位移反分析法理論在市政工程中的應用

馮志勇++蔣新山

摘要：金融服務區園地內市政工程錯綜復雜，園區中央東西方向是一條人工景觀河道，景觀河道西端箱涵與弧形拱橋接通，由于箱涵底面與拱橋承臺標高差異較大，箱涵地基開挖對拱橋承臺和橋臺側墻存在很大的安全隱患，施工過程中靈活運用位移反分析法的理論，精心組織施工，采取合理的圍護擋土措施，消除了各種安全隱患，保證了整體工程質量。

關鍵詞：位移反分析法；市政工程；箱涵施工；安全管理；工程質量

中圖分類號：TU712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0086-02

1 工程概況

無錫新區金融服務區工程是無錫金融界的重點工程項目，位于無錫市新區中央商務區和風路北側、凈慧東道西側。建筑用地南北長約430m，東西寬約120m，場地平坦，地理位置與自然條件十分優越。該項目由8幢9～18層的商業辦公樓建筑群構成，總建筑面積約24.6萬m2。本工程由南北兩個地塊組成，中間有一條人工景觀河，景觀河端頭為4號箱涵并與園區內弧形拱橋接通（圖1）。本項目為創建“江蘇省楊子杯獎”工程，由無錫市新區經濟發展集團總公司投資，同濟大學復雜工程管理研究院實行項目管理，施工總承包由江蘇蘇陽建設有限公司和南通建工集團，監理單位是浙江江南監理有限公司和無錫建苑監理有限公司。市政工程由無錫市政建設集團有限公司總承包。

圖1 園區中央景觀河道圖片

2 景觀河4號箱涵地基開挖土方的風險分析

2.1 安全風險管理策劃

景觀河4號箱涵地基開挖土方存在很大安全危險，施工前進行認真的研究策劃，運用定性分析方法確定各種安全風險因素的嚴重程度，確定風險控制措施，達到了改善安全生產環境和杜絕安全生產事故目的。

2.2 巖體初始地應力場

地下工程區別于地面工程一個很重要的方面就是存在初始地應力場，巖體賦存于這種應力場中處于平衡狀態，施工開挖引起的對圍巖的擾動使得圍巖應力場發生重分布。

無論是二維地應力場分析還是三維地應力分析，自重應力場數學計算模型都是側面（或側邊）為水平向約束、垂直向自由，底部邊界為水平向自由、垂直向約束，內部介質作用著鉛垂向的體積力。二維地應力場分析中的自重應力場數學計算模型（圖2）。

圖2 自重應力場數學計算模型

2.3 箱涵土方開挖安全風險分析

（1）安全管理的重要性。園林景觀服務主體對象是人，園林景觀工程施工必須以人為本，處處體現人性化的管理。安全是人類最重要、最基本的需求，安全管理科學化，安全生產精細化是人民生命與健康的根本保證。為了社會的安定和千家萬戶和諧家庭的幸福，關愛和維護員工的人身安全，是社會對工程建設的最基本要求，也是我們共同的社會責任，更是我們項目管理工作的重點，金融服務區4號箱涵施工過程中，確保施工安全，無任何傷亡事故，確保工程質量優質，造福一方百姓。

（2）箱涵施工對人身安全的風險分析。景觀河西側弧形拱橋，原設計本著勤儉持家和勤儉辦一切事業的宗旨，弧形拱橋設計為條形砼基礎，素土地基。景觀河端頭箱涵部分比與弧形拱橋條形基礎深1.2m，箱涵部分土方開挖時，由于工作面狹小，順橋向錐坡坡度太小，加之地下水位高，土質松軟，容易使橋錐坡擋土層失穩，造成拱橋錐坡塌方和橋臺側墻倒塌，由此，將會給現場施工人員帶來很大的安全隱患（圖3）。

圖3 開挖箱涵基礎土方將給拱橋帶來安全風險

（3）工程質量風險分析。本工程項目靠近太湖邊，水位高、弧形拱橋側墻邊為回填松土層，拱橋條形基礎下土層為粉質粘土，自然地面以下5m部位為粉砂層，該土層為含水層，土層含水量大，滲透系數高，對橋臺錐坡安全影響較大。由于上述多種原因，在箱涵部分土方開挖時，無法保證弧形拱橋條形基礎不下沉。

