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总第１２８期 ２００６年第１２期 西部探矿工程 Ｗｆ ｒｒ—ＣＨＩＮＡ ＥＸＰＬＯＲＡＴ１０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．１２８ 文章编号：１００４－－５７１６（２００６）１２一ＯＯ１７—０３ 中图分类号：ＴＵ４７３．２文献标识码：Ｂ 基于改性模糊相似的深基坑支护方案决策法 冯明硕 （１．长安大学研究生部，陕西西安７１００５４；２．开封市公路管理局，河南开封４７５００３） 摘要：模糊相似选择法中存在着建立模糊相似关系矩阵和 截矩阵计算量大的缺点，介绍了一种简便的等价改进方 法，将其运用到深基坑支护方案的决策中，并与改进前的模糊相似决策结果进行对比，得到了一致的结论。 关键词：改性模糊相似；深基坑支护；权重 在确定深基坑支护方案时，常有多种方案可供选择，而决定 这些方案的各个评价因素又往往相互交错，具有模糊性。对于一 对于任意ｚ（１≤ｚ≤ｎ），由于 一 一 导 一西 个具体的场地而言，最优的支护方案应该满足技术可行性和经 ≥。 济合理性的要求，同时还应满足对地质条件、基坑特点、施工条件 和环境影响等因素的要求 １。近年来，建立在模糊相似选择法心］ 可知ｒ —ｍａｘｒ‘ ｉｊ。而Ｒ ＝（ｒｌ ｌ） Ｉ ｌ ｎ 基础上的多目标决策方法被引人并广泛应用于工程实践和科学 其 研究中。但是，建立模糊相似关系矩阵和求 截矩阵却是一项非 常繁琐的工作，尤其解决多目标函数中有效解模糊关系问题。在 当 由大到小，逐个检查 ，由于第ｋ行元素必先于其它各 文献［２］中，作者应用了一种在距离比的条件下等价的改进方法， 行元素为１，则Ｘｋ相对最优。由于ｘ的元素是有限个，划去Ｘｋ， 由于该方法不必建立模糊相似关系矩阵和 截矩阵，因此计算量 重复上面的过程，可以得到两种方法次优元素也是相同的。再重 大大减小，应用非常方便。 复下去，可以得到用两种模糊相似选择法对所有元素完全一致 １ 改进的模糊相似选择法模型的建立 ］ 的排序。 设有Ｔ１个待评价的对象组成的对象集合ｘ一｛ｘ ，ｘ ，…， ， ３工程应用Ⅲ 则Ｘ上元素的距离为 ３．１工程概况 Ｉ 一ｌ ｘｉ—ｘｏｌ （１） 某地下车库，其东、西、南面均紧邻马路，北面距已建教学楼 式中 ，元素的特征值，ｉ一１，２，…，ｎ； 约１５ｍ，西北角为待建操场。基坑开挖深度为６．２ｍ，操场地下水 ｘｏ 预先选定的一个固定的比较基础。 直接受江水和大气降水补给。场地工程地质条件见表１。基坑 如果ｘ上元素的优劣是由ｍ个因素所确定，即 一（ ， ， 开挖过程中严防发生边坡管涌、流砂现象，同时还要保证周围建 …，Ｘｉ ），ｊ＝１，２，…，ｎ；则可以计算： 筑物和马路不产生过大的沉降及开裂。 ｆＤ．一ｌ ｘｉ１一ｘｏ１『 一『ｘ ｘ０ 『 （２） 表１场地工程地质状况 【Ｉ 一ｌ 一ｘ０ １ 每一组Ｉ ｌ（ｉ＝１，２，…，ｎ；１≤ｌ≤ｎ）实际上就代表了一种排 序方式。例如在 中，若Ｉ）ｌ【 一ｒａｉｎ ，则Ｘｋ最优，记以序号１。 划去Ｘｋ，得到一组只有ｎ一１个数的数组。重复上述步骤，就可 以对Ｘ中的元素排序。 将每一个元素 （ｉ＝ｌ，２，…，ｎ）在每一种排序中的序号求 和，序号和越小，则该元素越优。若两个元素的序号和相等，则可 以认为它们的优劣程度相同。对于指标重要程度不同的评价问 题，要先赋予指标不同的权重，然后再求加权序号和，最后再按序 ３．２多目标评价体系的确定 号和的大小对所有元素进行综合排序。 影响深基坑支护体系的因素主要为经济因素、技术因素和 ２模糊相似等价性证明 环境因素。经济因素为总造价；技术因素包括施工技术的可行性 在改进的方法中，若Ｄｋ—ｍｉｎＩＪ Ｉ，则Ｘｋ最优。 与可靠性、支护效果、施工难易程度、施工相互干扰程度、工程建 由于 一 １）ｉ （ｉ设期、工程适应变形能力、科学性与新颖性；环境因素包括施工对 ，Ｊ一１，２，－－．，ｎ），所以 一 。 环境的影响、工程对环境的影响和施工产生次生灾害的可能性。 维普资讯 http://www.cqvip.com
