風險管理在地鐵深基坑施工安全管理中的應用研究

楊剛 YANG Gang

（北京鐵城建設監理有限責任公司，北京 100855）

0 引言

地鐵在城市中應用較為廣泛，是人們的主要出行方式。隨著地鐵線路的增加，不可避免地會出現緊鄰既有隧道的工程難題，為地鐵工程施工造成較大的阻礙。深基坑是地鐵工程中的關鍵工程，施工過程中會對周圍建筑造成一定程度的影響[1]。如果不能在施工過程中進行良好的安全管理，勢必會對上層建筑、周圍建筑，乃至整個地鐵工程造成影響，嚴重者甚至會危害到人身財產安全[2]。深基坑施工工序較為復雜，危險性較高，合理的安全管理體系與合理施工技術，二者缺一不可。因此，在進行地鐵深基坑施工的過程中，需要對深基坑進行風險識別、風險評估，以及風險控制，以此提升施工安全管理水平。

風險管理是在工程項目存在已知風險的前提下，在風險環境中將損失降到最低的過程。此過程中，需要對風險進行辨識——評估——控制等步驟，為項目提供最為安全的施工方案[3]。在實際工程施工過程中，可能風險與實際風險存在較大的區別，可能風險是可能存在的風險，能夠預料到并對其進行預防；實際風險是施工過程中出現的未知風險，發生概率較低，但風險的危害性較高[4]。本文主要從風險管理的角度上，針對深基坑施工的風險，進行施工安全管理。通過辨識實際風險，評估可能風險，控制風險等步驟，真正意義上提高施工安全管理水平。

1 基于風險管理的地鐵深基坑施工安全管理方法設計

1.1 辨識地鐵深基坑施工風險

地鐵深基坑施工的安全管理涉及全周期，對風險的辨識至關重要。本文主要考慮施工前勘查、施工方案設計、施工過程監管等三個階段[5]。在上述三個階段中的風險源為技術風險，周邊建筑、周邊管線、不良地質條件作為環境風險。根據上述風險分解情況，本文將深基坑作業進行結構分解，如圖1所示。

如圖1所示，施工過程中，支護結構、基坑開挖、支撐結構、主體施工過程中均存在風險。按照周邊環境風險來看，施工降水對施工方案設計與周圍建筑勘查造成風險；開挖順序失誤對周邊管線、設計、施工技術造成風險[6]。除此之外，支護結構外放尺寸不當、支護樁垂直度超標、支護樁孔位不滿足要求等問題，均是施工風險源。鋼支撐施工過程中，預應力施加不到位、應力損失未及時復加、支撐設備材料儲量不足等問題，是主要施工風險源。土方開挖及降水過程中，土方運輸不合理、周圍排水不暢、機械碰撞支撐、支護結構變形過大等問題，是主要施工風險源[7]。結構施工過程中，模板加固不牢，鋼筋保護層不足、施工不當等問題，是主要施工風險源。監測點不明顯、基準點設置不合理、管線檢測失誤等問題，是主要風險源。

圖1 深基坑作業分解結構示意圖

1.2 基于風險管理評估深基坑施工安全風險

在辨識了基坑施工風險之后，本文利用風險管理理論，對上述風險進行評估。本文將施工安全風險評估劃分為三個階段，分別為前期準備階段、評估實施階段、編制報告與審查階段[8]。其中，前期準備主要從收集資料、現場勘探、調查調研等方面進行評估；評估實施階段主要從風險分級、風險單元劃分等方面進行評估；編制報告與審查階段主要從編制報告與報告審查等方面進行評估。本文根據風險管理理論，構建一個風險評分標準，如表1所示。

如表1所示，根據以上評分標準，清晰地看出了風險中各層級元素與相鄰上層元素的重要程度。以此為基礎，本文對風險的所有元素進行評估，公式如下：

表1 風險評分標準

式（1）中，δi為風險i中所有元素的評估幾何平均值；aij為風險i對風險j的重要程度指標；n為價數。將δi進行歸一化處理，計算出施工風險權重指標。公式如下：

式（2）中，σi為施工風險權重指標。結合式（1）與式（2），對施工安全風險的最大特征值進行計算，公式如下：

式（3）中，γmax為施工安全風險的最大特征值；B為風險評分標準；M為風險元素的特征向量；（BM）i為風險向量的第i個元素的風險評分。將上述數據進行一致性檢驗，判斷各元素的重要性與實際是否一致。一致性檢驗公式如下：

