大超深基坑施工風險分析與控制策略探究

馮宗耀

摘要：隨著我國經濟的發(fā)展，城市化建設的速度也在不斷的加快，同時也使城市交通壓力越來越大，城市中地鐵工程的實施有效的緩解了交通壓力，隨著地鐵工程的發(fā)展，呈現出難度高、工期緊、開挖深、距離近、規(guī)模大等特點。但是由于技術原因或經濟原因造成的工程事故比較多，對工期帶來嚴重影響，直接造成人員傷亡及經濟損失，產生不良影響。所以，施工過程中對可能發(fā)生風險的因素進行分析，采取措施來避免，將事故損失最大限度的降低，是當前工程技術人員及相關研究人員需要重點考慮的內容。

關鍵詞：超大超深基坑風險因素控制策略

城市的發(fā)展過程中，工程建設中對地下空間的開發(fā)與利用成為重要構成。由于施工場地的環(huán)境條件與地質條件都比較復雜，對地下空間開發(fā)和建設中，首先要大規(guī)模深開挖，所以需要采取有效的深基坑開挖技術措施來保障工程施工。與淺基坑或般深基坑對比，超大超深基坑工程比較復雜，受到的影響因素也比較多，危險因素較多，旦發(fā)生事故，危害程度非常大。由于基坑工程施工現場條件差、技術復雜、難度大、工期長，對環(huán)境影響控制要求比較高，施工中不確定性因素較多，每年大量深基坑工程中都不同程度發(fā)生事故，帶來巨大的經濟損失，社會負面影響較大。所以，對超大超深基坑施工風險進行分析，采取控制措施進行避免，是當務之急。

一、工程概況

該基坑呈矩形，東西長度約300m，南北長度約150m，外圈周長約750m，面積35800m²，開挖深度13.7m。按照基坑工程設計及等級劃分。本工程為一級基坑，支撐圍護形式選擇鉆孔灌注樁加三道混凝土支撐，止水帷幕用三軸水泥土攪拌樁，坑底用水泥土攪拌樁加固，鉆孔灌注樁與止水帷幕之間用旋噴樁和壓密注漿進行加固。工程所處位置地質條件比較差，第層填土比較厚，厚度約3.0-4.6m，其中表層為0.5m厚混凝土地坪，下層為1.5-2.5m厚雜填土，下部位碎石、磚塊等建筑垃圾，素填土以黏性土為主，土質不均勻，并含有少量煤渣。

二、風險評估方法

本文主要通過模糊綜合評判法對工程風險進行評定，利用模式識別理論劃分風險等級，計算風險隸屬度，得到某風險所述的等級。

（一）權重計算

采用層次分析法對權重進行計算，對評價指標兩兩進行對比是層次分析法的主要實現方法，根據重要性大小，可以劃分為九標度表進行仿數量化，如表1，不同因子的數量值都成個矩陣進行判斷。對矩陣致性進行檢驗以后，風險事件的權重向量對應最大特征值向量，具體標度如表1：

（二）隸屬度確定

計算風險事件的風險水平的隸屬度，先要對每個風險事件的影響后果通過專家打分法進行估值，對發(fā)生的概率進行預判。然后將兩個數值乘積帶入隸屬函數，則可以得到風險事件的風險水平隸屬度。

（三）風險接受準則

1級風險：屬于最低等級風險水平，可以忽略風險事故造成的后果，對工程、設備及人員造成的損失非常小，可忽略不計。2級風險：屬于較低等級風險水平，

定條件下，可忽略風險事故造成的后果，對工程、設備及人員造成的損失不大。3級風險：屬于般風險水平，風險事故造成的后果輕微，對工程、設備及人員造成的損失范圍不大。4級風險：屬于較高等級風險水平，風險事故造成的后果比較嚴重，對工程、設備造成的損失比較大，有人員傷亡。5級風險：屬于最高等級風險水平，風險事故造成的后果非常嚴重，屬于災難性后果，對社會造成惡劣影響。

