水運工程施工安全事故多維空間致險模型

侯志強，蘭馬靜，田俊峰，王俊勇，周目秋

（1.交通運輸部水運科學研究院，北京 100088；2.中國交通建設股份有限公司，北京 100088）

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和水運工程大規(guī)模建設，碼頭、航道、防波堤等水運工程施工安全事故屢有發(fā)生。水運工程施工具有水上、臨水、近水作業(yè)的特點，受潮流、風浪、水位、地質(zhì)等條件的影響，孕險環(huán)境時刻都在變化。水運行業(yè)缺少安全事故致險機理，導致無法從理論層面揭示事故發(fā)生、發(fā)展、演化的內(nèi)在機理，是水運工程施工安全事故多發(fā)的主要原因之一。

20世紀初，世界工業(yè)生產(chǎn)已初具規(guī)模，但是當時安全防護裝置設置薄弱，安全意識不強，導致傷亡事故頻發(fā)。在此環(huán)境下，一些學者開始研究事故發(fā)生原因，安全事故致險機理應運而生。初期，事故致因理論考慮因素單一，如“事故頻發(fā)傾向論”，認為工人的性格缺陷是導致事故發(fā)生的唯一原因，反映了企業(yè)主對待事故態(tài)度消極，甚至錯誤的觀念[1]。事故致因模型研究發(fā)展至今，經(jīng)歷了古典、近代和現(xiàn)代致因理論3個重要發(fā)展階段。國內(nèi)外眾多科研人員提出了近百種事故致因理論。每一種事故致因理論考慮致險因素不同，對安全事故發(fā)生機理闡述均有差別，分析方法、適用條件和分析出的結(jié)果也不盡相同。

古典事故致因理論認為工作人員的性格特征或心理受到刺激等單一因素是事故發(fā)生的主要原因。近代事故致因理論考慮了人的因素對安全事故的影響，代表理論為1972年威格爾沃思（Wigglesworth）首次提出以人的失誤為主因的事故致因模型[2]。該理論較古典理論更進了一步，找出了事故直接原因之一，更接近現(xiàn)代事故致因理論。現(xiàn)代事故致因理論綜合考慮了安全管理、人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，代表理論為1997年Rasmussen[3]首次提出社會技術(shù)系統(tǒng)層次模型。該模型不僅僅關注單個層級失效問題，而且從系統(tǒng)視角強調(diào)高層級對低層級的控制。2005年，傅貴等[4]首次提出的“2-4”模型，該模型將事故的原因分為事故發(fā)生組織的內(nèi)部和外部原因。

每一代事故致因理論的提出和發(fā)展都有自身的時代背景，并沒有絕對的對錯之分。總體上，隨著社會技術(shù)系統(tǒng)越來越復雜，事故致因理論在事故致因描述和分析中更為全面、合理，由單一致因鏈向多條致因鏈相互融合是發(fā)展方向。

1 水運工程施工安全事故致因分析

水運工程施工實行的是項目部管理制度。施工企業(yè)作為項目部上級單位，主要負責統(tǒng)籌公司級施工資源調(diào)配、施工的技術(shù)及施工安全的監(jiān)督和指導，體現(xiàn)在對項目安全管理體系的影響。近代事故致因理論認為，安全事故根源為組織的“管理”缺陷，根本原因是組織的安全管理體系和安全文化[5]。結(jié)合水運工程施工項目組織方式以及安全特點，可以得出影響水運工程施工安全的3個層面致因關系，分別是：企業(yè)層面、項目層面和作業(yè)環(huán)境層面。

1.1 企業(yè)層面

施工企業(yè)不負責具體的施工現(xiàn)場管理，主要通過組織行為對項目進行指導、監(jiān)督及影響。企業(yè)組織行為主要包括安全理念和管理體系。企業(yè)安全理念包括企業(yè)的安全文化、安全方針、安全使命、安全原則、安全愿景和安全目標等內(nèi)容。企業(yè)安全理念是公司領導層安全知識、安全意識和安全習慣的體現(xiàn)，會對公司安全管理體系、項目安全理念產(chǎn)生直接的影響和作用。水運工程施工企業(yè)如果有正確的安全理念，安全管理體系就科學、嚴謹、合理，對水運工程施工企業(yè)安全管理體系和項目安全理念指導性就強。反之，項目層級的安全管理體系就會存在缺陷。

