MES法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用于深基坑施工安全管理

何柘沐，李延罡

(沈陽化工大學(xué)，沈陽 110000)

1 概 述

深基坑工程涉及多個(gè)學(xué)科，其安全管理中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工況[1]。隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，基坑開挖深度不斷增大，深基坑工程自身的穩(wěn)定性及對(duì)周邊環(huán)境的影響更加復(fù)雜。目前，深基坑工程涉及到勘察、設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)單位。影響深基坑工程安全的因素眾多，包括勘察準(zhǔn)確性、設(shè)計(jì)合理性、施工質(zhì)量、基坑維護(hù)、監(jiān)測(cè)預(yù)警等。城市內(nèi)部各種管線分布范圍廣，早期修建的管線缺少準(zhǔn)確的資料，在深基坑開挖階段極易擾動(dòng)這部分管線，造成重大危險(xiǎn)[2-5]。因此，選取合適的方法對(duì)深基坑安全進(jìn)行評(píng)價(jià)是十分必要的。

2 深基坑工程特點(diǎn)分析

深基坑開挖階段，對(duì)原狀土體造成擾動(dòng)。在施工擾動(dòng)及應(yīng)力重分布影響下，周邊土體可能發(fā)生較大的位移，造成周邊環(huán)境出現(xiàn)沉降、拉裂等后果。目前，深基坑工程常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)包括水泥土擋墻、排樁、放坡支護(hù)等，支護(hù)方法需要結(jié)合地質(zhì)、基坑重要性等級(jí)綜合確定。

深基坑工程施工過程中，基坑出現(xiàn)重大安全事故的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，在施工階段做好施工組織設(shè)計(jì)，明確地下水控制、變形觀測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警方案是十分重要的。在施工過程中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案、施工方案進(jìn)行，出現(xiàn)異常及時(shí)處理。

深基坑工程出現(xiàn)安全事故包括兩個(gè)方面：一是支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的破壞，主要由于支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，在降水、坡頂堆載等影響下，導(dǎo)致基坑自身破壞。二是基坑周邊土體發(fā)生較大規(guī)模的變形，導(dǎo)致周邊管線沉降、建筑拉裂等，兩種破壞均將造成極為嚴(yán)重的損失。

基坑工程屬于臨時(shí)性工程，施工工期短，大多數(shù)建設(shè)單位不愿意投入較多的資金進(jìn)行支護(hù)，在基坑設(shè)計(jì)、施工階段，要求設(shè)計(jì)、施工單位降低安全標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致基坑在施工階段出現(xiàn)較為嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)問題。

3 深基坑工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

深基坑工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)涉及到多個(gè)方面，選取合理的評(píng)價(jià)方法可以提高工作效率。根據(jù)深基坑工程的特點(diǎn)，選取目前較為常用的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行比選。各種方法見表1[6-9]。

表1 評(píng)價(jià)方法比選

深基坑工程安全風(fēng)險(xiǎn)受巖土工程參數(shù)影響較大，由于巖土體多為不均勻的材料，其參數(shù)具有一定的經(jīng)驗(yàn)特性，采用完全定量的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)基本上是不可行的；深基坑工程的安全風(fēng)險(xiǎn)受到人員影響較大。因此，結(jié)合基坑工程特性，采用MES法對(duì)基坑工程安全進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析。

4 深基坑工程安全管理評(píng)價(jià)體系

4.1 事故原因分析

深基坑工程安全風(fēng)險(xiǎn)涉及到多個(gè)方面。根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的基坑安全事故，其主要誘因可從人、環(huán)境、物、管理等4個(gè)方面進(jìn)行分析。

人為因素一般是造成基坑發(fā)生安全事故的主要因素。由于工程建設(shè)施工環(huán)境因素影響，工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員年齡普遍較大，作業(yè)人員本身專業(yè)水平較為低下，缺乏基本的安全知識(shí)，操作不熟練、不規(guī)范，容易在施工過程中造成安全事故。

