本發(fā)明涉及基坑開挖技術領域，具體地說是一種基于環(huán)境風險損失的基坑群工程分區(qū)方案評估方法。

背景技術：

對單體的基坑工程設計，設計方案選型應根據(jù)工程地質合水文地質條件，環(huán)境條件，施工條件及基坑使用要求與基坑規(guī)模等因素，通過技術與經(jīng)濟比較確定。但對于卸載體量超大的基坑群工程方案設計，需要考慮的環(huán)境因素及施工工況繁多，整體分區(qū)方案設計時要從總體規(guī)劃上分析基坑的各項控制因素，通過科學手段處理應對措施，設計總體規(guī)劃方案及單體技術方案，以期達到方案最優(yōu)的設計概念。基坑群分區(qū)的方法需要考慮基坑的形狀、地塊開發(fā)進度、施工便利性以及對周邊環(huán)境的影響等幾個重要的方面，其中對于周邊環(huán)境條件復雜的基坑群工程，由于卸載體量大，多分區(qū)同步施工，對周邊環(huán)境影響較大，因此分區(qū)方案對周邊環(huán)境的影響的評估往往是需要重點考慮的分區(qū)因素之一。

目前，國內對中大體量的基坑群工程經(jīng)驗較少,尤其基坑分區(qū)方案的評估考慮因素眾多，分區(qū)比選方案繁多?，F(xiàn)有技術僅是依靠設計人員或專家的基坑工程經(jīng)驗進行評估判斷，分區(qū)方案的對比和選擇難度大，隨機性大。因此，建立一種定性或者定量的綜合評估方法，可以綜合評估基坑群分區(qū)方案對周邊環(huán)境影響的優(yōu)劣性顯得尤其重要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供的一種基于環(huán)境風險損失的基坑群工程分區(qū)方案評估方法，采用引入單體基坑的沉降損失指標sc和卸載體量風險損失指標sv，得到某個基坑分區(qū)方案的單體基坑對重點保護環(huán)境因素的綜合損失指標s，利用綜合損失指標s對基坑本體及需要保護的環(huán)境因素進行風險度量、評估，確定復雜環(huán)境條件下的基坑群工程分區(qū)方案，合理設計總體分區(qū)方案，并對不同的單坑采取不同程度的技術措施，形成一套行之有效的超大型基坑群工程的風險管理體系，達到基坑安全及控制卸載對環(huán)境影響最小化的最終目標，分析過程簡單，工作效率高，為超大型基坑群工程的分區(qū)方案的對比和優(yōu)化技術提供了一種科學的評估方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于環(huán)境風險損失的基坑群工程分區(qū)方案評估方法，其特點是該評估方法對基坑群的若干分區(qū)設計方案通過預估的單體基坑的沉降風險損失指標sci和卸載體量風險損失指標svi數(shù)值，分別得到基坑群的各單體基坑綜合損失指標si，將各單體基坑綜合損失指標si求和(即s＝∑si)，得到基坑群各分區(qū)設計方案的綜合損失指標s，然后采用綜合損失指標s對各分區(qū)設計方案進行風險度量和評估，并以綜合損失指標s數(shù)值最小的分區(qū)設計方案為基坑安全及控制卸載對環(huán)境影響最小的基坑群工程分區(qū)方案，所述單體基坑綜合損失指標si為單體基坑的沉降風險損失指標sci與卸載體量風險損失指標svi的乘積(即si＝sci×svi)；所述單體基坑的沉降風險損失指標sci為下表1根據(jù)基坑開挖引起圍護墻后的地表沉降所確定的預估數(shù)值；所述單體基坑的卸載體量風險損失指標svi為下表2根據(jù)卸載體量或等效開挖深度所確定的預估數(shù)值。

表1沉降風險損失指標sci預估數(shù)值表

表2卸載體量風險損失指標svi預估數(shù)值表

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有分析過程簡單，工作效率高，通過沉降損失指標sc和卸載體量風險損失指標sv這兩個評價指標，就可較為直觀的將復雜基坑群工程分區(qū)方案的合理性進行科學分析，對比各個分區(qū)方案的優(yōu)劣性，得到最優(yōu)化的分區(qū)設計方案，對于目標風險較為多的項目，可以借鑒該方法計算對多種風險控制目標的損失指標，并對各個風險項設計影響系數(shù)，綜合表述方案的優(yōu)缺性，評估方法科學、簡單，尤其適合在基坑群同步交叉施工中，單個基坑對重點保護建構筑物，如地鐵區(qū)間隧道、河道、管線等重要環(huán)境因素存在交叉影響，依據(jù)風險的量度結果，利用各個單坑對保護環(huán)境因素的風險損失綜合指標si對總損失指標s的占比系數(shù)，設置各個工況下變形控制的報警值和預警值，為超大體量群坑的復雜工況的監(jiān)測和動態(tài)化管理建立合理的管理目標。

