基于人為差錯模型的隧道工程風險控制分析

孔 戈 （國檢測試控股集團上海有限公司，上海 201799）

1 引言

在加快建設交通強國的大背景下，我國的隧道工程建設也取得了傲人的成就，工程裝備技術和安全管理水平持續提升。無論是隧道施工專用設備制造、隧道設計、施工技術、輔助工法、運營與養護等均已躋身世界前列，盾構隧道施工領域已處于世界頂級水平?！案壑榘摹贝髽驗榇淼囊慌呓ㄔO難度、超大建設規模的工程順利完工，我國隧道工程建設施工技術和創新技術也達到了世界領先水平。

但從隧道工程的實踐來看，隧道行業從“多”到“強”的前路還很漫長。近期，一些隧道工程事故的發生造成巨大的經濟損失，后期事故原因調查顯示主要是人為差錯造成的。急需加強隧道行業人為差錯的風險評估和控制體系研究，目前有些學者提出了一些工程風險分析模型[1-3]，但還未將人為差錯涵蓋在內。本文將經典SHELL 模型嵌入改進的Reason模型中，建立既考慮人為差錯發生的橫向廣度，又兼備人為差錯的深層次原因分析的S-Reason 模型，兼具兩種模型優點。將S-Reason 模型用于風險控制中，提出一套新的適用于隧道工程的風險控制理論，為隧道工程的動態風險控制，提供理論依據。

2 隧道工程中的SHELL模型研究

在隧道工程中，SHELL[4-5]的五個要素，人（L）、軟件（S）、硬件（H）、環境（E）和其他人（L），分別指向隧道施工中的施工人員、施工技術、施工設備、環境以及相關工作人員。

需要強調的是在此模型中表示的是人與人、硬件、軟件、環境之間的協調關系，而不是表示事故原因分類。

各個元素在隧道工程中的具體含義如下。

①人（Liveware）

人是指與單獨個人（Individual）有關的各個方面。人的行動被其所處環境、社會心理、生理、性格等諸多方面干擾。人是一個獨立的個體，但人又受到其能力和其他自身因素的影響，有一定的局限性。社會心理方面有人的感知、人格、注意力、內心的情感、處事的態度、能力等因素；身體方面有視覺、聽覺、觸覺等身體各個部分的狀況；生理方面有心理健康情況、疲勞情況、錯覺等心理狀況。

②硬件（Hardware）

模型中的硬件是指系統的實體部分。在隧道施工中，主要包括各種施工設備，如鉆機、樁機、焊接設備、腳手架、挖土機等。

③環境（Environment）

環境是指人、軟件、硬件、其他人一起所在的環境狀況，如水文氣象、住房、交通、施工條件、工程臨近建筑物、管線等，還包括個體所處的社會環境、家庭環境。對隧道工程施工影響最大的環境是氣象，如大暴雨、地震、臺風等。

④軟件（Software）

軟件是指整個系統中的非硬件部分，如施工技術規范、計算軟件、施工管理中涉及到的法律法規、協議、規定、制度，標準操作程序以及能夠使工程正常進行下去的運行方式統稱為軟件因素。隧道工程中，最主要的軟件是施工技術規范。

⑤其他人（Lifeware）

社會心理有工作之外的其它因素，包括家庭、社交、人際壓力等。系統中會涉及到的人員往往十分廣泛。隧道工程中，SHELL 模型中的人是指參與工程的各方人員，包括建設方、施工方、監理方和監測檢測方。各方又包括了決策層、管理層和實際操作層的各層次人員。施工方是最為直接的施工主體，包括施工管理人員和一線施工作業人員。施工作業人員的施工操作，直接影響隧道的風險水平。

隧道工程中的SHELL模型如圖1所示。

圖1 隧道工程中的SHELL模型

人與其他四個元素之間的關系，即界面，含義如下。

人—人界面（L—L），是指在整個隧道工程建設過程中人與人之間的相互聯系，例如同事之間的技術交底、領導的安排及管理、人與人之間協同合作與交流等。

人—硬件界面（L—H），是指人與現場設備、施工機械之間的相互聯系，如人對施工機械和設備的操作、維護、保養等。同時，關注機械或設備的特征是否便于人對硬件的操作，是否滿足人的特性和管理維護使用。機械或設備的設計和開發要以人為核心，硬件的配備要以方便使用、提高效率、安全為目的。同時，人為了提高工作效率，也要適應機械、設備等硬件。

