深基坑支護方案優(yōu)化方法

崔嘉裕

（廣州建筑股份有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

基坑支護設計是一項復雜的巖土工程研究，包括土力學、強度和變形以及土與結(jié)構(gòu)之間的相互作用。我國礦山工程中心這兩年雖然取得了很大的成績，但也發(fā)生了嚴重的事件。深入探討基坑設計方法對于更好地設計基礎支護結(jié)構(gòu)和減少基坑工程事故的發(fā)生至關重要。

隨著中國城市化進程和基礎設施建設的快速發(fā)展，舊城區(qū)改造和城市擴張必然會加速，導致資金使用緊張。因此，工程建設項目必然會遇到更深的基坑，如何選擇一種安全可靠、成本低廉、施工簡便、有效保護環(huán)境的支護方式成為中心基坑領域研究的重點。

1 深基坑的特點

目前，國內(nèi)外基坑開挖及配套工程研究已取得成果。但由于年份不同，緊實度不同，摩擦面的角度和粘聚力難以確定；在挖掘和支護過程中，可能會出現(xiàn)過大的間隙，造成安全隱患；傳統(tǒng)的支持系統(tǒng)需要改進等。我國建筑業(yè)深基坑工程具有以下特點。

1.1 基坑深度大

由于城市建筑用地短缺，城市結(jié)構(gòu)已開始在高處和地下方向建造。過去一般地下建筑只有1～2 層，在中小城市，除了大型建筑外，地下建筑很少。如今，在許多城市新建的建筑中，不僅地上層數(shù)增加，底層的使用也增加了。在大城市，3～4 層的地下建筑比較常見，也有一些5～6 層的地下建筑。土層超過5m 或三層以上的基坑稱為深基礎。但現(xiàn)在，地基的深度一般都在10m 以上，有的甚至超過15m。

1.2 存在一定的安全隱患

由于基礎開挖深度超過5m，對地下結(jié)構(gòu)的破壞很大，還會面臨地下水管和地下水的威脅。在深根坑的過程中，經(jīng)常需要使用各種支架來保持邊坡。既要防止陸坡塌陷沉降，又要防止地下水滲入破壞工程結(jié)構(gòu)。另外在基坑施工過程中，也可能會遇到一些埋地電纜、水管、水管等，一定要小心，否則容易出現(xiàn)安全隱患，影響周圍群眾的日常生活。項目。因此，坑道設計過程必須精準設計、精心策劃、嚴密監(jiān)控、精心設計。

2 深基坑工程最佳支護選擇方法分析

深坑工程保障戰(zhàn)略是一個多方面的復雜過程，復雜的過程往往是多層次、多用途的。因此，在對復雜系統(tǒng)進行評價時，需要綜合考慮各種因素，綜合考慮各種互惠互利，稱為綜合評價問題。整體評價是對與各種因素相關的產(chǎn)品或情況進行綜合評價，即根據(jù)給定的條件，將所有負面產(chǎn)品交給實際的數(shù)值評價，然后進行比較擇優(yōu)應用。

深基礎支護策略的最佳選擇可以由4 個因素決定：①公信力、進度和發(fā)展能力評估；②基礎支護環(huán)境影響評價；③基礎支撐結(jié)構(gòu)施工時間對比；④支持該工程模型的采石場基礎的經(jīng)濟性比較。

深基坑支護體系驗證的主要任務是根據(jù)項目將要達到的目標，比較選擇各種開挖和支護，更好地選擇一種或幾種策略，然后完成施工建設。優(yōu)化的平衡是找到成本最低的支持設計，其目的不是基于穩(wěn)定性資源[1]。

3 支持深坑工程理念的最佳方式

深基礎支護工程是一個系統(tǒng)工程，支護結(jié)構(gòu)和深基礎施工不同于上部結(jié)構(gòu)施工。地面的基礎是直接的，還有地面水位、土力學參數(shù)和周圍環(huán)境的差異。有許多因素，根據(jù)這種特殊情況，它們是分層的和模糊的（或模糊的），現(xiàn)在使用模糊概述和灰色系統(tǒng)理論分析方法來支持使用AHP 的過程。做出不錯的選擇。

3.1 程序選擇的層次分析法

層次分析法（AHP）由匹茲堡大學的A.L.Saaty 教授于1970 年提出。AHP 方法是一種簡單且廣泛用于許多項目的評估和決策過程。其基本原則是比較每個待評價因素的相對重要性，然后對它們進行排序。層次分析法對坑道工程的層次分析模型一般分為四層具體如下。