附圖說明

圖1為圍護墻后地表沉降預估曲線圖；

圖2為基坑開挖平面布置及周圍環(huán)境示意圖；

圖3為分區(qū)方案i平面布置示意圖；

圖4為分區(qū)方案ii平面布置示意圖圖；

圖5為分區(qū)方案iii平面布置示意圖；

圖6為分區(qū)方案iv平面布置示意圖；

圖7為分區(qū)方案v平面布置示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明采用預估的單體基坑的沉降風險損失指標sci和卸載體量風險損失指標svi數(shù)值，分別得到基坑群的各單體基坑綜合損失指標si，將各單體基坑綜合損失指標si求和(即s＝∑si)，得到基坑群各分區(qū)設計方案的綜合損失指標s，然后采用綜合損失指標s對各分區(qū)設計方案進行風險度量和評估，并以綜合損失指標s數(shù)值最小的分區(qū)設計方案為基坑安全及控制卸載對環(huán)境影響最小的基坑群工程分區(qū)方案。該方法以各種分區(qū)方案對重點保護的環(huán)境產(chǎn)生的風險損失為主要評估指標，結合一般基坑工程中的工程技術經(jīng)驗，引入風險管理的科學管理辦法，得到的一種基于環(huán)境風險損失的基坑群工程分區(qū)方案評估方法。

所述沉降風險損失指標sci為表1根據(jù)基坑開挖引起圍護墻后的地表沉降所確定的預估數(shù)值，該預估數(shù)值結合了國內現(xiàn)有的關于工程風險的研究成果，對于工程風險等級的標定參考了由中華人民共和國建設部批準的《地鐵及地下工程建設風險管理指南》和多個相關風險研究報告。

參閱附圖1，對于板式支護體系，采用經(jīng)驗方法預估基坑開挖引起的圍護墻后的地表沉降，確定沉降的影響范圍、最大沉降的位置及沉降曲線分布(本曲線取自于《基坑工程技術規(guī)范》(dg/tj08-61-2010)3.0.2條的條文說明p171)。根據(jù)與基坑圍護邊的距離，可以定義出四個主要的影響區(qū)域，根據(jù)四個區(qū)域的沉降值大小，以次影響區(qū)的iii區(qū)沉降風險指標值為標準值，根據(jù)各個區(qū)相對標準值的沉降大小，定義四個區(qū)域對應的相對基準值的沉降風險損失指標sci見表1所示。

根據(jù)不同體量的基坑工程對周圍環(huán)境因素的影響，定義卸載體量風險損失指標svi，結合近年來現(xiàn)有的基坑工程經(jīng)驗，中等體量的基坑工程卸載體量一般為10萬方，等效于開挖深度為10m，面積為10000m²的基坑工程。因此，以體量為10萬方的基坑為基準，定義體量為10萬方的基坑卸載體量風險損失指標為1，則不同的卸載體量的基坑對應的卸載體量風險指標按照卸載方量的倍數(shù)關系可以分為如下幾個等級，相應的卸載體量風險指標svi見表2所示。

利用上述沉降風險損失指標sci和卸載體量風險指標svi，可以得到某個單體基坑綜合損失指標si(單體基坑綜合損失指標si＝沉降風險損失指標sci×卸載體量風險指標svi)，通過這個風險損失的分析方法，可以通過最直觀的損失系數(shù)表達復雜方案對某個關鍵目標風險的控制效果，適合于復雜基坑群的方案分析。利用各單體基坑綜合損失指標si對總損失指標s的占比系數(shù)，設置了各個工況下變形控制的報警值和預警值，為超大體量群坑的復雜工況的監(jiān)測和動態(tài)化管理建立合理的管理目標。

