隧道开挖支护施工质量模糊综合评价研究

2021-08-31郑肆明

黑龙江交通科技 2021年7期

郑肆明

(广东省南粤交通清云高速公路管理中心，广东四会 526253)

0 引言

近年来，我国公路建设的隧道里程逐年攀升，施工难度与日剧增。大部分公路隧道多采用新奥法施工，由于受技术水平、工程地质条件、掘进工法以及工程造价等影响，隧道开挖支护施工质量难于直观评价。本文结合工程实例，采用基于层次分析法的模糊综合评价方法，通过对影响隧道开挖支护施工质量问题进行分类整理，建立因素集和评语集，对隧道开挖支护施工质量进行分析评价，对其他隧道施工质量评价具有借鉴作用。

1 隧道工程概况

汕湛高速公路黄牛凸隧道位于广东省肇庆市，隧道长为2 841m，双向4车道。设计为洞口小净距+洞身分离式隧道，净空11.0 m×5.0 m。隧道区域属构造侵蚀低山丘陵地貌，最大埋深300 m。隧址区主要由粉质黏土、强风化石英片岩、中风化石英云母片岩互层等Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩组成。岩石软硬交替，裂隙很发育，富水。预加固为洞内Ⅴ级围岩采用Φ42超前小导管，洞内Ⅳ级围岩浅埋段超前小导管，开挖工法主要为环形开挖预留核心土和三台阶法。

2 隧道开挖支护施工质量模糊综合评价

2.1 层次分析法

层次分析法(AHP法)是一种采用一定标度把人的经验判断进行客观量化，定性和定量相结合，系统化的层次化的分析方法。

(1)按隧道开挖支护施工质量评价目标，通过查阅相关文献、规范以及征询专家、现场管理人员经验，选取对隧道开挖支护施工质量影响较大或质量通病因素，建立一个可描述评价目标特征的内部独立的梯阶层次分析结构：目标层——隧道开挖支护施工质量U，准则层——超前支护U1、洞身开挖U2、初期支护U3，因素层——超前小导管U11、注浆U12、开挖进尺U21、超挖欠挖U22、喷射混凝土U31、锚杆U32、钢筋网U33、钢拱架U34。

(2)在隧道施工期间，邀请省内外隧道工程设计、施工、监理、检测等单位多学科领域专家组成质量评议组，结合现场施工管理及年度质量大检查等环节，采用标度法将每一层次的各因素相对于上一层次直属元素进行两两比较判断，得到各元素相对重要程度的比例标度，建立如下判断矩阵。

对于喷射混凝土U31、锚杆U32、钢筋网U33和钢拱架U34，模糊评判矩阵

(3)用方根法或和积法计算判断矩阵的最大特征根及特征向量，归一化的特征向量即为各层元素对上层直属元素的权重向量。本文中，准则层权重向量为w=(0.259,0.104,0.637)，因素层权重向量为w1=(0.833,0.167)，w2=(0.833,0.167)，w3=(0.263,0.118,0.055,0.564)。

2.2 模糊综合评价法

模糊综合评价是在相对复杂环境中，利用模糊集合论概念，考虑多种因素的影响，对事物做出的综合决断。该方法首先需要定义所评价对象的因素集、权重及评价集，然后在此基础上建立数学模型C=w×B，其中，C为隧道开挖支护施工质量综合评价结果，A为准则层元素对应目标层的权重向量，B为每一准则层元素的评价结果Bi组成的模糊评判矩阵，Bi=wi×Ri，Ri为因素集各元素对应的模糊评判矩阵，由若干专家或质量评议组对各因素状况按评价集投票得出。模糊综合评价过程如下。

(1)因素集U及权重w：由层次分析法求得。

(2)评价集V：隧道开挖支护施工质量可分为优良(该工程质量优良，可为其他工程借鉴)、合格(考虑对某些项目进行整改)、不合格(某些问题必须整改)三个等级，建立评价集如表1。