1.2 項目層面

從項目組織層面分析，日常的施工組織、現(xiàn)場作業(yè)和現(xiàn)場管理均由項目部完成。項目部是水運工程施工作業(yè)的主體，也是安全事故發(fā)生最直接單位。項目層面的事故致因分為組織行為和個人行為2個階段。項目組織行為主要包括項目部安全理念和安全管理體系。

項目部安全理念是項目部管理層安全知識、安全意識和安全習慣的體現(xiàn)，會對項目部的安全管理體系產(chǎn)生直接影響。項目部安全管理體系對項目管理和作業(yè)人員最直接影響主要有3個方面：1）項目部安全管理體系如果科學、嚴謹、合理，就會選聘心理和生理狀態(tài)合適的員工到合適的工作崗位，且能及時發(fā)現(xiàn)某些崗位心理和生理狀態(tài)不適合勝任的員工，并作出妥善的調(diào)整，以防止事故的發(fā)生。2）對員工的安全培訓、教育到位，員工對崗位應知應會的安全知識掌握充分，則安全意識高、安全習慣好，其行為（包括指揮、操作和監(jiān)控行為）就會更安全。反之，安全管理體系如果存在缺陷，則員工的安全知識不足、安全意識不強、安全習慣不佳，就會導致員工不安全行為，最終會發(fā)生事故[6]。3）項目部安全管理體系中的采購、維護保養(yǎng)、防護措施、施工場地條件等相關制度完善，且項目部執(zhí)行到位，就不會發(fā)生事故。反之，與人的不安全行為發(fā)生交叉，就可能導致事故的發(fā)生。另外，員工的安全知識不足、安全意識不強、安全習慣不佳也會直接影響到材料和設備設施采購、維護保養(yǎng)、防護措施、施工場地條件等方面存在缺陷。

1.3 作業(yè)環(huán)境層面

水運工程施工具有水上作業(yè)的特征，水上施工作業(yè)受水文（潮流、波浪、水位）、氣象（風、雨、雪、高溫、低溫）和地質(zhì)（土質(zhì)、地層）等自然條件的直接影響。如沉箱在大風大浪的時候浮運，容易發(fā)生傾覆事故；沉樁遇到軟土層較厚地質(zhì)條件時，易發(fā)生溜樁事故，如果控制措施不到位，易發(fā)生安全事故；地質(zhì)條件較差時，錘擊沉樁也會影響岸坡的穩(wěn)定性，如不及時觀測和采取措施也會發(fā)生安全事故。

1.4 致險模型構(gòu)建

結(jié)合上述分析，水運工程施工安全事故致險模型橫向分為3個層面，即企業(yè)層面、項目部層面、作業(yè)環(huán)境層面；縱向分為2個階段，即第1階段組織行為、第2階段個人行為。其中，自然條件作為項目所處環(huán)境單獨存在。因此，水運工程施工安全事故致險模型稱為“3-2-1”模型。“3-2-1”模型結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1“3-2-1”模型結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of"3-2-1"model

2 “3-2-1”模型特點評述

“3-2-1”模型是專門用來分析水運工程施工安全事故致因機理的模型，充分考慮了實際水運工程施工項目中企業(yè)—項目分級管理的特點[7]。事故致因模型是事故致因機理的表達。

1）水運工程施工安全事故致因“3-2-1”模型是在“2-4”模型的基礎上，考慮了水運工程施工分級管理、受自然條件影響大等特點。

2）建立了事故的直接原因—間接原因—根本原因—根源原因之間的關系，為具體的水運工程施工項目找出安全“漏洞”提供了可能。

3）模型在分析水運工程施工安全事故時，采用逆推法對事故進行分析。首先分析直接原因（人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境條件差），其次分析間接原因（生理、心理、安全知識、安全意識、安全習慣）[8]，然后分析根本原因（企業(yè)和項目安全管理體系），最后分析根源原因（企業(yè)和項目安全理念），為事故調(diào)查分析各種原因提供了理論支持。

4）模型不僅體現(xiàn)了行為安全科學的基本原理，即企業(yè)、項目部組織行為對人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)的影響，同時考慮了管理因素和外在環(huán)境因素對事故的影響。作為水運工程施工安全事故分析模型較以往模型和機理考慮因素更齊全，更有針對性。

5）本模型可以對過去發(fā)生的事故進行規(guī)律研究，對現(xiàn)在發(fā)生的事故進行原因分析，對未發(fā)生的事故進行預防，因此本模型是結(jié)合了時間與空間的多維度事故致因模型。“3-2-1”模型多維空間致因關系見圖2。

圖2“3-2-1”模型多維空間致因關系Fig.2 Multidimensional spatial causal relationship of"3-2-1"model

