地铁车站深基坑地下水工程风险分析和控制.pdf

第2 期 总第16 5 期 2 0 1 3 年4 月 中圄彳盛工朽 C H I N AM U N I C I P A LE N G I N E E R I N G N o ．2 S e r i a lN o ．16 5 A p r ．2 0 1 3 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 4 4 6 5 5 ．2 0 1 3 ．0 2 ．0 2 4 地铁车站深基坑地下水工程风险分析和控制 周恺运 上海市城市建设设计研究总院，上海2 0 0 1 2 5 摘要地下工程施工技术发展的同时，伴随的施工风险问题E t 益凸现，亟需有针对性的识别和控制。由于地质条 件复杂、涉及的专业多、投资大、建设期长及不可预见因素多等，深基坑地下水工程的风险控制非常关键。通过 对国内工程类风险管理现状及其风险分析方法的研究，分析深基坑地下水工程的风险，确定主要影响因素，制订 相应控制措施；结合工程案例运用研究成果，具体识别和分析深基坑地下水工程风险，遴选和提出地下水控制方 案和技术，形成深基坑地下水工程风险管理体系。 关键词深基坑；地下水工程；风险控制 中图分类号T U 7 5 3 ．6 6文献标志码A文章编号10 0 4 4 6 5 5 2 0 13 0 2 0 0 7 0 0 3 上海某地铁工程的地下四层岛式车站，平面图 如图1 所示。整个车站共分为4 个基坑，车站原设 计端头井地下连续墙深5 1m ，标准段深4 8m 。 车站区域地质水文情况如下第④层粉性土 分布，厚0 ．9 ～2 ．9m ；第⑥层暗绿色黏性土 硬土 层 缺失；第⑤层亚层复杂，其中在东端井位置存 在⑤一粉质黏土，而且与⑦。层连通，最浅处只 有3 4 ．5m ；第⑦层层面埋深4 4 ．0 ～5 2 ．8 m ，其中⑦。 层局部缺失且因夹较多薄层黏性土，土性比⑦层 明显差。 图1 工程总平面图 车站东端井勘测点的布置正好处于端头井的两 侧，其中一个孑L 显示有⑤一层粉质黏土，另一个 没有⑤一层粉质黏土，而中间没有勘测点，因此， 无法确定⑤H 层粉质黏土是否进端头井基坑。而 ⑤一层粉质黏土是否进入基坑对于基坑承压水的 降深影响比较大⋯，相差约1 0m 的降深。 通过施工前期的降水试验和理论计算，对最右 的Z 3 区基坑的地下连续墙进行加深，端头井加深 至6 2m ，标准段加深至6 1m ，其他区域深度不变。 收稿日期2 0 1 3 0 1 2 1 作者简介周恺运 1 9 8 6 一 ，男，助理工程师，本科，从 事轨道交通工作。 7 0 该车站区域承压水层顶约为5 0m ，因而，除Z 3 区 外，其他区域地下连续墙基本对承压水没有阻隔作 用。因此，存在事故安全隐患。 1 深基坑地下水工程故障树编制 对深基坑地下水工程进行故障树分析，目的是 从工程本身和周边环境安全出发，认识地下水可能 引发工程事故的安全隐患，采取针对性的措施加以 控制∽J 。在工程施工之前开展这项工作，可避免 选用不安全的设计和施工方案，并提出现场施工安 全监管的重点内容。故障树的编制要求分析人员十 分熟悉深基坑地下水工程系统情况，包括各种工作 程序、各种施工参数、作业条件、环境影响因素及 万方数据 中圄彳盛王存周竽曩彬娑芋謦竺- 沓三竺璺哩坌竺 兰竺 兰竺 竺 过去常发事故情况等。在这里主要通过故障树分 析，寻找深基坑地下水事故的全部事故模式，其中 发生概率最大的事故就是系统的薄弱环节，找出 了这种事故模式就可指导各方采取措施去加强薄 弱环节。 本工程深基坑地下水故障树如图2 所示。 X 1 0X 1 1 X 1 2 X 1 3 图2 深基坑地下水工程故障树 2 故障树分析 1 根据对一些基本事件发生概率的统计数据 和方法，对深基坑地下水工程事故的基本事件发生 概率估计如表1 所示。 