西１８ 部探矿工程 Ｄｅｃ．２００６ Ｎｏ．１２ 同时这些因素也是评价基坑支护方案优劣的标准，每个影响因 素可作为决策方案的目标函数，即优化决策的优化目标。 根据实例条件有４个可行方案： Ｆ 一密排钻孔桩加钢筋混凝土内支撑支护＋单排深层搅拌 桩防渗幕墙 Ｆ２一双排钻孔桩支护＋单排深层搅拌桩防渗幕墙 Ｆ３一锚喷网支护＋单排深层搅拌桩防渗幕墙 Ｆ４一拱形水泥土＋刚架式钻孔桩空间组合支护 这些支护方案和评价影响因素构成多目标模糊数学模型， 其基本元素见表２。 表２ 多目标模糊数学模型基本元素 Ｄ＝ｎ ３５．１ ０．１ ０．３２ ０．２５ ０．４Ｏ ３５ ２７ ０．２ ０．２５ ０．２５ ０．ｚｓｑ ｌ ８３．７ ０．０ ０．１７ ０．１５ ０．３０ ３０ ６ ０．３ ０．１５ ０．１５ ０．】０ｌ ｌ ｌ５２．３ ０．２ ０．０５ ０．３０ ０．３５ ４０ ９ ０．１ ０．２５ ０．２０ ０．２５ Ｉ Ｌ２３．９ ０．０５ ０．１１ ０．２０ ０．２０ １０ １４ ０．０ ０．１０ ０．１０ ０．】ｏＪ 单目标有效解Ｌ（ｘｊ） 各方案多目标函数有效解理想解 Ｆ１ Ｆ２ Ｆ４ Ｌ 表３基坑支护方案各决策因素排序结果 采用指数加权法 计算各影响因素的权重： Ｗ ／∑ （ｉ一１＇２，３，４；ｊ＝ｌ＇２，…，ｎ，ｎ＝ｌ１）， 一】 ＝１一】 其中Ｓ一 １∑Ｓｋｉ。 Ｘｉｉ ｗ 方案ｉ影响因素ｊ的有效解； 各影响因素的权重； 其构成集合为［Ｆ 、 、 、Ｆ４］，于是，构成一个多目标函数 为： Ｓｌ‘Ｊ 方案ｋ影响因素ｊ的理想值，Ｓｌ‘ｊ值为理想值 的各影 响因素的解。 Ｆｔ＝［ｆ１（ｘ１），ｆ２（ｘ１），…，ｆｎ （ｘ１）］ Ｆ２＝［ｆ１（）（２），ｆ２（Ｘ２），…，ｆｍ（Ｘ２）］ 由此可得４个支护方案各影响因素的权重为： Ｗ１一（０．１０６，０．０５７，０．０５３，０．０８６，０．１０５，０．１３７，０．１４９， ０．０５１，０．０８６，０．０８６，０．０８６） Ｗ２一（０．１０４，０．０７３，０．０６７，０．０８９，０．１１０，０．１４７，０．０９５， Ｆ４一［ｆｌ（ｘ４）， （ｘ４），…，ｆ （ｘ４）］ 根据各单目标影响因素所对应的指标，可得到各方案多目 标函数有效解，并构成一个多目标的有效解。即： Ｆ１一（３３５．１，０．９，１．６８，０．９５，１．Ｏ０，６５，４７，０．８，０．９５，０．９５， ０．９５） Ｆ２一（２８３．７，１．０，１．８３，０．８５，０．９０，６０，２６，０．７，０．８５，０．８５， ０．８０） ０．０５１，０．０８９，０．０８９，０．０８４） Ｗ３一（０．０８６，０．０５４，０．０６６，０．０９７，０．１０７，０．１５８，０．０９８， ０．０６１，０．０９２，０．０８７，０．０９２） Ｗ４＝（０．０８５，０．０７３，０．０７２，０．０９８，０．１０２，０．１０２，０．１３０。 ０．０７６，０．０８７，０．０８７，０．０８７） 用其对表３的排序结果进行加权计算，并对加权计算值求 和，结果见表４。 表４基坑支护方案各决策因素加权排序结果 按照序号和的大小，方案排序结果为Ｆ４＞ ＞ ＞Ｆ１，因 大减少计算量。 此，方案４为最优支护方案。与文献［４］结果相一致。由此说明，改性的模糊相似决策法与原模糊相似决策法是等价的，并且大 ４结束语 （下转第２Ｏ页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
西部探矿工程 Ｄｅｃ．２００６ Ｎｏ．１２ 由于基坑深度大，场地周边环境狭窄。所以，放坡开挖及挡 墙支护已不现实。在确保基坑边坡稳定和施工安全的前提下，为 了减少工程投资，结合场地地下水控制措施，采用排桩支护较为 合理。既保证了基坑稳定性，又降低了坑壁土的渗透性。另外， 坑壁土为散粒结构的砂土和卵石，对支护结构的水平荷载较粘 性土小，有利于支护结构的施工和安全。 ３．