富水地层地铁车站基坑施工安全风险评估及控制研究

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随着国内城市轨道交通工程进入高速建设阶段,许多城市修建了地铁以缓解地表交通压力。地铁车站基坑建设是地铁建设中的关键一环,地铁车站基坑施工周期长,施工过程中面临着复杂的地质和周边环境,尤其是在地下水丰富的地区,工程事故频发。地铁车站基坑施工安全一直是人们关注的焦点,对地铁车站基坑施工进行风险管理,确定施工过程中的高风险因素,提出针对性的控制措施,这对保证基坑的安全施工十分重要。本文依托济南轨道交通R2线开源路站基坑工程项目,对富水地层地铁车站基坑施工安全风险评估及控制进行研究,主要研究内容如下:(1)富水地层地铁车站基坑施工安全风险辨识。收集地下水丰富地区的地铁车站基坑工程事故案例,分析各类工程事故和风险源的占比,结果表明风险因素之间存在关联性。总结近些年学者在基坑风险管理方面的研究成果,结合案例分析确定地铁车站基坑施工风险因素为水文及工程地质因素、周围环境因素、监测因素、施工因素、设计因素、管理因素六大类。将案例统计、文献分析结合实际工程概况,建立富水地层地铁车站基坑施工安全风险评价指标体系,并验证指标体系的有效性和稳定性。(2)基于改进多属性边界近似区域比较法(MABAC)理论地铁车站基坑施工安全风险评估。根据基坑实际开挖顺序,将基坑施工分为8个阶段,引入MABAC理论,采用模糊决策实验室分析法(FDEMATEL)和熵权法对其进行改进,建立风险评估模型。实时更新每个阶段的风险指标信息,确定各个阶段的高风险因素以及风险等级。以开源路站为例,从整个施工阶段来看,高风险因素为地表沉降,基坑最高风险等级为Ⅱ级。将多种评估方法进行对比,本评估模型得到的结果与实际最为相符,证明了模型的合理性。(3)高风险因素控制与优化。分析基坑实测数据,研究基坑的变形规律,建立基坑降水开挖三维数值模型,将实测值与模拟值进行对比,验证模型的有效性。分析基坑不同工况下地表沉降产生的原因,初始开挖阶段,土体开挖卸荷是坑外地表沉降的主要原因。后续开挖阶段,造成地表沉降的主要原因为基坑内降水,降水导致的地表沉降占据总沉降的一半以上。分析不同参数对地表沉降控制效果,基于正交试验法,得出在地表沉降风险控制方面,最优方案为7。在整体风险控制方面,最优方案为15。
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