曹凌堅(jiān)，鄭長(zhǎng)江，周鋼祥，劉開(kāi)富

（1.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310005；2.寧波建工工程集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315040；3.浙江理工大學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

杭州某深基坑工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

曹凌堅(jiān)1，鄭長(zhǎng)江2，周鋼祥2，劉開(kāi)富3

（1.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310005；2.寧波建工工程集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315040；3.浙江理工大學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

在深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)的分析基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單介紹了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)常用的層次分析法及其優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率、后果及風(fēng)險(xiǎn)水平三個(gè)方面列出了評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)；然后結(jié)合杭州某深基坑工程施工情況，從基坑開(kāi)挖、施工現(xiàn)場(chǎng)狀況、地下水處理及施工監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面列出了可能會(huì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)源，最后結(jié)合層次分析法進(jìn)行分級(jí)權(quán)重打分，并計(jì)算得到其風(fēng)險(xiǎn)度，得知該工程所屬風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)在可接受范圍內(nèi)，只需采取相關(guān)的安全防范管理措施即可（現(xiàn)場(chǎng)反饋結(jié)果表明效果明顯）。這說(shuō)明采用層次分析法進(jìn)行深基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有很好的可行性。

深基坑施工；風(fēng)險(xiǎn)；層次分析法；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

高層建筑的發(fā)展以及地下工程的建設(shè)引發(fā)的基坑施工問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮?；邮┕み^(guò)程引發(fā)的事故影響惡劣，造成的經(jīng)濟(jì)損失較大，不但可能延誤工期，更可能造成施工人員的傷亡，如2008年的杭州地鐵湘湖基坑事故［1］?；庸こ淌┕み^(guò)程中存在許多不確定因素，潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)也有很多。風(fēng)險(xiǎn)所涉及到的風(fēng)險(xiǎn)因素，是指促使某一特定風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生或增加其發(fā)生的可能性或擴(kuò)大其損失程度的原因或條件［2］。

隨著基坑工程不斷出現(xiàn)在公眾的視野中，完善風(fēng)險(xiǎn)分析理論從而降低事故發(fā)生概率的問(wèn)題越來(lái)越受到重視。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)及基坑施工的分析進(jìn)行了很多研究。Einstein［3］指出了隧道工程風(fēng)險(xiǎn)分析的特點(diǎn)和應(yīng)遵循的理念，并用可靠度方法對(duì)巖石隧道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析；Casagrande［4］提出了關(guān)于地基工程和土工計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)的一些基本問(wèn)題；Frendenihal［5］指出了選擇破壞概率時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。彭錦等［6-8］提出了不確定理論及其公理化體系，綜述了概率論的研究成果，明確了此后的研究目標(biāo)和研究方向；黃宏偉等［9］將可信性風(fēng)險(xiǎn)分析方法引入到深基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估當(dāng)中，并以實(shí)例來(lái)說(shuō)明深基坑工程開(kāi)挖的總體風(fēng)險(xiǎn)該如何評(píng)定；黃宏偉等［10］通過(guò)地下工程建設(shè)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了研究，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的定義、發(fā)生機(jī)理及風(fēng)險(xiǎn)的管理研究方向進(jìn)行了探討；毛金萍等［11］用事故樹(shù)對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，利用可靠度方法計(jì)算基坑支護(hù)系統(tǒng)的失效概率，并假定損失與初期投入成正比，最后綜合考慮總費(fèi)用，得到最佳的支護(hù)方案［11］。

一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)這三個(gè)步驟來(lái)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的危害進(jìn)行識(shí)別以及對(duì)風(fēng)險(xiǎn)本身進(jìn)行評(píng)估。本文將首先介紹風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中常用的層次分析法，然后簡(jiǎn)單介紹基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，最后結(jié)合杭州某深基坑工程施工的實(shí)際情況進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)價(jià)。

