杨弘卿 周建辉 佟瑞鹏 刘伟

交通运输部公路科学研究院 浙江良和交通建设有限公司 中国矿业大学(北京)

摘 要：为了探究公路施工安全事故致因模型在事故分析中的应用效果，选取华南某省份发生的隧道坍塌事故作为案例进行模型应用，应用过程包括致因因素分析、事故因果图呈现和管理对策建议提出。应用结果表明，该模型可以全面而系统地展现事故发生的因果关系，此外，模型中的致因因素可以依据因素类型、员工角色、环境特点等进行分类，这使得模型可以被用来进行科学的事故分析、事故预防、安全教育和安全培训。通过模型应用结果，可以从提高人员安全素质及能力、保障物资设备质量和配置、加强环境监测和管理力度、完善落实管理制度四个方面对公路施工项目安全管理提出针对性对策建议，从而实现施工安全精细化管理。

关键词：公路施工;模型应用;隧道坍塌;安全管理;事故分析;

基金：国家重点研发计划项目(2017YFC0805300);

随着经济的高速发展和居民生活水平的提高，社会对于交通基础设施的依赖性越来越强。近年来我国电子商务产业规模不断扩大，物流业也随之不断发展。公路运输灵活性、适应性、便利性较强，能够实现“点对点”运输配送，因此公路运输作为交通运输体系的重要部分，其关键性不言而喻。公路运输的发展也推动着公路工程建设，2013年国务院批准了《国家公路网规划(2013年-2030年)》，《规划》指出在2030年要建成布局合理、功能完善、安全可靠、覆盖广泛的国家公路网。但公路工程的建设也伴随着大量事故的发生，为探究事故发生的原因及各因素间的影响关系，笔者在文献提出了建立一种适用于公路施工的事故致因模型，但文中仅对事故的构建过程进行了描述，并没有涉及模型应用，因此有必要以某公路工程施工安全事故为例对模型的应用效果进行研究。

上述模型是以24模型为基础建立的，作为一种普适性模型，24模型的应用涉及煤矿、消防、化工、交通运输、建筑等领域，但对公路工程施工领域并没有涉及，因此本文将以一起公路工程施工事故为例，利用所构建的模型识别事故发生的根本原因、根源原因、间接原因和直接原因，并分析各因素间的影响关系，以期探寻公路施工企业安全管理工作应重点关注的问题。

1 公路施工安全事故致因模型简述

公路施工安全事故致因模型如图1所示，该模型将事故诱发原因分为内部原因和外部原因，内部原因来源于施工单位的人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素和管理的缺陷。外部原因来源于建设单位决策层和管理层的安全素质及能力、勘察设计单位的不合理方案、监理单位的监管不到位。其中，决策层包括项目业主、总经理、总工程师等，其任务具有全局性特点，主要对施工项目的整体进度进行把控，对生产目标和安全目标进行制定，确定全局性的施工计划，当决策层做出错误决策时，将对施工项目的生产绩效和安全绩效产生重大影响。管理层包括生产经理、安全经理等，管理层的主要任务是主要依据决策层制定的安全目标、生产目标、施工进度、施工计划等进行具体的工作任务安排，定期组织生产或安全会议对工作中出现的问题进行总结并督促整改，组织安全生产相关文件的制度和规程的编制与落实等。而现场安全监管则是由一线监管人员来完成的，一线监管人员包括班组长和安全员等，其主要任务是依据相关法律法规、作业规程及管理层制定的安全制度对一线员工的施工过程进行安全检查、安全培训和安全教育，对生产过程中的安全隐患进行排查，督促安全生产岗位责任制的落实。一线员工在项目管理者和班组长的指挥下完成具体施工作业，其安全工作职责包括正确佩戴安全防护用品、严格按照操作规程操作机械设备、按照安全生产岗位责任制要求进行作业、认真进行安全培训教育和安全文件的学习等。决策层、管理层、一线监管人员、一线员工构成施工单位的员工整体，各层级间既存在着正向的督促作用，也存在着逆向的反馈作用，各层级人员履行不同层级的职责，保证安全生产的顺利进行。

