王楊興 （廣州高新工程顧問有限公司，廣東 廣州 510000）

1 引言

隨著城市化的發(fā)展，高層建筑越來越多，深基坑工程也逐漸增多。由于工程項目所在地的地質(zhì)條件和水文條件各不相同，而且具有復(fù)雜性和多變性，深基坑施工作業(yè)往往存在著很大的安全隱患。在實際工程中，面對多個基坑支護方案進行優(yōu)選，不僅要考慮安全問題，也要考慮成本問題，還要考慮施工對周邊環(huán)境的影響等。如何綜合考慮基坑支護工程各方面的影響因素，在眾多支護方案里面選擇最優(yōu)的方案，確?；庸こ痰陌踩┕?，兼顧工期和成本，盡量減少對周邊環(huán)境的不利影響，是基坑工程的重點和難點，對現(xiàn)實工程有著重要的研究意義。

以往很多業(yè)主或施工單位面對基坑支護方案的選擇時，僅僅是從定性的角度來描述各方案之間的優(yōu)劣，然后憑經(jīng)驗直接做出選擇，具有較大的主觀性。有時因為造價控制和合同工期的壓力，單方面地考慮成本高低或者工期是否符合進度，沒有從基坑工程的眾多影響因素去進行綜合考量，具有片面性。趙文亮[1]等人用AHP法將基坑支護的影響因素進行分級，并通過模糊數(shù)學(xué)相關(guān)理論對支護方案進行綜合評價，選擇最優(yōu)的基坑支護方案。魏新江[2]等人通過灰色關(guān)聯(lián)投影理論，以矢量投影法和灰色系統(tǒng)論為依托，結(jié)合多種評價方法，建立基坑支護方案的優(yōu)選模型，并通過工程實例對模型的應(yīng)用進行了驗證。張偉群[3]等人，通過綜合考慮安全可靠、成本造價、工期長短、環(huán)境保護、施工便捷等影響因素，運用層次分析法和模糊綜合評價法在四個基坑工程支護備選方案里面確定最佳的方案。并通過FLAC3D有限差分法軟件，對最佳方案的可靠性進行驗證分析。譚永峰[4]等人，依托某個工程實例，用系統(tǒng)學(xué)的方式對基于物元分析法的基坑支護方案的優(yōu)選模型進行分析驗證。劉宇光[5]等人將CBR理論對基坑支護方案進行擇優(yōu)，搜集整理相似案例，建立案例庫，最終檢驗相似度，以最高匹配度的基坑支護方案為最優(yōu)方案。

層次分析法（AHP）是一種把定性分析與定量分析綜合起來的多因素評價方法，基本思路是綜合考慮研究對象的影響因素，并對各影響因素和研究對象的內(nèi)在聯(lián)系進行分析，建立層次結(jié)構(gòu)模型，然后利用相關(guān)的數(shù)據(jù)把評價過程進行數(shù)量化，為復(fù)雜問題的評價提供思路和依據(jù)?；疑P(guān)聯(lián)度分析方法（GRAP）以通過計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，把評價進行量化處理，分析研究對象的影響因素之間的關(guān)聯(lián)程度，并進行相互比較，以此描述各影響因素之間的強弱和大小。本文將AHP和GRAP法結(jié)合起來，通過AHP構(gòu)建起基坑支護方案選擇目標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)模型，然后用GRAP法計算各影響因素和方案的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，將定性的問題定量化，從而得出不同支護方案的評價，做出最優(yōu)的選擇，為項目決策提供依據(jù)。

2 工程背景

本文以廣東省內(nèi)某地下車庫為例，場地處于低山丘陵區(qū)，原為林地與漁塘。場地西邊緊靠環(huán)市快速路，東、南、北面是林地與菜地。擬建地下室兩層，基坑開挖深度為10.56m，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程。根據(jù)本工程的勘察報告，擬建項目基坑開挖深度影響范圍內(nèi)的土層均勻性一般，土質(zhì)一般，主要為粉質(zhì)粘土、雜填土、粉砂、中砂、強風(fēng)化砂礫巖等，距離基坑南邊不遠處的部分區(qū)域存在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。地下水位較高，周邊建筑物少，西側(cè)緊靠環(huán)市快速路，有管線分布。

3 綜合評價分析

3.1 構(gòu)建層次評價體系

考慮本項目基坑工程的特點，將基坑支護方案影響因素分為安全可靠、成本造價、所需工期，環(huán)境影響和施工便捷等5個因素。再結(jié)合工程的實際情況和現(xiàn)有條件，擬定四個備選的基坑支護方案：土釘墻噴錨支護+井點降水方案(C1)、排樁支護+井點降水方案(C2)、鉆孔咬合樁支檔一體方案(C3)、樁錨組合+井點降水方案(C4)，以此建立層次結(jié)構(gòu)評價體系，如圖所示。

