基坑支護施工安全風險評估識別與評估研究目錄TOC\o"1-3"\h\u25211第一章緒論 第一章緒論研究背景20世紀70年代以來，隨著社會的不斷進步和城市化進程的推進，大量的地方標志性建設出現，人們生活水平提高，城市空間面積也隨之變得十分緊張，這使得人們不得不從廣度方向向深度方向發展，以此來提高城市空間的利用率。這就導致大量工程建設都與基坑工程有著密不可分的聯系，同時也就對基坑施工有了更高的要求。基坑是在基礎設計位置按基底標高和基礎平面尺寸所開挖的土坑，分為有支護基坑和無支護基坑兩類。基坑支護體系是臨時結構，安全儲備較小，具有較大的風險性，在基坑工程施工的過程中稍有控制不當便會引發事故。基坑工程是一個多學科交叉的綜合科學，主要由施工前的現場勘查、組織，現場的材料、人員，機械等的組織管理組成，同時施工現場的地質水文、氣候條件以及在施工過程中施工工藝的選取也對基坑開挖產生影響。由于影響基坑工程的因素非常多，施工過程中所需要考慮的方面也就非常多，出現問題的幾率也隨之提高，這導致近年來基坑工程安全問題日益嚴重。不論是地鐵施工、還是高層建筑，必然會通過地下大規模基坑的開挖施工來進行地下空間的利用。深基坑的開挖在前期的勘查、設計，以及后期的施工過程中，不僅要保障支護結構自身的強度、剛度、穩定性，在自身施工方面也需要考慮經濟、合理，還需考慮支護型式與周圍土體的變形對周邊環境的影響。許多新開挖的基坑與已有建筑之間的間距越來越小，同時基坑的規模卻逐漸往深擴大。近年來，盡管各個基坑施工項目將生命健康安全放在首位位置，但是在實際的生產、施工過程中，基坑安全事故仍層出不窮，給人們生命財產造成損失[1]，引起了廣泛的關注。研究目的及意義對基坑工程施工過程中的各個部分進行全面的風險評估分析，建立智能化分級管控，以風險評估的結果為基礎，為用戶決策提供信息參考以及決策措施的建議，以達到提高基坑工程施工過程中的安全性，降低基坑事故的發生頻率的目的。理論意義本文通過相關風險評估的方法理論來進行安全風險評估，為后期一系列的基坑施工提供可靠的依據；另一方面對基坑施工實施階段的體系進行完善，同時提出了更加有效的風險管理體系。風險識別、風險評估、科學管理是基坑施工目前最需要解決的問題。實踐意義通過基坑風險評估管理的一些方法和理念的運用，使得在提高基坑施工安全風險評估實際性的同時，也為決策者在進行決策時提供更多科學的依據，降低的基坑事故的風險，進而保障了人民的生命健康安全和減少了國家財產的損失。研究內容基于國、內外基坑施工風險管理經驗的基礎上，使用基坑施工階段風險識別、分析的相關方法，得出風險因素的清單，采用模糊判斷矩陣和模糊綜合評價法相結合進行風險評估，論文研究的主要內容如下：在查閱基坑施工資料并進行整理分析后，通過研究風險識別與風險評估各種方法，給出本文的風險識別方法和風險評估方法，對基坑工程進行風險識別和風險評估。通過分析得出的風險識別與風險評估的方法，建立施工各個過程中的風險因素指標體系。采用模糊判斷矩陣原理對施工風險進行識別，并構造出較為合理的模糊風險評判矩陣對深基坑項目施工期風險進行模糊綜合評價。基于風險識別得出的風險因素指標體系，得出基坑施工過程中的風險指標，并采用模糊判斷矩陣來確定各指標的權重，最后對各個指標進行模糊綜合評價來完成風險評估。最后，并根據風險的類別進行分類，形成風險因素清單。根據風險因素建立模糊判斷矩陣，計算評價矩陣的最大特征值和特征向量，運用模糊綜合評價法對深基坑工程施工階段的風險進行專項評估和總體的風險評估，經過計算得出風險等級。并對風險結果給出相應的風險防控措施。研究技術路線圖圖1.1技術路線圖第二章風險分析方法理論2.1風險概述2.1.1風險概念風險常指危害產生概率，是一種不利的因素，未達到預計值和實際值之間的差距。從事件的本質上來說，風險發生的不確定情況是由于信息資料掌握不全或者缺失引起的，這將對工程在后期的施工中帶來不必要的結果。風險問題從提出到經過多年的研究，也在不同行業提出了相應的安全風險理念，但是對于風險的發生仍然不能給出相適應的較為準確、完善的界定，原因在于其自身是一個模糊而抽象的概念。一般情況下，風險主要是指對項目產生的損失程度和發生概率大小等。其中較為明顯的特征分別是損失性和不確定性。[2]在風險損失性、不確定性因素下，可以根據風險R由發生概率P與損失程度C之間的對應關系給出表達式，即：對于風險嚴重程度起決定性作用的是風險的發生概率和風險發生后的對施工項目造成的損失程度。2.1.2基坑施工風險特點基坑工程項目主要由可行性研究階段、勘察設計階段、現場施工階段、投入運營使用等五個階段組成。