图1 公路施工安全事故致因模型 下载原图

模型用不同颜色和不同线型表示各因素的影响程度和影响关系，深灰色表示该因素重要性较高，浅灰色表示该因素重要性次高，依据不同重要性程度可实现安全投入的合理分配。黑色实线表示施工单位内部各因素间的影响路径，黑色虚线表示施工相关单位如建设单位、监理单位等的各因素对施工单位各因素的影响路径，黑色点划线表示施工相关单位间的影响路径。施工相关单位包括建设单位、监理单位、勘察设计单位等。建设单位作为投资方，决定着项目施工的安全投入、施工规划设计、法律法规遵守程度等，并通过施工单位、监理单位、勘察设计单位的选择影响项目的安全水平。监理单位为建设单位提供咨询和监理服务，通过进行施工资金投入审查、施工队伍资质审查、施工流程协调等工作影响公路施工项目的安全绩效。勘察设计单位的主要业务为给工程项目提供工程测量、水文地质勘察、工程设计、工程咨询等，由于公路施工建设环境复杂，因此项目的勘察设计结果也会影响施工的安全绩效。图中加入了阴影以区分施工相关单位和施工单位。为了验证模型的适用性，选取了一起公路施工事故作为案例进行分析应用。

2 雷公山隧道坍塌事故模型分析

2.1 雷公山隧道坍塌事故简况

2012年7月29日凌晨2时许，中铁电气化局集团西安铁路工程有限公司厦漳高速公路厦门段A4合同段项目雷公山隧道右洞掌子面YK8+826上台阶右侧在进行初期支护钢拱架安装作业时，发生拱顶坍塌的较大生产安全事故，造成4名作业人员死亡、2人受伤，直接经济损失约240万元。

该隧道地质变化较大，坍方位置为V级花岗岩强风化转微风化，含水、节理发育。坍方现场处于“双侧壁导坑法”向“三台阶七步开挖法”转换地段。在施工过程中，项目部地质描绘、超前地质预报和监控量测工作疏于管理;遇地质频繁变化、施工方法转换地段的现场作业，没有紧密结合围岩节理发育、含水等综合变化情况而进行施工处理，从而导致了事故的发生。

事故调查组认定该隧道右洞YK8+817至YK8+500(坍塌地段桩号为YK8+826)地质状况较差，为F3断裂，存在低倾角节理，属张性断层，断层走向与沟谷平行，地表水易顺断层下渗，对隧道洞身围岩影响较大。围岩为砂土状强风化花岗岩，岩体破碎，结构松散且自稳能力较弱，且在事故发生前几天有降雨，导致地下水骤增，经由隧道拱顶断层破碎带形成的导水通道排泄，为拱部塌方提供了助力。建设单位、施工单位、监理单位等对雨后该地段引发坍塌的可能性和严重性估计不足，故未采取有效的控制措施。

2.2 事故致因因素分析

2.2.1 人的因素

(1)决策层的安全素质及能力

(1)安全意识不强:未落实安全精细化管理要求，对监理人员资质、业务能力审查不充分;(2)安全素质不高:安全隐患排查制度不完善，施工方案调整不及时;(3)安全心理不佳:对制度缺失和管理团队不完善的情况存在侥幸心理

(2)管理层的安全素质及能力

(1)安全意识不强:缺乏有效的日常管理，相关质量、安全、技术方面的规章制度未得到有效落实;(2)安全责任感不强:作业人员三级教育、施工技术培训和安全培训缺失;(3)安全管理能力不足:现场安全管理领导力量不足，事故发生时及发生前很长一段时间现场只有一位副职领导管理作业;

(3)作业层的安全素质及能力

(1)安全意识不强:施工开挖进尺过量;(2)安全知识欠缺:技术交底不充分、三级教育缺失导致作业人员未正确掌握隧道三台阶七步开挖法技术要领;

2.2.2 物的因素

(1)安全防护设施的配置

安全防护设施缺乏或有缺陷:超前支护不规范，未及时采取预加固措施;

2.2.3 环境因素

(1)自然环境

(1)气候条件:事发前该地连续降雨，地下水骤增;(2)水文地质:降水经破碎带排泄，加剧了拱部失稳;隧道围岩为砂土状强风化花岗岩，岩体破碎松散，自稳能力弱;

2.2.4 管理因素

(1)技术方案

(1)施工方案有缺陷:对雨后施工可能引发坍塌的危险性和后果估计不足导致采取了错误的设计方案;

