深基坑施工过程中的风险识别与评价

２０１７年第４期　西部探矿工程　１９　深基坑施工过程中的风险识别与评价　姜安民　，董彦辰　，李　旋　（１．湖南城建职业技术学院，湖南湘潭４１１１００；２．中南林业科技大学土木工程与力学学院，湖南长沙４１０００４）　摘要：随着新材料的不断应用和施工技术的进步，建筑物的地上和地下空间都得到了很大程度的　利用，深基坑工程不断增多，与此同时施工中存在的风险也日益凸显。对深基坑施工风险进行管理，　首先，进行风险４７，￣１ｊ，分析深基坑施工过程中存在的主要风险；其次，采用模糊综合评判法确定基坑　风险等级；最后，针对风险评判结果采取相应措施。结合某深基坑工程实例进行分析，对风险进行研　究并采取应对措施，为同类问题分析提供一定经验。　关键词：深基坑；风险管理；模糊综合评判法　中图分类号：ＴＵ４７３文献标识码：Ａ文章编号：１００４—５７１６（２０１７）０４—００１９—０５　１概述　法进行分析、归纳与总结，最后形成深基坑施工风险清　建筑行业的发展和我国基础设施投入的不断加　单。分析分解法、图解法、专家调查法和检查表法等几　大，使得人们对地上和地下空间的开发利用愈加重　种方法在风险识别中较为常用　，具体介绍见表１。　视。基础需要有足够的埋置深度满足高层或超高层建　３深基坑施工风险分析评价　筑的整体稳定性，同时地下商场、车站等加以利用的空　对深基坑施工风险准确识别后进行施工风险评　间都需要进行深基坑施工。对深基坑施工方案的设计　价，根据评价结果决定风险如何处置，采取相应措施或　和实施过程中，保证基坑支护稳定性的同时还要考虑　被接受。深基坑施工风险评价研究在我国尚处于起步　施工对基坑周边建筑的影响。深基坑施工存在较多风　阶段，可参考资料较少，统计数据匮乏Ｈ　，深基坑施工又　险隐患，如支护、降水等过程施工不当，很容易导致周　普遍具有工序繁琐、环境复杂等特点，有较明显的多因　边建筑物不均匀沉降、倾斜、开裂　］，甚至引起建筑物倒　素性和不确定性，因此对其风险评价也具有一定的“模　塌，既带来了经济损失、人员伤亡又延误了工期，直接　糊性”、“多目标”、“多层次”的特性，基于以上分析应用　影响了对整个工程成本和进度方面的控制，同时在社　模糊综合理论对深基坑施工风险进行评价瞄　］。风险评　会上也会引起一定负面的影响　］。科技的进步和社会　生产力的提高让建筑物基坑施工有着面积广、挖深大、　判过程为多层次、多指标、定性分析相应定性指标、定　施工环境复杂、难度大、技术含量高等特点。这些特点　量计算定量指标，因此，选用模糊综合评判法，综合进　使得深基坑施工风险因素逐渐增多，风险发生所带来　行处理定性及定量问题，这样可以使评价结果更加客　的损失也逐渐增大，有效地对深基坑风险进行管理十　观、合理。在本文中选用模糊综合评判法对深基坑的　分必要。结合风险管理基本原理，确定深基坑施丁风　施工进行风险评价。　险管理流程见图ｌ。　３．１风险评价步骤　２深基坑施工风险识别　（１）确定评判因素集，记作　。　对风险进行管理的第一阶段即风险识别，通过借　评判因素集中包括了深基坑施工过程中的各种风　鉴类似Ｔ程经验、整理深基坑工程初始信息资料对深　险因素。　基坑施工过程中的风险进行识别，运用正确的识别方　ｕ一｛　１，　２，…，　｝　（１）　收稿日期：２０１６—０７—２２修回日期：２０１６—０７—２２　基金项目：湖南省科技计划项目（２０１１ＳＫ３１２８）；湖南省高等学校科学研究项目（１３Ｃ１０４）。　第一作者简介：姜安民（１９８６一），男（汉族），吉林公主岭人，助教，现从事工程管理方向教学工作。　２０　西部探矿工程　２０１７年第４期　深基坑施工风险管理　确定深基坑施工风险　管理的目标和准则　识别潜在可能的风险因素　风险识别　ｌ概率估计ｌ　Ｉ影响程度分析Ｉ＋—＋Ｉ敏感度分析ｌ　Ｉ识别风险事件Ｉ　［　●　风险分析评价　Ｉ　堕鱼宣Ｉ　Ｉ风险减轻Ｉ　Ｉ风险转移和保险ｌ　Ｉ风险规避Ｉ　风险应对　风险监控和检查Ｉ　……一　风险监控　否　Ｊ　ｌｌ　ｌ　自．