3 制定安全施工應急預案

建筑施工危險部位，為了避免事故發生、減少人員傷亡和財產損失，制定施工安全應急預案是非常關鍵的環節，起到至關重要的作用，安全施工應急預案有利于提高風險防范意識和保證社會的和諧穩定。

3.1 橋臺錐坡位移的數學計算模型

橋臺錐坡在圍護樁剖面圖二維地應力場分析中，地質構造應力場模擬為：在加載的側面邊界上施加梯形分布水平向壓力（圖4）。

3.2 應力場發生重分布對周圍工程的影響

錐坡側邊開挖箱涵基礎土方，引起對橋臺錐坡擋土層的擾動，使得圍巖應力場發生重分布，容易導致弧形拱橋橋臺側墻傾斜（圖5）。

3.3 橋臺錐坡擋土層控制位移的應急方案

（1）推理方法的應急預案。在三維地應力場分析中，地質構造應力場模擬采用兩種形式：一是模擬構造應力場的主壓應力和次壓應力情況，即對兩個水平主應力的模擬；二是模擬構造應力場的一般應力狀態情況，即對兩個正應力分量和一個剪應力分量的模擬所采取的應急預案（圖6）。

（2）施工應急措施之一。由于地下水關系，第一道木支撐落得較低，錐坡擋土層坡度陡峭，無法控制錐坡不塌方，故在錐坡中部增設一道鋼板圍護（圖7）。

（3）基坑設置排水溝。由于地下水位高，土層松軟，在開挖過程中，保持基坑施工工作面的干燥和減少錐坡塌方現象，在圍護木樁邊沿設置一道集水明排的排水溝和集水井（圖8）。

圖8 圍護木樁邊沿設置一道排水溝

（4）加快工程施工速度，防止安全事故發生。根據巖土工程開挖或其他原因引起的巖、土體位移的實測值經驗教訓，在采取多種安全措施的情況下，加快施工進度也是非常重要的，施工進度快既能降低工程造價，同時又減少了安全隱患。

4 總結

施工安全管理人性化，理順人與工程建設的關系，人是工程建設對象的主體，樹立“以人為本”的安全管理理念，視員工如親人，施工要確保員工的人身安全，讓所有員工都有一個幸福的家庭，方能體現社會制度的優越性，企業的優越性，項目管理的優越性。

無錫新區金融服務區4號箱涵施工過程中，堅持科學管理、技術創新、施工精細化的管理模式，理論聯系實際，在市政工程中靈活應用“位移反分析法的理論”，采取多種形式的施工安全技術措施，保證了金融服務區4號箱涵施工安全可靠，加快工程進度，降低了工程成本，打造了優質工程質量。

作者簡介：馮志勇（1979-），男，無錫市政建設集團有限公司項目經理高級工程師，一級建造師；蔣新山（1949-），男，同濟大學復雜工程管理研究院研究員，總工程師，高級工程師，研究方向：復雜工程施工技術、項目管理。endprint

摘要：金融服務區園地內市政工程錯綜復雜，園區中央東西方向是一條人工景觀河道，景觀河道西端箱涵與弧形拱橋接通，由于箱涵底面與拱橋承臺標高差異較大，箱涵地基開挖對拱橋承臺和橋臺側墻存在很大的安全隱患，施工過程中靈活運用位移反分析法的理論，精心組織施工，采取合理的圍護擋土措施，消除了各種安全隱患，保證了整體工程質量。

關鍵詞：位移反分析法；市政工程；箱涵施工；安全管理；工程質量

中圖分類號：TU712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0086-02

1 工程概況

無錫新區金融服務區工程是無錫金融界的重點工程項目，位于無錫市新區中央商務區和風路北側、凈慧東道西側。建筑用地南北長約430m，東西寬約120m，場地平坦，地理位置與自然條件十分優越。該項目由8幢9～18層的商業辦公樓建筑群構成，總建筑面積約24.6萬m2。本工程由南北兩個地塊組成，中間有一條人工景觀河，景觀河端頭為4號箱涵并與園區內弧形拱橋接通（圖1）。本項目為創建“江蘇省楊子杯獎”工程，由無錫市新區經濟發展集團總公司投資，同濟大學復雜工程管理研究院實行項目管理，施工總承包由江蘇蘇陽建設有限公司和南通建工集團，監理單位是浙江江南監理有限公司和無錫建苑監理有限公司。市政工程由無錫市政建設集團有限公司總承包。

