MES法風險評價應用于深基坑施工安全管理

何柘沐，李延罡

(沈陽化工大學，沈陽 110000)

1 概 述

深基坑工程涉及多個學科，其安全管理中風險評價是一個復雜的系統工況[1]。隨著城市化建設進程的加快，基坑開挖深度不斷增大，深基坑工程自身的穩定性及對周邊環境的影響更加復雜。目前，深基坑工程涉及到勘察、設計、施工等多個單位。影響深基坑工程安全的因素眾多，包括勘察準確性、設計合理性、施工質量、基坑維護、監測預警等。城市內部各種管線分布范圍廣，早期修建的管線缺少準確的資料，在深基坑開挖階段極易擾動這部分管線，造成重大危險[2-5]。因此，選取合適的方法對深基坑安全進行評價是十分必要的。

2 深基坑工程特點分析

深基坑開挖階段，對原狀土體造成擾動。在施工擾動及應力重分布影響下，周邊土體可能發生較大的位移，造成周邊環境出現沉降、拉裂等后果。目前，深基坑工程常用的支護結構包括水泥土擋墻、排樁、放坡支護等，支護方法需要結合地質、基坑重要性等級綜合確定。

深基坑工程施工過程中，基坑出現重大安全事故的風險較大。因此，在施工階段做好施工組織設計，明確地下水控制、變形觀測、預報預警方案是十分重要的。在施工過程中，需要嚴格按照設計方案、施工方案進行，出現異常及時處理。

深基坑工程出現安全事故包括兩個方面：一是支護結構本身的破壞，主要由于支護結構強度不夠，在降水、坡頂堆載等影響下，導致基坑自身破壞。二是基坑周邊土體發生較大規模的變形，導致周邊管線沉降、建筑拉裂等，兩種破壞均將造成極為嚴重的損失。

基坑工程屬于臨時性工程，施工工期短，大多數建設單位不愿意投入較多的資金進行支護，在基坑設計、施工階段，要求設計、施工單位降低安全標準，從而導致基坑在施工階段出現較為嚴重的安全風險問題。

3 深基坑工程安全風險評價方法

深基坑工程安全風險評價涉及到多個方面，選取合理的評價方法可以提高工作效率。根據深基坑工程的特點，選取目前較為常用的系統性評價方法進行比選。各種方法見表1[6-9]。

表1 評價方法比選

深基坑工程安全風險受巖土工程參數影響較大，由于巖土體多為不均勻的材料，其參數具有一定的經驗特性，采用完全定量的方法進行評價基本上是不可行的；深基坑工程的安全風險受到人員影響較大。因此，結合基坑工程特性，采用MES法對基坑工程安全進行評價、分析。

4 深基坑工程安全管理評價體系

4.1 事故原因分析

深基坑工程安全風險涉及到多個方面。根據已經發生的基坑安全事故，其主要誘因可從人、環境、物、管理等4個方面進行分析。

人為因素一般是造成基坑發生安全事故的主要因素。由于工程建設施工環境因素影響，工程現場作業人員年齡普遍較大，作業人員本身專業水平較為低下，缺乏基本的安全知識，操作不熟練、不規范，容易在施工過程中造成安全事故。

外界環境因素主要是基坑周邊的管線、既有建筑物等。由于城市管線復雜，導致深基坑施工過程中安全風險較大。同時，深基坑開挖導致土體出現較大規模的變形，對周圍變形較敏感的區域，基坑變形控制要求更加嚴格。

物主要包括施工用具、防護設施等。由于競爭激烈，工程實施利潤較低，導致一些施工的機械老化嚴重，缺乏必要的安全防護設施，對施工作業人員的安全造成威脅。

管理因素主要是由于沒有及時規避實施過程中的相關風險，導致基坑工程發生安全事故。

4.2 基于MES安全管理評價體系建立

利用MES法計算基坑安全等級R時，可采用下式：

R=MES

(1)

式中：R為安全等級；M為事故控制措施；E為暴露在危險環境的頻率；S為事故造成后果。

各項參數取值見表2。

表2 參數取值

深基坑安全風險等級詳見表3。

表3 安全風險等級

目前，建設工程的主要事故類型包括高處墜落、坍塌、物體打擊、機械傷害、觸電等。因此，從以上幾個事故類型進行基坑控制措施的評價。

評價內容見表4。

E值主要包括施工中的危險源問題。在基坑工程實施過程中的危險源主要包括：周邊沉降大、周邊堆載、管線破壞、建筑物拉裂沉降、地基承載力不足、基坑超挖、回填不滿足要求等。

