基于結構方程模型的基坑工程事故致因分析＊

李紅霞，范永斌，孫慶蘭，杜 嬌

(1.西安科技大學 管理學院，陜西 西安710054;2.河北民泰安全評價咨詢有限公司，河北 石家莊050000)

0 引 言

高層建筑數量的不斷增多促進了地下空間的開發和利用，具“近、深、大”特點的深基坑越來越多［1］，基坑距離周邊保護對象越來越近，規模加大，深度加深［2］，甚至出現20 多米以上深度的超大型基坑，深基坑增多加大了支護及安全管理的難度。據統計，全國有1/4 的基坑工程都發生過或多或少的事故［3］，不僅帶來巨大的經濟損失，甚至造成人員傷亡，帶來惡劣的社會影響。因此，研究基坑工程事故影響因素，進行有針對性的干預，對提高基坑工程安全管理水平尤為重要［4］。

Martin Th.van Staveren［5］(2007)分析得出:地層的不確定性會帶來風險并導致基坑工程事故的發生;Hyun Ho Choi［6］等人(2008)等對基坑工程存在的風險進行辨識，認為及時監測會降低基坑工程事故發生概率。趙挺生［7］等人(2005)對建筑施工的傷害誘因、質量管理和安全控制等進行統計調查發現:間接因素比直接因素導致的事故頻率要高。王曙光［8］(2005)從勘察、設計、施工、地下水或管理不善等方面分析了基坑支護事故發生的原因。邊亦海［9］(2006)從勘察、設計、施工、監理、監測、管理失誤等方面分析了深基坑工程事故發生的原因并提出相關對策。蘭守奇(2009)［10］等人將基坑事故發生的原因歸納為自然、事故、環境、施工等3 類，并分析了基坑工程的破壞機理。劉翔(2008)［11］等人將危險源分為主觀、客觀兩個危險源并提出相應對策。他認為規劃、管理、設計、施工和監理等環節是主觀風險源;土層條件、技術難度、工程管理、市政管網及周邊建筑物等是客觀危險源。王鳴曉(2011)［12］分析得出基坑存在地質、施工及環境風險等問題。田水承(2014)［2］等分析了建設、勘察、設計、施工監理監測等環節的基坑工程事故影響因素。

縱觀多位學者的研究，大部分研究側重于技術及風險評價方面，對于基坑事故原因分析尚欠系統深入，且大多數研究重在基坑工程建設管理現狀分析及事故總結，側重于定性分析，定量分析較少，而已有的定量分析也存在分析涉及環節較少、抽樣不合理等問題，所以，在對基坑建設的各個環節進行大量調研的基礎上，建立基坑工程事故致因模型，運用結構方程模型方法分析基坑事故影響因素及相互關系，可以為加強基坑安全管理做出理論探索。

1 研究變量設計與樣本選取

通過反復討論，結合基坑工程建設實際，在王曙光(2005)、蘭守奇(2009)、王鳴曉(2011)等人的研究成果的基礎上，參考田水承、高瑞霞、杜嬌(2014)等人對建筑基坑事故影響因素研究一文中提取的6 方面30 項影響因素作為研究變量，具體見表1，事故運用事故次數，傷亡人數、經濟損失3個變量進行測量。

基坑建設涉及的環節較多，與建設單位的管理能力、勘察、設計的技術水平、施工、監理等現場管理能力都有一定聯系［13］，全國各地的土質、地理條件也各不相同，為了保證研究的客觀及全面性，項目研究人員在陜西、山東、甘肅、河南、河北等省區選擇了相應的建筑、勘察、設計、施工等單位作為調研樣本，進行了深入的調研。

在各樣本單位進行調研，共收回調查問卷165份，其中有效問卷145 份，被調研人員包含勘察、設計、施工、監理人員等，職位包括項目經理、施工組長、安全總工、安全員、設計人員、監理員、技術部長等。學歷層次構成為:本科學歷占68%，大專學歷占19%，其他學歷占13%;工作年限構成為:工齡10 年以上的占52%，工齡5 ～10 年的占33%;調查涉及的單位中，建設與施工單位占74%，設計單位占10%，勘察單位占5%，監理與監測單位占11%.從調查樣本情況來看，本次調查的樣本比較全面，結構合理，具有一定的普遍性。

