隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量模糊綜合評價(jià)研究

鄭肆明

(廣東省南粵交通清云高速公路管理中心，廣東 四會 526253)

0 引 言

近年來，我國公路建設(shè)的隧道里程逐年攀升，施工難度與日劇增。大部分公路隧道多采用新奧法施工，由于受技術(shù)水平、工程地質(zhì)條件、掘進(jìn)工法以及工程造價(jià)等影響，隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量難于直觀評價(jià)。本文結(jié)合工程實(shí)例，采用基于層次分析法的模糊綜合評價(jià)方法，通過對影響隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量問題進(jìn)行分類整理，建立因素集和評語集，對隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量進(jìn)行分析評價(jià)，對其他隧道施工質(zhì)量評價(jià)具有借鑒作用。

1 隧道工程概況

汕湛高速公路黃牛凸隧道位于廣東省肇慶市，隧道長為2 841m，雙向4車道。設(shè)計(jì)為洞口小凈距+洞身分離式隧道，凈空11.0 m×5.0 m。隧道區(qū)域?qū)贅?gòu)造侵蝕低山丘陵地貌，最大埋深300 m。隧址區(qū)主要由粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化石英片巖、中風(fēng)化石英云母片巖互層等Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖組成。巖石軟硬交替，裂隙很發(fā)育，富水。預(yù)加固為洞內(nèi)Ⅴ級圍巖采用Φ42超前小導(dǎo)管，洞內(nèi)Ⅳ級圍巖淺埋段超前小導(dǎo)管，開挖工法主要為環(huán)形開挖預(yù)留核心土和三臺階法。

2 隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量模糊綜合評價(jià)

2.1 層次分析法

層次分析法(AHP法)是一種采用一定標(biāo)度把人的經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行客觀量化，定性和定量相結(jié)合，系統(tǒng)化的層次化的分析方法。

(1)按隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量評價(jià)目標(biāo)，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)、規(guī)范以及征詢專家、現(xiàn)場管理人員經(jīng)驗(yàn)，選取對隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量影響較大或質(zhì)量通病因素，建立一個(gè)可描述評價(jià)目標(biāo)特征的內(nèi)部獨(dú)立的梯階層次分析結(jié)構(gòu)：目標(biāo)層——隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量U，準(zhǔn)則層——超前支護(hù)U1、洞身開挖U2、初期支護(hù)U3，因素層——超前小導(dǎo)管U11、注漿U12、開挖進(jìn)尺U21、超挖欠挖U22、噴射混凝土U31、錨桿U32、鋼筋網(wǎng)U33、鋼拱架U34。

(2)在隧道施工期間，邀請省內(nèi)外隧道工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、檢測等單位多學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜医M成質(zhì)量評議組，結(jié)合現(xiàn)場施工管理及年度質(zhì)量大檢查等環(huán)節(jié)，采用標(biāo)度法將每一層次的各因素相對于上一層次直屬元素進(jìn)行兩兩比較判斷，得到各元素相對重要程度的比例標(biāo)度，建立如下判斷矩陣。

對于噴射混凝土U31、錨桿U32、鋼筋網(wǎng)U33和鋼拱架U34，模糊評判矩陣

(3)用方根法或和積法計(jì)算判斷矩陣的最大特征根及特征向量，歸一化的特征向量即為各層元素對上層直屬元素的權(quán)重向量。本文中，準(zhǔn)則層權(quán)重向量為w=(0.259,0.104,0.637)，因素層權(quán)重向量為w1=(0.833,0.167)，w2=(0.833,0.167)，w3=(0.263,0.118,0.055,0.564)。

2.2 模糊綜合評價(jià)法

模糊綜合評價(jià)是在相對復(fù)雜環(huán)境中，利用模糊集合論概念，考慮多種因素的影響，對事物做出的綜合決斷。該方法首先需要定義所評價(jià)對象的因素集、權(quán)重及評價(jià)集，然后在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型C=w×B，其中，C為隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量綜合評價(jià)結(jié)果，A為準(zhǔn)則層元素對應(yīng)目標(biāo)層的權(quán)重向量，B為每一準(zhǔn)則層元素的評價(jià)結(jié)果Bi組成的模糊評判矩陣，Bi=wi×Ri，Ri為因素集各元素對應(yīng)的模糊評判矩陣，由若干專家或質(zhì)量評議組對各因素狀況按評價(jià)集投票得出。模糊綜合評價(jià)過程如下。

(1)因素集U及權(quán)重w：由層次分析法求得。

(2)評價(jià)集V：隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量可分為優(yōu)良(該工程質(zhì)量優(yōu)良，可為其他工程借鑒)、合格(考慮對某些項(xiàng)目進(jìn)行整改)、不合格(某些問題必須整改)三個(gè)等級，建立評價(jià)集如表1。

表1 隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量影響因素評價(jià)等級劃分

續(xù)表1

(3)模糊綜合評價(jià)

準(zhǔn)則層Ui的模糊綜合評價(jià)如下

B2=W2·R2=(0.767 0.216 0.017),

B3=W3·R3=(0.579 0.309 0.112)

由B1、B2、B3得出上一層級的評判矩陣

目標(biāo)層U的模糊綜合評價(jià)結(jié)果為：A=W·V=(0.621 0.301 0.078)。由此判定本隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量為優(yōu)良，與實(shí)際施工質(zhì)量相吻合。

3 結(jié) 語

隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量涉及超前支護(hù)、洞身開挖、初期支護(hù)等諸方面，因此須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件和相關(guān)規(guī)范要求加以控制，減少或杜絕質(zhì)量問題。本文采用基于層次分析法的模糊綜合評價(jià)，能直觀地評價(jià)隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量的優(yōu)劣。對于其他隧道質(zhì)量影響因素層次分析結(jié)構(gòu)，可酌情進(jìn)行因素增減和權(quán)重調(diào)整，使之得到更好地應(yīng)用。