式（4）中，CI為一致性指標；CR為一致性比率；RI為平均一致性指標。當CR＜0.1時，能夠保證風險評分的一致性滿意，反之則調整風險評分標準，直至符合標準要求。

1.3 進行地鐵深基坑施工安全控制

為了實現地鐵深基坑的安全施工，本文以安全風險控制為主線原則，全面辨識評估風險程度，對基坑施工進行安全控制。將風險管控放在隱患之前，將隱患排查放在風險事故之前。在施工全生命周期中，秉持著全員參與原則，建立雙重防御機制，將各個施工任務落實到領導與個人的頭上，確保責任明確[9]。本文根據深基坑施工安全風險，建立一個安全控制指標體系。本文在施工過程中，設定支護的基礎支撐剛度，超出過低于該剛度就會造成施工風險，剛度計算公式如下：

式（5）中，Fk為基礎支撐剛度；E為支撐模量；s為支撐結構的橫截面積；d為支撐結構的間距；l為支撐結構的長度。在支撐剛度已知的條件下，計算安全系數，公式如下：

式（6）中，εa為安全系數；fs為極限應力；fy為需用應力。εa越高，施工安全性越高，施工安全管理水平隨之增加。除此之外，在施工之前，對施工人員進行風險交底與宣貫，對施工人員進行風險辨識培訓，應急處理教育，施工技術二次培訓等方面，讓施工人員自發地形成風險意識。

2 實例分析

2.1 工程概況

為了驗證本文設計的安全管理方法是否具有使用價值，本文以X地鐵工程為例，對上述方法進行分析。X地鐵工程明挖段長度為主1256.312m，圍護結構采用800厚的地下連續墻，北側地連墻+4道支撐、東側地下連續墻+3道支撐、其余位置鉆孔灌注樁+3道支撐的支護體系支護錨索。降水措施為自流深井降水?？悠马?0m范圍內堆載不得超過20kPa。出土口30kPa，施工時嚴禁堆載。圍護體水平位移監測報警值：北側為25mm，其余側40mm。辨識上述地鐵深基坑施工風險，選取出多個工程風險項目，將其進行風險評估，如圖2所示。

如圖2所示，A、B、C、D、E、F、G、H等風險項目分別為地下連續墻施工項目、蓋板結構、鋼支撐施工項目、深基坑開挖施工項目、結構施工項目、周邊建筑及管線施工項目、監測點布置項目、交通與線路施工項目。由圖中可知，整個施工過程存在自然風險與施工風險的雙重風險，而鋼支撐施工項目是風險最高的項目，本文更加重視該項目的安全管理。本文根據X地鐵工程深基坑的實際施工條件，按照所有人員、所有活動、所有設施、所有場所的順序進行安全管理。包括項目參建方、檢查方、監督部門、施工人員，以及訪問人員在內的所有人員，在進行正常的建設、檢查、監督、施工、訪問的作業時，均要求戴上安全帽、安全手套、防護面具等防護物資。施工區域內的所有設施均要求三次檢查，一次物資采買檢查，一次進廠前檢查，一次施工前檢查，確保每次檢查合格率為100%方可使用。除此之外，根據實際施工環境，設計多種逃生方案，在施工前進行演習，確保所有人員均擁有充足的自保能力，以此提升施工安全性。

圖2 風險評估圖

2.2 應用結果

已知，施工安全管理方法的安全系數越高，施工安全性越高，管理水平隨之增加。本文在上述條件下，選取出多個工程風險項目，在各個項目的施工風險權重指標一致的條件下，將深基坑施工的標準安全系數，與本文設計的基于風險管理的安全管理方法的安全系數進行對比。應用結果如表2所示。

表2 應用結果

如表2所示，本文隨機選取了地下連續墻施工項目、蓋板結構、鋼支撐施工項目、深基坑開挖施工項目、結構施工項目、周邊建筑及管線施工項目、監測點布置項目、交通與線路施工項目等多個風險項目，施工風險權重指標各不相同。風險權重指標越高，施工安全風險越大，需要進行安全管理。在其他條件均一致的情況下，本文設計的基于風險管理的安全管理方法的安全系數，均在0.98以上，在施工之前做了充分的準備，在風險較高的鋼支撐施工項目中，進行了充分的安全管理，使此處的安全系數為1.000，安全管理水平為完美標準。由此證明，使用本文設計的管理方法，能夠更加高效地管理基坑施工過程，使施工安全性更高，保障施工人員安全，符合本文研究目的。

3 結束語

近些年來，地鐵系統不斷完善，四通八達的地鐵線路為人們提供了出行便利，成為城市主要交通工具。地鐵在建設施工過程中，需要深基坑的開挖?；拥膹碗s性與隧道施工相互作用下，使施工風險增加，施工安全性難以保障。因此，本文在風險管理視角下，設計了地鐵深基坑施工安全管理方法。從風險辨識、風險評估、風險控制等方面，對基坑施工進行有效的安全管理。并結合X地鐵工程實例，進一步分析該方法的安全管理水平，為施工人員提供安全保障。