深大基坑开挖在工程地质条件与支护不合理等施工效应多因素交互作用下常引发基坑变形过大、地表沉降等情况，影响工程的正常使用与结构安全[1-2]。对不良地质深大基坑开挖的变形监测与相应的风险评估，探究针对性措施成为地下工程领域亟须解决的问题。目前，基坑开挖风险的评估方法主要包括统计学、可拓学、模糊数学、神经网络及有限元分析等。刘万兰[3]研究软土区基坑施工风险评估，提出应充分结合工程总体风险与监测数据进行全面动态评估，建立一种半定量的风险评估方法并给出应对措施。此方法指标划分不够全面，主观性较大，过于依赖工程管理人员施工经验。刘一杰[4]通过深基坑开挖受力特性分析，提出一种多参交互的风险预警方法，并在工程中成功应用，取得了良好的施工效果。此方法并未充分考虑不同场地的总体风险程度，仅对监测数据进行分析，不能真实反映工程实际情况。张弛[5]在深基坑施工影响的评估中引入模糊数学理论，给出了明确的评价指标体系与等级划分，丰富了风险评估模型的应用。包小华[6]将模糊数学进一步扩展，采用多种方法耦合各指标权重，提高了模糊数学的适用性。此方法仅对前期风险进行评估，并未充分结合监测数据的变化，无法确定开挖过程中的风险值。阮永芬[7]引入云模型理论，利用耦合权计算法对泥炭质土场地施工风险进行评估，取得了良好的工程应用效应。范新钰[8]利用遗传算法优化BP神经网络实现对基坑变形的预测，建立了全过程风险评估流程。此方法在一定程度上存在主观性，单一赋权能否真实反映各指标间交互影响的内在联系还有待验证。归纳现有研究可知，机器学习、可拓学或一维云模型均不能很好地应对软土基坑多参交互引发的风险，仅对单一指标评级再赋权组合并不能真实地反映指标突变与工程灾害间复杂的映射关系。以神经网络为代表的机器学习算法对工程数据规模要求较大。基坑开挖作为多单位参与的复杂系统，受到工程地质、周围环境、施工质量等影响存在总体风险，又存在结构失效、环境突变及施工人员疏忽等原因引起的动态风险。文章首先确立考虑工程总体素质并充分利用监测数据的多级评估指标体系，利用AHP法对一级指标赋权，采用交互矩阵衡量各二级指标间交互作用，计算二级指标对系统的贡献度，给出多参交互耦合赋权计算法；利用优化模糊综合评估实现多参非线性影响下的风险评估，探究基坑开挖风险与指标变化的复杂映射关系；将文章所述方法应用于昆明轨道交通5号线基坑工程中，验证评估的准确性以及场地适用性。1评估指标体系的确立综合评估二级指标体系如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F001图1综合评估二级指标体系软土场地基坑开挖风险应综合考虑总体风险和动态风险，结合目前研究与大量工程经验可知，基坑总体风险受基坑特性、开挖深度、工程地质及施工等因素影响较大，动态风险主要依赖监测数据的变化值。此外，据《系统安全性通用大纲》（GJB 900—1990）[9]及城市轨道交通地下工程建设风险管理规范（GB 50652—2011）[10]相关规定风险评估还应重视灾害发生的损伤程度。其中，基坑特性包括基坑尺寸与形状，工程地质综合考虑地下水、不良地质及土层综合特性等因素，监测数据按常规施工程序主要考虑围护结构变形、支撑内力变化及地表沉降等因素。综合考量各影响因素，按诱发与损伤角度划分为二级指标体系，共计3个一级指标，12个二级指标。2AHP-IM-FCE评估模型2.1多参交互下的耦合权（1）九标度AHP法。层次分析法（AHP）由运筹学家Saaty[11]于20世纪70年代末提出，广泛应用于风险评估的指标赋权。具体步骤为构建判断矩阵I，其中各元素iij为第i个指标与第j个指标的重要程度，按相对重要程度以标度1~9进行打分，各元素由该领域内权威专家进行取值。计算I阵特征值λi与特征向量ξi，标准化后对λmax一致性检验。一致性比例：RC=ICIR （1）一致性指标：IC=λ-nn-1 （2）式中：IR——随机一致性指标，当n=1~9时，IR分别取值为0，0，0.58，0.90，1.12，1.24，1.32，1.41，1.45，1.49，1.51。λmax对应特征向量标准化后记为一级指标权W0。（2）多参交互矩阵。交互矩阵（IM）对多参交叉影响问题的处理能力较强，广泛应用于工程、经济与管理领域，基于致险因素相互影响共同决定系统评估等级的特性，引入交互矩阵对二级指标权进行计算，交互矩阵计算如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F002图2交互矩阵计算待评系统指标集X=x1,x2,⋯,xi,⋯,xn，第j个指标对第i个指标的影响定义为Iij，采用德尔菲法由多位专家对影响定义按定性集V取值，得到V=v1,v2,⋯,vk，其中vi+1vi，由影响程度大小定性表达为1~5。