圖1 園區中央景觀河道圖片

2 景觀河4號箱涵地基開挖土方的風險分析

2.1 安全風險管理策劃

景觀河4號箱涵地基開挖土方存在很大安全危險，施工前進行認真的研究策劃，運用定性分析方法確定各種安全風險因素的嚴重程度，確定風險控制措施，達到了改善安全生產環境和杜絕安全生產事故目的。

2.2 巖體初始地應力場

地下工程區別于地面工程一個很重要的方面就是存在初始地應力場，巖體賦存于這種應力場中處于平衡狀態，施工開挖引起的對圍巖的擾動使得圍巖應力場發生重分布。

無論是二維地應力場分析還是三維地應力分析，自重應力場數學計算模型都是側面（或側邊）為水平向約束、垂直向自由，底部邊界為水平向自由、垂直向約束，內部介質作用著鉛垂向的體積力。二維地應力場分析中的自重應力場數學計算模型（圖2）。

圖2 自重應力場數學計算模型

2.3 箱涵土方開挖安全風險分析

（1）安全管理的重要性。園林景觀服務主體對象是人，園林景觀工程施工必須以人為本，處處體現人性化的管理。安全是人類最重要、最基本的需求，安全管理科學化，安全生產精細化是人民生命與健康的根本保證。為了社會的安定和千家萬戶和諧家庭的幸福，關愛和維護員工的人身安全，是社會對工程建設的最基本要求，也是我們共同的社會責任，更是我們項目管理工作的重點，金融服務區4號箱涵施工過程中，確保施工安全，無任何傷亡事故，確保工程質量優質，造福一方百姓。

（2）箱涵施工對人身安全的風險分析。景觀河西側弧形拱橋，原設計本著勤儉持家和勤儉辦一切事業的宗旨，弧形拱橋設計為條形砼基礎，素土地基。景觀河端頭箱涵部分比與弧形拱橋條形基礎深1.2m，箱涵部分土方開挖時，由于工作面狹小，順橋向錐坡坡度太小，加之地下水位高，土質松軟，容易使橋錐坡擋土層失穩，造成拱橋錐坡塌方和橋臺側墻倒塌，由此，將會給現場施工人員帶來很大的安全隱患（圖3）。

圖3 開挖箱涵基礎土方將給拱橋帶來安全風險

（3）工程質量風險分析。本工程項目靠近太湖邊，水位高、弧形拱橋側墻邊為回填松土層，拱橋條形基礎下土層為粉質粘土，自然地面以下5m部位為粉砂層，該土層為含水層，土層含水量大，滲透系數高，對橋臺錐坡安全影響較大。由于上述多種原因，在箱涵部分土方開挖時，無法保證弧形拱橋條形基礎不下沉。

3 制定安全施工應急預案

建筑施工危險部位，為了避免事故發生、減少人員傷亡和財產損失，制定施工安全應急預案是非常關鍵的環節，起到至關重要的作用，安全施工應急預案有利于提高風險防范意識和保證社會的和諧穩定。

3.1 橋臺錐坡位移的數學計算模型

橋臺錐坡在圍護樁剖面圖二維地應力場分析中，地質構造應力場模擬為：在加載的側面邊界上施加梯形分布水平向壓力（圖4）。

3.2 應力場發生重分布對周圍工程的影響

錐坡側邊開挖箱涵基礎土方，引起對橋臺錐坡擋土層的擾動，使得圍巖應力場發生重分布，容易導致弧形拱橋橋臺側墻傾斜（圖5）。

3.3 橋臺錐坡擋土層控制位移的應急方案

（1）推理方法的應急預案。在三維地應力場分析中，地質構造應力場模擬采用兩種形式：一是模擬構造應力場的主壓應力和次壓應力情況，即對兩個水平主應力的模擬；二是模擬構造應力場的一般應力狀態情況，即對兩個正應力分量和一個剪應力分量的模擬所采取的應急預案（圖6）。

（2）施工應急措施之一。由于地下水關系，第一道木支撐落得較低，錐坡擋土層坡度陡峭，無法控制錐坡不塌方，故在錐坡中部增設一道鋼板圍護（圖7）。

（3）基坑設置排水溝。由于地下水位高，土層松軟，在開挖過程中，保持基坑施工工作面的干燥和減少錐坡塌方現象，在圍護木樁邊沿設置一道集水明排的排水溝和集水井（圖8）。

