高層建筑深基坑工程施工風(fēng)險模糊評估研究

蔡紅兵

（浙江省三建建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310000）

0 引言

高層建筑工程施工具有更大的風(fēng)險性，為保障施工安全，加強(qiáng)施工風(fēng)險評估就成為施工過程中的重要環(huán)節(jié)。在高層建筑施工中，深基坑工程是保障施工安全的基礎(chǔ)，很多專家對深基坑施工的風(fēng)險評估進(jìn)行了深入探索，為深基坑施工風(fēng)險評估工作的有效開展帶來了一定的促進(jìn)作用，但深基坑工程實際風(fēng)險受很多因素影響，因此目前還沒有統(tǒng)一明確的評估方法。模糊綜合評估法具有結(jié)果更清晰、更系統(tǒng)全面等特點，能夠解決在評估中存在的模糊、量化難度大等缺點。本文將結(jié)合高層建筑深基坑施工中可能對施工質(zhì)量與安全帶來影響的各種因素，運(yùn)用模糊綜合評估法對深基坑施工風(fēng)險進(jìn)行評估。

1 高層建筑深基坑施工可能存在的風(fēng)險

某高層建筑包含主樓、裙房、地下車庫，樓層30層，施工面積約為10萬m2，基坑周長約為500m，基坑面積約為一萬多平方米，實際施工地附近有建筑物、城市道路、多種地下管線。在高層建筑深基坑的施工過程中，風(fēng)險的來源主要由深基坑本身的結(jié)構(gòu)以及實際施工環(huán)境的客觀影響，具體如下：

首先，深基坑本身結(jié)構(gòu)存在的風(fēng)險因素主要來自基坑地下水位、灌注樁頂水平位移、灌注樁豎向位移、立柱降沉、深層水平位移、坑外水位位移、支撐軸力變形等。其次，實際地客觀環(huán)境為深基坑施工帶來的風(fēng)險主要有管線路面沉降、建筑物沉降、道路位移等等。因此，在高層建筑深基坑施工風(fēng)險的評估中，需要對深基坑自身結(jié)構(gòu)及周邊客觀環(huán)境中的上述項目進(jìn)行變形或位移監(jiān)測，完成對深基坑施工風(fēng)險評估因素的初步確定。

2 基于模糊綜合評估法和有序加權(quán)算子賦權(quán)的高層建筑深基坑施工風(fēng)險評估

2.1 模糊綜合評估法概述

受其建筑特征、施工技術(shù)以及周邊環(huán)境等多種因素的影響，在高層建筑深基坑施工中，具有施工難度更高、風(fēng)險發(fā)生概率更大等特點，當(dāng)風(fēng)險評估不到位導(dǎo)致安全施工發(fā)生后，會對社會穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)效益帶來極大的損害，因此，利用合理的風(fēng)險評估方法對高層建筑深基坑施工的風(fēng)險進(jìn)行評估是對施工風(fēng)險進(jìn)行全面控制及預(yù)估的重要工作。就目前而言，我國深基坑施工風(fēng)險評估的方法較多，例如專家調(diào)查法、事故樹法、層次分析法、模糊綜合評估法等等，相較于模糊綜合評估法，其他幾種方法具有更簡單、更方便的優(yōu)勢，因此得到了廣泛使用。模糊綜合評估法雖然更為復(fù)雜，但它使用模糊數(shù)學(xué)方法對多種可能產(chǎn)生風(fēng)險的因素進(jìn)行總體評估的方法，具有評估結(jié)果更清晰、更加系統(tǒng)全面等優(yōu)勢，能夠適用于不確定性因素較多的風(fēng)險評估工作中，這對于風(fēng)險影響因素較多的深基坑施工而言，具有一定的應(yīng)用價值。

風(fēng)險因素主要來自基坑結(jié)構(gòu)以及施工環(huán)境兩方面，具體需要監(jiān)測的風(fēng)險因素詳見上文，將這些風(fēng)險因素分為四個指標(biāo)，構(gòu)建出三層因素集。其次，需要根據(jù)高層建筑深基坑工程檢測技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求將風(fēng)險等級進(jìn)行劃分，結(jié)合實際施工工程，劃分為四個等級，即：安全與一二三級風(fēng)險，數(shù)字越高，代表基坑風(fēng)險系數(shù)越大，越需要關(guān)注及采取防護(hù)措施。在實際施工過程中，根據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則，可以對高層建筑深基坑工程的總體風(fēng)險等級確定為一級風(fēng)險，因此，在深基坑施工過程中，施工方必須根據(jù)一級風(fēng)險的要求作出控制和管理措施，規(guī)避施工安全事故的出現(xiàn)。例如，可以對施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行施工驗收，對施工期的安全管理條件進(jìn)行梳理，如果發(fā)現(xiàn)施工前期的準(zhǔn)備工作不符合要求，則不允許施工，從安全管理角度進(jìn)行風(fēng)險規(guī)避；還可以做好一個分部工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工驗收，對上下兩個銜接環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制進(jìn)行檢查，從質(zhì)量控制角度進(jìn)行風(fēng)險規(guī)避。第三，需要建立模糊關(guān)系，根據(jù)實際確定的風(fēng)險等級對評估項目進(jìn)行全面量化，也就是確定某從一個因素的角度評估項目對等級模糊集的匹配度，由此得出模糊關(guān)系。最后，需要計算評估結(jié)果。運(yùn)用對應(yīng)的算子將每個風(fēng)險因素的權(quán)重向量與模糊關(guān)系進(jìn)行結(jié)合，得出評估結(jié)果。

