安全评价理论在基坑坑壁边坡支挡工程造价中的应用

摘要：针对基坑土质边坡支挡工程的计价流程，以获取工程量清单和影响因素为关键点，运用故障树分析方法，建立边坡工程计价故障树分析图，通过逻辑计算得到边坡支挡工程造价的最小割集及主要组成。计算结果显示：基坑边坡支挡工程的计价主要由锚固结构和破坏失效组成，不同于传统的单一锚固结构为主的计价组成，能对工程造价提供借鉴。

关键词：工程量清单计价；造价；故障树分析法；边坡支挡；

中图分类号： TV551.4 文献标志码：

近年，我国经济的快速稳定发展，推动了基础建设的蓬勃发展，高耸建筑的修建、超大规模超的地下工程设施、纵横交错的交通网络、大规模露天采场的开挖、大型堤坝的构筑等已显示出社会主义经济发展的优越性。其中边坡作为上述结构物的重要组成部分，对其功能的发挥起着重要的作用。针对边坡支挡工程，目前广大工程技术人员集中在追求新型结构的设计、复杂的计算理论、优良的工程材料和多功能的设备等方面，已取得了众多成果，然而，在边坡支挡防患治患的造价管理等方面研究力度不够[1]。相对于勘察技术、设计品质、施工工艺、检测效果来看，工程造价所占权重的确不大，但工程对项目的投资效应有着重要的影响。因此，在边坡支挡工程的整个实施过程中，需要加强对工程造价的研究[2]。

工程的投资估算和管理是项目报建的重要指标。其实施的主要过程是基于设计图纸，工程量清单，按现行的概预算编制方法和定额计算确定。很明显，该过程中设计图纸上的工程量是最关键的[3]。设计人员依据技术参数和规范进行设计，概预算人员进行工程估算，已相当普遍。边坡工程点多面广，支挡结构多样化，环境条件复杂化，对边坡支挡做出准确、合理的投资估算是很困难的。本文尝试故障树分析方法，获取最小割集，研究边坡支挡工程造价的主要组成，对工程实践提供借鉴。

一、边坡支挡组成及造价分析

基坑边坡是典型的土石方工程，因施工开挖已形成高陡边坡，在岩土性质、外界环境的影响下势必对其坑壁稳定性产生重要影响，因此对开挖基坑采取及时、合理地防护与支挡措施是非常关键的。目前，边坡支挡主要有岩土锚固、桩锚结构、挡土墙、连续墙等，形成单一或复合式的支护体系。其中，岩土锚固具有加固效果好，施工方便，经济效益好，已在边坡支挡工程中被广泛应用。

锚杆支护主要由：钢筋锚杆（或预应力钢筋锚杆），混凝土钢筋网面层，锚固体，承载结构和土体形成整体工程结构[4]。因此基坑边坡支挡工程量清单计价主要由土石方、支挡复合式构筑物、添加材料、防排水等部分组成，然而在支挡项目的预算过程中，很少考虑边坡支挡破坏失效、环境变化等而垫付的风险造价。

二、故障树在边坡支挡中的应用

故障树分析(Fault Tree Analysis，FTA)是美国于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行故障的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。它是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”[5,6]。

在故障树分析工程量清单计价方面的实例不多见。因边坡支挡是一个复杂的系统，由相互关联的多因素组成，符合故障树计算条件，文中支挡工程计价故障树分析流程如下：

（1）熟悉边坡支挡工程系统：要详细了解边坡支挡岩土力学、锚固结构的参数，绘出工艺流程图或支挡布置图。

（2）调查工程量清单计价组成：收集边坡支挡设计图，进行工程量统计，设想给定系统工程量的组成。

（3）确定顶上事件：以边坡支挡工程计价为顶上事件。对工程量清单进行全面分析，从中找出主要组成部分。

（4）确定目标值：根据工程经验和设计图纸，经统计分析后，求解工程量清单各项目发生的概率(频率)，作为要控制的计价目标值。

（5）调查支挡结构物事件：调查与计价有关的所有组成事件和各种因素，包括支挡失效因素。

（6）画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接组成的事件，直至所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。

