超高層建筑基坑支護(hù)方案的決策系統(tǒng)模型應(yīng)用分析

任宏++何強(qiáng)++鐘國(guó)益

摘 要：在超高層建筑中，基礎(chǔ)工程對(duì)整個(gè)建筑物的安全和壽命有舉足輕重的影響，與一般建筑物基礎(chǔ)不同，超高層建筑基礎(chǔ)已被構(gòu)成地下空間的地下室和深大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所代替，而基礎(chǔ)施工通常要進(jìn)行基坑支護(hù)。據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的統(tǒng)計(jì)和研究，超高層建筑基礎(chǔ)工程的造價(jià)和工期大約占建筑的土建總造價(jià)的三分之一左右，因此，對(duì)節(jié)約基礎(chǔ)成本來(lái)說(shuō)，迫切需要加強(qiáng)對(duì)基坑支護(hù)方案決策系統(tǒng)的研究。本文基于層次分析法建立支護(hù)方案決策系統(tǒng)模型，在“質(zhì)量好，工期短，經(jīng)濟(jì)效益好”的原則下，主要對(duì)基坑支護(hù)方案的安全性，可靠與便捷性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行分析論證。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)；決策支持系統(tǒng)；層次分析法

1.深基坑研究的歷史背景及研究意義

深基坑工程在我國(guó)廣泛應(yīng)用與研究開(kāi)始于80年代初，由于我國(guó)人口眾多，為了節(jié)約土地，從80年代初開(kāi)始大量興建高層建筑同時(shí)采取措施充分利用城市地下空間，這樣也就帶來(lái)了大規(guī)?；庸こ痰拈_(kāi)挖與支護(hù)，來(lái)為地下工程建筑提供必要的安全環(huán)境 [1]。

超高層建筑的迅速興起，促進(jìn)了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的基坑支護(hù)方案成為確保施工質(zhì)量和保證施工安全和節(jié)約成本的重要工作。深基坑工程主要包括基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)、施工和土方開(kāi)挖，它是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，因此，它與工程場(chǎng)地地質(zhì)勘查、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工開(kāi)挖、基坑穩(wěn)定、降水、施工管理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、相鄰場(chǎng)地施工相互影響等密切相關(guān)，具有很強(qiáng)的區(qū)域性和很強(qiáng)的個(gè)體性，其支護(hù)體系承受的土壓力又具有較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)。由于深基坑工程設(shè)計(jì)與施工的復(fù)雜性，不確定影響因素眾多，工程事故仍然時(shí)有發(fā)生，尤其當(dāng)基坑開(kāi)挖到一定深度基坑的安全性更難以控制。

因此，對(duì)基坑方案做一個(gè)系統(tǒng)的深入的研究，對(duì)于保護(hù)待建工程周?chē)延薪ㄖ锖凸迷O(shè)施等的安全，對(duì)于節(jié)約建造成本，對(duì)于高層建筑基礎(chǔ)的順利施工等都有重要的意義。

2.深基坑研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

基坑工程是一個(gè)古老且具有劃時(shí)代特點(diǎn)的綜合性的巖土工程課題，圍繞基坑工程的方案選擇和優(yōu)化問(wèn)題，工程技術(shù)和研究人員開(kāi)展了大量的研究工作。20 世紀(jì)40 年代，Terzaghi和Peck等人就已經(jīng)開(kāi)始研究基坑工程中的巖土工程問(wèn)題并提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定程度和支撐荷載大小的總應(yīng)力法， 60年代在奧斯陸和墨西哥城軟黏土深基坑中使用儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此后大量的實(shí)測(cè)資料提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，并從70 年代起產(chǎn)生了相應(yīng)的指導(dǎo)開(kāi)挖的法規(guī)[2]。在后來(lái)的時(shí)間里，世界各國(guó)的許多學(xué)者都投入研究，并不斷地在這一領(lǐng)域取得豐碩成果，提出了許多優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如數(shù)值計(jì)算方法（如有限元），反分析方法，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法（如層次分析法）等，且已逐漸被應(yīng)用至基坑工程實(shí)踐中。特別是采用層次分析方法在深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案優(yōu)選中有成功的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)眾多單位和學(xué)者也嘗試著采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如智能軟件包的應(yīng)用。