[3]項目的實施階段具體指項目立項到基坑支護全部完成的整個時間段，主要涉及工程勘察、基坑設計、基坑施工三個環節，具體工作內容如下：（1）通過地勘調查基坑與周邊建筑物的關系，主要指：調查基坑所處位置與周邊建筑物、市政道路的基本關系，勘查清楚基坑周邊綜合管廊和地下埋設物，以及確定基坑巖土體基本參數與地下水參數等。（2）深基坑支護方案的設計主要包括：深基坑項目工程基坑降水方案的設計，支護形式的選取、設計方案專家評審，以及優化施工方案等。（3）深基坑的開挖與支護結構的施工，主要包括：基坑地下水處理，土方的開挖，以及開挖之后基坑支護的相關施工等。（4）基坑與鄰近建筑物穩定性的監控量測工作，主要包括：根據基坑開挖的范圍，以及開挖深度和周邊情況核查，確定基坑監測方案。當基坑開挖之后，應根據每層土體性質和開挖速率、支護情況進一步調整監控量測的頻率，實時將監測數據反饋給施工單位根據現場的具體情況及時調整施工進度、優化設計，并對周邊的建筑物和其他重點設施進行定時定期的觀測，采取專門的保護措施。基坑工程施工過程涉及面廣，且時時刻刻都會面臨復雜工程的問題。深基坑施工在很早的土力學中已經是傳統的題目。同時是與支護結構工程設計、環境方面相互交叉的復雜系統工程。主要的特點如下[4]：（1）臨時性。由于基坑支護是臨時性工程，在施工時好多單位可能并未按照永久性工程進行施工，建設單位并未從項目的整體上考慮，而只是一味地節省成本，而施工單位由于各個方面的原因，施工質量并沒有達到設計的強度，最終很容易導致事故發生；（2）時空效應性。基坑開挖工作面、開挖深度對基坑支護結構能否發揮其應有的作用的影響較大，同時也與施工開挖順序和支護時間有關。另外，隨著時間的推移，土體自身在時間的累計上形成蠕變，并與時間延長成正比。土體的抗剪強度與變形量成反比；（3）區域性。深基坑工程場地土層和地下水的情況對工程施工影響顯著，支護結構的選取會隨著場地實際情況存在變化，具有針對性。即同一片基坑場地地質情況也有差異性，區域性針對性較強；（4）周期較長。每個基坑的施工開挖、支護到完成整個地下結構，支護體系需要經過周圍堆載、施加動荷載、施工原因以及降水等不良情況造成的影響，這個過程需要很長的時間；（5）復雜性。在深基坑施工的過程中，深基坑的開挖受到各個因素的影響，涉及的面較廣，并且土層的性質、地下水的賦存條件和分布比較復雜，使深基坑工程具有特殊性和復雜性。2.2風險分析方法工程施工過程中風險分析基本都是一個先風險分析后風險評估的過程，本文的風險分析是先對基坑中的風險要素進行識別，再對基坑支護工程在不同的風險因素下的風險等級進行分析，其中最重要的一點便是對基坑事故的風險先進行分類，以觸發性質來進行歸類處理，然后再進行風險識別，風險評估。在這里首先介紹一些基本的風險識別和風險評估的方法，根據它們的優缺點，結合不同的風險因素選擇合理的方法進行基坑施工風險分析。2.2.1風險識別方法根據風險分析選擇的風險識別方法很多，原理和特點也存在一定的差異，具體使用過程中需要遵循相應的規則，充分發揮各自的優勢。常用的風險識別方法主要有定性、定量和半定性半定量分析法。定性分析法：理論性較強，需要經驗豐富的專家利用其專業知識提供合理的判斷，再結合以往的工程資料進行加工分析，最后歸納出結果。這種方法對分析人員的專業素養要求較高，并且需要有一定的歸納演繹能力，能夠總結出事物的發展規律。定量分析法：根據現場的實測數據和調研資料，通過建立模型將風險問題進行量化，得出風險的損失和概率，得出風險等級。半定性半定量分析法：將定性分析和定量計算相結合使用的分析方法。一般分為兩類：一類是在定性分析基礎上進行定量計算，常見方法有回歸樹分析法、決策模型分析法等；二是以定性分析為主，輔以定量計算，如模糊互補模糊判斷矩陣排序法、層次分析法等。[5]2.2.2風險評估方法隨著歷史發展和社會進步，經過幾代人的努力，在工程風險評估方面以取得了很大的進步，出現很多的評價方法，通過對工程風險評價模型在技術應用等方面的調查研[6]。當前工程風險評估方法主要包括：主觀評價法、模糊綜合評價、層次分析、蒙特卡洛模擬以及故障樹分析等方法。主觀評價法：主要是利用專家的專業素養和工程經驗，結合工程項目的具體情況，主觀的根據因素的利害關系，并通過工程中風險事件發生概率的大小，得出各個因素所占有的權重，最后進行加權求和進行比較分析。故障樹分析法：主要是采用系統安全演繹分析的一種，它是將工程項目中發生的各種風險因素進行逐級的劃分，細化到不能分解時為止，建立一種從上而下樹狀結構的風險分析方法。層次分析法：本方法由美國運籌學家薩蒂首次提出，該方法主要是對具有決策風險的問題按照一定的秩序進行分解，并且互相之間存在遞進層次的內在聯系，此方法都是基于前面基礎上進行決策分析的。