基坑工程安全评价方法研究现状及应用效果

陈光伸 胡 辉＊ 张 飞 刘飞鹏

（1.云南水利水电职业学院，云南 昆明 650499；2.国家林业和草原局西南调查规划院，云南 昆明 650032；3.云南大学国际河流与生态安全研究院，云南 昆明 650504）

0 引言

建筑基坑工程受地质、环境等方面因素的影响，在施工中存在诸多不确定性，容易导致施工中发生安全事故。当前，建设工程规模越来越大，其基坑规模和深度也在不断增大，相伴的基坑施工作业风险备受重视。工程实践上，基坑失稳事故时有发生，会造成巨大的人员和财产损失。实践证明，在施工中应用安全评价方法预先判断基坑施工安全性，为基坑风险控制提供理论依据，对事故风险因素有效控制，对于降低事故发生几率，减少事故损失具有显著作用。但这必须建立在科学合理的基坑安全评价方法之上。为了梳理科学合理的基坑安全评价方法，本文就其研究现状及应用效果进行探讨。

1 安全评价概述

安全评价应用系统科学的方法辨识系统中存在的危险因素，对研究对象的安全性进行评价，以便采取相应的安全措施[1]。在工程作业中，安全评价的过程实际上是对可能影响工程安全或稳定性的危险源进行辨识、风险评价，科学客观反映研究对象安全状态以便预先采取相应措施进行风险控制，达到系统安全的过程[2]。通过对系统发生事故危险性进行定性和定量分析，评价系统发生危险的可能性及其程度，可以有效降低事故发生几率，减少事故损失，从而获得较好的经济和社会效益[3]。

基坑工程的稳定性需要考虑多种因素，如工程地质条件、施工、管理等，以确定基坑安全程度。因此，需要建立一个科学有效的评价系统，以确定评价结果的适用性和可靠性。基坑安全评价是指运用安全学原理，利用系统分析方法并结合基坑工程专业领域的施工和管理经验评估基坑施工过程中可能出现的安全问题，并采取相应的技术和管理措施以确保基坑施工过程的稳定[4]。

2 基坑安全评价方法研究现状

基坑安全评价的目的是进行事故预测和风险控制，明确评价对象安全状态，它以事故发生的原因和结果为基础，结合事故的发生概率、工程地质、基坑施工和管理对基坑的安全性进行评价，以预测基坑的稳定性。目前，基坑安全评价常用的方法主要有安全检查表法、预先危险性分析、作业条件危险性评价法、事故树分析法、层次分析法、神经网络法、模糊评价法等等。这些评价方法的应用，在基坑工程风险评价与控制中起到了巨大的作用。由于基坑规模和深度的不断增大，各种施工风险因素的识别和控制变得尤为复杂，为基坑安全的有效评价和管理带来了一些困难，选择合理的基坑施工安全评价方法，科学客观地反映基坑施工中面临的各种风险显得尤为重要。

早期的安全评价方法则是简单的根据工程项目设计的容许值设置报警值，形式单一且难以量化，不能完全反映工程项目的安全状态[5]。

龙小梅等通过数据分析总结了基坑事故的主要原因有工程勘察、设计、施工、管理、监理以及检测等方面问题，并将故障树分析法应用到基坑支护体系安全评价中，证明了该方法的可行性[6]。李立新等以模糊理论为基础，构建地铁基坑工程安全评价指标体系，进一步对影响因素进行分析评价，得出地铁基坑工程的安全等级，使基坑工程事故的发生趋于明确化[7]。张晓等针对影响地下连续墙稳定性的各因素存在随机性和模糊性的特点，运用模糊可靠度分析法，建立评价分析模型，并以国家大剧院深基坑地下连续墙施工作为工程背景进行模糊可靠度分析[8]。刘涛收集百余个地铁车站基坑的工程资料数据，利用数据挖掘技术强大的数据处理和分析能力，对上海软土地铁站的基坑变形情况进行预测并进行安全评价[9]。邓志秋将可拓评价方法引入到基坑安全综合评价中，分别建立基坑工程等级可拓评价物元模型和基坑安全状况等级可拓评价物元模型，提出了应用层次分析法和熵值法两种确定指标权重的思路，并验证了这两种思路结合可拓评价法在基坑安全评价中的可行性[10]。周红波等以故障树分析法为基础，将工作分解结构（WBS）-风险分解结构（RBS）法引入地铁基坑工程施工风险因素分析中，并在此基础上通过敏感性分析确定了关键风险因素[11]。谢孟卿等针对传统的系统安全评价方法在地下工程复杂地质条件下，无法有效判别最大危险源的问题，将遗传算法引用到深度基坑施工危险源识别中，克服了一些传统算法中的不足[12]。张玉莹以事故致因理论为基础，将理论与实践相结合分析可能发生事故的类型，确定各风险因子权重并依此MES 安全评价体系，并对工程项目进行安全评价[13]。黄建华等在对全国130 个基坑事故的分析研究的基础上，得出围护结构渗流破坏的7 个主要因素。基于贝叶斯网络模糊综合分析法，建立基坑围护工程风险评估模型，得出风险事件的风险等级[14]。张栋等从影响深基坑施工安全的人、设备、环境、管理以及工程等5 个因素研究构建深基坑施工安全评价指标体系，综合考虑层次分析法和熵权法的运用特点，采用组合赋权的方法，确定各要素新的权重值，提高了评价结果的全面性和科学性[15]。李雪薇在分析总结深基坑施工现场安全静态和动态危险源的基础上，建立基于BIM 的深基坑施工现场安全管理系统构建框架，结合深基坑施工安全风险知识库的存储功能及Revit API 二次开发技术，在施工前期对活动对象进行安全风险识别，并将安全知识可视化，为安全施工提供数据支持[16]。宋博从人员、设备、环境、管理、技术5 个方面构建安全评价指标体系，在运用数据包络法（DEA）计算各指标权重后，再结合反向神经网络法（BP）对样本数据训练输出深基坑施工安全评价值[17]。姚海星基于深基坑施工风险因素具有传播性、模糊性、动态性的特点，以太原地铁2 号线H 站基坑为研究对象，运用WBS-RBS 法构建评价指标体系，结合LEC 法和FAHP 法计算各风险因素权重，明确事故预防的重点[18]。陈绍清等将事故树模型中的结构重要度转化为层次分析模型中各要素的权重，改进了层次分析法主观性较强的缺点，并对地铁深基坑坍塌事故案例进行了风险分析，证明该改进方法的可行性[19]。刘碧萍等以南宁金凯路地铁车站深基坑施工安全评价为例，提出了将WBS-RBS 法与G1 法相结合的定性与定量评价模型，计算出基坑开挖各要素的风险值从而确定施工单元风险等级[20]。

