高速公路软基处理方案综合评价对策

王利世（中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川　成都　610091）



高速公路软基处理方案综合评价对策

王利世（中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川成都610091）

由于软土地基有着很多缺陷，如果不对其进行处理则会影响到高速公路的正常运行。传统的评价处理方法的指标就是经济指标，这种评价方法必然无法满足现代要求。本文将相关系数引入到综合评价体系中来，并对软基处理成本、工程施工周期、施工难以程度以及环境影响等多方面因素进行综合考虑，构建了一种较为准确的综合评价体系，实践表明，这种方法可以在很大程度上减小人为因素对于分析过程以及分析结果的影响，显著提升了方案优选的合理性和科学性。

高速公路；软土地基；处理方案；综合评价

引言

软土地基有着很多缺陷，比如低强度和渗透性以及高的压缩比等，如果不对其进行处理则会影响到高速公路的正常运行，因此，有必要采取措施对软基进行处理以提升其稳定性［1］。当前处理深厚软基的方法有很多种，如管桩、搅拌桩、塑料排水板以及袋装沙井等［2］。采用不同的方法进行处理在成本以及施工周期等方面必然存在一定的差异，另外处理结果也肯定不完全一样。传统的处理方法就是以经济指标作为唯一的标准进行评价，但是如果综合考虑项目管理人员、整个施工过程其不确定性以及高速公路工程的特点等各方面因素的影响，传统的评价方法必然无法满足现代要求［3］。本文在对软基处理成本、工程施工周期、施工难以程度以及环境影响等多方面因素进行综合考虑的基础上，将相关系数引入到综合评价体系中来，构建了一种能够更加准确描述真实情况的高速公路软基处理方案综合评价对策。对该种方法进行实践表明，这种方法可以在很大程度上减小人为因素对于分析过程以及分析结果的影响，显著提升了方案优选的合理性和科学性，具有非常重要的现实意义。

1　综合评价模型的分析研究

1.1指标体系的构建

在评价系统的时候需要依靠一定的指标，通过指标就能够在一定程度上反映系统的属性。由于软基处理方案综合评价牵涉到的范围比较多，需要综合考虑多方面的因素，如果指标体系的选取存在差异，则有可能得到不一样的决策结论。所以，在对软基处理评价指标体系进行构建的时候，应该在严格执行客观性、完全性、简洁性以及非相容性等原则的基础上广泛寻求专家意见，同时还需要综合考虑生态、技术以及经济等多方面因素。在软土路基施工的过程中，涉及到的生态指标主要有噪音污染以及地下水污染等；技术指标主要有施工后的沉降量、质量控制以及施工难易程度；经济指标主要有施工成本、施工时间、超载土方量以及路基沉降土方量、还有后期再处理费用等。

1.2指标的优化处理

评价高速公路软基处理方案的指标从量化程度层面可以将其分为两种，即定性指标和定量指标，并且各个指标其量级和单位也存在一定的差异，也就是说各个指标之间没有统一的标准。为了进一步提升指标分析其可靠性，避免因为各个影响因素之间的属性不同而引起的误差，有必要针对各个评价指标实施标准化处理。

（1）定量指标标准化处理。按照各个影响因素对于公路工程作用不同可以将其划分为两类，分别为极大型指标以及极小型指标，其中前者的数值越大越好，而后者的数值是越小越好。对于这两种指标类型，可以分别通过下面两个公式来对其实施标准化处理。经过处理之后得到的都是极大型指标。

式中：xij代表的意思为第i个方案中的第j个指标其属性值；和代表的意思分别为第j个指标其最大值和最小值。

（2）定性指标标准化处理。定性指标用I3来表示，通常采取的方法有两种，分别为层次分析法以及比分析法，在专家具体打分的基础之上构建对于不同处理方案i下相同影响因素j的判断矩阵（di1j），判断矩阵（di1j）代表的意思为关于第j个影响因素第1个方案以及第i个方案相互比较情况，针对判断矩阵（di1j）其特征向量实施标准化，得到的数值｛pij｝就是我们需要的定性指标标准化结果。

根据上述方法便能够获得各个方案对应的指标实施标准化处理之后的矩阵P=（pij），其中pij代表的意思就是第i个方案中的第j个指标实施标准化处理之后的属性值。

1.3确定各个影响因素权重

通常情况下，不同影响因素对于同一方案其影响程度是存在一定差异的，为了能够更好的描述每个影响因素的影响程度，引入权重概念。文献中指出，人的心理承受力通常在7± 2范围内，所以选取9标度方法，如表1所示为各个判断标度具体含义。

