單生彪 李雅婷

（南昌軌道交通集團有限公司地鐵項目管理分公司，江西 南昌 330038）

0 引言

在地鐵車站建設(shè)過程中，深基坑施工易出現(xiàn)地面坍塌、基坑圍護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、管線變形以及周邊建筑物沉降過大等現(xiàn)象。相應(yīng)的風(fēng)險分析和風(fēng)險管控不僅可以保證整個工程建設(shè)的安全性，還可以提高施工質(zhì)量和施工效率。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對地鐵車站深基坑土方開挖的施工風(fēng)險分析做了大量研究。郭健等[1]采用梯形隸屬函數(shù)計算風(fēng)險事件的隸屬度，運用模糊綜合評價法進行風(fēng)險評估，確定施工的風(fēng)險等級。姚海星等[2]采用作業(yè)條件危險性評價法-模糊層次分析法對地鐵車站深基坑進行風(fēng)險評估。宋博等[3]提出一種基于數(shù)據(jù)包絡(luò)法（DEA）-反向傳播（BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地鐵車站深基坑施工安全評價方法，從人員、設(shè)備、環(huán)境、管理、技術(shù)5個方面，系統(tǒng)地構(gòu)建安全評價指標(biāo)體系，然后利用DEA計算指標(biāo)權(quán)重，運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價地鐵車站深基坑施工安全等級。層次分析法是一種層次化、系統(tǒng)化的評價方法，通過在項目施工過程中建立各層次結(jié)構(gòu)模型來揭示潛在風(fēng)險因素對施工安全的影響程度，以達到對風(fēng)險管理的精準(zhǔn)控制[4]。基于上述研究，本文以南昌軌道交通3號線岱山站建設(shè)工程為依托，構(gòu)建施工安全風(fēng)險指標(biāo)評價體系，并運用層次分析法（AHP）對地鐵車站深基坑施工進行風(fēng)險評估，計算出各風(fēng)險因素權(quán)重，針對風(fēng)險評估結(jié)果提出相應(yīng)的管控措施。

1 工程概況

岱山站位于南昌市南昌縣蓮塘鎮(zhèn)迎賓北大道與陽光路交匯處，沿迎賓北大道呈南北方向布置，周邊建筑較多且功能多樣，車站東側(cè)重要建筑物為酒店及造幣廠，西側(cè)為賓館、民房、飯店等建筑。車站及周邊管線多，管線多為沿車站南北走向，車站中部存在橫跨基坑強電、弱電、燃氣管線各一組；管線種類包括：強電、弱電、燃氣、雨污水、供水等。車站基坑采用明挖順筑法施工。車站為標(biāo)準(zhǔn)地下兩層島式車站，有效站臺長118m，寬11m。

車站地質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖1，由上至下穿越填土層、粉質(zhì)黏土層、中砂層、粗砂層、礫砂層，主體結(jié)構(gòu)底部坐落于礫砂層。圍護結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁坐落于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層內(nèi)，入巖深度1.2～3.3m不等，車站開挖深度16.5～17.5m。

圖1 岱山站地質(zhì)斷面圖

2 層次分析法（AHP）

層次分析法（AHP）是由美國T.L.Saaty在20世紀(jì)70年代所提出。根據(jù)項目建設(shè)的施工資料來篩選和確定風(fēng)險因素，形成風(fēng)險指標(biāo)評價體系。針對該風(fēng)險指標(biāo)評價體系，利用層次分析法（AHP）確定評價指標(biāo)的權(quán)重并計算出權(quán)重值，并進行一致性檢驗，最后得出各風(fēng)險因素對施工安全的影響程度，從而制定相對應(yīng)的風(fēng)險管控對策。該方法帶有一定的主觀判斷，將定性與定量相結(jié)合，應(yīng)用于工程領(lǐng)域的施工風(fēng)險評估，具有原理簡單、可信度高的優(yōu)點[5]。

2.1 建立施工安全風(fēng)險評價體系

依據(jù)工程項目施工情況，明確風(fēng)險因素以及各風(fēng)險因素之間的關(guān)系。并對各風(fēng)險因素進行歸納整理形成層次結(jié)構(gòu)模型，從而建立施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，見圖2。

