高速公路软基处理技术的模糊综合评价

2010-08-08王新岐杨晓蓉

城市道桥与防洪 2010年10期

王新岐，杨晓蓉

（1.天津市政工程设计研究院，天津市 300051；2.军事交通学院，天津市 300161.）

1 概述

津滨高速公路路宽为26 m，双向四车道，设计时速为120 km/h,全长27.9 km。全线共有互通式立交桥2座，分离式立交桥2座，跨线桥3座，中小型跨河桥10座，地道3座，通道17座，涵洞103座，收费站3座。

津滨高速公路全线几乎都穿越软土地带，为了控制沉降，需针对不同情况，做软基处理。本文旨在对天津滨海新区已建道路工程中的软土地基处理技术进行评价分析。将模糊理论和层次分析法二者相结合，并在评价指标中引入道路运营后软基路段的不均匀沉降对行车的影响，从而建立起软土地基处理技术的多层次综合模糊评价模型，对非定量问题进行模糊综合评价分析[1][2][3]。

2 评价模型的层次分析

层次分析法首先要确定问题要达到的总目标。本文的总目标是对在软弱地基上已建工程的地基处理技术进行评价分析，得出工程所采用的处理技术的处理效果。通过总结已有工程的建设经验，及时发现问题，解决问题，从而指导后续工程建设顺利进行。

其次根据问题的性质以及要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相互关联以及隶属关系，将因素按不同的层次聚集组合，形成层次分析模型。

最后进行次一级层次对其隶属的上一级层次的相对重要权值的确定，然后将系统决策分析归结为最低层，即方案层（或措施层）相对最高层（即目标层）的相对重要性权值的确定、即相对优劣次序的排列问题[4]。

2.1 评价对象要求分析

确定软土地基处理技术必须满足的各种客观和主观要求：

（1）地基承载力和变形的要求；

（2）场地条件和地基适宜性的限制；

（3）周围环境的约束；

（4）造价和工期的要求；

（5）其它方面必须符合的要求。

然后根据这些要求构成方案层。其次，通过对软土地基处理技术系统的研究，分析如何采用层次分析法和模糊数学对处理技术进行评价分析，确定出软基处理技术评价时的评价标准。

2.2 评价对象技术分析

由于相当部分的分析是建立在对场地工程地质条件判断的基础上的，属于经验或半定量的。因此要对已建工程采取的软土地基处理技术做以下各方面分析：

（1）处理技术满足地基处理的目标。指所选地基处理技术对地基承载力以及变形的要求。这是对地基处理技术安全可靠的要求，是首要的约束条件。

（2）处理技术对场地与地基条件的适宜性分析。

（3）地基处理技术对环境的影响。

（4）对于其他限制性条件的满足。例如，施工所在地是否有采取该地基处理方案所需要的机械设备、材料。

（5）对于造价和工期的要求。

3 评价模型的建立

3.1 评价模型构建

通过综合分析影响软土地基处理技术评价因素的从属关系的分析，本文建立起以目标层、准则层、指标层为构架的津滨高速公路软土地基处理技术评价模型[5][6]，见表1。

3.2 权重计算及分析

由于影响软土地基处理技术评价各因素的地位不等，权重分配便成了一个重要的问题。本文权重的确定采用专家评分法。

表1 津滨高速公路软基处理技术评价体系

本文选择了具有代表性的三十位专家及有关人员进行软土地基处理技术评价因素权重的确定，被咨询人员既有岩土界科研、设计方面的人员，也有施工、管理方面的人员，他们经验丰富，熟悉软土地基处理的专业知识和管理，因此具有充分的代表性，评价结果具有较高的可信度。根据影响因素权重咨询表中汇总的结果，计算各因素的权值，并汇总于表2。

表2 评价模型各因素权值计算结果汇总表

从以上的权重计算结果来看，对软基处理技术评价各子因素来说，处于第一层次的“技术可行性”、“经济合理性”、“环境影响”和“服务水平”中，“技术可行性”的权重值最大，因此，“技术可行性”是决定软基处理技术评价的最关键因素。第二层次“技术可行性”的子因素中，“水文地质条件”的权重最为突出，这反映出软基处理对象本身的性质是最关键的。

4 综合评价系数计算

4.1 评价指标评语的确定

对于软土地基处理影响因素中难以用定量表示的因素评价，可采用模糊统计来确定其对各评价等级的隶属度。根据实践经验和逻辑推理确定津滨高速公路软基处理技术各项评价指标的评语，各指标评语最终汇总于表3。

表3 评价指标评语汇总表

4.2 计算各子因素的评语隶属度

4.2.1 评语隶属度确定

根据徐浩东等人提出评语隶属度的分析表，即设因素集为 U，决择集 Z={-3，-2，-1，0，1，2，3}七个等级，则由实践经验或逻辑推理得到一个从U到Z的映射。将Fuzzy映射表的全体向量并列起来，得到一矩阵Ri=（ri）j，(i=1，2，…，n；j=l，2，…，m)，称矩阵Ri为综合评判的变换矩阵。

表4是从U到Z的Fuzzy映射表，它对隶属度数值的大小作了相应的规定，模糊综合评判时，通常是通过评语的高低程度，来选取表中对应的变换矩阵。