２排桩设计 （１）基坑可采用分段开挖的形式，开挖过程中应采取措施防 止碰撞支护结构； （２）开挖过程中如发生异常情况，停止开挖，查清原因和采取 措施后，方可继续开挖； （３）开挖至设计标高后及时满封闭坑底，并及时进行基础工 程施工； （４）地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工； （５）基坑开挖过程中进行支护结构的位移监测，并对基坑周 （１）嵌固深度ｈｄ确定：考虑地下水作用的排桩嵌固深度初步 确定依下式计算： ｈｄ≥１．２ （ｈ—ｈ ）≥１．２×１．１×（１０．Ｏ一２．８）一９．５ｍ 式中： 一重要性系数； ｈ－ 基坑深度，Ｉｌｌ； ｈ 一地下水埋深，ｍ。 土压力计算采用朗金土压力理论。依据《建筑基坑支护技术 规程》Ｊ １２Ｏ一９９规定，嵌固深度应满足下式： ｈ ∑ 一１．２７ｏｈ ∑Ｅａｉ１＞ｏ 式中：∑Ｆ呻ｆ——基坑内侧水平抗力标准值 的合力之和； ∑Ｆ咱 ——基坑外侧水平荷载标准值ｅａｉ 的合力之和； …一一合力∑Ｅｐｉ作用点至桩底的距离； ｈ …一合力∑ 作用点至桩底的距离。 依初步确定的嵌固深度ｈｄ＝９．５ｍ进行计算，不满足上式， 增大ｈｄ值，经反复计算，最终确定满足强度计算的嵌固深度ｈ ＝ １２．５ｍ。计算简图如图２所示。 图２支护结构计算简图 实际施工最小桩长为Ｌ＝１０．Ｏ＋１２．５＝２２．５ｍ。 （２）排桩结构及布设：为了保证支护结构的有效性和安全，确 定支护桩直径８００ｍｍ，结合截水帷幕施工，采用单排桩，桩间距 （中心距）２．Ｏｍ，桩身混凝土强度不低于Ｃ２０。配筋采用Ｉ级或 Ⅱ级钢筋，直径不小于ｊ２『２Ｏ。排桩顶部设高度５００ｍｍ的钢筋混 凝土冠梁，排桩布设见图１。 （３）施工及质量检测：排桩采用隔桩施工，在灌注混凝土２４ｈ 后方可进行邻桩成孔施工。桩位偏差不宜大于５０ｍｍ，垂直偏差 不宜大于０．５ 。施工结束后，应进行桩身质量检测，检测方法 采用低应变动测法。 ４基坑开挖及监控 围３５ｍ范围内的建筑物及道路进行监控。 参考文献： ［１］建筑基坑支护技术规程（ＪＧＪ１２Ｏ一９９）［Ｓ］． ［２］商层建筑岩土工程勘察规程（ＪＧＪＴ２—２ＯＯ４／Ｊ３６Ｏ一２ＯＯ４）［ｓ］ ［３］陈仲颐，叶书麟．基础工程学：Ｍ］．中国建筑出版社． ［４］ ［程地质手册（第３版）［Ｍ］．中国建筑工业出版社． （上接１８页） 由于深基坑影响因素众多，单纯用技术因素和经济因素很 难作出正确的决策，将模糊数学方法引进决策体系，对各个方案 进行系统、全面的客观评价，把难以辨别的复杂系统中的不确定 因素转变为统一的数学关系，进而达到决策优化的目的。 参考文献： ［１］祝启坤，张小敏．地基处理方案的模糊优化［Ｊ］．水文地质工程地质， ２００２，（５）：４０￣４２． ［２］李＋勇．１：程模糊数学及应用［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨『＝业大学ｍ版 利：，２００４． ［３］郑成德．环境质量评价的改性模糊丰｝｛似选择法［Ｊ］．江苏环境科技， ｌ∞７，（１）：ｌ２～ｌ４． ［４］张轩，ｆｊｌ培ＥｆＪ．用模糊相似优先比决策法确定深牲坑支护方案［Ｊ］． 辽宁¨Ｉ：学院学报，１９９９，１９（５）：４７￣５２． ［５］陈志新，温克兵，叶万军，何红ｉｉ｛『．基于模糊相似优先比的强务彳『效 加固深度范例推理研究［Ｊ］． 路交通科技，２００５（９）：７３４—７７． Ａ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅｓ ｏｆ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｆｕｚｚｙ Ｓｉｍｉｌｉｔｕｄｅ ＦＥＮＧ Ｍｉｎｇ—ｓｈｕｏ ・ （１．ＧｒａｄｕａｔｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＣｈａｎｇ＇ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａ＇ｎＳｈａａｎ．ｒｉ ７１００５４， Ｃｈｉｔｓ；２ Ｋａｉ ｎｇ ＨｉｇｈｚｏａｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ。Ｋａｉｆｅ．ｇ Ｈｅｎａｎ ４７５００３， Ｃｈｉｎａ）