層次分析法突出稍微特點就是將較為復雜的問題分解為簡單的，并且構建層次分析模型，同時基于較少的定量數據將風險分析的過程及最終的結果進行量化，使分析解決復雜的工程問題多了一種手段[7]。模糊綜合分析法：1983年波蘭學者W.Pedrycz和荷蘭學者VanLoargoven提出比較判斷的結果可以采用三角模糊數表示，通過對三角模糊數的運算與對數最小二乘法排序向量[8]。隨后梯形模糊數、區間數和直覺模糊數等基于各種不同算法的模糊層次分析法相繼提出。2.3本文采用的風險分析方法在基坑工程施工的過程中，其各個部分產生的風險是不同的，也就是說進行分析時采用的方法和最終需要達到的目標也是不同的。采用合理的風險識別和風險評價方法對于風險評估來說是非常重要的。在眾多施工過程中施工的準備階段主要是以定性和定量相結合進行分析，施工后期主要是以定量方法來保障施工安全，因此在選擇分析方法是要根據項目處于不同階段而進行合理的選擇，本文采用模糊判斷矩陣進行風險識別，模糊綜合評價方法進行風險評估。2.3.1風險識別方法模糊判斷矩陣用[0，1]中的實數來表示標度，其本身就是模糊的概念。風險重要性程度更具合理性是通過用[0，1]中的實數表示的標度來評價。并且判斷矩陣通過層次分析法不易滿足一致性，且其標度全部大于1，沒有模糊的概念，而因素的重要性程度本身就是模糊的性質，用該方法識別風險是不合理的。模糊層次分析法較容易滿足一致性檢驗，模糊互補判斷矩陣原理在決策中主要是應用其中的排序原理。表2.1模糊型（0.1～0.9）標度標度含義0.1元素j極為重要于元素i0.2元素j強烈重要于元素i0.3元素j明顯重要于元素i0.4元素j稍微重要于元素i0.5元素i與元素j同樣重要0.6元素i稍微重要于元素j0.7元素i明顯重要于元素j0.8元素i強烈重要于元素j0.9元素i極為重要于元素j互補若元素i與元素j的重要性程度為，則有關系式：模糊判斷矩陣原理概述設有n個屬性，構成集合R=｛r1，r2，…，rn｝.通過對其中因素的兩兩比較得到判斷矩陣P=（pij）n×n，其中pij表示ri對于rj的優劣程度。取pij∈[0，1]，其意義如下：（2.1）運用模糊互補判斷矩陣原理建立數學分析模型模糊互補判斷矩陣表示的是：給定一個n階矩陣P，如果他滿足式2.3的條件，我們就稱該矩陣是模糊互補判斷矩陣。（2.2）假設n階模糊互補判斷矩陣構成的集合為A，用權重構成的n維正向量w=（w1，w2，l，wn）稱為排序向量，所有向量的集合記為，即：（2.3）滿足約束條件：（2.4）這里，一種排序方法可以看成有A到的映射，記為：（2.5）式中，W稱為模糊互補判斷矩陣P的排序向量。（2）模糊互補判斷矩陣轉化及排序不管是傳統的層次分析法，還是模糊互補判斷矩陣法，首先都要給出可靠的判斷矩陣，判斷矩陣是否可靠取決于它的一致性。如果該判斷矩陣具有良好的一致性，可以說明該判斷矩陣得出的排序向量能真實的反應客觀順序。下面從本質上介紹一下一致性。設矩陣是模糊互補判斷矩陣，如果P符合以下條件：（2.6）（2.7）則稱P為加性一致性的模糊判斷矩陣。另外，模糊互補判斷矩陣確定后，當用特定方法進行后續的權值計算，是否滿足一致性檢驗極為重要。但是由專家們決策確定的判斷矩陣，也不一定滿足加性一致性檢驗。這時需要將判斷矩陣改造使其具有一致性檢驗。首先，若對模糊判斷矩陣P=（pij）n×n（pij∈[0，1]）按行求和，記為：（2.8）然后再進行數學變換：（2.9）這樣就可以得出滿足加性一致性的模糊判斷矩陣R=（rij）n×n[9]。設R是n階模糊矩陣，則R是模糊一致矩陣的充分必要條件是存在一n階非負歸一化的向量及一組正數a，使得，（2.10）成立。由（2.10）式固定i可得（2.11）然后對k求和，有（2.12）由權重向量歸一化條件得（2.13）根據上述過程可得出模糊判斷矩陣排序過程如下[10]：構建模糊互補判斷矩陣；對模糊互補判斷矩陣進行加性一致性轉化；利用權重向量歸一化公式進行排序，求得排序向量。2.3.2風險評估方法基坑支護是一個綜合性的巖土問題，所涉及的方面十分廣泛，為達到一個目的有多種方法可以選擇，目前基坑支護的風險評價方式主要有定性評價方法，如：安全檢査法、專家評議法、專家調研法（德爾菲法）等；定量評價方法，如：模糊數學綜合評判法、層次分析法、網絡分析法、蒙特卡羅數值模擬方法、CIM模型法等。由于定性分析法包含的主觀因素多，因而不能科學、客觀、真實地反映深基坑支護風險的量化值。所以本文選擇了定量分析法中的模糊數學綜合評判法，先在風險識別環節構建風險因素指標，再利用模糊互補矩陣確定各個指標所占的權重，在此基礎上，利用模糊數學綜合評判法得出基坑支護工程的一個綜合評估結果，下面從基本概念，評價步驟和模型變換來進行介紹：基本概念模糊綜合評價法是?種基于模糊數學的綜合評價?