3 實例分析

3.1 事故概況

2018年10月3日13時40分左右，某公司承建的礦石碼頭工程在沉箱出運過程中發(fā)生傾覆事故，造成7人死亡，2人失蹤，直接經(jīng)濟損失1 450萬元。

事故經(jīng)過：10月3日9時30分左右，拖輪拖帶浮船塢將第20個沉箱從某港區(qū)拖運至礦石碼頭施工海域。13時10分左右，李某通過對講機（68頻道）通知在起重船上起重指揮周某將起重船吊力提到300 t，周某接著通知指令起重船卷揚機操作工沈某將吊力提到300 t。李某指揮浮船塢下潛，當下潛到吃水19.5 m時，要求起重船吊力提升到320 t并保持不變。李某繼續(xù)指揮浮船塢下潛到吃水約20.2 m時沉箱有浮動跡象。13時20分左右時下潛到吃水約20.6 m時停止下潛。在事故調(diào)查過程中，通過對起重船進行吊重試驗發(fā)現(xiàn)，起重船力矩限制器顯示吊重數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，誤差較大，且大多數(shù)顯示吊重數(shù)據(jù)大于實際吊力。13時20分左右，李某與滕某確認干舷高度后，指揮起重船牽引沉箱緩慢從浮船塢出塢；13時36分左右，李某指揮起重船后退至沉箱距離浮船塢大約20 m時，李某通知起重船停止后退，拍攝沉箱出塢照片并上傳至礦石碼頭工程項目部微信群，并通知滕某準備再次給沉箱加水。13時40分左右，在準備再次給沉箱加水的時候，沉箱開始向起重船所在方向傾斜，連接鋼絲繩的吊環(huán)斷裂，沉箱迅速傾覆并完全沉沒。潮流數(shù)值模擬方法模擬后表明，13時40分前后時段，事故海域處于由漲潮流轉(zhuǎn)為落潮流的轉(zhuǎn)換期，流態(tài)紊亂、不穩(wěn)定，流向由10 min前的100°N左右較快地轉(zhuǎn)為30°N。

根據(jù)現(xiàn)場照片，計算出沉箱干舷高度為14.7 m、起重船吊力為173.6 t未達到320 t的要求，沉箱浮游穩(wěn)定定傾高度m=-0.966 m，負值表明沉箱處于不穩(wěn)定狀態(tài)。物理模型試驗表明，吊力不足時，即使在靜水中，沉箱也不能保持平衡狀態(tài)，只要有輕微干擾，沉箱就會傾斜。

3.2 事故原因分析

根據(jù)“3-2-1”事故致險機理，采用逆推法對已發(fā)生的該起事故進行分析，首先分析事故的直接原因，其次分析間接原因，然后分析根本原因，最后分析根源原因。

1）直接原因的分析

“3-2-1”事故致險機理中事故的直接原因包括人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和環(huán)境條件差3個方面。

人的不安全行為：①起重船力矩限制器顯示不穩(wěn)定，卷揚機操作工沈某繼續(xù)操作，導致操作錯誤；②浮船塢下潛到吃水約20.2 m時沉箱有浮動跡象，指揮人員李某繼續(xù)指揮，存在指揮錯誤；③沉箱干舷高度未達到出塢高度，浮游穩(wěn)定性不足，指揮人員李某指揮錯誤；④注水人員滕某未及時提醒李某，且操作錯誤；⑤施工安全技術(shù)負責人考慮潮流變化對沉箱沉放安全的影響不足；⑥起重船上維護保養(yǎng)人員日常對設備設施維護保養(yǎng)不到位；⑦監(jiān)理、企業(yè)安全檢查人員安全巡視、檢查工作不到位。

物的不安全狀態(tài)：①起重船上力矩限制器存在問題，導致吊力不足；②沉箱出運過程中干舷高度不足；③沉箱儲運過程中傾斜；④沉箱拉環(huán)斷裂；⑤沉箱上作業(yè)人員防落水和救生防護措施存在缺陷。

環(huán)境條件差：施工海域處于由漲潮流轉(zhuǎn)為落潮流的轉(zhuǎn)換期，流態(tài)紊亂、不穩(wěn)定，流向轉(zhuǎn)換快。

2）間接原因的分析

事故間接原因?qū)е铝耸鹿手苯釉颍鶕?jù)事故直接原因分析，結(jié)合事故實地調(diào)查可以逆推得到事故間接原因。

安全知識：①卷揚機操作工沈某安全知識不足，起重船力矩限制器顯示不穩(wěn)定，應暫停作業(yè)對限制器顯示進行檢維修；②指揮人員李某未意識到沉箱干舷高度未達到出塢高度；③注水人員滕某安全知識不足，不能判斷沉箱干舷高度未達到出塢高度；④施工安全技術(shù)負責人安全知識不足，未充分考慮潮流變化對沉箱沉放安全影響。

