2002
--2016年我國地鐵施工安全事故規律性的統計分析

李皓燃, 李啟明, 陸 瑩

(東南大學土木工程學院, 南京 210096)

2002
--2016年我國地鐵施工安全事故規律性的統計分析

李皓燃, 李啟明, 陸 瑩

(東南大學土木工程學院, 南京 210096)

搜集2002—2016年(統計至3月)地鐵施工事故246起,從時間、事故類型、施工工法、發生位置、站臺形式、死傷人數等8個方面分析、描述事故發生的規律性。結果顯示,事故發生的總數呈上升趨勢,但每千米死亡人數呈下降趨勢；每年1月、5月、7月、11月,每天0:00—1:00、8:00—11:00和15:00—18:00地鐵施工事故發生較為頻繁；坍塌是地鐵施工項目中發生最頻繁的事故類型,占43%；明挖法施工數占地鐵施工事故的31%；盾構法施工數占區間工程施工事故的62%；火災爆炸是區間工程施工中較常發生的事故,而在車站工程中發生較少。最后,結合長三角地區主要特點,從技術、管理、政策3方面有針對性地提出對策和建議。

地鐵建設； 施工事故； 統計分析； 規律性； 長三角

1 研究背景

自1965年北京首條地鐵開工建設以來,地鐵建設正在中國如火如荼地開展。據有關機構統計,截至2015年底,中國內地地區共26座城市開通城市軌道交通運營線路,總長3 618 km[1]。江蘇省是地鐵建設大省,截至2015年底,已有14條軌道交通線路投入運營,占全國的12.5%,運營總里程約385 km,超過全國總量的10%。僅2015年,江蘇省完成軌道交通建設投資約400億元,建成兩條線路,新開工建設項目3個,12個項目在建[2]。可見,中國正處于地鐵項目建設大發展的高潮期和繁榮期,而江蘇省正是其中的排頭兵。

我國地鐵建設至今只有51年的時間,因地鐵工程本身的特殊性,包括施工環境復雜、涉及工種繁多等,這些都增加了地鐵建設過程中的不確定性,導致我國近年來地鐵建設過程中事故時有發生。

目前,住建部安全質量司每年均組織專家進行全國巡視,并有報告,體現出我國對于地鐵工程質量安全監督工作的重視。現有的研究主要從以下3個角度對地鐵施工事故進行統計。

第一,基于時間跨度,從面上對事故案例做了宏觀的統計,并從不同角度揭示了地鐵施工安全事故發生的規律。東南大學的鄧小鵬等人統計了1999—2008年期間國內的126個地鐵施工事故案例[3]；同濟大學的胡群芳統計分析了2003—2011年的我國地鐵隧道施工事故89起[4]；北京工業大學的李鳳偉等人統計分析了2003—2010年國內地鐵施工事故118起[5]。

第二,以某一地區、某一線路或某一事故類型為研究對象,結合實際,給出了具有地區或項目特色的對策方案,使得地鐵統計結果得以在實踐中運用。北京交通大學的侯艷娟等人以北京地鐵施工事故為研究對象,總結了該地區事故出現的原因及特點,給出了相應的防治對策[6]；中國鐵道科學研究院的楊晨則以深圳地鐵二期工程建設過程中發生的安全事故為研究對象,統計部分事故43起,結合項目中施工具體工法和安全薄弱環節,為地鐵建設提供安全技術和管理經驗[7]；東南大學的周志鵬等人集中收集了2009年4月前的坍塌事故55起,構建了地鐵坍塌事故魚刺圖,實證分析了杭州地鐵坍塌事故[8]。

第三,以搜集的地鐵事故數據為依托,結合某種模型機理或者調研的方法,進行前瞻性的理論研究,為安全管理決策等獻計獻策。東南大學的陸瑩等人通過構建事故案例庫,用案例推理的方法來為地鐵運營事故提供決策依據[9],這種思考對地鐵施工事故的決策有著重要啟示,深化了事故統計的意義。華中科技大學的丁烈云等人通過對“五方”的問卷調查,獲得了他們認為影響地鐵安全管理的五大影響因素,進一步利用因子分析法、方差分析法等得到各因素的影響因子數值,為安全管理量化研究做出了貢獻[10]。

