周少良

（鐵科院（北京）工程咨詢(xún)有限公司,廣東深圳518057）

淺談地鐵深基坑開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)分析及控制對(duì)策

周少良

（鐵科院（北京）工程咨詢(xún)有限公司,廣東深圳518057）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，城市交通壓力也隨之增大，為了適應(yīng)城市交通發(fā)展的需求，地鐵在近些年得到不斷的發(fā)展，在城市交通中占據(jù)的比例逐漸增加。而基坑開(kāi)挖工程是地鐵建設(shè)的重要組成部分，同時(shí)也是最關(guān)鍵和復(fù)雜的環(huán)節(jié)，施工過(guò)程中存在多種類(lèi)型的風(fēng)險(xiǎn)因素，做好地鐵深基坑開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)分析及風(fēng)險(xiǎn)控制顯得尤為重要。

地鐵；基坑開(kāi)挖；風(fēng)險(xiǎn)因素；風(fēng)險(xiǎn)控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.016

1 引言

由于地鐵施工周邊環(huán)境復(fù)雜，各種管線較多，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高。同時(shí)，地鐵深基坑工程內(nèi)容復(fù)雜，涉及的工程流程、施工工藝較為繁雜以及受工程地質(zhì)和自然環(huán)境的影響，使深基坑開(kāi)挖工程具有較高的風(fēng)險(xiǎn)性，在施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)操作不當(dāng)，不但給周邊環(huán)境造成影響，同時(shí)無(wú)法保證基坑本身的安全，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生較大的安全事故。因此，論文從地鐵深基坑施工特點(diǎn)及潛在風(fēng)險(xiǎn)因素出發(fā)，通過(guò)探討識(shí)別、分析和評(píng)價(jià)基坑施工中的危險(xiǎn)源，根據(jù)時(shí)空效應(yīng)理論選擇合理的施工參數(shù)；進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)管理措施，提高施工技術(shù)管理水平來(lái)控制地鐵深基坑開(kāi)挖潛在風(fēng)險(xiǎn)，以確保地鐵深基坑開(kāi)挖過(guò)程中的安全、穩(wěn)定并減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。

2 做好深基坑開(kāi)挖施工前的安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)及評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的意義在于規(guī)范地鐵工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理，做到有效控制工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，減少各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，降低工程經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和環(huán)境影響，保障工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、效益和環(huán)境保護(hù)等，達(dá)到以較低成本獲得最大安全的目標(biāo)。為了確?；庸こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施,在工程施工前事先對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行客觀、合理的識(shí)別、分析和評(píng)價(jià),并采取相應(yīng)的措施是完全必要的。

通常情況下，對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源進(jìn)行有效管理必須從多方面共同入手：（1）建立起一個(gè)具有專(zhuān)業(yè)技術(shù)和安全管理經(jīng)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)小組，對(duì)工程建設(shè)過(guò)程中各區(qū)域及相關(guān)施工人員的行為規(guī)范進(jìn)行指導(dǎo)；（2）由風(fēng)評(píng)小組對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，依照危險(xiǎn)源的不同及其對(duì)應(yīng)的后果進(jìn)行劃分，做到有針對(duì)性、有重點(diǎn)的管理和控制。

下面簡(jiǎn)要地介紹一下風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析和評(píng)價(jià)的方法：對(duì)基坑結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行靜態(tài)分析與評(píng)估時(shí)，可采用層次分析法與專(zhuān)家打分相結(jié)合的綜合評(píng)判方法，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)估。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家的充分討論，對(duì)層次分析法模型中底層風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生的可能性以及發(fā)生的后果非效用值進(jìn)行評(píng)分，結(jié)合層次分析法中各層次風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重的計(jì)算，計(jì)算出各層次風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，作為衡量風(fēng)險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)水平的最終指標(biāo)，進(jìn)而根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷各風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

由專(zhuān)家打分法確定風(fēng)險(xiǎn)事件的P（風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率）、C（風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生產(chǎn)生的破壞程度）值，二者的乘積為其風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Ri，再用層次分析法得到風(fēng)險(xiǎn)事件的權(quán)重ωi。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行集成，得到總體的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R。計(jì)算方法：

根據(jù)城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急方案處置中，對(duì)重大風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注并做出相應(yīng)的對(duì)策，以保證基坑及周邊環(huán)境的安全。

3 充分利用深基坑工程“時(shí)空效應(yīng)”理論選擇合理的施工參數(shù)

