摘 要: 以黃淮沖擊平原地質(zhì)條件下的鄭州地鐵車站超深基坑為例，采用事故樹風(fēng)險分析理論，從施工技術(shù)的角度分析了地鐵超深基坑施工中存在的各種風(fēng)險并探尋引發(fā)風(fēng)險的因素，初步總結(jié)出具有針對性的風(fēng)險預(yù)控措施，以期為類似工程的施工與風(fēng)險管理提供借鑒．
關(guān)鍵詞:地鐵工程; 超深基坑; 地下連續(xù)墻; 事故樹; 風(fēng)險管理
伴隨我國城鎮(zhèn)化進程的加快，大中型城市地面交通凸顯過度飽和，地鐵工程隨之蓬勃興起并于近年來漸呈“大規(guī)模、近距離、深開挖、緊工期、高難度”之趨勢． 但因經(jīng)濟與技術(shù)等原因引發(fā)的工程事故屢見不鮮，不僅延誤工期，造成直接的經(jīng)濟損失及人員傷亡，更是對社會產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響． 因此，施工中如何利用各種手段探尋事故發(fā)生原因并推斷其發(fā)生概率，以便對工程加以有效預(yù)控，最大程度減小事故損失，已成為擺在科研學(xué)者及工程技術(shù)人員面前亟待解決的一項課題． 風(fēng)險管理理論的及時出現(xiàn)為此開辟了一條可行途徑．
風(fēng)險管理包括風(fēng)險的辨識、估計、評價、決策與跟蹤． 筆者從施工技術(shù)的角度，采用事故樹風(fēng)險分析理論，探討黃淮沖擊平原地質(zhì)條件下的鄭州地鐵站超深基坑施工中存在的風(fēng)險，初步總結(jié)了引發(fā)各類風(fēng)險的可能因素并制定了相應(yīng)風(fēng)險預(yù)控措施，以保證城市地鐵安全、高效地施工，同時為類似工程提拱參考．
1 深基坑工程風(fēng)險管理
1． 1 風(fēng)險的概念
由以往基坑施工事故統(tǒng)計資料可知，深基坑施工風(fēng)險因素種類多、不確定性強，且事故一旦發(fā)生，后果往往十分嚴(yán)重． 因此，有必要在深基坑施工中提高風(fēng)險分析的重視程度，從而達到有效控制風(fēng)險和減小損失之目的．
一般來說，風(fēng)險是不幸事件發(fā)生的可能性或一個事件產(chǎn)生人們不希望得到的結(jié)果的可能性． 深基坑工程的風(fēng)險定義為
R = PC， ( 1)
式中: R 為深基坑工程項目風(fēng)險; P 為差異可能出現(xiàn)的程度; C 為風(fēng)險損失，即分別對應(yīng)于直接經(jīng)濟損失、人員傷亡、環(huán)境影響損失等．
1． 2 深基坑工程施工期風(fēng)險管理流程
深基坑工程的風(fēng)險管理是一個動態(tài)過程，通�？煞譃� 5 個步驟［1］．
a． 風(fēng)險辨識． 即找風(fēng)險． 通過對深基坑工程施工期所有的潛在風(fēng)險因素進行分析、篩選、整理、歸類，重點突出那些對目標(biāo)參數(shù)影響較大的風(fēng)險因素．
b． 風(fēng)險估計． 對風(fēng)險因素發(fā)生的概率及后果進行分析和估計，進而給出風(fēng)險的概率分布．
c． 風(fēng)險評價． 參照相應(yīng)判別標(biāo)準(zhǔn)對目標(biāo)參數(shù)的風(fēng)險結(jié)果進行評價．
d． 風(fēng)險決策． 針對風(fēng)險大小程度的不同，結(jié)合實際情況，給出風(fēng)險處理的合理對策．
