徐金峰 謝雄耀 張 軍 高 芳 王 強

1. 同濟大學地下建筑與工程系 上海 200092；

2. 上海黃浦江大橋建設有限公司 上海 200090

隨著我國軌道交通工程的大規(guī)模建設、超高層建筑數量的增多、城市大型地下空間需求增大等，基坑的開挖深度越來越大，30 m以上的超深基坑[1]往往會伴隨著施工難度高、周邊環(huán)境保護要求高、支護設計難度大、地質水文條件復雜、鄰近建（構）筑物多等眾多風險不可控的不安全因素。而由于這些未得到控制的風險，超深基坑在施工中發(fā)生事故的概率也大大增加，給社會帶來了人員的傷亡和大量的經濟損失等不良影響。因此，如何借助已有的現代化信息手段，對超深基坑工程建設進行安全有效的風險管控，降低事故發(fā)生的概率，是一個迫切需要研究的課題。

針對超深基坑工程中的風險管理問題，國內研究主要集中于超深基坑的風險因素分析、支護設計和施工技術等方面。黃宏偉等[2]針對深基坑工程施工風險因素，從風險識別、評估到控制，通過專家調查法和層次分析法的評估分析后，給出了施工期風險管理的建議。初振環(huán)等[3]采用數值模擬對幾種設計方案進行了計算分析和比較，并給出了相應措施。周誠等[4]依托無人機監(jiān)控進行現場巡視、信息采集、指令傳達及應急處理，并結合風險控制清單，實現了深基坑施工無人機安全巡邏與預警。周樂木等[5]對深基坑進行了支護、降水設計并采取措施來保證施工安全。胡海英等[6]結合地質條件和周邊環(huán)境，提出了對應的超深基坑設計和施工關鍵技術方案。在建筑工程項目管理方面，基于移動互聯(lián)網、云計算等技術的信息化系統(tǒng)應用已非常普遍，項目通過信息化應用能提升管理水平和效率。Shohet等[7]基于移動通信技術開發(fā)了現場安全質量控制軟件，并在整治介入之前和干預調整后記錄安全和質量指標，試點研究結果表明，應用軟件可使工程質量提高30%，不安全活動降低90%。Ho等[8]認為管理系統(tǒng)與企業(yè)管理模式和需求密切相關，通過二次開發(fā)搭建了可供用戶自行定制的BMS系統(tǒng)Web端和APP端來適用于更多企業(yè)和業(yè)務需求，軟件集成了任務派單執(zhí)行、云端資料庫、上傳照片等功能，利用云技術為現場提供了便捷的管理服務。

綜上，國內在超深基坑工程風險上，主要從施工風險控制、支護設計、數值模擬計算和監(jiān)測分析等方面進行研究，國外主要針對其他建筑工程進行項目管理綜合方面的研究。然而，鮮有針對軟土地區(qū)超深基坑工程進行整體風險管控的研究，亟需高效、持續(xù)的風險管控手段。因此，本文基于上海硬X射線項目土建工程超深基坑建設高風險的實際問題，開展了超深基坑建設安全隱患排查制度體系研究和基于移動互聯(lián)網的風險管控平臺搭建工作，為超深基坑的建設安全管理保駕護航。

1 超深基坑建設安全風險管控背景

1.1 工程概況

硬X射線自由電子激光裝置項目位于上海市浦東新區(qū)張江園區(qū)祖沖之路與華夏中路之間，西側為羅山路高架和磁懸浮。項目主要由長約3.2 km的地下隧道、5個豎井及豎井附近的地面設施組成，地下隧道段整體呈南北走向，如圖1所示。

圖1 硬X射線自由電子激光裝置項目工程沿線

1號基坑周邊有高壓鐵塔、羅山路高架、磁懸浮等建（構）筑物，東側緊鄰三八河。2號基坑西側為高壓鐵塔，東側為在建實驗樓。4號基坑部分位于集匯路之下，西側有高壓鐵塔，南側有河流，東側為2幢5層建筑樓，北側為2層變電站及水泵房。5號基坑西鄰三八河，東側為500 kV高壓走廊架空線及鐵塔，南側為華夏中路高架；另三八河西側為磁懸浮。

本工程5個基坑均采用明挖法施工，擬采用地下連續(xù)墻+內支撐進行圍護，基坑開挖深度、開挖尺寸和地下連續(xù)墻墻深如表1所示，基底下設立柱樁和抗拔樁，樁長40～50 m。

表1 硬X射線自由電子激光裝置項目基坑主要參數

因此，由于2.5倍基坑開挖深度范圍內已經揭示上海軟土層的第⑨層，地下連續(xù)墻需隔斷第三承壓水層。場地周邊環(huán)境復雜、保護要求高等，為工程建設管理帶來巨大的風險和挑戰(zhàn)。

