基坑工程地下空間開發工程適宜性評價

秦迎賓 劉漢強 孫懷軍

(天津市勘察院，天津 300191)

基坑工程地下空間開發工程適宜性評價

秦迎賓 劉漢強 孫懷軍

(天津市勘察院，天津 300191)

地下空間開發利用涉及工程地質條件、水文地質條件、巖土體條件、地面及地域位置條件和不良地質條件，采用層次分析法，在宏觀上分析了影響地下空間開發適宜性的各個層次指標因素的重要性程度的區別，計算出各個指標因素在評價過程中的權重，以此對地下空間開發利用適宜性進行綜合評價。

基坑工程，地下空間，適宜性，層次分析

0 引言

從20世紀90年代開始，中華人民共和國建設部頒發《城市地下空間開發利用管理規定》，指導城市地下空間的開發工作。經過幾年時間的實施和實際經驗的積累，2001年，建設部對該規定進行了修改和完善，頒布了《建設部關于修改〈城市地下空間開發利用管理規定〉的決定》，提出了在進行地下空間開發時要綜合考慮不同地區的地域特征和地質條件，對城市地下空間開發利用的指導更加具有實際意義。

1992年，清華大學的祝文君教授指導完成了國內第一個對城市宏觀層次的地下空間資源調查——“北京舊城區淺層地下空間資源調查與利用研究”，本次研究建立了地下空間的初步模型和資源調查的基本概念體系，首次提出了城市地下空間資源分層調查的方法，建立了以層次分析法為基礎的評估指標體系和結構模型。對于石家莊地區，2005年，河北省水文工程地質勘察院進行了石家莊市工程地質環境綜合評價，建立了石家莊市工程地質環境質量評價體系和BP神經網絡模型，為石家莊的城市總體規劃和土地利用規劃提供了決策依據和支持。

1 層次分析模型的建立

根據評價體系分析，按不同性質把各影響因素分類并建立層次關系。對某一層次的元素來說，它既受上一層次的元素支配，又對下一層次的某些元素起到支配作用，全部因素組成層層聯系的遞階結構[1](見表1)。

表1 層次分析評估體系

各個層次的含義如下:

目標層:為解決問題的目標，層次分析需滿足總目標要求。

準則層:通過采取某種措施來使預定總目標所涉及中間環節得以實現。

指標層:為要解決問題，所需選取的各類措施等。

2 評價指標權重計算及一致性的檢驗

2.1 評價指標權重的計算

AHP層次分析法的基本原理就是建立評價模型后，根據評價結構的層次，將目標層、準則層和指標層每個層次的影響因素兩兩比較，根據重要性等級的比較構造判斷矩陣。判斷矩陣表示在復雜系統研究中，針對層次結構中的某元素而言，引入合理度量標準，判斷該層次中各有關元素相對重要性程度。最后，求出判斷矩陣最大特征根λmax及它所對應的特征向量，判斷矩陣最大特征根對應的特征向量，就是每個因素在整個多因素綜合層次評價結構中的權重。

本節根據評價指標對目標的重要程度建立評判矩陣：

A=(aij)n×n(i，j=1，2，3，…，n)。

其中，aij就是兩個指標相比，對于目標層的重要性比例標度。

根據調查的地質數據資料，利用中國科學評價研究中心張建華教授的Yaahp0.4.1軟件計算判斷矩陣的最大特征根對應的特征向量，也就是各因素的權重大小，計算出各個影響因素在地下空間開發利用適宜性評價過程中的權重。

2.2 一致性檢驗

判斷矩陣是經過咨詢相關專家，兩兩比較影響因素的重要性等級建立的，較客觀地反映出兩個影響因素影響力的差別，能減少其他因素的干擾，但是綜合全部比較結果時，受到人為主觀因素影響較大，不同專家所作判斷矩陣一致性是不能確定的。在構造判斷矩陣時，不允許判斷偏離一致性過大[2]。因此，應該查看關于判斷性矩陣是否具有令人滿意的一致性。

若隨機一致性比率CR滿足下式:

則稱其具有滿意一致性。在公式中RI表示平均隨機一致性指標，CI表示一致性指標，CI=(λmax-n)/(n-1)，由表2查出。

當n=1，2，3，…，9時，T.L.Satty教授給出RI值。

表2 平均隨機一致性指標RI查詢表

根據中間層與指標層的權重比例，計算隨機的一致性比例為CR，當CR<0.10時，則認為判斷矩陣的一致性是可以被接受的，不滿足CR<0.10的條件時，則需調整本層次的各判斷矩陣，也就是調整各個影響因素重要性比較等級，直至層次總排序的一致性檢驗滿足平均隨機一致性比例CR<0.10為止[3](見表3)。

