基于影响分区的大型基坑近接建筑物施工安全风险管理研究

摘要

随着我国综合国力不断增强，基础设施建设得到了迅猛发展，城市轨道交通建设更是首当其冲。在大规模建设城市轨道交通的同时，不可避免的会遇到新建城市铁路隧道大型基坑近接既有建筑物的情况，由于该类工程具有地质环境复杂多变，不可预计因素较多等特点，且一旦发生安全风险事故，极易造成巨大的经济损失和人员伤亡，近年来此类重大安全事故就时有发生。目前，城市铁路隧道基坑工程普遍缺乏系统、有效地安全风险评估与管理，工程中遇到近接既有建筑物情况时，或者采取过于保守的措施造成不必要的浪费，或者采取过于冒进的措施造成安全隐患。因此有必要深入系统地开展大型基坑近接既有建筑物时施工安全风险评估与管理的研究，为此类情况下施工安全风险管理工作提供理论依据和技术支持。
　　本文以新建铁路北京至石家庄客运专线石家庄隧道工程为依托，结合铁道部城市铁路大跨隧道施工安全技术研究课题，综合运用调查研究、现场测试、仿真模拟和可靠度理论方法，在独立研究和归纳总结的基础上。对新建大型基坑近接既有建筑物时的施工安全风险评估与管理技术进行了研究，得到了以下主要成果和结论：
　　1、在对已有成果调研总结的基础上，通过对类似工程风险事故的统计分析，并结合相关工程现场的问卷调查和专家咨询，识别出用于新建大型基坑近接既有建筑物时施工安全风险评价的“指标可能全集”，构建出指标体系的总体框架，再通过指标测验及筛选，最终建立了适用于大型基坑近接既有建筑物时施工安全风险评价的指标体系。
　　2、根据现场问卷调查、专家咨询回馈，利用层次分析法构建出风险评价指标体系各层指标两两比较矩阵，计算出各矩阵归一化的特征向量，并进行一致性检验，从而得到各层指标的相对权重。
　　3、结合安全系数的理念，利用强度折减法划分出大型基坑近接既有建筑物时的影响分区。定义了近接初始风险的概念，建立了数值分析模型，基于蒙特卡洛原理利用FLAC3D进行反复随机抽样计算，统计、分析得出各影响分区的近接初始风险概率。
　　4、根据风险评价指标体系逻辑层参建各方之间的协作关系，基于概率论与可靠度原理，提出了风险指标体系因素层、逻辑层的评价方法，并结合中国国情和京石客运专线石家庄隧道工程实际情况推导出计算式。
　　5、针对建立的风险评价指标体系，结合权重动态调整、模糊综合评判、近接初始风险评价以及逻辑层风险评价等一系列方法，提出了适用于大型基坑近接既有建筑物时施工安全风险评价的方法体系。
　　6、基于SQL Server建立了指标数据库、事故数据库、准则数据库、页面数据库、影像数据库、网页数据库、结果数据库和空间数据库，为风险信息的采集、计算和发布奠定了坚实的基础。
　　7、基于Visual C＃语言，集成研究得到的风险评估技术与标准，开发出用于大型基坑近接既有建筑物时施工安全风险评价的功能模块，与中国矿业大学开发的网络功能模块协同实现整体系统功能，从而研发出基于WebGIS的大型基坑施工安全风险评估与管理系统。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 问题的提出

1.1.1 工程背景及意义

1.1.2 学术背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 关于风险指标体系的研究

1.2.2 关于近接影响分区的研究

1.2.3 关于风险评估方法的研究

1.2.4 关于风险管理标准的研究

1.2.5 关于风险管理系统的研究

1.3 本文研究内容及研究方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

第2章 大型基坑近接建筑物时施工安全风险评价指标体系研究

2.1 指标体系的建立原则及技术路线

2.1.1 建立原则

2.1.2 技术路线

2.1.3 层次分析法原理

2.2 指标体系因素调研及分析

2.2.1 现场调查

2.2.2 事故统计及资料调研

2.2.3 成果分析

2.2.4 专家权重

2.3 大型基坑近接建筑物时施工安全风险评价指标体系

2.3.1 指标初选

2.3.2 指标测验

2.3.3 构建指标体系总体框架

2.3.4 风险指标体系的确定

2.3.5 指标体系权重系数计算

2.4 本章小结

第3章 大型基坑近接建筑物时施工安全风险评估技术及标准研究

3.1 近接影响分区研究

3.1.1 支护结构稳定性计算方法

3.1.2 有限差分法基本理论

3.1.3 建筑物荷载作用下的地基附加应力

3.1.4 隧道近接建筑物时影响分区研究

3.2 风险评价标准研究

3.3 风险概率评价研究

3.3.1 风险概率评价基本理论

3.3.2 近接初始风险概率评价

3.3.3 指标体系因素层评价

3.3.4 指标体系逻辑层评价

3.4 风险后果评价研究

3.5 风险等级评定及接受准则

3.6 本章小结

第4章 基于WebGIs的大型基坑施工安全风险评估与管理系统研发

4.1 系统开发基础工具

4.1.1 Visual C#语言

4.1.2 WebGIS技术

4.1.3 SQL数据库技术

4.1.4 ASP.NET动态网站技术

4.2 系统总体设计

4.2.1 技术路线

4.2.2 系统应用需求分析

4.2.3 系统总体框架设计

4.2.4 系统功能设计

4.3 基于WebGIS的大型基坑施工安全风险评估与管理系统

4.3.1 基于SOL Server的基础数据库

4.3.2 基于ArcGIS与Visual C#的信息采集与发布功能模块

4.3.3 基于Visual C#的风险评估功能模块

4.4 本章小结

第5章 大型基坑近接建筑物时施工安全风险管理案例分析

5.1 京石客专石家庄隧道工程概况

5.2 动态风险评估

5.2.1 指标网络评分

5.2.2 监测数据上传

5.2.3 风险评价及发布

5.3 风险对策措施

5.4 风险管理效果

结论和展望

致谢

参考文献

附录 风险指标体系两两比较矩阵

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加科研情况