由圖2可知，對岱山站施工過程存在風(fēng)險以及周邊環(huán)境中存在的風(fēng)險進行認(rèn)真辨識，從環(huán)境、施工以及自然三個方面共識別出風(fēng)險源11個，其中環(huán)境因素為A1，周邊建筑物、周邊管線和周邊道路情況分別為A11、A12、A13；施工因素為A2，地基處理及降排水、圍護結(jié)構(gòu)施工、基坑開挖與回填、工程防水、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工和吊裝工程分別為A21～A26，自然因素為A3，自然風(fēng)險因素和施工人員因素分別為A31、A32。

圖2 地鐵車站基坑施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

將各風(fēng)險因素對上層風(fēng)險因素的重要性進行兩兩比較，用數(shù)字1～9來反應(yīng)因素之間的相對重要性。

表1 判斷矩陣數(shù)值含義

2.3 一致性檢驗

為了進一步減少其他因素對結(jié)果的干擾，就需要對判斷矩陣進行驗證。對其引入一致性指標(biāo)CI來檢驗判斷矩陣的一致性，同時還計算一致性比例CR來驗證其一致性是否合理。

（1）計算一致性指標(biāo)CI

式中：λmax——判斷矩陣的最大特征值。

（2）計算一致性比例CR

式中：RI——平均隨機一致性指標(biāo)，其階數(shù)不同則取值不同，如表2所示。當(dāng)CR＜0.1時，則認(rèn)為判斷矩陣的一致性合理，反之則判斷矩陣不合理，需要調(diào)整。

表2 平均隨機一致性指標(biāo)取值

2.4 確定權(quán)重

首先需要確定判斷矩陣的最大特征值λmax，可知最大特征值與特征向量W的關(guān)系式如下：

其中特征向量W對應(yīng)的是n個因素的權(quán)重，則：

而特征向量Wi的計算公式如下：

式中：aij——判斷矩陣中的各個元素。

2.5 基于層次分析法（AHP）的施工安全風(fēng)險分析

根據(jù)圖2所示的安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家對各風(fēng)險因素進行打分，得到總風(fēng)險判斷矩陣如表3所示。

表3 總風(fēng)險判斷矩陣

通過上述公式計算可得特征向量（相對權(quán)重）：

由此可知，周邊環(huán)境因素（A11～A13）對該地鐵車站基坑施工的影響程度最大，其次是基坑的開挖與回填因素（A23）,而對施工安全影響最小的是自然風(fēng)險因素和施工人員因素，并且風(fēng)險等級均為Ⅲ級。針對上述重要風(fēng)險源提出以下風(fēng)險管控措施：

（1）針對周邊建筑物，防止施工造成周邊水位下降、維護結(jié)構(gòu)位移過大以及基坑漏水涌砂等現(xiàn)象，認(rèn)真復(fù)核地質(zhì)資料以及周邊建筑物的位置、基礎(chǔ)形式及埋深，并對房屋周邊進行攪拌加固。

（2）針對周邊管線，防止周邊管線沉降導(dǎo)致接口拉裂、管道變形等現(xiàn)象，要組織專門的管線調(diào)查小組，專門負(fù)責(zé)管線的摸排，調(diào)查和協(xié)調(diào)工作，避免錯漏，施工時做到加強監(jiān)測，及時反饋。

（3）針對周邊道路，防止基坑涌水涌砂和圍護結(jié)構(gòu)變形過大，要安排專人巡查，及時掌握道路狀況，并嚴(yán)格控制圍護結(jié)構(gòu)施工，保證施工質(zhì)量。

3 結(jié)束語

結(jié)合南昌軌道交通3號線岱山站深基坑開挖工程，運用層次分析法（AHP）進行風(fēng)險評估。首先通過工程資料和經(jīng)驗構(gòu)建風(fēng)險評價指標(biāo)體系，再依據(jù)專家打分構(gòu)建風(fēng)險判斷矩陣，基于層次分析法計算得出權(quán)重值，即各風(fēng)險因素對該工程施工安全的影響程度，最后提出了風(fēng)險控制措施，對類似工程的風(fēng)險防控具有一定借鑒意義。