一直以來(lái)，有兩個(gè)方面問(wèn)題一直難以解決，一方面由于設(shè)計(jì)安全度不足而造成基坑失穩(wěn)事故的比例較大，另一方面由于設(shè)計(jì)過(guò)于保守而又造成很大的浪費(fèi)。唐業(yè)清等曾對(duì)103 項(xiàng)深基坑工程事故的原因進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，其中由于深基坑設(shè)計(jì)失誤、水處理不當(dāng)、結(jié)構(gòu)和基坑失穩(wěn)事故，占總事故的80 %，其所造成的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)嚴(yán)重[3]。經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，我國(guó)在解決基坑支護(hù)研究方面也取得很大的進(jìn)步，比如，從支護(hù)設(shè)計(jì)理論從最初的強(qiáng)度控制與穩(wěn)定分析的粗略設(shè)計(jì)到近些年提出的變形控制設(shè)計(jì)，比較有效的解決了上述問(wèn)題。同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式也越來(lái)越多樣化。

3.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)常用形式選擇

由前文介紹可知，深基坑工程越來(lái)越多，且復(fù)雜程度也在增加，因此，圍繞深基坑的開(kāi)挖與支護(hù)已成為當(dāng)前高層住宅建筑基礎(chǔ)工程中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)?；娱_(kāi)挖可分為無(wú)支護(hù)開(kāi)挖和支護(hù)開(kāi)挖。無(wú)支護(hù)開(kāi)挖也就是放坡開(kāi)挖，常用于深度不大且土質(zhì)較好的基坑，應(yīng)是施工條件允許時(shí)首選的開(kāi)挖方式。而支護(hù)開(kāi)挖常用在施工場(chǎng)地不具備放坡開(kāi)挖條件或放坡開(kāi)挖技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)采用的。目前，高層建筑常建設(shè)在市區(qū)，因此，待挖基坑多是較深且場(chǎng)地狹窄，不具備放坡開(kāi)挖條件，需要采用支護(hù)開(kāi)挖。 常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式如下表1所示。

我國(guó)工程實(shí)踐應(yīng)用過(guò)的常見(jiàn)基坑支護(hù)方式見(jiàn)表1，每種支護(hù)形式的適應(yīng)條件很多學(xué)者和專(zhuān)家也都進(jìn)行過(guò)研究，并做出總結(jié)，有的已經(jīng)作為規(guī)范寫(xiě)入教材中，本文將做進(jìn)一步的收集、整理和歸納。在選擇具體的方案時(shí)，首先，應(yīng)進(jìn)行實(shí)際勘察，收集數(shù)據(jù)，整理出工程的一些實(shí)際資料。根據(jù)收集到的工程的實(shí)際信息和基坑支護(hù)方案的特點(diǎn)和適用條件，依據(jù)地面荷載值及各土層的物理力學(xué)指標(biāo)，采用朗肯土壓力等理論，計(jì)算出主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力，初步選擇幾種施工方案。然后，對(duì)幾種方案進(jìn)行具體的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并進(jìn)行專(zhuān)家論證，最后，做出進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化。

4.基于層次分析法的基坑支護(hù)方案決策系統(tǒng)模型應(yīng)用分析

4.1基于層次分析法原理構(gòu)建決策系統(tǒng)模型

深基坑支護(hù)工程系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的巖土工程問(wèn)題， 其方案優(yōu)選涉及安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境保護(hù)、施工便捷、工期合理等基本準(zhǔn)則[11]。具體實(shí)施過(guò)程中比較復(fù)雜，影響因素多，單一指標(biāo)進(jìn)行方案評(píng)價(jià)就不能全面的衡量一個(gè)支護(hù)方案的好壞，因此需要設(shè)定一個(gè)綜合指標(biāo)。這個(gè)綜合指標(biāo)的設(shè)定包括確立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、確定各指標(biāo)權(quán)重、建立數(shù)學(xué)決策模型三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)常用的評(píng)價(jià)方法有專(zhuān)家論證打分法、加權(quán)平均法等，雖然也有一定的實(shí)用性，但是這些方法包含的主觀因素太多，且專(zhuān)家論證打分法受專(zhuān)家的知識(shí)面、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等方面約束很大。因此這些方法評(píng)價(jià)誤差較大，可信度不高，不利于進(jìn)行方案的決策。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的、系統(tǒng)的、層次化的分析方法，因此，本文主要采取的是層次分析法對(duì)決策系統(tǒng)的一些重要指標(biāo)做出科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)，幫助我們做出正確的方案選擇。

