高速公路軟基處理方案綜合評(píng)價(jià)對(duì)策

王利世（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川　成都　610091）

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高速公路軟基處理方案綜合評(píng)價(jià)對(duì)策

王利世（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川成都610091）

由于軟土地基有著很多缺陷，如果不對(duì)其進(jìn)行處理則會(huì)影響到高速公路的正常運(yùn)行。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)處理方法的指標(biāo)就是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這種評(píng)價(jià)方法必然無法滿足現(xiàn)代要求。本文將相關(guān)系數(shù)引入到綜合評(píng)價(jià)體系中來，并對(duì)軟基處理成本、工程施工周期、施工難以程度以及環(huán)境影響等多方面因素進(jìn)行綜合考慮，構(gòu)建了一種較為準(zhǔn)確的綜合評(píng)價(jià)體系，實(shí)踐表明，這種方法可以在很大程度上減小人為因素對(duì)于分析過程以及分析結(jié)果的影響，顯著提升了方案優(yōu)選的合理性和科學(xué)性。

高速公路；軟土地基；處理方案；綜合評(píng)價(jià)

引言

軟土地基有著很多缺陷，比如低強(qiáng)度和滲透性以及高的壓縮比等，如果不對(duì)其進(jìn)行處理則會(huì)影響到高速公路的正常運(yùn)行，因此，有必要采取措施對(duì)軟基進(jìn)行處理以提升其穩(wěn)定性［1］。當(dāng)前處理深厚軟基的方法有很多種，如管樁、攪拌樁、塑料排水板以及袋裝沙井等［2］。采用不同的方法進(jìn)行處理在成本以及施工周期等方面必然存在一定的差異，另外處理結(jié)果也肯定不完全一樣。傳統(tǒng)的處理方法就是以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為唯一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是如果綜合考慮項(xiàng)目管理人員、整個(gè)施工過程其不確定性以及高速公路工程的特點(diǎn)等各方面因素的影響，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法必然無法滿足現(xiàn)代要求［3］。本文在對(duì)軟基處理成本、工程施工周期、施工難以程度以及環(huán)境影響等多方面因素進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)上，將相關(guān)系數(shù)引入到綜合評(píng)價(jià)體系中來，構(gòu)建了一種能夠更加準(zhǔn)確描述真實(shí)情況的高速公路軟基處理方案綜合評(píng)價(jià)對(duì)策。對(duì)該種方法進(jìn)行實(shí)踐表明，這種方法可以在很大程度上減小人為因素對(duì)于分析過程以及分析結(jié)果的影響，顯著提升了方案優(yōu)選的合理性和科學(xué)性，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　綜合評(píng)價(jià)模型的分析研究

1.1指標(biāo)體系的構(gòu)建

在評(píng)價(jià)系統(tǒng)的時(shí)候需要依靠一定的指標(biāo)，通過指標(biāo)就能夠在一定程度上反映系統(tǒng)的屬性。由于軟基處理方案綜合評(píng)價(jià)牽涉到的范圍比較多，需要綜合考慮多方面的因素，如果指標(biāo)體系的選取存在差異，則有可能得到不一樣的決策結(jié)論。所以，在對(duì)軟基處理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行構(gòu)建的時(shí)候，應(yīng)該在嚴(yán)格執(zhí)行客觀性、完全性、簡(jiǎn)潔性以及非相容性等原則的基礎(chǔ)上廣泛尋求專家意見，同時(shí)還需要綜合考慮生態(tài)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)等多方面因素。在軟土路基施工的過程中，涉及到的生態(tài)指標(biāo)主要有噪音污染以及地下水污染等；技術(shù)指標(biāo)主要有施工后的沉降量、質(zhì)量控制以及施工難易程度；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有施工成本、施工時(shí)間、超載土方量以及路基沉降土方量、還有后期再處理費(fèi)用等。

1.2指標(biāo)的優(yōu)化處理

評(píng)價(jià)高速公路軟基處理方案的指標(biāo)從量化程度層面可以將其分為兩種，即定性指標(biāo)和定量指標(biāo)，并且各個(gè)指標(biāo)其量級(jí)和單位也存在一定的差異，也就是說各個(gè)指標(biāo)之間沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為了進(jìn)一步提升指標(biāo)分析其可靠性，避免因?yàn)楦鱾€(gè)影響因素之間的屬性不同而引起的誤差，有必要針對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化處理。