由以上綜述可知,事故統計作為一項基礎工作,對后續研究分析的開展起到了關鍵作用,但是近5年來的統計數據尚未補充更新。目前筆者已經搜集2002—2016年(統計到3月)期間地鐵施工事故246起,對新老數據重新分析,得出地鐵施工事故發生的規律,為“十三五”期間地鐵建設提供前車之鑒,同時也為進一步的完善構建地鐵施工事故案例庫做足準備。

2 數據來源與統計方法

筆者研究的對象是地鐵施工事故,地鐵運營事故、其他類型鐵路施工事故等不屬于本文研究范圍。

數據的來源主要包括國家住建部事故快報網站、新聞網頁,以及其他一些書籍文獻[10-12]。

事故統計分析方法主要為綜合分析法,數據處理主要采用Excel軟件匯總事故案例,從地鐵建設安全管理的特點出發,具體圍繞技術和管理兩個主題,通過對年、月、旬、小時、事故類型、施工工法、發生位置、站臺形式、死傷人數等方面的分析,繪制圖表,包括柱狀圖、折線圖、餅狀圖、散點圖等,形象表述事故發生的規律性。

3 數據統計與結果分析

3.1 按年份的事故統計分析

根據統計得到2002—2016年期間地鐵施工事故246起,按事故發生年份進行頻率統計,并結合年度死亡人數,結果如圖1所示。

圖1 地鐵事故統計分析(按年份)Fig.1 Statistical analysis on subway accidents (by years)

由圖1可以看出,地鐵施工事故發生具有很強的規律性。

1) 2008年和2010年是近15年來地鐵施工事故發生次數最多的兩年,均突破30起。經有關機構統計,這兩年內在建地鐵線路數分別為73條[13]和70條[14],處于地鐵建設蓬勃發展的時期,說明隨著我國地鐵大規模興建,地鐵施工安全管理的壓力隨之增大。

2) 除2002、2003、2016(統計到3月底)這3年外,其余12年每年地鐵施工事故發生次數均在10起以上,這說明自2004年開始,國內地鐵建設處于高速發展期,也是事故頻發期。由于技術和管理水平沒有跟上,加之對地鐵安全的忽視,造成了事故的頻發。

3) 近5年,事故次數較早期10年有明顯下降的趨勢,而每年在建地鐵線路數明顯比早期10年多出許多,這反映了隨著時間的推移在建設過程中對安全問題越來越重視,技術和管理水平不斷提升。

3.2 按月份的事故統計分析

按事故發生的月份進行頻率統計,結果如圖2所示。

圖2 地鐵事故統計分析(按月份)Fig.2 Statistical analysis on subway accidents (by months)

由圖2可以看出,事故發生數量與月份有著一定聯系,具體規律如下：

1) 近15年中,事故發生最多的是7月和11月,這說明炎熱和寒冷的天氣對地鐵施工安全性有著很大的影響,所以在夏季施工過程中應注意防暑降溫,冬季施工要提高安全的警惕性。

2) 近15年中,事故發生次多的是1月和5月。5月是我國長江中下游地區“入梅”的時候,而降雨對地鐵施工影響是很大的,也就增加了事故發生的可能,從而印證了規律性；1月臨近我國春節,是施工安全意識最為薄弱,也是事故頻發的時候,所以應根據此規律加強對現場人員的安全督促。

3) 近15年中,事故發生最少的是2月,因為我國春節基本上在2月,工地放假。

3.3 按小時的事故統計分析

在246起地鐵施工事故中,發生時刻(精確到小時)記錄明確的有193起,對它們進行頻率統計,結果如圖3所示。

圖3 地鐵事故統計分析(按時刻)Fig.3 Statistical analysis on subway accidents (by hours)

由圖3可以看出,事故發生次數與一天中的具體時間有著明顯的聯系,具體規律如下。

1) 事故發生次數最多的時間段是0:00—1:00,這是因為該時間段內人體困乏,思想和行為上的安全性均有所下降,并且光線昏暗,事故發生不易被發現,無法及時采取措施。因此,施工單位因避免在該時間段內施工,并加強在該時間段的現場巡視工作,確保工人的休息時間對有效控制事故發生有積極的作用。

