层次分析法在基坑降水中的应用

层次分析法在基坑降水中的应用郭书兰 MG1529087（1.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京，210046）摘要：随着当前城市化进程的加快，城市地下空间的开发利用日益加剧，建设用地越来越匮 乏，为了节省土地资源，地下空间已被当今城市建设作为一种新的资源广泛开发利用。系统 论的核心思想是系统的整体观念，系统工程中的重要方法论及指导思想被广泛的应用分析在 实际的工程项目中，其中利用层次分析方法分析地下工程中基坑设计就是很好的典范。对于 地下工程施工，特别在软土地基中施工，存在着各种潜在的危险。为解决此类问题，如仅仅 考虑部分因素会导致工程事故的发生，因此，在基坑设计中综合运用层析分析法，并且给出 合理建议，确保整个地下工程为一系统，从而完成地下工程的施工。关键词：层次分析法地下工程基坑设计深大基坑基坑降水 中图分类号：U454文献标识码：AApplication of analytic hierarchy process in Dewatering offoundation pitGuoshulan MG1529087Abstract:With the acceleration of the process of urbanization, urban underground space development and utilization of growing, construction land increasingly scarce, in order to save land resources, underground space has been todays urban construction as a new resource widely exploited. The core idea of system theory is the overall concept of the system, system engineering of important methodology and guiding ideology is widely used analysis in practical engineering projects, including the use of level analysis of underground engineering in the design of foundation pit is one good example. For the construction of underground engineering, especially in the soft soil foundation construction, there are a variety of potential risks. In order to solve these problems, such as only considering some factors will lead to the occurrence of accidents, therefore, in the design of foundation pit in the integrated use of chromatography analysis, and give reasonable suggestions. The underground engineering is a system, ensure to complete the underground engineering construction.Key words： Analytic hierarchy process Underground engineering Foundation pit design Deep foundation pit Precipitation of foundation pit0引言近年来，随着城市地下空间的发展，深大基坑频频出现，导致基坑开挖深度 越来越大，承压水控制越来越难，承压水问题日益突出。目前，对承压水问题的 处理通常有隔水、降压及封底3种技术手段。深大基坑施工时多采取以降压为 主、其他二者为辅的综合措施，但抽水降压必然会加大周边地表的沉降，加剧基 坑变形，这与周边环境对基坑的变形要求越来越严格的宗旨背道而驰1。因此， 如何找到一个最佳的结合点，使得抽水既达到了降压的目的，又保护了周边环境， 真正做到“按需降压”，是个值得深入研究的课题。1基坑降水的意义与方法1、1基坑降水的意义1）有效防止基坑坡面和基底的渗水，使基坑在开挖期间保持干燥状态，从而有 利于机械化施工。2）增加基坑边坡的稳定性和基坑底板的稳定性，防止边坡上或基底土层的流 失。这是因为基坑开挖至地下水以下时,周围的地下水向坑内渗流,从而产生渗透 力，对边坡和基底产生了不利影响。降低基坑周围地下水位至开挖面以下时，不仅 保持了基底的干燥，而且消除了渗透力的影响，防止流沙的产生，从而增加了边坡 和基底的稳定性。3）减少土体含量，有效提高物理力学性能指标,减少支护体系的变形，提高土体 固节强度，增加土中有效应力。对于放坡开挖而言可提高边坡的稳定性;对于支护 开挖可增加被动区土抗力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系的稳定度和 强度保证，减少支护体系的变形。降低地下水位，减少土体含水量，提高土体固结程 度，减少土中孔隙水压力,增加土中有效应力。4）保护降水基坑周围环境,如保护周边建筑物和地下管道等的安全。1、2基坑降水的方法分为两种:截水法和降水法1）截水法在城市管网和建筑密集的地段，进行深基坑开挖，基坑降水考虑到对周围环境的 影响。当降水引起土体固结陈降时，会危及周围建筑物和地下管道的安全和 使用，宜采用截水的方法来控制地下水。