表1 事故基本事件发生概率、概率重要度 和关键重要度 编号编号意义概率概率重要度关键重要度 X 1地下连续墙变形产生裂缝渗漏0 ．0 10 ．2 4 560 ．0 8 78 5 6 X 2放坡比例太大0 ．10 ．1 7 0 9O ．0 6 11 3 5 X 3 未进行降水疏干 O ．1O ．1 7 0 90 ．0 6 l1 3 5 X 4 勘测资料负偏差 O ．1O ．1 1 8 00 ．0 4 2 2 1 1 X 5 设计资料负偏差 0 ．10 ．1 1 800 ．0 4 22 1 l X 6 接头刷壁不干净 O ．20 ．0 5 390 ．0 3 85 6 2 X 7 接头错缝 0 ．1O ．0 4 390 ．0 1 57 0 4 X 8混凝土不密实O ．10 ．0 4 390 ．0 1 57 0 4 X 9无承压水补给措施0 ．60 ．3 1 81 50 ．6 8 28 5 5 X l O单井出水量负偏差 O ．5O ．0 0 0 9 4O ．0 0 16 8 1 X 1 l 井数量负偏差 0 ．0 l0 ．0 4 7 0 00 ．0 0 16 8 l X 1 2 井设备损坏 0 ．10 ．1 1 58 9O ．0 4 14 5 6 X 1 3 观测水位偏差 O ．1O ．1 1 58 90 ．0 4 l4 5 6 X 1 4承压水超降0 ．50 ，3 8 2 1 60 ．6 8 35 3 1 X 1 5无有效阻隔O ．70 ．2 7 2 9 70 ．6 8 35 3 1 概率值与事件发生的可能性问的对应关系如 下0 ．0 1 表示不可能；0 ．1 表示可能性较小；O ．3 表 示可能但不经常；0 ．5 表示可能且一般较严重；0 ．7 表示相当可能且严重；O ．9 表示完全可能且相当严重。 2 为了分析深基坑地下水工程事故中各基本 事件对顶事件发生所产生的影响大小，分析各基本 事件概率重要度是非常有必要的旧J 。求出故障树 的结构函数后，根据概率重要度的计算公式计算出 各基本事件的概率重要度数值 见表1 。 从排序结果可以看出基本事件X 1 4 、X 9 、X 1 5 的发生概率的变化对顶事件发生概率的影响程度最 大。只要能减少这些基本事件发生的概率就能大大 地减小顶事件发生的概率，也就是说，如果能采取 措施减少承压水超降、采取一定的承压水补给措 施、采用阻隔降承压水对周边环境影响措施等，可 以有效地控制深基坑工程地下水事故的发生。 3 各基本事件的关键重要度也详见表1 。从排 序可以看出，基本事件X 1 4 、X 1 5 、X 9 对深基坑工 程地下水事故的影响较大。即在本工程中，应注重 承压水超降、无承压水补给措施、无有效阻隔降承 压水对周边影响等风险的控制。 3 深基坑地下水工程风险控制措施 根据故障树分析的结果，本工程控制地下水风 险主要从以下几方面来实施。 7 1 万方数据 中国彳盛工程 周恺运地铁车站深基坑地下水工程风险分析和控制 2 0 13 年第2 期 I 针对地层复杂性和不确定性，通过现场降 水试验和施工补勘的方式来明确水文地质参数和地 层分布，确定针对性降水方案，避免地下水突涌的 风险。 2 通过地下连续墙成槽机、泥浆等成槽工艺、 接头形式的优化措施来保证地下连续墙的质量，避 免因地下连续墙缺陷而引起的地下水渗漏和水土涌 人事故。 3 从严格控制放坡，采取降水疏干、覆盖土 坡等措施保证基坑纵坡的稳定 本工程采用框架逆 筑施工，故基本不存在边坡稳定的问题 。 4 通过围护一降水一体化设计、分层降压、 高精度水位控制、根据工况按需降水等措施，实现 “四维”降水最小化，减少降承压水对周边环境的 影响。 现场降水试验是降水工程的常规手段之一，但 以往的现场试验往往偏重于水量、水位的统计，成 果主要是反演出地层的水文参数。