紧邻既有隧道线的深基坑施工风险分析与控制措施

2021-11-05王汇文

建筑施工 2021年7期

王汇文

上海市浦东新区房地产（集团）有限公司上海 200122

相比一般的基坑工程，当基坑周边存在隧道、管线等敏感建（构）筑物时，其对基坑工程的安全性要求更加严苛，发生事故造成的经济、社会损失更大。因此，进一步加强基坑设计施工控制、降低工程风险是此类项目的重难点[1-3]。在基坑工程风险评估与控制方面，毛金萍等[4]采用事故树分析了深基坑工程支护系统的失效概率，以总费用为标准对项目进行了综合风险分析，得到最佳的支护方案；黄宏伟等[5]基于基坑工程事故资料的缺乏以及风险因素的不确定性引入了可信性风险分析的方法，得出了深基坑施工期的总体风险；吕超等[6]采用综合模糊评判等方法对滨江深基坑工程进行了风险评估，并对基坑施工控制效果进行了评价。

在此背景下，本文以上海市浦东新区黄浦江沿岸E8E10单元的E23-4、E24-1地块基坑项目为例，开展对邻近既有隧道的基坑工程风险评价与控制措施的研究[7]。工程位置如图1所示。

图1 工程位置示意

1 邻近既有隧道基坑工程风险分析

1.1 工程概况

1.1.1 基坑工程概况

基坑规模信息如表1所示。

表1 基坑规模信息

1.1.2 周边邻近隧道概况

基坑南侧为浦东大道，道路宽度为50 m，道路下方有东西通道及轨交14号线，基坑开挖时均已施工完毕，东西通道底板埋深为10～15 m，轨交14号线位于东西通道正下方约9 m。

东西通道北线结构外墙与E23-4、E24-1地块红线距离为5～9 m，与本项目围护结构内边线距离为9～14 m。轨交14号线隧道结构与E23-4、E24-1地块红线距离为7～10 m，与本项目围护结构内边线距离为11～15 m。邻近隧道与基坑相对位置如图2所示。

图2 浦东大道剖面示意

1.2 基坑围护结构施工风险辨识

基坑围护结构施工的风险主要来源如表2所示。

表2 基坑围护结构施工风险辨识

1.3 基坑地基加固风险辨识

基坑地基加固的风险主要来源如表3所示。

表3 基坑地基加固风险辨识

1.4 基坑降水、防水施工风险辨识

基坑降水、防水施工的风险主要来源如表4所示。

表4 基坑降水、防水施工风险辨识

1.5 基坑开挖支撑施工风险辨识

基坑开挖支撑施工阶段的风险主要来源如表5所示。

表5 基坑开挖支撑施工阶段风险辨识

1.6 基坑施工对邻近既有隧道影响风险辨识

基坑施工对邻近的既有隧道影响的风险主要来源如表6所示。

表6 基坑施工对邻近既有隧道影响风险辨识

1.7 基坑施工其他风险辨识

基坑施工的其他风险主要来源如表7所示。

表7 基坑施工的其他风险辨识

2 邻近既有隧道基坑工程风险等级评估

2.1 基于层次分析的模糊综合评价法

基坑工程风险大小的评价是一个定量问题，在风险分级过程中存在分级边界不明确等特点，因此本邻近既有隧道基坑工程的风险等级评估属于模糊问题，本文采用模糊综合评价法作为工程风险等级的评定方法。

2.1.1 模糊综合评价法

模糊综合评价法，可对有些不明确、不容易定量的对象进行定量化处理，通过权衡各种因素项目，给出一个总概括式的优劣评价或取舍标准，属于多目标决策方法[8]。

2.1.2 层次分析法确定权重

由于本基坑工程的风险事件可分为多个等级，因此权重矩阵采用层次分析法进行计算，即请专家对各风险事件进行两两比较，通过确定各事件间的相对重要度构造判断矩阵，经过一致性检验后得出相应的权值系数[9]。