基坑支護方案優(yōu)選層次結(jié)構(gòu)模型圖

3.2 確定準(zhǔn)則層中對目標(biāo)層的影響權(quán)重系數(shù)

邀請專家和項目決策管理層組成專家評審團，根據(jù)準(zhǔn)則層中的五項風(fēng)險因素對目標(biāo)層的支護方案影響程度大小進行兩兩比較，用1～9標(biāo)度法進行打分，確定評分值，建立準(zhǔn)則層對目標(biāo)層（A-B）的判斷矩陣，如表1所示。采用方根法計算其特征向量，得到權(quán)重W=(0.379,0.218,0.189,0.140,0.074)，CR=0.013<0.1，一致性檢驗通過。表1說明專家委員會認(rèn)為，針對本工程的深基坑支護方案的選擇，影響因素的重要性：安全可靠>成本造價>工期大小>環(huán)境影響>施工便捷。

判斷矩陣A-B 表1

3.3 確定方案層的方案在五項影響因素中的權(quán)重系數(shù)

根據(jù)上一步的計算原理，確定四種基坑支護的方案在五項影響因素指標(biāo)下的影響程度排序，建立判斷矩陣，計算各方案的權(quán)重系數(shù)值，并進行一致性檢驗，如表2～表6所示。

判斷矩陣B1-C 表2

判斷矩陣B2-C 表3

判斷矩陣B3-C 表4

判斷矩陣B4-C 表5

判斷矩陣B5-C 表6

通過表2可得，四個方案在安全可靠因素的權(quán)重系數(shù)W1=(0.104,0.146,0.439,0.311)，說明在安全可靠方面的優(yōu)勢，方案C3>方案C4>方案C2>方案C1。

通過表3可得，四個方案在造價成本因素的權(quán)重系數(shù)W2=(0.576,0.223,0.076,0.125)，說明在建造成本方面的優(yōu)勢，方案C1>方案C2>方案C4>方案C3。

通過表4可得，四個方案在工期成本因素的權(quán)重系數(shù)W3=(0.534,0.272,0.091,0.103)，說明在工期長短方面的優(yōu)勢，方案C1>方案C2>方案C4>方案C3。

通過表5可得，四個方案在環(huán)境影響因素的權(quán)重系數(shù)W4=(0.116,0.299,0.509,0.076)，說明在環(huán)境保護方面的優(yōu)勢，方案C3>方案C2>方案C1>方案C4。

通過表6可得，四個方案在施工便捷因素的權(quán)重系數(shù)W4=(0.351,0.351,0.109,0.189)，說明在便于施工方面的優(yōu)勢，方案C1=方案C2>方案C4>方案C3。

3.4 計算典型風(fēng)險特征矩陣和待檢模式向量

在本案例中，影響深基坑支護方案選擇的風(fēng)險因素有5個，即n=6；支護方案有4個，即m=4。根據(jù)表2～表6的計算結(jié)果，求出典型風(fēng)險特征矩陣：

根據(jù)表1的計算，可得出由五個影響因素重要度所組成的待檢模式向量：

3.5 計算關(guān)聯(lián)度

以待檢模式向量XΠ={0.379，0.218，0.189，0.140，0.074}為母元素，以TK（ii=1,2,3,4）為子元素。

①對{XΠ}作初始化處理

②求差序列

根據(jù)公式ΔΠKi(K)=|XΠ(K)-TKi(K)|i=1，2，3，4；K=1，2，3，4，5，以母元素減子元素的絕對值，求解差序列：

③求兩級最大值和最小值

④計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

關(guān)聯(lián)系數(shù)表 表7

⑤計算關(guān)聯(lián)度，進行四個備選方案的綜合評價

由專家評審團按AHP-GRAP法確定的關(guān)聯(lián)度 rΠk1>rΠk2>rΠk3>rΠk4，所以在本項目的基坑支護的四個備選方案里面，第一個土釘墻支護+井點降水的方案為最優(yōu)方案。

4 結(jié)語

影響深基坑工程的因素很多，以往在解決此類工程問題的時候，常常因各種各樣的原因難以做到評價客觀性和數(shù)值精確化。本文通過分析深基坑施工的各類影響因素，建立深基坑支護方案選擇的層次結(jié)構(gòu)模型，運用AHP-GRAP相結(jié)合的方法，模擬方案比選流程，在四個備選方案里面求得最優(yōu)方案，為類似的工程問題提供思路和參考。