(2)安全监管

(1)监管机构和人员设置不合理:专职安全监理人员请假却无人顶岗，导致施工现场专监缺位长达一周，而其他监理人员却无隧道监理资质;(2)安全检查和培训不合格:未落实作业人员三级教育和安全培训;(3)安全技术交底不充分:爆破监理单位对监理人员技术交底和指导不充分，导致现场监理人员未熟练掌握该施工区域的施工爆破要求和地质水文状况;(4)应急处理不当:未及时采取有效的防排水措施;(5)监理单位对现场安全监管不到位:其他现场监理人员未按照要求进行有效监管，监理日志记录不规范。

(3)施工程序:

(1)相关法律法规和规章制度执行不到位:现场监理人员缺乏相关施工资质，未制定V级围岩爆破方案和监理实施细则。

2.3 事故因果图呈现

图2 隧道坍塌事故因果图 下载原图

结合分析该起隧道坍塌事故的事故致因因素和已构建的公路施工安全事故致因模型，可以建立该起事故的因果图如图2。图中通过不同线型表达因素间的影响关系，以施工单位为研究对象，则事故致因可以分为两部分，内部原因和外部原因，本起事故的外部原因来源于建设单位和监理单位，建设单位通过对监理单位及人员资质、业务能力的审查影响监理单位的有效监管力度，从而影响施工单位的安全水平。施工单位内部原因可以分为根源原因、根本原因、间接原因和直接原因。根源原因和根本原因是影响事故发生的组织原因，决策者和管理者通过规章制度的制定和执行、法律法规的遵守、领导管理团队的构建、施工程序和技术方案的制定和执行等营造组织层面的安全氛围，间接原因和直接原因是事故发生的个体原因，作业层的安全素质及能力和安全监管是事故发生的间接原因，图中显示作业层安全意识不强、安全知识欠缺、监管机构和人员设置不合理等是事故发生的前提条件，间接原因导致在作业过程中出现了作业人员的不安全行为、物的不安全状态和不良的作业环境等直接原因，从而导致了该起隧道坍塌事故的发生。所呈现的模型应用结果显示了经对该起事故进行分析所发现的该施工项目中亟待解决的问题，深灰色表示重要性致因因素、浅灰色表示次重要性致因因素，安全管理人员可据此进行安全投入、安全管理资源的合理调配以及安全管理方案的制定。

隧道施工作业由于其恶劣的作业环境和复杂的施工技术流程要求导致了其事故高发且后果较为严重。隧道施工事故的发生往往是多因素耦合的结果，且因素较为复杂，而模型能够使事故发生过程及影响因素间耦合关系得以清晰地展现，这也表明了模型的适应性、具体性、系统性较强。依据致因因素分析和模型应用结果可以提出针对性较强的对策措施。

3 安全管理对策建议

3.1 提高人员安全素质及能力

(1)提高决策层的安全素质及能力。在主要岗位的任免方面应充分考虑其安全管理能力，对岗位候选人的资质和能力严格审查，将安全素质、安全责任感、安全决策能力等作为考察人员的重要指标。现任决策层人员应积极学习安全生产相关法律法规和标准，定期进行安全培训和教育，强化安全意识，注重企业安全文化建设，对在事故中负有责任的决策人员也应严格查处。

(2)提高管理层的安全素质及能力。公路工程施工安全管理人员应在取得相应工作资质，并且通过上岗培训后方能入职。相关资质应经过严格考核，避免虚假情况发生。此外还应改变施工管理人员职称结构，提高高级职称人员比例和高学历人才的引进力度。与此同时，上岗培训内容不应局限于硬性技术方面的知识能力，更应该关注管理人员自身素质、意识、性格等方面，使之能够在遇到紧急状况时按照规章程序合理处理有关事件。在此次事故中出现了现场安全管理团队不完善的情况，仅一位副职领导连续带班作业达一周，此情况应引起我们对安全管理团队建设的注意，团队的安全管理能力应与现场作业强度相匹配。