層次分析法（ Analytic Hierarchy Process， 簡(jiǎn)稱(chēng)AHP法）是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Sauty教授于70 年代初期提出的一種簡(jiǎn)便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法[12]。其基本原理是：首先將復(fù)雜的問(wèn)題層次化，即根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)，將問(wèn)題分解為不同的組成因素，按照因素間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分層聚類(lèi)組合，形成一個(gè)遞階的、有序的層次結(jié)構(gòu)模型；然后根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本原則，對(duì)各層的因素進(jìn)行對(duì)比分析，引入1～9比率標(biāo)度方法構(gòu)造出判斷矩陣，用求解判斷矩陣最大特征值及其特征向量的方法得到各因素的相對(duì)權(quán)重；最終通過(guò)計(jì)算最低層（方案層）相對(duì)于最高層（總目標(biāo)）的相對(duì)重要性次序的組合權(quán)值，以此作為評(píng)價(jià)和選擇方案的依據(jù)[13][14]。

4.2 應(yīng)用層次分析法分析深基坑支護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

4.2.1建立層次分析的結(jié)構(gòu)模型

本文中所建立的支護(hù)方案選擇的基本思路為質(zhì)量好，工期短，經(jīng)濟(jì)效益好，具體來(lái)說(shuō)就是方案滿(mǎn)足安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理三個(gè)基本準(zhǔn)則（根據(jù)實(shí)際實(shí)施的需要，可以適當(dāng)?shù)脑黾右恍?zhǔn)則），建立的深基坑支護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

4.2.2 建立構(gòu)造矩形及層次單排序和一致性檢驗(yàn)

根據(jù)所建立的層次結(jié)構(gòu)模型，相對(duì)于上一層次某個(gè)元素，根據(jù)實(shí)際工程的具體情況，經(jīng)向?qū)＜易稍?xún)論證作出同層次各因素的相對(duì)重要性判斷，引入合適的標(biāo)度用具體數(shù)值表示出來(lái)構(gòu)成判斷矩陣。引用1～9標(biāo)度方法，如表2所示。

根據(jù)工程的實(shí)際情況，本文所建立的判斷矩陣如表4～表6所示。

采用方根法求解判斷矩陣的最大特征值和特征向量，確定同一層次各因素相對(duì)于上一層次某元素相對(duì)重要性的排序權(quán)重WB、WC，為使構(gòu)造矩陣具有滿(mǎn)意的一致性，定義一致性指標(biāo)如下：

CI=（λmax -n）/（n-1）。

當(dāng)完全一致時(shí)，CI=0；CI越大，矩陣的一致性越差。

進(jìn)行一次性檢驗(yàn)時(shí)，當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI<0.1時(shí)，稱(chēng)層次單排序具有滿(mǎn)意的一致性。RI稱(chēng)為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，它只與矩陣階數(shù) n 有關(guān)，RI的取值見(jiàn)表3。

4.2.3 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

基于層次單排序的結(jié)果，將上一層次該元素本身的權(quán)重加權(quán)綜合，即可計(jì)算得到處于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系最底層，即指標(biāo)層中

的各指標(biāo)因素相對(duì)于最高層的相對(duì)權(quán)重，這一過(guò)程是從最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的，稱(chēng)為層次總排序。計(jì)算結(jié)果如表7所示。

