基于模糊层次分析法的基坑降水方案比选

韩 露 （安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥 230088）

深基坑降水工程是一项极其复杂的工程，受很多因素影响，同时基坑降水本身就是一个矛盾的平衡体，工程中降水没有达到设计要求，会造成基坑底板不稳定的问题。而降水超过设计标准时，又会对周围环境造成不利的影响，如地面沉降以及建筑物因不均匀沉降发生开裂等等。本文无为新沟泵站提出的几种不同降水施工方案，确定方案选择的指标体系，基于模糊层次分析法，最后比选出较优的施工方案。

1 模糊层次分析法

层次分析法[1-2]是一种将定性与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法。该法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，对两两指标之间的重要程度作出比较判断，建立判断矩阵，通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量，得出不同方案的重要程度的权重，为选择最佳方案提供依据。模糊层次分析法是将层次分析法和模糊综合评价结合起来，使用层次分析法确定评价指标体系中各指标的权重，用模糊综合评价方法对模糊指标进行评定。模糊层次分析法的计算过程如下。

1.1 建立层次结构模型

根据问题的性质和要达到的目标分解出问题的组成因素，按因素间的相互关系将因素层次化，组成一个层次结构模型，然后按层分析，获得最低层因素对于最高层（总目标）的重要性权值。

1.2 构造成对比较矩阵

采用1～9标度法见表1，通过判断影响两方案因素的优劣程度，得出方案因素的判断值bij，并建立判断矩阵B。

1～9标度法 表1

1.3 方案权重排序

②将Wij按行得：

④确定方案中各个影响因素之间的权重列矩阵A，并W与之相乘，即λ=W.A得到方案得分矩阵λ。具有max（λi）的方案就是对应的最优方案。

2 工程概况及降水方案

无为县新沟排涝站位于无为县境内长江中下游左岸滩区上，为河湖相冲积平原，设计抽排流量为18.5m3/s，总装机容量 2240kw[3]。

根据勘探表明新沟排涝站站址地层主要由第四系冲、洪积形成。根据勘探揭露，站身地层自上而下分为6层，分别为以中、重粉质壤土为主的人工填土、①2层重中粉质壤土、①3层砂壤土、②层淤泥质重粉质壤土、③1层粉细砂、③2层淤泥质中粉质壤土与粉砂互层。泵站站身及前池均坐落于③1粉细砂层，通江涵坐落于①3砂壤土层。孔隙潜水主要赋存于①3砂壤土、③2、③4淤泥质中粉质壤土与粉砂互层及③1、③3层粉细砂中。以上4层土渗透性稍有差异，由于其间无明显隔水层，可视为同一含水层。含水层厚度差异较大，基坑水位受长江水位影响，与附近地表水体水力连系密切，其运动特征随季节变化。洪水期长江及外河水位抬高，地下水向远离长江方向的圩区运移，并在堤内局部地段呈散浸、渗漏、管涌的形式溢出；而枯水期，长江水位降低，地下水则向长江方向运移排入江中。

根据工程实际情况本次基坑降排水施工方案从方案的可行性、经济型、适用性及安全性，初步拟选轻型井点、深井法两种施工排水方案和混凝土截渗墙一种止水方案。鉴于影响施工方案选择的因素很多，如场地条件、工期要求、质量标准、资金等方面的要求。本次选取以下五种因素初选的这三种方案利用模糊层次分析法进行比选：①降水效果②成本③对周围环境影响④施工难易度⑤工期[4-5]。

2.1 降水效果

2.2 成本

2.3 对周围环境影响

2.4 施工难易度

2.5 工期

综上所述，三种方案中各因素所得权重矩阵为

在三种施工方案的各个影响因素的重要性为降水效果＞工程成本＞对周围环境影响＞工期＞施工难易度。将五个影响因素按其重要性进行重新排序，由此得到五个影响因素的判断矩阵为a=计算出的权重为A=（0.47 0.198 0.128 0.144 0.060）T。

三种施工方案得分矩阵λ=W·A=（0.428 0.351 0.221）T可知针对本工程地基降排水措施轻型井点法。工程在施工实际施工过程中采用前池站身处采用双排轻型井点，其他段采用单排轻型井点进行降水，与模糊层次分析法得出的结论是一致的。

3 结论

施工降水方案很多，影响方案选择的因素也比较多，运用模糊层次分析法对无为县新沟泵站建立模糊综合评判模型，通过选取的方案和实际工程采用的方案进行比较，验算本次模型的科学性，结果的可靠性，为选择施工降排水方案比较提供了一种可靠的借鉴方法。

在施工降排水方案比选过程中，采用模糊层次分析法对方案的可行性和准确性进行了综合评判，但是在评判过程汇总还存在不少缺点，比如指标权重的确定等，这些都是人为判断的，对整个过程的评价影响比较大。希望应根据实际情况因地制宜，多参考同一地区同种类型降水方案的经验数据，加强观测，使模糊层次分析法在应用过程中更加科学可靠，选择出真正缩短工期，节约投资，事半功倍的基坑降水方案。