将各指标录入图2的对角线处，每列和C=∑i=1nIij表示指标对系统的影响，每行和E=∑j=1nIij表示系统对指标的影响。指标权重集W=w1,w2,⋯,wi,⋯,wn可由式（3）确定：wi=Ci+Ei∑i=1n(Ci+Ei) （3）（3）耦合权计算模型。AHP法可充分利用工程经验，对于多参数交互问题应对不佳常与实际工况相悖。各一级指标间相关性较小，可利用AHP法计算权重。二级指标间存在较大的交互作用，可由交互矩阵求得二级指标权重，再进行耦合，可以有效规避AHP法的主观性，针对不同施工单位具体情况对Iij进行适当调整，实现增大某些指标的耦合权，因地制宜得出各阶段动态权，实施基坑开挖风险精准评估。耦合权计算流程如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F003图3耦合权计算流程2.2模糊综合评估（1）模糊评估流程。图2所示评估指标域X=x11,x12,⋯,xij,⋯,xnm，i=(1，2，3，…，n)，j=(1，2，3，…，m)。其中，xij为第i个一级指标下第j个二级指标。按常规五标度原则，定义评语等级域V=(v1,v2,...,vK)，KV=(1，2，3，...，k)，定性评价语Ⅰ级为风险性小、Ⅱ级为风险性较小、Ⅲ级为风险性中等、Ⅳ级为风险性大、Ⅴ级为风险性极大。以rijk表示xij对第k个评价的隶属度，据此构成模糊关系矩阵R。基坑开挖风险评估指标分级标准如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.T001表1基坑开挖风险评估指标分级标准等级指标Ⅰ/0~2Ⅱ/2~4Ⅲ/4~6Ⅳ/6~8Ⅴ/8~10x11除以上等级外的其他情况安全等级二级或周边环境保护二级安全等级二级且周边环境保护二级安全等级一级或周边环境保护一级安全等级一级且周边环境保护一级x12地质条件简单，土层压缩性低，地下水位较低对施工影响小地质条件简单，土层压缩性较低，地下水位容易把控除其他情况以外地质条件地质条件复杂，土层压缩性高，地下水位较高地质条件极其复杂，土层超高压缩性，地下水位高x13方案合理可行，技术、机械成熟有效，管理严格规范，总体优秀方案合理可行，某些技术适用一般，管理较为严格，总体较优方案较为合理，技术较为适用，施工管理较为严格，总体良好方案可行性一般，技术机械适用性较差，管理松懈，总体较差方案可行性一般，技术、机械不成熟，管理很散漫，总体很差x14监测信息全面，反馈数据及时，可有效指导施工监测信息全面，反馈较及时，可有效指导施工监测较全面，反馈较及时，指导施工有效性一般监测较为全面，反馈较为及时，指导施工有效性一般监测不全面，反馈不及时，不能有效指导施工x211 000万元[1 000，4 000)万元[4 000，7 000)万元[7 000，10 000)万元≥10 000万元x22死亡3或重伤10人死亡[3，10)或重伤[10，40)人死亡[10，20)或重伤[40，70)人死亡[20，30)或重伤[70，100)人死亡≥30或重伤≥100人x23发生少量污染或破坏发生轻度污染或破坏发生中度污染或破坏发生较重污染或破坏发生严重污染或破坏x31三级变化速率3 mm/d且累计0.5% H安全等级为二级时的其他情况；三级变化速率3 mm/d或累计0.5% H安全等级一级时的其他情况；二级变化速率3 mm/d或累计0.35% H；安全等级三级变化速率5 mm/d或累计0.8% H安全等级为一级的变化速率3 mm/d或累计0.3% H；二级变化速率4 mm/d或累计0.4% H安全等级为一级变化速率4 mm/d或累计0.4% H；二级变化速率5 mm/d或累计0.5% Hx32变化速率0.6 mm/d且累计8 mm变化速率0.6 mm/d或累计8 mm变化速率1.1 mm/d或累计14 mm变化速率1.6 mm/d或累计20 mm变化速率2 mm/d或累计25 mmx33设计值的50%设计值的50%设计值的70%设计值的80%设计值的90%x34除以上等级外的其他情况保护等级二级的其他情况；三级变化速率3 mm/d或累计变化0.35% H保护等级一级时的其他情况；二级变化速率2 mm/d或累计0.1% H；三级变化速率5 