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基坑工程属于大投资的系统工程。较长的建设周期,特殊的工序和工作人员的素质都有可能导致各种潜在的风险因素。由于基坑工程施工内结构是随时间变化的,人为、技术、机械和环境等因素均可能在施工过程中诱发事故,其中又以人为差错诱发事故的发生概率最大。目前,国内外对于基坑工程在施工阶段可能因人为差错而发生事故的系统研究较少。
为了深入了解施工过程中的人为差错对基坑工程可靠性和安全性的影响,降低事故发生的风险,应从人员、管理和施工工艺等方面降低基坑工程的失效概率。由于人行为的复杂性,许多因素难以量化,人为差错分析方法一般只能描述人为差错发生及其影响规律的大体特征。不过,人为差错分析方法在评估不同类型的人为差错的相对影响程度方面,是一种比较可靠的方法。因此,建立施工过程中人为差错的发生及其影响的数学模型和预控体系是非常必要的。正是在上述背景下,本论文对以下几个方面的展开了研究。
(1)首先,提出了基坑工程人为因素、人为差错、风险正叠加和负叠加的概念并进行了详细分析。根据对基坑工程人为差错的分类,探讨了基坑工程人为差错的原因。在此基础上又结合典型人为因素分析模型的特点和局限性,建立了SHELL人因理论优化模型。结合THERP法和HCR法,组成人的可靠性分析模式,量化基于人为差错的基坑工程事故发生前或发生时的失效概率。
(2)其次,提出将PSA这种工程安全系统评价方法与人为因素相结合应用到基坑工程中,提出基于人为因素的基坑工程安全评价步骤,形成系统的EPSA分析方法。以历年发生的基坑事故和专家经验为基础,分析了基坑工程不同支护结构导致事故的人为差错类别,建立了基于人为因素的基坑工程喷锚网、水泥土挡墙、排桩加内支撑等支护结构和降水系统的事故树,进行基坑工程顶事件失效概率估算,并且开发事故树求解顶事件概率系统程序,计算程序与输入界面统一用VC++语言开发,程序整体性强,操作简单,可用于其它不同类型的工程中。
(3)再次,提出了考虑施工动态变化和人为差错的失效模式估算和风险评估分析的思路和研究方法,构建了基坑工程施工动态概率估算、风险分析和控制系统。同时,提出了将专家调查法、系统熵计算法、模糊综合评判法相结合,进行基坑工程施工动态控制。将基于人为因素的基坑工程施工动态变化分析的思路应用于工程实例,计算基坑工程顶事件失效概率,查找各个工序的人为差错和失效概率,并对失效概率较大的工序进行风险分析,找出权重较大的熵权,并进行施工动态管理控制。
(4)然后,重点研究了基于优化后的SHELL人因模型的基坑工程预警系统,构建基坑工程动态预警决策体系,并给出整个设计流程。在此基础上,结合论文提出的典型基坑事故树模型,研究了基坑工程中由于人为差错所导致事故发生的控制技术,并强调了基坑工程安全的必要性和注重细节的重要性。
最后,针对论文研究的不足之处进行了简要探讨,并指出了进一步研究的方向。