基坑位移安全等级标准对资源投入的影响

　　摘要：根据建筑工程基坑开挖施工过程中对主要项目资源的投入状况，运用线性相关性分析方法，分析了基于设备、劳动力、资金和物资控制下四个资源与规程中要求的水平位移限值线性相关性的可操作性。依据相关系数参量，通过综合计算得到了四个资源与水平位移线性相关性系数值。结果显示：设备与水平位移限值的线性相关性最好，劳动力与水平位移限值的相关性较差，这对该类工程建设与项目资源管理提供一定的借鉴。
　　关键词：项目资源，基坑开挖，相关性分析，水平位移限值
　　
　　
　　一、引言
　　随着城市建设的加速发展，房屋密集度越来越高，旧城改造新建楼也是见缝插针，常常缺乏旧有市政地下管线、地下设施的档案资料，不易查找。而基坑施工又受周边建筑和地下设施的影响很大，有些事先不明、无法预料的周边条件和地质条件的变化会导致基坑工程突发的、使人措手不及的工程事故，甚至造成灾难性的后果，这些经验和教训促进了行业和地区对基坑工程项目的管理日趋完善，国家和地区相继出台了一些关于基坑工程的规范、规程和工程管理的有关法律、法规文件。其中《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）（以下简称“规程”）是建筑工程建设实施过程中最重要的规范文件之一。本文结合该规程中基坑位移变形的限值来分析基坑支护项目对资源配置的影响[1]。
　　该“规程”适用于各地区、各种条件下的情况，因此对此在原则上做了如下的规定：支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向的变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平位移变形限制。以上规定没有具体的位移和沉降指标，对工程技术人员来说进行分析、判断和确定随意性比较大[2,3]。
　　众所周知，基坑工程未知变数多、施工难度大、造价较高，但它是临时工程，一般都不愿投入较多资金，其安全储备相对较小，容易留下工程隐患。可是，一旦出现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。
　　二、相关性分析
　　所谓相关性分析，就是用一个指标来表明现象之间的相互依存关系的密切程度。相关系数是对变量之间关系密切程度的度量指标，用R2标示。相关系数的取值范围为+1和-1之间，即-1≤R2≤+1。
　　若0<R2≤+1，表明自变量x和因变量y之间存在正相关关系；
　　若-1≤R2<0，表明自变量x和因变量y之间存在负相关关系；
　　若R2=+1，表明自变量x和因变量y之间完全正相关关系；
　　若R2=-1，表明自变量x和因变量y之间完全负相关关系；
　　可见当|R2|=1时，y的取值完全依赖于x，两者之间即为函数关系；
　　当R2=0时，说明y的取值与x无关，即两者之间不存在线性相关关系。但并不意味着两个变量之间没有关系，它们之间可能存在非线性关系。根据经验可以将相关程度分为下面几种情况：
　　当|R2|≥0.8时，可视为高度相关；
　　当0.5≤|R2|≤0.8时，视为中度相关；
　　当0.3≤|R2|＜0.5时，视为低度相关；当|R2|<0.3，视为两个变量之间相关程
　　度极弱，可视为不相关[4]。
　　工程项目建设过程中各生产要素间的联系很普遍，其相关性特别强，在工程项目资源管理中必须考虑尽可能多的因素，从整体上加以权衡和综合施治，以求得最佳的技术、经济和社会效益。工程项目建设的社会化体现了它与外界环境的相关性，外界环境的变化必然对它产生重大影响，在工程资源管理中，必须反映出相应的应变能力和最大的适应弹性，才能保证成本目标的实现。工程项目资源管理是一个涉及到人、财、物、信息、时间等诸多因素，涉及到国家的各项经济政策、基本建设计划、建筑市场等外界环境因素，以及企业内部以工程项目为核心和各专业职能部门多层次多变量的复杂的耗散结构系统，其内部各个方面、各个环节都处在一种多因素的综合交错、相互作用的非线性运动中，并与外界环境不断交换物质、能量和信息。
　　最小二乘法集多元回归、典型相关性分析及主要成分分析的功能于一体，能有效地处理自变量的多重线性相关问题，但不能较好地处理因变量与自变量间复杂的非线性问题；而神经网络方法是处理非线性问题的有力工具，但输入数据的严重相关性会使得网络的求解变得不稳定且收敛速度很慢。