外界環(huán)境因素主要是基坑周邊的管線、既有建筑物等。由于城市管線復(fù)雜，導(dǎo)致深基坑施工過程中安全風(fēng)險(xiǎn)較大。同時(shí)，深基坑開挖導(dǎo)致土體出現(xiàn)較大規(guī)模的變形，對(duì)周圍變形較敏感的區(qū)域，基坑變形控制要求更加嚴(yán)格。

物主要包括施工用具、防護(hù)設(shè)施等。由于競(jìng)爭(zhēng)激烈，工程實(shí)施利潤(rùn)較低，導(dǎo)致一些施工的機(jī)械老化嚴(yán)重，缺乏必要的安全防護(hù)設(shè)施，對(duì)施工作業(yè)人員的安全造成威脅。

管理因素主要是由于沒有及時(shí)規(guī)避實(shí)施過程中的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致基坑工程發(fā)生安全事故。

4.2 基于MES安全管理評(píng)價(jià)體系建立

利用MES法計(jì)算基坑安全等級(jí)R時(shí)，可采用下式：

R=MES

(1)

式中：R為安全等級(jí)；M為事故控制措施；E為暴露在危險(xiǎn)環(huán)境的頻率；S為事故造成后果。

各項(xiàng)參數(shù)取值見表2。

表2 參數(shù)取值

深基坑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)詳見表3。

表3 安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

目前，建設(shè)工程的主要事故類型包括高處墜落、坍塌、物體打擊、機(jī)械傷害、觸電等。因此，從以上幾個(gè)事故類型進(jìn)行基坑控制措施的評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)內(nèi)容見表4。

E值主要包括施工中的危險(xiǎn)源問題。在基坑工程實(shí)施過程中的危險(xiǎn)源主要包括：周邊沉降大、周邊堆載、管線破壞、建筑物拉裂沉降、地基承載力不足、基坑超挖、回填不滿足要求等。

S值可根據(jù)表2中的成果進(jìn)行取值。R值為基坑工程安全等級(jí)，按照表3取值。

表4 事故控制措施(M值)

5 工程實(shí)踐應(yīng)用

5.1 工程概況

某基坑工程開挖深度為6.0～7.0 m。基坑北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)距離場(chǎng)地紅線較近，不具備放坡條件，采用大直徑排樁進(jìn)行支護(hù)。場(chǎng)地南側(cè)為空地，距離紅線較遠(yuǎn)，采用坡率法放坡支護(hù)。基坑實(shí)施后，施工單位嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行支護(hù)，在強(qiáng)降雨后，基坑出現(xiàn)較大的變形。

5.2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)MES法分析評(píng)價(jià)，基坑工程在實(shí)施前編制了專項(xiàng)施工方案，且經(jīng)過專家評(píng)審論證，方案較為可行，并在實(shí)施前進(jìn)行了相關(guān)的安全技術(shù)交底，機(jī)械設(shè)備、防護(hù)措施均布置到位。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，深基坑開挖過程中，基坑周邊無堆載，基坑實(shí)施過程中第三方監(jiān)測(cè)單位根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對(duì)基坑工程及周邊建筑物(管線)等進(jìn)行觀測(cè)，該基坑工程M取值為85分。

根據(jù)危險(xiǎn)源識(shí)別，該基坑工程的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為周邊沉降、基坑突涌、支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等。坍塌風(fēng)險(xiǎn)E值為6分、高處墜落風(fēng)險(xiǎn)E值為2分、機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)E值為2分、觸電風(fēng)險(xiǎn)E值為2分、物體打擊風(fēng)險(xiǎn)E值為1分。

S為事故可能造成的風(fēng)險(xiǎn)。塌風(fēng)險(xiǎn)S值為14分、高處墜落風(fēng)險(xiǎn)S值為8分、機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)S值為6分、觸電風(fēng)險(xiǎn)S值為5分、物體打擊風(fēng)險(xiǎn)S值為3分。

