基于模糊算法的盐渍土路基施工方案比选

张守国

摘要：沿海公路至林雀堡段公路工程是建设曹妃甸港的陆上通道。该线路通过多处虾池、鱼塘等，路基土多数为盐渍土，本文利用模糊数学算法对不同盐渍土路基施工方案进行比选，从而优化施工决策，平衡施工质量与工程经费之间的矛盾。

关键词：盐渍土;模糊数学;方案比选

中图分类号： U416.1;TP391文献标识码：A

1 背景和施工方案

1.1施工背景

沿海公路至林雀堡段公路工程是建设曹妃甸港的陆上通道。本工程沿海公路至林雀堡段15公里（7公里至22.688公里）范围内，路线穿过虾池、鱼池和盐池。附近设有公路或便道，施工作业方式只能从陆地一侧往港口方向单向延伸，或者就地取土筑堤。公路沿线地基主要持力层为饱和黏土，承载力低，排水固结缓慢。需要采用置换、加筋或复合地基等措施进行加固处理，方可保证路基稳定。

根据筑路条件，初步计划采用以下三种路基施工方案。

1.2 施工方案

方案1—采用盐渍土虚填下部路基，然后路基地基同时加固

施工方法

首先在路中心线两侧进行围堰。经排水、晾晒一个月后，就地堆土筑堤。由于路基土的含水量大，对下部填筑土加入6%的生石灰进行改良，路基土分层碾压处理，按压实度75%～88%控制。实行简易通车后，利用粉煤灰——石灰桩对地基及下部路基进行加固处理，利用钢渣稳定盐渍土加固上部路基。

方案2—浅层清淤，采用土工合成材料加固路基，筑路材料外运

施工方法

在路基两侧围堰、排水、机械清除淤泥，淤泥深度为1.2m～2.5m。分层铺设土工布，填筑砂土，按30cm厚分层碾压，压实度从底部87%开始逐层提高。

方案3—先加固地基，后填筑路基，筑路材料外运，分层压实

施工方法

首先，在路基坡脚范围内修建高出水面的运输和工作平台，为打桩机运输、安装、就位和工作提供条件。然后对软弱地基实施加固，最后填筑路基。路基填筑按路基压实度标准控制压实度。

备选的三个方案均有优缺点，而判断这些方案优缺点的因素又具有交错性和层次性，而且，多数评价因素都不能量化，即具有模糊性。若从定性的描述来判断各方案的总体效益，有时很难做出孰优孰劣的选择。

为此，本文采用模糊数学理论对上述三种路基加固方案进行优化决策计算，得到最优施工方案。

2 评价模型的建立

设为研究对象的n种因素（或指标），称之为因素集（或指标集）。为各因素（或指标）的m种评判所构成的评判集（或称评语集、评价集、决策集等），元素个数和名称均可根据实际问题的需要和决策而定。实际案例中，多数因素评判集都是模糊的，故而综合评价应该是V上的一个模糊子集。

AHP-F隶属度的多层次模糊综合评判模型的建立

（3）应用AHP法进行指标权重的确定

AHP法主要通过建立判断矩阵层次单排序与总排序等四个步驟进行指标权重的确定。

建立层次结构

一般层次结构包括目标层在整体的分析基础上，通过范围、因素及其之间的相互关系确定各层次的分组，进而建立层级结构。上述层次机构一般包括目标层、准则层和指标层。

构造判断矩阵

根据步骤一中建立的层次结构，继续建立判断矩阵。

（4）求得综合评判为：

（5）对于一级因素集作综合评判，不妨设其权重，总评判矩阵为。。

由此，基于AHP-F隶属度的综合模糊评价法模型的建立完成。

3 结果和分析

评价指标体系的确定

最优的过湿盐渍土路基修筑方案应该满足技术质量要求，经济最优，环保最优。

l 本项工程技术的可行性主要是考查：

A—— 路基工后沉降是否满足规范对沉降量的要求;

B——形成临时通行能力所需时间的长短;

C——施工的便利程度;

l 经济的合理性主要是考查：

D——地基处理和路基修建费用;

E——路面铺筑之前的通车维护费用高低;

l 环境影响主要是考查：

F——路基填筑材料取用对不利环境影响;

G——施工对工地周围环境的危害程度。

三种方案中对结果影响相同的指标这里均没有列入。

影响施工方案评选的因素主要有：技术可行性、经济合理性和环境影响三个一级因素，7个二级因素，每个二级指标的评价集为{好、较好、一般、较差、差}，即

根据各二级因素的综合评判矩阵 B^（1）可以作为一级因素的综合评判矩阵的评判矩阵R。

将综合评判矩阵B^（2））作归一化处理后与相对应等级矩阵相乘得到综合评价值W 比较W 值的关系，选择最佳的方案。

针对曹妃甸港公路工程路基施工方案，专家给出的三种施工方案中的评价因素及分配及各个因素的评语，一般采用{好、较好、一般、较差、差}五个等级描述。其中，可以根据概预算及已有工程测算给出经济性和施工工期的相对定量评价值，并转化为相应的模糊评语。三种方案各评价指标如表1所示。为量化各评价指标，将每个评语量化分值，分值从-2到2 ，其隶属度分布如表2。

4 结论

本文运用模糊数学理论，从技术质量、节约成本、经济环保等多个角度对路基施工各个方案的优劣进行定量分析，确定 “采用盐渍土填筑下部路基，然后路基地基同时加固”的方案是使系統达到最优的路基修筑方案。

工程实践已经证明，采用该路基修筑方案在技术上是可行的，并对环境危害程度最小，具有较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

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