2 研究假設

基坑工程事故的發生是由于多種因素造成的，建設、勘察、設計、施工、監理、監測任何環節的疏忽或管理不善，都有可能造成事故隱患，從而引發事故的發生。要防止事故發生，需要對各環節加強管理。具體研究假設如下。

H1:建設管理對事故有顯著影響。建設單位往往存在以下問題:建筑單位未嚴格審查勘查、設計、施工單位的資質與條件，任意發包;未按照規定辦理報建審批手續;沒有進行嚴格論證就提前開始進行設計、施工;過度壓低工程造價，隨意修改支護結構體系設計，干預場地探孔及測試方案;缺乏動態信息管理及安全監督;工程負責人對深基坑工程經驗缺乏，教育培訓工作弱化等。這些問題累積后，容易造成基坑工程現場管理不到位，對信息化施工、監測數據分析不夠重視、報警標準不正確，或對異常數據不能及時應對等現象，如果相關單位的應急預案不合理，不能快速的進行搶險救援，就更容易引發工程事故。

表1 基坑事故影響因素表Tab.1 Accident-causation of excavation

H2:勘察對事故有顯著影響。勘察過程中往往存在一些隱患:如基坑勘察布點過少、勘察方案不合理、或者實地勘察不認真，這都容易造成勘察資料失誤，從而導致土層厚度、壓力計算等數據不準確，影響方案設計。

H3:設計對事故有顯著影響。基坑支護方案設計受基坑深度、水土條件、相鄰建筑、道路、地下管道、變形要求、施工能力、工期、造價等因素的限制，非常復雜，所以在進行基坑工程方案設計時，應首先進行詳細勘察，同時邀請專家進行嚴格論證，保證設計方案準確合適。但個別設計單位存在管理不善，設計人員經驗缺乏、資質不足或違反相關規范盲目設計等問題，以致出現方案不當、措施不得力、支撐結構設計失誤等問題。

H4:施工對事故有顯著影響。在施工過程中也存在隨意修改設計文件，不按照設計方案和施工方案施工、不嚴格遵守施工規程等問題。有些基坑未按照“分層、分塊、對稱、平衡、限時”原則施工，支護不及時，導致基坑邊坡穩定性受到影響;沒有合適的地下水治理措施和坑底土突涌措施;在建設過程中現場管理混亂，機械操作不當，存在碰撞支撐系統及支護樁墻等問題;施工荷載超載，使支護體系產生大變形;或者存在周邊環境保護措施不夠、造成管線破損以及地表沉降、建筑物開裂等問題。

H5:監理對事故有顯著影響。監理過程中往往出現下列問題:監理人員責任心不強，對錯誤行為不及時制止，使得隱患進入施工階段;或者受建設單位的影響，不能實施有效監理，工作走形式，這都對基坑工程的正常建設造成影響。

H6:監測對事故有顯著影響。有的單位為了節約成本，削減監測內容，造成監測不及時不全面、數據不準確等問題，對于出現的問題不能及時判斷與處理，不能根據工程進展情況及時調整施工或設計方案;另外，由于工作經驗不足等原因，對監測數據不能充分分析，或者出現報警不及時等問題，都會導致嚴重的工程事故。

除了以上各個環節對事故有直接影響外，各環節之間還有交叉影響，也會對事故的發生造成間接影響。具體假設如下:H7:勘察對設計有顯著影響;H8:設計對施工有顯著影響;H9:監理對施工有顯著影響;H10:建設單位對施工有顯著影響;H11:監測對施工有顯著影響。

3 建模與檢驗

3.1 模型的構建

依據基坑工程建設的各環節的特點，文中構建了基坑工程事故致因模型，具體如圖1 所示。

圖1 基坑工程事故致因關系假設模型Fig.1 Hypothetical relationship model of excavation engineering accident causation

3.2 模型的檢驗與修正

文中運用SPSS17.0 軟件，進行信效度檢驗，檢驗結果表明，建設、勘察、施工、設計、監理、監測等指標的Cronbach’s α 分別為0.780，0.729，0.705，0.825，0.764，0.786，0.861，均大于0.6，同時各指標的CITC 值均符合標準，說明其可靠性可以接受。同時，KMO 測量與Bartlett’s 球形檢驗的結果顯示，各指標的KMO 值分別為0.691，0.671，0.672，0.824，0.679，0.767，各指標巴特萊特球體檢驗的X2統計值的顯著性概率均小于0.01，說明數據具有相關性，適宜做因子分析［14］。

在此基礎上，文中運用AMOS7.0 分析軟件對初始模型進行擬合度檢驗，得出初始模型的χ2/df的統計值為2.477，符合參考標準;CFI 值為0.834，NFI 值為0.750，IFI 值為0.836，低于參考標準0.90;近似誤差均方根(RMSEA)為0.078，符合參考標準。通過模型內在結構擬合度對所有的假設進行檢驗，模型中路徑回歸系數及檢驗指數見表2.

