編者按：本文最主要的意義是通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例。即武漢國(guó)貿(mào)大廈基坑支護(hù)方案的優(yōu)選來(lái)介紹層次分析法的。由于具體的場(chǎng)地條件和地質(zhì)條件的不同，文中一些具體的做法，例如指標(biāo)層19個(gè)指標(biāo)并不能在別的工程中生搬硬套。發(fā)表該文的主要目的在于向讀者介紹這種思路和基本方法。至于如何建立層次結(jié)構(gòu)模型的具體內(nèi)容和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是要根據(jù)不同的具體條件來(lái)考慮的。
[摘要] 在建筑工程招標(biāo)過(guò)程中，評(píng)標(biāo)是一個(gè)十分棘手的問(wèn)題，將層次分析法應(yīng)用到深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的優(yōu)選中，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本原則，建立起層次結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)層次總排序得到競(jìng)標(biāo)方案的優(yōu)劣排序，使評(píng)標(biāo)過(guò)程更加全面、科學(xué)、公正、準(zhǔn)確。

[關(guān)鍵詞] 基坑支護(hù)；方案；優(yōu)選；層次分析法；權(quán)重

武漢市世界貿(mào)易中心工程地處漢口解放大道中段原武漢展覽館舊址，規(guī)劃占地面積約8萬(wàn)m2，工程將分兩期完成。一期工程包括28層高商住寫(xiě)字樓l棟和9層的裙樓，地下室均為2層，基坑開(kāi)挖深度為11.0m，面積達(dá)3.6萬(wàn)m2，屬于大型深基坑工程。該工程的建規(guī)模和基坑開(kāi)挖面積國(guó)內(nèi)名列前茅，在全國(guó)影響很大。國(guó)內(nèi)有十多家施工和設(shè)計(jì)單位參加深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的投標(biāo)，經(jīng)過(guò)初選確定6家單位入圍參加最后的競(jìng)標(biāo)。如何從眾多投標(biāo)方案中優(yōu)選出最佳方案，是巖土工程領(lǐng)域中一個(gè)十分棘手的難題。本文提出應(yīng)用層次分析法對(duì)深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案進(jìn)行選優(yōu)。

1 層次分析方法

層次分析法[1][2]作為系統(tǒng)工程中對(duì)非定量事件一種評(píng)價(jià)分析方法是1973年由美國(guó)學(xué)者A.L.薩蒂(A.1.Saaty)最早提出的，(原名為T(mén)he Analyticl Hierarchy Process)簡(jiǎn)稱(chēng)AHP法。層次分析法是首先將復(fù)雜的問(wèn)題層次化。根據(jù)問(wèn)題和要達(dá)到的目標(biāo)，將問(wèn)題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本原則，對(duì)各層的因素進(jìn)行對(duì)比分析，引入l一9比率標(biāo)度方法[1]構(gòu)造出判斷矩陣，用求解判斷矩陣最大特征根及其特征向量的方法得到各因素的相對(duì)權(quán)重；最終通過(guò)計(jì)算最低層——各投標(biāo)方案相對(duì)于最高層即最佳方案的相對(duì)權(quán)重值，得到竟標(biāo)方案的優(yōu)劣排序。

層次分析法的基本步驟如下：

(1)建立層次結(jié)構(gòu)模型

(2)構(gòu)造判斷矩

(3)層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

(4)層次總排序及其一致性檢驗(yàn)

2 工程概況及投標(biāo)方案簡(jiǎn)介

2.1 建筑場(chǎng)區(qū)環(huán)境

工程地處漢口鬧市中心的解放大道中段，建筑場(chǎng)區(qū)環(huán)境比較復(fù)雜。北面緊靠解放大道，東鄰游子鄉(xiāng)大廈，西側(cè)為協(xié)和廣場(chǎng)，南抵該項(xiàng)目二期工程場(chǎng)地。

2.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地地層屬長(zhǎng)江一級(jí)階地，為第四紀(jì)全新世長(zhǎng)江沖洪積地層，土層分布從上到下依次為雜填土(0.5—3.40m)、粘土(0.6—6.95m)、粉土(1.10—8.10m)、粉砂(6.4一16.50m)、粉細(xì)砂(7.0—23.50m)、粉質(zhì)粘土(0.0—6.70m)、中粗砂夾礫石(1.9—5.0m)及卵石層(3.4一12.0m)，基巖為泥質(zhì)強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖。場(chǎng)區(qū)有兩層地下水。表層填土中為上層滯水，水位在地面下1.0m左右;由大氣降水和城市生活廢水補(bǔ)給，水量較小。深層承壓水埋藏于粉細(xì)砂層至卵石層中，承壓水頭高度隨季節(jié)和長(zhǎng)江水位影響；枯水期地下水位在地面下5.0—6.0m左右，豐水期地下水位在地面下1.0m左右。