（7）分析：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。

（8）工程量清单计价发生概率：确定所有工程量发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件(事故)的发生概率。

（9）比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。

（10）分析：原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活掌握，如果故障树规模很大，可借助计算机进行。文中的故障树分析只考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果。

三、案例分析

文中故障树分析法在基坑坑壁边坡支挡工程造价中的应用算例，选取湖南省境内某基坑土质边坡多排土钉锚固支护工程，该计算基坑范围为1/4基坑范围，其中坑底宽30m，坑深12m，长度50m。坑壁边坡整体锚固分布图见图1所示，支护工程的主要数量见表1所示。

图1 基坑计算范围（单位：米）

表1 基坑边坡支护工程量

项目

数量 土方量

/m3 土钉长度

（Ø20）/m 面板混凝土

/m3 钢筋网

（Ø10）/m 砂浆

/m3

基坑支挡 18000 2356 144 9704 347

根据表1基坑边坡支护工程量，工程上通常按建筑工程预算定额可以确定其造价。这样可以获得该基坑边坡锚固支护工程的造价。但是，它没有考虑到支挡结构的破坏失效及项目实施过程中众多不确定因素对造价的具体影响，因此结算结果有其局限性。文中借用故障树计算理论，综合考虑多影响因素分析得到边坡支挡结构的主要组成，其故障树分析图见图2示。

图2故障树分析图

图2中，（为故障树分析方法中的基本事件，在文中具体指：为开挖土体，为土钉，为砂浆，为锚固围土，为锚固体添加剂，为面层，为设计参数，为环境影响因素，为施工影响因素；为开挖，为土钉结构，为支挡失效，为其它因素，为锚固结构，为土钉支挡，为结构土体，为设计参数，为其它材料。

根据故障树分析法中和事件相加计算原理，按逻辑关系式将所有和事件进行逻辑求和得：

（1）

从公式（1）可以得到，该故障树的最小割集为｛，，，，，，，，，，｝。该最小割集反映了在边坡支挡工程计价中各组成事件的重要程度，其中土钉，砂浆和锚固围土的工程数量占相当部分，同时也可以看出基坑边坡土钉支挡工程中，工程量清单计价最主要由锚固结构和锚固周围土体破坏失效组成，这与传统的单一锚固结构占据主要地位有所区别，因此工程中不可忽略锚固周围土体破坏失效的影响。这就要求在基坑边坡锚固工程造价中仅仅考虑锚固工程量是不够的，还要对锚固失效的费用做出合理预测，并列入清单。

四、结语

通过分析基坑边坡支挡构筑物的组成，考虑到支挡结构的破坏和不确定因素，运用故障树分析方法，得到了故障树图，通过逻辑计算得到了该类工程计价的最小割集和主要组成，即锚固结构和破坏失效，比传统的工程量清单计价偏大，符合工程实际。

参考文献：

[1] 边世斌，王琛，赵军，等.基于期望造价的黄土路堑高边坡优化设计模型[J].西安工业大学学报，2008，28（1）：81-85.

[2] 黄桂东.铁路建设项目中岩土工程造价管理问题的研究[J].基建优化，2006，27（2）：42-44.

[3] 刘卫东.岩土工程造价管理有关问题的思考[J].西部探矿工程，2001，（1）：33-35.

[4] 庞晓明,沈水龙,许烨霜.复合土钉支护基坑的工程实例分析[J].岩土工程学报,2006,28(增):1838-1841.

[5] 陈宝智.系统安全评价与预测[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[6] 何学秋.安全工程学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

作者简介：张佳顺（1987-），女，湖南长沙人，国家注册二级建造师、工程师，主要从事工程造价的教学与科研工作