地铁深基坑施工安全风险识别与评估技术

0 引言

近年来城市化进程的加快，地铁已成为缓解城市交通压力、促进经济发展的重要基础设施，而地铁建设时大量车站和区间工程需要使用深基坑施工技术，部分地区地质条件复杂、地下水丰富、周边建筑密集，安全风险远高于普通基坑工程，需要切实做好地铁深基坑施工安全风险系统识别与科学评估工作，才能有效降低事故发生概率、提高施工安全性。

1 地铁深基坑施工安全风险识别方法

1.1 风险源分析分类

地铁深基坑施工安全风险源呈现多维度和动态化特征，科学分类风险源可以为后续系统化风险识别和精准评估奠定良好基础。结合工程实践可将主要风险源划分为以下四个类别。

（1）地质条件风险：复杂的地层构造、软弱夹层、非均质填土以及局部断层带会影响坑壁及底部土体的力学响应。高水位条件下地下水渗流可能造成渗透破坏、管涌或坑底隆起等问题，使支护结构失效。地层与周边地下构筑物之间的相互作用会进一步增加风险的不确定性。老城区或既有轨道交通线路附近施工时地质扰动可能造成邻近结构的附加变形，安全控制要求较高[1]。

（2）施工工艺与设备风险：施工时开挖速率过快会让土体应力重分布过于集中，导致侧壁位移和沉降超限；支护结构设计、加工或安装环节存在缺陷时，承载力与刚度均可能不足，从而降低抗变形能力。大型机械设备如旋挖钻机、履带起重机运行时结构失稳、动力系统故障或控制系统失灵，会造成严重的安全威胁。设备维护不当或操作规程执行不到位还可能导致突发性机械事故。

（3）环境与外部干扰风险：基坑开挖引起的地表沉降会改变既有结构的受力状态，增加裂缝、倾斜或沉降失控的可能性。道路重载车辆振动、管线改迁作业以及地下水补给变化等因素均可能诱发结构位移或让支护系统应力集中。极端气候事件（强降雨、大风、持续低温）会在短时间内改变现场水文、荷载及施工条件，给排水系统和支护体系带来额外压力。

（4）人员与管理风险：作业人员技能不足、安全意识薄弱或违章操作均会直接引发安全事件。项目管理层施工组织、技术方案调整、资源调配与应急响应等方面的决策质量决定了风险控制的有效性。监测预警体系若覆盖不足或响应迟缓隐患就难以在发展阶段得到控制。

1.2 风险识别方法

地铁深基坑施工前期预判阶段，需基于详细的地质勘察报告和周边环境调查资料组织跨专业技术团队做好风险研讨工作，由专家组利用以往工程数据库和典型事故案例划分基坑分区风险，结合事故树分析建立高风险情景模型，如“基坑底部突涌水”事故树会分解至帷幕渗透系数超限、降水井失效、地下水补给异常等可量化因素。此阶段的成果以二维风险分布图和情景风险链的形式呈现，主要为设计优化提供依据。

进入过程监测阶段后，现场需要布设测斜仪、沉降板、渗压计和支撑轴力计在内的多类型监测设备，完善多维数据采集体系。所有监测点布局均与前期风险分布图对应，使数据采集重点集中在高风险区域。监测频率依据开挖深度、周边荷载变化及气象条件动态调整，常规为每日一次，高风险期增加至每 4 小时一次。监测数据实时上传至安全管理平台，系统自动调用阈值判定模型进行初步筛查，并生成趋势预测曲线[2]。

动态修正环节，现场安全员按照经风险清单优化过的检查表巡查施工现场，重点检查内容随监测数据变化而调整。当某侧支护墙水平位移接近预警值时，巡查增加该区域支撑节点、锚杆张拉端及周边土体全面检查。若检查结果与监测趋势一致，立即启动专项会商，制定加固支撑、调整开挖顺序或启动应急降水等措施。