1.2 軟土地區(qū)超深基坑工程特點

軟土地區(qū)超深基坑的安全建設過程有以下難點：

1）超深基坑往往伴隨著復雜的周邊環(huán)境，如周邊地下管線密布、建筑保護、隧道緊鄰、防汛墻等，若在建設過程中管理不當，可能對周邊環(huán)境造成不良影響。

2）超深基坑水文地質條件多變，在軟土地區(qū)的基坑開挖常常伴隨著止水降水、穩(wěn)定承壓水、土體軟化、地下水腐蝕等問題，處理不當易帶來工程事故。

3）超深基坑需要開挖深層土體，而通過對深層土體進行取樣、試驗等手段獲取對應的力學參數難度大，導致工程評價不準確，給設計帶來不便，在建設過程中存在安全隱患。

4）超深基坑施工建設過程中，存在作業(yè)空間狹小、環(huán)境較為封閉、地下連續(xù)墻深度大、滲漏水難抑制等難題，必須結合監(jiān)測數據進行信息化反饋管理。

超深基坑復雜的周邊環(huán)境、水文地質多變、深層土體力學特性不明和施工難度大的特點，為超深基坑安全建設帶來諸多風險，易造成工程事故。而據美國著名安全工程師Heinrich提出的Heinrich安全法則，1件重大事故背后必有29件輕度事故，還有300件潛在隱患。如圖2所示，在超深基坑建設過程中，動態(tài)的安全狀態(tài)不可預測地會產生大大小小的安全隱患，為基坑安全帶來風險，所以應及時地發(fā)現并處理不同等級的隱患，在事故來臨前便治理和消除，通過高效的風險管理大大地降低超深基坑安全事故的風險發(fā)生概率。

圖2 安全隱患、風險和事故關系圖

1.3 超深基坑安全風險分類與存在的問題

在國內外城市深基坑事故統(tǒng)計中[4]，基坑事故發(fā)生的主要原因，可以歸結為勘察失誤、設計不當、支撐或錨固結構失穩(wěn)、突涌水、周邊環(huán)境被破壞、機械傷人、水處理不當、基坑失穩(wěn)、工法錯誤、監(jiān)測缺失、缺乏管理、趕工期等。然而，目前的風險管控體系不足以高效、經濟地解決上述風險問題，主要存在隱患排查人員少、排查頻次低、上報流程復雜、隱患消除不及時、隱患數據處理工作量大、排查參與人員少、現場人員積極性不高等問題。

因此，研究一套完善的超深基坑建設安全風險管控體系來治理產生的隱患是十分有必要的。同時，借助智能工業(yè)的思路，充分利用最新信息技術手段，將互聯(lián)網、數據庫和智能終端結合，使得風險隱患治理流程標準化，既將各方參與建設人員納入統(tǒng)一平臺，又能提高隱患治理效率；利用智能終端的隨身攜帶特性，全體人員可隨時隨地將隱患上報，管理人員可時刻跟蹤隱患治理進展；管控平臺還能提供多種多樣的隱患描述方式、全套的隱患清單、管理人員排查頻次要求、高額獎懲措施等內容，有利于基坑工程建設全體參與人員積極主動地參與隱患排查和治理工作，最終達到控制風險、減少事故發(fā)生率以及經濟損失的目的。

2 超深基坑建設安全風險管控體系建設

2.1 超深基坑風險管控體系構成

超深基坑施工安全風險治理通過全員參與安全風險排查，發(fā)現風險隱患后，選擇隱患清單中對應的隱患等級、類別和條目，然后對應責任方對風險隱患進行整改處理，最后消除安全風險隱患。

通過建立建安總體、勘察單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位、監(jiān)測單位以及現場所有建設參與人員全過程、全方位的安全風險排查管控體系，健全超深基坑安全建設、高效管理的長效機制，促進基坑工程信息化管理的發(fā)展，掌握安全風險防范的主動權，形成內部組織協(xié)同與管理一體化的安全責任共同體，如圖3所示。

圖3 安全責任共同體

超深基坑風險管控體系主要由安全風險隱患分級與分類標準、安全風險隱患排查及治理流程、參與單位職責分配、排查頻次及治理時限要求、重要人員考勤管理與考核制度、積分與獎懲制度、基于移動互聯(lián)網的安全風險管控平臺等要素構成。

同時，超深基坑風險管控體系對移動互聯(lián)網超深基坑建設安全風險管控信息化系統(tǒng)的開發(fā)具有指導意義，所以必須將風險隱患治理流程標準化、程序化。

2.2 安全風險隱患分級與分類標準

為實現超深基坑建設安全風險隱患排查和治理的制度化、信息化管控，根據《安全生產隱患排查治理暫行規(guī)定》《安全生產事故隱患排查治理體系建設實施指南》《安全生產事故報告和調查處理條例》等法律法規(guī)和規(guī)章規(guī)程的要求，按照“重心前置、要點突出、程序到位、比例協(xié)調”的原則，將超深基坑建設中的安全風險隱患分為一般、較大、重大3個等級，相對應的危害大小和事故風險概率逐級增加。