法，應?模糊關系合成的原理，將?些邊界不清，不易定量的因素定量化，進?綜合評價。該綜合評價法根據模糊數學的隸屬模糊綜合評價中通常分有?標層和指標層，通過指標層與評價集之間的模糊關系矩陣（即隸屬度矩陣）可以得到?標層對于評價集的?屬度向量，從?得到?標層的綜合評價結隸屬度與隸屬度矩陣是模糊綜合評價的關鍵性概念。評價步驟[7]①建立評判對象因素集。因素就是對象的各種屬性和性能，在不同的場合，也稱為參數指標或質量指標，它可以綜合的反應對象的質量，因而可以由這些因素來評價對象。②建立評語集。③建立單因素評判，即建立一個從到的模糊映射，由可以誘導出模糊關系，得到模糊矩陣[12-14]稱R為單因素判斷矩陣，以此構建一個的綜合評判模型。④綜合評判。利用風險識別中所求出的各個因素的權重，可以表示為一個模糊子集，在與全部得出之后，則綜合評判模型。記，如果評判結果，之后還需對其結果進行歸一化處理，遵循最大隸屬度原則[5]，得出最終評估結果。模型變換以上所說的模型是較為初級的模糊綜合評價，但在實際的工程建設中，我們會經常遇到多因素影響下、不同層次的情況下，需要運用多級模糊進行綜合評價。在這種情況下，我們首先是將多層次的綜合評價進行分解，先從最底層類似因素著手，從簡單到復雜的過程，一次向上的對風險因素進行綜合評價，直到最后一層評價結束，得出評價結果。2.4本章小結本章從風險的基本概念觸發，對風險識別的基本方法進行了介紹，并就本文采取的模糊互補矩陣和模糊綜合評價法進行詳細的介紹，給出了權重理論和風險評價的優勢，建立模糊互補矩陣數學模型，通過公式將模糊互補矩陣轉化為滿足加性一致性的模糊互補判斷矩陣，通過行和歸一化求出排序向量。再利用模糊綜合評價方法進行專項和綜合風險評估。第三章基坑支護工程風險識別3.1風險識別過程及風險因素清單3.1.1風險識別過程通過查閱大量的基坑事故案例，進行整理分析可以得出基坑工程現階段主要存在的問題，風險因素主要的產生來源有：基坑工程在設計方面的局限性目前基坑工程施工在施工時主要是以理論部分為主，再以前人施工得出的經驗為輔進行施工。雖然在《建筑工程基坑支護技術規程》[11]中對基坑工程的勘察、設計等方面有所優化，但基坑的穩定性是建立在多個約束條件之上的，實際中是很難進行精確的掌控，理論儲備不夠豐富，就可能在基坑設計之中出現偏差，不能夠完美的進行施工。基坑在深度和廣度上不斷發展隨著社會的發展，城市中的人口也在不斷的增加，這就導致了城市空間的緊張，新的建筑在需要滿足人民的要求的同時也要符合城市的規劃，這就使得城市的縱向發展加速，更多的地面以下的空間需要加以利用，隨之基坑的開挖深度也就顯著增加，基坑開挖深度可達30m左右，部分建筑物甚至有地下3層。然而大范圍的開挖會對土體結構造成破壞，增加了很多施工過程不確定風險因子，極大地加大了基坑施工人員和管理者的工作難度，同時也導致了基坑施工過程中的危險性提高。基坑施工階段多因素共同作用基坑工程在施工的過程中周圍的環境包括土體、地下水等條件是在不斷變化的，隨著工程的發展，可能因為其中一個條件突然發生變化，會導致其他因素變化的積累，導致嚴重后果。基坑施工對周圍環境具有一定危害性由于城市空間使用的緊張現狀，基坑開挖以深度的形式不斷發展，必然會導致基坑項目所臨近的建筑物、地鐵、道路、地下管道等受到不同程度的影響，基坑挖掘打破原有的土體平衡，影響周圍地質條件，影響地下水方向，同時可能也會導致周邊環境[15]發生一系列事故，比如道路倒塌、地下水管破裂、附近建筑物傾斜等。這些在對人們的生命財產安全造成影響的同時，也會引起廣泛的社會影響。基坑工程投入成本較高基坑工程是高成本工程，其投入的費用與其開挖的深度成正比，同時在基坑使用的過程中，還需要一定的維護費用，基坑的總投入費用和工期都占了總工程項目的20%左右。因此，基坑不管是在總投資還是總工期上占比都比較大，所以有很多項目，資本者為了能早日回收資金，就想方設法控制前期資金的投入，將項目承包給相應的施工單位，而施工單位為了更高的利益，又設法縮減工期，降低建設成本，使得基坑的安全無法得到保障。基坑施工的組織協調復雜基坑在施工的過程中，可能會涉及到土方施工單位、基坑監測單位等多家建業承包單位的平行交叉施工，現場組織、協調工作是非常復雜的，同時還具有一定的難度。要想基坑項目安全有序的進行，就必須通過嚴格明確的管理條例來制約施工人員的行為，否則在施工過程中可能會出現混亂，導致新的風險因素的產生。基坑工程風險管理水平低由于我國的基坑項目起步較晚，在很多方面沒有充足的施工經驗，管理人員管理上還存在很多的不足，對基坑施工過程中可能發生的風險沒有一個很好地預防和防范，導致事故的發生幾率提高，并且對整個施工項目的管理非常不利。