摘要：隨著城市化進程的加快，地下空間的開發(fā)利用已成為各個城市解決空間需求問題的有效手段。然而，地下空間的開發(fā)利用容易導致基坑安全事故，安全生產問題日益嚴重。以基坑事故調查報告為研究對象，利用文本挖掘技術進行關鍵詞詞頻分析，形成包含人的因素、物的因素、環(huán)境因素、管理因素、技術與方法五大維度的事故致因體系，通過提取每個基坑事故致因鏈，構建基坑事故致因網絡模型并進行拓撲結構分析。研究表明，復雜網絡分析模型能夠展示基坑事故內部演化規(guī)律。針對研究結論提出有針對性的安全管控措施。

關鍵詞：復雜網絡；基坑工程；事故致因；文本挖掘

0"引言

《2020中國城市地下空間發(fā)展藍皮書》指出，自2014年起，我國城市地下空間開發(fā)利用呈現(xiàn)規(guī)模發(fā)展態(tài)勢。“十三五”期間，全國地下空間開發(fā)直接投資總額約8萬億元，我國已成為地下空間開發(fā)大國。然而，由于施工環(huán)境的封閉性和地質構造的特殊性，基坑施工存在較大的安全風險?；犹⒔ㄖ飪A斜、道路沉陷、管道破壞等施工安全風險事故頻發(fā)，對社會經濟造成巨大損失。

由此可見，總結和提煉基坑施工安全事故內在發(fā)展規(guī)律，開展相應的預測分析具有十分重要的意義[1]?；影踩鹿释啥鄠€致因相互作用、疊加放大導致，多種致因耦合會造成風險的不確定性和多源性，使得在研究中難以揭示各致因之間的錯綜復雜關系和發(fā)生機理。而復雜網絡能夠較好地揭示基坑事故內部演化規(guī)律，厘清各致因之間的關系?；诖?，本研究運用文本挖掘的方法分析基坑事故致因，建立合理的基坑事故致因體系。在此基礎上，構建基坑事故致因網絡模型，分析關鍵致因、關鍵致因鏈和事故致因規(guī)律，可為基坑施工安全風險防范和應對提供參考。

1"研究現(xiàn)狀與框架設計

隨著基坑施工周邊建筑物、管線、道路、橋梁、車輛及人員情況不斷復雜化，基坑事故致因種類和數(shù)量不斷增加。國內外學者針對基坑安全事故具體特性和應用場景，著重研究了環(huán)境因素、人為因素及技術因素三大類基坑事故影響因素。Moormann[2]基于對530個基坑事故的分析，發(fā)現(xiàn)大量基坑事故受土質影響，其中軟土地基更易造成基坑事故。鄭剛等[3]認為，基坑土體參數(shù)等具有較大的不確定性。在施工過程中，土體受環(huán)境作用影響性質發(fā)生變化，進而造成基坑變形及失穩(wěn)等問題。張向陽等[4]認為，施工現(xiàn)場操作不當、安全教育流于形式、安全監(jiān)測懈怠等會造成基坑事故。Hyun等[5]對基坑工程風險評估進行研究發(fā)現(xiàn)，及時對基坑工程中的風險進行辨識與檢測會降低事故發(fā)生概率。潘夢真等[6]認為，基坑工程技術難度高、涉及領域廣，各因素的交互作用影響巨大，只有綜合考慮各種因素的交叉作用才能更好地降低風險，減少安全事故。

為了揭示基坑事故致因之間的深層結構關系，Zhou等[7]基于SVM機器學習方法，訓練地鐵基坑風險分析模型。吳賢國等[8]改進了物元可拓模型，采用評估權重貼近度對待評物元進行歸一化處理。陳蓉芳等[9]構建修正主觀權重后的熵權可拓模型，對基坑工程進行風險評估。王建波等[10]構建DEA-AHP-BP神經網絡進行風險評估，運用機器學習以減少基坑工程因多變因素導致的不確定性問題。包小華等[11]統(tǒng)計了近300起基坑事故中的基坑尺寸與設計、環(huán)境與水文地質等因素權重，采用模糊綜合評價進行基坑工程風險評估。

當前，利用復雜網絡對工程事故進行預防和風險控制的研究不斷深入。Deng等[12]構建了煤礦風險網絡模型（CMRN），衡量比對各種風險控制措施的效果。Zhou等[13]構建了地鐵施工事故網絡模型（SCAN），探究事故之間的相關性。覃璇等[14]構建了尾礦庫事故風險演化網絡模型，通過捕捉關鍵隱患節(jié)點預防事故發(fā)生。周新宇等[15]建立了事故行為致險網絡，探究直接因素與間接因素導致的事故致險機理。