由表7可知，C1（方案中支護(hù)防水施工技術(shù)的安全可靠性）、C2（方案中施工質(zhì)量的安全可靠性）最為重要，C4（施工可行性及難易程度）、C6（工程總造價(jià)）較為重要，因此，這些因素對(duì)方案的選擇比較的重要，同時(shí)，實(shí)施中要注意保護(hù)環(huán)境，盡量縮短工期。深基坑支護(hù)工程也是一個(gè)項(xiàng)目，每一個(gè)項(xiàng)目都是獨(dú)特的，因此，對(duì)具體的支護(hù)工程來(lái)說(shuō)，即使相同的因素對(duì)每個(gè)支護(hù)工程的影響也是不一樣的，比如說(shuō)，有的工程時(shí)間特別的緊張，那么，時(shí)間因素相對(duì)于其他因素的權(quán)重自然大些。所以，此方法的具體應(yīng)用還需要根據(jù)工程的實(shí)際需要靈活應(yīng)用。通過(guò)分析，當(dāng)我們?cè)趯?duì)具體工程實(shí)施時(shí)，以上指標(biāo)權(quán)重值大的因素自然也是施工中特別需要注意和需要編制應(yīng)對(duì)措施的因素。也就很容易知道這個(gè)具體的施工方案的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4.3 應(yīng)用層次分析法對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行選擇

前面用層次分析法模擬建立了評(píng)價(jià)基坑支護(hù)方案指標(biāo)的權(quán)重，下面就以一個(gè)案例來(lái)說(shuō)明用層次分析法如何進(jìn)行方案的優(yōu)化選擇。某高層辦公室樓發(fā)展項(xiàng)目，建筑面積約18萬(wàn)m2，高度為143.2m，采用深基坑工程，基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度10.6m，基坑平面尺寸84m×60m，基坑周?chē)鷪?chǎng)地狹窄，一般粘性土，地下水位較高。專(zhuān)家首先根據(jù)表1進(jìn)行初步篩選后，一般有2-3組方案進(jìn)入最后的選擇，本工程有3組基坑支護(hù)方案進(jìn)入最后的評(píng)審，分別為：

D1 =土釘墻

D2 =深層攪拌樁擋墻+內(nèi)插鉆孔灌注樁加強(qiáng)

D3 =密排樁。

然后，通過(guò)向技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等八位專(zhuān)家咨詢(xún)?cè)u(píng)價(jià)后，反饋整理出3組方案中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣情況，如表8所示。

根據(jù)專(zhuān)家評(píng)價(jià)的結(jié)果，可以建立方案層（D層）對(duì)各指標(biāo)層（C層）的判斷矩陣，求解其相對(duì)特征向量并檢驗(yàn)一致性，結(jié)合已經(jīng)建立的表5中方案評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，可以得出方案層（D層次）總排序權(quán)重值，如表9所示。

根據(jù)表8的計(jì)算結(jié)果，可知三種支護(hù)方案的優(yōu)劣順序?yàn)椋篋2﹥D3﹥D1，也就是說(shuō)，方案二（深層攪拌樁擋墻+內(nèi)插鉆孔灌注樁加強(qiáng)支護(hù)方案）是本工程的最優(yōu)方案，由經(jīng)驗(yàn)可知深層攪拌樁擋墻的擋墻均勻，連續(xù)性好，既能擋土，又能擋水，施工簡(jiǎn)便，工期短，造價(jià)比較的低，也說(shuō)明了用本方法得出的結(jié)論比較合理。

5.結(jié)論

深基坑工程已經(jīng)在我國(guó)廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算，還是施工、監(jiān)控等方面，深基坑支護(hù)技術(shù)都處在不斷的進(jìn)步和發(fā)展中，圍繞基坑工程優(yōu)化問(wèn)題，前人也進(jìn)行了大量研究，是很有興趣也很實(shí)際的研究課題?；庸こ淌且粋€(gè)系統(tǒng)工程，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水方案、監(jiān)測(cè)開(kāi)挖方案等很多內(nèi)容，涉及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全、環(huán)境等諸多因素，面對(duì)這些錯(cuò)綜復(fù)雜的因素，本文重點(diǎn)應(yīng)用層次分析法進(jìn)行方案的進(jìn)一步優(yōu)化分析，層次分析法邏輯性強(qiáng)，思路清晰，計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠，貼近現(xiàn)實(shí)，是優(yōu)選深基坑支護(hù)方案的一種好方法。

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4.2 應(yīng)用層次分析法分析深基坑支護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