（1）定量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。按照各個(gè)影響因素對(duì)于公路工程作用不同可以將其劃分為兩類，分別為極大型指標(biāo)以及極小型指標(biāo)，其中前者的數(shù)值越大越好，而后者的數(shù)值是越小越好。對(duì)于這兩種指標(biāo)類型，可以分別通過下面兩個(gè)公式來對(duì)其實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化處理。經(jīng)過處理之后得到的都是極大型指標(biāo)。

式中：xij代表的意思為第i個(gè)方案中的第j個(gè)指標(biāo)其屬性值；和代表的意思分別為第j個(gè)指標(biāo)其最大值和最小值。

（2）定性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。定性指標(biāo)用I3來表示，通常采取的方法有兩種，分別為層次分析法以及比分析法，在專家具體打分的基礎(chǔ)之上構(gòu)建對(duì)于不同處理方案i下相同影響因素j的判斷矩陣（di1j），判斷矩陣（di1j）代表的意思為關(guān)于第j個(gè)影響因素第1個(gè)方案以及第i個(gè)方案相互比較情況，針對(duì)判斷矩陣（di1j）其特征向量實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，得到的數(shù)值｛pij｝就是我們需要的定性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。

根據(jù)上述方法便能夠獲得各個(gè)方案對(duì)應(yīng)的指標(biāo)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化處理之后的矩陣P=（pij），其中pij代表的意思就是第i個(gè)方案中的第j個(gè)指標(biāo)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化處理之后的屬性值。

1.3確定各個(gè)影響因素權(quán)重

通常情況下，不同影響因素對(duì)于同一方案其影響程度是存在一定差異的，為了能夠更好的描述每個(gè)影響因素的影響程度，引入權(quán)重概念。文獻(xiàn)中指出，人的心理承受力通常在7± 2范圍內(nèi)，所以選取9標(biāo)度方法，如表1所示為各個(gè)判斷標(biāo)度具體含義。

表1　判斷矩陣標(biāo)度劃分情況以及對(duì)應(yīng)含義

如果用ajk來表示第j個(gè)影響因素和第k個(gè)影響因素之間的相對(duì)重要程度估計(jì)值，那么可以用矩陣A=（ajk）n×n來代表n個(gè)分別進(jìn)行兩兩比較得到的相對(duì)重要程度估計(jì)值結(jié)果。如果利用W=（w1，w2，…，wn）來表示矩陣A=（ajk）n×n的特征值，那么可以通過乘積方根法來計(jì)算得到各個(gè)影響因素的權(quán)重系數(shù)，具體計(jì)算公式如下：

由此可以得到各個(gè)方案的加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣，計(jì)算公式如下：

1.4軟基處理綜合評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

（1）建立目標(biāo)元素

因?yàn)閷?duì)高速公路軟基處理方案造成影響的因素是多方面的，也就是說，方案選擇問題其實(shí)就是多目標(biāo)決策問題。上文中已經(jīng)對(duì)所有的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，現(xiàn)在要求指標(biāo)p′ij的目標(biāo)值越大越有利。綜合考慮個(gè)方面的影響因素可以得出理想方案的表達(dá)式，具體如下：

（2）各個(gè)影響因素相似度分析

現(xiàn)階段對(duì)于因素相似度的計(jì)算方法主要就是針對(duì)兩方案因素間距離進(jìn)行計(jì)算，這種方法簡(jiǎn)單方便，并且能夠很好的描述兩種方案之間的不同點(diǎn)，然而這種方法最大的缺陷在于無法考慮到兩個(gè)方案各個(gè)元素之間的統(tǒng)計(jì)特征?；诖耍瑸榱四軌?qū)ψ顑?yōu)方案和各個(gè)方案之間的相似度進(jìn)行更好的描述，可以把概率論中相關(guān)系數(shù)概念用到本文中來，通過引入該系數(shù)能夠?qū)λ蟹桨赶聦?duì)應(yīng)各個(gè)影響因素其方差和期望值等多個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，針對(duì)最優(yōu)方案和各個(gè)方案的相關(guān)系數(shù)數(shù)值大小進(jìn)行比較來衡量?jī)煞桨钙湎嗨菩浴Ｏ率綖榫唧w的計(jì)算方法：

