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 本刊论文 |
| 超深基坑施工风险与质量控制 |
| 作者：王栋 时间：2016/08/20 点击：524 |
[摘要]基坑工程在地下空间开发推动下趋向超大、超深方向发展。结合工程施工风险评判标准，利用风险管理故障树和模糊评判法，就深基坑施工质量风险要素进行评估，并建立深基坑施工质量控制技术体系。结合某工程实例，来总结深基坑工程施工质量风险控制体系及效果评价方法。
[关键词]超深基坑；施工质量；风险控制；要点探析
城市建设催生地下空间的开发。由于深基坑施工规模及涉及到的问题复杂性较高，在开挖及围护过程中面临更多不确定性因素。为此，加强对深基坑施工质量控制，特别是从风险识别及管控上来降低深基坑项目施工风险就显得尤为重要。
1深基坑工程项目风险识别及分析
11深基坑工程概况
本研究结合某市国际商务服务中心工程为例，在地理位置上紧靠主干道，一侧为滨江景观区域，受地面、地上及沿江防汛工程的影响，深基坑开挖及施工风险突出。从基坑围护结构来看，呈矩形，东西长320m，南北进深为130～150m，基坑周长约为970m，总面积达到42800m2。基坑设计深度为140m～147m。根据《深基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）》要求，本工程属于一级基坑，在施工工艺上采用钻孔灌注桩+混凝土支撑围护，止水帷幕采用三轴水泥土搅拌桩结构，基坑坑底采用水泥土搅拌桩进行加固，在钻孔灌注桩与止水帷幕连接处采用压密注浆和旋喷桩加固。
12工程地质条件
结合地质勘查结果，项目所在地120m深度范围土层结构为全新世、中更新世，浅层土层变化较大，拟建场地地下水属潜水类型。由于受到沿江水的补给，随季节变化潜水水位发生变化，平均地下高水位埋深约为05m。在周围环境及主要障碍物分类上，附近有某国际中心工程桩及围护桩，另外一侧为新建居民区；周边无重要地下、地上设施，但受到沿江潮汐影响较大。
13施工风险评估方法
从深基坑施工风险评判影响因素及评估方法上，本研究结合模糊模式识别理论，结合风险等级划分标准，建立风险隶属度，获得风险等级。在风险权重分析上，结合层次分析法对各评价指标进行比较，并通过风险因子数量值来构成“判断矩阵”。在对矩阵进行一致性检验时，最大特征值向量所对应的风险事件权重为W=[w1，w2…，wn]；在计算最大特征根λmax时，导入公式：λmax=1nni=1（AW）iWi，其中，W为判断矩阵的特征向量，（AW）i为某特征向量W与判断矩阵A的乘积所得第i个元素。利用一致性检验公式：CR=CI/RI，当CI=（λmax-n）/（n-1）时，RI为平均随机一致性标准，当满足CR≤010时则具有一致性，否则给予调整。
14施工风险隶属度确定
对于深基坑施工中的风险事件，在判断其风险水平及隶属度时，采用专家法来确定各风险事件的影响结果C，以及发生风险的概率P，借助于P×C将值代入风险事件，来求出隶属函数，从而可以获得相应风险事件所对应的隶属度R。
15风险等级划分准则
根据各风险事件的最大特征向量Wi，与隶属度Ri的积为该风险事件所在风险类型中的风险等级，即R′i=Wi·Ri。本研究划分风险等级为五级，最高为5级：风险后果具有灾难性，且社会影响巨大，在接受等级上应立即排除；4级风险，具有较高风险，后果很严重，可能造成人员伤亡，在接受等级上应采取有效措施；3级风险，具有一般风险水平，后果较轻微，但在接受等级上不希望发生，应采取适当措施加以风险控制；2级风险，具有较低风险水平，对施工人员、设备不会带来较大损失，在接受等级上允许在一定条件下发生，但必须给予严格监控和规避；1级风险，具有最低的风险水平，风险后果可以忽略，对人员、设备无损失，在接受等级允许发生，但应给予风险状态监控与保持当前状态。
