高层建筑深基坑工程施工风险模糊评估研究

蔡红兵

（浙江省三建建设集团有限公司 浙江杭州 310000）

0 引言

高层建筑工程施工具有更大的风险性，为保障施工安全，加强施工风险评估就成为施工过程中的重要环节。在高层建筑施工中，深基坑工程是保障施工安全的基础，很多专家对深基坑施工的风险评估进行了深入探索，为深基坑施工风险评估工作的有效开展带来了一定的促进作用，但深基坑工程实际风险受很多因素影响，因此目前还没有统一明确的评估方法。模糊综合评估法具有结果更清晰、更系统全面等特点，能够解决在评估中存在的模糊、量化难度大等缺点。本文将结合高层建筑深基坑施工中可能对施工质量与安全带来影响的各种因素，运用模糊综合评估法对深基坑施工风险进行评估。

1 高层建筑深基坑施工可能存在的风险

某高层建筑包含主楼、裙房、地下车库，楼层30层，施工面积约为10万m2，基坑周长约为500m，基坑面积约为一万多平方米，实际施工地附近有建筑物、城市道路、多种地下管线。在高层建筑深基坑的施工过程中，风险的来源主要由深基坑本身的结构以及实际施工环境的客观影响，具体如下：

首先，深基坑本身结构存在的风险因素主要来自基坑地下水位、灌注桩顶水平位移、灌注桩竖向位移、立柱降沉、深层水平位移、坑外水位位移、支撑轴力变形等。其次，实际地客观环境为深基坑施工带来的风险主要有管线路面沉降、建筑物沉降、道路位移等等。因此，在高层建筑深基坑施工风险的评估中，需要对深基坑自身结构及周边客观环境中的上述项目进行变形或位移监测，完成对深基坑施工风险评估因素的初步确定。

2 基于模糊综合评估法和有序加权算子赋权的高层建筑深基坑施工风险评估

2.1 模糊综合评估法概述

受其建筑特征、施工技术以及周边环境等多种因素的影响，在高层建筑深基坑施工中，具有施工难度更高、风险发生概率更大等特点，当风险评估不到位导致安全施工发生后，会对社会稳定及经济效益带来极大的损害，因此，利用合理的风险评估方法对高层建筑深基坑施工的风险进行评估是对施工风险进行全面控制及预估的重要工作。就目前而言，我国深基坑施工风险评估的方法较多，例如专家调查法、事故树法、层次分析法、模糊综合评估法等等，相较于模糊综合评估法，其他几种方法具有更简单、更方便的优势，因此得到了广泛使用。模糊综合评估法虽然更为复杂，但它使用模糊数学方法对多种可能产生风险的因素进行总体评估的方法，具有评估结果更清晰、更加系统全面等优势，能够适用于不确定性因素较多的风险评估工作中，这对于风险影响因素较多的深基坑施工而言，具有一定的应用价值。

风险因素主要来自基坑结构以及施工环境两方面，具体需要监测的风险因素详见上文，将这些风险因素分为四个指标，构建出三层因素集。其次，需要根据高层建筑深基坑工程检测技术规范相关要求将风险等级进行划分，结合实际施工工程，划分为四个等级，即：安全与一二三级风险，数字越高，代表基坑风险系数越大，越需要关注及采取防护措施。在实际施工过程中，根据最大隶属度准则，可以对高层建筑深基坑工程的总体风险等级确定为一级风险，因此，在深基坑施工过程中，施工方必须根据一级风险的要求作出控制和管理措施，规避施工安全事故的出现。例如，可以对施工关键环节进行施工验收，对施工期的安全管理条件进行梳理，如果发现施工前期的准备工作不符合要求，则不允许施工，从安全管理角度进行风险规避；还可以做好一个分部工程的关键环节的施工验收，对上下两个衔接环节的质量控制进行检查，从质量控制角度进行风险规避。第三，需要建立模糊关系，根据实际确定的风险等级对评估项目进行全面量化，也就是确定某从一个因素的角度评估项目对等级模糊集的匹配度，由此得出模糊关系。最后，需要计算评估结果。运用对应的算子将每个风险因素的权重向量与模糊关系进行结合，得出评估结果。

2.2 有序加权算子赋权

有序加权算子赋权是在有序加权算子的基础上进行研究的一种算法，具有在权重集结过程中，评估项目的权重值和所有的决策数据的实际位置相关，也就是主观因素的极值都会被分配到影响更小的地方，以此来降低权重值所受到的影响，进而确保赋权结果的客观性。要实现赋权，首先需要对评估项目的决策数据按由小及大的规律排列，根据排列计算数据加权向量；然后，运用加权向量对决策数据进行加权，得到评估项目的绝对权重值；最后，把权重归一，再计算其他评估项目的相对权重值，最终计算出评估项目的权重。

在实际评估过程中，需要综合施工前期、中期以及后期每一个阶段的监测数据进行全面系统地评估，为了提高评估效率，可以选择各阶段中监测数据变形或位移最大的数据作为评估数据。再利用有序加权算子赋权对选取的风险评估因素的绝对权重进行计算。

3 深基坑工程施工风险模糊评估结果分析

根据模糊综合评估法中最大隶属度原则，可以得出如下评估结果：针对施工前期监测数据中选取位移、变形最大的一组的评估结果为基坑结构为安全等级，施工环境为一级风险等级，这是因为施工前期开挖的深度不够深，导致监测项目累计变形及其变形速率相对较低；针对施工中期监测数据中选取的位移、变形最大的一组的评估结果为基坑结构为三级风险等级，施工环境为二级风险，可以看出在施工过程中基坑结构存在的风险更大，这是因为开挖时围护结构存在渗水问题，导致水位监测点出现下降情况，同时引发立柱沉降、地表管线沉降等变形问题，且变形速率较大；针对施工前期监测数据中选取位移、变形最大的一组的评估结果为基坑结构和施工环境的风险等级均为一级风险，说明在施工后期需要给予基坑安全保障一定的关注，施工后期一级风险产生的原因在于后期基坑开挖工作已完成，地下室顶板施工过程中各个监测对象的变形速率都相对较小，但一些指标存在累计变形较大的问题，从而导致基坑风险没有得到完全规避。结合实际建筑基坑施工情况可以看出，施工前期、中期及后期的评估结果与实际情况的吻合度较高。

4 结束语

根据施工现场实际情况来看，给予模糊综合评估法对高层建筑深基坑施工风险进行评估的结果与实际情况基本相符，说明其评估结果的准确度相对较高。在评估过程中运用有序加权算子赋权对风险因素的权重进行计算，能够降低决策数据极值地风险因素权重合理性的不利影响，有利于保障权重计算的科学性。应用模糊综合评估法进行风险评估的关键在于风险因素的确定以及隶属函数的确定，保证这些关键信息的准确性才能保障模糊综合评估法的准确性。