在本工程除了传 统的参数反演之外，还通过降水试验来调查降水 过程中各土层之间的水力联系及固结沉降规律E4 ] 。 另外，通过不同滤管长度的降水井抽水能力对比， 找出最优化的滤管长度和井点深度。 根据补勘数据，z l 区承压水层顶取一4 6 ．0m ， Z 2 区、Z 4 区承压水层顶取一4 7 ．0m ，Z 3 区标准段 取一4 7 ．0m ，端头井取一4 1m 。Z 3 区端头井，由于 已经加深地下连续墙，偏安全考虑F S 系数取I ．0 5 ， 而其他区域F s 系数取1 ．I ，详细的各区基坑开挖 至坑底时的最大降深计算见表2 。 表2 各区降深计算表m 分区层顶开挖深度安全水头F S 水头降深 z 1 区标准段 4 6 ．02 7 ．63 3 ．13 8 ．95 ．7 Z 1 区端头井4 6 ．02 9 _ 33 0 ．13 8 ．98 ．8 z 2 区标准段 4 7 ．02 7 ．63 4 ．9 3 9 ．95 ．O z 2 区端头井 4 7 ．02 9 ．33 1 ．93 9 ．98 ．O z 4 区标准段4 7 ．02 7 ．93 4 ．43 9 ．95 ．5 z 3 区标准段 4 7 ．02 8 ．03 4 ．2 3 9 ．95 ．7 z 3 区端头井3 9 ．72 9 ．71 7 ．93 3 ．71 5 ．8 注表中开挖深度是相对于绝对标高“．6 6m 。 4 结语 深基坑地下水工程的风险具有工程的临时性、 实施的动态复杂性、安全危害的社会性等特征，其 风险源也错综复杂。对深基坑地下水工程的风险控 制需要建立起一套具有可操作性的工程风险分析系 统，全面准确地识别和衡量其风险；在风险分析的 基础上，对风险进行处置和监控。 目前，关于深基坑地下水工程的风险研究还处 于起步阶段，无论是理论还是实际应用都还有待完 善。随着风险控制理论在地下工程中不断深入的研 究和应用，利用风险控制理论来确保地下工程建设 的顺利进行是今后地下工程建设的发展方向。 参考文献 [ I ] 叶国强，陈杰生．深基坑施工中承压水的危害、预防及紧急应 对措施[ J ] ．建筑施工，2 0 0 5 ，2 7 7 2 2 2 5 ． [ 2 ] 李长山．杭州地铁秋涛路站基坑施工管涌分析处理[ J ] ．路基 工程，2 0 0 6 3 1 1 1 ～1 1 4 ． [ 3 ] 陈在华．深基坑降水技术的应用及对周围环境影响的分析[ J ] ． 安徽建筑，2 0 0 4 3 8 3 8 6 ． [ 4 ] S T I J NC ，R i s km a n a g e m e n ti nd e v e l o p i n gc o u n t r i e s [ J ] ．W o r l d B a n k T e c h n i c a lP a p e r s ．1 9 9 3 ． 心p 呕b “净q b “夸呕b 叫町b “呕b “昭b q b q b 嵋b “喀b o 喀b 叫喀b 叫喀b “兮町b “夸嵋b d 争嵋“唱b “秘嵋b n ‘J f中华人民共和国住房城乡建设部‘’ 8 公告 ， ； 9 第16 5 4 号 9 l 住房城乡建设部关于发布行业产品标准 l ； 城市市政综合监管信息系统管理部件和事件信息采集的公告 ； ；现批准城市市政综合监管信息系统管理部件和事件信息采集为城镇建设行业产品标准，； 5编号为C J ／T4 2 2 2 0 1 3 ，自2 0 1 3 年6 月1 日起实施。{ ； 本标准由我部标准定额研究所组织中国标准出版社出版发行。 l 9 住房城乡建设部 9 o2 0 1 3 年3 月1 2 日J 留乙n 9 电“ 吣心“ 心9 吧“ 心昏吧“ q 昏吧“ 心昏电“ q 昏电“ 争心印q 争电“ q 争心”吣心p q 争电”q 9 电p 吣心”q 争电p q 9 吧“ 代9 电p 代昏乜“ j 萍 万方数据