地铁车站深基坑涌水事故应急救援约束建模研究

冯兴仁 秦善良 杨雪韵 徐青

摘 要：近年来，地铁车站深基坑开挖过程中涌水事故频发，造成周边建筑物沉降甚至是倒塌，人员伤亡和经济财产损失严重。本文以此为背景，针对目前深基坑涌水事故特点，以应急救援为主线，对深基坑涌水应急的特点进行深入分析与总结，提出了基于多目标的涌水事故应急约束模型，从而有效的解决应急过程中的种种约束难题。

关键词：深基坑；涌水事故；应急；约束模型

近年来，地铁深基坑开挖过程中涌水事故频发。2015年12月，武汉地铁6号线与10号线在建换乘地铁车站唐家墩站发生突水事故；2016年5月，深圳地铁5号线航海路站南侧右线第四道支撑底部出现渗漏水情况，经两天的连续抢险才控制住险情。

1 深基坑涌水事故特点分析

本文通过大量的深基坑涌水事故的资料，将其应急特点归纳总结如下：

（1） 事故破坏力大。基坑发生涌水事故极有可能演变为突涌事件，导致地下水涌出，并带出基坑下部土颗粒，发生流砂、喷水及冒砂现象。给施工进度造成很大的困难。加之地铁深基坑周围环境往往比较复杂、人口密集，一旦地面沉降将带来非常严重的损失和伤害[1]。（2） 应急结构单一，信息交互差。地铁深基坑涌水事故应急流程中，各部门之间的相互协调，组织之间的相互配合在实际的涌水应急过程中却没有很好的体现。（3） 应急约束条件复杂，物资调度困难。由于涌水事故的紧迫性，需要大量的时间、物资、人力、成本的投入，而这一系列因素的有效配置也成为制约涌水事故救援的瓶颈。

2 深基坑涌水事故应急约束模型研究

（1） 模型构建分析。（1）TSGHC因素的约束已经成为制约地铁深基坑涌水事故应急救援效率的瓶颈。基于应急特点中存在的问题，引入应急约束模型概念，应急约束模型是用数学模拟的方式，在给出影响因素可选择情况下，进行约束求解，得到高效可行的应急方案的模型。

（2） 模型基本假设。设L为地铁深基坑涌水点，L1、L2、L3…Ln为n个可以提供涌水抢险物资的供应点。本文作出以下假设：

①施工现场所储备的应急物资和部分设备在事故发生后，必须从供货商或其他单位临时调运。

②指挥中心做出的应急决策中所涉及的应急抢险物资种类和数量确定，约束条件确定。

③Ln提供的物資可单次全部运输到事故现场，即不考虑多次往返问题。

以上约束问题可以用X=表示。

若物资集合G={G1，G2，…，Gn}中物资Gi需要机械集合M={M1，M2，…，Mn}中的机械Mj来完成搬运，则对应的映射了规则RULE；但是由于空间集合S={S1，S2，…，Sn}中空间SK的的限制，导致物资Gi无法用机械Mj完成搬运工作，这种映射定义为RULE，因此物资的搬运就只能考虑人力Hz搬运，不同的物资所对应不同的人力资源，此情况下定义映射规则RULE。

4 总结

本文建立的应急约束模型可以有效的解决深基坑涌水事故应急约束过程中的时间与成本最低问题，为涌水事故应急提供科学参考依据。组合求解框架充分的考虑了实际应急救援过程中所遇到的空间（Space）、人力（Human）以及机械（Machine）等问题，有效的解决了在涌水应急过程中的空间冲突，人力冲突，机械冲突等，并利用专家系统编译将其知识库化，为涌水应急决策提供支撑。

参考文献：

[1]孙向明，胡艳荣，赵小文.基坑突涌事故的分析与处理[J].水利科技与经济，2006，（07）：460-461.

[2]王海军，王婧，郑鼎，等.运力约束下多应急物资供应点选择模型研究[J].管理工程学报，2013，（04）：156-160.