基于改进HFACS模型的地铁盾构安全事故人因分析_刘平.pdf

第 37 卷 第 1 期 工 程 管 理 学 报 Vol.37 No.1 2023 年 02 月 Journal of Engineering Management Feb.2023 基于改进 HFACS 模型的地铁盾构 安全事故人因分析 刘 平，周 艳，李强年（兰州理工大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730050，E-mail：）摘 要：为探究影响我国地铁盾构安全事故发生的人为因素，基于航空领域的人因分析与分类系统模型（HFACS），以20032019 年发生的 53 起典型地铁盾构安全事故案例为样本，提出改进的适用于地铁盾构安全事故的 HFACS 模型。此外，利用灰色关联分析法对影响地铁盾构安全事故发生的人为因素进行了各层级和整体性分析，挖掘出子层级 19 个人为因素中的关键影响因子。结果表明：影响地铁盾构安全事故发生概率相对较大的人为因素主要是组织氛围不良、监管不到位、事故处理不及时、盾构工人状态、组织过程管理漏洞、技能失误、物理环境差、资源管理漏洞、设计工作不合理及未纠正问题等，并根据分析结果及各层级人因表现形式，从人因分析视角提出了针对性的地铁盾构安全事故预控措施建议。关键词：地铁盾构；安全事故；人因分析；HFACS 模型；灰色关联分析 中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1674-8859（2023）01-072-06 DOI：10.13991/ki.jem.2023.01.013 Human Factor Analysis of Subway Shield Accidents Based on the Improved HFACS Model LIU Ping，ZHOU Yan，LI Qiangnian（Department of Civil Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China，E-mail：）Abstract：To explore the human factors influencing the occurrence of subway shield accidents in China，based on the human factor analysis and classification system model（HFACS）in the aviation field，an improved HFACS model suitable for subway shield accidents was proposed by taking 53 cases of subway shield accidents from 2003 to 2019.In addition，the human factors affecting the safety accidents of subway shield were analyzed by gray correlation analysis of different levels and integrity，to dig out the key influencing factors in each level.The results show that the human factors affecting the relatively high probability of subway shield tunnel safety accident are mainly poor organization atmosphere，inadequate supervision,untimely accident handling,shield worker status,organizational process management loopholes，skills errors，pool physical environment，resource management loopholes，unreasonable design work and uncorrected problems，etc.According to the analysis results and manifestation of human factors at all levels，this paper puts forward some suggestions for the prevention and control of subway shield accidents from the perspective of human factors analysis.Keywords：subway shield；accident；human factor analysis；HFACS model；grey correlation analysis 随着我国城市规模和人口的不断扩大，整个社会对公共交通服务要求的不断提升，越来越多的城市开始投入到地铁网络建设中来。截至 2020 年末，我国城市轨道交通运营总里程约 7655km，其中地铁里程 6483 km，占总里程的 84.7%，有 57 个城市在建线路总规模 6797.5 km，在建线路 297 条1。然而，在地铁建设项目快速发展的同时，各类施工安全事故频繁发生，造成了大量人员伤亡和经济损失。此外，从海因里希的数据统计可知，在 100 起安全事故中，单纯人为因素诱发的事故就占到88%2，3。据相关统计，我国在 20032016 年间发 收稿日期：2022-08-09 基金项目：国家自然科学基金地区基金项目（72061023）；甘肃省自然科学基金项目（20JR10RA173）第 1 期 刘 平，等：基于改进 HFACS 模型的地铁盾构安全事故人因分析 073 生的 155 起地铁施工安全事故中，人为因素导致的事故占到 83%2。