城市軌道交通工程施工安全事故聚類分析

劉 文， 楊志勇， 劉東軍， 翟世鴻,4， 曾德星

(1.中交第二航務(wù)工程局有限公司， 武漢 430040； 2.華中科技大學(xué)土木工程與水利學(xué)院， 武漢 430074； 3.交通運(yùn)輸行業(yè)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能制造技術(shù)研發(fā)中心， 武漢 430040； 4.長大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430040)

城市軌道交通工程施工過程中安全事故的問題日趨凸顯，如何保證城市軌道交通工程的安全施工，受到全社會(huì)廣泛關(guān)注[1-2]。對城市軌道交通工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素的相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，現(xiàn)階段鮮見專門管理城市軌道交通工程事故報(bào)告的數(shù)據(jù)庫，使研究人員獲取信息受到較大限制，這對城市軌道交通工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理是十分不利的[3-4]。

在城市軌道交通工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)文獻(xiàn)研究過程中，發(fā)現(xiàn)目前沒有建立城市軌道交通工程施工事故報(bào)告管理的具體數(shù)據(jù)庫。研究人員僅針對部分發(fā)生的城市軌道交通工程施工事故進(jìn)行了基礎(chǔ)性風(fēng)險(xiǎn)分析。例如，Lee等[5]對中國臺(tái)灣高雄地鐵施工發(fā)生的地表塌陷事故進(jìn)行研究，歸結(jié)事故原因?yàn)楣苡炕蛩ε岩鸬牡叵滤Э芈┧?，?dǎo)致了盾構(gòu)機(jī)開挖面的涌水涌砂。Copur等[6]對伊斯坦布爾錫利夫里市盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)室內(nèi)發(fā)生的嚴(yán)重甲烷爆炸事故進(jìn)行研究，推測事故原因?yàn)槁菪斔蜋C(jī)和套管之間的摩擦火花，引起開挖室所用泡沫劑中氧氣與地層中甲烷之間產(chǎn)生爆炸。盡管職業(yè)安全與健康管理局(occupational safety and health administration, OSHA)數(shù)據(jù)庫(2000—2016)包含17種工程建設(shè)項(xiàng)目，但沒有關(guān)于城市軌道交通工程建設(shè)項(xiàng)目事故案例的數(shù)據(jù)庫。因此，現(xiàn)創(chuàng)新性建立結(jié)構(gòu)化的城市軌道交通工程施工安全事故數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用K-means聚類分析方法來獲取安全事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)，確定施工中的主要突發(fā)及常規(guī)事故，采用對應(yīng)安全管理措施來降低安全事故的發(fā)生具有重要意義。

現(xiàn)從客觀角度切入，采用定性和定量分析方法對城市軌道交通工程施工安全事故案例報(bào)告進(jìn)行結(jié)構(gòu)化研究。首先，收集281項(xiàng)城市軌道交通工程施工事故案例報(bào)告，通過定性分析形成事故數(shù)據(jù)庫，作為深入定量分析的原始材料；并且將事故后果嚴(yán)重程度定義為從“1”(輕微損失)到“5”(死亡)的五點(diǎn)量表；然后，基于數(shù)據(jù)庫的變量定義進(jìn)行聚類分析建立集群。將每個(gè)集群發(fā)生各種嚴(yán)重程度后果的情況與其他集群以及整個(gè)數(shù)據(jù)庫相比較，形成該集群潛在風(fēng)險(xiǎn)可能性的量化結(jié)果。

1 基于K-means的安全事故聚類

K-means聚類算法為常用無監(jiān)督學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)方法[7]，其主要步驟如下：

1.1 特征向量和事故距離確定

聚類分析首先需要根據(jù)一組變量定義每個(gè)事故，即描述事故的特征向量[8]。聚類分析的解完全依賴于所選的特征向量，特征向量的合理選擇對聚類分析結(jié)果的可靠性至關(guān)重要。