根據安全風險隱患分級標準，結合基坑工程相應的規(guī)章制度等，搭建了超深基坑安全隱患清單數據庫。針對超深基坑工程建設的具體風險，超深基坑安全隱患清單數據庫分為通用隱患、基坑隱患、環(huán)境隱患，以增加隱患清單的實用性、專業(yè)性和結構性。

2.3 安全風險隱患排查及治理流程

排查及治理流程由5個階段組成，如圖4所示，具體流程如圖5所示。其中排查上報是參與建設全員排查安全風險隱患。響應是監(jiān)理獲取排查隱患信息后向責任方發(fā)送整改通知并督促。整改是責任方對基坑安全風險隱患進行現場消除的處理行為，其中根據不同等級的安全風險隱患，形成不同的整改措施，如對重大隱患應由責任方先編制相應的整改方案，再組織專家論證和批復方案，最后實施整改措施并形成整改資料。復核是對整改結果的檢查、驗收。銷號是對整改結果的肯定與歸檔。

圖4 隱患閉合治理示意

圖5 安全風險隱患排查及治理流程

2.4 參與單位職責分配

超深基坑工程的建安總體主要負責監(jiān)督與檢查其他參與單位和部門的風險隱患排查及治理工作，對各類隱患進行銷號，并對其他單位的風險隱患排查及治理的考核具有最終解釋權；監(jiān)理單位負責監(jiān)督施工單位的風險隱患排查及整改工作，對隱患進行日常巡查并上報，對各類隱患進行響應與復核；施工方負責隱患排查和整改工作；設計、監(jiān)測方具有隱患排查的權利，并有配合隱患整改的義務；超深基坑風險管控平臺內的所有注冊人員均有權利和義務對風險隱患進行排查并上報。

2.5 排查頻次及治理時限要求

鑒于超深基坑建設過程中風險隱患的突發(fā)性，盡早地對已發(fā)現隱患進行整改處理，將為超深基坑的安全建設提供保障。因此，管控體系必須對排查頻次和治理流程時限進行要求。其中，對采取集中組織排查的不同單位，分別分為季度、月度、周度等排查，見表2，相關人員進行每日巡查；對于不同等級的隱患，逐一設置不同流程的治理時限與治理權限。

表2 隱患排查頻次要求

2.6 重要人員考勤管理與考核制度

超深基坑建設過程中，常常存在參建單位主要管理人員不在崗等情況。為此，針對各參建單位，尤其是監(jiān)理和施工單位的項目現場管理人員，必須進行現場考勤管理。

此外，通過月、季、年度來分別進行綜合考核，考核對象主要為施工、監(jiān)理等單位，考核方式采用扣分制，每若發(fā)現施工單位存在未被上報過的隱患，則同時對施工單位、監(jiān)理單位進行分別扣分；考勤不達標，按照相關管理辦法進行扣分或罰款等。

2.7 積分與獎懲制度

為激勵參與人員進行風險排查的積極性，加強管理監(jiān)督意識，管控體系采用積分形式對個人、單位進行統(tǒng)計，結合考核制度的扣分，最終形成獎優(yōu)罰劣的管理制度。建安總體對表現突出、積分高的單位和個人設立安全評優(yōu)獎項與經濟獎勵，對表現差、扣分多的單位、部門和個人依照相關制度進行處罰。最終形成了一套全覆蓋、動反饋、獎罰清晰的獎懲激勵機制。

2.8 基于移動互聯(lián)網的風險管控平臺

為實現風險隱患信息跨層級流動、跨部門流動、數據共享、治理協(xié)作等功能，將上述超深基坑風險管控體系的要素流程化，搭建了基于移動互聯(lián)網的超深基坑風險管控系統(tǒng)平臺，真正地實現風險排查工作的信息化、透明化、標準化。風險管控系統(tǒng)主要功能見圖6。平臺在電腦Web端和手機APP端均可訪問。系統(tǒng)主要功能如下：

圖6 安全風險管控體系與系統(tǒng)平臺關系

1）隱患排查及治理業(yè)務功能。超深基坑建設過程中所有參與人員均可在移動端APP上進行隱患上報。上報內容包含隱患級別、隱患類別、隱患地點、隱患描述、隱患照片等，上報后系統(tǒng)對本條隱患自動編碼、計時、歸類，并傳遞給下一階段執(zhí)行人。相關執(zhí)行人經過審核后選擇進行相應的操作和處理等，最終形成隱患閉環(huán)治理。

