地鐵車站深基坑涌水事故應急救援約束建模研究

馮興仁 秦善良 楊雪韻 徐青

摘 要：近年來，地鐵車站深基坑開挖過程中涌水事故頻發，造成周邊建筑物沉降甚至是倒塌，人員傷亡和經濟財產損失嚴重。本文以此為背景，針對目前深基坑涌水事故特點，以應急救援為主線，對深基坑涌水應急的特點進行深入分析與總結，提出了基于多目標的涌水事故應急約束模型，從而有效的解決應急過程中的種種約束難題。

關鍵詞：深基坑；涌水事故；應急；約束模型

近年來，地鐵深基坑開挖過程中涌水事故頻發。2015年12月，武漢地鐵6號線與10號線在建換乘地鐵車站唐家墩站發生突水事故；2016年5月，深圳地鐵5號線航海路站南側右線第四道支撐底部出現滲漏水情況，經兩天的連續搶險才控制住險情。

1 深基坑涌水事故特點分析

本文通過大量的深基坑涌水事故的資料，將其應急特點歸納總結如下：

（1） 事故破壞力大。基坑發生涌水事故極有可能演變為突涌事件，導致地下水涌出，并帶出基坑下部土顆粒，發生流砂、噴水及冒砂現象。給施工進度造成很大的困難。加之地鐵深基坑周圍環境往往比較復雜、人口密集，一旦地面沉降將帶來非常嚴重的損失和傷害[1]。（2） 應急結構單一，信息交互差。地鐵深基坑涌水事故應急流程中，各部門之間的相互協調，組織之間的相互配合在實際的涌水應急過程中卻沒有很好的體現。（3） 應急約束條件復雜，物資調度困難。由于涌水事故的緊迫性，需要大量的時間、物資、人力、成本的投入，而這一系列因素的有效配置也成為制約涌水事故救援的瓶頸。

2 深基坑涌水事故應急約束模型研究

（1） 模型構建分析。（1）TSGHC因素的約束已經成為制約地鐵深基坑涌水事故應急救援效率的瓶頸。基于應急特點中存在的問題，引入應急約束模型概念，應急約束模型是用數學模擬的方式，在給出影響因素可選擇情況下，進行約束求解，得到高效可行的應急方案的模型。

（2） 模型基本假設。設L為地鐵深基坑涌水點，L1、L2、L3…Ln為n個可以提供涌水搶險物資的供應點。本文作出以下假設：

①施工現場所儲備的應急物資和部分設備在事故發生后，必須從供貨商或其他單位臨時調運。

②指揮中心做出的應急決策中所涉及的應急搶險物資種類和數量確定，約束條件確定。

③Ln提供的物資可單次全部運輸到事故現場，即不考慮多次往返問題。

以上約束問題可以用X=表示。

若物資集合G={G1，G2，…，Gn}中物資Gi需要機械集合M={M1，M2，…，Mn}中的機械Mj來完成搬運，則對應的映射了規則RULE；但是由于空間集合S={S1，S2，…，Sn}中空間SK的的限制，導致物資Gi無法用機械Mj完成搬運工作，這種映射定義為RULE，因此物資的搬運就只能考慮人力Hz搬運，不同的物資所對應不同的人力資源，此情況下定義映射規則RULE。

4 總結

本文建立的應急約束模型可以有效的解決深基坑涌水事故應急約束過程中的時間與成本最低問題，為涌水事故應急提供科學參考依據。組合求解框架充分的考慮了實際應急救援過程中所遇到的空間（Space）、人力（Human）以及機械（Machine）等問題，有效的解決了在涌水應急過程中的空間沖突，人力沖突，機械沖突等，并利用專家系統編譯將其知識庫化，為涌水應急決策提供支撐。

參考文獻：

[1]孫向明，胡艷榮，趙小文.基坑突涌事故的分析與處理[J].水利科技與經濟，2006，（07）：460-461.

[2]王海軍，王婧，鄭鼎，等.運力約束下多應急物資供應點選擇模型研究[J].管理工程學報，2013，（04）：156-160.