（3）確定最優(yōu)方案

理想情況下，方案中所有的屬性指標(biāo)都應(yīng)該達(dá)到最優(yōu)值，這也是決策者最希望看到的結(jié)果。但是在具體實(shí)踐過程中，由于多方面因素的限制，很難達(dá)到最理想的要求。前文中已經(jīng)敘述，通過對(duì)理想方案和各個(gè)方案對(duì)應(yīng)的影響因素相似性進(jìn)行比較能夠獲得和理想方案最接近的方案，即最優(yōu)方案。綜上所述，最終建立的基處理優(yōu)劣評(píng)價(jià)模型如下所示：

2　實(shí)例分析

某高速公路全長(zhǎng)近100km，全程有很多地方都是軟弱地層發(fā)育，以夾層或者厚層的方式存在，主要為沖淤積形成的淤泥以及淤泥質(zhì)土層。本實(shí)驗(yàn)所選擇的地段軟土層厚度大約在10～25m范圍內(nèi)，除了淤泥以及淤泥質(zhì)土層之外還包含約10～20%的粉細(xì)砂。

2.1建立影響指標(biāo)矩陣

借鑒原先工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本工程具體情況，選擇的指標(biāo)主要包括：軟基處理成本、施工周期要求、施工過程中的沉降量以及施工之后的沉降量、環(huán)境影響、還有施工難度等。比較分析了管樁、塑料排水板、攪拌樁以及袋裝沙井等軟基處理方法。如表2所示為幾個(gè)關(guān)鍵的因素指標(biāo)。

根據(jù)上文中描述的定量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法，分別對(duì)上述的定量指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到的結(jié)果如下所示：

表2　各種軟基處理方案幾個(gè)關(guān)鍵的因素指標(biāo)

2.2建立目標(biāo)函數(shù)

根據(jù)上文中描述的9標(biāo)度方法來計(jì)算分析各個(gè)影響因素其相對(duì)重要程度，具體計(jì)算矩陣如下：

再通過乘積方根法來對(duì)各個(gè)影響因素其相對(duì)重要程度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)果如下所示：

C=［0.460.180.050.140.100.05］

通過（4）式可以計(jì)算得到不同處理方法其加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣結(jié)果如下：由此可以獲得軟基處理方法其理想解如下所示：P*=［0.4590.1750.0480.1410.0980.050］

2.3求解模型

通過計(jì)算獲得的理想解表達(dá)式可以知道，各個(gè)軟基處理方法中都存在一個(gè)甚至超過一個(gè)因素是最理想的，為了進(jìn)一步分析理想解和各個(gè)方案之間的貼近程度，可以通過（6）式來計(jì)算理想解和各個(gè)處理方案之間的相關(guān)系數(shù)，得到的結(jié)果中哪個(gè)方案的相關(guān)系數(shù)最大哪個(gè)便是我們需要的最優(yōu)方案，如表3所示為具體的計(jì)算結(jié)果。

表3　理想解和各個(gè)處理方案之間的相關(guān)系數(shù)

從上面的計(jì)算結(jié)果中可以看出，幾種不同處理方法的排序?yàn)楣軜丁嚢铇?、塑料排水板以及袋裝沙井。

3　結(jié)束語

在選擇高速公路軟基處理方案的時(shí)候，影響因素是多方面的，以前都是以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)當(dāng)做唯一的評(píng)判方法，這種方法必須存在較多的問題，無法達(dá)到現(xiàn)代要求。本文在對(duì)軟基處理成本、工程施工周期、施工難以程度以及環(huán)境影響等多方面因素進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)上，將相關(guān)系數(shù)引入到綜合評(píng)價(jià)體系中來，構(gòu)建了一種能夠更加準(zhǔn)確描述真實(shí)情況的高速公路軟基處理方案綜合評(píng)價(jià)對(duì)策。對(duì)該種方法進(jìn)行實(shí)踐表明，這種方法可以在很大程度上減小人為因素對(duì)于分析過程以及分析結(jié)果的影響，顯著提升了方案優(yōu)選的合理性和科學(xué)性，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］楊傳建，李 紅，韓尚宇.高速公路軟基處理方案綜合評(píng)價(jià)方法［J］.山東交通科技，2009（2）.

［2］周煥云.高速公路軟基處理效果評(píng)價(jià)及選型策略研究［D］.東南大學(xué)，2003.

［3］胡偉明.沿海高速公路第一合同段軟基處理方案［J］.商業(yè)文化，2016 （6）.

王利世（1980-），男，漢族，工程師，本科，主要從事項(xiàng)目施工管理工作。

U416.1

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2095-2066（2016）13-0210-03

2016-4-20