1 層次分析法簡(jiǎn)介

層次分析法是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法。它將一個(gè)復(fù)雜的目標(biāo)進(jìn)行分解，簡(jiǎn)化為多個(gè)子目標(biāo)，再將這些小目標(biāo)分為多個(gè)層次指標(biāo)，即將目標(biāo)事件按總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)直至具體的因素的順序分解為不同的層次結(jié)構(gòu)∶即整體事件的風(fēng)險(xiǎn)—影響因素分類(lèi)—影響因素—影響因素的權(quán)重。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在數(shù)學(xué)方面運(yùn)用并不晦澀難懂，又不一味地單靠邏輯推理來(lái)判斷，而是把兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，把一個(gè)復(fù)雜的目標(biāo)事件進(jìn)行分解，便于接受，同時(shí)將難以決策的目標(biāo)事件簡(jiǎn)化為多層次單目標(biāo)問(wèn)題后，易于理解，最后進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，得出預(yù)期的結(jié)果。計(jì)算方法較為簡(jiǎn)便，得出的結(jié)果簡(jiǎn)單明確，便于決策者理解。同樣，它的缺點(diǎn)也十分明顯，主要是定量數(shù)據(jù)較少，而定性成分居多。但實(shí)際考慮問(wèn)題中，許多過(guò)程并不能通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)字來(lái)表達(dá)一切，層次分析法更接近于人腦決策，雖帶有定性色彩，但更貼近實(shí)際運(yùn)用。

本文采用層次分析法對(duì)目標(biāo)事件進(jìn)行分層分析，并參考邊亦海等［12］研究中可信性方法的運(yùn)用，采用風(fēng)險(xiǎn)度（r）來(lái)衡量基坑工程中所發(fā)生事故的概率及事故發(fā)生的后果嚴(yán)重程度，其中，風(fēng)險(xiǎn)度取決于風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率fP及發(fā)生后的嚴(yán)重程度f(wàn)C 。其關(guān)系可以表示為：

式中：fiP為第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率；

Cfj為第 j類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的嚴(yán)重程度；

2 基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程及標(biāo)準(zhǔn)

安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的過(guò)程將直接影響整個(gè)工程的風(fēng)險(xiǎn)管理，進(jìn)而影響風(fēng)險(xiǎn)分析的準(zhǔn)確程度，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和評(píng)估也有著舉足輕重的作用。圖1為風(fēng)險(xiǎn)分析流程圖；圖中簡(jiǎn)單描述了風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程中應(yīng)當(dāng)做到的幾個(gè)步驟，其中排除影響較小的危險(xiǎn)源是為了降低工作量，對(duì)于無(wú)關(guān)輕重的因素就不再作分析，以提高風(fēng)險(xiǎn)分析的效率。但是要注意的是，在條件允許的情況下，風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)要盡可能做到“寧濫勿缺”，并把所有的危險(xiǎn)源都羅列其中。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)分析流程圖

進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之前，必須建立一個(gè)與基坑工程要求及規(guī)模相適應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)評(píng)估對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率及其產(chǎn)生破壞的程度，并以此作為基礎(chǔ)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)，以便于采取不同的措施來(lái)應(yīng)對(duì)不同的級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)基坑工程所確立的風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)及風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，從概率、后果、風(fēng)險(xiǎn)三方面來(lái)進(jìn)行分級(jí)［13］；相應(yīng)的分級(jí)見(jiàn)表1～3。

表1 事故發(fā)生概率

表2 事故發(fā)生后果

表3 風(fēng)險(xiǎn)水平分級(jí)