4.2.1建立層次分析的結(jié)構(gòu)模型

本文中所建立的支護(hù)方案選擇的基本思路為質(zhì)量好，工期短，經(jīng)濟(jì)效益好，具體來(lái)說(shuō)就是方案滿(mǎn)足安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理三個(gè)基本準(zhǔn)則（根據(jù)實(shí)際實(shí)施的需要，可以適當(dāng)?shù)脑黾右恍?zhǔn)則），建立的深基坑支護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

4.2.2 建立構(gòu)造矩形及層次單排序和一致性檢驗(yàn)

根據(jù)所建立的層次結(jié)構(gòu)模型，相對(duì)于上一層次某個(gè)元素，根據(jù)實(shí)際工程的具體情況，經(jīng)向?qū)＜易稍?xún)論證作出同層次各因素的相對(duì)重要性判斷，引入合適的標(biāo)度用具體數(shù)值表示出來(lái)構(gòu)成判斷矩陣。引用1～9標(biāo)度方法，如表2所示。

根據(jù)工程的實(shí)際情況，本文所建立的判斷矩陣如表4～表6所示。

采用方根法求解判斷矩陣的最大特征值和特征向量，確定同一層次各因素相對(duì)于上一層次某元素相對(duì)重要性的排序權(quán)重WB、WC，為使構(gòu)造矩陣具有滿(mǎn)意的一致性，定義一致性指標(biāo)如下：

CI=（λmax -n）/（n-1）。

當(dāng)完全一致時(shí)，CI=0；CI越大，矩陣的一致性越差。

進(jìn)行一次性檢驗(yàn)時(shí)，當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI<0.1時(shí)，稱(chēng)層次單排序具有滿(mǎn)意的一致性。RI稱(chēng)為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，它只與矩陣階數(shù) n 有關(guān)，RI的取值見(jiàn)表3。

4.2.3 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

基于層次單排序的結(jié)果，將上一層次該元素本身的權(quán)重加權(quán)綜合，即可計(jì)算得到處于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系最底層，即指標(biāo)層中

的各指標(biāo)因素相對(duì)于最高層的相對(duì)權(quán)重，這一過(guò)程是從最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的，稱(chēng)為層次總排序。計(jì)算結(jié)果如表7所示。

由表7可知，C1（方案中支護(hù)防水施工技術(shù)的安全可靠性）、C2（方案中施工質(zhì)量的安全可靠性）最為重要，C4（施工可行性及難易程度）、C6（工程總造價(jià)）較為重要，因此，這些因素對(duì)方案的選擇比較的重要，同時(shí)，實(shí)施中要注意保護(hù)環(huán)境，盡量縮短工期。深基坑支護(hù)工程也是一個(gè)項(xiàng)目，每一個(gè)項(xiàng)目都是獨(dú)特的，因此，對(duì)具體的支護(hù)工程來(lái)說(shuō)，即使相同的因素對(duì)每個(gè)支護(hù)工程的影響也是不一樣的，比如說(shuō)，有的工程時(shí)間特別的緊張，那么，時(shí)間因素相對(duì)于其他因素的權(quán)重自然大些。所以，此方法的具體應(yīng)用還需要根據(jù)工程的實(shí)際需要靈活應(yīng)用。通過(guò)分析，當(dāng)我們?cè)趯?duì)具體工程實(shí)施時(shí)，以上指標(biāo)權(quán)重值大的因素自然也是施工中特別需要注意和需要編制應(yīng)對(duì)措施的因素。也就很容易知道這個(gè)具體的施工方案的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4.3 應(yīng)用層次分析法對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行選擇

前面用層次分析法模擬建立了評(píng)價(jià)基坑支護(hù)方案指標(biāo)的權(quán)重，下面就以一個(gè)案例來(lái)說(shuō)明用層次分析法如何進(jìn)行方案的優(yōu)化選擇。某高層辦公室樓發(fā)展項(xiàng)目，建筑面積約18萬(wàn)m2，高度為143.2m，采用深基坑工程，基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度10.6m，基坑平面尺寸84m×60m，基坑周?chē)鷪?chǎng)地狹窄，一般粘性土，地下水位較高。專(zhuān)家首先根據(jù)表1進(jìn)行初步篩選后，一般有2-3組方案進(jìn)入最后的選擇，本工程有3組基坑支護(hù)方案進(jìn)入最后的評(píng)審，分別為：

