

（1）在239起地鐵施工事故中，最主要事故類型為坍塌、高處墜落、物體打擊，其中，坍塌事故占事故總數的39.75%，高處墜落事故占16.32%，物體打擊事故占10.46%。

（2）本文從坍塌、高處墜落和物體打擊等事故的成因出發，利用魚骨圖分析法，可識別出坍塌、高處墜落和物體打擊等事故的致險因素。

（3）通過對事故的致險因素指向分析可知，在事故中致險因素占比最多為管理不足、安全意識匱乏、工人違章作業、地質原因，分別占42.54%、27.61%、32.09%、25.37%。

由以上結論可知一起安全事故往往是在多個潛在的致險因素共同作用下發生的。因此，要提高安全保障，一是需減少致險因素，二是避免各個致險因素之間的交叉，從而減少安全事故發生的概率。