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为解决地铁站深基坑施工安全风险问题,研究人员开展基于 N-K 模型和社会网络分析(SNA)模型的风险因素耦合研究。结果表明多风险耦合影响施工安全,确定了关键风险因素。该研究为提升深基坑安全管控提供理论参考。
在城市现代化进程中,地铁建设成为缓解交通拥堵的关键举措。截至 2022 年底,中国众多地铁线路与站点处于在建或规划状态。然而,地铁站深基坑施工却面临诸多挑战,复杂的施工环境、多样的作业程序以及大量机械设备的使用,使得安全事故频发。像 2008 年杭州地铁湘湖站的坍塌事故,造成 21 人死亡和巨额经济损失;2022 年深圳地铁 13 号线白芒站的坍塌,也导致了人员伤亡和经济损失。这些惨痛的事故警示着人们,必须重视地铁站深基坑施工的安全风险。
以往的研究虽然在深基坑施工安全方面取得了一定成果,但大多忽略了风险因素之间的相互耦合作用。这使得对施工安全的探索不够深入,难以制定出全面有效的风险控制策略。为了填补这一空白,武汉理工大学土木工程与建筑学院等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员通过收集 197 个地铁站基坑事故数据,建立了包含 5 个主要风险因素和 36 个次要风险因素的风险因素体系。随后,运用 N-K 模型和 SNA 模型,深入探究安全风险的相互作用与耦合机制。
在研究方法上,主要运用了以下关键技术:一是数据收集与筛选,从学术文献、新闻报道、事故调查报告等多渠道收集数据,并依据严格标准筛选出 1991 - 2023 年的 197 个有效事故案例;二是基于 “4M1E” 系统安全理论和 Wuli - Shili - Renli(WSR)系统方法构建风险因素框架;三是利用 N-K 模型计算不同风险因素的耦合效应,以评估风险耦合的危害程度;四是借助社会网络分析(SNA)模型,分析风险因素间的网络结构,确定关键风险因素。
研究结果如下:
- N-K 模型计算结果分析:在地铁站深基坑施工安全系统中,风险因素存在多种耦合类型。研究发现,五因素耦合虽发生概率低(仅占收集数据的 10.15%),但风险耦合值最大(0.210310),对系统安全影响极大。同时,风险耦合值与风险因素数量呈正相关,即T5>T4>T3>T2。在双因素耦合中,“人员 - 管理”“管理 - 环境” 和 “人员 - 材料” 的耦合风险较高,说明主观因素的耦合对系统安全影响更大。三因素耦合中,“人员 - 管理 - 环境”“材料 - 管理 - 环境” 和 “人员 - 材料 - 管理” 的耦合风险突出,凸显了管理因素的重要影响。四因素耦合时,“人员 - 材料 - 管理 - 环境” 等组合的耦合风险较高,表明管理和环境风险因素易与其他因素耦合引发系统风险。
- SNA 模型计算结果分析:通过 UCINET 6.0 软件计算风险节点的接近中心性(CC)和中介中心性(CB),确定了重要风险因素。入度接近中心性高的因素,如 “违反操作规程”,是安全事故的直接原因;出度接近中心性高的因素,像 “人员安全意识淡薄”,易触发其他风险因素;中介中心性高的因素,例如 “专业技能不足”,在风险传递中起重要中介作用。此外,通过可达性分析发现,管理和环境因素大多可导致 “人员 - 材料 - 管理 - 环境 - 技术” 的耦合风险。
- 核心风险因素识别:综合 SNA 模型和 N-K 模型,确定了 “人员安全意识淡薄”“专业技能不足”“安全投入不足” 等为关键风险因素。这些因素具有引发多因素风险耦合的能力,在实际工程案例中出现频率高且后果严重。
研究结论与讨论部分指出,多因素风险耦合对地铁站深基坑施工安全影响重大,施工过程中应尽量避免。SNA 模型分析表明不同类型中心性高的风险因素在风险传播中扮演不同角色,有效管控这些因素可阻断风险传播路径。综合两个模型确定的关键风险因素,在施工中需重点防控。该研究为地铁站深基坑施工安全风险管理提供了有力的理论支持,不过研究数据存在局限性,未来可开展更全面的数据分析,构建加权网络模型,以更精准地量化风险因素影响,优化风险网络结构,进一步保障地铁站深基坑施工安全。