對(duì)于地鐵深基坑工程，要可靠地解決基坑穩(wěn)定和控制坑周土體位移問(wèn)題，需要研究的不明確因素較多，其中一個(gè)難點(diǎn)是如何評(píng)估和處理土質(zhì)，尤其是軟土的流變性對(duì)支護(hù)墻體的內(nèi)力和位移的影響，因此，在建筑物和管線密集地區(qū)，要按控制土體位移保護(hù)環(huán)境的要求進(jìn)行深基坑設(shè)計(jì)和施工就帶有風(fēng)險(xiǎn)性。而時(shí)空效應(yīng)理論是地鐵深基坑工程的重要特征,該理論綜合考慮了地基參數(shù)、支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能參數(shù)、施工工藝參數(shù)，并著重考慮了特殊條件下周?chē)h(huán)境要求[1]。下面主要從施工工藝參數(shù)方面討論如何進(jìn)行控制。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中由于基坑內(nèi)部土體被大量移走以及降水對(duì)土中水引起的改變，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在外側(cè)土壓力的作用下產(chǎn)生變形，同時(shí)，基坑周?chē)耐馏w受到基坑開(kāi)挖的擾動(dòng)影響，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同深度位置受力不均，因此，應(yīng)當(dāng)考慮其空間受力狀態(tài)和隨時(shí)間而改變的應(yīng)力與變形狀態(tài)。實(shí)踐證明：科學(xué)地制定考慮時(shí)空效應(yīng)的開(kāi)挖和支撐的施工方案,可以合理地利用土體本身在開(kāi)挖過(guò)程中控制位移的潛力,達(dá)到控制基坑周邊地層位移及保護(hù)環(huán)境的目的，這是目前解決基坑施工過(guò)程中穩(wěn)定和變形問(wèn)題既安全又經(jīng)濟(jì)的有效途徑。

基坑開(kāi)挖和支撐施工是決定基坑工程成敗優(yōu)劣的關(guān)鍵工序。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中每個(gè)基坑施工參數(shù)的確定要根據(jù)其規(guī)模、幾何尺寸、圍護(hù)墻體及支撐體系的布置，按照“時(shí)空效應(yīng)”理論，采用分層、分段、接力開(kāi)挖法，實(shí)施中進(jìn)行分塊、對(duì)稱(chēng)、平衡和支撐順序，并確定各工序的時(shí)限。具體的施工參數(shù)有：開(kāi)挖分層的層數(shù)n、每層開(kāi)挖的數(shù)量V、分部時(shí)間開(kāi)挖的時(shí)間限制Tc、分部開(kāi)挖后完成支撐的時(shí)間限制Ts、鋼支撐預(yù)加軸力N、每分層開(kāi)挖高度H。

根據(jù)工程特點(diǎn)合理地選定基坑開(kāi)挖及支撐的施工工序和施工參數(shù)，以減少基坑開(kāi)挖中土體擾動(dòng)范圍，保持基坑穩(wěn)定，并使地層位移和差異位移符合預(yù)測(cè)值，最大限度地減少基坑周邊沉降的位移量和差異位移量。

4 實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的信息化管理

地鐵深基坑施工監(jiān)測(cè)的主要目的是監(jiān)測(cè)基坑整體的剛度和穩(wěn)定性，主要包括基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、水平位移、軸力變化、基底隆起，周?chē)缆泛徒ㄖ锏膬A斜、沉降等?；庸こ瘫O(jiān)測(cè)工作應(yīng)貫穿于基坑工程施工的全過(guò)程。監(jiān)測(cè)工作一般應(yīng)從基坑工程施工前開(kāi)始，直至結(jié)構(gòu)施工完成為止。對(duì)有特殊要求的周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)應(yīng)根據(jù)需要延續(xù)至變形趨于穩(wěn)定后才能結(jié)束。

為保證地鐵深基坑施工安全，應(yīng)認(rèn)真對(duì)基坑工程的監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行審核，充分運(yùn)用信息化監(jiān)測(cè)管理手段確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確地反映實(shí)際施工情況，并進(jìn)行預(yù)警分析，及時(shí)指導(dǎo)監(jiān)控施工的進(jìn)程。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有部分城市軌道交通深基坑施工過(guò)程中，組建了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控分中心組織機(jī)構(gòu)并開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理平臺(tái),通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)分中心互動(dòng)機(jī)制，以“三圖四表”作為數(shù)據(jù)分析、安全評(píng)價(jià)的重要工具，提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)分析和監(jiān)測(cè)管理工作，已達(dá)到各管理層的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控目的?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控分中心人員將“三圖四表”（即基坑工況平面圖、總剖面圖、監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖、每塊土無(wú)支撐暴露時(shí)間記錄表、土方開(kāi)挖記錄表、現(xiàn)場(chǎng)巡檢記錄表、監(jiān)測(cè)分析表）、施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析結(jié)論、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)基坑開(kāi)挖剖面圖上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理平臺(tái)，監(jiān)控中心管理人員通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理平臺(tái)及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取第一手資料，及時(shí)、全面地了解到基坑開(kāi)挖過(guò)程中當(dāng)天的工況、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、安全情況等重要信息，當(dāng)監(jiān)控管理中心人員發(fā)現(xiàn)異常情況，根據(jù)綜合考慮，判定其預(yù)警等級(jí)并發(fā)布綜合預(yù)警，根據(jù)不同的綜合預(yù)警級(jí)別分別響應(yīng)不同層級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，組織召開(kāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警分析會(huì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查和數(shù)據(jù)變化情況，各參建單位對(duì)預(yù)警原因進(jìn)行分析，及時(shí)提供、落實(shí)處置措施和意見(jiàn)，并對(duì)采取的措施做出后期發(fā)展的預(yù)測(cè)。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理平臺(tái)與監(jiān)測(cè)監(jiān)控分中心相結(jié)合，使各方更加直接地通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分中心管理施工，對(duì)監(jiān)測(cè)資料及其他信息通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析會(huì)進(jìn)行處理及綜合分析判斷，及時(shí)了解各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，為優(yōu)化和合理組織施工提供可靠信息，及時(shí)優(yōu)化施工工藝，變更施工方同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)基坑安全施工切實(shí)起到警示、監(jiān)控作用，真正實(shí)現(xiàn)管理，監(jiān)督、建議與控制的結(jié)合。同時(shí)明確各方職責(zé)，體現(xiàn)分級(jí)管理、以現(xiàn)場(chǎng)為重心的思想，做到全面堵塞可能的安全隱患，最大程度地降低事故發(fā)生的概率，保障地鐵工程建設(shè)的順利進(jìn)行[2]。