（1）最高目標（A）：最終選擇最佳的深層基礎支撐策略。

（2）方法論（B）：即根據(jù)質(zhì)量選擇四個方面選擇最佳的深層基礎支撐方案：安全性和可行性（B1）、業(yè)務和必要性（B2）、環(huán)境保護（B3）和基礎建設（B4）。

（3）指標層（C）：包括結(jié)構(gòu)支撐（C1）、結(jié)構(gòu)與土體變形（C2）、整體穩(wěn)定性（C3）、排水設計（C4）、開發(fā)修復技術（C5）、施工復雜度（C6）、結(jié)構(gòu)支撐及設備、人工費（C7）、地基開挖運輸垃圾填埋費（C8）、環(huán)保費（C9）、施工監(jiān)理費（C10）等措施。

（4）子層（D）：指各種選項。

根據(jù)深坑工程支撐概念的分層模型，將同一層的特征與上一層的關鍵進行比較，并使用比較方法[2]創(chuàng)建階矩陣。每個級別的內(nèi)容的構(gòu)建比較和秩矩陣進行計算?；诿總€級別的單獨項目的計算，應計算每個級別的所有分析。各層條件成對比較時，參數(shù)不是一成不變的，而是由工程特點、環(huán)境、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)因素、工期等因素決定的。與目標層即最優(yōu)方案相比，深基坑支護系統(tǒng)方案的安全可行性與經(jīng)濟性的關系是辯證結(jié)合的，不容忽視。在滿足安全和性能要求的情況下，應盡量減少項目支持基地的整體資源；還要注意環(huán)境保護，盡量縮短工期。對于待考慮的候選方案的具體標準，按照上述單一分析和所有統(tǒng)計分析，可以根據(jù)“優(yōu)化方案”的總體目標計算每個候選方案的相對競爭權(quán)重，從而進行良好的決策，層次分析法非常適合定性和定量。圖1 為深基坑支護技術。

圖1 深基坑支護技術

3.2 方案優(yōu)選的模糊綜合評判法

模糊決策是指根據(jù)模型對產(chǎn)品進行模糊變換后進行評價的一種方式，它提供評價和實際價值。其數(shù)學原理是利用不可測變異原理和最大隸屬度原理，綜合考慮與觀測試驗相關的諸多因素，對其進行綜合評估。其評估的目的是需要考慮的幾個重要因素。思想推廣中影響深度分析的因素很多，而每一個的地位和類別往往比較模糊，界限不清晰，難以用數(shù)字來呈現(xiàn)。模糊綜合評價法是一種質(zhì)量與數(shù)量相結(jié)合的方法，可以很好地解決對具有多特征的產(chǎn)品進行評價的方法。

為了評價與模糊評價過程相關的各種因素，首先要根據(jù)被測產(chǎn)品的特性確定應確定的相關因素。然后根據(jù)問題的需要選擇決策過程。一個因素的每一個影響因素，就是對各個層次的評價結(jié)果的一個模糊評價集，這就是一個模糊評價。考慮到各種因素的影響，是的，有必要考慮各種因素對測量水平和權(quán)重劃分的影響，這對差異給予不同的權(quán)重，因為對每種影響的影響存在差異。評價項目的模糊評價過程可以利用待評價項目的加權(quán)模糊子集和單因素模糊矩陣來完成。在對專家或?qū)＜疫x擇的每個策略的影響進行橫向比較后，得出決策過程點。假設語言等級為7：V={V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7}={非常差，差，差，一般，好，好，非常好}；返回C={-3，-2，-1，0，1，2，3}的比較矩陣。根據(jù)反饋的水平，確定每個評價水平的每個因素的隸屬度，并創(chuàng)建隸屬度矩陣R。進行綜合評判，作模糊變換。