該工程MES評(píng)價(jià)取值見表5。

表5 MES評(píng)價(jià)

5.3 整改方案建議

根據(jù)表5的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該基坑工程的主要風(fēng)險(xiǎn)來源是基坑坍塌。其余4類常發(fā)事故在基坑施工期間安全等級(jí)較高，不易發(fā)生。

項(xiàng)目針對(duì)2級(jí)以上的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，由于基坑土體質(zhì)量較差，在降水、堆載等因素影響下，基坑穩(wěn)定性變化較大。因此，在后期工作中：①項(xiàng)目自身開展現(xiàn)場(chǎng)基坑及周圍地面開裂、滲水、地面堆載情況檢查；要求第三方檢測(cè)單位將基坑變形監(jiān)測(cè)頻率由3～5天一次改為1天一次。②準(zhǔn)備好沙袋壓坡腳、挖機(jī)切土卸荷等機(jī)械物資準(zhǔn)備。③采用井點(diǎn)降水，監(jiān)測(cè)水位穩(wěn)定處于基坑底以下50 cm；坑頂做好截水措施，坡腳做好排水措施，必要時(shí)坡面做好防雨水沖刷；做好預(yù)警工作，制定預(yù)警方案，保證基坑的安全。

6 MES法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)項(xiàng)目應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

基坑安全問題涉及到多個(gè)學(xué)科，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問題。為了快速評(píng)價(jià)基坑安全風(fēng)險(xiǎn)，從人、物、管理、環(huán)境等幾個(gè)方面進(jìn)行分析，經(jīng)過對(duì)比，采用MES法對(duì)基坑安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合某工程實(shí)例，該工程在深基坑施工后，主要風(fēng)險(xiǎn)類型為基坑坍塌。運(yùn)用本方法分析各部位安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：①選擇施工部位常發(fā)的事故類型；②M值措施應(yīng)根據(jù)不同施工部位來確定；③E值應(yīng)根據(jù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況下，可能發(fā)生危險(xiǎn)的實(shí)際時(shí)間來定；④S分類可按照企業(yè)安全管理規(guī)定進(jìn)行。

6.1 項(xiàng)目產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的原因分析

對(duì)R值最大和安全等級(jí)前兩名分析事故產(chǎn)生的原因，可采用事件數(shù)法、專家法、列表法等。一般從人、機(jī)、料、法、環(huán)5個(gè)方向去思考原因。常見人的原因是不持證上崗或未受到教育、違反勞動(dòng)紀(jì)律或操作規(guī)程等；機(jī)械原因是機(jī)械安全裝置不齊備或失效、機(jī)械已過安全使用期限或未按期保養(yǎng)等；材料原因是材料性能(強(qiáng)度、剛度)不滿足設(shè)計(jì)或施工技術(shù)方案要求；施工方法原因是施工方法選用不符合實(shí)際情況或選用參數(shù)錯(cuò)誤；環(huán)境原因一般是惡劣天氣或天氣突變等。

6.2 后續(xù)項(xiàng)目規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施

在找到施工部位常發(fā)事故并分析出可能的事故原因、發(fā)生過程和事故損失后，可以針對(duì)事前—誘因、事中—事故發(fā)生時(shí)、事后—事故發(fā)生后3個(gè)階段制定規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施。

項(xiàng)目中常采用的措施可分為4種：風(fēng)險(xiǎn)回避、損失控制、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和風(fēng)險(xiǎn)保留。在事故發(fā)生的不同階段，可以選用一種或者組合多種措施來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。在工程中，優(yōu)先選用事前減少誘因的措施。例如，消除產(chǎn)生隱患的原因(消除地面堆載)；次之選用事中加固或補(bǔ)救的措施。例如，切斷事故發(fā)生的進(jìn)程(沙袋壓坡腳、挖掘機(jī)切土卸荷)；最差在事后選用風(fēng)險(xiǎn)自留和風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移(投保和風(fēng)險(xiǎn)合同)的措施。