（四）施工風險分析

在施工圍護體系中，主要的風險事件有：①孔壁塌陷。由于成孔過程中空誒泥漿液面降低，超出安全可控范圍；由于降雨原因，地下水位急劇上升造成泥漿液面上升，超出可控范圍；泥漿質量不合格；地下水流速過快，墻壁面上聚成泥皮。②鉆桿斷裂。由于大塊石落入孔內或者是地下障礙物卡主鉆頭；孔壁垂直偏差過大，卡主鉆桿。③孔深與設計要求不符。主要由于鉆具長度與要求不符及施工方自行打深等人為因素造成。在基坑降水與土方開挖中，存在的主要風險事件有：①基坑塌陷。由于對圍護范圍內的地層地質條件勘查資料不詳細、不準確導致塌陷事故發(fā)生；圍護系統在施工中存在不合理因素，造成支護結構過大；選擇深基坑的方案存在問題。②圍護結構失穩(wěn)。在勘探過程中，對圍護結構周圍存在的較大孔洞沒有探明；圍護結構側向變形過大；坑底土體發(fā)生管涌、大面積隆起或流沙；圍護施工質量差，結構剛度與強度都不夠。③周邊建筑物及管線變形。基坑圍護結構設計不合理；基坑圍護防水效果差，坑內降水造成坑外水位隨之下降；基坑圍護施工質量差，隨著土方的開挖，土體深部出現較大位移量。

三、風險控制技術分析

（一）風險控制要點

對本工程中存在的技術難點問題進行分析，結合計算出的風險因素，對施工控制方法進行指導。首先，基坑施工質量安全。①基坑施工控制中，主要針對常見風險進行控制，包含基底擾動、基坑塌陷、坑底隆起及維護結構失穩(wěn)等；②對土方進行分層開挖，由于土方開發(fā)是基坑施工中持續(xù)時間長、工程量大的施工過程，所以要嚴格按照施工程序，先確定分層開挖方案，然后按順序開挖，確保維護結構不受應力改變發(fā)生形變；③場地協調管理。該工程地下水豐富，采用止水帷幕止水的要求比較高；④按需降水。根據實際需求采取降水措施，保證基坑周邊建筑物的安全。⑤注意施工階段基坑邊堆載物控制及場地布置，盡可能不要在基坑周邊堆放施工材料或設備，將堆載控制在允許范圍內。

（二）超大超深基坑風險控制

針對基坑圍護結構部分風險因素，提出控制措施。（1）孔壁塌陷。針對孔內液面下降問題，主要原因是漏漿導致，如果出現漏漿痕跡，要采取措施處理，將鉆桿提出地面如果滲透系數不高，用普通泥漿對滲漏處進行封堵；如果滲透系數較高，則考慮摻加防漏劑封堵。如果是泥漿質量不合格，則對泥漿的配比重新拌合處理。因降雨因素造成的水位上升，則要采取排水措施，保持泥漿液面在地下水位以上1m處。（2）基坑降水。在基坑降水中，也存在些較大的風險，如降水方案風險、運營風險、封井風險等，本文主要針對降水方案布置風險，要喊降水目標與方法不合理早晨固定風險。如果是降水目標不合理，則根據現行地質結構、水文地質條件等，對降水深度、降水周期、降水范圍進行確定，按需降水；如果是降水方法不合理，則選擇合適的降水方法，對降水井的布置及數量進行確定，并對降水方法可行性進行試驗確定。

四、結語

針對超大超深基坑施工中存在的風險因素進行分析，為類似軟土深基坑施工提供理論依據和借鑒，對深基坑施工中遇到的風險問題，通過風險分析，采取對應的風險控制策略，對風險問題進行處理，保證施工的順利進行，在實際工程中應用，能夠提高工程的經濟效益和社會效益。