高層建筑深基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)估研究

蔡紅兵

（浙江省三建建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江杭州 310000）

0 引言

高層建筑工程施工具有更大的風(fēng)險(xiǎn)性，為保障施工安全，加強(qiáng)施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就成為施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。在高層建筑施工中，深基坑工程是保障施工安全的基礎(chǔ)，很多專(zhuān)家對(duì)深基坑施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了深入探索，為深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的有效開(kāi)展帶來(lái)了一定的促進(jìn)作用，但深基坑工程實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)受很多因素影響，因此目前還沒(méi)有統(tǒng)一明確的評(píng)估方法。模糊綜合評(píng)估法具有結(jié)果更清晰、更系統(tǒng)全面等特點(diǎn)，能夠解決在評(píng)估中存在的模糊、量化難度大等缺點(diǎn)。本文將結(jié)合高層建筑深基坑施工中可能對(duì)施工質(zhì)量與安全帶來(lái)影響的各種因素，運(yùn)用模糊綜合評(píng)估法對(duì)深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

1 高層建筑深基坑施工可能存在的風(fēng)險(xiǎn)

某高層建筑包含主樓、裙房、地下車(chē)庫(kù)，樓層30層，施工面積約為10萬(wàn)m2，基坑周長(zhǎng)約為500m，基坑面積約為一萬(wàn)多平方米，實(shí)際施工地附近有建筑物、城市道路、多種地下管線(xiàn)。在高層建筑深基坑的施工過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源主要由深基坑本身的結(jié)構(gòu)以及實(shí)際施工環(huán)境的客觀(guān)影響，具體如下：

首先，深基坑本身結(jié)構(gòu)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素主要來(lái)自基坑地下水位、灌注樁頂水平位移、灌注樁豎向位移、立柱降沉、深層水平位移、坑外水位位移、支撐軸力變形等。其次，實(shí)際地客觀(guān)環(huán)境為深基坑施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)主要有管線(xiàn)路面沉降、建筑物沉降、道路位移等等。因此，在高層建筑深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估中，需要對(duì)深基坑自身結(jié)構(gòu)及周邊客觀(guān)環(huán)境中的上述項(xiàng)目進(jìn)行變形或位移監(jiān)測(cè)，完成對(duì)深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因素的初步確定。

2 基于模糊綜合評(píng)估法和有序加權(quán)算子賦權(quán)的高層建筑深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 模糊綜合評(píng)估法概述

受其建筑特征、施工技術(shù)以及周邊環(huán)境等多種因素的影響，在高層建筑深基坑施工中，具有施工難度更高、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率更大等特點(diǎn)，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不到位導(dǎo)致安全施工發(fā)生后，會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)極大的損害，因此，利用合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法對(duì)高層建筑深基坑施工的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估是對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面控制及預(yù)估的重要工作。就目前而言，我國(guó)深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法較多，例如專(zhuān)家調(diào)查法、事故樹(shù)法、層次分析法、模糊綜合評(píng)估法等等，相較于模糊綜合評(píng)估法，其他幾種方法具有更簡(jiǎn)單、更方便的優(yōu)勢(shì)，因此得到了廣泛使用。模糊綜合評(píng)估法雖然更為復(fù)雜，但它使用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)多種可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的因素進(jìn)行總體評(píng)估的方法，具有評(píng)估結(jié)果更清晰、更加系統(tǒng)全面等優(yōu)勢(shì)，能夠適用于不確定性因素較多的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中，這對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)影響因素較多的深基坑施工而言，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

風(fēng)險(xiǎn)因素主要來(lái)自基坑結(jié)構(gòu)以及施工環(huán)境兩方面，具體需要監(jiān)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)因素詳見(jiàn)上文，將這些風(fēng)險(xiǎn)因素分為四個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建出三層因素集。其次，需要根據(jù)高層建筑深基坑工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，結(jié)合實(shí)際施工工程，劃分為四個(gè)等級(jí)，即：安全與一二三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，數(shù)字越高，代表基坑風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)越大，越需要關(guān)注及采取防護(hù)措施。在實(shí)際施工過(guò)程中，根據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則，可以對(duì)高層建筑深基坑工程的總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，因此，在深基坑施工過(guò)程中，施工方必須根據(jù)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的要求作出控制和管理措施，規(guī)避施工安全事故的出現(xiàn)。例如，可以對(duì)施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行施工驗(yàn)收，對(duì)施工期的安全管理?xiàng)l件進(jìn)行梳理，如果發(fā)現(xiàn)施工前期的準(zhǔn)備工作不符合要求，則不允許施工，從安全管理角度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避；還可以做好一個(gè)分部工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工驗(yàn)收，對(duì)上下兩個(gè)銜接環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制進(jìn)行檢查，從質(zhì)量控制角度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避。第三，需要建立模糊關(guān)系，根據(jù)實(shí)際確定的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)評(píng)估項(xiàng)目進(jìn)行全面量化，也就是確定某從一個(gè)因素的角度評(píng)估項(xiàng)目對(duì)等級(jí)模糊集的匹配度，由此得出模糊關(guān)系。最后，需要計(jì)算評(píng)估結(jié)果。運(yùn)用對(duì)應(yīng)的算子將每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重向量與模糊關(guān)系進(jìn)行結(jié)合，得出評(píng)估結(jié)果。

