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        基于TOPSIS的高速公路軟基處理方案評價

        2014-07-06 01:58:26吾斯曼若孜吐爾尼沙尼亞孜陳法安
        交通運輸研究 2014年7期
        關(guān)鍵詞:指標體系理想高速公路

        吾斯曼·若孜,吐爾尼沙·尼亞孜,陳法安

        (1.新疆維吾爾自治區(qū)交通建設(shè)管理局,新疆 烏魯木齊 830002;2.新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 831401;3.長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西 西安 710064)

        0 引言

        高速公路軟基處理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其涉及指標多、范圍廣、綜合性強,在設(shè)計中很難面面俱到,一般是先擬定多個預(yù)選方案,然后根據(jù)軟土路基施工的具體情況進行優(yōu)劣評選。目前,用于軟基處理的方案很多,包括袋裝砂井、水泥攪拌樁、塑料排水板法、預(yù)應(yīng)力管樁、真空堆載聯(lián)合預(yù)壓等[1-3]。一套科學(xué)可靠的高速公路軟基處理方案評價方法對于選擇技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、實施上可行的最優(yōu)方案具有重要意義。

        本文在軟基處理方案評價指標體系建立的基礎(chǔ)上,探索提出一種基于TOPSIS的高速公路軟基處理方案評價方法,構(gòu)建了高速公路軟基處理方案綜合評價模型,并對佛山市一環(huán)南線軟基處理進行實例分析,確定了各處理方案的優(yōu)劣。實踐證明,基于TOPSIS的高速公路軟基處理方案評價方法客觀性強、操作簡便、評價科學(xué),具有很好的應(yīng)用推廣價值。

        1 軟基處理方案評價指標體系的建立

        高速公路軟基處理方案確定涉及的因素多,包括技術(shù)因素、經(jīng)濟因素、生態(tài)因素。這些因素相互關(guān)聯(lián)、共同對高速公路軟基處理方案產(chǎn)生影響[4]。每類因素所確立的準則層又包含若干指標,由軟基厚度、處理費用、處理工期、施工沉降量、工后沉降量、施工難易程度、環(huán)境影響程度等七大指標組成[5-6],如圖1所示。

        圖1 軟基處理方案評價指標體系

        2 高速公路軟基處理方案評價模型

        TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution),即逼近理想點排序法,由C.L.Hwang和K.Yoon于1981年首次提出[7-8]。結(jié)合高速公路軟基處理方案,建立基于TOPSIS的高速公路軟基處理方案評價模型。

        2.1 根據(jù)評價指標體系(指標數(shù)n),建立初始評價矩陣

        結(jié)合軟基處理方案指標的相關(guān)數(shù)據(jù),對m個處理方案n個指標,建立初始評價矩陣:

        2.2 評價矩陣同向化

        在軟基處理方案評價指標體系中有正向指標和負向指標,TOPSIS法要求指標具有同向性,因此需將負向指標轉(zhuǎn)化為正向指標,初始評價矩陣則轉(zhuǎn)換成同向化評價矩陣,其轉(zhuǎn)化方法為:

        (1)當(dāng)負向指標為絕對數(shù)指標,且較小時,采用倒數(shù)法:

        (2)當(dāng)負向指標為絕對數(shù)指標,且較大時,為減少計算誤差,采用倒數(shù)值乘以100:

        (3)當(dāng)負向指標為相對數(shù)指標,且小于1時,

        采用差值法:

        2.3 評價矩陣規(guī)范化

        2.4 熵權(quán)法確定指標權(quán)重

        指標熵值:

        指標權(quán)重:

        2.5 構(gòu)造規(guī)范化加權(quán)矩陣

        2.6 確定“理想解”Z+與“負理想解”Z-

        2.7 計算預(yù)選方案與“理想解”和“負理想解”的距離D及與“理想解”的相對接近度

        相對接近度:

        相對接近度Ci值越大,越接近“理想解”,該處理方案越優(yōu)。

        3 實例分析

        佛山市一環(huán)路地處珠江三角洲地區(qū),在考慮沿線地質(zhì)發(fā)育的基礎(chǔ)上,針對軟基路段處理提出了方案①袋裝砂井、方案②塑料排水板、方案③水泥攪拌樁和方案④預(yù)應(yīng)力管樁4個預(yù)選方案,其方案概況[9]如表1所示。

        表1 佛山一環(huán)軟基處理預(yù)選方案

        通過模型計算,4個預(yù)選方案與“理想方案”和“負理想方案”的距離及與“理想方案”的相對接近度如表2所示。

        表2 預(yù)選方案與“理想方案”的接近度

        由表2可以看出,4個預(yù)選方案中,方案①>方案③>方案②>方案④,方案①為最優(yōu)方案。即采用袋裝砂井是該工況下的最優(yōu)方案。該評價結(jié)果與實際施工狀況相符,準確反映了預(yù)選方案的優(yōu)劣水平,說明該評價方法是可行的,評價結(jié)果是合理、可靠的。

        4 結(jié)語

        基于TOPSIS的高速公路軟基處理方案評價,從客觀實際數(shù)據(jù)入手,充分利用數(shù)據(jù)自身提供的信息,不依賴專家,有效消除了在確定評價指標的權(quán)重因子時一般采用專家評估法或?qū)哟畏治龇ㄔ斐傻闹饔^影響,評價結(jié)果更為客觀;同時其操作簡便,克服了一般評價方法評價過程復(fù)雜、評價結(jié)果具有較大不確定性等缺點,評價結(jié)果更為可靠。

        [1] 高景偉,姬懷卿,董秀坤.陜蒙高速公路軟基處理方案優(yōu)選方法[J].公路交通科技,2006,23(12):41-44.

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