表1總結(jié)了文獻(xiàn)中用以描述城市軌道交通工程施工安全事故的相關(guān)變量。顯然，在以往的研究中經(jīng)?？紤]諸如日期(季節(jié)/星期/時(shí)間)、事故的嚴(yán)重性、作業(yè)(盾構(gòu)機(jī))的狀態(tài)、事故的階段、事故的類型和事故的原因等變量，而考慮“合同安排”變量的情況較少。所建立的數(shù)據(jù)庫中采用8個(gè)變量，包括季節(jié)、時(shí)間段、作業(yè)狀態(tài)、事故的嚴(yán)重程度、盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)、事故的階段和事故的原因，對收集到的281個(gè)安全事故進(jìn)行詳細(xì)描述，具體由變量組成。

表1 安全事故數(shù)據(jù)庫具體分類及其變量組成Table 1 Specific classification and variable composition of safety accident database

每個(gè)安全事故都由8個(gè)向量描述，整個(gè)數(shù)據(jù)庫由一個(gè)281行8列矩陣表示。以矩陣來描述安全事故的形式，使得數(shù)據(jù)庫具有模塊化的特征，便于通過增加或刪除變量，實(shí)現(xiàn)對安全事故特征向量的持續(xù)改進(jìn)。

然后將事故轉(zhuǎn)換為特征向量。事故發(fā)生原因由25個(gè)變量表示，若事故發(fā)生原因變量的值為1～25，則表明該變量是此次事故的發(fā)生原因。以事故1為例，01表示事故1的發(fā)生原因?yàn)椋菏及l(fā)-到達(dá)端洞口土體加固及降水不當(dāng)，其他所有事故發(fā)生原因變量的值均設(shè)為0，以此類推。

聚類將使類似的事故分為一組。事故的相似性通過規(guī)定的距離度量來評估。為了量化數(shù)據(jù)庫中的安全事故之間的距離，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)min-max標(biāo)準(zhǔn)化(歸一化)處理，使數(shù)據(jù)指標(biāo)之間具有可比性。然后，使用歐氏距離式(1)來定義兩個(gè)事故向量之間的距離[10]。

(1)

式(1)中：ni為數(shù)據(jù)庫中事故的數(shù)量，n=281；j為每個(gè)事故的第j個(gè)組成元素；xij及yij為向量取值；d為矩陣元素的值為事故之間的距離。

任意一對事故之間的距離用n×n矩陣表示，矩陣對角線上的元素表示一個(gè)事故到自身的距離，其值為零，由于從事故1到事故2(d12)的距離與從事故2到事故1(d21)的距離相同。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)程度

基于龐大的安全事故數(shù)據(jù)庫，評估事故的風(fēng)險(xiǎn)程度，首先，計(jì)算給定事故造成給定后果嚴(yán)重度水平的次數(shù)。然后，計(jì)算每個(gè)后果嚴(yán)重度水平發(fā)生的概率，以獲得事故導(dǎo)致給定后果嚴(yán)重度水平的百分比。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中識(shí)別相似的集群評估風(fēng)險(xiǎn)程度。根據(jù)式(2)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)程度，識(shí)別每個(gè)集群中，各個(gè)事故最后發(fā)展成某一后果嚴(yán)重度水平事故的可能性。以此類推，每個(gè)事故無論其后果，均可確定成為給定等級事故的可能性。

(2)

式(2)中：RPki為集群k在后果嚴(yán)重度水平i的風(fēng)險(xiǎn)程度；k為集群的編號；i為事故后果嚴(yán)重度水平,i=1～5；Pi為發(fā)生不同后果嚴(yán)重度水平的事故在數(shù)據(jù)庫中的比例，%；pki為發(fā)生不同后果嚴(yán)重度水平的事故在每個(gè)集群中的比例，%。RPki越大，表示在i后果嚴(yán)重程度水平的風(fēng)險(xiǎn)程度越大。當(dāng)發(fā)生i后果嚴(yán)重度水平的事故在集群k中的比例高于發(fā)生i后果嚴(yán)重度水平的事故在數(shù)據(jù)庫中的比例時(shí)，RPki的值大于1，反之，RPki<1。

1.3 決定集群數(shù)