mm/d或累计变化0.45%H保护等级一级变化速率2 mm/d或累计0.1% H；二级变化速率3 mm/d或累计0.15% H保护等级一级变化速率3 mm/d或累计0.15% H；二级变化速率5 mm/d或累计0.25% Hx35变化速率100 mm/d；累计变化500 mm变化速率100 mm/d；累计变化500 mm变化速率100 mm/d；累计变化500 mm变化速率200 mm/d；累计变化800 mm变化速率300 mm/d；累计变化1 000 mmRi=ri11…ri15⋮rijk⋮rim1⋯rim5 （4）式中：i——第i个一级评价指标；j——一级指标所属第j个二级指标共m个；k——第k个评价等级，表示二级指标xij对应岩溶塌陷评价等级第k（k=1，2，3，4，5）级的隶属度。根据基坑开挖多参交互作用的特性优选合成算子⊗为乘与有界和算子M（⋯，⊗），由二级指标权集Wi按B=R⊗W进行合成。则B=Ri⊗Wi，评估结果向量可由式（5）取得：B=Wo⊗B1,B2,B3T （5）（2）模糊关系矩阵R的确定。依据单指标隶属度函数确定R，隶属度函数可求得每个指标对各评估结果等级的隶属度。隶属度介于0~1之间，按隶属函数间等效性[13]简化计算步骤，采用三角模糊隶属函数计算rijk：rijk=      0                 xijxLijkxij-xLijkxoijk-xLijk        xlijk≤xij≤xoijkxRijk-xijxRijk-xoijk        xoijk≤xij≤xRijk      0                  xijxRijk  （6）式中：xij——指标值；xLijk、xoijk、xRijk——分别为评价等级k-1、k及k+1对应的uij指标值区间中值，即xoijk=（xLijk+xRijk）/2。据已有研究[2-6,12-16]按单因素法确定定量指标分级标准，将定性指标定量表达为0~10参与模糊关系矩阵的计算。3工程实例3.1工程概况河尾村站平面布局如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F004图4河尾村站平面布局昆明轨道交通5号线河尾村站位于滇池路与南绕城高速交叉口以北，沿滇池路布设，与东西快线通道换乘。滇池路东侧为华电集团综合办公楼，滇池路西侧为城市沿街商业区。车站沿滇池路方向布设，车站总建筑面积11 018.08 m2，基坑深度17.1~18.8 m，覆土厚度约为3.5 m。钻孔勘察揭露范围内自上而下由素填土、泥炭质土、黏土、粉土及粉砂组成湖相沉积软土，总压缩性较大，地层情况复杂。场地地处湖沼相沉积区，地下水主要受大气降水渗入，水位稳定于地表下1.5~2.2 m，总体富水较强。基坑开挖及支护如图5~7所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F005图5基坑支护设计10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F006图6标准段支护剖面10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F007图7端部支护剖面图车站主体采用明挖顺做法施工，主体围护结构采用800 m厚连续墙+内支撑形式，地墙接头形式为工字钢接头，采用泥浆护壁、水下砼浇灌的施工工艺。主体围护结构标准段采用一道凝土支撑+两道道Φ800钢支撑。钢支撑支撑在地下连续墙预埋钢板上，基坑采用后退接力法开挖，从小里程盾构井段开始先施工冠梁及第一道砼支撑，开挖至第二道钢支撑底面下50 cm处，做第二道钢支撑，继续分层开挖至第三道钢支撑底面下50 cm处，做第三道钢支撑，继续分段分层开挖土方，依次做第四、五道钢支撑，开挖至小里程盾构井基底，后退法分层分段开挖剩余基坑土方。根据设计及相关规范要求，针对现场施工条件情况，对建（构）筑物沉降测点、地表（管线）沉降测点、围护结构深层水平位移测点、围护结构应力测点、支撑应力测点、地下水位测点等布置安装并采集初值，为河尾村站基坑开挖以及监测报警提供了施工安全的保障和充足的准备时间。河尾村车站基坑2017年8月14日动土开挖，2018年1月9日开挖完成，历时5个月，2018年4月30日全部封顶，历时8个月。河尾村站共报送监测日报169期、监测周报36期、监测月报8期。施工期间对监测信息利用动态评估模型进行施工风险评估，从而有效指导施工。