高速公路軟基處理技術的模糊綜合評價

王新岐，楊曉蓉

（1.天津市政工程設計研究院，天津市 300051；2.軍事交通學院，天津市 300161.）

1 概述

津濱高速公路路寬為26 m，雙向四車道，設計時速為120 km/h,全長27.9 km。全線共有互通式立交橋2座，分離式立交橋2座，跨線橋3座，中小型跨河橋10座，地道3座，通道17座，涵洞103座，收費站3座。

津濱高速公路全線幾乎都穿越軟土地帶，為了控制沉降，需針對不同情況，做軟基處理。本文旨在對天津濱海新區已建道路工程中的軟土地基處理技術進行評價分析。將模糊理論和層次分析法二者相結合，并在評價指標中引入道路運營后軟基路段的不均勻沉降對行車的影響，從而建立起軟土地基處理技術的多層次綜合模糊評價模型，對非定量問題進行模糊綜合評價分析[1][2][3]。

2 評價模型的層次分析

層次分析法首先要確定問題要達到的總目標。本文的總目標是對在軟弱地基上已建工程的地基處理技術進行評價分析，得出工程所采用的處理技術的處理效果。通過總結已有工程的建設經驗，及時發現問題，解決問題，從而指導后續工程建設順利進行。

其次根據問題的性質以及要達到的目標，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關聯以及隸屬關系，將因素按不同的層次聚集組合，形成層次分析模型。

最后進行次一級層次對其隸屬的上一級層次的相對重要權值的確定，然后將系統決策分析歸結為最低層，即方案層（或措施層）相對最高層（即目標層）的相對重要性權值的確定、即相對優劣次序的排列問題[4]。

2.1 評價對象要求分析

確定軟土地基處理技術必須滿足的各種客觀和主觀要求：

（1）地基承載力和變形的要求；

（2）場地條件和地基適宜性的限制；

（3）周圍環境的約束；

（4）造價和工期的要求；

（5）其它方面必須符合的要求。

然后根據這些要求構成方案層。其次，通過對軟土地基處理技術系統的研究，分析如何采用層次分析法和模糊數學對處理技術進行評價分析，確定出軟基處理技術評價時的評價標準。

2.2 評價對象技術分析

由于相當部分的分析是建立在對場地工程地質條件判斷的基礎上的，屬于經驗或半定量的。因此要對已建工程采取的軟土地基處理技術做以下各方面分析：

（1）處理技術滿足地基處理的目標。指所選地基處理技術對地基承載力以及變形的要求。這是對地基處理技術安全可靠的要求，是首要的約束條件。

（2）處理技術對場地與地基條件的適宜性分析。

（3）地基處理技術對環境的影響。

（4）對于其他限制性條件的滿足。例如，施工所在地是否有采取該地基處理方案所需要的機械設備、材料。

（5）對于造價和工期的要求。

3 評價模型的建立

3.1 評價模型構建

通過綜合分析影響軟土地基處理技術評價因素的從屬關系的分析，本文建立起以目標層、準則層、指標層為構架的津濱高速公路軟土地基處理技術評價模型[5][6]，見表1。

3.2 權重計算及分析

由于影響軟土地基處理技術評價各因素的地位不等，權重分配便成了一個重要的問題。本文權重的確定采用專家評分法。

表1 津濱高速公路軟基處理技術評價體系

本文選擇了具有代表性的三十位專家及有關人員進行軟土地基處理技術評價因素權重的確定，被咨詢人員既有巖土界科研、設計方面的人員，也有施工、管理方面的人員，他們經驗豐富，熟悉軟土地基處理的專業知識和管理，因此具有充分的代表性，評價結果具有較高的可信度。根據影響因素權重咨詢表中匯總的結果，計算各因素的權值，并匯總于表2。

表2 評價模型各因素權值計算結果匯總表

從以上的權重計算結果來看，對軟基處理技術評價各子因素來說，處于第一層次的“技術可行性”、“經濟合理性”、“環境影響”和“服務水平”中，“技術可行性”的權重值最大，因此，“技術可行性”是決定軟基處理技術評價的最關鍵因素。第二層次“技術可行性”的子因素中，“水文地質條件”的權重最為突出，這反映出軟基處理對象本身的性質是最關鍵的。

4 綜合評價系數計算

4.1 評價指標評語的確定

對于軟土地基處理影響因素中難以用定量表示的因素評價，可采用模糊統計來確定其對各評價等級的隸屬度。根據實踐經驗和邏輯推理確定津濱高速公路軟基處理技術各項評價指標的評語，各指標評語最終匯總于表3。

表3 評價指標評語匯總表

4.2 計算各子因素的評語隸屬度

4.2.1 評語隸屬度確定

根據徐浩東等人提出評語隸屬度的分析表，即設因素集為 U，決擇集 Z={-3，-2，-1，0，1，2，3}七個等級，則由實踐經驗或邏輯推理得到一個從U到Z的映射。將Fuzzy映射表的全體向量并列起來，得到一矩陣Ri=（ri）j，(i=1，2，…，n；j=l，2，…，m)，稱矩陣Ri為綜合評判的變換矩陣。

表4是從U到Z的Fuzzy映射表，它對隸屬度數值的大小作了相應的規定，模糊綜合評判時，通常是通過評語的高低程度，來選取表中對應的變換矩陣。

表4 U到Z的Fuzzy映射表

4.2.2 計算各子因素的評語隸屬度

（1）技術可行性

（2）經濟合理性

（3）環境影響

（4）服務水平

4.2.3 計算總目標評語隸屬度

4.2.4 計算綜合價值系數

現場調查數值見表5。

5 結論

（1）本文將模糊理論和層次分析法二者相結合，建立了關于津濱高速公路軟土路基處理技術的多層次分析綜合模糊評價模型。

（2）對評語隸屬度的選用進行了分析，確定了最優的評語隸屬度。

（3）應用專家咨詢法對軟基處理技術評價有較大影響的因素進行調查，在對專家咨詢結果進行了科學統計及分析研究的基礎上，計算出了各評價指標的權值。

表5 現場調查數值表

（4）算出了津濱高速公路的綜合評價系數，與現場調查結果相比證明了該評價模型對于津濱高速公路軟土路基處理技術評價的合理性和可靠性。

[1]景宏君.公路的技術評價方法與眉山市的公路建設[D].西安:長安大學,2001.

[2]張飄.高速公路互通式立交多目標決策選型評價方法研究[J].公路交通科技,2001,10.

[3]雒應.高等級公路路線方案模糊綜合評選法[J].西安公路交通大學學報,2000,1.

[4]王凡.模糊數學與工程科學[M].哈爾濱船舶學院出版社,1988.

[5]嚴作人,等.道路工程經濟與管理[M].上海:同濟大學出版社,1995.

[6]陳紅.公路沿線環境質量的模糊綜合評價[J].西安公路交通大學學報,1995,15(增刊).