人目—　．　．＝　】　．　Ｉ　ｌ　，Ｉ　是　上　深基坑施工风险管理结束　图１深基坑施工风险管理流程图　表１　常用风险识别方法一览表　常用方法　方法介绍　分解分析法　层层分解即分解分析法的基本理念，用可以识别的子系统代替复杂对象，这样各种潜在的风险较为容易被识别　图解法　风险形成逻辑关系或工程施工过程利用图形进行表示，分析研究流程图关键节点，将风险找出　专家调查法　检查表法　选用工程经验丰富、具备专业理论素养并且来自本领域不同方面的专家进行风险识别　将工程中的风险一一列出形成一览表（检查表），用检查表与施工中具体问题进行对比识别出风险　ｌ一｛　１ｌ，　１２，…，　１　｝　标的选取应全面、概念明确、相互独立。　（２）确定评语集，记作　。　＝（２）　为风险评判指标（　ｌ，２，…，　），风险评判指　Ｒ—ｌ　ｒ２１ｒ２２…ｒ２ｍ｝ｊ　ｆｒｕｒ　ｚ…ｒ　ｍ　１　（６）　的确定可以参考德尔菲法，成立评估组，请专家　｛　ｌ，　２，…，　｝　（３）　对每个指标进行评审打分，最后对评分结果进行处理。　为深基坑施工风险评判等级（　１，２，…，７７２）。　（３）确定评判因素权重集，记作Ａ。　（５）进行模糊综合评判。　①模糊综合评判计算模型为：　Ａ＝｛ａ１，口２，…，口　｝　（４）　Ｂ＝Ａ。Ｒ：（６ｌ，　２，…，６　）　（７）　以　代表评判指标权重（ｉ＝１，２，…，７２），　以　＝１。　百　②对模糊评判结果进行处理。处理模糊评判结果　则等　。　向量的方法有多种，如：最大隶属度原则、加权平绝原　３．２评判因素权重的确定　（４）确定评判矩阵，记作尺。单因素评判是确定单　个评判因素其对评判集的隶属度。如ｕ中第ｉ个因素　对　中第　个元素的隶属度表示为　，则对第ｉ个评　价因素判断得到的隶属度向量为：　评判因素权重确定的合适与否直接关系到深基坑　施工风险评价的成败，权重确定的方法有层次分析法、　操作流程如下【　：　加权平均法、专家估计法等，本文采用层次分析法，其　Ｒ　＝｛ｒｉｌ，ｒ　２，…，，．　｝　对所有评判因素判断形成隶属度矩阵：　（５）　（１）建立层次结构模型。层次结构模型一般分为　２０１７年第４期　西部探矿工程　２１　目标层、中间层和指标层３层。　（２）构造成对判断矩阵。判断矩阵的表示通常采　用整数１～９及其倒数。　Ａｗ＝２ｗ　（９）　其中　＝（训　，７．Ｕ　，…，叫　，则Ａ的特征值、特　征向量为　和Ｗ。　有　个指标，其重要程度分别为Ｗ　，砌２，　判断矩阵Ａ可由两两比较得出：　…，Ｗ　，　（３）层次单排序与一致性检验。令Ａｗ＝ａ　Ｗ，　则　为　的最大特征值，Ｗ为与之对应的特征向　ｗ／　／／…　／　Ｗｌ／Ｗ２　／Ｗ”　ｚ／　２／…　ｚ／　／Ｗ”　量，Ｗ　表示下层第ｉ个因素对上层某因素影响的权　（８）　Ａ＝　／Ｗｌ／Ｗ２　值。一致性检验如下：　①计算一致性指标Ｃ１，ＣＩ：—Ａｍ—￣－－　ｎ；　一／／　／…ｗｏ／　ｗ１／ｗ２　／ｗ　ｌ　其中　玎＞０，　去（ｆ＇产１，２，…　。　②查找随机一致性指标ＲＩ，见表２。　表２平均随机一致性指标　③计算一致性比率ＣＲ，ｃＲ＝　，当比值小于　条件，分析类似工程实例，采用专家调查法对风险进行　识别，确定评价因素集内风险因素，本工程主要风险见　表３。　表３深基坑施工主要风险　一０．１时，一致性检验通过，认为Ｗ为权向量，否则进行修　正。　（４）层次总排序及一致性检验。设Ａ层有ＩＴ１个因　素，其下层Ｂ有ｎ个因素，Ｂ层Ｂ　，Ｂ　，…，Ｂ　对Ａ层　级风险　二级风险　大型设备倾覆“ｌｌ　槽壁不稳定引起塌方ｕ　中的因素　的一致性指标为　，，随机一致性指标为　地下连续墙施工风险“　ＣＲ计算如下：　混凝土密实度低“　ｓ　地基加固风险　大型设备倾覆　ｚ　加固失效“２２　基坑坍塌　支撑失稳“３２　土方开挖风险“。　