D1 =土釘墻

D2 =深層攪拌樁擋墻+內(nèi)插鉆孔灌注樁加強(qiáng)

D3 =密排樁。

然后，通過(guò)向技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等八位專(zhuān)家咨詢(xún)?cè)u(píng)價(jià)后，反饋整理出3組方案中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣情況，如表8所示。

根據(jù)專(zhuān)家評(píng)價(jià)的結(jié)果，可以建立方案層（D層）對(duì)各指標(biāo)層（C層）的判斷矩陣，求解其相對(duì)特征向量并檢驗(yàn)一致性，結(jié)合已經(jīng)建立的表5中方案評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，可以得出方案層（D層次）總排序權(quán)重值，如表9所示。

根據(jù)表8的計(jì)算結(jié)果，可知三種支護(hù)方案的優(yōu)劣順序?yàn)椋篋2﹥D3﹥D1，也就是說(shuō)，方案二（深層攪拌樁擋墻+內(nèi)插鉆孔灌注樁加強(qiáng)支護(hù)方案）是本工程的最優(yōu)方案，由經(jīng)驗(yàn)可知深層攪拌樁擋墻的擋墻均勻，連續(xù)性好，既能擋土，又能擋水，施工簡(jiǎn)便，工期短，造價(jià)比較的低，也說(shuō)明了用本方法得出的結(jié)論比較合理。

5.結(jié)論

深基坑工程已經(jīng)在我國(guó)廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算，還是施工、監(jiān)控等方面，深基坑支護(hù)技術(shù)都處在不斷的進(jìn)步和發(fā)展中，圍繞基坑工程優(yōu)化問(wèn)題，前人也進(jìn)行了大量研究，是很有興趣也很實(shí)際的研究課題?；庸こ淌且粋€(gè)系統(tǒng)工程，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水方案、監(jiān)測(cè)開(kāi)挖方案等很多內(nèi)容，涉及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全、環(huán)境等諸多因素，面對(duì)這些錯(cuò)綜復(fù)雜的因素，本文重點(diǎn)應(yīng)用層次分析法進(jìn)行方案的進(jìn)一步優(yōu)化分析，層次分析法邏輯性強(qiáng)，思路清晰，計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠，貼近現(xiàn)實(shí)，是優(yōu)選深基坑支護(hù)方案的一種好方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 迎春.淺談深基坑支護(hù)的研究進(jìn)展[J].硅谷， 2010（24）：18～20

[2] 劉建航、候?qū)W淵. 基坑工程手冊(cè)[K].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997：1-5

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[5] 董誠(chéng)、鄭穎人、陳新穎、唐曉松.深基坑土釘和預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合支護(hù)方式的探討[J]巖土力學(xué)， 2009， 30（12）：3795-3796

[6] 張強(qiáng)勇、向文.復(fù)合土釘墻支護(hù)模型及在深大基坑工程中的應(yīng)用[J]巖土力學(xué)，2007， 28（10）：2087-2090

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糊分類(lèi)優(yōu)選模型[J]控制與決策，2009，24（12）：1881- 1884

[10] 丁麗宏.基于改進(jìn)的灰關(guān)聯(lián)分析和層次分析法的邊坡穩(wěn)定性研究[J] 巖土力學(xué)，2011， 32（11）：3437-3441

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[13] 王明明.運(yùn)籌與決策基礎(chǔ)[M]北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2001

[14] 郭方勝.層次分析法在深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案優(yōu)選中的應(yīng)用[J].巖土工程技術(shù)，1991（1）：3～8

[15] 張海濤.用模糊多層次綜合評(píng)判優(yōu)選深基坑支護(hù)體系[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）：62～64

[16] 陳林靖、戴自航.深基坑內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的綜合剛度和雙參數(shù)法[J]巖土力學(xué)， 2010， 31（3）：891-895

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[18] 馬東輝、郭小東、蘇經(jīng)宇、周錫元、錢(qián)稼茹.層次分析法逆序問(wèn)題及其在土地利用適宜性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J] 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2007， 12（6）：214-135

