高層建筑深基坑工程施工風險模糊評估研究

蔡紅兵

（浙江省三建建設集團有限公司 浙江杭州 310000）

0 引言

高層建筑工程施工具有更大的風險性，為保障施工安全，加強施工風險評估就成為施工過程中的重要環節。在高層建筑施工中，深基坑工程是保障施工安全的基礎，很多專家對深基坑施工的風險評估進行了深入探索，為深基坑施工風險評估工作的有效開展帶來了一定的促進作用，但深基坑工程實際風險受很多因素影響，因此目前還沒有統一明確的評估方法。模糊綜合評估法具有結果更清晰、更系統全面等特點，能夠解決在評估中存在的模糊、量化難度大等缺點。本文將結合高層建筑深基坑施工中可能對施工質量與安全帶來影響的各種因素，運用模糊綜合評估法對深基坑施工風險進行評估。

1 高層建筑深基坑施工可能存在的風險

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，風險的來源主要由深基坑本身的結構以及實際施工環境的客觀影響，具體如下：

首先，深基坑本身結構存在的風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，實際地客觀環境為深基坑施工帶來的風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險的評估中，需要對深基坑自身結構及周邊客觀環境中的上述項目進行變形或位移監測，完成對深基坑施工風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算子賦權的高層建筑深基坑施工風險評估

2.1 模糊綜合評估法概述

受其建筑特征、施工技術以及周邊環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、風險發生概率更大等特點，當風險評估不到位導致安全施工發生后，會對社會穩定及經濟效益帶來極大的損害，因此，利用合理的風險評估方法對高層建筑深基坑施工的風險進行評估是對施工風險進行全面控制及預估的重要工作。就目前而言，我國深基坑施工風險評估的方法較多，例如專家調查法、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、更方便的優勢，因此得到了廣泛使用。模糊綜合評估法雖然更為復雜，但它使用模糊數學方法對多種可能產生風險的因素進行總體評估的方法，具有評估結果更清晰、更加系統全面等優勢，能夠適用于不確定性因素較多的風險評估工作中，這對于風險影響因素較多的深基坑施工而言，具有一定的應用價值。

風險因素主要來自基坑結構以及施工環境兩方面，具體需要監測的風險因素詳見上文，將這些風險因素分為四個指標，構建出三層因素集。其次，需要根據高層建筑深基坑工程檢測技術規范相關要求將風險等級進行劃分，結合實際施工工程，劃分為四個等級，即：安全與一二三級風險，數字越高，代表基坑風險系數越大，越需要關注及采取防護措施。在實際施工過程中，根據最大隸屬度準則，可以對高層建筑深基坑工程的總體風險等級確定為一級風險，因此，在深基坑施工過程中，施工方必須根據一級風險的要求作出控制和管理措施，規避施工安全事故的出現。例如，可以對施工關鍵環節進行施工驗收，對施工期的安全管理條件進行梳理，如果發現施工前期的準備工作不符合要求，則不允許施工，從安全管理角度進行風險規避；還可以做好一個分部工程的關鍵環節的施工驗收，對上下兩個銜接環節的質量控制進行檢查，從質量控制角度進行風險規避。第三，需要建立模糊關系，根據實際確定的風險等級對評估項目進行全面量化，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，由此得出模糊關系。最后，需要計算評估結果。運用對應的算子將每個風險因素的權重向量與模糊關系進行結合，得出評估結果。

2.2 有序加權算子賦權

有序加權算子賦權是在有序加權算子的基礎上進行研究的一種算法，具有在權重集結過程中，評估項目的權重值和所有的決策數據的實際位置相關，也就是主觀因素的極值都會被分配到影響更小的地方，以此來降低權重值所受到的影響，進而確保賦權結果的客觀性。要實現賦權，首先需要對評估項目的決策數據按由小及大的規律排列，根據排列計算數據加權向量；然后，運用加權向量對決策數據進行加權，得到評估項目的絕對權重值；最后，把權重歸一，再計算其他評估項目的相對權重值，最終計算出評估項目的權重。

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測數據進行全面系統地評估，為了提高評估效率，可以選擇各階段中監測數據變形或位移最大的數據作為評估數據。再利用有序加權算子賦權對選取的風險評估因素的絕對權重進行計算。

3 深基坑工程施工風險模糊評估結果分析

根據模糊綜合評估法中最大隸屬度原則，可以得出如下評估結果：針對施工前期監測數據中選取位移、變形最大的一組的評估結果為基坑結構為安全等級，施工環境為一級風險等級，這是因為施工前期開挖的深度不夠深，導致監測項目累計變形及其變形速率相對較低；針對施工中期監測數據中選取的位移、變形最大的一組的評估結果為基坑結構為三級風險等級，施工環境為二級風險，可以看出在施工過程中基坑結構存在的風險更大，這是因為開挖時圍護結構存在滲水問題，導致水位監測點出現下降情況，同時引發立柱沉降、地表管線沉降等變形問題，且變形速率較大；針對施工前期監測數據中選取位移、變形最大的一組的評估結果為基坑結構和施工環境的風險等級均為一級風險，說明在施工后期需要給予基坑安全保障一定的關注，施工后期一級風險產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測對象的變形速率都相對較小，但一些指標存在累計變形較大的問題，從而導致基坑風險沒有得到完全規避。結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果與實際情況的吻合度較高。

4 結束語

根據施工現場實際情況來看，給予模糊綜合評估法對高層建筑深基坑施工風險進行評估的結果與實際情況基本相符，說明其評估結果的準確度相對較高。在評估過程中運用有序加權算子賦權對風險因素的權重進行計算，能夠降低決策數據極值地風險因素權重合理性的不利影響，有利于保障權重計算的科學性。應用模糊綜合評估法進行風險評估的關鍵在于風險因素的確定以及隸屬函數的確定，保證這些關鍵信息的準確性才能保障模糊綜合評估法的準確性。