3.2开挖风险动态评估采用德尔菲法邀请业内三位专家进行打分，构建判断矩阵，由AHP法原理求得一级指标权集W0=0.32,0.29,0.39。评估各二级指标间相互对应程度，得到一级指标域交互矩阵如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.T002表2一级指标域交互矩阵x1jx2jx3jx11111x2144x3124121x12111x2213x3241323x13233x2343x3312223x14———534x343———————1111x35计算矩阵每列和C=∑i=1nIij与行和E=∑j=1nIij，由式（1）求得二级指标权集：W1=0.200 0.225 0.300 0.275W2=0.343,0.257,0.400W3=0.224,0.204,0.235,0.194,0.143各评估指标耦合权W=0.064,0.072，0.096，0.088，0.099，0.075，0.116，0.087，0.080，0.092，0.075，0.056。由耦合权可知，软土区基坑开挖风险动态评估中施工工艺、监控管理、支撑轴力变化及桩顶水平位移影响最大，直接经济损失与周围环境在风险发生时受到影响最大，施工前应制定完善的安全保护措施，对周围管线、建构筑物采取注浆、隔离等保护方案，降低初始风险值。监测频率为每日一测，因各指标值日间变化较小，拟对动态风险评估采取周报形式汇总。工程设计安全等级为二级，周边环境保护为一级，工程特性指标值为6.5。场地地层复杂，且分布的厚泥炭土层压缩性高，地下水位较高，对施工影响大，该指标值定为7.5。工程由中国水利水电第十四工程局有限公司承建，有大量的软土区深基坑施工相关经验，施工方案合理可行，监控量测方案全面，x13和x14两指标值均为2。损伤程度指标按工期进行动态调整，监测数据指标值采用变化速率最大监测点与累计最大监测点数据确定，所求风险等级具有一定的安全度。施工期间风险隶属度动态变化如图8所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.009.F008图8风险等级隶属度动态变化3.3评估结果分析与应对（1）结合监测数据、风险评估结果及相应的开挖施工情况，开挖初期1~2个月，开挖规模与开挖量较小，报警部位及监测点相对较少，报警级别为黄色、橙色两种，监测数据未发生突变，变形基本稳定，基坑为基本安全状态，风险评估等级稳定在Ⅰ级与Ⅱ级之间，风险性处于可接受范围。（2）开挖后期第4个月，大规模开挖施工接近收尾，基坑开挖基本完成。（3）第4个月后仅剩大里程扩大段底板混凝土未进行浇筑，开挖土方未能及时外运，基坑边缘形成大量土方静载，导致大里程基坑端部围护结构水平位移监测点变化速率及累计值短时间内达到报警值，监测数据发生突变，变形不稳定，风险评估等级突变至Ⅲ级。（5）开挖后第5个月，底板浇筑完成，各监测点位变化速率减小逐渐趋于稳定，河尾村站基坑基本稳定为安全状态，风险评估等级稳定在Ⅲ级并接近Ⅱ级风险。河尾村站基坑开挖经历了昆明的雨季，对基坑开挖进度造成较大影响。滇池路河尾村车站范围内土体属于围湖造田形成，地质情况较差，道路路面存在自然沉降，开挖过程中因开挖速度过快、钢支撑架设或加压不及时、基坑周边堆载较大、地质情况较差等多种因素导致开挖过程中建筑物沉降、地表沉降、围护结构水平位移监测点等主要监测项目监测数据突变，产生大量监测数据的变形速率、累计值达到或超过控制值，风险评估等级逐渐增大。在开挖评估过程中，视评估风险隶属度变化程度，对具体施工操作进行多次调整，对风险控制起到了关键作用。4结语文章从软土区深大基坑开挖风险分析角度，利用模糊综合评判建立了考虑总体状态与监测数据的全过程施工风险动态评估模型，应用效果良好。（1）基于深基坑开挖风险受多重因素交叉影响的特性，结合大量工程经验，引入层次分析法建立二级综合评估指标体系，选取12个二级指标，全面反映开挖风险内在影响因素，所选指标易于获取，有效提升了模型的适用性。（2）采用AHP-IM法评估各指标间相互影响，所得权重耦合计算法可真实有效反映指标重要性程度，为开挖风险控制提供了有力支持。模糊综合评估模型对于定性指标可进行定量化计算，有效降低了评估主观性。（3）文章所述动态评估方法在昆明地铁5号线河尾村站基坑开挖工程成功应用，为施工决策人员提供了判断依据，避免了险情发生，保证了开挖安全，对周围建构筑物变形控制起到了关键作用。结果表明，文章所述模型是一种可靠、严谨、适用性高的动态风险评估办法，可为类似工程施工提供借鉴与参考。