1.3.1 盾構(gòu)法(含明挖基坑)聚類分析過程

聚類分析的第一次運(yùn)行，包括了盾構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故數(shù)據(jù)庫201個(gè)事故的8個(gè)變量屬性，通過測量歐氏距離處理變量整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)k=5時(shí)產(chǎn)生結(jié)果。然而，其最大輪廓值為0.446，最大平均輪廓系數(shù)值為0.306，結(jié)果不理想。因此，使用8個(gè)變量聚類評估風(fēng)險(xiǎn)程度是不夠的，須減少數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)維數(shù)(變量數(shù))，以達(dá)到良好的聚類效果。

Balbi[11]提出了一種降低維數(shù)和消除不相關(guān)變量的方法，使得可用較低維數(shù)和較少噪聲的系統(tǒng)表示數(shù)據(jù)信息。例如，星期一和星期二與星期三和星期四發(fā)生事故幾乎沒有區(qū)別。因此，在排除了與背景有關(guān)的變量(即季節(jié)、時(shí)間、工作日和施工作業(yè)狀態(tài))之后，執(zhí)行k=4,5,6第二輪聚類分析，即將盾構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故數(shù)據(jù)庫聚類為4、5、6類。通過對比不同聚類數(shù)目情況下的輪廓系數(shù)(圖1)，判斷輪廓系數(shù)值大小，最終確定盾構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故聚類結(jié)果。

圖1 盾構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故輪廓系數(shù)值對比Fig.1 Numerical comparison of safety accident contour coefficient of shield method

由圖1可知，當(dāng)k=6時(shí)，數(shù)據(jù)庫的聚類平均輪廓系數(shù)值最大，即盾構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故數(shù)據(jù)庫聚類為6類時(shí)結(jié)果聚類最佳。通過構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故數(shù)據(jù)庫聚類算法運(yùn)行結(jié)果可得結(jié)論：①顯著的群集具有“合理的”結(jié)構(gòu)；②所有其他集群也是結(jié)構(gòu)化的，但只是較弱的結(jié)構(gòu)；③使用8個(gè)變量維度的聚類結(jié)果被丟棄，因?yàn)槠浒墙Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(最大輪廓值及最大平均輪廓系數(shù)值并不理想)；④聚類數(shù)k=6時(shí)，盾構(gòu)法(含明挖基坑)安全事故結(jié)果最為理想。

1.3.2 礦山法聚類分析過程

在排除了與背景有關(guān)的變量(即季節(jié)、時(shí)間、工作日和施工作業(yè)狀態(tài))之后，執(zhí)行k=4,5,6聚類分析運(yùn)行，即將礦山法安全事故數(shù)據(jù)庫聚類為4、5、6類。通過對比80個(gè)事故不同聚類數(shù)目情況下的輪廓系數(shù)(圖2)，判斷輪廓系數(shù)值大小，最終確定礦山法安全事故聚類結(jié)果。

由圖2可知，當(dāng)k=4時(shí)，平均輪廓系數(shù)值最大，即礦山法安全事故數(shù)據(jù)庫聚類為4類時(shí)結(jié)果聚類最佳。通過礦山法安全事故數(shù)據(jù)庫聚類算法運(yùn)行結(jié)果可得結(jié)論：①當(dāng)k=5,6時(shí)，顯著的群集不具有“合理的”結(jié)構(gòu)，第二聚類集群僅一件事故；②當(dāng)k=5,6時(shí)，所有其他集群也是結(jié)構(gòu)化的，但只是較弱的結(jié)構(gòu)；③當(dāng)k=4時(shí)，礦山法安全事故結(jié)果最為理想。

圖2 礦山法安全事故數(shù)據(jù)庫輪廓系數(shù)值對比Fig.2 Numerical comparison of contour coefficient of mine safety accident database

2 安全事故整體結(jié)果分析

2.1 盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工

對整個(gè)數(shù)據(jù)庫的事故安全風(fēng)險(xiǎn)因素分布進(jìn)行分析，確定最常見的特征，并與其他特征進(jìn)行比較，以評估其重要性。根據(jù)安全事故風(fēng)險(xiǎn)因素隨盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工時(shí)間在整體數(shù)據(jù)庫的分布變化，擬合安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線，如圖3(a)所示。它是以施工時(shí)間為橫坐標(biāo)，以事故安全風(fēng)險(xiǎn)因素(FD)整體數(shù)據(jù)庫百分占比為縱坐標(biāo)的一條曲線。該曲線規(guī)律顯示：①FD1始發(fā)-到達(dá)端洞口土體加固及降水不當(dāng)；②FD8盾構(gòu)開挖面土體失穩(wěn)；③FD18穿越臨近建構(gòu)筑物、江河湖等特殊工況風(fēng)險(xiǎn)；④FD22基坑開挖及支撐體系施工不當(dāng)，對盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工安全有顯著的影響。

