中铁隧道勘测设计院有限公司 江苏徐州 300131
摘要：近年来，随着地铁建设在各个城市的发展，深基坑工程越来越多，在地铁深基坑工程的施工中出现了很多风险事故，给工程带来了严重的损失，同时也给人们留下了惨痛的教训。如果能够在整个深基坑施工之前，对深基坑工程的风险进行识别和评价，提出在施工中应该注意的方面，在施工的过程中对风险进行及时的修正和完善，并采取相应的应对措施，使事故发生的概率降到最低，损失减到最小，就能有效地提高工程建设的效率，保证工程建设的质量，减少风险事故和损失，动态风险管理能够比较好地实现这一目标。基于此，本文主要对地铁深基坑建设期动态风险监控体系进行分析探讨。
关键词：地铁深基坑；建设期；动态风险；监控体系
1、前言
从物理力学角度可知，从风险隐患发展到工程事故是一个连续变化不断升级的过程，伴随着一系列隐形的征兆和现象，如结构应力应变数据的异常变化，结构位移的急剧增大，周围环境的异常等。若能及时根据相关征兆采取相应处理措施，掐断风险隐患到工程事故发展链中间的任何一个环节，则将不会发生工程事故。即工程事故是可防、可控的。目前国内外学者主要从风险管理的角度去研究地铁建设期的安全控制问题。
2、体系组成
动态风险监控体系包括预防、分析、诊断、处理等4个子系统（图1）。
图1 动态风险监控体系
2．1预防子系统
2．1．1各施工阶段的风险提示
结合前期风险评估，在每一施工阶段初期系统将自动进行风险提示。随着施工进行，根据实时施工状况及相应地质、天气及环境信息并结合上一施工阶段的风险提示，对现阶段最可能的风险进行预先警示，并提供相应风险预案。
2．1．2内部及外围环境影响因子
一个工程项目的顺利实施主要由两大因素决定：一是内部因素，即工程本身各种影响因子的制约。大量工程案例表明，内部因素是决定工程能否顺利实施的主要因素。内部因素包括地质条件、施工技术水平及施工规范性等。二是外部因素。一个工程项目的实施与其外围环境之间通常有能量和信息的传递，外围环境的变化将引起工程项目设计、施工方案的调整，从而相应引起工程内部施工各环节相互关系的改变;同时，工程在实施过程中也必将导致周围环境的变化，给周围环境安全带来风险。因此，工程与周围环境之间是相互影响、相互协调、相互制约的关系。外部因素主要包括实时天气状况、周围环境影响等。
2．2分析子系统
2．2．1原始数据录入（监测数据转化模型）
目前地铁建设中由于缺少从监测数据到最终监测结果的统一转化标准，造成目前工程建设中监测结果和监测报告十分混乱。同时，由于监测技术人员的专业水平参差不齐、监测单位管理不到位以及监测人员缺乏必要的工作责任心等原因，容易造成监测结果与实际情况存在较大偏差，甚至与实际工况严重不符，给工程安全带来巨大的风险隐患。监测数据转化，是指将监测原始数据直接输入到系统中，通过系统内部相应转化模型的自动整理和计算，得到监测结果。通过监测数据转化模型，可以有效防止由于上述种种不确定因素导致的监测结果的失真，保证了监测结果的准确性。
2．2．2数据合法性判读
主要是实现在上传阶段对误传数据的自动判读，确保下一步分析阶段数据的可靠性。
2．3诊断子系统
根据实时分析结果并结合对工程现场的施工、地质、天气、环境的动态信息进行提取、整合、分析，来综合判读工程的安全性。该子系统涉及到安全指数体系，该体系是在风险评估的基础上，集中影响工程安全的多种因素来综合反映工程安全状态，形成以安全指数为代表的多个定量指标：安全指数、工程安全影响指数、施工影响指数、地质影响指数、天气影响指数、环境影响指数。
2．4处理子系统
通过系统性分析展开搜索，对施工、地质、天气、环境等影响因素中的若干影响因子及分影响因子进行逐一排查，对潜在的风险源进行深度挖掘，最终可以得到影响当前工程安全的若干风险源，并给出相应处理措施。
3、工程案例分析
3．1工程及地质概况