圖8 圍護木樁邊沿設置一道排水溝

（4）加快工程施工速度，防止安全事故發生。根據巖土工程開挖或其他原因引起的巖、土體位移的實測值經驗教訓，在采取多種安全措施的情況下，加快施工進度也是非常重要的，施工進度快既能降低工程造價，同時又減少了安全隱患。

4 總結

施工安全管理人性化，理順人與工程建設的關系，人是工程建設對象的主體，樹立“以人為本”的安全管理理念，視員工如親人，施工要確保員工的人身安全，讓所有員工都有一個幸福的家庭，方能體現社會制度的優越性，企業的優越性，項目管理的優越性。

無錫新區金融服務區4號箱涵施工過程中，堅持科學管理、技術創新、施工精細化的管理模式，理論聯系實際，在市政工程中靈活應用“位移反分析法的理論”，采取多種形式的施工安全技術措施，保證了金融服務區4號箱涵施工安全可靠，加快工程進度，降低了工程成本，打造了優質工程質量。

作者簡介：馮志勇（1979-），男，無錫市政建設集團有限公司項目經理高級工程師，一級建造師；蔣新山（1949-），男，同濟大學復雜工程管理研究院研究員，總工程師，高級工程師，研究方向：復雜工程施工技術、項目管理。endprint

摘要：金融服務區園地內市政工程錯綜復雜，園區中央東西方向是一條人工景觀河道，景觀河道西端箱涵與弧形拱橋接通，由于箱涵底面與拱橋承臺標高差異較大，箱涵地基開挖對拱橋承臺和橋臺側墻存在很大的安全隱患，施工過程中靈活運用位移反分析法的理論，精心組織施工，采取合理的圍護擋土措施，消除了各種安全隱患，保證了整體工程質量。

關鍵詞：位移反分析法；市政工程；箱涵施工；安全管理；工程質量

中圖分類號：TU712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0086-02

1 工程概況

無錫新區金融服務區工程是無錫金融界的重點工程項目，位于無錫市新區中央商務區和風路北側、凈慧東道西側。建筑用地南北長約430m，東西寬約120m，場地平坦，地理位置與自然條件十分優越。該項目由8幢9～18層的商業辦公樓建筑群構成，總建筑面積約24.6萬m2。本工程由南北兩個地塊組成，中間有一條人工景觀河，景觀河端頭為4號箱涵并與園區內弧形拱橋接通（圖1）。本項目為創建“江蘇省楊子杯獎”工程，由無錫市新區經濟發展集團總公司投資，同濟大學復雜工程管理研究院實行項目管理，施工總承包由江蘇蘇陽建設有限公司和南通建工集團，監理單位是浙江江南監理有限公司和無錫建苑監理有限公司。市政工程由無錫市政建設集團有限公司總承包。

圖1 園區中央景觀河道圖片

2 景觀河4號箱涵地基開挖土方的風險分析

2.1 安全風險管理策劃

景觀河4號箱涵地基開挖土方存在很大安全危險，施工前進行認真的研究策劃，運用定性分析方法確定各種安全風險因素的嚴重程度，確定風險控制措施，達到了改善安全生產環境和杜絕安全生產事故目的。

2.2 巖體初始地應力場

地下工程區別于地面工程一個很重要的方面就是存在初始地應力場，巖體賦存于這種應力場中處于平衡狀態，施工開挖引起的對圍巖的擾動使得圍巖應力場發生重分布。

無論是二維地應力場分析還是三維地應力分析，自重應力場數學計算模型都是側面（或側邊）為水平向約束、垂直向自由，底部邊界為水平向自由、垂直向約束，內部介質作用著鉛垂向的體積力。二維地應力場分析中的自重應力場數學計算模型（圖2）。

圖2 自重應力場數學計算模型

2.3 箱涵土方開挖安全風險分析

（1）安全管理的重要性。園林景觀服務主體對象是人，園林景觀工程施工必須以人為本，處處體現人性化的管理。安全是人類最重要、最基本的需求，安全管理科學化，安全生產精細化是人民生命與健康的根本保證。為了社會的安定和千家萬戶和諧家庭的幸福，關愛和維護員工的人身安全，是社會對工程建設的最基本要求，也是我們共同的社會責任，更是我們項目管理工作的重點，金融服務區4號箱涵施工過程中，確保施工安全，無任何傷亡事故，確保工程質量優質，造福一方百姓。