圖3 盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線規(guī)律Fig.3 Curve rule of safety risk in shield method

對整個(gè)數(shù)據(jù)庫的事故所處施工階段分布進(jìn)行分析，確定事故發(fā)生最為頻繁的施工階段，并與其他階段進(jìn)行比較，以評估其重要性。根據(jù)安全事故施工階段隨盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工時(shí)間在整體數(shù)據(jù)庫的分布變化，擬合安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線，如圖3(b)所示。它是以施工階段為橫坐標(biāo)，以事故所處施工階段(SD)整體數(shù)據(jù)庫百分占比為縱坐標(biāo)的一條曲線。該曲線規(guī)律顯示SD1盾構(gòu)始發(fā)階段、SD2掘進(jìn)階段和SD10明挖土方開挖階段對盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工安全有顯著的影響。

綜上所述，根據(jù)客觀發(fā)生的盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工安全事故，構(gòu)建的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的變量整體分布，擬合得出了盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工全過程安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線規(guī)律，體現(xiàn)了盾構(gòu)施工在不同階段內(nèi)安全風(fēng)險(xiǎn)高低的規(guī)律?；诎踩L(fēng)險(xiǎn)變化曲線，得出盾構(gòu)始發(fā)與掘進(jìn)、明挖土方開挖階段為重點(diǎn)階段，始發(fā)-到達(dá)端洞口土體加固及降水不當(dāng)、盾構(gòu)開挖面土體失穩(wěn)、穿越臨近建構(gòu)筑物、江河湖等特殊工況風(fēng)險(xiǎn)及基坑開挖及支撐體系施工不當(dāng)為主導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)因素的結(jié)論。

2.2 礦山法施工

對整個(gè)數(shù)據(jù)庫的事故安全風(fēng)險(xiǎn)因素分布進(jìn)行分析，確定最常見的特征，并與其他特征進(jìn)行比較，以評估其重要性。根據(jù)安全事故風(fēng)險(xiǎn)因素隨礦山法施工時(shí)間在整體數(shù)據(jù)庫的分布變化，擬合安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線，如圖4(a)所示。它是以施工時(shí)間為橫坐標(biāo)，以事故安全風(fēng)險(xiǎn)因素(FK)整體數(shù)據(jù)庫百分占比為縱坐標(biāo)的一條曲線。該曲線規(guī)律顯示：①FK1斷層、圍巖地質(zhì)松散、地下水、不明障礙物、管線、有害氣體等不良復(fù)雜地質(zhì)條件；②FK6掌子面失穩(wěn)(如含水率變化等)、FK7初期支護(hù)不及時(shí)、施工不當(dāng)(臨時(shí)支撐不合理或過早拆除等)，對礦山法施工安全有顯著的影響。

圖4 礦山法施工安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線規(guī)律Fig.4 Curve rule of safety risk in mining method

對整個(gè)數(shù)據(jù)庫的事故所處施工階段分布進(jìn)行分析，確定事故發(fā)生最為頻繁的施工階段，并與其他階段進(jìn)行比較，以評估其重要性。根據(jù)安全事故施工階段隨礦山法施工時(shí)間在整體數(shù)據(jù)庫的分布變化，擬合安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線，如圖4(b)所示。它是以施工階段為橫坐標(biāo)，以事故所處施工階段(SK)整體數(shù)據(jù)庫百分占比為縱坐標(biāo)的一條曲線。該曲線規(guī)律顯示SK3隧道開挖施工階段對礦山法施工安全有顯著的影響。