[19] 段秉乾、司春林，基于模糊層次分析法的產(chǎn)品創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型[J]同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008， 36（7）：1002-1005

4.2 應(yīng)用層次分析法分析深基坑支護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

4.2.1建立層次分析的結(jié)構(gòu)模型

本文中所建立的支護(hù)方案選擇的基本思路為質(zhì)量好，工期短，經(jīng)濟(jì)效益好，具體來(lái)說(shuō)就是方案滿(mǎn)足安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理三個(gè)基本準(zhǔn)則（根據(jù)實(shí)際實(shí)施的需要，可以適當(dāng)?shù)脑黾右恍?zhǔn)則），建立的深基坑支護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

4.2.2 建立構(gòu)造矩形及層次單排序和一致性檢驗(yàn)

根據(jù)所建立的層次結(jié)構(gòu)模型，相對(duì)于上一層次某個(gè)元素，根據(jù)實(shí)際工程的具體情況，經(jīng)向?qū)＜易稍?xún)論證作出同層次各因素的相對(duì)重要性判斷，引入合適的標(biāo)度用具體數(shù)值表示出來(lái)構(gòu)成判斷矩陣。引用1～9標(biāo)度方法，如表2所示。

根據(jù)工程的實(shí)際情況，本文所建立的判斷矩陣如表4～表6所示。

采用方根法求解判斷矩陣的最大特征值和特征向量，確定同一層次各因素相對(duì)于上一層次某元素相對(duì)重要性的排序權(quán)重WB、WC，為使構(gòu)造矩陣具有滿(mǎn)意的一致性，定義一致性指標(biāo)如下：

CI=（λmax -n）/（n-1）。

當(dāng)完全一致時(shí)，CI=0；CI越大，矩陣的一致性越差。

進(jìn)行一次性檢驗(yàn)時(shí)，當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI<0.1時(shí)，稱(chēng)層次單排序具有滿(mǎn)意的一致性。RI稱(chēng)為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，它只與矩陣階數(shù) n 有關(guān)，RI的取值見(jiàn)表3。

4.2.3 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

基于層次單排序的結(jié)果，將上一層次該元素本身的權(quán)重加權(quán)綜合，即可計(jì)算得到處于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系最底層，即指標(biāo)層中

的各指標(biāo)因素相對(duì)于最高層的相對(duì)權(quán)重，這一過(guò)程是從最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的，稱(chēng)為層次總排序。計(jì)算結(jié)果如表7所示。

由表7可知，C1（方案中支護(hù)防水施工技術(shù)的安全可靠性）、C2（方案中施工質(zhì)量的安全可靠性）最為重要，C4（施工可行性及難易程度）、C6（工程總造價(jià)）較為重要，因此，這些因素對(duì)方案的選擇比較的重要，同時(shí)，實(shí)施中要注意保護(hù)環(huán)境，盡量縮短工期。深基坑支護(hù)工程也是一個(gè)項(xiàng)目，每一個(gè)項(xiàng)目都是獨(dú)特的，因此，對(duì)具體的支護(hù)工程來(lái)說(shuō)，即使相同的因素對(duì)每個(gè)支護(hù)工程的影響也是不一樣的，比如說(shuō)，有的工程時(shí)間特別的緊張，那么，時(shí)間因素相對(duì)于其他因素的權(quán)重自然大些。所以，此方法的具體應(yīng)用還需要根據(jù)工程的實(shí)際需要靈活應(yīng)用。通過(guò)分析，當(dāng)我們?cè)趯?duì)具體工程實(shí)施時(shí)，以上指標(biāo)權(quán)重值大的因素自然也是施工中特別需要注意和需要編制應(yīng)對(duì)措施的因素。也就很容易知道這個(gè)具體的施工方案的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4.3 應(yīng)用層次分析法對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行選擇

