崔嘉裕

（廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的巖土工程研究，包括土力學(xué)、強(qiáng)度和變形以及土與結(jié)構(gòu)之間的相互作用。我國礦山工程中心這兩年雖然取得了很大的成績，但也發(fā)生了嚴(yán)重的事件。深入探討基坑設(shè)計(jì)方法對(duì)于更好地設(shè)計(jì)基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)和減少基坑工程事故的發(fā)生至關(guān)重要。

隨著中國城市化進(jìn)程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，舊城區(qū)改造和城市擴(kuò)張必然會(huì)加速，導(dǎo)致資金使用緊張。因此，工程建設(shè)項(xiàng)目必然會(huì)遇到更深的基坑，如何選擇一種安全可靠、成本低廉、施工簡便、有效保護(hù)環(huán)境的支護(hù)方式成為中心基坑領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

1 深基坑的特點(diǎn)

目前，國內(nèi)外基坑開挖及配套工程研究已取得成果。但由于年份不同，緊實(shí)度不同，摩擦面的角度和粘聚力難以確定；在挖掘和支護(hù)過程中，可能會(huì)出現(xiàn)過大的間隙，造成安全隱患；傳統(tǒng)的支持系統(tǒng)需要改進(jìn)等。我國建筑業(yè)深基坑工程具有以下特點(diǎn)。

1.1 基坑深度大

由于城市建筑用地短缺，城市結(jié)構(gòu)已開始在高處和地下方向建造。過去一般地下建筑只有1～2 層，在中小城市，除了大型建筑外，地下建筑很少。如今，在許多城市新建的建筑中，不僅地上層數(shù)增加，底層的使用也增加了。在大城市，3～4 層的地下建筑比較常見，也有一些5～6 層的地下建筑。土層超過5m 或三層以上的基坑稱為深基礎(chǔ)。但現(xiàn)在，地基的深度一般都在10m 以上，有的甚至超過15m。

1.2 存在一定的安全隱患

由于基礎(chǔ)開挖深度超過5m，對(duì)地下結(jié)構(gòu)的破壞很大，還會(huì)面臨地下水管和地下水的威脅。在深根坑的過程中，經(jīng)常需要使用各種支架來保持邊坡。既要防止陸坡塌陷沉降，又要防止地下水滲入破壞工程結(jié)構(gòu)。另外在基坑施工過程中，也可能會(huì)遇到一些埋地電纜、水管、水管等，一定要小心，否則容易出現(xiàn)安全隱患，影響周圍群眾的日常生活。項(xiàng)目。因此，坑道設(shè)計(jì)過程必須精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、精心策劃、嚴(yán)密監(jiān)控、精心設(shè)計(jì)。

2 深基坑工程最佳支護(hù)選擇方法分析

深坑工程保障戰(zhàn)略是一個(gè)多方面的復(fù)雜過程，復(fù)雜的過程往往是多層次、多用途的。因此，在對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要綜合考慮各種因素，綜合考慮各種互惠互利，稱為綜合評(píng)價(jià)問題。整體評(píng)價(jià)是對(duì)與各種因素相關(guān)的產(chǎn)品或情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即根據(jù)給定的條件，將所有負(fù)面產(chǎn)品交給實(shí)際的數(shù)值評(píng)價(jià)，然后進(jìn)行比較擇優(yōu)應(yīng)用。

深基礎(chǔ)支護(hù)策略的最佳選擇可以由4 個(gè)因素決定：①公信力、進(jìn)度和發(fā)展能力評(píng)估；②基礎(chǔ)支護(hù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)；③基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)施工時(shí)間對(duì)比；④支持該工程模型的采石場基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性比較。

深基坑支護(hù)體系驗(yàn)證的主要任務(wù)是根據(jù)項(xiàng)目將要達(dá)到的目標(biāo)，比較選擇各種開挖和支護(hù)，更好地選擇一種或幾種策略，然后完成施工建設(shè)。優(yōu)化的平衡是找到成本最低的支持設(shè)計(jì)，其目的不是基于穩(wěn)定性資源[1]。