　　在建筑基坑工程施工与管理过程中,最小二乘配置最初是综合利用不同类型的基坑位移资料,来确定多因素下基坑施工资源配置的一种方法，后来此方法被推广应用于基坑位移及位移速率的拟合推估，但迄今为止，导出经验的基坑水平位移形变协方差函数仍很困难，故此这方面的文献很少。用最小二乘配置进行空间未测值的推估内插的合理性，主要取决于所建立的经验协方差函数。但由于我国现有一般水平的监测网，其测点少且分布不均匀，因此、直接利用观测值对协方差进行估计所得到的协方差图形的效果较差。
　　目前，由于我国监测手段和监测周期的局限，为产生连续变化的动态图像，仍需在相同网格点的两时段形变应变场(或其他)图像之间进行内插拟合。其基本表达式为：
　　        
　　
　　
　　其中，Crr为已测点信号r的先验自协方差矩阵，Cnn为观测误差的自协方差阵，Csr为待估算点信号与已测点信号r之间的协方差。的协方差为：
　　            
　　三、项目资源投入
　　工程资源作为工程项目实施必不可少的前提条件，他们的费用一般占工程总费用的80％以上[5]。因此，节约工程资源是降低工程成本的主要途径。在建筑工程设计过程中，当采用的技术标准不同，完成设计工程所需各种生产资源的投入量就不一样，必然对工程资源配置产生一定的影响。建筑工程施工项目的资源配置是整个建筑施工项目组织和管理的核心，其资源配置是否合理关系到施工项目实施的成败和效率。因此、探索工程施工项目资源优化配置理论，并用它来指导具体工程实际的资源配置模型的建立和资源配置方法的设计，已成为工程建设领域迫切需要解决的重要课题。
　　工程资源作为工程项目实施的基本要素，通常包括物资、机械设备、劳动力、资金等。工程项目资源管理的任务，就是按照项目的实施计划，将项目实施所需的各种资源按正确的时间、数量，供应到正确的地点，并降低项目资源的成本消耗。因此，必须对工程项目资源进行计划管理。在工程项目管理这一系统工程中，工期、成本、质量三者之间的关系是相互关联又相互制约的。而力求工期短、成本低、质量优始终是建设者追求的目标。
　　四、水平位移控制条件下的四种资源相关性分析
　　在建筑基坑工程项目施工过程中,一般按照不同的支护等级、支护型式和基坑开挖深度的相对值作为位移限值，也就是基坑结构安全等级；对于地面沉降限值和邻近有重要管线、永久性支护结构的水平位移和沉降限值仍要求具体情况分别考虑。
　　将回归分析方法引入到工程资源有限网络计划问题的研究之中，并以此为手段，研究了三十多种启发式方法处理问题的效果与网格计划特征之间的相关关系，给出了二者之间的回归曲线方程，这将便于人们在处理网络资源优化问题之前，选择适合自己所处理问题特征的启发式方法。
　　笔者利用某市中心基坑开挖工程，开挖
　　深度10m，安全等级为一级，周围被城市主干道和商住楼所环绕，依据规程要求，基坑顶边坡水平位移限值分别为6mm，8mm，10mm和12mm四种情况来研究设备、劳动力、资金和物资四种项目资源（这里假定基坑施工仅有这四种资源占100%）与该位移限值的相关性分析，分析结果见图1所示。
　　               
　　
　　
　　图1各种项目资源与位移限值的线性相关性分析图
　　
　　
　　从图1可以看出，在该基坑工程施工项目实施过程中，设备、劳动力、资金和物资四种项目资源与基坑水平位移限值有较好的线性相关性，其中设备与位移限值的相关系数为0.94，为最大值，与水平位移限值的线性相关性最好，劳动力与位移限值的相关系数只有0.73为最小值，线性相关性较差。同时还可以看出资金和物资与位移限值的相关系数都为0.93，这两种资源在基坑开挖施工过程中显同等重要。
　　四、结论
　　基坑开挖施工过程中，设备、劳动力、资金和物资四种主要项目资源与规程要求的水平位移限值有较好的线性相关性，可以看出建筑设计标准对资源的配置有重要的
　　
　　影响，随着要求的不同，各项目资源的投入有显著性差别。
　　参考文献
　　[1]郑连庆.建筑经济与管理[M].广州：华南理工大学出版社，1997.
　　[2]中国土木工程学会.注册岩土工程师专业考试复习教程[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
　　[3]华南理工大学，东南大学，浙江大学.地基及基础[M].北京：中国建筑工业出版社，1998
　　[4]李庆扬等.数值分析[M].武汉：华中理工大学出版社，2000.
　　[5]刘正波，王新林.建筑施工企业工程项目成本管理模式初探[J].人民长江，2008，39（14）99-100