（2）箱涵施工對人身安全的風險分析。景觀河西側弧形拱橋，原設計本著勤儉持家和勤儉辦一切事業的宗旨，弧形拱橋設計為條形砼基礎，素土地基。景觀河端頭箱涵部分比與弧形拱橋條形基礎深1.2m，箱涵部分土方開挖時，由于工作面狹小，順橋向錐坡坡度太小，加之地下水位高，土質松軟，容易使橋錐坡擋土層失穩，造成拱橋錐坡塌方和橋臺側墻倒塌，由此，將會給現場施工人員帶來很大的安全隱患（圖3）。

圖3 開挖箱涵基礎土方將給拱橋帶來安全風險

（3）工程質量風險分析。本工程項目靠近太湖邊，水位高、弧形拱橋側墻邊為回填松土層，拱橋條形基礎下土層為粉質粘土，自然地面以下5m部位為粉砂層，該土層為含水層，土層含水量大，滲透系數高，對橋臺錐坡安全影響較大。由于上述多種原因，在箱涵部分土方開挖時，無法保證弧形拱橋條形基礎不下沉。

3 制定安全施工應急預案

建筑施工危險部位，為了避免事故發生、減少人員傷亡和財產損失，制定施工安全應急預案是非常關鍵的環節，起到至關重要的作用，安全施工應急預案有利于提高風險防范意識和保證社會的和諧穩定。

3.1 橋臺錐坡位移的數學計算模型

橋臺錐坡在圍護樁剖面圖二維地應力場分析中，地質構造應力場模擬為：在加載的側面邊界上施加梯形分布水平向壓力（圖4）。

3.2 應力場發生重分布對周圍工程的影響

錐坡側邊開挖箱涵基礎土方，引起對橋臺錐坡擋土層的擾動，使得圍巖應力場發生重分布，容易導致弧形拱橋橋臺側墻傾斜（圖5）。

3.3 橋臺錐坡擋土層控制位移的應急方案

（1）推理方法的應急預案。在三維地應力場分析中，地質構造應力場模擬采用兩種形式：一是模擬構造應力場的主壓應力和次壓應力情況，即對兩個水平主應力的模擬；二是模擬構造應力場的一般應力狀態情況，即對兩個正應力分量和一個剪應力分量的模擬所采取的應急預案（圖6）。

（2）施工應急措施之一。由于地下水關系，第一道木支撐落得較低，錐坡擋土層坡度陡峭，無法控制錐坡不塌方，故在錐坡中部增設一道鋼板圍護（圖7）。

（3）基坑設置排水溝。由于地下水位高，土層松軟，在開挖過程中，保持基坑施工工作面的干燥和減少錐坡塌方現象，在圍護木樁邊沿設置一道集水明排的排水溝和集水井（圖8）。

圖8 圍護木樁邊沿設置一道排水溝

（4）加快工程施工速度，防止安全事故發生。根據巖土工程開挖或其他原因引起的巖、土體位移的實測值經驗教訓，在采取多種安全措施的情況下，加快施工進度也是非常重要的，施工進度快既能降低工程造價，同時又減少了安全隱患。

4 總結

施工安全管理人性化，理順人與工程建設的關系，人是工程建設對象的主體，樹立“以人為本”的安全管理理念，視員工如親人，施工要確保員工的人身安全，讓所有員工都有一個幸福的家庭，方能體現社會制度的優越性，企業的優越性，項目管理的優越性。

無錫新區金融服務區4號箱涵施工過程中，堅持科學管理、技術創新、施工精細化的管理模式，理論聯系實際，在市政工程中靈活應用“位移反分析法的理論”，采取多種形式的施工安全技術措施，保證了金融服務區4號箱涵施工安全可靠，加快工程進度，降低了工程成本，打造了優質工程質量。

作者簡介：馮志勇（1979-），男，無錫市政建設集團有限公司項目經理高級工程師，一級建造師；蔣新山（1949-），男，同濟大學復雜工程管理研究院研究員，總工程師，高級工程師，研究方向：復雜工程施工技術、項目管理。endprint