土体纵向滑坡　∑．ｊＣｌｊ　ＣＲ＝　（１Ｏ）　ｌ　∑　＝当比值小于０．１时，一致性检验通过，否则进行修　正。　基底隆起　３４　围护结构损伤“。ｓ　４工程实例　某地铁换乘站沿东西主干道布置，为地下２层岛　式，车站全长２３０．８ｍ，标准宽为２０．５ｍ，平均开挖深度　１８．３ｍ，采用地下连续墙＋内支撑的围护结构，基坑安　支撑施工风险“　基坑附近建筑物变形较大“。　混凝土立柱打偏　４ｌ　混凝土支撑养护不到位开裂　ｚ　施工不当出现冷缝“　。　全等级为一级，开挖区域上层主要为杂土，局部区域有　碎石和淤泥质土；中间层以砂土、粉土为主；底层以强　风化砂岩和残积土为主。　４．１深基坑施工主要风险　降水施工风险“　降水引起周边地表沉降“ｓ　降水井内涌砂“ｓｚ　降水井布置不合理　脚手架失稳　风险识别是深基坑施工风险管理的一个重要过　结构施工风险　模板加固不牢　６２　混凝土开裂ｕ６３　程，结合工程实际情况，综合考虑周边环境、地质水文　２２　西部探矿工程　２０１７年第４期　４．２深基坑施工风险评判　表４风险等级评价及应对措施　４．２．１确定评语集、评判因素权重集　（１）确定评语集。综合考虑风险发生的概率和影　响，本文将深基坑施工风险划分为５级，具体等级评价　和应对措施见表４。　评语集Ｖ＝｛低，较低，中等，较高，高｝。　（２）确定评判因素权重集。采用层次分析法确定　各级风险指标权重，具体结果如下：　Ａ＝（０．０９０２　０．０５８２　０．４７３０　０．２１６５　０．１１５３　０．０４６８）　Ａｌ＝（０．１６３４　０．２９７０　０．５３９６）　Ａ２－－（０．２５００　０．７５００）　Ａ　３一（０．０３７４　０．１２３９　Ｏ．５３００　０．０５２４　０．０８８０　０．１６８３）　Ａ４＝（Ｏ．２０００　０．４０００　０．４０００）　Ａ　＝（０．５３９６　０．２９７０　０．１６３４）　Ａ６一（Ｏ．６８３３　０．１１６９　０．１９９８）　４．２．２模糊综合评判　（１）确定评判矩阵。请ｌ０位专家对各个评价指　标进行评级。以　中各二级指标为例，评级结果如　表５所示。　表５评级结果　Ｒ　４　，，　．。　．，，．Ｒ　Ｒ　６　＝　＿一／／，，　．．．．ｌ．　ｌ．．＿一／，，，　．．．．＝．　．．一，／　０　０　０　０　０　Ｏ　０　０　０　的评级结果为０、１、９、０、０，令　，０　０．７　０．３　０、　０　１　０　０　ｌ　１　０　０　Ｏ／　０．１　０．９　０　０、　（　ｌ；　：ｌ，２，３，４，５），则其隶属度为０、　∑　，＝１　１　的隶属度向量　０．１、０．９、０、０，比　对评语集　１　０　０　０　Ｊ　０　０．９　０．１　０、　０　０　０　Ｉ　Ｒ１１一（０　０．１　０．９　０），同理Ｒｌ２一（００．３０．７００），　１　０　０　０　　ｌ１　０　０　０Ｊ　Ｒ１：＿；＝（０００．８０．２０）。通过此方法可以得出地下连续墙　施工风险、地基加同风险等６个一级指标的评判矩阵　如下：　（２）进行一级模糊评判。根据（７）式模糊综合评判　模型可得出：　Ｂ１一Ａ１。尺１　ｒ０　０．１　０．９　０　０、　尺ｌ＝１　０　０．３　０．７　０　０　１　ｒ０　０．１　０．９　０　０、　＝ｔｏ　０　０．８　０．２　Ｏ／　（０．１６３４　０．２９７０　０．５３９６）。ｌ　０　０．３　ｏ．７　０　０　　Ｉ０　０　０．８　０．２　０　Ｒ　＝（　Ｏｌ４　）　０　０　ｌ　＝（０　０．１０５４　０．７８６６　０．１０７９　０）　Ｂ９＝Ａ　９。Ｒ９　Ｒｔ　０　０．４　０．６　０　０　０．８　０．２　０　０　０．１　０．９　０　０　０　０　ｌ　０　０　０　０　１　０　０　Ｏ　０　０　Ｏ　＿（０　００　０．７５００）。（　一０ｌ４　）　（０　０．４５００　０．５５００　０　０ｌ　Ｂ３一Ａ　３。Ｒ３　＝（０．０３７４　０．