2) 事故發生次數次多的時間段是8:00—11:00和15:00—18:00,主要是由該時間段內施工任務集中決定的,并且11:00和18:00通常為中午和下午的換班時間。

3.4 按事故類型的統計分析

按事故類型分別進行頻率統計和單次事故死傷人數統計,結果如圖4～5所示。

圖4 地鐵事故統計分析(按事故類型)Fig.4 Statistical analysis on subway accidents (by types)

圖5 單次事故平均死傷人數Fig.5 The average number of casualties in a single accidents

1) 由圖4可知,地鐵施工事故的最主要類型為坍塌,次主要類型為高處墜落和物體打擊。

2) 由圖5可知,單次死傷人數最多的事故類型是坍塌、中毒和起重傷害。

3) 結合圖4、5可知,坍塌為高發生、高死傷事故類型,一旦發生,往往造成群死群傷和重大經濟損失,社會影響嚴重,為最主要風險源,施工中應尤其重視管線滲漏、地質變化、開挖支護結構、管棚施工、地下水水位、施工中各開挖導洞的施工步距[8]；中毒和起重傷害事故雖然發生頻率較低,但一旦發生,將造成較大人員傷亡,因此容易形成盲區,要特別注意。

3.5 按施工工法的事故統計分析

在246起地鐵施工事故中,具體工法記錄明確的有90起,對它們進行頻率統計,結果如圖6所示,同類工法下的累計死亡人數如圖7所示。

圖6 地鐵事故統計分析(按施工工法)Fig.6 Statistical analysis on subway accidents (by methods)

圖7 不同工法地鐵事故下的累計死亡人數Fig.7 The number of casualties in accidents with different construction methods

由圖6、7可以看出,事故發生次數和施工工法有著緊密的聯系,具體規律如下。

1) 圖6說明,明挖法和盾構法是目前發生地鐵施工事故中最多的工法,二者之和接近60%。究其原因,一方面,因為這兩種工法本身就存在一定安全風險,會導致安全事故的發生；另一方面,由于這兩種工法是目前國內地鐵施工最常用的工法,采用這兩種工法施工的總數較多,也就增加了發生安全事故的可能性。因此,這兩種工法施工中應格外加強技術和管理方面的投入,以控制事故的發生。

2) 圖7說明,近15年事故累計死亡人數最多的工法依舊是明挖法和盾構法,其中盾構法事故死亡人數超過30人；其次是蓋挖法和高架施工。對于上述工法應加強安全意識教育和安全管理投入,減少因為工程事故對項目以及社會的不利影響。

3) 綜合圖6、7數據,應該意識到地鐵盾構法和明挖法施工事故,不僅發生頻率高,而且死亡人數多。

3.6 按發生位置的事故統計分析

在246起地鐵施工事故中,具體發生位置記錄明確的有238起,對它們的比例、不同位置采用的工法進行統計,結果如表1～3所示。

表1 地鐵事故統計(按發生位置)

注：該指標下的有效案例數為238起。

表2 不同位置下地鐵施工工法的統計

注：該指標下的有效案例數為238起。

注：該指標下的有效案例數為238起。

由表1～3可以發現,事故的發生和工程位置有著一定的聯系。

1) 在搜集的案例中,有57%為車站工程,有43%為區間工程,車站工程事故數超過區間工程,這與胡群芳等人[4]的統計結果不一致,可能的原因：第一,樣本總量不同,胡群芳等人統計的地鐵施工事故總數為89起,筆者統計的事故總數為246起；第二,樣本采集的時間跨度不同。胡群芳等人統計了發生在2003—2011年的地鐵施工事故,時間跨度為9年,筆者統計了發生在2002—2016年的地鐵施工事故(2016年統計到3月底),時間跨度為14年。這些都造成了統計結果的不一致。