2.3 竟標(biāo)方案

3 建立層次結(jié)構(gòu)模型

深基坑支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[3][4]，除支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外，還包括止水降水措施、施工組織、工程監(jiān)測(cè)及應(yīng)急方案等內(nèi)容；影響因素眾多，如工程的建筑特點(diǎn)、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、建筑場(chǎng)地的周邊環(huán)境、施工技術(shù)及設(shè)備等等?；又ёo(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性這三個(gè)基本要求；對(duì)于市區(qū)工程，環(huán)境保護(hù)及文明施工也是十分重要的。因此，可以從安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)環(huán)境、施工便捷四個(gè)方面，選擇了19個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的優(yōu)劣，建立圖2所示的層次結(jié)構(gòu)模型。

4 確定評(píng)判原則，構(gòu)造判斷矩陣及層次單排序計(jì)算

根據(jù)深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的層次結(jié)構(gòu)模型，將同一層次中的因素相對(duì)于上一層次中的某個(gè)因素，采用l一9比率標(biāo)度方法(見(jiàn)表2)兩兩成對(duì)比較，構(gòu)造出判斷矩陣。各層中的因素兩兩成對(duì)進(jìn)行比較時(shí)，評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的，而是根據(jù)工程的特點(diǎn)、周邊環(huán)境、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件以及工期的要求等等方面的情況決定的。對(duì)于武漢市世界貿(mào)易中心一期基坑支護(hù)工程，在構(gòu)造判斷矩陣時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

(1)相對(duì)于目標(biāo)層——最佳方案而言，深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性與可行性三者的關(guān)系是辯證統(tǒng)一的，不可偏廢。即在滿(mǎn)足安全要求與可行的前提下，使基坑支護(hù)工程的總投資最少；同時(shí)注意保護(hù)環(huán)境，盡量縮短工期。

(2)相對(duì)于準(zhǔn)則層而言，該工程地處長(zhǎng)江一級(jí)階地，具有典型的二元結(jié)構(gòu)特征。上部為粘性土，下部為砂性土，總的趨勢(shì)是從淺到深土顆粒逐漸變粗，滲透系數(shù)逐漸增大。地下水豐富，承壓水頭高，且受季節(jié)和長(zhǎng)江水位的影響，地下水的處理顯得格外突出。基坑開(kāi)挖深度，基坑底部落在粉土或粉砂層中，土層呈軟塑狀態(tài)，含水飽和，滲透性較大，極易產(chǎn)生坑底涌砂冒水、坑壁管涌及失穩(wěn)等不良現(xiàn)象，由此而引發(fā)的工程事故累見(jiàn)不鮮。可見(jiàn)基坑側(cè)壁止水及基底降水措施與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)密不可分且具有同等的重要性。

(3)對(duì)于指標(biāo)深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的先進(jìn)性，主要從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)：一是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首選主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)或者被動(dòng)加固與主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式，其次為被動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。二是充分利用建筑場(chǎng)地條件，應(yīng)首先考慮放坡開(kāi)挖。如果條件受到限制，可考慮局部放坡或者部分放坡。這種組合方式可降低支擋結(jié)構(gòu)的高度，減小支擋結(jié)構(gòu)的負(fù)荷與內(nèi)力，從而降低支護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用，提高坑壁的穩(wěn)定性。

(4)基坑地下水治理方案的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循主動(dòng)止水與降水減壓相結(jié)合綜合治理的指導(dǎo)思想。在具有典型二元結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)條件下，深井(即完整井)對(duì)有效降低水位和減少周?chē)h(huán)境影響，以及節(jié)約造價(jià)等方面來(lái)說(shuō)都是優(yōu)選的?？颖谥顾胧?yīng)盡量與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以降低造價(jià)。

5 層次總排序及結(jié)論

層次總排序就是基于層次單排序的結(jié)果計(jì)算方案層中的各投標(biāo)方案相對(duì)目標(biāo)層的相對(duì)權(quán)重，依此確定竟標(biāo)方案的優(yōu)劣排序。這一過(guò)程是從最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的。

6 結(jié)語(yǔ)

在武漢市世界貿(mào)易中心工程深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的評(píng)標(biāo)中，采用層次分析法得到的最佳方案與實(shí)際中標(biāo)方案是一致的。由此可見(jiàn)，文中構(gòu)造的層次結(jié)構(gòu)模型基本能夠表達(dá)深基坑支護(hù)系統(tǒng)狀況和特點(diǎn)；將層次分析法應(yīng)用到深基坑支護(hù)系統(tǒng)方案的優(yōu)選中，能夠使評(píng)標(biāo)過(guò)程更加全面、科學(xué)、公正、準(zhǔn)確。