高速公路軟基處理方案綜合評價對策

王利世（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川　成都　610091）

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高速公路軟基處理方案綜合評價對策

王利世（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川成都610091）

由于軟土地基有著很多缺陷，如果不對其進行處理則會影響到高速公路的正常運行。傳統的評價處理方法的指標就是經濟指標，這種評價方法必然無法滿足現代要求。本文將相關系數引入到綜合評價體系中來，并對軟基處理成本、工程施工周期、施工難以程度以及環境影響等多方面因素進行綜合考慮，構建了一種較為準確的綜合評價體系，實踐表明，這種方法可以在很大程度上減小人為因素對于分析過程以及分析結果的影響，顯著提升了方案優選的合理性和科學性。

高速公路；軟土地基；處理方案；綜合評價

引言

軟土地基有著很多缺陷，比如低強度和滲透性以及高的壓縮比等，如果不對其進行處理則會影響到高速公路的正常運行，因此，有必要采取措施對軟基進行處理以提升其穩定性［1］。當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，另外處理結果也肯定不完全一樣。傳統的處理方法就是以經濟指標作為唯一的標準進行評價，但是如果綜合考慮項目管理人員、整個施工過程其不確定性以及高速公路工程的特點等各方面因素的影響，傳統的評價方法必然無法滿足現代要求［3］。本文在對軟基處理成本、工程施工周期、施工難以程度以及環境影響等多方面因素進行綜合考慮的基礎上，將相關系數引入到綜合評價體系中來，構建了一種能夠更加準確描述真實情況的高速公路軟基處理方案綜合評價對策。對該種方法進行實踐表明，這種方法可以在很大程度上減小人為因素對于分析過程以及分析結果的影響，顯著提升了方案優選的合理性和科學性，具有非常重要的現實意義。

1　綜合評價模型的分析研究

1.1指標體系的構建

在評價系統的時候需要依靠一定的指標，通過指標就能夠在一定程度上反映系統的屬性。由于軟基處理方案綜合評價牽涉到的范圍比較多，需要綜合考慮多方面的因素，如果指標體系的選取存在差異，則有可能得到不一樣的決策結論。所以，在對軟基處理評價指標體系進行構建的時候，應該在嚴格執行客觀性、完全性、簡潔性以及非相容性等原則的基礎上廣泛尋求專家意見，同時還需要綜合考慮生態、技術以及經濟等多方面因素。在軟土路基施工的過程中，涉及到的生態指標主要有噪音污染以及地下水污染等；技術指標主要有施工后的沉降量、質量控制以及施工難易程度；經濟指標主要有施工成本、施工時間、超載土方量以及路基沉降土方量、還有后期再處理費用等。

1.2指標的優化處理

評價高速公路軟基處理方案的指標從量化程度層面可以將其分為兩種，即定性指標和定量指標，并且各個指標其量級和單位也存在一定的差異，也就是說各個指標之間沒有統一的標準。為了進一步提升指標分析其可靠性，避免因為各個影響因素之間的屬性不同而引起的誤差，有必要針對各個評價指標實施標準化處理。

（1）定量指標標準化處理。按照各個影響因素對于公路工程作用不同可以將其劃分為兩類，分別為極大型指標以及極小型指標，其中前者的數值越大越好，而后者的數值是越小越好。對于這兩種指標類型，可以分別通過下面兩個公式來對其實施標準化處理。經過處理之后得到的都是極大型指標。

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

（2）定性指標標準化處理。定性指標用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之上構建對于不同處理方案i下相同影響因素j的判斷矩陣（di1j），判斷矩陣（di1j）代表的意思為關于第j個影響因素第1個方案以及第i個方案相互比較情況，針對判斷矩陣（di1j）其特征向量實施標準化，得到的數值｛pij｝就是我們需要的定性指標標準化結果。

根據上述方法便能夠獲得各個方案對應的指標實施標準化處理之后的矩陣P=（pij），其中pij代表的意思就是第i個方案中的第j個指標實施標準化處理之后的屬性值。

1.3確定各個影響因素權重

通常情況下，不同影響因素對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影響因素的影響程度，引入權重概念。文獻中指出，人的心理承受力通常在7± 2范圍內，所以選取9標度方法，如表1所示為各個判斷標度具體含義。