3 支持深坑工程理念的最佳方式

深基礎(chǔ)支護(hù)工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)和深基礎(chǔ)施工不同于上部結(jié)構(gòu)施工。地面的基礎(chǔ)是直接的，還有地面水位、土力學(xué)參數(shù)和周圍環(huán)境的差異。有許多因素，根據(jù)這種特殊情況，它們是分層的和模糊的（或模糊的），現(xiàn)在使用模糊概述和灰色系統(tǒng)理論分析方法來支持使用AHP 的過程。做出不錯(cuò)的選擇。

3.1 程序選擇的層次分析法

層次分析法（AHP）由匹茲堡大學(xué)的A.L.Saaty 教授于1970 年提出。AHP 方法是一種簡單且廣泛用于許多項(xiàng)目的評(píng)估和決策過程。其基本原則是比較每個(gè)待評(píng)價(jià)因素的相對(duì)重要性，然后對(duì)它們進(jìn)行排序。層次分析法對(duì)坑道工程的層次分析模型一般分為四層具體如下。

（1）最高目標(biāo)（A）：最終選擇最佳的深層基礎(chǔ)支撐策略。

（2）方法論（B）：即根據(jù)質(zhì)量選擇四個(gè)方面選擇最佳的深層基礎(chǔ)支撐方案：安全性和可行性（B1）、業(yè)務(wù)和必要性（B2）、環(huán)境保護(hù)（B3）和基礎(chǔ)建設(shè)（B4）。

（3）指標(biāo)層（C）：包括結(jié)構(gòu)支撐（C1）、結(jié)構(gòu)與土體變形（C2）、整體穩(wěn)定性（C3）、排水設(shè)計(jì)（C4）、開發(fā)修復(fù)技術(shù)（C5）、施工復(fù)雜度（C6）、結(jié)構(gòu)支撐及設(shè)備、人工費(fèi)（C7）、地基開挖運(yùn)輸垃圾填埋費(fèi)（C8）、環(huán)保費(fèi)（C9）、施工監(jiān)理費(fèi)（C10）等措施。

（4）子層（D）：指各種選項(xiàng)。

根據(jù)深坑工程支撐概念的分層模型，將同一層的特征與上一層的關(guān)鍵進(jìn)行比較，并使用比較方法[2]創(chuàng)建階矩陣。每個(gè)級(jí)別的內(nèi)容的構(gòu)建比較和秩矩陣進(jìn)行計(jì)算。基于每個(gè)級(jí)別的單獨(dú)項(xiàng)目的計(jì)算，應(yīng)計(jì)算每個(gè)級(jí)別的所有分析。各層條件成對(duì)比較時(shí)，參數(shù)不是一成不變的，而是由工程特點(diǎn)、環(huán)境、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)因素、工期等因素決定的。與目標(biāo)層即最優(yōu)方案相比，深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的安全可行性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系是辯證結(jié)合的，不容忽視。在滿足安全和性能要求的情況下，應(yīng)盡量減少項(xiàng)目支持基地的整體資源；還要注意環(huán)境保護(hù)，盡量縮短工期。對(duì)于待考慮的候選方案的具體標(biāo)準(zhǔn)，按照上述單一分析和所有統(tǒng)計(jì)分析，可以根據(jù)“優(yōu)化方案”的總體目標(biāo)計(jì)算每個(gè)候選方案的相對(duì)競爭權(quán)重，從而進(jìn)行良好的決策，層次分析法非常適合定性和定量。圖1 為深基坑支護(hù)技術(shù)。

圖1 深基坑支護(hù)技術(shù)

