全套管灌注桩项目施工方案优化中的研究

王学

摘 要：本文通过基于系统工程的跨越上海地铁9号线全套管钻孔桩施工方案优化的研究，提出了施工方案优化必选以及加强过程监控的建议，该建议不仅快速、安全、优质的完成了施工任务，而且最大程度的节约了施工成本，优化后的效果显著，更为今后在类似的工程施工中的应用积累了丰富的施工经验。通过工程实例分析表明，应运系统工程进行施工方案比选优化能使以往的定性分析变为定量分析，分析结果直观一目了然。依据结果进行指导方案优化，使得决策更加合理，取得更大的综合效益。

关键词：全套管施工；解释结构模型；层次分析法

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0369-01

1 工程概况

新建沪杭铁路客运专线工程采用全线无砟轨道设计，其中DK5+250～DK5+450为上跨地铁9#线的路基段，采用桩板梁结构。沪杭铁路客运专线上跨地铁9号线三个盾构，正交，其中3个盾构的截面形式为圆形，结构直径为6.20m，相邻盾构外侧间距为3.80m。两侧盾构的顶标高为-4.98m，底标高为-11.18m；中间盾构的顶标高为-4.20m，底标高为-10.40m；既有原地面标高平均为4.00m。

2 改进的动机和原因

通过分析，采用原设计技术方案从进度、成本安全几个方面进行分析存在以下不足：①由于沪杭铁路客运专线工程工期紧迫，将近两个月的施工周期不能满足工期要求；②钢套管和进口刀头施工后不能拔出，均为一次性投入，材料成本一次性摊销大；③钢套管体积较大，挤压土体严重，对地铁盾构的影响较大，安全风险大[1]。

通过以上分析，采用系统论的方法将是处理好该项目的有效途径，我们决定对设计施工技术方案进行重新论证并优化。

3 系统解决方案

3.1 设计理念、目标的形成（解释结构模型法）

影响上跨地铁9号线全套管钻孔桩施工的因素很多，从施工进度、成本、质量、安全几个方面进行分析主要的因素有：施工进度S1；已运营的地铁9号线隧道安全S2；钻孔桩钢套长度S3；钢套筒及合金刀头材质S4；施工成本S5；施工质量S6；工程试验桩效果S7；监控量测S8。

这些影响因素通过设计院、业主、施工单位三个项目干系方的多次沟通、讨论，确定了它们之间的关系，形成邻接矩阵。

经计算可得可达矩阵（X+I）4=（X+I）5，（X+I）4就是反映总体结构关系的可达矩阵R.根据可达矩阵，进行结构等级划分，最后得到系统结构的排列顺序{S2、S8、S1、S3、S4、S5、S6、S7}

结论：隧道安全和监控量测是影响方案优化的关键要数。因此隧道安全和监控量测是我们方案优化的着重考量点，是其他因素的前提和保障。

3.2 方案评价系统的建立（层次分析法）

在跨越地铁9号线钢套管钻孔施工方案优化的过程中，通过对试桩效果为研究样本，进行优化方案层次分析模型的建构与形式检验：

3.2.1 建立AHP模型：AHP模型分为三个层次

（1）目标层。跨越地铁9号线钢套管钻孔施工方案优化。

（2）指标层。借助解释结构模型，将影响跨越地铁9号线钢套管钻孔施工方案优化的因素列表如表1所示。

（3）方案层。即不同的设计方案比较。根据跨越地铁9号线钢套管钻孔施工方案进行的论证，形成了二个的概念方案即优化方案和原方案。

3.2.2 构造判断矩阵

这一步的实现通过对指标层进行两个因素ai，aj之间进行比较，比较出哪一个因素对设计方案的合理、优化影响大，大多少，这是一种将思维判断数量化的办法。一般对单一准则，两个方案进行比较总能判断出优势，对不同情况的比较给出数量标度，就形成9级与给定的1-9标度[2]。

3.2.3 计算单一因素下各指标的相对权重

（1）经计算归一化后的矩阵，如表2所示。

（2）将按列一归化后的元素按行相加计算。

W1=2.5947 W2=0.6703 W3=1.0921 W4=0.3086

W5=0.3086 W6=0.7654 W7=1.4836 W8=0.7766

（3）所得到的行和歸一化，可得各行权：W1=0.324，W2=0.084，W3=0.137，W4=0.039，W5=0.039，W6=0.096，W7=0.185，W8=0.097因此，A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、C1，8个指标对设计方案合理、优化重要程度的影响权重分别为0.324，0.084，0.137，0.039，0.039，0.096，0.185，0.097。

4 方案比选

在通过了一致性检验的评价标准后，我们利用该评价标准，邀请建设方、设计、施工、监理相关人员进行讨论，根据8个指标对方案一、二、三进行分别打分（百分制），其结果如表3所示。

根据A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、C1所计算得到的影响权重分别计算各方案的总得分。

方案一：95×0.324+90×0.084+60×0.137+80×0.039+80×0.039+60×0.096+80×0.185+90×0.097=82.09

方案二：90×0.324+90×0.084+90×0.137+70×0.039+70×0.039+90×0.096+80×0.185+80×0.097=85.71

因此，可以得出优化后跨越地铁9号线的钢套管钻孔桩施工方案的评价结果是最优的，因此优化可行。

5 结束语

综上所述，应用系统方法论进行方案优化设计，不仅可以大大加快施工进度，确保工程的安全质量，此外还可以通过方案的优化，节约各个施工工序的成本，提高施工工效，为今后在类似的工程施工中的应用积累了丰富的施工经验。

参考文献

[1]郇 盼.全套管钻进中套管的受力分析与数值模拟[D].北京：中国地质大学（北京），2014.

[2]王平卫.全套管灌注桩承载性状及施工工艺的研究[D].长沙：中南大学，2007.

收稿日期：2018-9-10

作者简介：王 学（1983-），男，江苏泗阳人，高级工程师，本科，从事施工技术管理工作。