某车站西风井基坑围护采用SMW工法，SMW工法搅拌桩直径为Φ650，内插H500×300×11×18型钢，型钢间距为900mm，局部加深处型钢长度为20m，其余部位为17m，工法桩桩底均比型钢底深1m。基坑设二道Φ609×16钢支撑，第一道支撑在1000×800圈梁上，圈梁顶标高为3．440m;第二道支撑在2H400×400×13×21钢围檩上，标高为－1．460m。本工程各主要土层的分布情况及力学参数见表1。监测测点布置图见图2。
图2 监测测点布置图
3．2数据分析
12月30日，测斜点Q50变化速率出现增大趋势，当日9：00监测数据（图6）显示该测斜孔距地表－6．0m至－12．0m深度处各测点的水平位移本次变化值均超过或达到设计报警值2mm，最大值位于距地表－9．0m、－9．5m及－10．0m深度处，为2．5mm。在已施加支撑处（距地表－5．5m处）本次变化值为－1．8mm，变形较大。同时，周围环境也产生了较大的变形，附近的上水管线测点S39前一天（12月29日）的本次沉降变化就达到了－13．2mm/d;而附近地表沉降测点D50前一天的变化则同样超过了10mm，为－10．3mm/d（D50于29日后无数据;S39缺少30日数据）。周围环境变形均远远超过设计报警值，基坑已出现一定的危险征兆。12月31日，测斜点Q50变化速率明显增大，呈加速趋势，该测斜孔各深度测点水平位移本次变化平均值达到4．3mm/d，最大值位于距地表－9．5m深度处，为6．6mm/d;其中距地表－6．5m以下深度大部分测点的水平位移本次变化值均超过或接近5mm/d。在已施加支撑处（距地表－5．5m处）本次变化则进一步增大到4．3mm/d;而桩顶水平位移发生突变，本次变化达到6．2mm/d。均远超变形速率2mm/d的设计警戒值。周围环境变形进一步增大，上水管线测点S39本次沉降值仍保持在10mm/d以上的增长速率，为10．7mm/d;地表沉降测点D50数据缺失，但距D50一定距离处（约20m）的D51本次沉降变化值达到－4．9mm/d，结合上水管线S39的本次沉降值，可以肯定，D50本次变化绝对值将超过4．9mm/d。因此，与测斜点Q50相应的周围环境变形也均远超设计警戒值。
此时基坑的两道钢支撑已全部支撑结束，而测斜点Q50对面的Q54变化则比较稳定，除个别测点本次变化绝对值超过1mm外其余均小于1mm;同时，测斜点Q50附近的支撑轴力ZL13-01、ZL13-02近期变化也均较稳定。
根据上述案例，采用动态风险监控体系进行计算，经过风险分析得出安全指数S=3，表明基坑存在安全隐患，应引起重视，并采取有效的防范、监控、预警措施;通过系统性分析，认为本次数据异常很可能是由于围护结构漏水涌砂或存在不良地质导致，建议采取注浆加固等处理措施。
该案例中通过对施工现场的实际查看发现，本基坑场地地质条件较差。岩土工程勘察报告显示，开挖土层至坑底分布有饱和的液化土层②32层土和流塑性的淤泥质粘土④层土，挖机挖土作业扰动导致土层液化，流动性加大，桩底稳定性差;同时在基坑底部存在横穿基坑的暗浜。因此，可以认定不良地质是导致此次数据突变的主要原因。
参考文献
［1］叶丹．地铁深基坑工程动态风险管理研究综述［Ｊ］．价值工程，２０１３（６）：５１－５３．
［2］吴楠．地铁深基坑建设期动态风险监控体系研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１３，９（３）：６９７－７０４．
［3］吴楠．基于深基坑施工期风险评估的安全指数研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１１，７（３）：５９９－６０３．
论文作者:尹凯,张大省
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/12
标签：工程论文; 风险论文; 基坑论文; 地表论文; 数据论文; 地质论文; 周围环境论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;