国内外堵截地下水的方法有多种:钢板桩、 稀浆槽、地下连续墙、夹心墙、防渗帷幕（防渗垂直帷幕法、防渗水平帷幕法）、 冷冻法。2）降水法降水方法是通常指采用各类井点降低地下水位方法,通常在拟建的工程基坑的周 围埋设若干井点管,配置一定的抽水设备,在不扰动土的结构的情况下，不间断的 抽走地下水,使基坑地下水降至设计深度，保证在干燥的环境下进行基坑的开挖。表1各种堵截方法之适用条件条件钢板桩稀浆槽地下连续墙夹心墙防渗帷幕冷冻淤泥质砂和粘土质砂行行行行不好行粗砂和卵石不定 行行 行 行 行层状土 行 行行 行 不好 行大卵石 不好 差，价高 行 价高 行 不好岩石 不适合价高行 价高 行 不适合堵截效果不定好很好 好 不定 好 对土的支撑效果 有无有 有 无 有 井点降水适用于不同几何形状的基坑,它有克服流砂、管涌和稳定边坡的作用。2基坑降水需要注意的问题基坑降水已经是一个复杂的工程技术问题，不仅仅是要考虑疏干基坑内的涌水量, 还要考虑到经济问题、安全问题和环境地质问题。1）在基础工程建设中，需要投入大量的资金，而基坑降水往往占据很大的一部分费 用。因此我们在进行基坑降水设计时，采用合理的降水设计方案，如采用目标函数 法,正确预测基坑涌水量，优化降水井群,减少降水井的数目,从而达到减少费用的 目的。2）在基坑进行降水之前，要认真调查基坑以及基坑所在区域的水文地质条件，不要 因工期而省略一些重要的程序，应该根据勘察阶段提供的资料，应施工探采井，进 一步做好抽水试验,取得第一手的水文地质资料,选择合理的降水方案，防止管涌、 突涌等危及基坑安全的事故发生。3）城市高大建筑越来越多，如此高大建筑的深基坑降水是个难题，其原因此类基坑 所处的环境复杂，若降水设计不当，就会引起地面不均匀沉降严重，从而会造成周 围的道路、桥梁、管网等等的破坏。因此，应慎重选择降水方案，高度重视并做好 降水过程中周围构筑物的沉降、变形的预防与监测。正确指导施工，防止重大事 故的发生。在降水设计中，必要是要考虑到回灌技术以及止水帷幕技术的运用。3层次分析法在基坑降水中的应用层次分析法（AHP）作为一种定性与定量分析方法相结合的综合性评价方法, 在地质和环境研究的多个领域得到广泛应用。该法的主要思想是通过将复杂问题 分解为若干层次和若干因素，对两两指标之间的重要程度作出比较判断，建立判断 矩阵，通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量，就可得出不同方案重 要性程度的权重,为最佳方案的选择提供依据。层次分析法经过多年的发展，衍生 出改进层次分析法、模糊层次分析法、可拓模糊层次分析法和灰色层次分析法等 多种方法,并根据研究的实际情况各有其适用的范围。改进层次分析法、模糊层 次分析法和可拓模糊层次分析法都是基于判断矩阵不好确定的情况下，通过改进 判断标度来帮助决策者更加容易地构造质量好的判断矩阵;灰色层次分析法则是 将灰色系统理论和层次分析法相结合,使灰色理论贯穿于建立模型、构造矩阵、 权重计算和结果评价的整个过程中。层次分析法作为系统工程中对非定量事件一种评价分析方法是1973年由美 国学者A1L1萨蒂(AlLlSaaty)最早提出的，简称AHP法。层次分析法是首先将 复杂的问题层次化。根据问题和要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，并 按照因素间的相互关联以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合,形成一个多层 次的分析结构模型。根据系统的特点和基本原则,对各层的因素进行对比分析，引 入19比率标度方法构造出判断矩阵,用求解判断矩阵最大特征根及其特征向量 的方法得到各因素的相对权重;最终通过计算最低层)各投标方案相对于最高层 即最佳方案的相对权重值，得到竟标方案的优劣排序。层次分析法的基本步骤如 下：(1)建立层次结构模型构造判断矩(3) 层次单排序及其一致性检验(4) 层次总排序及其一致性检验基坑降水过程中，由于水头降低产生的固结压缩沉降量较小，因此可以通过理论 计算估算产生的沉降量，从而评估沉降对周边环境的影响。但是，在实际工程中， 由于土层性质的变化以及基坑降水过程中可能带走大量的土颗粒，进而造成较大 的沉降而危及建筑物的安全，因此当其含水介质为比较松散的填土或新近沉积 土，由于固结过程尚未完成，且土层中有较大的空隙比，一旦水头降低，有效应 力增加，土体将会出现较大的固结。可见，在松散土中降水必须注意对周边环境 的影响，尤其当周边环境复杂时应认真分析场地的工程地质条件和周边环境，慎 重降水，并且在降水过程中应避免将细颗粒带走。为了防治因基坑降水给周围建 筑物及设施造成的危害，在建筑物密集地区进行降水施工时必须采取相应措施减 少或消除地面沉降。目前在实际工程中主要采取的措施有：井点回灌、砂沟回灌、 减缓降水速度、防止将土粒带走等。图1深基坑降水系统方案层次结构模型4结论AHP法是多指标综合评价的一种简单而又实用的多准则评价和决策定量方法，它能把定性因 素定量化，并能在一定程度上检验和减少主观影响，使评价更趋科学化.其基本原理是将待评 定的各因素两两比较相对重要性,然后进行排序.层次分析法十分适用于具有定性的或定性定 量兼有的决策分析，其核心功能是对方案进行排序优选.可使决策不受个别因素左右,使方案 排序更加全面、科学、公正、准确。而基坑降水方案的选择就是在对比各个方案的前提下综 合考虑各种因素得出一种最适合工程的降水方法。希望以后能多多运用层次分析法来选择基 坑降水的方法，从而使方法更科学，更合理。参考文献1 李再兴有关基坑降水方法的探讨中国地质大学环境学院4300742 邓鹏深基坑降水设计及降水对周边环境影响的分析中国地质大学岩土钻掘与防护教 育部工程研究中心3 郭金玉层次分析法的研究与应用中国安全生产科学研究院1000294 郭方胜层次分析法在深基坑支护系统方案优选中的应用武汉冶金科技大学5 王永祥，陈进，黄滢层次分析法在深基坑支护方案优选中的应用华东交通大学土木建筑 学院