設指標的權(quán)重集為A=（a1，a2，a3，a4）。

進行綜合評價值計算后，各方案的最后得分由式（4）計算。

式中：Wi——第i 個方案的綜合評價值；Bi——第i 個方案的綜合評判矩陣；k——參評方案的個數(shù)；C——評價等級矩陣。

總的綜合評價值按式（5）計算：

作為模糊數(shù)學的一種特殊應用，模糊評價最早由中國科學家王培莊發(fā)現(xiàn)，并得到廣泛應用。優(yōu)點是：數(shù)學模型簡單，易于掌握，對評估多因素多層次的復雜問題有用。然而，模糊評價方法仍然存在不足[3]。例如，模糊評價的算子模型，主要元素是否為顯著類型。還是中等重量型，各有各的缺點。這樣，不僅考核會出現(xiàn)錯誤，有時甚至會出現(xiàn)異常，從而導致考核失敗。此外，當備選方案很重要時，當兩個選項的相對重要性非常低時，就很難做出決定[4]。

3.3 優(yōu)化策略的灰色系統(tǒng)分析方法

1982 年，鄧聚龍教授首次提出灰色系統(tǒng)理論后，灰色系統(tǒng)理論逐漸成為一門廣而強的弱研究，并得到廣泛應用。灰色系統(tǒng)理論將系統(tǒng)分為三組，即黑色、白色和灰色。

根據(jù)技術分析，灰色系統(tǒng)分析的主要概念是根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)過程的發(fā)展，即幾何關系質(zhì)量和先前數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的相似性來確定協(xié)作水平。這類分析比較主要是比較幾條曲線的幾何形狀，即幾何形狀的相似性相近，發(fā)展相近，關系更密切?；谶@種方法的分析有很多優(yōu)點：不需要大量的數(shù)據(jù)，不需要按規(guī)律分布數(shù)據(jù)，而且分析計算成本小。很好的分析?；疑嚓P性分析是利用相關程度來定量考察體內(nèi)各種因素之間的關系、相互影響和相互關系[5]。

灰色關聯(lián)分析的簡單步驟如下。

3.3.1 確定使用順序

組織分析始于對所用流程的分析。命名系統(tǒng)是用于比較的“主系統(tǒng)”。通常定義為x0，它包含不同時間的統(tǒng)計信息。將第一項的值寫為x0（1），第二項的值為x0（2），第n 項的值為x0（n）。這樣，序數(shù)表達式可以表示為：x0={x0（1），x0（2），x0（n）}與表達式比較的“after”表示一個序列，在組織分析中稱為比較序列，由xi={xi（1），xi（2），…xi（n）}，i=1，2，…N；表示。

3.3.2 無量綱

文件的長度也不同，因為系統(tǒng)的每個部分都有不同的尺寸。但是，比較差異和大小并不容易，或者比較時很難得出結(jié)論。因此，在進行灰色社會分析時，通常不需要數(shù)據(jù)處理。一種對原始數(shù)據(jù)進行標注的方法，對于起拍價、均價、統(tǒng)一價、均衡價等有不同的處理。

3.3.3 求相關系數(shù)

參與程度是曲線幾何形狀的主要區(qū)別。因此，曲線之間的差異可以用來衡量整合程度。

3.3.4 找出關系的程度

由于相關系數(shù)是第k 個電流的比較曲線和參考曲線的差值，它的數(shù)量不止一個，而且數(shù)據(jù)非常分散，很難全部比較。因此，要注意每次對一個值的相關系數(shù)，即求平均值作為社會地位的代表值。

3.3.5 對相關訂單進行排序

當有N 個比較時，就有N 個相對關系。取下面的N個相關度對關系進行排序，按照這個順序可以得出結(jié)論，第一個對x0有影響（或張力）。比后者更重要的是，ri的值越大，x0與xi的關系與同一過程的質(zhì)量越接近。

4 結(jié)語

（1）影響深部地下工程方案選擇的技術、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等。諸如此類的因素很多，而且很多因素很難分析。目前支撐方式主要是選擇沒有理論基礎的人造材料。通過引入層次分析的模糊評價法和灰色分析法對深基坑工程方案進行優(yōu)化，克服了深基坑工程方案選擇的盲目性。數(shù)據(jù)分析表明，該方法可以評估各種核心支撐系統(tǒng)的優(yōu)缺點，提高對選定系統(tǒng)的研究。

（2）層次分析法開發(fā)的評價方法可以提高對真實情況的理解和完善的模糊支持系統(tǒng)的特點，平方模糊評價可以更準確，確定支持概念的基礎。我們可以采取因素之間的關系來完成對深基坑支護的支持策略的很好的評估，同時也可以采取更多多方法，這將是深基坑支護的支持系統(tǒng)的優(yōu)化，能夠使之更好地發(fā)展。