上述研究成果表明，國內外工程事故致因研究主要聚焦于事故影響因素識別與多維視角剖析事故發(fā)生的內部機理，進而構建風險評價體系模型，如變權物元可拓模型與熵權可拓模型等，并且傾向于通過施工技術、風險及其評價性研究，梳理施工安全事故及其風險因素之間的復雜關聯(lián)關系。為了能夠有效刻畫和揭示事故內部各致因元素之間的復雜結構關系，利用復雜網絡對工程事故預防和風險控制的研究正在興起，且在化工事故、地鐵事故等事故致因研究中取得了一定成果?；诖耍狙芯恳詮碗s網絡為主要框架建立基坑事故致因網絡模型。

2"數(shù)據搜集與處理

2.1"數(shù)據搜集

基于2006—2020年全國181起房屋及市政基坑事故案例，剔除9起與基坑工程本身無關的事故，得到有效案例172起。根據《生產安全事故報告和調查處理條例》（國務院令第493號）對事故等級的劃分，得到事故等級特征，見表1。

2.2"數(shù)據整理與分析

對文本進行預處理可以增強關鍵詞的精度，提高后續(xù)致因體系構建的科學性與精準性。首先，運用Python語言對基坑事故調查報告中的事故經過、事故直接原因、事故間接原因進行jieba中文分詞，并使用停用詞表過濾廢詞從而得到有效詞語；其次，進行詞頻統(tǒng)計，共提取詞頻大于20的關鍵詞486個；最后，以研究要求和統(tǒng)計詞頻為依據合理抓取關鍵詞并進行統(tǒng)計。

通過梳理文獻相關致因體系或風險體系，結合事故致因理論，將事故發(fā)生影響因素分為人的因素、物的因素、環(huán)境因素、管理因素、技術與方法五大類。

3"基坑事故致因體系構建

通過對五大類詞頻進行篩選、剔除和分類，結合基坑事故報告對所篩選出的詞頻進行分析，得到五大事故類型分別對應的事故致因。將其與事故類型進行編碼，形成完整的基坑事故致因體系，見表2。

4"基坑事故致因拓撲網絡構建

4.1"拓撲結構模型構建

采用事故致因鏈提取事故信息和事故致因對事故的影響。致因鏈可以識別事故發(fā)生期間各致因間的關聯(lián)關系，進而清晰地辨別出事故發(fā)生路徑。

根據基坑事故致因體系，對所收集的172個事故案例進行事故類型評定與關鍵詞詞頻分析，從中識別出基坑工程施工過程中的61個風險點，最終歸納為7類基坑事故。將以上結果作為構建基坑事故致因模型的68個網絡節(jié)點，且將它們之間的因果關系作為節(jié)點之間的連邊。根據所提取的事故致因鏈，運用Gephi軟件繪制基坑事故致因網絡拓撲圖，如圖1所示。

4.2"拓撲結構分析

4.2.1"網絡密度

研究發(fā)現(xiàn)，該網絡模型共有68個節(jié)點和538條有向連邊，密度為0.118，表明網絡的連通性一般，各致因點之間并不存在較多的兩兩相連的關系，事故演化具有較為固定的路徑或演化形式。

4.2.2"網絡直徑與平均路徑長度

網絡直徑和平均路徑長度是衡量基坑事故致因模型中致因因素演化效率和連通性的指標參數(shù)。在該模型中，平均路徑長度為2.271，說明網絡中任意一個風險點影響到其他因素平均需要經過2.271條連邊，即致因網絡中不同致因點和基坑事故的聯(lián)系較為緊密，較易導致事故發(fā)生。網絡直徑為6，說明網絡中任意兩個節(jié)點之間的事故致因鏈最多需要6步。因此，基坑工程施工風險點的影響范圍在0～6，致因鏈形成過程為：M5→M16→M8→TM3→TM2→E3→H1→MC9→A2。

4.2.3"網絡節(jié)點度

網絡節(jié)點度在一定程度上可以反映節(jié)點的重要性。該網絡模型節(jié)點度分布如圖2所示。通過Pajek軟件計算可知，該網絡平均度值為7.912。如果基坑事故致因網絡模型中某一個節(jié)點發(fā)生變化，平均可以影響7.912個與之相關的節(jié)點，使其隨之產生變化。

由圖2可知，未采取有效加固支護措施（TM2）和安全生產意識淡?。℉8）的入度值最大，均為22，出度值均為21，總度值為43，并列排名第2。這說明基坑事故致因網絡中有22個致因因素會影響基坑支護措施的加固，同時有22個致因因素會使施工人員生產意識淡薄，進而導致基坑事故發(fā)生。因此TM2、H8是基坑事故致因模型中需要重點防控的致因節(jié)點。現(xiàn)場安全隱患監(jiān)管不到位（M10）的出度值最大，為28，入度值為16，總度值為44，排名第1。這說明現(xiàn)場安全隱患監(jiān)管不到位將導致事故致因網絡中28個致因點及事故的發(fā)生，體現(xiàn)了安全監(jiān)管的重要性。