增加了風險因素，影響工程的正常進行，會延長工程的工期、增加工程費用。3.1.2風險因素清單在基坑風險評價的過程中，風險識別是重中之重，項目的管理是以風險識別為基礎的，風險識別是建立在查閱大量的基坑事故資料和總結以往的工程經驗的基礎之上的，并通過一定的方法進行歸納總結，最終形成風險因素清單。在基坑工程風險識別的過程中，經常采用分解分析法，專家調查法，圖解法等方法。但在實際的工程中會將幾種方法結合起來使用，增加風險識別的可靠度[16]。3.2風險指標的建立基坑施工一些風險在勘查設計中引入，隨著工程項目的進行，這些風險因素會不斷積累，如果不加以管理，到后期會帶來危險，對人們的生命財產安全產生威脅。本文將從工程環境、組織與管理、技術因素、施工作業、現場管理等6個一級指標進行風險因素識別，綜合得出19個二級指標，通過模糊互補矩陣確定各個風險因素的權重以及其排序[18]。3.2.1工程環境潛在風險指標建立基坑工程施工是各個部分按照各自的工序進行的，要根據其分部分項工程分析其潛在的風險因素。結合施工方案各個部分分別對施工階段風險因素產生影響，包括基坑監測和周邊環境的變化等各項工程的主要風險因素。通過查閱相關資料，結合現場施工管理，工程環境主要潛在的風險因素包括水文條件、氣象氣候、工程地質、基坑特征和現場作業環境，下面采用模糊互補判斷矩陣原理識別并排序這些風險因素中的主要因素。借鑒風險清單確定基坑在工程環境方面的風險因素，本文確定的工程環境風險因素共5個，如下圖3.1所示：圖3.1工程環境風險因素指標3.2.2組織與管理潛在風險指標建立在基坑施工過程中，會涉及到多個施工單位的交叉施工，這就導致現場組織與管理是非常復雜的，必須通過建立明確有效的組織管理制度來確保工程的順利進行，約束施工人員的行為，一旦其中出現組織管理混亂，就很有可能引發事故，增加風險因素。通過查閱相關資料和對以往事故的分析，基坑的組織與管理主要分為施工作業人員管理、分包管理和安全教育與培訓，本文確定的組織與管理風險因素共以上3個，如下圖3.2所示：圖3.2組織教育與管理風險因素指標3.2.3技術因素潛在風險指標建立由于我國基坑工程起步晚，沒有充足的施工經驗，導致工程設計理論存在一定的缺陷，無法避免存在一些問題，例如：設計人員資歷不夠，沒有足夠的工程經驗；設計人員在未嚴格按照規范要求的前提下進行設計，選取的參數存在一定偏差；在施工前因經驗不足未做好充分的準備工作，導致施工時出現問題；在勘察地質信息時，未全面的收集所有必要信息，存在一定的缺漏，影響后續工程的進行。因此，我們要注重因技術問題而產生的風險因素，并通過數學分析并識別出其中主要的風險因素。通過調研相關資料，結合以往現場施工經驗，本文確定的主要技術風險因素共3個，如下圖3.3所示：圖3.3技術因素風險因素指標3.2.4施工作業潛在風險指標建立施工風險是貫徹在基坑工程整個建設周期之內的，在土方開挖之后所有潛在的風險都會一觸即發，本文主要將基坑施工作業分為4部分，支護作業可以確保周邊的主體不會發生垮塌的事件，同時這也是土方開鑿的重要的條件；排水與降水來防止基坑坡面和基底的滲水，保持坑底干燥，便利施工。同時增加邊坡和坡底的穩定性，防止邊坡上或基底的土層顆粒流失。土方開挖是將土和巖石進行松動、破碎、挖掘并運出的工程，在工程初期以至施工過程的關鍵工序；交叉作業合理規劃施工組織，節約成本，但必須以保證工程質量為前提。對于越龐大越復雜的工程，交叉作業的作用就越顯著，同樣，規劃不當導致的后果也越嚴重。本文確定的4個施工作業風險因素如下圖3.4所示：圖3.4施工作業風險因素指標3.2.5現場管理潛在風險指標建立基坑工程在施工過程中有大量機械設備、材料需要堆放及轉運，而在基坑施工階段，現場大部分場地已被開挖的基坑占去，周圍可供的施工用地往往很小，這種情況在鬧市區或建筑密集地區更為突出。因此，在施工時除對現場應做好合理布置外，還應根據現場條件、工程特點及施工方案做好施工布置，如起重機基礎或開行道路、大型設備（如混凝土泵車）的停放點、挖土棧橋或坡道、臨時施工平臺等，以保證施工的順利進行。本文確定的3個現場管理風險因素如下圖3.5所示：圖3.5現場管理風險因素指標3.2.6其他潛在風險指標建立在基坑支護中，自基坑開挖時開始監測項目到周邊建筑物等產生水平、垂直位移，基坑支護施工安全風險評估情況，必須采取動態的監控，若發現問題必須及時采取應急處理，在工程中常因監測時不盡職、疏漏等原因，最終導致問題處理不及時，產生風險。