上述研究发现：由于基坑工程具有一定的区域性，不同区域地质条件差别很大，且不同施工企业管理水平、技术条件以及设备等也存在很大差异，因此针对不同的工程项目，各位专家学者从安全评价系统、风险因素控制等方面着手，对基坑工程安全评价方法进行了深入研究，并取得一定的成效。基坑工程安全评价方法已经从早期的单一因素定性评价，发展到如今多种方法综合应用、多因素综合半定性半定量评价，同时兼顾主观性和客观性评价，大大提高了评价结果的可靠性和科学性。

同时也要看到：由于基坑工程安全稳定性的影响因素较多，且复杂多变，往往引起事故的并不是单一的因素，而是综合作用的结果，这也给基坑安全评价方法的研究带来一些挑战。另外由于缺乏统一的评价标准，不同的研究者往往会采用不同的评价方法，这也会导致评估结果的不稳定性。

安全评价的实施需要技术人员的专业素质和科学的评价方法，这对于提高基坑施工过程安全水平至关重要。此外，需要利用专业的技术工具和设备，以及有效的监督管理措施，以确保基坑安全评价的准确性和可靠性。

3 基坑安全评价方法应用实施流程

基坑安全评价的有效实施，可以减少因基坑施工操作不当而引发的安全事故，确保基坑施工的安全性。根据安全评价的结果，制定施工安全技术管理方案，落实安全管理措施，对于预防和减少施工安全事故至关重要。基坑安全评价作为安全管理的一个重要环节，其实施流程包括：

（1）根据施工计划，制定基坑施工安全技术方案，明确基坑施工安全管理目标；

（2）对基坑工程涉及的管理制度、工具设备、材料、施工现场、人员等情况进行安全检查，进行危险因素识别与分析；

（3）研究确定安全评价方法，依此建立基坑安全评价模型，对基坑的安全性进行评估；

（4）根据安全评价结果，制定施工安全管理方案，采取相应的预防措施，确保施工安全。

4 基坑安全评价案例分析

某大厦一期项目基坑工程，拟建场地位于昆明市人民西路,目前为停车场，交通便利，拟建建筑物为酒店商业建筑，地上21 层，高82.1m，地下一层（含一夹层），上部结构形式为框架剪力墙结构，基础形式为桩筏基础。在风险安全评价结论中对基坑变形监测监控指标设定有针对性的监测项目，根据设计要求及现场情况，该项目采取支护顶部水平和竖向位移监测、深层水平位移监测、支撑内力监测、锚索应力监测、立柱竖向位移监测、地下水位监测及周边环境监测等综合监测措施，重点加强了地下水位、管线位移、邻近建筑物位移、裂缝宽度等基坑工程周边环境监测报警。该案例重大危险源辨识及分布包括了可能发生的物体打击、机械伤害、高处坠落、坍塌、触电等紧急情况的应急准备和响应，并针对基坑现场实际情况，对基坑侧壁漏水、基坑突涌、侧壁位移大、周边沉降、内撑失稳、拆撑意外等重大危险源作出相应应急准备及编写应急措施。在众多的安全评价方法中，该案例安全评价方法主要应用了安全检查表法、预先危险性分析、作业条件危险性评价法相结合的方法，因该项目是在市中心施工，重点加强了基坑周边环境的现场检测，根据安全评估报告编制了相应的应急处置预案。

通过以上安全评价结果可知，基坑安全评估报告的应用能够对施工中重大危险源进行识别，改进施工中的不足，对重点区域加强监控，从而起到事先预防和降低事故风险的作用。

5 结束语

综上所述，基坑工程安全评价方法已从早期的单一因素定性评价，发展到如今多种方法综合应用、多因素综合半定性半定量评价，同时兼顾主观性和客观性评价，大大提高了评价结果的可靠性和科学性。

安全评价作为基坑工程安全管理的重要手段，为施工过程中的风险预防提供重要依据。通过对基坑工程安全风险进行分析和评估，可以及时发现和改进施工中存在的不足，预防事故的发生或降低事故造成的损失。在基坑安全评价方法的运用中，需要把握整体情况，综合考虑各个因素，提高评价结果的可靠性和科学性，以确保基坑安全措施的有效性。