參考以上的標(biāo)準(zhǔn)，首先對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行分析，采用專(zhuān)家調(diào)查打分等估值方式得到風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并根據(jù)蘭守奇［2］所述的模糊理論進(jìn)行分析，來(lái)獲得危險(xiǎn)源的相對(duì)權(quán)重及概率估值等；然后，計(jì)算得到這些危險(xiǎn)源會(huì)引發(fā)的安全事故在整個(gè)基坑施工中會(huì)發(fā)生的概率及發(fā)生后的權(quán)重比，再利用層次分析法計(jì)算得到目標(biāo)事件的風(fēng)險(xiǎn)度，按照表3的風(fēng)險(xiǎn)水平分級(jí)對(duì)目標(biāo)事件采用相應(yīng)的對(duì)策。進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，應(yīng)做到全面性、客觀性、系統(tǒng)性、科學(xué)性等原則，同時(shí)做到可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，以確保整個(gè)評(píng)判因素不出現(xiàn)遺漏，并保持客觀的評(píng)價(jià)態(tài)度，從而得到一個(gè)層次分明、結(jié)構(gòu)合理、概念明確清晰的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 某基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析

本文結(jié)合杭州某排樁內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)深基坑的施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析；采用專(zhuān)家調(diào)查打分的方法，對(duì)深基坑工程施工中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)源及風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行分析，然后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到一個(gè)綜合的結(jié)果。最后，采用本文前述的層次分析法的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，得到基坑工程的總體風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)比前文中的風(fēng)險(xiǎn)度（r），判斷所屬的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3.1 工程概況

杭州某工程的地下室大面積開(kāi)挖深度為6.05～6.85 m，局部電梯井坑中坑高差2.40 m；圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用直徑700 mm 間距900 mm 的排樁，內(nèi)支撐采用一道鋼筋混凝土支撐；基坑周?chē)苑圪|(zhì)黏土及淤泥質(zhì)黏土為主，基坑開(kāi)挖會(huì)引起土體較大變形；坑底部分置于局部混粉土粉砂的淤泥質(zhì)黏土中，坑底土?xí)幸欢ǖ幕貜?，可能?duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周?chē)徑延薪ㄖ?、地下管線等產(chǎn)生不利影響。地下水埋深較淺，位于地面下0.1～0.5 m。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.2.1 危險(xiǎn)源辨析

結(jié)合基坑的實(shí)際情況，本文從基坑開(kāi)挖、地下水處理、現(xiàn)場(chǎng)的施工管理及質(zhì)量監(jiān)管、施工監(jiān)測(cè)等方面出現(xiàn)的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨析，施工期的風(fēng)險(xiǎn)因素主要包括：

1）自然因素有如臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪水、高溫等；

2）事故因素有如火災(zāi)、傳染病等；

3）環(huán)境因素有如不明的地質(zhì)條件、地下水環(huán)境的變化、噪音、泥漿等廢液、廢氣、廢渣污染等；

4）施工本身因素包括建設(shè)主管部門(mén)監(jiān)督人員、業(yè)主管理人員、監(jiān)理人員、監(jiān)測(cè)人員、施工技術(shù)與管理人員及工人的品行不端、能力不夠、責(zé)任心不強(qiáng)。

原材料和成品半成品材料質(zhì)量不合格、施工設(shè)備質(zhì)量不合格等。

新技術(shù)、新方法的應(yīng)用失敗，施工工藝的落后，施工技術(shù)與方案不合理，施工進(jìn)度不合理。

以上風(fēng)險(xiǎn)因素可能造成的風(fēng)險(xiǎn)事故見(jiàn)表4。

表4 風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率及權(quán)重

3.2.2 風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)

1）用專(zhuān)家調(diào)查法估計(jì)深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率及損失。在多個(gè)專(zhuān)家對(duì)同一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事件評(píng)價(jià)時(shí)，需要對(duì)多個(gè)專(zhuān)家的估計(jì)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。根據(jù)專(zhuān)家的資歷、職稱(chēng)、學(xué)歷、經(jīng)驗(yàn)、影響力等確定專(zhuān)家的權(quán)重，根據(jù)公式（4）對(duì)事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，得到事故發(fā)生的概率和損失及相應(yīng)的權(quán)重分別見(jiàn)表 4、表5。

式中：Pfi為專(zhuān)家對(duì)第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事故的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；

wik為第k個(gè)專(zhuān)家在評(píng)價(jià)第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事故時(shí)的權(quán)重；