4.2.4"聚類系數(shù)

聚類系數(shù)是用于度量事故致因網絡模型中各節(jié)點之間聚集程度的指標，是網絡結構的重要特征之一?；邮鹿手乱蚓W絡模型聚類系數(shù)分布如圖3所示。

由圖3可知，未設置安全警示標志（M18）、業(yè)主方未明確安全技術要求（H7）、組織管理機構不健全（M12）、大雪天氣（E1）和地基疏松下沉（E8）聚類系數(shù)較高。其中，M18聚類系數(shù)最高，為0.75，非常容易觸發(fā)其他致因點，從而形成致因鏈，導致事故發(fā)生。因此，在基坑事故安全管理工作中，應針對以上節(jié)點做好相應的預防措施和事故處理預案，避免上述致因點引發(fā)其他致因點或事故繼發(fā)。

該網絡模型的聚類系數(shù)平均值為0.291，整體離散程度較高。由于本模型為有向加權網絡模型，在聚類系數(shù)的計算中需考慮到邊的權值。本網絡加權聚類系數(shù)為0.497，大于未加權的聚類系數(shù)0.291，可見本網絡中風險點和風險事故因加權的影響趨于聚集。

4.2.5"介數(shù)中心度

荷載分布不均勻（MC7）的介數(shù)中心度最大，為0.083；其次為安全責任主體未落實（M8）、地質條件差（E3）、安全生產意識淡?。℉8）、違章作業(yè)（H5），介數(shù)中心度分別為0.079、0.079、0.071、0.068?；邮鹿手乱蚓W絡模型中另有22個節(jié)點，介數(shù)中心度均小于0.002，說明這部分節(jié)點連接較為松散，不做為重點分析對象。

在基坑事故致因網絡模型中，介數(shù)中心度大于0.02的節(jié)點介數(shù)值分布如圖4所示。由圖4

可知，基坑事故致因網絡模型的介數(shù)中心度是0.015 4，介數(shù)中心度最高的風險點亦是MC7；共計9個節(jié)點介數(shù)中心度為0，說明這些致因點在事故致因鏈演化過程中沒有起到媒介作用；MC7、M8等26個節(jié)點的事故中心度大于0.01，其累積介數(shù)中心度高達94.6%，說明近95%的風險演化路徑包含這26個致因點?？梢姡侠砜刂平閿?shù)中心度較高的風險點，可以增加致因網絡模型的平均路徑長度，從而降低事故致因鏈的演化效率和致因網絡的級聯(lián)效應。

5"結語

隨著我國城市地下空間開發(fā)利用規(guī)模不斷擴大，地下建設工程數(shù)量和規(guī)模不斷上升，基坑工程事故日益增多?；邮鹿适芏喾N復雜因素的交叉影響，難以進行規(guī)律探索與風險管控。鑒于此，本文通過搜集整理172起基坑施工事故案例，建立了包含人、物、環(huán)境等多維因素的事故評價體系，并通過提取事故的致因鏈，構建事故致因網絡模型，探討基坑工程事故演化特征。

研究可知，在網絡節(jié)點度中，安全生產意識淡?。℉8）入度值最大，為22，說明有22個致因因素會使施工人員的安全生產意識淡薄，應展開三級安全教育培訓并有針對性地制定培訓內容；現(xiàn)場安全隱患監(jiān)管不到位（M10）的出度值最大，為28，說明安全隱患監(jiān)管不到位將導致網絡中28個致因點事故發(fā)生，應加強安全風險管控及隱患排查治理，強化風險防控機制建設，著力解決安全發(fā)展的根源性隱患。在聚類系數(shù)指標中，未設置安全警示標志（M18）聚類系數(shù)值高達0.75，極易觸發(fā)其他致因點，從而形成致因鏈導致事故發(fā)生，應制訂現(xiàn)場安全標志規(guī)范管理方案并貫徹落實，對于疏于職守的施工方采取嚴格的懲罰措施。

對于其他致因元素的發(fā)生規(guī)律，同樣可以通過深入研究基坑事故致因網絡模型特征，提出相應的防控政策與措施。

由于數(shù)據樣本偏少，無法完全體現(xiàn)基坑施工致因演化的全部規(guī)律，且在提取致因鏈過程中存在主觀偏差，本研究存在一定的局限性。今后，應不斷積累、擴充數(shù)據，完善致因網絡模型，并考慮資源約束帶來的決策影響。一方面，可以為基坑事故致因分析提供更直觀的指導與參考；另一方面，可以為提升深基坑施工安全管理水平提供理論支撐。

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收稿日期：2023-02-04

作者簡介：

張兵（1983—），男，博士，副教授，研究方向：工程項目管理和安全管理。

蔡天昊（1997—），男，研究方向：工程項目管理和安全管理。

熊婷蜓（1998—），女，研究方向：工程項目管理和安全管理。