表3 層次總排序權重計算表

3 12 m基坑工程支護形式

中層0 m～12 m基坑開挖，根據石家莊的工程地質條件特征，一般采用土釘墻支護的形式。土釘墻是由原位土體、土釘群、防水系統及噴射混凝土面層等組成。土釘則是在土中鉆孔后，植入帶肋鋼筋、變形鋼筋等后注漿而成。土釘主要依靠其與土體的摩擦力或粘聚力同周圍土體緊密連接成一個穩定的整體，形成一個近似重力式擋土墻的整體結構，抵抗墻后土壓力，保證開挖面穩定、安全。土釘主要對土體起到加固和約束的作用，除此之外，土釘亦可以采用鋼管、角鋼等直接擊入的方法植入土中。

土釘墻屬于土體加筋技術，與加筋擋土墻相似，但又有所區別。土釘墻是在原狀土中加筋，加筋擋土墻則是填土時加筋。土釘墻受力最大的土釘位于中部，底部土釘受力最小。土釘墻是一種復合結構，土釘的作用是彌補土體強度不足，提高原狀土體整體的抗拉、抗剪強度。通過與原狀土體的相互作用，對邊坡的變形、破壞形態進行了改變，顯著提高了邊坡的穩定性，并改善了其承受超載的能力，同時因為土體變形小，對鄰近建筑物的影響亦較小。

4 12 m基坑工程適宜性分區

0 m～12 m基坑工程適宜性計算成果見圖1，適宜性評價分區見圖2。

5 結語

0 m～12 m基坑工程地下空間開發工程適宜性評價:

1)基坑工程適宜區分布范圍。

分布于市區大部、東部新區中部以及正定新區大部；分區特征：無軟土、濕陷性土分布，圍巖整體穩固，土體粘聚力高，基坑支護一般采用土釘墻支護形式。

2)基坑工程比較適宜區分布范圍。

分布于東部產業區東南部以及老城區東北角；分區特征：工程地質條件較簡單，地下水位埋藏較深，基坑開挖支護措施費用較高。

3)基坑工程適宜度較差分布范圍。

分布于東部產業區西北部、老城區西北及西南角成點、塊狀分布；分區特征：工程地質條件和地下水條件較復雜，有少量軟土分布，軟土厚度一般小于3 m。

4)基坑工程適宜度差分布范圍。

分布于西三環大郭村、康莊一帶和正定縣城西部；分區特征：工程地質條件和地下水條件很復雜，圍巖整體穩固性差，基坑開挖施工困難，需要特殊的支護措施。

在這個灰色綜合評估模型的基礎上，對石家莊地下空間開發利用適宜性等級進行了劃分。石家莊市地下空間開發利用適宜性綜合評價結果為：適宜占55%，比較適宜占20%，適宜性較差占15%，適宜性差10%。總體上，石家莊大部分地區地下空間開發適宜性較好，比較適宜進行地下空間的開發和利用。

[1] 孔令曦.城市地下空間可持續發展評價模型及對策的研究[D].上海：同濟大學，2006.

[2] 馬 仕.上海城市發展對地下空間資源開發利用的需求預測研究[D].上海：同濟大學,2007.

[3] 唐福祥.東莞市地下空間開發需求預測及巖土技術初探[D].廣州：廣東工業大學，2007.

[4] 童林旭.為21世紀的城市發展準備足夠的地下空間資源[J].地下空間，2000，20(1):1-5.

On suitability evaluation of underground space development projects of foundation pit projects

Qin Yingbin Liu Hanqiang Sun Huaijun

(TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China)

The paper indicates the underground space development involves the engineering geological conditions, hydrological conditions, rock and earth conditions, ground and regional location and unfavorable conditions, adopts the hierarchical analysis method, analyzes the differentiation of the importance of various indexes affecting the adoptability of the underground space suitability, and calculates the weight evaluation in the evaluation process of various factors, so as to undertake the comprehensive evaluation of the underground space development suitability.

foundation pit project, underground space, suitability, hierarchical analysis

2015-04-14

秦迎賓(1982- )，男，工程師； 劉漢強(1987- )，男，助理工程師； 孫懷軍(1975- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)19-0061-02

TU463

A