表1　判斷矩陣標度劃分情況以及對應含義

如果用ajk來表示第j個影響因素和第k個影響因素之間的相對重要程度估計值，那么可以用矩陣A=（ajk）n×n來代表n個分別進行兩兩比較得到的相對重要程度估計值結果。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算得到各個影響因素的權重系數，具體計算公式如下：

由此可以得到各個方案的加權標準化矩陣，計算公式如下：

1.4軟基處理綜合評價模型的構建

（1）建立目標元素

因為對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，方案選擇問題其實就是多目標決策問題。上文中已經對所有的評價指標進行了標準化處理，現在要求指標p′ij的目標值越大越有利。綜合考慮個方面的影響因素可以得出理想方案的表達式，具體如下：

（2）各個影響因素相似度分析

現階段對于因素相似度的計算方法主要就是針對兩方案因素間距離進行計算，這種方法簡單方便，并且能夠很好的描述兩種方案之間的不同點，然而這種方法最大的缺陷在于無法考慮到兩個方案各個元素之間的統計特征。基于此，為了能夠對最優方案和各個方案之間的相似度進行更好的描述，可以把概率論中相關系數概念用到本文中來，通過引入該系數能夠對所有方案下對應各個影響因素其方差和期望值等多個特征參數進行綜合考慮，針對最優方案和各個方案的相關系數數值大小進行比較來衡量兩方案其相似性。下式為具體的計算方法：

（3）確定最優方案

理想情況下，方案中所有的屬性指標都應該達到最優值，這也是決策者最希望看到的結果。但是在具體實踐過程中，由于多方面因素的限制，很難達到最理想的要求。前文中已經敘述，通過對理想方案和各個方案對應的影響因素相似性進行比較能夠獲得和理想方案最接近的方案，即最優方案。綜上所述，最終建立的基處理優劣評價模型如下所示：

2　實例分析

某高速公路全長近100km，全程有很多地方都是軟弱地層發育，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土層。本實驗所選擇的地段軟土層厚度大約在10～25m范圍內，除了淤泥以及淤泥質土層之外還包含約10～20%的粉細砂。

2.1建立影響指標矩陣

借鑒原先工程的實踐經驗，并結合本工程具體情況，選擇的指標主要包括：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所示為幾個關鍵的因素指標。

根據上文中描述的定量指標標準化處理方法，分別對上述的定量指標進行標準化，得到的結果如下所示：

表2　各種軟基處理方案幾個關鍵的因素指標

2.2建立目標函數

根據上文中描述的9標度方法來計算分析各個影響因素其相對重要程度，具體計算矩陣如下：

再通過乘積方根法來對各個影響因素其相對重要程度系數進行計算，得到的結果如下所示：

C=［0.460.180.050.140.100.05］

通過（4）式可以計算得到不同處理方法其加權標準化矩陣結果如下：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

通過計算獲得的理想解表達式可以知道，各個軟基處理方法中都存在一個甚至超過一個因素是最理想的，為了進一步分析理想解和各個方案之間的貼近程度，可以通過（6）式來計算理想解和各個處理方案之間的相關系數，得到的結果中哪個方案的相關系數最大哪個便是我們需要的最優方案，如表3所示為具體的計算結果。

表3　理想解和各個處理方案之間的相關系數

從上面的計算結果中可以看出，幾種不同處理方法的排序為管樁、攪拌樁、塑料排水板以及袋裝沙井。

3　結束語

在選擇高速公路軟基處理方案的時候，影響因素是多方面的，以前都是以經濟指標當做唯一的評判方法，這種方法必須存在較多的問題，無法達到現代要求。本文在對軟基處理成本、工程施工周期、施工難以程度以及環境影響等多方面因素進行綜合考慮的基礎上，將相關系數引入到綜合評價體系中來，構建了一種能夠更加準確描述真實情況的高速公路軟基處理方案綜合評價對策。對該種方法進行實踐表明，這種方法可以在很大程度上減小人為因素對于分析過程以及分析結果的影響，顯著提升了方案優選的合理性和科學性，具有非常重要的現實意義。

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

［2］周煥云.高速公路軟基處理效果評價及選型策略研究［D］.東南大學，2003.

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

王利世（1980-），男，漢族，工程師，本科，主要從事項目施工管理工作。

U416.1

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2095-2066（2016）13-0210-03

2016-4-20