下面以某大型城市地下空間開發(fā)項目的基坑工程為例對本發(fā)明作進一步闡述：

實施例1

參閱附圖2，圖中陰影范圍為本基坑的開挖范圍，該基坑工程占地面積達到13.9萬m2，地下建筑面積約為39萬m2，普遍開挖深度達到15～20m，部分范圍甚至達到25～26m，周邊環(huán)境復雜，是城市核心區(qū)超大型地下工程的典型代表，本項目需要重點考慮的問題是大型基坑工程開挖實施對地塊中心的地鐵車站及區(qū)間隧道的影響，考慮基坑開挖對周邊環(huán)境影響的基坑群分區(qū)方案存在多種可能性，該大型基坑群工程設計了五種基坑開挖的分區(qū)平面布置方案，各個分區(qū)方案對需要保護的環(huán)境因素的綜合損失指標按本發(fā)明進行計算和評估。

參閱附圖3，本發(fā)明對分區(qū)方案i進行評估，該分區(qū)方案通過表1和表2的取值，將得到的各單體基坑的沉降風險損失指標sci和卸載體量風險損失指標svi數(shù)值，通過計算得到各單體基坑綜合損失指si，然后將各單體基坑綜合損失指si求和，得到分區(qū)方案的綜合損失指標s，其具體數(shù)值匯總見下表3：

表3分區(qū)方案i的綜合損失指標計算表

參閱附圖4，同理計算分區(qū)方案ii的八個分區(qū)，該分區(qū)方案的綜合損失指標s為28。

參閱附圖5，同理計算分區(qū)方案iii的六個分區(qū)，該分區(qū)方案的綜合損失指標s為32。

參閱附圖6，同理計算分區(qū)方案iv的十三個分區(qū)，該分區(qū)方案的綜合損失指標s的匯總值為30。

參閱附圖7，同理計算分區(qū)方案v的八個分區(qū)，該分區(qū)方案的綜合損失指標s為28。

將上述五分區(qū)方案的綜合損失指標s按照本發(fā)明進行風險度量和評估，確定綜合損失指標s數(shù)值最小的分區(qū)方案i為最優(yōu)分區(qū)方案。在上述對比方案中，各單體基坑綜合損失指標si均勻性和所有單體基坑綜合損失指標si之和為最小的兩種評價標準，可以得到該分區(qū)方案的對需要保護的環(huán)境因素的綜合評價標準。其中單體基坑綜合損失指標si的均勻性可以反應各個分區(qū)的風險控制的平衡性，表示通過相同的技術措施，該分區(qū)方案能夠有效的分配資源，使得各個分區(qū)的風險指標較為均衡，不存在安全性富余或者不足的現(xiàn)象。所有單體基坑綜合損失指標si之和的指標可以反應該分區(qū)方案在該目標風險控制中達到了損失最小的最優(yōu)化。因此通過這兩個評價指標，可以較為直觀的將復雜基坑群工程分區(qū)方案的合理性進行科學分析，對比各個分區(qū)方案的優(yōu)劣性，得到最優(yōu)化的分區(qū)設計方案。對于目標風險較為多的項目，可以借鑒該方法計算對多種風險控制目標的損失指標，并對各個風險項設計影響系數(shù)，綜合表述方案的優(yōu)缺性。在復雜基坑群工程施工過程中，對于單坑對某個需要重點保護的環(huán)境因素的監(jiān)測報警值，一般情況下是通過對單坑的環(huán)境影響性進行分析，并結合經(jīng)驗和規(guī)范要求，設置單個報警值作為施工監(jiān)測過程控制指標。在基坑群同步交叉施工中，單個基坑對重點保護建構筑物，如地鐵區(qū)間隧道、河道、管線等重要環(huán)境因素的影響存在交叉影響，僅采用單一的最終報警值進行控制，可能存在較大的控制風險。為了合理控制單坑的施工過程，依據(jù)風險的量度結果，利用各單體基坑綜合損失指標si對分區(qū)方案的綜合損失指標s的占比系數(shù)，設置了各個工況下變形控制的報警值和預警值，為超大體量群坑的復雜工況的監(jiān)測和動態(tài)化管理建立合理的管理目標。

該大型基坑工程按照分區(qū)方案i完成了多分區(qū)的基坑同步實施，基坑群同步實施完成后對地鐵等周邊環(huán)境影響均在控制范圍之內，應用效果良好。以上實施例只是對本發(fā)明做進一步說明，并非用以限制本發(fā)明專利，凡為本發(fā)明等效實施，均應包含于本發(fā)明專利的權利要求范圍之內。