前面用層次分析法模擬建立了評(píng)價(jià)基坑支護(hù)方案指標(biāo)的權(quán)重，下面就以一個(gè)案例來(lái)說(shuō)明用層次分析法如何進(jìn)行方案的優(yōu)化選擇。某高層辦公室樓發(fā)展項(xiàng)目，建筑面積約18萬(wàn)m2，高度為143.2m，采用深基坑工程，基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度10.6m，基坑平面尺寸84m×60m，基坑周?chē)鷪?chǎng)地狹窄，一般粘性土，地下水位較高。專(zhuān)家首先根據(jù)表1進(jìn)行初步篩選后，一般有2-3組方案進(jìn)入最后的選擇，本工程有3組基坑支護(hù)方案進(jìn)入最后的評(píng)審，分別為：

D1 =土釘墻

D2 =深層攪拌樁擋墻+內(nèi)插鉆孔灌注樁加強(qiáng)

D3 =密排樁。

然后，通過(guò)向技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等八位專(zhuān)家咨詢(xún)?cè)u(píng)價(jià)后，反饋整理出3組方案中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)劣情況，如表8所示。

根據(jù)專(zhuān)家評(píng)價(jià)的結(jié)果，可以建立方案層（D層）對(duì)各指標(biāo)層（C層）的判斷矩陣，求解其相對(duì)特征向量并檢驗(yàn)一致性，結(jié)合已經(jīng)建立的表5中方案評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，可以得出方案層（D層次）總排序權(quán)重值，如表9所示。

根據(jù)表8的計(jì)算結(jié)果，可知三種支護(hù)方案的優(yōu)劣順序?yàn)椋篋2﹥D3﹥D1，也就是說(shuō)，方案二（深層攪拌樁擋墻+內(nèi)插鉆孔灌注樁加強(qiáng)支護(hù)方案）是本工程的最優(yōu)方案，由經(jīng)驗(yàn)可知深層攪拌樁擋墻的擋墻均勻，連續(xù)性好，既能擋土，又能擋水，施工簡(jiǎn)便，工期短，造價(jià)比較的低，也說(shuō)明了用本方法得出的結(jié)論比較合理。

5.結(jié)論

深基坑工程已經(jīng)在我國(guó)廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算，還是施工、監(jiān)控等方面，深基坑支護(hù)技術(shù)都處在不斷的進(jìn)步和發(fā)展中，圍繞基坑工程優(yōu)化問(wèn)題，前人也進(jìn)行了大量研究，是很有興趣也很實(shí)際的研究課題。基坑工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水方案、監(jiān)測(cè)開(kāi)挖方案等很多內(nèi)容，涉及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全、環(huán)境等諸多因素，面對(duì)這些錯(cuò)綜復(fù)雜的因素，本文重點(diǎn)應(yīng)用層次分析法進(jìn)行方案的進(jìn)一步優(yōu)化分析，層次分析法邏輯性強(qiáng)，思路清晰，計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠，貼近現(xiàn)實(shí)，是優(yōu)選深基坑支護(hù)方案的一種好方法。

參考文獻(xiàn)

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[6] 張強(qiáng)勇、向文.復(fù)合土釘墻支護(hù)模型及在深大基坑工程中的應(yīng)用[J]巖土力學(xué)，2007， 28（10）：2087-2090

[7] 宮衛(wèi)民.深基坑支護(hù)方案優(yōu)選[J] 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008， 27（5）：124-126

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[9] 李春生、王耀南、陳光輝、蔣宏鋒.基于層次分析法的模

糊分類(lèi)優(yōu)選模型[J]控制與決策，2009，24（12）：1881- 1884

[10] 丁麗宏.基于改進(jìn)的灰關(guān)聯(lián)分析和層次分析法的邊坡穩(wěn)定性研究[J] 巖土力學(xué)，2011， 32（11）：3437-3441

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[15] 張海濤.用模糊多層次綜合評(píng)判優(yōu)選深基坑支護(hù)體系[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）：62～64

[16] 陳林靖、戴自航.深基坑內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的綜合剛度和雙參數(shù)法[J]巖土力學(xué)， 2010， 31（3）：891-895

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[18] 馬東輝、郭小東、蘇經(jīng)宇、周錫元、錢(qián)稼茹.層次分析法逆序問(wèn)題及其在土地利用適宜性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J] 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2007， 12（6）：214-135

[19] 段秉乾、司春林，基于模糊層次分析法的產(chǎn)品創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型[J]同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008， 36（7）：1002-1005