深基坑施工对邻近既有隧道影响及风险评估研究

摘要

随着我国城镇化率的不断提升，基础设施建设规模和深度在不断扩大。地铁作为基础设施中重要组织部分，其建设规模也日益提升。由于地下空间资源的有限性，越来越多的新建地铁车站基坑不可避免的会邻近既有地铁线路建设，不可避免地对邻近地铁线路产生影响。现有研究中多针对邻近既有线施工工艺、工法、力学机理进行研究，较少涉及施工过程风险评估。如何评估这种影响及其风险程度，以采取合理有效措施确保基坑施工过程中既有线的安全是一个重要的问题。　　(1)以广州地铁11号线火车站站南侧基坑工程为依托，分析了基坑施工对既有隧道影响因素，基坑施工后围护结构变形、地表变形形态。采用Flac3D有限差分数值软件分析了南侧基坑在不同开挖方法下施工引起的围护结构变形、地表沉降和既有隧道的变形规律，为后续风险评估提供了决策依据。结果表明：设计方案下变形均处于允许范围，不分块开挖下地表变形会超限；不同开挖方法下基坑施工引发的地表沉降、围护结构变形、既有隧道变形范围相同，变形形状相似；分块越多，变形越趋于平稳，最大变形越小。　　(2)在既有基坑事故统计研究的基础上分析了深基坑施工安全风险源及风险因素，结果表明：基坑风险事故可以分为六种：渗漏水事故、突涌事故、围护结构失稳事故、支撑结构失稳事故、管理因素事故、周边环境因素事故六种类型。施工人员因素、勘察设计人员因素是造成基坑事故的两大主要原因。在此基础上进行了安全风险识别，构建了深基坑施工安全风险故障树。　　(3)提出了基于模糊贝叶斯网络的深基坑施工安全风险评估流程及方法，该流程包括模糊贝叶斯网络的构建、节点描述、根节点先验概率的获取及模糊贝叶斯网络概率推理。　　(4)将工程管理学中质量控制相关理论—PDCA循环引入到深基坑施工安全风险控制中；论证了PDCA循环在风险控制中的适用性，二者目标及遵循的原则相同，理念契合；并结合PDCA循环各个阶段的特点，分别提出了四个阶段风险控制措施。　　(5)结合南侧深基坑施工安全风险管理实例，利用前述贝叶斯网络深基坑施工安全风险评估基本流程，邀请相关专家结合前述数值模拟结果对根节点先验概率打分，通过贝叶斯网络推理了各节点安全风险状态。结果表明：本工程中基坑施工安全风险等级处于Ⅲ级(基本安全)，各风险种类中，围护结构渗漏水和周边管线受损风险相对较大，但都处于Ⅲ级(基本安全)状态。利用前述提出的PDCA循环4个阶段风险控制措施，针对该工程的特点，提出了风险控制措施。

目录

声明

第1章 绪论

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2研究现状

1.2.1安全风险管理研究现状

1.2.2基坑近接施工对既有建构筑物影响研究现状 增加一部分

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第2章 基于模糊贝叶斯网络的深基坑施工安全风险识别与评估

2.1基于故障树理论的深基坑施工安全风险识别

2.1.1故障树分析原理

2.1.2故障树的基本符号

3.1.3故障树的建立过程

2.1.4深基坑施工安全风险源及风险因素分析

2.1.5深基坑施工安全风险故障树模型构建

2.2风险评估常用方法及比选

2.2.1贝叶斯网络方法

2.2.2模糊评判

2.2.3层次分析法

2.2.4模糊贝叶斯网络分析法

2.2.5常用风险评估方法比选

2.3模糊贝叶斯网络分析原理

2.3.1贝叶斯网络分析原理

2.3.2 模糊集及模糊概率

2.3.1模糊贝叶斯网络分析原理

2.4.1深基坑施工安全风险评估基本流程

2.4.2深基坑施工模糊贝叶斯网络的构建

2.4.3深基坑施工安全风险模糊贝叶斯网络节点描述

2.4.4根节点先验概率的获取

2.4.5模糊贝叶斯网络概率推理

2.5本章小结

第3章 基于PDCA循环的深基坑施工风险控制

3.1.1PDCA循环概念

3.1.2风险控制方法

3.1.3 PDCA循环在风险控制中的适用性分析

3.2 P阶段控制措施

3.2.1安全风险控制目标的制定

3.2.2风险控制计划的制定

3.2.3关键致险因子识别

3.3D阶段风险控制措施

3.3.1安全风险管理机构的建立

3.3.2人员安全知识培训

3.4 C阶段控制措施

3.4.1安全检查制度的建立

3.4.2事故致因反向诊断

3.4.3施工过程风险监控

3.5 A阶段控制措施

3.5.1安全风险再评估

3.5.2安全风险经验归纳与推广

3.6 本章小结

第4章 深基坑施工对邻近既有隧道影响 工程实例分析

4.1.1工程背景

4.1.2工程地质概况

4.2.1影响深基坑施工对环境影响的主要因素

4.2.2基坑开挖后围护结构及地表变形形态分析

4.2.3基坑开挖对环境影响控制标准分析

4.3.1模型概况

4.3.2计算参数

4.3.3施工工序

4.4.1不同开挖方法方法数值分析方案

4.4.2不同开挖方法围护结构变形规律分析

4.4.3不同开挖方法下地表沉降规律分析

4.4.4不同开挖方法下既有隧道结构变形分析

4.5.1围护结构变形分析

4.5.2墙后地表沉降分析

4.5.3既有隧道结构变形分析

4.6本章小结

第5章 深基坑施工风险管理 工程实例分析

5.1火车站站深基坑施工风险管理概况

5.2深基坑施工风险识别与评估

5.2.1基于故障树理论的深基坑施工安全风险识别

5.2.2深基坑施工模糊贝叶斯网络的构建

5.2.3深基坑施工模糊贝叶斯网络参数确定

5.2.4深基坑施工模糊贝叶斯网络推理

5.3深基坑施工安全风险控制对策

5.3.1 P阶段控制对策

5.3.2 D阶段控制措施

5.3.3 C阶段控制措施

5.3.4 A阶段控制措施

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果