盾构法是暗挖隧道的一种施工工法，具有机械化程度高、对周围环境影响小等特点，其在地铁建设中广泛应用。由于盾构施工所处环境特殊，施工过程会受到众多复杂安全因素的影响，安全事故时有发生，给国家、行业、企业和个人带来严重损失4。因此，研究如何从人的角度出发避免和减少地铁盾构安全事故的发生具有重要的现实意义。国内许多学者在不同领域开展了人因分析与分类系统模型（Human Factors Analysis and Classification System，HFACS）及施工工人不安全行为的相关研究。在煤矿领域，田水承等5运用因子分析法探究了矿工不安全行为的影响因素及其权重。王黎静等6提出改进的煤矿事故 HFACS-MM 模型，为煤矿安全事故的人因调查、分析和分类提供了依据。在建筑领域，张孟春等7剖析了建筑工人不安全行为产生的认知过程及形成机理，并验证了其合理性。叶贵等8提出适用于建筑安全事故的 HFACS 模型，并分析了各层级人为因素的因果关系。在地铁工程领域，赵挺生等9对地铁施工工人不安全行为的形成机制和影响因子进行了研究。陈伟珂等10基于行为主义理论对地铁施工工人不安全行为进行了管理和设计。张振华等11提出改进的地铁运营事故HFACS 模型，并运用 Apriori 算法分析了其事故致因链。综上所述，学者们对煤矿、建筑和地铁施工安全人因分析做出了一定贡献，为研究各类安全事故人因分析提供了借鉴。但目前对人为因素的研究更多集中在不安全行为方面，鲜有学者从施工工法视角出发对其安全事故进行全面系统的人因分析。鉴于此，为探究影响地铁盾构安全事故发生的人为因素，以我国 20032019 年发生的 53 起典型地铁盾构安全事故为样本，对 HFACS 模型进行改进，构建适用于地铁盾构安全事故的 HFACS 模型，再结合灰色关联分析法从定量角度系统分析影响地铁盾构安全事故发生的不同人为因素的重要性规律，继而提出有针对性的预控措施。1 改进 HFACS 模型的建立 HFACS 模型是由 Shappell 等12根据 Reason 模型提出的新型安全事故人因分析模型。标准 HFACS模型从 4 个层级（组织影响层、不安全的监督层、不安全行为的前提条件层和不安全行为层）对安全事故的人为因素及其表现形式进行系统分析，其合理性已在航空、煤矿、建筑、化工等多个领域的应用中得到论证6，1316。本文在分析 20032019 年发生的 53 起典型地铁盾构安全事故案例的基础上，将标准 HFACS 模型的层级类型及构成要素进行了适当修改，建立了适用于地铁盾构安全事故的 HFACS模型。修改内容及原因如下：（1）现场不安全监管。标准 HFACS 模型的第二层级是“不安全的监督”层，考虑到地铁盾构施工及其安全事故的自身特点，地铁盾构工程的建设一般以项目为单位，项目里又单独设置相关管理机构，确保施工现场的正常运行。因此本文将“不安全的监督”更改为“现场不安全监管”，使其更加具体，也突出管理的重要性。此外，地铁盾构施工环境特殊，施工过程中经常遇到与前期地质勘察不符的复杂地层，出现设计地层与实际地层不符、盾构掘进参数设计偏低或偏高等危险情形，也会出现人机交互界面设计不合理、工作系统的安全性未达标等其他问题，安全事故时有发生，因此本文新增“设计工作不合理”作为现场不安全监管层的一项内容。（2）事故应急处理。事故发生前，施工现场大多出现过危险征兆，但施工人员并没有采取补救措施；事故发生后，应急人员、物资等不到位，加上隧道、洞口存在很多不确定性因素，最佳救援时间被耽误，导致事故越演愈烈，造成二次伤亡和额外损失6，11。比如在 2018 年的佛山市轨道交通 2 号线一期工程透水坍塌事故中，由于施工人员对已发生的多次盾尾漏浆现象没有采取补救措施，加上事故发生后采取的应急措施不到位、未及时撤离抢险人员，导致事故蔓延、扩大，最终造成 11 人死亡、8 人受伤、1 人失踪，直接经济损失 5323.8 万元。此外，通过分析 53 起典型地铁盾构安全事故的原因可知，事故处理不及时占比 42%，事故处理不当占比 19%。因此本文新增“事故应急处理层”作为地铁盾构安全事故 HFACS 模型的第五层。改进后的 HFACS 模型如图 1 所示，各层级人为因素的具体表现形式如表 1 所示。2 灰色关联分析法 灰色关联分析法是灰色系统理论中重要的组成部分，也是一种定量、系统分析各因素之间关联程度的技术方法。地铁盾构安全事故人因灰色关联分析的基本计算步骤如下17，18：074 工 程 管 理 学 报 第 37 卷 组织影响资源管理漏洞组织过程管理漏洞组织氛围不良现场不安全监管监管不到位设计工作不合理未纠正问题违规监管不安全行为的前提条件物理环境技术环境盾构工人状态设计匹配缺陷操作使用错误不安全行为认知失误技能失误决策失误习惯性违规偶然性违规事故应急处理事故处理不及时事故处理不当第一层第二层第三层第四层第五层 图 1 地铁盾构安全事故 HFACS 模型 表 1 改进 HFACS 模型的人为因素及其表现形式 层级 人为因素 表现形式 组织 影响 层C1 资源管理漏洞 C11 资格审查制度缺失；重要岗位技术人员短缺；现场安全投入资金不足；盾构设备维修保养不及时等 组织氛围不良 C12 企业安全文化缺失；安全生产制度不完善；管理人员安全意识缺失；盾构工人生产积极性不高等组织过程管理 漏洞 C13 参与各方失职、安全责任划分不明确；开仓动火作业检查、管理制度不完善；施工掘进前没有进行详细的安全技术交底等 现场 不安 全监 管层 C2 监管不到位 C21 现场监督管理人员不到位、没有经过相关培训、技能水平不高，未能及时发现问题；未按规章制度和操作流程进行监管等 设计工作不合 理 C22 设计地层与实际地层不符，施工前未进行详细的地质补勘；盾构掘进参数设计不合理；盾构同步注浆的注浆量和注浆压力控制不到位等 未纠正问题C23 工人操作出现问题时未及时指导、纠正等 违规监管 C24 管理人员