2.2 有序加權(quán)算子賦權(quán)

有序加權(quán)算子賦權(quán)是在有序加權(quán)算子的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的一種算法，具有在權(quán)重集結(jié)過程中，評估項目的權(quán)重值和所有的決策數(shù)據(jù)的實際位置相關(guān)，也就是主觀因素的極值都會被分配到影響更小的地方，以此來降低權(quán)重值所受到的影響，進(jìn)而確保賦權(quán)結(jié)果的客觀性。要實現(xiàn)賦權(quán)，首先需要對評估項目的決策數(shù)據(jù)按由小及大的規(guī)律排列，根據(jù)排列計算數(shù)據(jù)加權(quán)向量；然后，運(yùn)用加權(quán)向量對決策數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，得到評估項目的絕對權(quán)重值；最后，把權(quán)重歸一，再計算其他評估項目的相對權(quán)重值，最終計算出評估項目的權(quán)重。

在實際評估過程中，需要綜合施工前期、中期以及后期每一個階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面系統(tǒng)地評估，為了提高評估效率，可以選擇各階段中監(jiān)測數(shù)據(jù)變形或位移最大的數(shù)據(jù)作為評估數(shù)據(jù)。再利用有序加權(quán)算子賦權(quán)對選取的風(fēng)險評估因素的絕對權(quán)重進(jìn)行計算。

3 深基坑工程施工風(fēng)險模糊評估結(jié)果分析

根據(jù)模糊綜合評估法中最大隸屬度原則，可以得出如下評估結(jié)果：針對施工前期監(jiān)測數(shù)據(jù)中選取位移、變形最大的一組的評估結(jié)果為基坑結(jié)構(gòu)為安全等級，施工環(huán)境為一級風(fēng)險等級，這是因為施工前期開挖的深度不夠深，導(dǎo)致監(jiān)測項目累計變形及其變形速率相對較低；針對施工中期監(jiān)測數(shù)據(jù)中選取的位移、變形最大的一組的評估結(jié)果為基坑結(jié)構(gòu)為三級風(fēng)險等級，施工環(huán)境為二級風(fēng)險，可以看出在施工過程中基坑結(jié)構(gòu)存在的風(fēng)險更大，這是因為開挖時圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在滲水問題，導(dǎo)致水位監(jiān)測點出現(xiàn)下降情況，同時引發(fā)立柱沉降、地表管線沉降等變形問題，且變形速率較大；針對施工前期監(jiān)測數(shù)據(jù)中選取位移、變形最大的一組的評估結(jié)果為基坑結(jié)構(gòu)和施工環(huán)境的風(fēng)險等級均為一級風(fēng)險，說明在施工后期需要給予基坑安全保障一定的關(guān)注，施工后期一級風(fēng)險產(chǎn)生的原因在于后期基坑開挖工作已完成，地下室頂板施工過程中各個監(jiān)測對象的變形速率都相對較小，但一些指標(biāo)存在累計變形較大的問題，從而導(dǎo)致基坑風(fēng)險沒有得到完全規(guī)避。結(jié)合實際建筑基坑施工情況可以看出，施工前期、中期及后期的評估結(jié)果與實際情況的吻合度較高。

4 結(jié)束語

根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況來看，給予模糊綜合評估法對高層建筑深基坑施工風(fēng)險進(jìn)行評估的結(jié)果與實際情況基本相符，說明其評估結(jié)果的準(zhǔn)確度相對較高。在評估過程中運(yùn)用有序加權(quán)算子賦權(quán)對風(fēng)險因素的權(quán)重進(jìn)行計算，能夠降低決策數(shù)據(jù)極值地風(fēng)險因素權(quán)重合理性的不利影響，有利于保障權(quán)重計算的科學(xué)性。應(yīng)用模糊綜合評估法進(jìn)行風(fēng)險評估的關(guān)鍵在于風(fēng)險因素的確定以及隸屬函數(shù)的確定，保證這些關(guān)鍵信息的準(zhǔn)確性才能保障模糊綜合評估法的準(zhǔn)確性。