浅谈地铁深基坑开挖风险分析及控制对策

周少良

（铁科院（北京）工程咨询有限公司,广东深圳518057）

浅谈地铁深基坑开挖风险分析及控制对策

周少良

（铁科院（北京）工程咨询有限公司,广东深圳518057）

随着我国城市化进程不断加快，城市交通压力也随之增大，为了适应城市交通发展的需求，地铁在近些年得到不断的发展，在城市交通中占据的比例逐渐增加。而基坑开挖工程是地铁建设的重要组成部分，同时也是最关键和复杂的环节，施工过程中存在多种类型的风险因素，做好地铁深基坑开挖风险分析及风险控制显得尤为重要。

地铁；基坑开挖；风险因素；风险控制

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

1 引言

由于地铁施工周边环境复杂，各种管线较多，对环境保护要求较高。同时，地铁深基坑工程内容复杂，涉及的工程流程、施工工艺较为繁杂以及受工程地质和自然环境的影响，使深基坑开挖工程具有较高的风险性，在施工过程中一旦出现操作不当，不但给周边环境造成影响，同时无法保证基坑本身的安全，严重时还会发生较大的安全事故。因此，论文从地铁深基坑施工特点及潜在风险因素出发，通过探讨识别、分析和评价基坑施工中的危险源，根据时空效应理论选择合理的施工参数；进行有效的监测管理措施，提高施工技术管理水平来控制地铁深基坑开挖潜在风险，以确保地铁深基坑开挖过程中的安全、稳定并减少对周边环境的影响。

2 做好深基坑开挖施工前的安全风险辨识及评价

风险评估的意义在于规范地铁工程建设风险管理，做到有效控制工程建设风险，减少各类风险事故的发生，降低工程经济损失、人员伤亡和环境影响，保障工程建设的安全、质量、进度、效益和环境保护等，达到以较低成本获得最大安全的目标。为了确保基坑工程建设项目的顺利实施,在工程施工前事先对危险源进行客观、合理的识别、分析和评价,并采取相应的措施是完全必要的。

通常情况下，对工程施工现场危险源进行有效管理必须从多方面共同入手：（1）建立起一个具有专业技术和安全管理经验的风险评价小组，对工程建设过程中各区域及相关施工人员的行为规范进行指导；（2）由风评小组对危险源进行风险评价，依照危险源的不同及其对应的后果进行划分，做到有针对性、有重点的管理和控制。

下面简要地介绍一下风险识别、分析和评价的方法：对基坑结构风险进行静态分析与评估时，可采用层次分析法与专家打分相结合的综合评判方法，对风险进行定量评估。经过专家的充分讨论，对层次分析法模型中底层风险因素发生的可能性以及发生的后果非效用值进行评分，结合层次分析法中各层次风险权重的计算，计算出各层次风险的风险系数，作为衡量风险因素、风险水平的最终指标，进而根据风险等级的评定标准来判断各风险因素的风险等级。

由专家打分法确定风险事件的P（风险发生的概率）、C（风险发生产生的破坏程度）值，二者的乘积为其风险指数Ri，再用层次分析法得到风险事件的权重ωi。在此基础上，对各个风险进行集成，得到总体的风险指数R。计算方法：

根据城市轨道交通地下工程建设风险指数，确定风险等级。在现场应急方案处置中，对重大风险源进行重点关注并做出相应的对策，以保证基坑及周边环境的安全。

3 充分利用深基坑工程“时空效应”理论选择合理的施工参数

对于地铁深基坑工程，要可靠地解决基坑稳定和控制坑周土体位移问题，需要研究的不明确因素较多，其中一个难点是如何评估和处理土质，尤其是软土的流变性对支护墙体的内力和位移的影响，因此，在建筑物和管线密集地区，要按控制土体位移保护环境的要求进行深基坑设计和施工就带有风险性。而时空效应理论是地铁深基坑工程的重要特征,该理论综合考虑了地基参数、支护结构力学性能参数、施工工艺参数，并着重考虑了特殊条件下周围环境要求[1]。下面主要从施工工艺参数方面讨论如何进行控制。在基坑开挖过程中由于基坑内部土体被大量移走以及降水对土中水引起的改变，围护结构在外侧土压力的作用下产生变形，同时，基坑周围的土体受到基坑开挖的扰动影响，使围护结构的不同深度位置受力不均，因此，应当考虑其空间受力状态和随时间而改变的应力与变形状态。实践证明：科学地制定考虑时空效应的开挖和支撑的施工方案,可以合理地利用土体本身在开挖过程中控制位移的潜力,达到控制基坑周边地层位移及保护环境的目的，这是目前解决基坑施工过程中稳定和变形问题既安全又经济的有效途径。

基坑开挖和支撑施工是决定基坑工程成败优劣的关键工序。在基坑开挖过程中每个基坑施工参数的确定要根据其规模、几何尺寸、围护墙体及支撑体系的布置，按照“时空效应”理论，采用分层、分段、接力开挖法，实施中进行分块、对称、平衡和支撑顺序，并确定各工序的时限。具体的施工参数有：开挖分层的层数n、每层开挖的数量V、分部时间开挖的时间限制Tc、分部开挖后完成支撑的时间限制Ts、钢支撑预加轴力N、每分层开挖高度H。

