基坑风险评估研究现状综述

（四川峨眉山地质工程勘察有限责任公司，四川 峨眉山 614200）

0 引言

随着城市轨道交通工程的快速发展，深大地铁基坑也越来越多，地铁基坑施工过程中发生了不少严重的工程事故。基坑施工期坍塌事故风险评价的相关研宄任务迫切且意义重大。本文将基坑风险评估理论和评估方法做简要总结介绍。

1 基坑风险评估理论和评估方法

在基坑风险评估理论和评估方法研宄方面，美国的Einstein H.H.教授[1,2]当属地下工程风险评估研宄的先驱，他指出了地下工程风险评估的特点和应遵循的理念，其团队在研宄各种不确定性导致的投资及工期方面的风险上成果丰硕，并开发了隧道风险决策辅助系统-DAT[3]（Decision Aids in Tunneling），成功应用于多个实际工程；国际隧道协会年发布了《Guidelines for tunnelling risk management》[4]，为隧道及地下工程的风险管理工作提供了参考标准，对该领域的风险管理工作进行了规范；韩国学者Hyun-Ho Choi[5]对地下工程风险评估进行了理论研宄，并将研宄成果成功应用于首尔地铁；Blocly[6]将模糊数学的相关理论应用到了地下工程结构的安全风险管理；Mogmesetm[7]对岩土工程风险问题进行了较为系统的研宄了，并将其分为模型、管理、参数三大风险，介绍了常用的风险分析方法及接受准则。

J.Kampmann 将蒙特卡洛模拟、电子表格与风险管理相结合，构建了一种新的风险评估模型，并从风险发生概率和损失两方面对哥本哈根地铁工程进行了研宄，建立了具体的风险因素分类体系[8]; Burland 等（2002）[9]在总结伦敦城市地下铁路建设的风险管理经验的基础上，结合三阶段风险分析理论和基坑变形规律，对目前的风险管理提出了自己的看法。

针对基坑工程的可靠度研宄有助于提升其风险评估的定量化水平，从上世纪 80年代便开始了相关研宄[10]；20 世纪90年代初，美国国家科学研宄委员会对可靠度理论及其在岩土工程风险评价中的应用、推广进行有益而全面的研宄，并取得了丰硕的成果[11]。Matsu[12]、Yossef[13]和Biemum[14]等人，针对基坑支撑围护结构的可靠性进行了系统而全面的研宄工作；J.M.Duncan[15]认为可靠度分析是一种能够评估计算中所涉及的参数不确定性的综合影响的方法，可为常规分析提供了有益的补充；Phoon K.K[16]提出了一种基于可靠度理论的基坑施工设计简化方法，并利用其作为基坑风险的设计标准。

在国内，由于特殊的历史原因，风险管理研宄开始的时间大约比西方国家晚了近二十年，较早涉略这一领域研宄工作的的国内学者有郭仲伟[17]、丁士昭[18]等。经过近30年的发展，在基坑及地下工程风险管理理念建立及理论研宄、基坑风险分析方法研宄应用和基坑周边环境风险分析等方面取得了一定的的研宄成果。

在基坑风险评估方法研宄与应用方面，目前应用较多的有可靠度分析方法、 模糊综合评价、层次分析法、基于监测和事故统计的方法等。

基于可靠度分析的基坑风险评估研宄能够有效提升基坑风险评价的定量化水平，是目前的一个研宄热点。在基坑工程方面，研宄成果主要集中在基坑支撑围护结构的可靠性研宄方面。陈震（1995）在对基坑支撑围护结构所受外力作用研宄分析的基础上，提出了深基坑支撑围护结构的4 个可靠度模型，给出了确定的可靠指标，并以工程实例对所提方法的应用做了进一步的说明；白峰青等（2000）成功将可靠度相关理论引入到地下工程设计的技术经济方面的风险分析，并强调了现场数据的可靠性、模型及可信因子的合理性是提高风险决策可靠性的根本;刘国彬等（1998）将可靠度相关理论用于基坑支撑围护系统的受力及变形分析，并就模型不确定性对结果的影响展开了研宄，利用蒙特卡洛有限元分析法研宄了粘聚力和摩擦角的变异性对结果的影响，综上提出了基于可靠度的基坑支撑围护系统受力与变形的概率预测的方法；吕凤梧 （2003）提出了基坑支撑围护结构带撑挡墙开挖过程中的“动态刚度可靠度”以及“动态强度可靠度”两个新概念，研宄了基于蒙特卡洛方法的带撑挡墙动态可靠度求解方法，并成功应用于润扬长江大桥锚碇基坑地连墙可靠度的动态计算；张小敏（2003）将模糊理论与可靠度理论用于基坑稳定性的分析，提出了基坑稳定性分析的模糊可靠度模型；李俊松（2012）利用可靠度原理和蒙特卡洛模拟对近接既有建筑物的明挖基坑失稳风险进行了评价，并制定了不同近接程度下的风险控制措施。通过实例验证了模型和控制措施的有效性。

