樁基方案的模糊層次結構優選模型及其應用

王杭杭 陳池 段洪波 劉海銳

摘要：樁基礎種類和施工方法多樣，不同工況下如何選取最優方案是個難題。為較好解決這一問題，建立了一種新的基于層次分析法（AHP）的樁基設計方案模糊層次結構優選模型。首先，分析和確定了影響樁基方案決策的因素，構建了評價樁基方案優劣的指標體系；然后，運用層次分析法確定評價指標的權重；最后，利用模糊數學建立了多目標的決策模型，從而評選出最理想的樁基方案。將該模型應用于實際工程中，取得了較好的效果。

Abstract： There are various types and construction methods of pile foundation， and how to choose the optimal scheme under different working conditions is a difficult problem. In order to solve this problem， a new AHP （Fuzzy AHP） optimization model for pile foundation design is established. Firstly， the factors influencing the decision-making of the pile foundation are analyzed and determined， and the evaluation index system is established. Then， the weight of the evaluation index is determined by the Analytic Hierarchy Process （AHP）. Finally， a multi-objective decision-making model is established by fuzzy mathematics， So as to select the best pile foundation scheme. The model is applied to practical engineering， and achieved good results.

關鍵詞：樁基；層次分析法；模糊數學；優選模型

Key words： pile foundation；AHR；fuzzy mathematics；optimization model

中圖分類號：TU4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0153-03

0 引言

樁基礎作為高層建筑中最常用的基礎形式，其質量直接關系到整個工程的安全[1]。隨著我國基礎設施建設的快速發展，樁基礎的種類和施工方法愈發的多種多樣，實際工程中，往往有多種可供選擇的樁基設計方案，樁基方案的優劣關系到整個工程的工期、質量、安全、經濟效益和環境等屬性指標。因此，系統進行樁基方案的優選對工程的施工有著十分重要的意義。

許多學者對方案優選的課題已經做了較多的研究：周繼忠等[2]為使樁基方案的選擇更加適用、先進、經濟，提出了基于層次分析法（AHP）的樁基方案優選法；李飛等[3]運用了模糊數學理論對擴大盤在不同位置時樁基礎的承載特性進行了分析；方俊[4]則采用灰色關聯度理論解決樁基優化問題；姜艷林[5]針對具體地質與環境條件進行風險分析與控制研究，選取最優方案。

樁基方案的最優選取需要確定各因素指標的權重，而層次分析法（AHR）雖是常用的指標權重取值方法，但其主觀性強，定性分析致使數據具有模糊性[6]。為較好的解決這一問題，引用模糊數學的方法，定性與定量相結合，提出了一種基于層次分析法（AHP）的樁基設計方案模糊層次結構優選方法，為樁基方案的優選提供了借鑒。

1 建立樁基礎設計方案評價指標體系

影響樁基設計方案決策的因素有很多，但一般可分為以下四類：

①施工的安全性，具體包括施工的技術力量、相關的工程經驗和擁有的機械設備情況；

②施工的可行性，具體包括樁基工程的質量、工期、造價以及技術的合理性；

③環境的影響，具體包括對臨近建筑物和地下管線的影響、噪音的影響和污水排放的影響；

④工程特點，具體包括建筑結構形式、地質水文條件。

需要注意的是，樁基礎設計方案的影響因素并不是統一的，應該在以上因素的基礎之上，具體的要結合實際工程的地質條件、水文條件、工期和造價要求等特點來確定樁基方案的評價指標。

按照AHR的原理，建立樁基方案的評價指標層次結構體系，具體分為四層：

目標層：樁基方案總體評價；

準則層：一級評價指標；

子準側層：二級評價指標；

方案層：擬定的可行的樁基方案。