根据工程特点合理地选定基坑开挖及支撑的施工工序和施工参数，以减少基坑开挖中土体扰动范围，保持基坑稳定，并使地层位移和差异位移符合预测值，最大限度地减少基坑周边沉降的位移量和差异位移量。

4 实现监测过程中的信息化管理

地铁深基坑施工监测的主要目的是监测基坑整体的刚度和稳定性，主要包括基坑支护结构的变形、水平位移、轴力变化、基底隆起，周围道路和建筑物的倾斜、沉降等。基坑工程监测工作应贯穿于基坑工程施工的全过程。监测工作一般应从基坑工程施工前开始，直至结构施工完成为止。对有特殊要求的周边环境的监测应根据需要延续至变形趋于稳定后才能结束。

为保证地铁深基坑施工安全，应认真对基坑工程的监测方案进行审核，充分运用信息化监测管理手段确保监测数据真实准确地反映实际施工情况，并进行预警分析，及时指导监控施工的进程。

现在国内有部分城市轨道交通深基坑施工过程中，组建了现场监测监控分中心组织机构并开发了远程监测监控管理平台,通过远程监测监控系统和现场分中心互动机制，以“三图四表”作为数据分析、安全评价的重要工具，提供专业技术分析和监测管理工作，已达到各管理层的现场执行远程监控目的。现场监测监控分中心人员将“三图四表”（即基坑工况平面图、总剖面图、监测布点图、每块土无支撑暴露时间记录表、土方开挖记录表、现场巡检记录表、监测分析表）、施工监控量测数据、数据分析结论、现场实时基坑开挖剖面图上传到远程监测监控管理平台，监控中心管理人员通过远程监测监控管理平台及时、准确地获取第一手资料，及时、全面地了解到基坑开挖过程中当天的工况、监测数据、安全情况等重要信息，当监控管理中心人员发现异常情况，根据综合考虑，判定其预警等级并发布综合预警，根据不同的综合预警级别分别响应不同层级领导，及时赶赴现场，组织召开监测预警分析会，根据现场勘查和数据变化情况，各参建单位对预警原因进行分析，及时提供、落实处置措施和意见，并对采取的措施做出后期发展的预测。

远程监测监控管理平台与监测监控分中心相结合，使各方更加直接地通过现场分中心管理施工，对监测资料及其他信息通过现场监测分析会进行处理及综合分析判断，及时了解各监测点数据变化趋势，为优化和合理组织施工提供可靠信息，及时优化施工工艺，变更施工方同时根据监测数据对基坑安全施工切实起到警示、监控作用，真正实现管理，监督、建议与控制的结合。同时明确各方职责，体现分级管理、以现场为重心的思想，做到全面堵塞可能的安全隐患，最大程度地降低事故发生的概率，保障地铁工程建设的顺利进行[2]。

5 提高深基坑施工技术及管理水平

地铁深基坑的建设本身就存在较高的科技含量，对施工技术水平要求较高，因此，施工技术水平也是影响基坑工程风险的关键因素。技术管理在很大程度上影响着工程的建设成果和安全系数，左右着工程的最终质量。通过施工技术的管理来提升深基坑工程的施工质量与安全性。目前，我国基坑施工基本上都已经实现了自动化或是半自动化，引进了大量的施工设备和先进的施工工艺，这都是基坑施工技术水平高低的重要体现。只有拥有较高的操作技术才能有效地保证设备性能的充分发挥，高效率地完成基坑施工目标。同时，不断提高基坑施工工程的技术水平，对降低施工过程中的风险也具有重要的作用。地铁深基坑工程需要依靠先进的技术手段来有效控制开挖过程中的风险，保证工程建设的稳定性、有效性。大量的实践结果证明，管理人员技术管理水平直接影响到事故的发生机率，决定着工程的质量和进度。

地铁深基坑属于一种地下作业，施工过程必须要提高施工效率，快速、准确地完成施工作业。施工人员要合理、科学地安排施工活动，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。同时，施工管理人员要提高超前意识，并制定科学、合理的施工规划，对人员进行合理的分配，明确各项操作细节，从而做到快速有秩序的作业。为此，我们应当在未来的发展中不断改进和完善深基坑支护的施工技术和管理手段，并在理念上应予以创新思考。

6 结语

综上所述，在地铁深基坑开挖中根据其特点,做好风险因素分析并制定相应的风险控制对策，在施工管理中做到突出重点，这不仅能有效地保证深基坑开挖过程中深基坑本身的安全，而且还能最大限度地降低对周边环境的影响。

【1】王政富，鞠泳.时空效应规律在软土深基坑工程中的运用[J].山西建筑，2003(11)∶67-69.

【2】吴勇，陈文华，林平.宁波轨道交通第三方监测的管理模式的创新与实践[J].交通建设与管理，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，湖南娄底人，工程师，一级建造师、全国注册监理工程师，从事市政工程施工技术研究。