隧道開挖支護施工質量模糊綜合評價研究

鄭肆明

(廣東省南粵交通清云高速公路管理中心，廣東 四會 526253)

0 引 言

近年來，我國公路建設的隧道里程逐年攀升，施工難度與日劇增。大部分公路隧道多采用新奧法施工，由于受技術水平、工程地質條件、掘進工法以及工程造價等影響，隧道開挖支護施工質量難于直觀評價。本文結合工程實例，采用基于層次分析法的模糊綜合評價方法，通過對影響隧道開挖支護施工質量問題進行分類整理，建立因素集和評語集，對隧道開挖支護施工質量進行分析評價，對其他隧道施工質量評價具有借鑒作用。

1 隧道工程概況

汕湛高速公路黃牛凸隧道位于廣東省肇慶市，隧道長為2 841m，雙向4車道。設計為洞口小凈距+洞身分離式隧道，凈空11.0 m×5.0 m。隧道區域屬構造侵蝕低山丘陵地貌，最大埋深300 m。隧址區主要由粉質黏土、強風化石英片巖、中風化石英云母片巖互層等Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖組成。巖石軟硬交替，裂隙很發育，富水。預加固為洞內Ⅴ級圍巖采用Φ42超前小導管，洞內Ⅳ級圍巖淺埋段超前小導管，開挖工法主要為環形開挖預留核心土和三臺階法。

2 隧道開挖支護施工質量模糊綜合評價

2.1 層次分析法

層次分析法(AHP法)是一種采用一定標度把人的經驗判斷進行客觀量化，定性和定量相結合，系統化的層次化的分析方法。

(1)按隧道開挖支護施工質量評價目標，通過查閱相關文獻、規范以及征詢專家、現場管理人員經驗，選取對隧道開挖支護施工質量影響較大或質量通病因素，建立一個可描述評價目標特征的內部獨立的梯階層次分析結構：目標層——隧道開挖支護施工質量U，準則層——超前支護U1、洞身開挖U2、初期支護U3，因素層——超前小導管U11、注漿U12、開挖進尺U21、超挖欠挖U22、噴射混凝土U31、錨桿U32、鋼筋網U33、鋼拱架U34。

(2)在隧道施工期間，邀請省內外隧道工程設計、施工、監理、檢測等單位多學科領域專家組成質量評議組，結合現場施工管理及年度質量大檢查等環節，采用標度法將每一層次的各因素相對于上一層次直屬元素進行兩兩比較判斷，得到各元素相對重要程度的比例標度，建立如下判斷矩陣。

對于噴射混凝土U31、錨桿U32、鋼筋網U33和鋼拱架U34，模糊評判矩陣

(3)用方根法或和積法計算判斷矩陣的最大特征根及特征向量，歸一化的特征向量即為各層元素對上層直屬元素的權重向量。本文中，準則層權重向量為w=(0.259,0.104,0.637)，因素層權重向量為w1=(0.833,0.167)，w2=(0.833,0.167)，w3=(0.263,0.118,0.055,0.564)。

2.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價是在相對復雜環境中，利用模糊集合論概念，考慮多種因素的影響，對事物做出的綜合決斷。該方法首先需要定義所評價對象的因素集、權重及評價集，然后在此基礎上建立數學模型C=w×B，其中，C為隧道開挖支護施工質量綜合評價結果，A為準則層元素對應目標層的權重向量，B為每一準則層元素的評價結果Bi組成的模糊評判矩陣，Bi=wi×Ri，Ri為因素集各元素對應的模糊評判矩陣，由若干專家或質量評議組對各因素狀況按評價集投票得出。模糊綜合評價過程如下。

(1)因素集U及權重w：由層次分析法求得。

(2)評價集V：隧道開挖支護施工質量可分為優良(該工程質量優良，可為其他工程借鑒)、合格(考慮對某些項目進行整改)、不合格(某些問題必須整改)三個等級，建立評價集如表1。

表1 隧道開挖支護施工質量影響因素評價等級劃分

續表1

(3)模糊綜合評價

準則層Ui的模糊綜合評價如下

B2=W2·R2=(0.767 0.216 0.017),

B3=W3·R3=(0.579 0.309 0.112)

由B1、B2、B3得出上一層級的評判矩陣

目標層U的模糊綜合評價結果為：A=W·V=(0.621 0.301 0.078)。由此判定本隧道開挖支護施工質量為優良，與實際施工質量相吻合。

3 結 語

隧道開挖支護施工質量涉及超前支護、洞身開挖、初期支護等諸方面，因此須嚴格按照設計文件和相關規范要求加以控制，減少或杜絕質量問題。本文采用基于層次分析法的模糊綜合評價，能直觀地評價隧道開挖支護施工質量的優劣。對于其他隧道質量影響因素層次分析結構，可酌情進行因素增減和權重調整，使之得到更好地應用。