S值可根據表2中的成果進行取值。R值為基坑工程安全等級，按照表3取值。

表4 事故控制措施(M值)

5 工程實踐應用

5.1 工程概況

某基坑工程開挖深度為6.0～7.0 m。基坑北側、東側、西側距離場地紅線較近，不具備放坡條件，采用大直徑排樁進行支護。場地南側為空地，距離紅線較遠，采用坡率法放坡支護。基坑實施后，施工單位嚴格按照設計方案進行支護，在強降雨后，基坑出現較大的變形。

5.2 安全風險評價

根據MES法分析評價，基坑工程在實施前編制了專項施工方案，且經過專家評審論證，方案較為可行，并在實施前進行了相關的安全技術交底，機械設備、防護措施均布置到位。根據設計要求，深基坑開挖過程中，基坑周邊無堆載，基坑實施過程中第三方監測單位根據相關規范要求對基坑工程及周邊建筑物(管線)等進行觀測，該基坑工程M取值為85分。

根據危險源識別，該基坑工程的主要風險點為周邊沉降、基坑突涌、支護結構失穩等。坍塌風險E值為6分、高處墜落風險E值為2分、機械傷害風險E值為2分、觸電風險E值為2分、物體打擊風險E值為1分。

S為事故可能造成的風險。塌風險S值為14分、高處墜落風險S值為8分、機械傷害風險S值為6分、觸電風險S值為5分、物體打擊風險S值為3分。

該工程MES評價取值見表5。

表5 MES評價

5.3 整改方案建議

根據表5的評價結果可知，該基坑工程的主要風險來源是基坑坍塌。其余4類常發事故在基坑施工期間安全等級較高，不易發生。

項目針對2級以上的風險進行分析，由于基坑土體質量較差，在降水、堆載等因素影響下，基坑穩定性變化較大。因此，在后期工作中：①項目自身開展現場基坑及周圍地面開裂、滲水、地面堆載情況檢查；要求第三方檢測單位將基坑變形監測頻率由3～5天一次改為1天一次。②準備好沙袋壓坡腳、挖機切土卸荷等機械物資準備。③采用井點降水，監測水位穩定處于基坑底以下50 cm；坑頂做好截水措施，坡腳做好排水措施，必要時坡面做好防雨水沖刷；做好預警工作，制定預警方案，保證基坑的安全。

6 MES法風險評價項目應用的經驗總結

基坑安全問題涉及到多個學科，是一個復雜的系統問題。為了快速評價基坑安全風險，從人、物、管理、環境等幾個方面進行分析，經過對比，采用MES法對基坑安全風險進行評價。結合某工程實例，該工程在深基坑施工后，主要風險類型為基坑坍塌。運用本方法分析各部位安全風險時應注意幾點：①選擇施工部位常發的事故類型；②M值措施應根據不同施工部位來確定；③E值應根據結合現場實際情況下，可能發生危險的實際時間來定；④S分類可按照企業安全管理規定進行。

6.1 項目產生風險的原因分析

對R值最大和安全等級前兩名分析事故產生的原因，可采用事件數法、專家法、列表法等。一般從人、機、料、法、環5個方向去思考原因。常見人的原因是不持證上崗或未受到教育、違反勞動紀律或操作規程等；機械原因是機械安全裝置不齊備或失效、機械已過安全使用期限或未按期保養等；材料原因是材料性能(強度、剛度)不滿足設計或施工技術方案要求；施工方法原因是施工方法選用不符合實際情況或選用參數錯誤；環境原因一般是惡劣天氣或天氣突變等。

6.2 后續項目規避風險的措施

在找到施工部位常發事故并分析出可能的事故原因、發生過程和事故損失后，可以針對事前—誘因、事中—事故發生時、事后—事故發生后3個階段制定規避風險的措施。

項目中常采用的措施可分為4種：風險回避、損失控制、風險轉移和風險保留。在事故發生的不同階段，可以選用一種或者組合多種措施來規避風險。在工程中，優先選用事前減少誘因的措施。例如，消除產生隱患的原因(消除地面堆載)；次之選用事中加固或補救的措施。例如，切斷事故發生的進程(沙袋壓坡腳、挖掘機切土卸荷)；最差在事后選用風險自留和風險轉移(投保和風險合同)的措施。