表1　判断矩阵标度划分情况以及对应含义

如果用ajk来表示第j个影响因素和第k个影响因素之间的相对重要程度估计值，那么可以用矩阵A=（ajk）n×n来代表n个分别进行两两比较得到的相对重要程度估计值结果。如果利用W=（w1，w2，…，wn）来表示矩阵A=（ajk）n×n的特征值，那么可以通过乘积方根法来计算得到各个影响因素的权重系数，具体计算公式如下：

由此可以得到各个方案的加权标准化矩阵，计算公式如下：

1.4软基处理综合评价模型的构建

（1）建立目标元素

因为对高速公路软基处理方案造成影响的因素是多方面的，也就是说，方案选择问题其实就是多目标决策问题。上文中已经对所有的评价指标进行了标准化处理，现在要求指标p′ij的目标值越大越有利。综合考虑个方面的影响因素可以得出理想方案的表达式，具体如下：

（2）各个影响因素相似度分析

现阶段对于因素相似度的计算方法主要就是针对两方案因素间距离进行计算，这种方法简单方便，并且能够很好的描述两种方案之间的不同点，然而这种方法最大的缺陷在于无法考虑到两个方案各个元素之间的统计特征。基于此，为了能够对最优方案和各个方案之间的相似度进行更好的描述，可以把概率论中相关系数概念用到本文中来，通过引入该系数能够对所有方案下对应各个影响因素其方差和期望值等多个特征参数进行综合考虑，针对最优方案和各个方案的相关系数数值大小进行比较来衡量两方案其相似性。下式为具体的计算方法：

（3）确定最优方案

理想情况下，方案中所有的属性指标都应该达到最优值，这也是决策者最希望看到的结果。但是在具体实践过程中，由于多方面因素的限制，很难达到最理想的要求。前文中已经叙述，通过对理想方案和各个方案对应的影响因素相似性进行比较能够获得和理想方案最接近的方案，即最优方案。综上所述，最终建立的基处理优劣评价模型如下所示：

2　实例分析

某高速公路全长近100km，全程有很多地方都是软弱地层发育，以夹层或者厚层的方式存在，主要为冲淤积形成的淤泥以及淤泥质土层。本实验所选择的地段软土层厚度大约在10～25m范围内，除了淤泥以及淤泥质土层之外还包含约10～20%的粉细砂。

2.1建立影响指标矩阵

借鉴原先工程的实践经验，并结合本工程具体情况，选择的指标主要包括：软基处理成本、施工周期要求、施工过程中的沉降量以及施工之后的沉降量、环境影响、还有施工难度等。比较分析了管桩、塑料排水板、搅拌桩以及袋装沙井等软基处理方法。如表2所示为几个关键的因素指标。

根据上文中描述的定量指标标准化处理方法，分别对上述的定量指标进行标准化，得到的结果如下所示：

表2　各种软基处理方案几个关键的因素指标

2.2建立目标函数

根据上文中描述的9标度方法来计算分析各个影响因素其相对重要程度，具体计算矩阵如下：

再通过乘积方根法来对各个影响因素其相对重要程度系数进行计算，得到的结果如下所示：

C=［0.460.180.050.140.100.05］

通过（4）式可以计算得到不同处理方法其加权标准化矩阵结果如下：由此可以获得软基处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

通过计算获得的理想解表达式可以知道，各个软基处理方法中都存在一个甚至超过一个因素是最理想的，为了进一步分析理想解和各个方案之间的贴近程度，可以通过（6）式来计算理想解和各个处理方案之间的相关系数，得到的结果中哪个方案的相关系数最大哪个便是我们需要的最优方案，如表3所示为具体的计算结果。

表3　理想解和各个处理方案之间的相关系数

从上面的计算结果中可以看出，几种不同处理方法的排序为管桩、搅拌桩、塑料排水板以及袋装沙井。

3　结束语

在选择高速公路软基处理方案的时候，影响因素是多方面的，以前都是以经济指标当做唯一的评判方法，这种方法必须存在较多的问题，无法达到现代要求。本文在对软基处理成本、工程施工周期、施工难以程度以及环境影响等多方面因素进行综合考虑的基础上，将相关系数引入到综合评价体系中来，构建了一种能够更加准确描述真实情况的高速公路软基处理方案综合评价对策。对该种方法进行实践表明，这种方法可以在很大程度上减小人为因素对于分析过程以及分析结果的影响，显著提升了方案优选的合理性和科学性，具有非常重要的现实意义。

［1］杨传建，李 红，韩尚宇.高速公路软基处理方案综合评价方法［J］.山东交通科技，2009（2）.

［2］周焕云.高速公路软基处理效果评价及选型策略研究［D］.东南大学，2003.

［3］胡伟明.沿海高速公路第一合同段软基处理方案［J］.商业文化，2016 （6）.

王利世（1980-），男，汉族，工程师，本科，主要从事项目施工管理工作。

U416.1

A

2095-2066（2016）13-0210-03

2016-4-20