2) 由于車站和區間在施工工法上存在著較大的差異,因而它們的風險源各不相同。在搜集的事故中,盾構法施工占區間工程總數的62%,其次是明挖法,占21%,這說明對于區間工程,盾構法和明挖法是主要風險源,施工時應該對技術方案的安全性進行全面評估。對于車站工程,最常見的施工工法是明挖法,占39%,其次是蓋挖法,占25%,施工單位應對上述方法的方案安全性進行論證,加強安全管理工作。

3) 對于區間工程,發生事故類型最多的是坍塌,其次是物體打擊；對于車站工程,發生事故類型最多的是坍塌,其次是高處墜落及物體打擊。

對IMS技術的網絡框架結構進行分析，發現其主要是將SIP協議作為中心的分布式網絡架構，因此在研究中要從SIP協議入手對IMS技術加以研究，對協議中定義的多種對象在IMS網絡各種網元中融合和改進情況形成明確的認識。

3.7 按車站形式的事故統計分析

2002—2016年期間,按車站形式進行頻率統計的車站工程事故55起,結果如表4～6所示。

表4 地鐵事故統計分析(按車站類型)

注：該指標下的有效案例數為55起。

表5 不同類型車站采用施工工法的統計

注：該指標下的有效案例數為55起。

表6 不同類型車站發生事故類型的統計

注：“—”表示無,即沒有發生。

1) 在車站工程事故中,島式站臺形式占比超過70%,需要說明的是,由于地鐵車站一般為地下站,選用島式居多,也就增加了島式站臺施工安全事故發生的可能性。在站臺的選擇上,如果是地下車站,一般選用島式站臺,如果是地面或高架車站,則一般選用側式站臺,所以出現這種結果的原因也與地鐵車站本身的特性有關。

2) 島式與側式站臺在施工工藝方面存在差異,也影響著事故的發生。在上述55起事故中,能明確施工工法的案例共47起,對它們分析得出,其中采用明挖法和蓋挖法的島式站臺占比分別為44%、32%,是運用最多的2種工法；而采用明挖和蓋挖的側式站臺分別只占23%、15%,采用最多的是高架施工,占比46%。這些表明,在具體車站施工時,應根據車站設計形式,避免選擇安全風險大的施工工法,這對實際工程具有一定的指導意義。

3) 對島式和側式站臺發生事故類型進行分別統計后,發現島式站臺事故主要類型為坍塌、高處墜落、物體打擊；側式站臺事故主要類型為坍塌、高處墜落。這表明無論何種站臺形式,坍塌、高處墜落都是車站施工過程中較大的風險源,應編制相應的應急預案,予以重視。

3.8 按死亡人數的事故統計分析

結合每年在建地鐵里程數,按每1 000 km死亡數進行統計,結果如圖8所示,由于2016年屬于部分統計的數據,故沒有將該數據列出。

圖8 地鐵事故統計(按死亡人數)Fig.8 Statistical analysis on subway accidents (by casualties)

另外筆者還統計了目前地鐵建設過程中和安全相關的規范標準,共14部,如表7所示。

表7 城市軌道交通工程建設安全規范標準統計

2) 結合國家頒布的與地鐵安全相關的規范標準,表明2010年之前關于地鐵施工安全方面的規范標準較少,且多集中于2007、2008兩年,由于地鐵建設周期較長,政策落實具有滯后性,所以統計到2010年之前每1 000 km死亡人數居高不下；從2011年開始,經過3～5年的建設周期,這一時期內死亡人數得到了有效控制,不僅得益于2007、2008年出臺相關規范標準的落地,提高了施工過程中的安全性,而且國家和地區對地鐵安全問題也日益重視,2010后出臺的規范標準達到了8部,且多集中于2011年,這也從另一個方面解釋了從2011年開始我國1 000 km死亡人數穩定在一個較低的水平。

4 統計分析結果

根據事故統計結果,從多角度、多因素對事故進行了統計分析,總結分析統計結果如下。

1) 趨勢。按事故發生年份分析,隨著地鐵建設在我國的大規模興起,年度事故總數有可能呈上升趨勢,但隨著我國地鐵施工技術和管理經驗不斷成熟,每1 000 km的事故數呈下降趨勢。

2) 時間。雖然每一次事故發生都有其偶然性,但統計結果表明,每年1月、5月、7月、11月,每天0:00—1:00、8:00—11:00和15:00—18:00為地鐵施工事故發生較為頻繁的時間。

