軟土深層地下空間試驗基地新型施工技術評估方法

王惠蕾，張 帆，李永迪（.上海隧道工程有限公司，上海 0003 ；.上海隧道地基基礎工程有限公司，上海008 ）

上海市深層地下空間開發過程中，存在施工過程復雜、不安全因素多、不確定性大等特點。針對深層地下空間開發過程中的新工藝、新材料、新設備、新技術，未經試驗直接用于實際工程中，不僅可能影響周邊建（構）筑物安全，也可能危及施工人員的生命財產安全，且施工質量難以保證。實現新型施工技術的安全施工是未來深層地下空間科學、安全開發的關鍵所在。

新型施工技術經過試驗場“實地驗證”評估合格后，再投入實際應用將大幅減小其施工風險，因此需在建立上海軟土深層地下工程試驗基地，并構建出一套系統的、科學的新型施工技術評估方法，以保證新型施工技術的安全性與可靠性，促進新技術的推廣與應用。

1 上海軟土深層地下工程試驗基地

上海 40～100 m 是深層地下空間開發的主要深度范圍。此范圍內地質環境問題復雜，導致開發利用的難度和風險顯著加大。經工程人員的深入研究后，已提出諸多針對深層地下空間豎向開挖、橫向掘進、地基加固等領域的新工藝、新材料以及新設備。但基本停留于理論階段，實際工程的應用案例較少。在上海地區開發深層地下空間，若新型工法尚未驗證，便直接運用于實際工程建設會存在極大風險。鑒于此，擬建立的上海軟土深層地下工程試驗基地，為新型施工技術提供試驗場地，并對其進行測試與評估，驗證其施工質量與安全，為實際工程應用提供保證。

2 新型施工技術評估方法

本文建立了新型施工技術評估方法。試驗前，從現場組織設計、施工質量檢測、試驗安全監測以及應急救援等方面對試驗方案進行全面審查。試驗中，通過質量檢測和安全監測兩大方式對新型施工技術進行評估。試驗后，通過組織專家驗收的方式以保證新型施工技術試驗結果的合理性與可靠性，其評估的基本流程如圖 1 所示。

圖1 上海軟土深層地下工程試驗基地新型施工技術評估流程

（1）試驗單位根據工程試驗情況資料編制試驗方案和風險評估報告。主要涉及內容包括施工現場組織設計、施工質量檢測、試驗安全監測以及應急救援等方面。

（2）試驗基地組織專家進行論證審查。論證內容主要包括試驗方案內容是否完整可行、計算和驗算是否符合相關規范標準、試驗場地是否滿足施工條件、各項技術措施是否到位、質量檢測方法與指標是否合理、安全監測指標與方法是否可行、應急救援預案是否合理等，并提出評審報告。

（3）評審合格后進行現場試驗，并根據試驗方案進行質量檢測和安全監測。

（4）如專家評審不通過，則試驗單位應根據專家意見對試驗方案進行修改，修改并經原評審專家論證合格后方可進行實地試驗。

（5）施工質量檢測和安全監測合格后，試驗單位按照要求編寫試驗報告，試驗基地組織專家驗收。

（6）若施工質量檢測結果不合格，但經過檢測單位檢測、鑒定能夠達到實際工程需求的，可判定質量檢測合格。

（7）若試驗安全監測數據達到報警值時，試驗單位應暫停試驗，根據監測結果對試驗方案進行調整，調整后將再次經過原評審專家重新評審。

（8）若試驗過程中發生安全風險，則試驗基地應按照應急救援預案組織救援。

（9）專家驗收通過后，認證試驗成功，試驗基地提供應用證明。

2.1 安全風險評估

工程評估與分析的方法很多，張少夏[1]對各種風險分析方法的適用范圍進行可研究分析。對能后應用于本試驗場的方法進行篩選，常用的方法如下。

（1）專家評議法。專家評議法是一種吸收專家參加，根據事物的過去、現在及發展趨勢，進行積極的創造性思維活動，對事物的未來進行分析、預測的方法。

（2）基于信心指數的專家調查法。該方法由兩步組成。首先辨識出某一特定項目可能遇到的所有風險，列出風險調查表。其次利用專家經驗對可能的風險因素的重要性進行評價，綜合成整合項目風險。

（3）事故樹分析法。事故樹分析法，是一種評價復雜系統可靠性與安全性的方法。故障樹分析（Fault Tree Analysis，FTA）是把系統不希望發生的事件（失效狀態）作為事故樹的頂時間。用規定的邏輯符號表示，找出導致這一不希望這一事件所有可能發生的直接因素和原因。其是從處于過渡狀態的中間事件開始，并由此逐步深入分析，直到找出事故的基本原因，即事故樹的基本事件為止。

（4）層次分析法。用層次分析法做系統分析，首先要將問題層次化。根據問題的性質和達到的總目標，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關聯、影響以及隸屬關系將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結構模型，并最終把系統分析歸結為最低層（供決策的方案措施等）相對于最高層（總目標）的相對重要性權值的確定或相對優劣次序的排序問題。該方法能把定性因素定量化，并能在一定程度上檢驗和減少主觀影響，使評價更趨科學化。

除以上常用方法外，風險評估與分析的方法還有決策樹法、危險源辨識、危害與可操作性分析、事故類型及影響分析、多重風險分析、蒙特卡羅模擬、數值模擬與分析等。

2.2 試驗方案編制要求

新型施工技術試驗方案編制應遵守現行的國家、行業、地方的有關法律法規和標準規范的有關規定，滿足安全、質量、進度、環境保護等方面的要求。編制中應考慮組織上的可行性、技術上的先進性、實施上的可操作性、施工上的針對性。其主要內容應包括施工現場組織設計、施工技術質量檢測、試驗安全監測以及應急救援預案等。