因此，建立安全監控和應急處理兩個風險指標，如下圖3.6所示：圖3.6其他風險因素指標3.2.7綜合指標體系建立基坑工程一級指標建立如下圖3.7所示：圖3.7基坑施工一級指標體系3.3基坑工程風險識別3.3.1工程環境潛在風險因素識別（1）模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）（2）利用公式（2.8），（2.9）將以上矩陣轉化為加性一致性模糊互補判斷矩陣。（3）利用公式（2.13）進行向量排序可得通過以上計算可得出工程環境中的風險指標權重占比由大到小依次為氣象氣候、工程地質、基坑特征、水文條件以及現場作業環境。3.3.2組織與管理潛在風險因素識別（1）模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）（2）用同樣方法將上述矩陣轉化為加性一致性模糊判斷矩陣.（3）利用公式（2.13）進行向量排序可得通過上計算可得出組織與管理中的風險指標權重占比由大到小依次為分包管理、規章制度以及施工作業人員管理。3.3.3技術因素潛在風險因素識別（1）模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）（2）用同樣方法將上述矩陣轉化為加性一致性模糊判斷矩陣.（3）利用公式（2.13）進行向量排序可得通過上計算可得出技術因素中的風險指標權重占比由大到小依次為設計方案、施工準備以及地質勘察。3.3.4施工作業潛在風險因素識別（1）模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）（2）用同樣方法將上述矩陣轉化為加性一致性模糊判斷矩陣.（3）利用公式（2.13）進行向量排序可得通過上計算可得出施工作業中的風險指標權重占比由大到小依次為交叉作業、支護作業、土方開挖與運輸以及排水與降水。3.3.5現場管理潛在風險因素識別（1）模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）（2）用同樣方法將上述矩陣轉化為加性一致性模糊判斷矩陣.（3）利用公式（2.13）進行向量排序可得通過上計算可得出現場管理中的風險指標權重占比由大到小依次為防火漏電保護、臨邊保護以及施工設備與設施。3.3.6其他潛在風險因素識別（1）模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）（2）由于該矩陣為二階矩陣，所以該矩陣的加性一致性模糊判斷矩陣就是它本身。（3）利用公式（2.13）進行向量排序可得通過上計算可得出其他風險指標權重占比由大到小依次為安全監控與應急處理。3.3.7綜合風險識別下面對一級目標層的風險指標進行風險識別：模糊互補判斷矩陣構造（模糊矩陣標度、專家意見）利用公式（2.8），（2.9）將以上矩陣轉化為加性一致性模糊互補判斷矩陣。利用公式（2.13）進行向量排序可得3.4本章小結本章將從工程環境、組織與管理、技術因素、施工作業、現場管理等6個一級指標進行風險因素識別，綜合得出19個二級指標：在工程環境方面，以水文條件、氣象氣候、工程地質、基坑特征和現場作業環境作為風險指標；在組織與管理方面，以施工作業人員管理、分包管理和安全教育與培訓為風險指標；在技術因素方面，以設計方案、地質勘察和施工準備為風險指標；在施工作業方面，以支護作業、排水與降水、土方開挖與運輸和交叉作業為風險指標；在現場管理方面，以防火漏電保護、施工設備與設施和臨邊保護為風險指標；在其他方面，以安全監控和應急處理為風險指標；最后利用模糊評價矩陣對各個風險指標求取權重，進行向量排序。基坑支護工程風險評估通過使用不同的方法和手段對基坑項目工程的風險因素進行識別，并根據所屬的風險類別進行分類，以此構建風險因素清單。然后根據風險因素清單進行有針對性的風險評估，根據評估結果采取可靠的風險防控措施，使得風險在可控范圍之內，風險發生后能迅速進行應急處理，以降低其影響。當深基坑開挖之后，隨著深度的逐漸增大，深基坑項目所存在的風險也逐漸的出現，有些是我們在之前的風險預估中提前得到的，而有些則是在后期的實施階段逐漸出現的。在一定的進度和支護條件下，風險也會隨之發生變化。深基坑項目現場瞬息萬變，在應急方案比較全面的條件下可能會出現新的風險。所以，風險在項目實施之前和進行中都是時時刻刻存在的，必須在項目實施中動態防控應對風險發生[17]。4.1建立風險因素集我們在上一章建立了風險因素指標體系，在工程環境選擇了水文條件、氣象氣候、工程地質、基坑特征以及現場作業環境五個方面作為風險因素指標；在組織于管理選擇了施工作業人員管理、分包管理以及安全教育與培訓三個方面作為風險因素指標；在技術因素選擇了設計方案、地質勘察以及施工準備三個方面作為風險因素指標；在施工作業選擇了支護作業、排水與降水、土方開挖以及交叉作業四個方面作為風險因素指標；在現場管理選擇了防火漏電保護、施工設備與設施以及臨邊保護三個方面作為風險因素指標；在其他選擇了安全監控與應急管理兩個方面作為風險因素指標。