3) 事故類型。地鐵施工會引起多種類型的事故,其中發生最多的是坍塌事故,占43%。高處墜落是在車站工程發生頻率僅次于坍塌的事故,占19%,物體打擊是在區間工程發生頻率僅次于坍塌的事故,占14%。火災爆炸是在區間工程施工中較常發生的事故,而在車站工程中發生較少,說明這種事故的發生具有特殊性,因此在區間工程施工中,項目經理應特別留意明火、用火情況,防止火災爆炸的發生。

4) 施工工法。就目前主流的施工工法而言,盾構法和明挖法是引發事故最多的工法,也是造成死亡人數最多的工法。這樣的統計結果與地鐵施工實踐中多采用這兩種工法有一定關系。其中,明挖法和蓋挖法事故多發生于車站工程,盾構法事故多發生于區間工程,因此采用盾構法時,應做好各種安全分析,包括盾構機刀具的選擇、隧道上浮、過江問題等[15]。

5) 車站與區間。在238起有效事故中,車站130起,區間108起,這說明與車站工程相比,雖然區間工程線路長,作業面呈現動態等特點[16],但隨著我國施工技術的不斷進步,對于前方地質和環境條件的勘查越來越準確,提高了施工過程中的安全性。

6) 車站形式。車站形式和施工安全性存在一定關聯。在55起有效車站工程事故中,島式站臺形式超過70%,這與地鐵車站一般是在地下,島式站臺居多有一定關系。明挖法和蓋挖法是引起島式車站事故最多的工法,引起側式站臺事故最多的是高架施工。

7) 死亡人數。從總體上看,每1 000 km死亡人數呈下降趨勢,在近5年,每1 000 km死亡人數穩定在7人左右,較前5年死亡人數大大下降。這與我國頒布地鐵安全規范標準有一定的關系。

5 長三角區域地鐵建設對策與建議

5.1 長三角區域施工環境的主要特點

1) 地下水量豐富。長三角區域濱江臨海,河湖眾多,受地表水補給影響,地下水源較充沛,水量也充沛。豐富的地下水為該區域開展地下工程帶來挑戰。

2) 土體性質以軟土砂土為主。在南京、鎮江、揚州、蘇州、南通和鹽城地區的沿江沿海區域,存在著深厚的長江沖積成因土層,其中以砂土居多,而飽和的松散砂土易出現振動液化的現象,不利于地下工程的開展。

3) 梅雨季節。長三角區域位于長江中下游, 通常每年6月中旬到7月上旬,是梅雨季節,會有持續性的降雨,有時還會有短時間的強降雨天氣。尤其是在2016年的梅雨季節中,許多南方城市突降暴雨,導致城市被淹,這些都成為長三角區域施工時不得不考慮的因素。

5.2 對策與建議

1) 重視并加強降排水工作,嚴防梅雨季節可能出現的極端天氣。地下水是開展地下工程的重要風險源之一,因此,在降水和地下水都很豐富的長三角地區更要引起足夠的重視。前述內容已經揭示,坍塌是地鐵施工中最常發生的事故類型,而坍塌事故的發生又與水密不可分,因此充分考慮降排水井的布置位置、數量和抽水量,對控制坍塌事故顯得極為重要；同時,對江淮梅雨季節可能發生的極端天氣,也要做好應急預案。

2) 積極開展地質勘查工作,加強基坑的支撐和圍護體系。很多地下工程事故的發生是因為前期地質勘查工作不到位,而準確的地質勘查報告能夠為后續地下施工工作排查安全隱患,這對土質不好的長三角區域有著更加重要的意義。以砂土軟土為主的地基土,在地下施工中進行基坑作業時,要預先做好完善的支護措施。然而很多時候施工企業為了貪圖一時之利,偷工減料,只做了擋土墻等圍護結構,而沒有采用混凝土支撐來加固,由此造成基坑開挖時的坍塌事故屢見不鮮。