2深基坑施工过程风险及控制技术
21深基坑施工过程风险事件
在深基坑开挖、施工过程中，可能存在的施工风险主要包括两类：一类是深基坑围护体系风险事件；另一类是深基坑开挖、基坑降水等风险事件。第一类施工风险主要有孔壁塌陷、钻杆断裂、孔深不达标、钢筋笼变形、沉渣过多、桩身砼密实度不够、三轴搅拌桩渗漏等风险；第二类施工风险主要有基坑塌陷风险、围护结构失稳风险、周边建筑物及管线变形风险、坑底隆起、基地扰动、流沙及管涌风险等。
22施工风险控制要点
针对深基坑工程施工中的风险控制难点，需要从风险因素及风险类型上进行识别。其中在基坑施工质量控制上，要对基坑塌陷、坑底隆起、围护结构失稳，以及基底扰动等作为重要控制内容；在进行土方开挖上，要从开挖方案设计、施工工序、分层开挖，使其与围护结构相适应；在进行现场施工协调上，要对基坑止水帷幕进行格外关注，特别是要符合沿江止水要求；在施工现场布置及坑边堆载作业控制上，要做到无堆载、或在允许范围内的可控制堆载；在施工基坑监测作业上，结合施工进度、施工条件、荷载及相关因素，就基坑土压力、边坡应力等进行理论计算和预测，切实做好对基坑邻近建筑物、基坑围护结构、地下管线及周围土体的全面分析，有序施工。
23深基坑施工风险控制技术
针对深基坑施工技术中的各风险控制内容，一是做好孔壁塌陷防范，从围护结构优化及设计上，提升围护安全性。如在成孔过程中对孔内泥浆液面进行控制，通常情况下普遍泥浆可以防范自然渗漏；当渗漏严重时要掺入防漏剂，优化泥浆的配合比；在泥浆质量控制上，要对施工现场及施工进度，以及孔壁失稳性进行及时处理；在降雨条件下引发的基坑水位上涨，要做好排水设施防范工作；当地下水流速过大，无法在孔壁形成泥皮时，需要就地基进行处理，如开孔前彻底清除地下障碍物，在成孔过程中可用挖机来排除，必要时扩大挖掘范围，选用优质土回填。二是做好钻杆断裂风险防范。针对钻杆断裂主要与成孔方向偏差，以及落石卡住钻杆所致，因此在进行防范上，一方面可以降低地下水位，另一方面来提高泥浆比重来处理。如对于沉渣的处理，可以采用高压射水装置进行排除。对于落石的处理，需要提前进行清障，再进行挖孔作业。另外，在其他风险因素下，如钢筋笼变形、桩身砼密实度不够等，需要进行针对性防范和改善。
3深基坑施工控制效果评价
根据深基坑工程施工管理实际，针对施工风险及控制要求，从工程设计、组织施工、工作流程优化及主要风险点防范上来进行控制。如建立关键性工作交底制度，就工程施工各个环节、各风险因素、各参建方及施工人员进行交底管理，明确风险控制内容及控制标准；对关键问题展开风险源检测和报告制度，明确各类风险问题及处理要求，做好施工安全管理。本项目在融入风险管控实践中，其成效主要有两个方面。
31在土方开挖及围护支撑上的风险控制效果
通过对深基坑施工各重大风险因素的分析，在确保工程施工进度、安全、质量前提下，贯彻各方风险管控制度。一是在基坑开挖环节，对土体扰动及限度进行分析，如明确土体位移量、差异位移量等；在进行土方开挖与围护支撑设计及施工上，对基坑垫层、围护结构及基坑受力、基坑变形等进行实时、动态监测，确保各项施工作业风险控制在合理范围内。
32在基坑防水工程上的管控效果
在基坑降水控制上，根据施工现场水位监测工作，对不同坑内区域进行细分，如建立抽水控制制度、优化降水井位置，实现按需降水、最小抽水量管理；在降水风险源控制上，根据开挖进度来控制降水目标；在防汛墙、市政管线及周边建筑物监测中，通过对降水的动态控制，协同施工方、建设方、监测单位等进行信息沟通，确保管线监测、环境监测工作均符合设计规范及要求。 |
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