基于模糊層次分析法的基坑降水方案比選

韓 露 （安徽省水利水電勘測設(shè)計院，安徽 合肥 230088）

深基坑降水工程是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工程，受很多因素影響，同時基坑降水本身就是一個矛盾的平衡體，工程中降水沒有達(dá)到設(shè)計要求，會造成基坑底板不穩(wěn)定的問題。而降水超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，又會對周圍環(huán)境造成不利的影響，如地面沉降以及建筑物因不均勻沉降發(fā)生開裂等等。本文無為新溝泵站提出的幾種不同降水施工方案，確定方案選擇的指標(biāo)體系，基于模糊層次分析法，最后比選出較優(yōu)的施工方案。

1 模糊層次分析法

層次分析法[1-2]是一種將定性與定量分析方法相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法。該法的主要思想是通過將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，對兩兩指標(biāo)之間的重要程度作出比較判斷，建立判斷矩陣，通過計算判斷矩陣的最大特征值以及對應(yīng)特征向量，得出不同方案的重要程度的權(quán)重，為選擇最佳方案提供依據(jù)。模糊層次分析法是將層次分析法和模糊綜合評價結(jié)合起來，使用層次分析法確定評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重，用模糊綜合評價方法對模糊指標(biāo)進(jìn)行評定。模糊層次分析法的計算過程如下。

1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)分解出問題的組成因素，按因素間的相互關(guān)系將因素層次化，組成一個層次結(jié)構(gòu)模型，然后按層分析，獲得最低層因素對于最高層（總目標(biāo)）的重要性權(quán)值。

1.2 構(gòu)造成對比較矩陣

采用1～9標(biāo)度法見表1，通過判斷影響兩方案因素的優(yōu)劣程度，得出方案因素的判斷值bij，并建立判斷矩陣B。

1～9標(biāo)度法 表1

1.3 方案權(quán)重排序

②將Wij按行得：

④確定方案中各個影響因素之間的權(quán)重列矩陣A，并W與之相乘，即λ=W.A得到方案得分矩陣λ。具有max（λi）的方案就是對應(yīng)的最優(yōu)方案。

2 工程概況及降水方案

無為縣新溝排澇站位于無為縣境內(nèi)長江中下游左岸灘區(qū)上，為河湖相沖積平原，設(shè)計抽排流量為18.5m3/s，總裝機(jī)容量 2240kw[3]。

根據(jù)勘探表明新溝排澇站站址地層主要由第四系沖、洪積形成。根據(jù)勘探揭露，站身地層自上而下分為6層，分別為以中、重粉質(zhì)壤土為主的人工填土、①2層重中粉質(zhì)壤土、①3層砂壤土、②層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土、③1層粉細(xì)砂、③2層淤泥質(zhì)中粉質(zhì)壤土與粉砂互層。泵站站身及前池均坐落于③1粉細(xì)砂層，通江涵坐落于①3砂壤土層?？紫稘撍饕x存于①3砂壤土、③2、③4淤泥質(zhì)中粉質(zhì)壤土與粉砂互層及③1、③3層粉細(xì)砂中。以上4層土滲透性稍有差異，由于其間無明顯隔水層，可視為同一含水層。含水層厚度差異較大，基坑水位受長江水位影響，與附近地表水體水力連系密切，其運(yùn)動特征隨季節(jié)變化。洪水期長江及外河水位抬高，地下水向遠(yuǎn)離長江方向的圩區(qū)運(yùn)移，并在堤內(nèi)局部地段呈散浸、滲漏、管涌的形式溢出；而枯水期，長江水位降低，地下水則向長江方向運(yùn)移排入江中。

根據(jù)工程實(shí)際情況本次基坑降排水施工方案從方案的可行性、經(jīng)濟(jì)型、適用性及安全性，初步擬選輕型井點(diǎn)、深井法兩種施工排水方案和混凝土截滲墻一種止水方案。鑒于影響施工方案選擇的因素很多，如場地條件、工期要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、資金等方面的要求。本次選取以下五種因素初選的這三種方案利用模糊層次分析法進(jìn)行比選：①降水效果②成本③對周圍環(huán)境影響④施工難易度⑤工期[4-5]。

2.1 降水效果

2.2 成本

2.3 對周圍環(huán)境影響

2.4 施工難易度

2.5 工期

綜上所述，三種方案中各因素所得權(quán)重矩陣為

在三種施工方案的各個影響因素的重要性為降水效果＞工程成本＞對周圍環(huán)境影響＞工期＞施工難易度。將五個影響因素按其重要性進(jìn)行重新排序，由此得到五個影響因素的判斷矩陣為a=計算出的權(quán)重為A=（0.47 0.198 0.128 0.144 0.060）T。

三種施工方案得分矩陣λ=W·A=（0.428 0.351 0.221）T可知針對本工程地基降排水措施輕型井點(diǎn)法。工程在施工實(shí)際施工過程中采用前池站身處采用雙排輕型井點(diǎn)，其他段采用單排輕型井點(diǎn)進(jìn)行降水，與模糊層次分析法得出的結(jié)論是一致的。

3 結(jié)論

施工降水方案很多，影響方案選擇的因素也比較多，運(yùn)用模糊層次分析法對無為縣新溝泵站建立模糊綜合評判模型，通過選取的方案和實(shí)際工程采用的方案進(jìn)行比較，驗(yàn)算本次模型的科學(xué)性，結(jié)果的可靠性，為選擇施工降排水方案比較提供了一種可靠的借鑒方法。

在施工降排水方案比選過程中，采用模糊層次分析法對方案的可行性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了綜合評判，但是在評判過程匯總還存在不少缺點(diǎn)，比如指標(biāo)權(quán)重的確定等，這些都是人為判斷的，對整個過程的評價影響比較大。希望應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況因地制宜，多參考同一地區(qū)同種類型降水方案的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)觀測，使模糊層次分析法在應(yīng)用過程中更加科學(xué)可靠，選擇出真正縮短工期，節(jié)約投資，事半功倍的基坑降水方案。