(3)提高作业层的安全素质及能力。在该起事故中，施工人员未掌握三台阶七步开挖法、超前支护等施工作业的关键方法是引发事故的原因之一。现阶段，我国建筑施工一线作业人员以农民工为主，其对于安全知识和施工作业流程的掌握程度较低，对安全的重视程度不足。因此，首先应根据单位实际情况，在不拖延施工进度的基础上，适当提高作业人员的招聘门槛，注重考察作业人员的安全意识、心理状态等。其次，对于新入职的作业人员应做好岗前培训，培训内容包括安全生产政策法规劳动纪律方面的思想教育培训、施工作业必要的安全知识培训、不同工种专业技能培训等，使之熟悉单位的工作内容。与此同时，老员工可以带领新员工进行作业，方便其快速掌握施工作业的技巧和有关经验。最后，强化作业人员严格遵守操作规程的意识，培养其对于安全防护设施的使用习惯，加强自我保护。

3.2 保障物资设备质量和配置

(1)保障机械设备的安全运行。完善机械设备质量检查制度，配备专业人员落实有关工作，加大检查力度，严把质量关，确保机械设备固有可靠性，对于存在设计有缺陷或零部件质量不合格的设备应严格禁止进入到公路工程施工现场。对于特种设备，应经过政府相关检测单位检测并取得合格许可证后方可投入使用。建立管理和操作规范，提高设备操作人员的技术素质，加强设备管理人员和操作人员的技术和业务培训，使其对于设备的原理、构造等有充分了解，减少甚至避免危险操作的出现，保证机械设备的正常和安全运转，增长设备使用期限，减少故障发生率，进而预防事故的发生。

(2)保障设备维护保养制度的严格落实。建立并完善可靠有效的机械设备检查、维护和保养制度，做好每个设备的使用、检查、维护、保养记录，对于故障率较高的应做到实时跟踪诊断。配备专业的人员对设备的运行状态进行监测，及时纠正操作人员的误操作，减少设备发生故障的可能。与此同时，设计检查、维护、保养组织机构，抽调现场管理人员按照制定的制度，除定期对设备进行检查之外，在设备运行之前还要对其进行日常检查，当设备发生故障时，应立即停机检查，并及时汇报上级，保证维护和保养质量，确保设备能够正常运转才能投入使用。

(3)保障安全防护设施的配置。安全防护设施包括个人防护用品和其他安全防护设施两大类。建立和完善安全防护设施管理制度。对于个人防护用品，施工企业应保证个人防护用品的充足，检查和督促现场作业人员使用情况，例如针对电工，应配有绝缘手套、防护眼罩、绝缘靴、安全帽等，充分落实使用不良人员的惩罚制度，确保作业人员对于个人防护用品的正确使用。对于其他的安全防护设施，则注重针对公路工程施工机械设备、施工现场而设立的专门的安全防护设施，包括施工设备的连锁设置、接地器、安全护罩、保险装置等，施工现场的安全网、安全护栏、警示标语、信号装置等。针对此类防护设施，首先保证防护用品质量，杜绝三无产品进入现场;其次，根据规定和实际需要，配备足够的防护设施，必要时可建立冗余防护系统，确保施工安全最后一道防线的稳固。

(4)保障施工材料质量和物品堆放安全。对于施工材料，首先应建立健全公路工程施工材料管理制度，在材料采购上增强对于材料供应商的考察，注重施工材料的名称、规格和有关技术标准，防止劣质施工材料进入到施工现场，尤其是钢筋、水泥、混凝土、木材等重要施工材料。与此同时，对于施工所需的炸药和雷管等爆炸材料和危险化学品，更应该按照国家及其有关主管部门的规定进行采购、运输、保管和使用。对于有关施工材料和半成品的堆放，在工程开工之前，就应该设计好相关施工平面布置图，对于不同物品应按照规定地点分类整齐堆放。施工材料的高度不得超过有关规定，对于有毒有害易燃易爆物品，应尽可能远离人群密集区域，设置相应的警示标语，并配备专业人员进行看管。

