摘 要: 以黃淮沖擊平原地質條件下的鄭州地鐵車站超深基坑為例，采用事故樹風險分析理論，從施工技術的角度分析了地鐵超深基坑施工中存在的各種風險并探尋引發(fā)風險的因素，初步總結出具有針對性的風險預控措施，以期為類似工程的施工與風險管理提供借鑒．
關鍵詞:地鐵工程; 超深基坑; 地下連續(xù)墻; 事故樹; 風險管理
伴隨我國城鎮(zhèn)化進程的加快，大中型城市地面交通凸顯過度飽和，地鐵工程隨之蓬勃興起并于近年來漸呈“大規(guī)模、近距離、深開挖、緊工期、高難度”之趨勢． 但因經濟與技術等原因引發(fā)的工程事故屢見不鮮，不僅延誤工期，造成直接的經濟損失及人員傷亡，更是對社會產生巨大的負面影響． 因此，施工中如何利用各種手段探尋事故發(fā)生原因并推斷其發(fā)生概率，以便對工程加以有效預控，最大程度減小事故損失，已成為擺在科研學者及工程技術人員面前亟待解決的一項課題． 風險管理理論的及時出現(xiàn)為此開辟了一條可行途徑．
風險管理包括風險的辨識、估計、評價、決策與跟蹤． 筆者從施工技術的角度，采用事故樹風險分析理論，探討黃淮沖擊平原地質條件下的鄭州地鐵站超深基坑施工中存在的風險，初步總結了引發(fā)各類風險的可能因素并制定了相應風險預控措施，以保證城市地鐵安全、高效地施工，同時為類似工程提拱參考．
1 深基坑工程風險管理
1． 1 風險的概念
由以往基坑施工事故統(tǒng)計資料可知，深基坑施工風險因素種類多、不確定性強，且事故一旦發(fā)生，后果往往十分嚴重． 因此，有必要在深基坑施工中提高風險分析的重視程度，從而達到有效控制風險和減小損失之目的．
一般來說，風險是不幸事件發(fā)生的可能性或一個事件產生人們不希望得到的結果的可能性． 深基坑工程的風險定義為
R = PC， ( 1)
式中: R 為深基坑工程項目風險; P 為差異可能出現(xiàn)的程度; C 為風險損失，即分別對應于直接經濟損失、人員傷亡、環(huán)境影響損失等．
1． 2 深基坑工程施工期風險管理流程
深基坑工程的風險管理是一個動態(tài)過程，通�？煞譃� 5 個步驟［1］．
a． 風險辨識． 即找風險． 通過對深基坑工程施工期所有的潛在風險因素進行分析、篩選、整理、歸類，重點突出那些對目標參數(shù)影響較大的風險因素．
b． 風險估計． 對風險因素發(fā)生的概率及后果進行分析和估計，進而給出風險的概率分布．
c． 風險評價． 參照相應判別標準對目標參數(shù)的風險結果進行評價．
d． 風險決策． 針對風險大小程度的不同，結合實際情況，給出風險處理的合理對策．
e． 風險跟蹤． 對風險的發(fā)展情況進行跟蹤觀察，督促風險規(guī)避措施的及時實施，同時對尚未辨識到的風險進行實時預測，從而做到施工期風險的動態(tài)管理． 深基坑工程施工期風險管理的一般流程如圖1 所示．
2 鄭州軌道交通 1 號線紫荊山站風險分析
2． 1 工程概況
紫荊山站是鄭州軌道交通 1 號線與 2 號線的換乘站，1 號 線 車 站 基 坑 長 151. 9 m、寬 26. 4 ～30. 9 m、深 23. 8 m，主體圍護結構采用厚 1. 0 m，深42. 0 m的地下連續(xù)墻; 2 號線車站基坑長 135. 2 m、寬 26. 4 ～28. 4 m、深 33. 0 m，主體圍護結構采用厚1. 2 m，深 55. 0 m 的地下連續(xù)墻．
工程場地位于黃淮沖積平原地貌單元，靜止水位深度 6. 5 ～13. 8 m，各土層物理力學參數(shù)見表 1．
基坑周圍環(huán)境復雜: 2 號線車站基坑跨越金水河; 1 號線基坑縱向距金水河堤最近處僅為0. 64 m;主干道紫荊山立交橋距基坑最近位置僅為0. 75 m．另外，電力隧道及省級文物保護建筑———黃河博物館都在車站基坑影響范圍之內，須進行拆遷． 工程平面布置如圖 2 所示．
查閱相關資料，該區(qū)域此前并無開挖深度超過33. 0 m、地下連續(xù)墻施工深度超過 55. 0 m 的基礎工程先例，加之環(huán)境異常復雜，施工風險管理貫穿整個施工過程． 因此，預先進行必要的風險分析，進而針對風險采取相應控制措施是該工程得以順利完成的重要保障.