3.2 方案優(yōu)選的模糊綜合評(píng)判法

模糊決策是指根據(jù)模型對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模糊變換后進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種方式，它提供評(píng)價(jià)和實(shí)際價(jià)值。其數(shù)學(xué)原理是利用不可測變異原理和最大隸屬度原理，綜合考慮與觀測試驗(yàn)相關(guān)的諸多因素，對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)估。其評(píng)估的目的是需要考慮的幾個(gè)重要因素。思想推廣中影響深度分析的因素很多，而每一個(gè)的地位和類別往往比較模糊，界限不清晰，難以用數(shù)字來呈現(xiàn)。模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種質(zhì)量與數(shù)量相結(jié)合的方法，可以很好地解決對(duì)具有多特征的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。

為了評(píng)價(jià)與模糊評(píng)價(jià)過程相關(guān)的各種因素，首先要根據(jù)被測產(chǎn)品的特性確定應(yīng)確定的相關(guān)因素。然后根據(jù)問題的需要選擇決策過程。一個(gè)因素的每一個(gè)影響因素，就是對(duì)各個(gè)層次的評(píng)價(jià)結(jié)果的一個(gè)模糊評(píng)價(jià)集，這就是一個(gè)模糊評(píng)價(jià)。考慮到各種因素的影響，是的，有必要考慮各種因素對(duì)測量水平和權(quán)重劃分的影響，這對(duì)差異給予不同的權(quán)重，因?yàn)閷?duì)每種影響的影響存在差異。評(píng)價(jià)項(xiàng)目的模糊評(píng)價(jià)過程可以利用待評(píng)價(jià)項(xiàng)目的加權(quán)模糊子集和單因素模糊矩陣來完成。在對(duì)專家或?qū)＜疫x擇的每個(gè)策略的影響進(jìn)行橫向比較后，得出決策過程點(diǎn)。假設(shè)語言等級(jí)為7：V={V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7}={非常差，差，差，一般，好，好，非常好}；返回C={-3，-2，-1，0，1，2，3}的比較矩陣。根據(jù)反饋的水平，確定每個(gè)評(píng)價(jià)水平的每個(gè)因素的隸屬度，并創(chuàng)建隸屬度矩陣R。進(jìn)行綜合評(píng)判，作模糊變換。

設(shè)指標(biāo)的權(quán)重集為A=（a1，a2，a3，a4）。

進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算后，各方案的最后得分由式（4）計(jì)算。

式中：Wi——第i 個(gè)方案的綜合評(píng)價(jià)值；Bi——第i 個(gè)方案的綜合評(píng)判矩陣；k——參評(píng)方案的個(gè)數(shù)；C——評(píng)價(jià)等級(jí)矩陣。

總的綜合評(píng)價(jià)值按式（5）計(jì)算：

作為模糊數(shù)學(xué)的一種特殊應(yīng)用，模糊評(píng)價(jià)最早由中國科學(xué)家王培莊發(fā)現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)學(xué)模型簡單，易于掌握，對(duì)評(píng)估多因素多層次的復(fù)雜問題有用。然而，模糊評(píng)價(jià)方法仍然存在不足[3]。例如，模糊評(píng)價(jià)的算子模型，主要元素是否為顯著類型。還是中等重量型，各有各的缺點(diǎn)。這樣，不僅考核會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)異常，從而導(dǎo)致考核失敗。此外，當(dāng)備選方案很重要時(shí)，當(dāng)兩個(gè)選項(xiàng)的相對(duì)重要性非常低時(shí)，就很難做出決定[4]。

3.3 優(yōu)化策略的灰色系統(tǒng)分析方法

1982 年，鄧聚龍教授首次提出灰色系統(tǒng)理論后，灰色系統(tǒng)理論逐漸成為一門廣而強(qiáng)的弱研究，并得到廣泛應(yīng)用。灰色系統(tǒng)理論將系統(tǒng)分為三組，即黑色、白色和灰色。