利用上述風險因素指標建立風險因素集，一級指標風險因素集：基坑施工安全風險評價指標體系：。二級指標風險因素集：工程環境：；組織與管理：；技術因素：；施工作業：；現場管理：；其他：，如下圖4.1所示。本文將利用這些風險因素集進行基坑支護工程的風險評估。圖4.1安全風險評價指標根據風險識別建立評價指標權重匯總如下表4.1所示：表4.1評價指標權重匯總一級指標二級指標單項權重總排序權重工程環境B1（0.263）水文條件C110.1280.034氣象氣候C120.3210.085工程地質C130.2580.068基坑特征C140.1960.052現場作業環境C150.0970.026組織與管理B2（0.074）施工作業人員管理C210.1130.008分包管理C220.5660.042安全教育與培訓C230.3210.024技術因素B3（0.223）設計方案C310.5680.127地質勘察C320.0980.022施工準備C330.3330.074施工作業B4（0.186）支護作業C410.3030.056排水與降水C420.1200.022土方開挖與運輸C430.1690.031交叉作業C440.4080.076現場管理B5（0.110）防火漏電保護C510.5680.062施工設備與設施C520.1710.019臨邊保護C530.2610.029其他B6（0.143）安全監控C610.6500.093應急處理C620.3500.0504.2建立安全評語集并進行風險評估安全模糊評語是為專家打分提供依據，本文建立5個等級，表示風險的高低。通過專家的決策判斷，最終形成較為合理的模糊評判矩陣，構建專家調查表如下表4.2所示：表4.2確定模糊集隸屬度的專家調查表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高因素集1風險因素1風險因素2風險因素3…風險因素n因素集2風險因素1風險因素2風險因素3…風險因素n因素集n風險因素1風險因素2風險因素3…風險因素n通過專家打分確定模糊隸屬度之后，就可以構建模糊評價矩陣，隨后按照模糊綜合評價方法的步驟進行就能確定基坑工程中各風險因素的危險程度，首先對各個二級目標層中的風險因素指標進行風險評估，其后再根據風險識別中所求出的各個因素的權重，對一級目標層中的風險因素指標進行總體評估，得出最終基坑支護工程風險評估結果。4.3本章小結本章在第三章的基礎上，構建風險因素清單和評價指標權重匯總表，利用上述風險因素指標建立風險因素集，為后面的模糊綜合評價提供基礎，隨后建立模糊評語集合和專家調查表，并通過專家調查法分別計算不同風險因素對應的隸屬度，并構造出較為合理的模糊風險評判矩陣對基坑施工期風險進行模糊綜合評價。第五章工程實例5.1工程實況洞庭湖大橋位于湖南省岳陽市，距洞庭湖公路大橋約4.2km，蓮花池水站2.2km，均屬于為湘江漫灘區，總長約10427.06m。7#和8#墩位于堤壩的兩側，基礎為10Φ1.8m鉆孔樁，呈梅花狀，樁長分別為34m和32m；承臺均屬于矩形承臺，厚度大約3.5m。2014年3月20日開始施工，施工期間水位約為+20.5m，地面標高約為+30.7m，開挖區土層簡單，多為第四系松散土層－粉質黏土[18]。5.2基坑施工專項風險評估5.2.1工程環境風險評估第三章提出的施工中常見的風險事故中的風險指標，來評估勘察在深基坑施工階段的技術風險等級。先確定各個風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.1。表5.1模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高工程環境水質條件0.300.300.200.100.10氣象氣候0.080.120.250.350.20工程地質0.250.270.230.170.08基坑特征0.100.150.380.230.14現場作業環境0.280.270.310.080.06根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅲ級風險。5.2.2組織與管理風險評估先確定組織與管理中各個風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.2。