2）隱患信息通知及共享功能。系統(tǒng)采用通知推送的方式，使得隱患信息的傳遞具有實時性，隨時隨地都可進行隱患處理。同時，系統(tǒng)也提供隱患信息的發(fā)布與共享，讓各參與單位人員均可對基坑建設過程中的隱患信息進行查詢和實時動態(tài)跟蹤，實現了隱患信息的透明化，這種共享模式也給企業(yè)員工提供了進行風險管理相關知識交流的平臺。

3）隱患數據統(tǒng)計功能。隱患數據統(tǒng)計功能對風險管控平臺中生成的各類數據進行歸檔、處理、自動統(tǒng)計并生成對應圖表，可在移動端和電腦端選擇相應的時間段隨時查看，也使得建安總體等管理人員便于監(jiān)督和資料整理。通過對隱患數據的統(tǒng)計，將對以往的建設過程中的風險排查工作進行分析總結，為后續(xù)安全建設工作的開展起到指導作用。

4）隱患數據存儲與調用功能。隱患數據自上報后便自動存儲在后臺的數據庫內，形成“隱患臺賬”，便于管理人員隨時查閱調取并可進行再處理，為安全生產管理提供依據。

5）考勤管理及考核功能。該功能將考勤服務內置于移動端APP中，無需單獨購買攝像頭、考勤一體機，以較低成本實現刷臉考勤；進行人臉識別后再利用GPS系統(tǒng)精準定位，設置成每日一次打卡，每月不少于20日。之后，根據制定的相應考核制度，建安總體安監(jiān)部門每月對各單位進行審查考核。

6）積分及獎懲功能。通過2.7節(jié)所述的積分與獎懲制度，系統(tǒng)對排查流程增加判定條件，將實現自動計分，自動統(tǒng)計排序整理后生成報表，管理人員登錄系統(tǒng)即可查看。建安總體則可根據計分數據與報表信息開展月、季、年度等考評工作，最后依據考評結果，得出獎懲措施。其中，在財務管理工作中單獨開設“安全風險排查費用”專項進行獎勵發(fā)放和罰款入賬等條目。

3 超深基坑風險管控系統(tǒng)應用

軟土地區(qū)超深基坑建設安全風險管控體系與平臺已于2019年7月交付上海硬X射線自由電子激光裝置項目建安總體試運行，根據各單位反饋意見修改完善后，于10月正式投入使用。其中，硬X射線項目5號超深基坑風險管控平臺上線6個月以來，總計發(fā)現上報了76項風險，其中共發(fā)現一般風險70項，較大風險5項，重大風險僅1項。每月上報隱患統(tǒng)計結果見圖7。

圖7 安全風險管控系統(tǒng)每月上報隱患統(tǒng)計

由統(tǒng)計數據分析可得，在風險排查實施6個月中，風險管控平臺整體運作穩(wěn)定，滿足實際需求，從10月份的7條隱患上升到11月的54條隱患，可以看出隨著系統(tǒng)平臺的推廣，參與人員的增加，隱患條數呈現增長趨勢；但隨著參建各方的共同努力以及獎懲措施的有效實行，建設人員安全風險自意識、自監(jiān)督、自改正的良好風氣逐步實現，故而隱患條數逐月減少，直到工程竣工。

4 結語

本研究基于上海硬X射線自由電子激光裝置項目超深基坑開挖現狀和實際需求，考慮到超深基坑建設安全風險，建立了超深基坑建設安全風險管控體系與基于移動互聯(lián)網的系統(tǒng)平臺。

根據建安總體組織架構和實際建設管理情況，收集并整理出風險隱患清單數據庫，搭建了安全風險隱患分級與分類標準、排查及治理流程、職責分配、排查頻次、治理時限要求、考勤管理、考核制度、積分與獎懲制度等，使得風險排查工作程序化、常態(tài)化。風險管控體系與系統(tǒng)平臺的有效應用增加了建安總體與各參與單位之間的協(xié)調管理效益；隱患的分級與分類管理使得風險管理精細化、專業(yè)化、標準化；將超深基坑建設安全風險管理轉為閉環(huán)治理，由被動接受轉為主動預防，實現了排查工作全員參與、治理工作互相監(jiān)督的良好風氣。通過移動互聯(lián)網的信息化平臺建設，使得風險管控工作電子化、數據化，全過程閉環(huán)跟蹤，縮短風險隱患的治理周期，高效率地為超深基坑建設安全風險管理保駕護航。基于管控平臺提供的考核、統(tǒng)計報表等功能，極大地加快了安全風險分析，為后續(xù)安全建設的決策提供了數據支撐。

本研究最終將風險管控體系與系統(tǒng)很好地結合，搭建了一套互聯(lián)網平臺，形成了一套完成的超深基坑建設安全風險隱患治理方法，提高了超深基坑建設的安全風險管理水平，對類似基坑等建設工程風險管理具有借鑒意義和參考價值。