3) 做好職工安全培訓,提高企業安全意識,強化檔案管理工作對安全管理的重要性。企業管理層要加強安全監管工作,現場人員應加強安全培訓和考核工作,科學安排工作時間,盡量避免因安全意識松懈而引發的事故,很多事故(比如盾構法施工中主要存在的機械故障和操作問題),都可以通過控制人的合理行為來解決。同時,加強檔案備案,一旦有事故發生,從前期方案及處理方案再到后續方案、分析報告都要存檔,對企業而言,前車之鑒,后事之師。

4) 出臺并更新相關的標準規范,促進區域性的立法和統一建設標準。統計結果表明,出臺或更新地鐵安全相關的標準規范文件對控制地鐵施工事故的發生和抑制死亡人數可起到有益的效果。隨著近年來我國開通地鐵的城市不斷增多,地鐵施工過程中遇到的巖土工程問題因區域的不同而顯得非常復雜,創造出新的帶有區域特色的工法和技術,因此通過更新相關規范標準,對新技術的安全使用顯得很有意義。

5) 構建事故案例庫,尤其是具有長三角區域特色的案例庫。目前行業中還沒有形成完整的事故案例庫,對于事故整體性的把握還比較缺乏。對施工事故進行持續性的統計,采用定量法和綜合分析法進行深入研究,選擇典型案例,構建并不斷完善案例庫,通過對已發生事故的統計和應對措施的整理,充實案例庫,經過推理分析獲得有效的解決方案,同時結合長三角區域特點,因地制宜,這將對現實的安全管理更具有針對性的指導意義。

6) 加強政府執法部門的監管力度,建立并完善地鐵施工事故統計調查和報告制度。實踐證明,政府監管是保證施工安全的關鍵環節,因此應該加強發揮政府執法部門在地鐵施工過程中的把控作用。在美國,城市軌道交通安全法規中明確了城市軌道交通安全統計報告和事故調查制度[17],英國的城市軌道交通事故調查和報告也有相關法律法規作為依據[18-19],這些都為我國地鐵施工安全管理提供了寶貴的經驗,應該結合我國和區域特點,建立并完善地鐵施工事故統計調查和報告制度。

7) 政府對數據公開透明,加強媒體輿論監督。國家住建部事故快報網對于案例的整理始于2012年,2011年以前沒有,并且記載的都是發生死傷的事故,對于很多零傷亡的事故并沒有記載,一些事故雖然發生了,但網上很難再找到媒體的相關報道,這些都給案例的搜集工作帶來許多困難,不利于還原案例發生時的真實場景及構建案例庫工作的開展。同時,媒體應該發揮輿論的監督作用,將更多的精力投入到曝光事故背后的原因中,而不是僅僅停留在事故表面。

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(編輯：郝京紅)

Statistical Analysis on Regularity of Subway Construction Accidents from 2002 to 2016 in China

LI Haoran, LI Qiming, LU Ying

(School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096)

The data of subway construction accidents in China from 2002 to March, 2016 are presented in order to analyze the regularity of these accidents from the perspective of years, months, hours, accident types, construction methods, locations, numbers of deaths and so on. The results show that the total number of accidents is on the rise, but deaths per kilometer gradually decline. Most construction accidents occurred frequently in January, May, July and November every year and during 0:00—1:00, 8:00—11:00 and 15:00—18:00 every day. Collapse is the most common accident type, occupies 43%; Open cut method accounts for 31% of subway construction accidents, and shield method 62% of section construction. Fire and explosion often took place during section constructions while seldom happened during station constructions. Finally, according to the regularity, some countermeasures and the suggestions of subway construction safety are put forward considering the characteristics of Yangtze River Delta region from the aspects of technology, management and policy.

subway construction; construction accidents; statistical analysis; regularity; Yangtze River Delta

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.01.004

2016-09-19

2016-11-28

李皓燃(通信作者),男,碩士研究生,從事城市軌道交通建造與管理研究,3073418548@qq.com

國家自然科學基金項目(51578144)；國家自然科學基金青年基金項目(51308113)；江蘇省基礎研究計劃(自然科學基金)青年基金項目(BK20130616)

U231

A

1672-6073(2017)01-0012-08

導師簡介: 李啟明,男,博士,教授,博士生導師,從事地鐵工程建設安全管理研究。