基于模糊综合评价的软土地基桥背路堤设计方案选定

张有春 张艳娟

（滦南交通建设开发公司）

基于模糊综合评价的软土地基桥背路堤设计方案选定

张有春 张艳娟

（滦南交通建设开发公司）

软土地基上的桥头路段特别容易出现桥头跳车现象，本文结合滦海公路的建设，对多种软土地基桥背路堤处理方案进行了深入比较，结合各个方案选择的多因素与模糊性特征，基于模糊综合评价方案，建立了评价指标体系，进行了科学客观的方案选定，得出了最佳方案，避免了方案选择的主观性与片面性的问题。

桥背路堤；方案选定；软土地基；模糊综合评价

随着社会经济的快速发展，我国各地都加大了基础设施的建设力度，特别是道路基础设施的建设成就成绩斐然。公路建设过程中，有些地区受到地形、地质条件的限制，不得不将公路建设在软土地基上，由于软土地基在荷载作用下的沉降量一般较大，可能造成桥背路段桥梁与路堤之间产生较大的差异沉降，导致桥头跳车，进而影响运行安全性与舒适性。为解决之一问题，广大工程技术人员进行了多种研究，也得到了许多成果，如采用粉煤灰混合料等轻质材料填筑桥背路堤以减小地基附加应力[1-3]，增强地基处理，减小地基沉降等[4]。

对于众多的桥背路堤设计方案，各有其优点和缺点，其技术经济适用性必须结合实际工程，经过科学可观的论证而后选定，但是各个方案的影响因素众多，既有工程造价、施工工期等定量因素，又有实施难度、社会经济影响等不可定量因素，而模糊综合评价方法具有客观识别与比较各种综合因素的能力，并且在桥梁多方案选择中应用广泛、效果良好[5] [6]。本文将基于模糊综合评价方法，对软土地基上的桥背路堤方案选择进行优化选定。

1 模糊综合评价方法的应用步骤

模糊综合评价方法是一种科学决策方法，该方法是运用模糊数学的理论对定量与定性因素加以处理，使之能够相互比较的一种数学方法，并且能够计算与分析各种不同影响因素的相互重要程度及其权重，分析步骤如图1所示。

2 工程应用实例分析

2.1 工程概况

滦海公路是唐山市滦南县与唐海县之间的一条干线公路，地处沿海地区，沿线地质条件复杂，既有软基、又有深厚的地震液化砂层。本次研究的是桩号为K24+382.18的唐港跨线桥0#台背处理工程。

2.2 模糊综合评价方法的应用

（1）确定备选集（桥背路堤处理方案）

根据唐港跨线桥0#台背所处位置的工程地质、水文等情况，以及公路行车的基本要求，确定处多个技术经济均为可行的技术方案，作为备选集。本文拟定5个处理方案进行比选，备选集如下：

U=｛Ⅰ碎石桩地基处理+分层填筑8%石灰土路堤地顶面+普通压路机压实；Ⅱ碎石桩地基处理+毛石分层填筑至路堤顶面+50t震动压路机压实；Ⅲ碎石桩+水泥搅拌桩地基处理+毛石分层填筑至路堤顶面+50t震动压路机压实；Ⅳ碎石桩地基处理+砂砾分层填筑至路堤顶面+50t震动压路机压实；Ⅴ水泥搅拌桩地基处理+液态粉煤灰填筑至路堤顶部｝。

（2）确定影响因素集

影响桥背路堤方案选择的因素众多，既有定量因素，又有定性描述而无法或不易定量的因素，本文确定影响因素集合为：V=｛承载能力1，工程造价2，施工难度3，环境影响4，施工工期5，沉降情况6｝。

（3）技术经济指标体系的建立

表1 技术经济指标体系及组成

根据滦海公路的具体工程特点，以及确定的备选集与影响因素集，邀请有关专家对各个指标进行描述，结果详见表1。

（4）确定隶属度

把定性指标量化得到各因素指标的特征值矩阵F（定性指标用0～9之间的数字表征其相对差别，并以数字越小越好）：

利用隶属度函数式

得出各个方案的评判矩阵R：

（5）确定权重矩阵

根据各项指标的相对重要度，按照0—4的数字来表示各项指标对于方案选定的重要程度，专家打分汇总结果见表2。

表2 各因素权重值

根据表2的计算结果，得到模糊综合评价的权重矩阵计算结果如下：

（6）得到优选结果

将权重矩阵A与归一化处理后的评判矩阵R0相乘，即可得评判结果矩阵B如下：

根据最大隶属度原则，5个方案优劣排列顺序为：方案Ⅲ＞方案Ⅳ＞方案Ⅱ＞方案Ⅰ＞方案Ⅴ，即本工程的桥背路堤处理方案的最优选定结果是：碎石桩+水泥搅拌桩地基处理+毛石分层填筑至路堤顶面+50t震动压路机压实。

3 结束语

影响软土地基上桥背路堤设计方案的因素众多，既有定性因素，又有定量因素，模糊综合评价方法能够将定性指标相对量化，结合专家打分评判，得到权重矩阵，可以相对科学的选定最优的处理方案，减少过往过度依赖设计者经验的做法与缺点，有利于桥头路堤方案选择的科学性与客观性，从而得到最佳方案、减少桥头跳车的可能性。