龔傲龍 王保田

(河海大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，江蘇南京 210098)

0 引言

船閘基坑體系是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其穩(wěn)定性受到地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、施工規(guī)范程度等多方面的影響，而且深基坑的開挖施工過程具有很大的動(dòng)態(tài)性，與之相關(guān)的穩(wěn)定性和環(huán)境影響也在進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化。因此，在施工過程中，必須對(duì)施工主體及周邊環(huán)境進(jìn)行三維空間全方位、全過程的監(jiān)測(cè)。為充分體現(xiàn)各因素的不確定性和研究方法的有效、科學(xué)性［1］，在分析模型中運(yùn)用層次分析法對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行分析并得出權(quán)重。再運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法對(duì)實(shí)際工程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次的綜合評(píng)估［2-5］，最終得出科學(xué)合理的基坑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1 船閘基坑施工安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其指標(biāo)因素權(quán)重的確定

1．1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

船閘基坑的安全評(píng)估系統(tǒng)可以由基坑本體和周圍環(huán)境2個(gè)子系統(tǒng)組成。因此，我們可以根據(jù)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來對(duì)基坑工程的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作出評(píng)估。建立的船閘基坑施工安全狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 船閘基坑施工安全狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1．2 指標(biāo)因素權(quán)重的確定

表1，表2中給出了第二層次單排序權(quán)重W，并驗(yàn)證了所構(gòu)造的各判斷矩陣均具有合適的一致性。

表1 B1—C判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表2 B2—C判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

結(jié)合以往工程實(shí)際［6］，采用最大變形速率比采用最大變形值來判斷基坑的危險(xiǎn)往往更加準(zhǔn)確及時(shí)。因此，第三層影響因素集的權(quán)重集取為{變形累計(jì)，變形速率}={0．2，0．8}。

2 模糊綜合評(píng)判法

1)確定因素集。

取圖1中船閘基坑安全狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)因素作為船閘安全狀態(tài)的評(píng)判因素集。

2)建立評(píng)價(jià)集。

船閘基坑體系各單因素安全評(píng)價(jià)指標(biāo)［7］，見表3。

表3 船閘基坑體系單因素安全評(píng)價(jià)指標(biāo)

3)建立隸屬度。

本文假設(shè)表3所列各單因素隸屬函數(shù)相同，均服從線性分布［8］。各狀態(tài)隸屬函數(shù)曲線見圖2～圖5。

圖2 安全狀態(tài)的隸屬函數(shù)曲線

圖3 關(guān)注狀態(tài)的隸屬函數(shù)曲線

4)建立模糊綜合評(píng)判矩陣。

圖4 報(bào)警狀態(tài)的隸屬函數(shù)曲線

圖5 危險(xiǎn)狀態(tài)的隸屬函數(shù)曲線

其中，R為因素集到評(píng)價(jià)集的一個(gè)模糊關(guān)系;rij為因素對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)的vj的隸屬度。

5)模糊綜合評(píng)判。

其中，U為評(píng)價(jià)集中的一個(gè)模糊子集;uj(j=1，2，…，n)為等級(jí)綜合評(píng)判所得到的等級(jí)模糊子集U的隸屬度。

6)確定評(píng)價(jià)分值。

利用評(píng)價(jià)向量的分量形成權(quán)重，通過確定各等級(jí)對(duì)應(yīng)的分值，對(duì)各等級(jí)的分值進(jìn)行加權(quán)平均，得到評(píng)價(jià)分值。評(píng)價(jià)分值的計(jì)算公式如下:

式中:m——選定的正實(shí)數(shù);

uj——評(píng)價(jià)向量U中對(duì)應(yīng)于第j級(jí)環(huán)境質(zhì)量水平的值;

vj——第j級(jí)環(huán)境質(zhì)量水平所打的分值;

F——最終得分。

取如下的評(píng)價(jià)分值V={Ⅰ(100)，Ⅱ(60)，Ⅲ(20)，Ⅳ(0)}。

3 實(shí)例

秦淮河船閘位于秦淮河航道秦淮新河下游，對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容改造工程，船閘基坑南岸建有秦淮新河節(jié)制閘及節(jié)制閘管理所，基坑開挖深度9．2 m。將該工程2012年10月7日～10月14日(基坑南岸支護(hù)措施設(shè)置不及時(shí)，造成節(jié)制閘管理所部分房子產(chǎn)生裂縫險(xiǎn)情)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基坑體系單因素指標(biāo)整理，見表4。

表4 10月7日～10月14日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)單因素指標(biāo)

1)第三層評(píng)判矩陣及評(píng)判模型。

2)第二層評(píng)判矩陣及評(píng)判模型。

基坑本體的評(píng)判模型:

周圍環(huán)境的評(píng)判模型:

3)最頂層評(píng)判矩陣及評(píng)判模型。

基坑本體的評(píng)判模型歸一化得模糊子集為:

最后得分為:

周圍環(huán)境的評(píng)判模型歸一化得模糊子集為:

最后得分為:

綜上，可以得到基坑的安全評(píng)價(jià)如表5所示。

表5 10月7日～10月14日基坑體系安全狀態(tài)評(píng)價(jià)

從結(jié)果來看，按照最大隸屬度原則，10月7日～10月14日的基坑本體處于報(bào)警狀態(tài)，臨近危險(xiǎn)狀態(tài);周圍環(huán)境處于報(bào)警狀態(tài)，臨近關(guān)注狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)基坑本體和周圍環(huán)境均采取一定的搶救措施;按照模型得分原則，基坑本體更為嚴(yán)峻，風(fēng)險(xiǎn)更大，應(yīng)采取優(yōu)先搶救措施。

4 結(jié)語

本文采用層次分析法構(gòu)造的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能夠比較全面的反映船閘基坑安全狀態(tài)的實(shí)際狀況，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法能夠比較客觀、真實(shí)的對(duì)船閘基坑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作出定量評(píng)估和判斷，使各風(fēng)險(xiǎn)因素更為直觀。本文結(jié)果顯示，結(jié)合層次分析法和模糊綜合評(píng)判法分析基坑安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，是基坑安全監(jiān)控的一個(gè)較好的發(fā)展方向。

［1］許樹柏．使用決策方法——層次分析原理［M］．天津:天津大學(xué)出版社，1988．

［2］廖 瑛，夏海力．深基坑支護(hù)系統(tǒng)的模糊綜合評(píng)判［J］．科技通報(bào)，2004，20(4):334-338．

［3］劉 春．深基坑支護(hù)效果的兩級(jí)模糊綜合評(píng)判研究［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23(S1):4606-4609．

［4］何錫興，周紅波，姚 浩．上海某深基坑工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與模糊綜合評(píng)估［J］．巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28(sup):1912-1915．

［5］陳神龍，陳龍珠，宋春雨．基于模糊綜合評(píng)判法的地鐵車站施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［J］．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006，2(1):32-41．

［6］馮 虎，王 蓉，劉國(guó)彬．基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的地鐵基坑施工安全評(píng)判方法［J］．中國(guó)科技論文在線，2011，11(6):815-821．

［7］Shao R Q．A multi-level fuzzy synthetic evaluation on investment programs in shipping［J］．Transportation Engineering，2004，144(93):497-502．

［8］張 瑾．基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的深基坑施工安全評(píng)估研究［D］．上海:同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008．