１２３９　０．５３００　０．０５２４　０．０８８０　０．１６８３）。　２０１７年第４期　西部探矿工程　２３　０　１　０　０　０．４　０．６　０　０　０　０．８　０．２　０　０．１　０．９　０　０　０　１　０　０　０　ｌ　０　０　＝（０　０．０５４８　０．８３９２　０．１０６０　０）　Ｂ４＝Ａ４。Ｒ４　ｒ０　０　０．＝（０．２０００　０．４０００　０．４０００）。ｌ　０　０　１　０７　０．　０３　０、　Ｉ　　０　１　０　０　０　＝（０　０．４０００　０．５４００　０．０６００　０）　Ｂ５一Ａ　５。Ｒ５　ｒＯ　０．１　０．９　０　Ｏ、　一（０．５３９６　０．２９７０　０．１６３４）。１　０　１　０　０　０　ｌ　０　１　０　０　Ｏ　＝（０　０．５１４４　０．４８５６　０　０）　Ｂ６＝Ａ　６。尺６　ｆ０　０　０．９　０．１　０１　一（０．６８３３　０．１１６９　０．１９９８）。ｌ　０　ｌ　０　０　０　　Ｉｋｏ　１　０　０　０　＝（０　０．３１６７　０．６１５０　０．０６８３　０）　、　●　（３）进行二级模糊评判。同样根据（７）式可得出：　Ｂ＝Ａ　ｏＲ　＝ｆ０．０９０２　０．０５８２　０．４７３０　０．２１６５　０．１１５３　０．０４６８）。０．１０５４　０．７８６６　０．１０７９　０．４５００　０．５５００　０　０．０５４８　０．８３９２　０．１０６０　０．４０００　０．５４００　０．０６００　０．５１４４　０．４８５６　０　０．３１６７　０．６１５０　０．０６８３　＝（０　０．２２２３　０．７０１６　０．０７６１　０）　４．２．３结果分析　（１）根据最大隶属度原则可以确定降水施工风险　等级为Ⅱ级，风险较低；地下连续墙施工风险、地基加　固风险、土方开挖风险、支撑施工风险、结构施工风险　等级为Ⅲ级，风险中等；深基坑施工风险综合评判等级　为Ⅲ级，风险中等。　（２）本工程施工总体风险与施工现场实际较吻合，　结合表４，在深基坑施工过程中应对风险加以重视，对　风险加强监控；除降水施工风险为Ⅱ级以外，其余风险　均为Ⅲ级，结合层次分析法结果，应对地下连续墙混凝　土密实度低、地基加固失效、土方开挖中土体纵向滑坡　等二级风险加强管理，以降低风险隐患。　５结论　深基坑施工风险管理过程中，风险的准确识别与　科学评价是风险管理成败的关键。存在多种因素共同　影响着深基坑施工安全，本文结合工程实际情况，并分　析类似工程实例，采用专家调查法对风险进行识别，这　样确定的风险因素更加全面、科学并具有代表性；对深　基坑施工风险采用模糊综合评判法进行评价，对定性　和定量问题进行综合处理，以数字形式来完成一些不　确定的表达，这样更加直观、合理。运用模糊综合评判　模型系统地分析了影响深基坑施工安全的各种因素，　在评判中应尽可能广泛征求专家意见，这样可以克服　评价中主观性大的问题，使评判结果更具说服力。　参考文献：　【１］董彦辰，姜安民，倪佳，等．某保护建筑结构安全鉴定与处理　措施［Ｊ１．低温建筑技术，２０１６（３）：５９－６１．　【２］　王卓甫．风险及其应对【Ｍ】．北京：中国水利水电出版社，２００９．　［３　３Ｊ肖婧．风险管理在深基坑中的应用【Ｄ］．中南大学，２００９．　【４］包小华，付艳斌，黄宏伟．深基坑开挖过程中的风险评估及案　例分析［Ｊ］．岩土工程学报，２０１４，３６（ｓ１）：１９２－１９７．　［５］王鸣晓．模糊综合评判法在深基坑工程风险评估中的应用　【Ｊ１＿公路交通科技，２０１　１，２８（６）：５７－６１．　［６］鲍学英，王起才，宫文昌．基于模糊层次分析法的地铁工程施　工安全评价ｆＪＪ＿中国安全生产科学技术，２０１３，９（１）：１３６—　１３９．　［７】谢季坚，刘承平．模糊数学方法及其应用［Ｍ】．武汉：华中科技　大学出版社，２０１３．　［８】姜启源，谢金星，叶俊．数学模型【ＭＪ．北京：高等教育出版社，　２０１　１