綜上所述，根據(jù)客觀發(fā)生的礦山法施工安全事故，構(gòu)建的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的變量整體分布，擬合得出了礦山法施工全過程安全風(fēng)險(xiǎn)變化曲線規(guī)律，體現(xiàn)了礦山法施工在不同階段內(nèi)安全風(fēng)險(xiǎn)高低的規(guī)律?；诎踩L(fēng)險(xiǎn)變化曲線，得出隧道開挖施工階段為重點(diǎn)階段，斷層、圍巖地質(zhì)松散、地下水、不明障礙物、管線、有害氣體等不良復(fù)雜地質(zhì)條件為主導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)因素的結(jié)論。

3 施工事故聚類集群結(jié)果分析

3.1 盾構(gòu)法(含明挖基坑)聚類集群

3.1.1 盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工事故聚類集群

為了更好地解釋已確定的6個(gè)集群(k=6時(shí))的特征和模式，本節(jié)對每個(gè)集群的風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行了詳細(xì)的評估和分析。具體而言，k組中所有事故的風(fēng)險(xiǎn)程度，定義為第k個(gè)聚類分組事故發(fā)生率pki與整體數(shù)據(jù)庫事故發(fā)生率Pi的比值。根據(jù)式(2)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)程度值。

在盾構(gòu)法(含明挖基坑)施工現(xiàn)場，應(yīng)該高度重視“死亡”這類嚴(yán)重的后果。對于“死亡”后果嚴(yán)重水平，第3、6集群顯示出高風(fēng)險(xiǎn)程度，其風(fēng)險(xiǎn)程度的結(jié)果都大于1。其中，由于RP35和RP65為最高值，并且在輕微傷害、重大傷害風(fēng)險(xiǎn)程度值都大于1，可認(rèn)為第3和6組聚類集群具有最高的風(fēng)險(xiǎn)程度。相比之下，集群1的輕微傷害、重大傷害、死亡風(fēng)險(xiǎn)程度計(jì)算結(jié)果都小于1或者等于0，并且在最低事故嚴(yán)重程度的輕微損失風(fēng)險(xiǎn)程度表現(xiàn)出較高可能性。因此，可認(rèn)為第1組聚類集群具有最低的風(fēng)險(xiǎn)程度。

3.1.2 盾構(gòu)法(含明挖基坑)高風(fēng)險(xiǎn)程度集群

在“死亡”和“重大傷害”方面，集群3和集群6的風(fēng)險(xiǎn)程度評級最高，確定集群3和集群6具有高危風(fēng)險(xiǎn)的最高可能性。對比分析集群和整體數(shù)據(jù)庫變量的計(jì)算結(jié)果，如圖5及表2，其具體特征如下：

圖5 確定的6個(gè)聚類群集安全風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)分布Fig.5 Data distribution of security risk factors of six clusters determined

表2 確定的6個(gè)聚類群集安全風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)表Table 2 Data table of security risk factors of six clusters determined

(1)集群3和集群6主要包含的工作階段變量分布顯示盾構(gòu)始發(fā)階段、盾構(gòu)到達(dá)階段及鄰近建構(gòu)(筑)物等特殊工況是盾構(gòu)施工中最危險(xiǎn)的階段。其中，鄰近建構(gòu)(筑)物等特殊工況在集群6中占比為32%，遠(yuǎn)高于整體數(shù)據(jù)庫水平的7.9%。

(2)集群6的地表沉降(隆起)超限、坍塌事故比例高于全庫水平。本集群地表沉降超限發(fā)生情況為43%，全數(shù)據(jù)庫為28%。

(3)集群3事故的風(fēng)險(xiǎn)因素集中于兩個(gè)方面，且高于整個(gè)數(shù)據(jù)庫的風(fēng)險(xiǎn)水平：盾構(gòu)施工參數(shù)控制不合理、盾構(gòu)開挖面土體失穩(wěn)發(fā)生的情況數(shù)高于整個(gè)數(shù)據(jù)庫；集群6事故的風(fēng)險(xiǎn)因素集中于三個(gè)方面，且高于整個(gè)數(shù)據(jù)庫的風(fēng)險(xiǎn)水平：始發(fā)-到達(dá)端洞口土體加固及降水不當(dāng)、基坑開挖及支撐體系施工不當(dāng)、模板支撐體系缺陷發(fā)生的情況數(shù)高于整個(gè)數(shù)據(jù)庫。