e． 風(fēng)險跟蹤． 對風(fēng)險的發(fā)展情況進行跟蹤觀察，督促風(fēng)險規(guī)避措施的及時實施，同時對尚未辨識到的風(fēng)險進行實時預(yù)測，從而做到施工期風(fēng)險的動態(tài)管理． 深基坑工程施工期風(fēng)險管理的一般流程如圖1 所示．
2 鄭州軌道交通 1 號線紫荊山站風(fēng)險分析
2． 1 工程概況
紫荊山站是鄭州軌道交通 1 號線與 2 號線的換乘站，1 號 線 車 站 基 坑 長 151. 9 m、寬 26. 4 ～30. 9 m、深 23. 8 m，主體圍護結(jié)構(gòu)采用厚 1. 0 m，深42. 0 m的地下連續(xù)墻; 2 號線車站基坑長 135. 2 m、寬 26. 4 ～28. 4 m、深 33. 0 m，主體圍護結(jié)構(gòu)采用厚1. 2 m，深 55. 0 m 的地下連續(xù)墻．
工程場地位于黃淮沖積平原地貌單元，靜止水位深度 6. 5 ～13. 8 m，各土層物理力學(xué)參數(shù)見表 1．
基坑周圍環(huán)境復(fù)雜: 2 號線車站基坑跨越金水河; 1 號線基坑縱向距金水河堤最近處僅為0. 64 m;主干道紫荊山立交橋距基坑最近位置僅為0. 75 m．另外，電力隧道及省級文物保護建筑———黃河博物館都在車站基坑影響范圍之內(nèi)，須進行拆遷． 工程平面布置如圖 2 所示．
查閱相關(guān)資料，該區(qū)域此前并無開挖深度超過33. 0 m、地下連續(xù)墻施工深度超過 55. 0 m 的基礎(chǔ)工程先例，加之環(huán)境異常復(fù)雜，施工風(fēng)險管理貫穿整個施工過程． 因此，預(yù)先進行必要的風(fēng)險分析，進而針對風(fēng)險采取相應(yīng)控制措施是該工程得以順利完成的重要保障.
2． 2 風(fēng)險分析
城市地下軌道交通工程的施工宜采取查表、專家調(diào)查、事故樹或事件樹、理論與數(shù)值計算等方法進行風(fēng)險的分析與評估． 其中事故樹理論分析法( Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA) 能對基坑施工的風(fēng)險因素及其邏輯關(guān)系做出全面系統(tǒng)的闡述，并縱觀事故發(fā)生、發(fā)展全過程，找出行之有效的預(yù)防控制措施，為安全評價提供科學(xué)、可信的參考依據(jù)，故在基坑風(fēng)險評估中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用． 以鄭州軌道交通1 號線紫荊山站基坑工程為例，從施工技術(shù)管理的角度，采用事故樹的風(fēng)險分析理論，根據(jù)文獻［2 －5］，繪制出該基坑的事故樹圖，如圖 3 所示，進而對該工程的施工風(fēng)險進行分析評估．
3 鄭州軌道交通 1 號線紫荊山站風(fēng)險控制
風(fēng)險控制就是在風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上，針對潛在施工風(fēng)險提出有效處理意見并制定相應(yīng)控制措施，力求將風(fēng)險降到最低． 紫荊山車站超深基坑環(huán)境復(fù)雜、施工風(fēng)險眾多，因此有必要針對各基本事件提出具體控制措施． 結(jié)合中原地質(zhì)條件，初步總結(jié)出基坑降水、圍護結(jié)構(gòu)施工、土方開挖以及周圍環(huán)境等風(fēng)險所引發(fā)因素和控制措施．
3． 1 基坑降水風(fēng)險
降水對深基坑工程的影響很大，巖土工程界歷來都有“十禍九水”的說法，因此基坑降水的成敗直接決定了工程施工的順利與否．
