樁基方案的模糊層次結(jié)構(gòu)優(yōu)選模型及其應(yīng)用

王杭杭 陳池 段洪波 劉海銳

摘要：樁基礎(chǔ)種類和施工方法多樣，不同工況下如何選取最優(yōu)方案是個(gè)難題。為較好解決這一問題，建立了一種新的基于層次分析法（AHP）的樁基設(shè)計(jì)方案模糊層次結(jié)構(gòu)優(yōu)選模型。首先，分析和確定了影響樁基方案決策的因素，構(gòu)建了評價(jià)樁基方案優(yōu)劣的指標(biāo)體系；然后，運(yùn)用層次分析法確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；最后，利用模糊數(shù)學(xué)建立了多目標(biāo)的決策模型，從而評選出最理想的樁基方案。將該模型應(yīng)用于實(shí)際工程中，取得了較好的效果。

Abstract： There are various types and construction methods of pile foundation， and how to choose the optimal scheme under different working conditions is a difficult problem. In order to solve this problem， a new AHP （Fuzzy AHP） optimization model for pile foundation design is established. Firstly， the factors influencing the decision-making of the pile foundation are analyzed and determined， and the evaluation index system is established. Then， the weight of the evaluation index is determined by the Analytic Hierarchy Process （AHP）. Finally， a multi-objective decision-making model is established by fuzzy mathematics， So as to select the best pile foundation scheme. The model is applied to practical engineering， and achieved good results.

關(guān)鍵詞：樁基；層次分析法；模糊數(shù)學(xué)；優(yōu)選模型

Key words： pile foundation；AHR；fuzzy mathematics；optimization model

中圖分類號：TU4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0153-03

0 引言

樁基礎(chǔ)作為高層建筑中最常用的基礎(chǔ)形式，其質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)工程的安全[1]。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，樁基礎(chǔ)的種類和施工方法愈發(fā)的多種多樣，實(shí)際工程中，往往有多種可供選擇的樁基設(shè)計(jì)方案，樁基方案的優(yōu)劣關(guān)系到整個(gè)工程的工期、質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境等屬性指標(biāo)。因此，系統(tǒng)進(jìn)行樁基方案的優(yōu)選對工程的施工有著十分重要的意義。

許多學(xué)者對方案優(yōu)選的課題已經(jīng)做了較多的研究：周繼忠等[2]為使樁基方案的選擇更加適用、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)，提出了基于層次分析法（AHP）的樁基方案優(yōu)選法；李飛等[3]運(yùn)用了模糊數(shù)學(xué)理論對擴(kuò)大盤在不同位置時(shí)樁基礎(chǔ)的承載特性進(jìn)行了分析；方俊[4]則采用灰色關(guān)聯(lián)度理論解決樁基優(yōu)化問題；姜艷林[5]針對具體地質(zhì)與環(huán)境條件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析與控制研究，選取最優(yōu)方案。

樁基方案的最優(yōu)選取需要確定各因素指標(biāo)的權(quán)重，而層次分析法（AHR）雖是常用的指標(biāo)權(quán)重取值方法，但其主觀性強(qiáng)，定性分析致使數(shù)據(jù)具有模糊性[6]。為較好的解決這一問題，引用模糊數(shù)學(xué)的方法，定性與定量相結(jié)合，提出了一種基于層次分析法（AHP）的樁基設(shè)計(jì)方案模糊層次結(jié)構(gòu)優(yōu)選方法，為樁基方案的優(yōu)選提供了借鑒。

1 建立樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案評價(jià)指標(biāo)體系

影響樁基設(shè)計(jì)方案決策的因素有很多，但一般可分為以下四類：

①施工的安全性，具體包括施工的技術(shù)力量、相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)和擁有的機(jī)械設(shè)備情況；

②施工的可行性，具體包括樁基工程的質(zhì)量、工期、造價(jià)以及技術(shù)的合理性；

③環(huán)境的影響，具體包括對臨近建筑物和地下管線的影響、噪音的影響和污水排放的影響；

④工程特點(diǎn)，具體包括建筑結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)水文條件。

需要注意的是，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的影響因素并不是統(tǒng)一的，應(yīng)該在以上因素的基礎(chǔ)之上，具體的要結(jié)合實(shí)際工程的地質(zhì)條件、水文條件、工期和造價(jià)要求等特點(diǎn)來確定樁基方案的評價(jià)指標(biāo)。

按照AHR的原理，建立樁基方案的評價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)體系，具體分為四層：

目標(biāo)層：樁基方案總體評價(jià)；

準(zhǔn)則層：一級評價(jià)指標(biāo)；

子準(zhǔn)側(cè)層：二級評價(jià)指標(biāo)；

方案層：擬定的可行的樁基方案。