人—軟件界面（L—S），是指人與軟件之間的相互聯系。在隧道工程中，軟件指的是施工技術、規程、監理監測技術等，以及人對施工知識和技能的掌握程度。

人—環境界面（L—E），是指人與環境之間的關系，如當突然出現大暴雨等特殊情況時，人是否有足夠應對惡劣天氣下隧道工程安全保護的技能和知識。

3 基于人為差錯的隧道工程風險模型研究

3.1 S-Reason模型的建立

SHELL 理論模型[6]是一個通用的系統工程，通過四個實體的相互作用提高整體性能，加強人的重要性，從人為差錯發生的整個范圍剖析。但有些隧道工程風險模型里未把工程可行性分析、工程管理、監理及后期風險因素控制等方面涵蓋在內，對于人為差錯的深層次原因，沒有進行縱向的分析，使人為差錯的控制仍停留在表面的單純對一線施工人員過錯的責罰控制，忽視了其它深層次原因的過失，這種控制往往是片面的。不從深層次分析差錯所在入手，對于人為差錯的控制往往見效甚微。

而Reason模型，從深層次分析了人為因素的各環節漏洞，可以起到從各方面努力防治漏洞產生的作用。但是，對于人為差錯的發生點定位不夠全面，深度夠、廣度卻不足。

因此，綜合兩種模型的優點，本文將SHELL 模型與Reason 模型相結合，新模型不但全面研究人為差錯的范圍，還對產生人為差錯的原因進行更深層次的研究。兩個模型的長處得到發揮，同時又互補了不足，形成了兼具兩種模型優點的S-Reason模型。

人與軟件、硬件、環境和其它人之間的不協調以及人自身的心理、生理、個性等方面的不協調，是施工人員發生不安全行為的前提條件。因此，將SHELL 模型嵌入在Reason 模型中的不安全行為先決條件這一層面。建立的S-Reason模型如圖2所示。

圖2 S-Reason模型構架圖

在不安全行為前提層，以SHELL 模型嵌入，分析不安全行為的發生點所在。同時，還在不安全行為層以GEMS 的框架對人為差錯進行分類，針對不同類型的差錯采取不同的控制措施。

3.2 S-Reason模型在隧道工程風險分析中的應用

對隧道工程各階段風險因素進行分析，找出各階段的危險點（重要的風險因素），對這些危險點進行分析，找出適用于實際隧道工程的人因控制措施。

以S-Reason 模型為基礎，本文根據Reason模型的“光線穿透卡片”邏輯，從光線最后穿過的“漏洞”往回看，能夠看清楚所有“奶酪”的“漏洞”，對引起事故的原因進行倒序排列，即按“糾偏措施—防控措施—事故原因—各種風險因素—工程管理的監督與預防—決策管理層”的順序進行邏輯排列分析，從最接近事故特征分析各個順序的風險因素，從人為因素的各層次進行風險控制的方法探索。同時，在不安全行為前提條件層面，分析危險點發生的界面（S-L、H-L、E-L 或L-L）。從危險點所屬界面出發，對每個事故鏈條只要從一片“奶酪”上重點預防，而不是針對每一片奶酪上的所有風險進行預防，從而節約風險控制成本，選擇最佳控制方案。

對于隧道工程的風險控制，重在事故發生前的預控。因此，從防御層出發，向上要分析人為差錯發生各層次的原因所在，向下根據向上各層次的分析結果，采取修補措施，并且糾正不安全行為，即補漏的過程。動態風險控制[7]，以監測數據為表征指標，即是從防御層出發，及時發現風險水平變化趨勢，在事故穿透防御層之前完成補漏過程，實現對風險的有效控制。

S-Reason 模型在風險控制中的應用如圖3所示。

圖3 隧道工程中的S-Reason模型

4 結論

本文通過收集近年來隧道工程事故實例，分析事故發生原因，得到人為差錯是導致隧道工程事故的主要原因。為了在隧道工程風險評估中充分考慮人為因素對隧道總體風險水平的影響，以接近系統真實風險狀況，提出了基于人為差錯的隧道風險防控模型建立方法，將其應用于隧道工程施工的風險預評中。

本文提出，控制隧道工程風險的有效措施是對人為差錯進行控制，將經典SHELL 模型嵌入改進的Reason 模型中，建立了既考慮人為差錯發生的橫向廣度，又兼備了人為差錯深層次原因分析的S-Reason 模型，兼具了兩種模型優點。將S-Reason 模型用于風險控制中，提出了一套新的適用于隧道工程的風險控制理論，為隧道工程的動態風險控制提供理論依據。