降水風(fēng)險引發(fā)的因素． 結(jié)合該場地的降水管理及水文地質(zhì)條件可知，可能引發(fā)該基坑降水風(fēng)險的因素為潛水風(fēng)險和承壓水風(fēng)險、降水井的布置、單井出水效果、降水井管理等; 因潛水層土體滲透性好，含水量高，且以大氣補給和地表水補給為主，故極易引發(fā)流砂、塌方等工程問題; 而承壓水則易引發(fā)坑底 突涌問題．
降水風(fēng)險控制措施: 宜結(jié)合該車站基坑工程及水文地質(zhì)條件，有針對性地布置若干疏干井、降壓減壓井; 期間應(yīng)加強對降水井的實時監(jiān)控，因土層滲透系數(shù)大，水位恢復(fù)較快，特在水泵上設(shè)置了應(yīng)急轉(zhuǎn)換器，以便斷電后自動轉(zhuǎn)換成應(yīng)急電源; 另外，根據(jù)水文地質(zhì)情況、車站基坑開挖情況及周邊環(huán)境監(jiān)測情況，調(diào)整降水方案，減小對周邊環(huán)境影響的同時滿足工程施工的需要．
3． 2 地下連續(xù)墻施工風(fēng)險
地下連續(xù)墻施工風(fēng)險引發(fā)因素． 地下墻較深，工程成槽最深處達 57. 1 m，成槽深度深、各個工序施工時間相應(yīng)較長，易引發(fā)沉渣增厚及槽段失穩(wěn)等問題，因此選擇合適的泥漿指標(biāo)，確保泥漿護壁性能及采取合理措施減少沉渣厚度便顯得尤為重要; 地質(zhì)報告顯示，進入 14 號、16 號土層標(biāo)貫值達 40 擊以上，對成槽設(shè)備要求高，對成槽設(shè)備性能要求較高;單幅鋼筋籠重達 49 t，整幅鋼籠起吊風(fēng)險較大，宜分節(jié)吊裝; 工程單節(jié)鋼筋籠長達 42 m，如此長度鋼筋籠結(jié)構(gòu)在吊裝動荷載作用下，始終存在著鋼筋籠應(yīng)力集中，失穩(wěn)變形的風(fēng)險; 另外，砂土比重大、粘度小、沉淀速度較快，宜合理安排清孔時間，減少地墻接縫夾泥夾沙的風(fēng)險．
地下連續(xù)墻施工風(fēng)險控制措施． 針對該地質(zhì)條件選用化學(xué)穩(wěn)定性強、攜砂能力強、低密度、低切力的泥漿，并利用泥漿處理系統(tǒng)對泥漿進行再生處理，以此達到節(jié)約資源的目的; 成槽時應(yīng)選擇合理的開挖順序，抓斗輕提輕放，保證吊具不松弛，并實時糾正偏差; 嚴(yán)格控制鋼籠的焊接質(zhì)量，為了吊裝安全，在鋼籠中增設(shè)吊裝桁架筋，以增加鋼筋籠整體剛度，并事先制定科學(xué)詳盡的吊裝方案; 混凝土澆筑時應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管的安裝長度，根據(jù)槽幅寬度計算澆筑量與拔管長度函數(shù)關(guān)系，施工時嚴(yán)格控制拔管長度，保證導(dǎo)管插入混凝土深度始終保持在 2 ～6 m．
3． 3 基坑開挖風(fēng)險
該工程基坑開挖深度達 31. 2 m，在該地區(qū)如此深的開挖深度鮮有文獻資料可尋; 該基坑性狀不規(guī)則，計算模擬軟件難以揭示開挖卸載后土體內(nèi)力及變形規(guī)律; 地質(zhì)條件也較復(fù)雜．
基坑開挖風(fēng)險引發(fā)的因素． 主體基坑的長度較大，開挖時設(shè)置了縱坡，進行分段、分塊、分層開挖．因此，縱坡的穩(wěn)定性是引發(fā)開挖風(fēng)險的主要因素之一，確�？v坡穩(wěn)定是防止基坑工程事故的關(guān)鍵所在;此外，此基坑施工規(guī)模大、開挖深、工期緊、周圍建筑物距離基坑近，導(dǎo)致周圍構(gòu)筑物的保護等較為困難;基坑形狀極不規(guī)則，使得圍護體系整體剛度變化不均勻，支撐體系局部應(yīng)力集中，存在較大風(fēng)險隱患，須采取有針對性的技術(shù)措施防止險情發(fā)生．