表2 初始模型的路徑參數估計Tab.2 Parameter estimation path of initial model

結果顯示:監理對施工的影響這一路徑參數的C.R.絕對值為1.441，監測對施工的影響這一路徑參數的C.R.絕對值為0.475，均小于1.96 的參考值，且均為p ＞0.05，表明未通過顯著性檢驗，應該刪除，其余路徑參數的C. R. 絕對值均大于1.96，且p ＜0.05，表明通過顯著性檢驗，應予以保留［15］。經過多次擬合和修正，得到最終的模型擬合指標，與初始模型的擬合指標比較得表3.

修正后，結構模型潛變量之間的路徑關系及其誤差項各系數值結果為:各潛變量之間路徑參數臨界值的絕對值最小為2.224，最大為4.964，遠遠大于參考標準1.96，各誤差項的標準誤差在0.054 ～0.079 間，數值較小，全部通過顯著性檢驗。完整的修正驗證模型以簡化的路徑圖表示，具體如圖2 所示。

表3 初始模型和修正后模型擬合指標比較Tab.3 Initial model and modified model fitting index comparison

從圖2 可知，施工環節對事故的影響最大，監測環節對事故的影響次之，接下來依次是設計、監理、勘察及建設單位的管理。同時，勘察對設計影響顯著，設計對施工影響顯著。

3.3 結果分析

從修正路徑圖中可以看出，模型修正后，建設單位管理對事故有顯著影響，同時，勘察、設計、施工、監理、監測環節均對事故有顯著影響，勘察環節對設計環節有顯著影響、設計環節對施工環節有顯著影響、建設單位對施工環節有顯著影響等9個假設路徑均通過顯著性檢驗，結果解釋如下。

現場施工管理水平及監測的有效及全面性對基坑事故的影響最大，假設路徑系數分別為0.84與0.78，因此，在施工過程中，必須實施動態監測，而更重要的是規范施工管理，嚴格管控每一環節，才能夠降低基坑事故的發生概率。

接下來影響較大的兩個環節為設計及監理，圖中的路徑系數分別為0.75 與0.68，這一數據表明，合理規范的設計能夠降低基坑事故的發生率，同時，配備合適的監理人員，進行規范監理，能夠降低基坑工程事故的發生率。

相對其他因素，勘察環節也對基坑事故的發生有一定影響，路徑系數為0.64，同時，勘察環節對設計環節影響較大，路徑系數為0.72，表明提供詳細準確的勘察資料，能夠提高基坑設計方案的可靠性，因此，基坑工程施工前，必須設計完善的勘察方案，嚴格進行實地勘察。

研究結果還表明，建設單位的決策管理及設計環節分別對施工環節有一定影響，路徑系數為0.59 與0.73，表明建設單位在招投標時，需要嚴格資質審核，加強對施工單位的管理與監督，并且需要設計單位提供詳細、合理的基坑設計方案，才能為安全施工提供支持，從而降低基坑事故的發生率。

4 結 論

通過分析可以看出，建筑基坑建設過程中，每一環節的工作都不能忽視，環環相扣，在施工、監測環節加強管理的同時，也要加強對勘察、設計、監理及建設單位的管理與監督。

建設單位在招投標過程中，應當堅持公開、公正、平等、競爭原則，擇優選擇承包單位，選擇工程勘察、設計、施工單位時，注意相應資質等級的審核，不得肢解發包工程。勘察單位應該根據基坑工程設計、施工的特點，對勘察工作提出具體要求，提供準確完整的設計參數，重視周邊環境的調查。設計單位應該重視基坑工程建設的設計工作，設計合理的基坑工程方案，實行動態設計。施工單位應該結合設計要求，嚴格按照規程組織施工，并重視信息監測結果。監理單位也應貫徹落實監理制度，嚴格監督工程質量，加強重點環節監理控制。監測單位不能隨意刪減監測項目，應該按照要求布點，實施動態監測。只有各相關方嚴格按照規程操作，才能杜絕基坑工程事故。

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