模糊综合评价法是目前应用较多的一种基坑风险综合评价方法，为更加客观合理的确定影响因素权重和单因素评价矩阵，常常与其他方法结合使用，例如层次分析法、贝叶斯网络、故障树分析等。周红波（2009）将贝叶斯网络和模糊综合评价法结合后形成了新的深基坑 风险评估方法，该方法以深基坑安全事故统计数据为基础，利用贝叶斯网络推理风险事件的发生概率，并利用模糊综合评判模型评估深基坑的风险水平，通过对上海市地铁深基坑的实例应用，验证了评估方法的适用性和正确性；廖瑛等（2004）将层次分析法和模糊综合评判法相结合，实现了对深基坑支护系统方案 的优选。两者的分工为用层次分析法评价基坑支撑维护体系各评价指标体系的权重，模糊综合评判法用来综合评价支护方案的优劣。类似的，陈神龙等（2006）、何锡兴（2006）、陈晓勇等（2009）、王鸣晓（2011）也利用该方法对地铁车站施工期风险进行了评估。

层次分析法属于定性的风险评价方法，应用范围较为广泛。但是目前多与其他综合评价方法结合使用，用作评价指标权重的确定，单独用来进行基坑风险评价应用较少，多为早期研宄成果。同济大学黄宏伟 （2005）将层次分析法与专家调查法结合，评估了某深基坑工程施工过程中的风险，探讨了深基坑风险控制的常用方法，并就目前基坑风险分析研宄中的问题和方向给出了自己的看法；谢秀栋（2011）也建立深基坑施工过程中风险因子的层次结构模型，采用层次分析方法对基坑施工过程中的风险水平进行了评价；何蓓（2016）在研宄了深基坑开挖对房屋影响的基础上，构建了受影响房屋安全风险评价指标体系，并综合利用改进的灰色关联度分析和层次分析法确定了各指标权重，最后，利用风险指数矩阵法构建了受开挖影响砌体房屋的安全风险评估模型；王建平（2014）也做了类似的研究工作。

基于监测和事故统计的基坑风险评估有利于在总结以往工程经验的基础上，提高基坑工程风险评估的科学性和定量化程度，但是目前关于已完基坑工程 （特别是事故基坑工程）的资料统计分析的完整性和细致性仍存在较大问题，导致目前基坑风险损失评价的定量化程度严重偏低。目前该方面的研宄主要集中在 基坑变形分级预警的合理确定、基坑风险辨识和控制。张瑾（2008）通过对近年来上海市地铁基坑工程监测数据、资料和工况的统计分析，提出了一套比较符合上海地区实际情况的基坑变形分级警戒标准。同时，提出了基于实测数据评价深基坑施工期风险的方法，流程为，发现异常数据—基于异常数据表征定性评判风险源一基于模糊综合评价对基坑开展定量风险评价一评估监测数据发展趋势进行风险控制”。李兵等[82]、刘俊岩等（2009）、陈允斌（2013）、蔡来炳，周红波（2015）等即基于现场实测数据结合统计分析方法对基坑开挖风险问题进行了研究。

除了以上应用较广的风险评估方法外，一些新的理论、方法也被引入到基坑风险评估领域中，例如可信性方法、熵理论、可拓学理论、神经网络方法等，这些新方法大多与传统方法结合使用，解决风险评估某一流程（辨识、分析、 评价等）上的问题。

2 现有研究的不足与改进建议

虽然前人基坑施工期风险评估开展了一定的研宄工作，但是在施工期坍塌风险评估的定量化水平和动态化程度方面仍存在较多问题。建议可以开展进一步的研宄。

1）已完工程资料数据统计不完整、不细致的问题突出。在存在封锁事故基坑数据资料的现象，获取完整、细致的基坑资料存在较大困难，这对基坑风险评估定量化水平的提高和基坑变形的准确预测造成了阻碍。

2）风险评价的定量化程度和动态评价水平均较低。尽管前人对于提高风险评价的定量化水平做了大量工作，但是由于致险因子的模糊性、评估方法的适用性导致了目前的基坑定量风险评估大多差强人意，很多是基于定性分析进行了一些定量化的处理，只能称作“半定量评价”，随施工开挖工况推进的真正的动态化评价非常少。

3 结语

将基坑风险评估研究方法分为基坑风险评估理论和评估方法，对国内外相关的研究成果加以总结概括，主要得出如下结论：

1）国内相关研究成果然落后于国外，施工期坍塌风险评估的定量化水平和动态化程度方面仍存在较多问题。

2）建议后续可以开展相关的研究工作，尤其已完工程资料数据统计不完整、不细致的问题、风险评价的定量化程度和动态评价水平均较低的问题。