2.1.3 隶属度矩阵确定

本项目中采用梯形型函数作为模糊综合评价的隶属函数，其分布函数如表8所示[10]。

表8 梯形型模糊分布函数

2.2 风险等级判断标准

为对工程的风险事故有一个定量化的把握，以便指导风险决策的开展，需对不同的风险事故进行风险等级划分。一般来说，风险可表征为风险事故发生的概率和事故损失的乘积。

最终风险等级分为四级：低度（Ⅰ级）、中度（Ⅱ级）、高度（Ⅲ级）、极高（Ⅳ级），如表9所示。

表9 风险等级标准

根据风险评估结果，按照风险接受准则，施工安全风险接受准则如表10所示。

表10 风险接受准则

2.3 风险等级评估

按照模糊综合评价计算流程并考虑风险等级评定标准，根据层次分析法求得相应的权重矩阵，再根据风险等级评价标准可求得风险等级的隶属函数为：

将风险值代入隶属函数得到隶属度矩阵，与权重矩阵相乘可求得评价矩阵为：[0 0 0.734 0.266]。

根据最大隶属度原则可判断本邻近既有隧道的基坑工程施工风险等级为Ⅲ级,须采取风险处理措施降低风险并加强监测。在本工程中，采取了分区开挖、近既有隧道线侧围护改为地下连续墙并适当加深、坑内裙边加固加强等风险控制措施，并对既有隧道线进行了严格的监测。

3 风险控制

3.1 既有隧道线监测方案

为及时收集、反馈和分析已建东西通道结构在本工程施工中的变形信息，实现信息化施工，确保邻近新老隧道结构的安全，本工程对东西通道与轨交14号线盾构隧道实施了保护性监测，对东西通道垂直位移、水平位移、水平净空收敛与施工缝收敛情况进行了监测。东西通道监测点类型及数量统计如表11所示，轨交14号线区间隧道监测点类型及数量统计如表12所示。

表11 东西通道监测点类型及数量统计

表12 轨交14号线区间隧道监测点类型及数量统计

3.2 风险控制效果

根据实际监测结果，从基坑工程开始施工到底板浇筑完成期间，东西通道的累计最大垂直位移出现在测点JWY03处，为－1.3 mm（下沉）；累计最大水平位移出现在测点JWY35处，为0.7 mm（向基坑内移动）；结构累计最大净空收敛出现在测点JJSL09处，为0.64 mm（拉张）；相邻结构段施工缝累计最大收敛出现在测点YSL02（右）处，为0.97 mm（侧结构施工缝变大）。监测值变化过程如图3所示。

图3 东西通道测点监测数据累计值

轨交14号线区间隧道累计最大横直径收敛出现在测点SL03处，为2.9 mm；累计最大道床沉降出现在测点XC35处，为2.2 mm。监测值变化过程示意如图4所示。通过有效的风险控制措施对基坑工程邻近新老隧道进行严密监测，本工程施工期间未出现工程事故，对周边环境的影响均在可接受范围内，未造成额外经济损失，且在规定的工期内顺利完工。

图4 轨交14号线区间隧道测点监测数据累计值

4 结语

上海市浦东新区黄浦江沿岸E8E10单元E23-4、E24-1地块基坑工程作为具有代表性的邻近新老隧道深基坑开挖项目，周边同时存在东西通道与轨交14号线区间隧道上下2条既有隧道，对变形控制要求高，施工难度大。本文结合基于层次分析的模糊综合评价法对本基坑项目施工风险做了全面的评估，并针对主要风险提出了相应的风险控制措施，通过施工过程中监测数据对实际的风险控制效果进行了验证，风险控制措施达到了预期效果，项目在规定工期内顺利完工。本基坑工程项目风险评价与控制体系的建立以及在实践中的有效实施为同类工程积累了宝贵经验，具有重要的参考价值。