2． 2 風險分析
城市地下軌道交通工程的施工宜采取查表、專家調查、事故樹或事件樹、理論與數(shù)值計算等方法進行風險的分析與評估． 其中事故樹理論分析法( Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA) 能對基坑施工的風險因素及其邏輯關系做出全面系統(tǒng)的闡述，并縱觀事故發(fā)生、發(fā)展全過程，找出行之有效的預防控制措施，為安全評價提供科學、可信的參考依據，故在基坑風險評估中發(fā)揮了至關重要的作用． 以鄭州軌道交通1 號線紫荊山站基坑工程為例，從施工技術管理的角度，采用事故樹的風險分析理論，根據文獻［2 －5］，繪制出該基坑的事故樹圖，如圖 3 所示，進而對該工程的施工風險進行分析評估．
3 鄭州軌道交通 1 號線紫荊山站風險控制
風險控制就是在風險分析的基礎上，針對潛在施工風險提出有效處理意見并制定相應控制措施，力求將風險降到最低． 紫荊山車站超深基坑環(huán)境復雜、施工風險眾多，因此有必要針對各基本事件提出具體控制措施． 結合中原地質條件，初步總結出基坑降水、圍護結構施工、土方開挖以及周圍環(huán)境等風險所引發(fā)因素和控制措施．
3． 1 基坑降水風險
降水對深基坑工程的影響很大，巖土工程界歷來都有“十禍九水”的說法，因此基坑降水的成敗直接決定了工程施工的順利與否．
降水風險引發(fā)的因素． 結合該場地的降水管理及水文地質條件可知，可能引發(fā)該基坑降水風險的因素為潛水風險和承壓水風險、降水井的布置、單井出水效果、降水井管理等; 因潛水層土體滲透性好，含水量高，且以大氣補給和地表水補給為主，故極易引發(fā)流砂、塌方等工程問題; 而承壓水則易引發(fā)坑底 突涌問題．
降水風險控制措施: 宜結合該車站基坑工程及水文地質條件，有針對性地布置若干疏干井、降壓減壓井; 期間應加強對降水井的實時監(jiān)控，因土層滲透系數(shù)大，水位恢復較快，特在水泵上設置了應急轉換器，以便斷電后自動轉換成應急電源; 另外，根據水文地質情況、車站基坑開挖情況及周邊環(huán)境監(jiān)測情況，調整降水方案，減小對周邊環(huán)境影響的同時滿足工程施工的需要．
3． 2 地下連續(xù)墻施工風險
地下連續(xù)墻施工風險引發(fā)因素． 地下墻較深，工程成槽最深處達 57. 1 m，成槽深度深、各個工序施工時間相應較長，易引發(fā)沉渣增厚及槽段失穩(wěn)等問題，因此選擇合適的泥漿指標，確保泥漿護壁性能及采取合理措施減少沉渣厚度便顯得尤為重要; 地質報告顯示，進入 14 號、16 號土層標貫值達 40 擊以上，對成槽設備要求高，對成槽設備性能要求較高;單幅鋼筋籠重達 49 t，整幅鋼籠起吊風險較大，宜分節(jié)吊裝; 工程單節(jié)鋼筋籠長達 42 m，如此長度鋼筋籠結構在吊裝動荷載作用下，始終存在著鋼筋籠應力集中，失穩(wěn)變形的風險; 另外，砂土比重大、粘度小、沉淀速度較快，宜合理安排清孔時間，減少地墻接縫夾泥夾沙的風險．
地下連續(xù)墻施工風險控制措施． 針對該地質條件選用化學穩(wěn)定性強、攜砂能力強、低密度、低切力的泥漿，并利用泥漿處理系統(tǒng)對泥漿進行再生處理，以此達到節(jié)約資源的目的; 成槽時應選擇合理的開挖順序，抓斗輕提輕放，保證吊具不松弛，并實時糾正偏差; 嚴格控制鋼籠的焊接質量，為了吊裝安全，在鋼籠中增設吊裝桁架筋，以增加鋼筋籠整體剛度，并事先制定科學詳盡的吊裝方案; 混凝土澆筑時應嚴格控制導管的安裝長度，根據槽幅寬度計算澆筑量與拔管長度函數(shù)關系，施工時嚴格控制拔管長度，保證導管插入混凝土深度始終保持在 2 ～6 m．
3． 3 基坑開挖風險
該工程基坑開挖深度達 31. 2 m，在該地區(qū)如此深的開挖深度鮮有文獻資料可尋; 該基坑性狀不規(guī)則，計算模擬軟件難以揭示開挖卸載后土體內力及變形規(guī)律; 地質條件也較復雜．