3.3 加强环境监测和管理力度

(1)提高施工现场布置安全性，加大有害因素监测力度。公路工程施工设计阶段，应充分利用地形，协调紧凑的合理布置施工、办公、生活、材料堆放等区域，保证施工安全有序进行。首先，各区域应避免设置在河流边、强风口、易发生自然灾害的地质带上;其次，办公、生活等区域应与施工作业区保持一定的安全距离，并符合消防和安全要求。对于公路工程施工生产过程存在的噪声、粉尘、照明、色彩等有害因素，首先，应采用产生噪声低的机械设备，并给作业人员配备耳塞等个人防护用品;其次，对于易产生粉尘的施工路段和工序，采取有效的减尘降尘措施，并建立粉尘监管机制，配置专业监测人员，严防粉尘超标，并给作业人员配备口罩等防护用品;再次，正确选择照明方式，限制光源亮度，合理布置光源，恰当的照度选择，保持照明的稳定性，避免给人造成眩光等不良身体反应;最后，合理布局机械设备、作业场所、警示标志的颜色，保证色彩不会对作业人员造成不良影响。与此同时，对于其他的有害因素也应受到重视。

(2)加强自然环境监测力度，提高警觉性。该起事故中，连续的降雨和较弱的围岩自稳能力是事故发生的直接原因之一，与不当的作业方法共同诱发了隧道坍塌事故。公路工程施工勘察阶段，准确、详实的对施工所在地地质地貌、水文、气候等进行勘测，对于容易发生暴雨、台风、冰冻、暴雪等气象灾害和泥石流、滑坡等地质灾害的，应提出相应的预防措施和建议。当公路工程已处在施工阶段时，安全技术人员和管理人员应做好天气和地质的监测，制定预防措施和应急预案。

3.4 完善管理制度并充分落实

(1)建立有效安全管理组织机构。该起事故中，无论是生产管理团队和现场监理团队都不完善，仅有一位副职领导连续管理作业，现场监理人员请假长达一周却无人顶岗，使现场安全管理出现了极大漏洞，在出现恶劣天气时未及时对施工方案进行调整，且未发现现场施工人员所采取的的错误施工方法，为人的不安全行为和物的不安全状态的出现提供了条件。公路工程项目建设应建立横向到边，纵向到底的安全管理组织结构。从建设单位项目部的项目经理、工程师到施工单位的项目经理、项目总工、安全副经理、安全员，再到监理单位安全监理工程师等，明确各级领导、各部门、各类从业人员的职责，形成自上而下的安全生产保障体系。在此基础上制订安全生产责任制，划分安全生产领导小组、安全管理负责人和现场安全员的职责权限，明确行政关系。

(2)建立健全安全目标管理。建设单位和施工单位应根据政府指导意见和企业情况，设定合理的安全目标。以安全目标为核心关注点，根据公路施工的整体过程，从人、物、环境、管理四方面出发，通过识别风险、分析风险、评价风险、处理风险等手段，对安全目标进行分解，并将企业总体目标需求细化到每个部门和个体，量化安全指标，采用PDCA循环的运行模式，落实安全目标管理的考核与反馈机制，不仅对基层作业人员进行考核，也要对安全管理人员和领导决策层进行考核，扭转被动安全管理的局面，有效预防施工安全事故的发生。

(3)完善安全管理体系和制度。安全管理组织机构应根据国家安全生产方针、政策、法律、法规以及公路工程施工相关文件，以安全目标为核心，建立从项目可行性分析到工程竣工验收的合理有效的全生命周期的安全管理体系和制度。

4 结论

本文首先对笔者在文献中所构建的公路施工安全事故致因模型进行简要描述，再将模型应用于厦漳高速雷公山隧道坍塌事故中，并结合模型提出了针对性的对策建议，研究得出以下结论:

(1)模型结构清晰，涵盖要素全面，既可以划分为安全管理系统的人物环管四个要素;又可以将事故的原因划分为根源原因、根本原因、间接原因和直接原因;还可以将事故中人的因素划分为决策层、管理层、监管层和作业层因素，将物的因素划分为设备、物料和安全防护设施的因素，将环境因素划分为生产环境和自然环境因素，将管理因素划分为技术方案、安全监管和施工程序因素。将作业系统中的安全要素进行不同原则下的划分，极大满足了安全管理、安全教育和事故预防工作中的需求。

(2)应用于事故后发现，模型可以将涉及因素较多且较为复杂的隧道坍塌事故清晰表述，这表明该模型的适应性、具体性、系统性较强。

(3)依据模型描述及应用结果，可从提高人员安全素质及能力、保障物资设备质量和配置、加强环境监测和管控力度、管理制度完善及落实方面对公路施工安全水平的提升提出针对性的对策建议。

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