安全意識：①指揮人員李某在浮船塢下潛到吃水約20.2 m時未意識到沉箱有浮動跡象存在安全隱患；②注水人員滕某安全意識不足，盲目加水；③起重船上維護保養(yǎng)人員日常安全意識不強；④安全檢查人員安全意識不強。

3）根本原因的分析

事故根本原因包括企業(yè)層面安全管理體系缺陷和項目層面安全管理體系缺陷。事故根本原因?qū)е铝耸鹿书g接原因，根據(jù)事故間接原因分析，結(jié)合事故實地調(diào)查可以逆推得到事故根本原因。

安全管理體系：①企業(yè)和項目部安全生產(chǎn)責任制落實不到位；②項目部對風險較大的工程進行風險評估或危險分析相關制度執(zhí)行不力；③企業(yè)和項目部安全監(jiān)督管理工作存在缺陷；④項目對卷揚機操作工相關安全教育培訓制度執(zhí)行不力；⑤項目部對施工安全技術(shù)交底制度執(zhí)行不力；⑥企業(yè)和項目部針對現(xiàn)場指揮人員相關安全教育培訓制度執(zhí)行不力；⑦項目針對注水人員相關安全教育培訓制度執(zhí)行不力；⑧項目維護保養(yǎng)人員未按照公司《船舶及設備維護保養(yǎng)須知》《微電腦力矩限制器用戶手冊》要求定期對力矩限制器進行維護保養(yǎng)；⑨企業(yè)和項目部對安全檢查制度執(zhí)行不力；⑩項目部未開展突發(fā)事件應急救援預案演練。

4）根源原因的分析

事故根源原因包括企業(yè)層面安全理念缺陷和項目層面安全理念缺陷。事故根源原因?qū)е铝耸鹿矢驹颍撌鹿史从沉似髽I(yè)和項目部安全文化建設欠缺；安全意識薄弱，未很好執(zhí)行安全方針；安全履職履責不到位，對國家安全法律、法規(guī)執(zhí)行力度差；安全目標組織實施不力。

5）安全“漏洞”查找

漏洞一定可以定位在“3-2-1”致險模型的某個位置或者某個層面的鏈條的某個環(huán)節(jié)上。從上述分析中可以發(fā)現(xiàn)，人、物、環(huán)境均存在缺陷，因此可以逆向追蹤其原因是多名作業(yè)人員安全知識不足、安全意識不強，最終歸結(jié)于安全管理體系的原因，即安全管理體系存在嚴重漏洞，這主要體現(xiàn)在企業(yè)和項目層面對安全管理體系文件執(zhí)行不力。有的企業(yè)和項目安全生產(chǎn)責任制、安全教育培訓制度、設備設施維護保養(yǎng)制度、安全監(jiān)督管理制度、安全技術(shù)交底文件、應急預案、安全手冊等均已制訂，但執(zhí)行不力，在該案例中表現(xiàn)的尤為突出。但究其根源，是企業(yè)和項目管理層安全理念存在問題。

4 結(jié)語

1）在分析了古典、近現(xiàn)代致因機理的基礎上，結(jié)合“2-4”模型，考慮了水運工程施工分級管理、受自然條件影響大等特點，提出了水運工程施工“3-2-1”事故致險機理。“3-2-1”模型采用逆推法從直接原因—間接原因—根本原因—根源原因的分析過程，揭示了水運工程施工事故發(fā)生的機理。

2）“3-2-1”事故致險機理是多維空間致因模型。多維體現(xiàn)在考慮了人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境條件差以及生理、心理、安全知識、安全意識、安全習慣等維度。空間性是考慮了各致因因素交叉耦合發(fā)生事故的“時空”，開啟了過去—現(xiàn)在—未來的應用模式。

3）案例分析表明，重力式碼頭沉箱浮運和沉放施工應作為危險性大的工程進行重點管理。事故“漏洞”在于企業(yè)和項目安全管理體系缺陷，即對安全管理體系文件執(zhí)行不力。根源原因在于企業(yè)和項目管理層均存在安全理念欠缺的問題。案例分析對同類型工程施工安全事故的預防具有較強指導意義。