2.2.1 施工現場組織設計

施工現場組織設計應由試驗單位編制，主要分析試驗難點和特點，確定關鍵技術路線，制定試驗目標，對試驗安全性、操作性以及經濟性進行全面分析[2]。其主要內容包括工程概況、編制依據、施工總體部署、施工現場布置、施工計劃、具體施工方案等。

2.2.2 施工技術質量檢測

施工技術質量檢測，應根據具體試驗目標，確定施工技術的檢測項目、相應的檢測方法以及控制指標等，并經過專家論證，以保證質量檢測內容的合理性。

2.2.3 試驗安全監測

試驗安全監測按 GB 50911—2013《城市軌道交通工程監測技術規范》進行。其內容應包括監測目的及依據、監測范圍及監測等級、監測對象及項目、監測點布設要求、監測方法及精度、監測頻率、試驗監測控制值/預警值以及達到預警值的處理措施；監測信息的采集/分析和處理要求；監測所用儀器設備等。其監測目的如下。

（1）使各方能夠客觀真實地把握試驗質量，掌握施工各部分關鍵指標，確保試驗安全。

（2）在施工過程中通過實測數據檢驗試驗設計所采用的各種假設和參數的正確性，及時改進施工技術或調整設計參數以取得良好的試驗效果。

（3）對可能發生危及工程本體和周邊環境安全的隱患進行及時準確的預報，確保結構本體和相鄰環境的安全。

2.2.4 應急救援預案

應急救援預案應由試驗單位與應急救援單位共同編制，主要針對試驗過程中潛在事故和緊急狀況而制訂的預防性技術和管理方案。應急預案一般包括應急組織架構、管理職責、應急資源配置、應急技術方案等。其編制應在風險源辨識的基礎上，并具有可操作性。

2.3 專家評審

試驗基地應根據具體施工技術，組織符合相關專業要求的不少于 5 人的專家進行論證審查，并提供專家所需地質和水文地質資料、周邊環境和地下管線資料、場地資料、設計文件、具體試驗方案等。

經專家論證審查后，應提出審批報告，其試驗單位應根據審批報告對試驗方案進行必要的修改和完善，其評審報告應作為試驗報告附件。

2.4 試驗安全監測方法

監測方法應根據監測對象和監測項目的特點、監測等級、設計要求、精度要求、場地條件和工程經驗等綜合確定，應合理易行，并符合 GB 50911—2013 的相關規定。

監測頻率應根據試驗方法、試驗進度、監測對象、監測項目、地質條件等情況和特點，結合實際工程經驗進行確定。當遇到下列情況時，應提高監測頻率。

（1）監測數據異常或變化速率較大。

（2）存在勘察未發現的不良地質條件，且影響試驗安全。

（3）地表、建（構）筑物等周邊環境發生較大沉降、不均勻沉降。

（4）隧道始發、接收以及停機檢修期間。

（5）試驗出現異常。

（6）試驗險情或事故后重新組織施工。

（7）暴雨或長時間連續降雨。

（8）鄰近工程施工、超載、振動等周邊環境條件較大改變。

（9）當監測值達到試驗規定預警值時。

試驗監測應根據工程特點、監測項目控制值、當地施工經驗等制定監測預警等級和預警標準，試驗方案應明確監測項目控制值。

2.5 施工技術質量檢測方法

施工技術的質量檢測目、方法以及允許誤差應符合相關規范的規定，且應符合 DG/TJ 08—236—2013《市政地下工程施工質量驗收規范》如下規定。

（1）應由專業質量檢測單位進行檢測，檢測合格后，出具相應的質量檢測報告。

（2）應符合相關專業施工質量驗收規范的有關規定。（3）應符合試驗方案的相關要求。

（4）參加試驗施工質量檢測的人員應具備規定的資格。

（5）涉及結構安全和使用功能的試塊、試件和現場檢測項目，應按規定進行見證取樣檢測，由質量檢測單位平行檢驗。

（6）試驗的觀感質量應由檢測人員以及試驗基地質量管理人員通過現場檢查共同確認。

2.6 應急救援管理體系建設

試驗基地地下空間應急管理組織體系，是加強試驗基地應急管理的基礎，是提高地下工程應急管理能力的根本。

首先，要在試驗基地管理部門建立地下工程應急管理機構，實現地下空間應急管理的統一領導，對各個試驗單位應急管理小組進行統一部署與監管。其次，要求各個試驗單位建立各自應急管理小組，實現試驗施工與應急管理的責權結合。一般來說，試驗單位相對熟悉和了解地下空間的結構、平時的施工情況等，一旦發現事故，應立即將現場情況上報給試驗基地應急管理機構，并通知應急救援單位進行救援。最后，要由專門應急管理單位建立應急處置小分隊，提高應急處置的快速響應能力，并通過適時的訓演練，能夠在地下空間出現突發事件時，遏止事件于萌芽狀態或為應急響應贏取時間。試驗基地地下工程應急管理完整的組織體系如圖 2 所示。

圖2 試驗基地地下工程安全風險應急管理組織層次關系圖

3 結 語

新型施工技術研發后，需對其質量、安全、經濟以及工期進行驗證后，方可投入使用并推廣。上海軟土深層地下工程試驗基地為新型施工技術提供試驗場地并進行評估，以驗證新型施工技術的可靠性。本文建立了新型施工技術評估方法。試驗前，從現場組織設計、施工質量檢測、試驗安全監測以及應急救援等方面對試驗方案進行全面審查；試驗中，通過質量檢測和安全監測兩大方式對試驗進行評估；試驗后，通過組織專家驗收的方式保證了新型施工技術試驗結果的合理性與可靠性，實現了試驗基地評估體系的科學規范化管理。