5 提高深基坑施工技術(shù)及管理水平

地鐵深基坑的建設(shè)本身就存在較高的科技含量，對(duì)施工技術(shù)水平要求較高，因此，施工技術(shù)水平也是影響基坑工程風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。技術(shù)管理在很大程度上影響著工程的建設(shè)成果和安全系數(shù)，左右著工程的最終質(zhì)量。通過(guò)施工技術(shù)的管理來(lái)提升深基坑工程的施工質(zhì)量與安全性。目前，我國(guó)基坑施工基本上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或是半自動(dòng)化，引進(jìn)了大量的施工設(shè)備和先進(jìn)的施工工藝，這都是基坑施工技術(shù)水平高低的重要體現(xiàn)。只有擁有較高的操作技術(shù)才能有效地保證設(shè)備性能的充分發(fā)揮，高效率地完成基坑施工目標(biāo)。同時(shí)，不斷提高基坑施工工程的技術(shù)水平，對(duì)降低施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)也具有重要的作用。地鐵深基坑工程需要依靠先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)有效控制開(kāi)挖過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，保證工程建設(shè)的穩(wěn)定性、有效性。大量的實(shí)踐結(jié)果證明，管理人員技術(shù)管理水平直接影響到事故的發(fā)生機(jī)率，決定著工程的質(zhì)量和進(jìn)度。

地鐵深基坑屬于一種地下作業(yè)，施工過(guò)程必須要提高施工效率，快速、準(zhǔn)確地完成施工作業(yè)。施工人員要合理、科學(xué)地安排施工活動(dòng)，在保障施工安全的前提下，提高施工操作速度，保障工程的高效完成。同時(shí)，施工管理人員要提高超前意識(shí)，并制定科學(xué)、合理的施工規(guī)劃，對(duì)人員進(jìn)行合理的分配，明確各項(xiàng)操作細(xì)節(jié)，從而做到快速有秩序的作業(yè)。為此，我們應(yīng)當(dāng)在未來(lái)的發(fā)展中不斷改進(jìn)和完善深基坑支護(hù)的施工技術(shù)和管理手段，并在理念上應(yīng)予以創(chuàng)新思考。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在地鐵深基坑開(kāi)挖中根據(jù)其特點(diǎn),做好風(fēng)險(xiǎn)因素分析并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策，在施工管理中做到突出重點(diǎn)，這不僅能有效地保證深基坑開(kāi)挖過(guò)程中深基坑本身的安全，而且還能最大限度地降低對(duì)周邊環(huán)境的影響。

【1】王政富，鞠泳.時(shí)空效應(yīng)規(guī)律在軟土深基坑工程中的運(yùn)用[J].山西建筑，2003(11)∶67-69.

【2】吳勇，陳文華，林平.寧波軌道交通第三方監(jiān)測(cè)的管理模式的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].交通建設(shè)與管理，2014(10)∶34-36.

Discussion on the Risk Analysis and Control Countermeasures of Subway Deep Foundation Pit Excavation

ZHOU Shao-liang
(Academy of Railway Sciences(Beijing)Engineering Consulting Co.Ltd.,Shen zhen 518057,China)

With the rapid development ofurbanization in our country,the urban traffic pressure is getting higher.In order to adapt to the demand of the urban traffic,subway develops rapidly,and its proportion in the traffic is increasing.The foundation pit excavation is an important part of the subway construction,as well as the most critical and complex step.There are multiple types of risk factors in the construction process,andit's important to do risk analysis and risk controlin subway deep foundation excavation.

subway;foundation pit excavation;risk factors;risk control

U231+.3

A

1007-9467（2016）09-0034-03

2016-08-16

周少良（1983～），男，湖南婁底人，工程師，一級(jí)建造師、全國(guó)注冊(cè)監(jiān)理工程師，從事市政工程施工技術(shù)研究。