表5.2模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高組織與管理施工作業人員管理0.360.250.240.120.03分包管理0.280.240.210.190.08規章制度0.300.230.220.190.06根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅰ級風險。5.2.3技術因素風險評估先確定技術因素中各個風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.3。表5.3模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高技術因素設計方案0.330.350.200.100.02地質勘察0.400.460.080.040.02施工準備0.350.380.180.080.01根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險。5.2.4施工作業風險評估先確定施工作業中各個風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.4。表5.4模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高施工作業支護作業0.150.120.320.210.20排水與降水0.390.480.080.030.02土方開挖與運輸0.260.380.200.120.04基坑特征0.100.160.250.340.15根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅲ級風險。5.2.5現場管理風險評估先確定現場管理中各個風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.5。表5.5模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高現場管理防火漏電保護0.080.140.260.330.19施工設備與設施0.350.480.120.040.01臨邊保護0.250.360.120.200.07根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險。5.2.6其他風險評估先確定其他中各個風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.6。表5.6模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高其他安全監控0.260.350.200.110.08應急處理0.360.450.150.020.02根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險。5.2.7綜合風險評估先確定各個一級風險指標對評語的模糊集隸屬度，見表5.7。表5.7模糊隸屬度統計表因素集風險因素評語集很低較低中等高極高一級指標工程環境0.120.130.320.210.22組織與管理0.210.260.250.180.10技術因素0.320.440.120.080.04施工作業0.180.150.350.180.14現場管理0.130.200.310.190.17其他0.330.450.150.060.01根據上述表的專家評價內容，構建模糊評價矩陣：根據第三章風險識別所得出的指標權重排序結論，確定風險重要性程度模糊集：然后，根據綜合評判模型公式，得出綜合評判集合：根據最大隸屬度原則中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險，但從另一個方面來說，稍微小于，基坑工程故綜合評價風險是介于Ⅱ級風險和Ⅲ級風險之間。5.3本章小結本章在洞庭湖大橋基坑施工案例的基礎上，運用矩陣計算軟件對各個專項進行風險評估和綜合風險評估，評估結果如下：根據最大隸屬度原則，工程環境中的數值最大元素為，故評價為Ⅲ級風險；組織與管理中的數值最大元素為，故評價為Ⅰ級風險；技術因素中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險；施工作業中的數值最大元素為，故評價為Ⅲ級風險；現場管理中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險；其他中的數值最大元素為，故評價為Ⅱ級風險；基坑工程故綜合評價中，稍微小于，風險是介于Ⅱ級風險和Ⅲ級風險之間。第六章總結與展望本文通過查閱基坑施工的相關資料，在風險評價理論的基礎上，對基坑的風險評估進行研究。首先從基坑工程的背景