Eik為第k個(gè)專(zhuān)家在評(píng)價(jià)第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事故時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2）根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)事故的復(fù)雜程度、專(zhuān)家的受教育程度及經(jīng)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)的可靠性及完整性和概率分析方法的適用性等，基于蘭守奇［2］提出的專(zhuān)家估值的確信程度（本例假定不同專(zhuān)家對(duì)同一風(fēng)險(xiǎn)事故、損失估值的確信程度相同）確定，如表4中風(fēng)險(xiǎn)事故“基坑滲漏”發(fā)生概率為0.28的確信程度描述為“非常接近（VC）0.28”，其他事故的發(fā)生概率見(jiàn)表4。

3）取置信水平k，則模糊區(qū)間的最小值和最大值分別為隸屬函數(shù)曲線與直線f（u）=0.9的兩個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。如風(fēng)險(xiǎn)事故“基坑滲漏”“非常接近0.28”曲線與f （u）=0.9兩個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)可以由蘭守奇［2］文中的公式求出，該風(fēng)險(xiǎn)事故置信水平為0.9時(shí)的概率范圍為［0.266，0.294］。同理可以求出其他風(fēng)險(xiǎn)事故的概率范圍和損失范圍，分別見(jiàn)表4、表5。

4）根據(jù)公式（2）和表4求得深基坑施工期總事故發(fā)生概率的估計(jì)值=0.213和事故發(fā)生概率的模糊區(qū)間［0.187，0.239］；由公式（3）和表5求得事故損失的估計(jì)值Cf=0.304和損失的模糊區(qū)間［0.275，0.332］。

5）將求得的fP和fC 及其相應(yīng)最小值、最大值分別帶入公式（1），得到風(fēng)險(xiǎn)度452.0= r，最大風(fēng)險(xiǎn)度和最小風(fēng)險(xiǎn)度分別為

由表3的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)可知，該基坑的施工安全風(fēng)險(xiǎn)為二級(jí)，屬于可以接受的風(fēng)險(xiǎn)范疇，但需要進(jìn)行相應(yīng)的管理審視。這需要通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)提升相應(yīng)的管理水平，采取相應(yīng)的安全管理措施。根據(jù)工程的實(shí)際反映看效果十分明顯；這說(shuō)明采用該方法具有很好的可行性。

表5 后果及權(quán)重

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在風(fēng)險(xiǎn)概念及風(fēng)險(xiǎn)分析的文獻(xiàn)分析基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單介紹了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)常用的層次分析法及其優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率、后果及風(fēng)險(xiǎn)水平三個(gè)方面列出了評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中的注意事項(xiàng)；最后結(jié)合杭州某深基坑工程的實(shí)際情況，從基坑開(kāi)挖、施工現(xiàn)場(chǎng)狀況、地下水處理及施工監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面列出了可能會(huì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)源，經(jīng)過(guò)采用層次分析法進(jìn)行分級(jí)權(quán)重打分，并計(jì)算得到其風(fēng)險(xiǎn)度，得知該工程所屬風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)在可接受范圍內(nèi)，只要采取相關(guān)的安全防范管理措施即可（現(xiàn)場(chǎng)反饋結(jié)果看效果十分明顯）。這說(shuō)明采用該方法具有很好的可行性。

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Risk Evaluation of Construction Safety for a Deep Foundation Pit in Hangzhou

CAO Lingjian， ZHENG Changjiang， ZHOU Gangxiang， LIU Kaifu

TU473.2

A

1008-3707（2016）08-0018-04

2016-04-07

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技開(kāi)發(fā)項(xiàng)目：深基坑工程施工安全危險(xiǎn)源分析及監(jiān)控管理對(duì)策研究（2013-k3-14）

曹凌堅(jiān)（1976—），男，浙江杭州人，高級(jí)工程師，從事建設(shè)工程檢測(cè)鑒定、咨詢工作。