基坑開挖風險引發(fā)的因素． 主體基坑的長度較大，開挖時設置了縱坡，進行分段、分塊、分層開挖．因此，縱坡的穩(wěn)定性是引發(fā)開挖風險的主要因素之一，確�？v坡穩(wěn)定是防止基坑工程事故的關鍵所在;此外，此基坑施工規(guī)模大、開挖深、工期緊、周圍建筑物距離基坑近，導致周圍構筑物的保護等較為困難;基坑形狀極不規(guī)則，使得圍護體系整體剛度變化不均勻，支撐體系局部應力集中，存在較大風險隱患，須采取有針對性的技術措施防止險情發(fā)生．
基坑開挖風險控制措施． 基坑施工應嚴格控制放坡坡度; 遵循預定方案，依照“先撐后挖”的原則進行，并提高鋼支撐架設質量; 動態(tài)調整內支撐預應力施加水平; 及時澆筑混凝土施作底板; 混凝土強度達設計值 80%后方可拆撐或換撐; 加強基坑降水管理; 圍護結構滲漏水部位應及時進行注漿堵漏; 基坑應及時封閉，盡量減少暴露時間; 實時進行基坑開挖監(jiān)測，確保周邊建筑物安全受控．
3． 4 周圍環(huán)境因素風險
因場地有大量建筑物需拆遷，拆遷工作的進展情況將直接影響工程工期和施工組織計劃． 基坑施工中的降水、土方開挖、支撐架設均不同程度地改變周圍土層、構筑物、管線的受力狀態(tài)，使之產生不同程度的沉降、變形、傾斜，輕則影響其使用功能，重則導致其結構破壞．
環(huán)境風險引發(fā)因素． 拆遷工作進度對場地條件和施工組織安排的影響; 地下連續(xù)墻施工控制不當引起滲水或流土發(fā)生，導致地面沉降和沉陷; 基坑支護結構變形過大及內支撐結構失穩(wěn); 進行給水、煤氣、排水等管線超前改移時，接頭、材質、埋設及位置的選擇或處理不當．
環(huán)境風險控制措施． 應與交通管理部門充分協(xié)調，加強對鄰近基坑道路交通的管治，確保施工有序進行; 施工期間應加強對基坑鄰近建筑物，特別是重點保護建筑物的實時監(jiān)測; 加強各種管線的管理和評估，實時監(jiān)控其重要控制部位的位移及變形; 對地面沉降、建筑沉降和管線變形進行實時監(jiān)測，準確了解其所處狀態(tài)，確保管線保護在可控狀態(tài)下有效進行; 對劣化度較高的或接頭、埋設方式和材質選擇不當?shù)墓芫�，預先處理保護，必要時及時更換．
4 結 語
a． 以鄭州軌道交通 1 號線紫荊山站超深基坑工程為例，利用事故樹風險分析方法，依次對基坑施工過程中，基坑降水、圍護結構施工、土方開挖以及周圍環(huán)境所誘發(fā)的風險因素進行了歸納總結．
b． 結合工程實例分析了諸多極易引發(fā)風險的因素，提出了針對各種風險的相應控制措施，以期對類似工程建設起到借鑒作用．
c． 黃淮沖擊平原區(qū)域地質條件下，超深基坑的施工先例尚少，此類工程所涉及的風險尚需進一步歸納總結，風險控制措施尚需進一步優(yōu)化提高，從而使深基坑施工風險管理理論得以逐步發(fā)展完善．
參 考 文 獻
［1］ 張雁，黃宏偉，萬姜林，等． 地鐵及地下工程建設風險管理指南( 試行) ［M］． 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2007．
［2］ 徐興華． 寶鋼 1880 熱軋漩流池超深基坑施工風險管理研究［D］． 上海: 同濟大學，2007．
［3］ 周紅波，蔡來炳，高文杰． 基坑地下連續(xù)墻滲漏風險識別和敏感性分析［J］． 工業(yè)建筑，2009，39( 4) : 84 －87．
［4］ 龍小梅，陳龍珠． 基坑工程安全的故障樹分析方法研究［J］． 防災減災工程學報，2005，25( 4) : 365 －368．
［5］ 邊亦海． 基于風險分析的軟土深基坑支護方案選擇［D］． 上海: 同濟大學，2006． |
皖公網安備 34011102002181號
技術支持：浪訊科技 后臺管理