根據(jù)技術(shù)分析，灰色系統(tǒng)分析的主要概念是根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的發(fā)展，即幾何關(guān)系質(zhì)量和先前數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的相似性來確定協(xié)作水平。這類分析比較主要是比較幾條曲線的幾何形狀，即幾何形狀的相似性相近，發(fā)展相近，關(guān)系更密切?；谶@種方法的分析有很多優(yōu)點(diǎn)：不需要大量的數(shù)據(jù)，不需要按規(guī)律分布數(shù)據(jù)，而且分析計(jì)算成本小。很好的分析?；疑嚓P(guān)性分析是利用相關(guān)程度來定量考察體內(nèi)各種因素之間的關(guān)系、相互影響和相互關(guān)系[5]。

灰色關(guān)聯(lián)分析的簡單步驟如下。

3.3.1 確定使用順序

組織分析始于對(duì)所用流程的分析。命名系統(tǒng)是用于比較的“主系統(tǒng)”。通常定義為x0，它包含不同時(shí)間的統(tǒng)計(jì)信息。將第一項(xiàng)的值寫為x0（1），第二項(xiàng)的值為x0（2），第n 項(xiàng)的值為x0（n）。這樣，序數(shù)表達(dá)式可以表示為：x0={x0（1），x0（2），x0（n）}與表達(dá)式比較的“after”表示一個(gè)序列，在組織分析中稱為比較序列，由xi={xi（1），xi（2），…xi（n）}，i=1，2，…N；表示。

3.3.2 無量綱

文件的長度也不同，因?yàn)橄到y(tǒng)的每個(gè)部分都有不同的尺寸。但是，比較差異和大小并不容易，或者比較時(shí)很難得出結(jié)論。因此，在進(jìn)行灰色社會(huì)分析時(shí)，通常不需要數(shù)據(jù)處理。一種對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注的方法，對(duì)于起拍價(jià)、均價(jià)、統(tǒng)一價(jià)、均衡價(jià)等有不同的處理。

3.3.3 求相關(guān)系數(shù)

參與程度是曲線幾何形狀的主要區(qū)別。因此，曲線之間的差異可以用來衡量整合程度。

3.3.4 找出關(guān)系的程度

由于相關(guān)系數(shù)是第k 個(gè)電流的比較曲線和參考曲線的差值，它的數(shù)量不止一個(gè)，而且數(shù)據(jù)非常分散，很難全部比較。因此，要注意每次對(duì)一個(gè)值的相關(guān)系數(shù)，即求平均值作為社會(huì)地位的代表值。

3.3.5 對(duì)相關(guān)訂單進(jìn)行排序

當(dāng)有N 個(gè)比較時(shí)，就有N 個(gè)相對(duì)關(guān)系。取下面的N個(gè)相關(guān)度對(duì)關(guān)系進(jìn)行排序，按照這個(gè)順序可以得出結(jié)論，第一個(gè)對(duì)x0有影響（或張力）。比后者更重要的是，ri的值越大，x0與xi的關(guān)系與同一過程的質(zhì)量越接近。

4 結(jié)語

（1）影響深部地下工程方案選擇的技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等。諸如此類的因素很多，而且很多因素很難分析。目前支撐方式主要是選擇沒有理論基礎(chǔ)的人造材料。通過引入層次分析的模糊評(píng)價(jià)法和灰色分析法對(duì)深基坑工程方案進(jìn)行優(yōu)化，克服了深基坑工程方案選擇的盲目性。數(shù)據(jù)分析表明，該方法可以評(píng)估各種核心支撐系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，提高對(duì)選定系統(tǒng)的研究。

（2）層次分析法開發(fā)的評(píng)價(jià)方法可以提高對(duì)真實(shí)情況的理解和完善的模糊支持系統(tǒng)的特點(diǎn)，平方模糊評(píng)價(jià)可以更準(zhǔn)確，確定支持概念的基礎(chǔ)。我們可以采取因素之間的關(guān)系來完成對(duì)深基坑支護(hù)的支持策略的很好的評(píng)估，同時(shí)也可以采取更多多方法，這將是深基坑支護(hù)的支持系統(tǒng)的優(yōu)化，能夠使之更好地發(fā)展。