3.2 礦山法施工事故聚類集群結(jié)果

3.2.1 礦山法施工事故聚類集群的風(fēng)險(xiǎn)程度

礦山法施工事故聚類集群分為4類是最佳結(jié)果。根據(jù)式(2)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)程度。

對于“死亡”后果嚴(yán)重水平，第4集群顯示出高風(fēng)險(xiǎn)程度，其風(fēng)險(xiǎn)程度的結(jié)果都大于1。其中，由于RP45為最高值，并且在重大傷害風(fēng)險(xiǎn)程度值都大于1，可認(rèn)為第4組聚類集群具有最高的風(fēng)險(xiǎn)程度。相比之下，集群1的輕微傷害、重大傷害及死亡風(fēng)險(xiǎn)程度計(jì)算結(jié)果都等于0，并且在最低事故嚴(yán)重程度的輕微損失風(fēng)險(xiǎn)程度表現(xiàn)出較高可能性。因此，可認(rèn)為第1組聚類集群具有最低的風(fēng)險(xiǎn)程度。

3.2.2 礦山法集群風(fēng)險(xiǎn)程度

對比分析集群和整體數(shù)據(jù)庫變量的計(jì)算結(jié)果，如圖6及表3，可知高風(fēng)險(xiǎn)程度集群4與低風(fēng)險(xiǎn)程度集群1的施工階段、事故類型及風(fēng)險(xiǎn)因素有共同分布趨勢，說明樣本量的特性趨于一致，具體特征如下。

圖6 確定的4個(gè)聚類群集安全風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)分布圖Fig.6 Determined data distribution of security risk factors of four clusters

表3 確定的4個(gè)聚類群集安全風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)Table 3 Data of security risk factors of four clusters determined

(1)礦山法集群主要包含的工作階段變量分布顯示隧道開挖施工階段、初期支護(hù)階段及二次襯砌施工階段是施工的危險(xiǎn)階段。其中，隧道開挖施工階段在這兩個(gè)集群中占比遠(yuǎn)高于整體數(shù)據(jù)庫水平。

(2)礦山法集群突涌及大變形、滑坡、塌方事故比例高于全庫水平。高風(fēng)險(xiǎn)程度集群4突涌發(fā)生情況為13%；大變形、滑坡、塌方發(fā)生情況為15%，全庫為14%；機(jī)械傷害發(fā)生情況為53%。

(3)礦山法集群事故的風(fēng)險(xiǎn)因素集中于3個(gè)方面：斷層、圍巖地質(zhì)松散、地下水、不明障礙物、管線、有害氣體等不良復(fù)雜地質(zhì)條件；初期支護(hù)不及時(shí)、施工不當(dāng)；二次襯砌施工不規(guī)范、強(qiáng)度不夠。

4 結(jié)論

針對城市軌道交通工程施工安全事故，通過K-means均值聚類算法，分析驗(yàn)證安全風(fēng)險(xiǎn)分布的重點(diǎn)階段與主導(dǎo)因素，同時(shí)，確定城市軌道交通工程施工事故的主要類型，得到以下結(jié)論。

(1)高風(fēng)險(xiǎn)程度集群分析結(jié)果表明：事故主要發(fā)生在盾構(gòu)始發(fā)-到達(dá)階段及鄰近建構(gòu)(筑)物等特殊工況階段，最大的風(fēng)險(xiǎn)因素是始發(fā)-到達(dá)端洞口土體加固及降水不當(dāng)、基坑開挖及支撐體系施工不當(dāng)、模板支撐體系缺陷、盾構(gòu)施工參數(shù)控制不合理、盾構(gòu)開挖面土體失穩(wěn)，其事故的主要類型為地表沉降(隆起)超限、坍塌。

(2)聚類集群的分析結(jié)果表明：事故主要發(fā)生在隧道開挖施工階段、初期支護(hù)階段及二次襯砌施工階段，最大的風(fēng)險(xiǎn)因素是斷層、圍巖地質(zhì)松散、地下水、不明障礙物、管線、有害氣體等不良復(fù)雜地質(zhì)條件，其事故的主要類型包括突涌及大變形、滑坡、塌方。