基坑開挖風(fēng)險控制措施． 基坑施工應(yīng)嚴(yán)格控制放坡坡度; 遵循預(yù)定方案，依照“先撐后挖”的原則進行，并提高鋼支撐架設(shè)質(zhì)量; 動態(tài)調(diào)整內(nèi)支撐預(yù)應(yīng)力施加水平; 及時澆筑混凝土施作底板; 混凝土強度達設(shè)計值 80%后方可拆撐或換撐; 加強基坑降水管理; 圍護結(jié)構(gòu)滲漏水部位應(yīng)及時進行注漿堵漏; 基坑應(yīng)及時封閉，盡量減少暴露時間; 實時進行基坑開挖監(jiān)測，確保周邊建筑物安全受控．
3． 4 周圍環(huán)境因素風(fēng)險
因場地有大量建筑物需拆遷，拆遷工作的進展情況將直接影響工程工期和施工組織計劃． 基坑施工中的降水、土方開挖、支撐架設(shè)均不同程度地改變周圍土層、構(gòu)筑物、管線的受力狀態(tài)，使之產(chǎn)生不同程度的沉降、變形、傾斜，輕則影響其使用功能，重則導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞．
環(huán)境風(fēng)險引發(fā)因素． 拆遷工作進度對場地條件和施工組織安排的影響; 地下連續(xù)墻施工控制不當(dāng)引起滲水或流土發(fā)生，導(dǎo)致地面沉降和沉陷; 基坑支護結(jié)構(gòu)變形過大及內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn); 進行給水、煤氣、排水等管線超前改移時，接頭、材質(zhì)、埋設(shè)及位置的選擇或處理不當(dāng)．
環(huán)境風(fēng)險控制措施． 應(yīng)與交通管理部門充分協(xié)調(diào)，加強對鄰近基坑道路交通的管治，確保施工有序進行; 施工期間應(yīng)加強對基坑鄰近建筑物，特別是重點保護建筑物的實時監(jiān)測; 加強各種管線的管理和評估，實時監(jiān)控其重要控制部位的位移及變形; 對地面沉降、建筑沉降和管線變形進行實時監(jiān)測，準(zhǔn)確了解其所處狀態(tài)，確保管線保護在可控狀態(tài)下有效進行; 對劣化度較高的或接頭、埋設(shè)方式和材質(zhì)選擇不當(dāng)?shù)墓芫�，預(yù)先處理保護，必要時及時更換．
4 結(jié) 語
a． 以鄭州軌道交通 1 號線紫荊山站超深基坑工程為例，利用事故樹風(fēng)險分析方法，依次對基坑施工過程中，基坑降水、圍護結(jié)構(gòu)施工、土方開挖以及周圍環(huán)境所誘發(fā)的風(fēng)險因素進行了歸納總結(jié)．
b． 結(jié)合工程實例分析了諸多極易引發(fā)風(fēng)險的因素，提出了針對各種風(fēng)險的相應(yīng)控制措施，以期對類似工程建設(shè)起到借鑒作用．
c． 黃淮沖擊平原區(qū)域地質(zhì)條件下，超深基坑的施工先例尚少，此類工程所涉及的風(fēng)險尚需進一步歸納總結(jié)，風(fēng)險控制措施尚需進一步優(yōu)化提高，從而使深基坑施工風(fēng)險管理理論得以逐步發(fā)展完善．
參 考 文 獻
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