2 地铁深基坑施工安全风险评估技术

2.1 构建安全风险评估指标体系

整体结构上，该体系采用“目标层—准则层—指标层”的三级形式。

目标层确定为地铁深基坑施工的安全风险综合等级，用于反映总体安全水平；准则层按照风险来源划分为地质与水文条件、施工工艺与结构状态、环境与外部干扰以及人员与管理控制四大类；指标层则由各准则类别下可直接测量或计算的参数构成，从而将宏观的风险目标分解为可操作的技术指标。

地质与水文条件方面评估的重点主要为土体的抗剪强度、地下水位的变化趋势以及渗透系数的分布。这些参数可通过室内三轴试验、现场十字板剪切试验和抽水试验等方式获得，能直接反映基坑围护结构及土体的稳定性。施工工艺与结构状态指标会涵盖支撑轴力与设计值的偏差、开挖速率与设计进度的比值以及支护结构的位移速率等。主要借助测斜仪、全站仪以及施工日志的综合分析判断施工方法和工序控制是否存在引发结构失稳的隐患。

环境与外部干扰相关的指标更多依赖外部监测与第三方数据获取，如周边建筑的沉降速率、道路交通荷载的变化系数以及极端气象条件的影响程度。至于人员与管理控制的部分，需要考察安全培训的覆盖率、持证上岗比例、应急响应的平均时间以及监测数据处理的及时性等指标[3]。

2.2 综合评估方法

风险评估流程分为五个阶段，即数据采集与整理、数据标准化处理、模糊综合评判、灰色关联分析以及结果反馈与复评，每个阶段均有明确的执行要点和技术要求。

第一阶段是数据采集与整理。项目安全监测系统会持续记录支撑轴力、支护结构位移、地下水位、周边建筑沉降等实时数据，人工巡查记录补充基坑开挖面状态、支护节点完整性、降水系统运行情况等现场信息，施工日志提供开挖深度、施工顺序及异常情况的时间序列。外部则从气象、交通监测平台获取降雨量、温度变化及道路荷载信息。所有数据按照日期和监测点编号统一存档，方便后续分析时按时间和空间追溯。

第二阶段是数据标准化处理。由于各指标的量纲和单位不同，如位移以毫米计，支撑轴力以千牛计，培训覆盖率以百分比计，为使数据在统一模型中计算，需要使用极值标准化方法进行无量纲化，将所有指标的取值转换到 0-1 区间内。让不同来源和性质的数据直接进行加权运算。

第三阶段是模糊综合评判。评估团队需结合指标体系事先设定的风险分级标准将每个实测值代入对应的隶属度函数中，得到其在低风险、中风险和高风险三个等级下的隶属度。所有指标的隶属度构成评判矩阵，与指标权重向量相乘得到综合隶属度向量，再依据最大隶属原则确定总体风险等级。

第四阶段是灰色关联分析。以模糊评判得到的总体风险值作为参考序列，将各指标的时间序列作为比较序列，计算关联系数并求平均值，从而判断各指标的总体风险变化影响程度。当关联系数大于 0.8 时指标被判定为高敏感指标，需要后续施工重点监控。

第五阶段是结果反馈与复评。评估结果在项目安全例会上汇报，敏感指标对应的控制措施立即应用。

结论：总而言之，地铁深基坑施工难度较高，施工情况较为复杂，施工时可能产生的安全风险情况较多，而一旦未及时发现并控制安全风险，就有使安全风险成为严重安全事故的可能性。为此，地铁深基坑施工期间，必须注意识别施工安全风险，并做好评估工作，确定风险情况并及时防控。

参考文献：

[1]金阳，何柏军，吴靖江.地铁工程深基坑风险精准识别与定量评价[J].山东交通科技，2024，（06）：65-69+75.

[2]叶凯.深基坑支护施工技术与管理[J].产品可靠性报告，2024，（11）：56-58.

[3]范国鹏.深基坑支护结构施工中变形监测及安全性评估方法探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2024，（33）：127-129.