2.2 有序加權(quán)算子賦權(quán)

有序加權(quán)算子賦權(quán)是在有序加權(quán)算子的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的一種算法，具有在權(quán)重集結(jié)過(guò)程中，評(píng)估項(xiàng)目的權(quán)重值和所有的決策數(shù)據(jù)的實(shí)際位置相關(guān)，也就是主觀(guān)因素的極值都會(huì)被分配到影響更小的地方，以此來(lái)降低權(quán)重值所受到的影響，進(jìn)而確保賦權(quán)結(jié)果的客觀(guān)性。要實(shí)現(xiàn)賦權(quán)，首先需要對(duì)評(píng)估項(xiàng)目的決策數(shù)據(jù)按由小及大的規(guī)律排列，根據(jù)排列計(jì)算數(shù)據(jù)加權(quán)向量；然后，運(yùn)用加權(quán)向量對(duì)決策數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，得到評(píng)估項(xiàng)目的絕對(duì)權(quán)重值；最后，把權(quán)重歸一，再計(jì)算其他評(píng)估項(xiàng)目的相對(duì)權(quán)重值，最終計(jì)算出評(píng)估項(xiàng)目的權(quán)重。

在實(shí)際評(píng)估過(guò)程中，需要綜合施工前期、中期以及后期每一個(gè)階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面系統(tǒng)地評(píng)估，為了提高評(píng)估效率，可以選擇各階段中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變形或位移最大的數(shù)據(jù)作為評(píng)估數(shù)據(jù)。再利用有序加權(quán)算子賦權(quán)對(duì)選取的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因素的絕對(duì)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。

3 深基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)估結(jié)果分析

根據(jù)模糊綜合評(píng)估法中最大隸屬度原則，可以得出如下評(píng)估結(jié)果：針對(duì)施工前期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中選取位移、變形最大的一組的評(píng)估結(jié)果為基坑結(jié)構(gòu)為安全等級(jí)，施工環(huán)境為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，這是因?yàn)槭┕で捌陂_(kāi)挖的深度不夠深，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)項(xiàng)目累計(jì)變形及其變形速率相對(duì)較低；針對(duì)施工中期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中選取的位移、變形最大的一組的評(píng)估結(jié)果為基坑結(jié)構(gòu)為三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，施工環(huán)境為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，可以看出在施工過(guò)程中基坑結(jié)構(gòu)存在的風(fēng)險(xiǎn)更大，這是因?yàn)殚_(kāi)挖時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在滲水問(wèn)題，導(dǎo)致水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)下降情況，同時(shí)引發(fā)立柱沉降、地表管線(xiàn)沉降等變形問(wèn)題，且變形速率較大；針對(duì)施工前期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中選取位移、變形最大的一組的評(píng)估結(jié)果為基坑結(jié)構(gòu)和施工環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，說(shuō)明在施工后期需要給予基坑安全保障一定的關(guān)注，施工后期一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因在于后期基坑開(kāi)挖工作已完成，地下室頂板施工過(guò)程中各個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象的變形速率都相對(duì)較小，但一些指標(biāo)存在累計(jì)變形較大的問(wèn)題，從而導(dǎo)致基坑風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有得到完全規(guī)避。結(jié)合實(shí)際建筑基坑施工情況可以看出，施工前期、中期及后期的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況的吻合度較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)看，給予模糊綜合評(píng)估法對(duì)高層建筑深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果與實(shí)際情況基本相符，說(shuō)明其評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度相對(duì)較高。在評(píng)估過(guò)程中運(yùn)用有序加權(quán)算子賦權(quán)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，能夠降低決策數(shù)據(jù)極值地風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重合理性的不利影響，有利于保障權(quán)重計(jì)算的科學(xué)性。應(yīng)用模糊綜合評(píng)估法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的關(guān)鍵在于風(fēng)險(xiǎn)因素的確定以及隸屬函數(shù)的確定，保證這些關(guān)鍵信息的準(zhǔn)確性才能保障模糊綜合評(píng)估法的準(zhǔn)確性。