關(guān)鍵詞： 振沖碎石樁；層次分析法；評(píng)價(jià)；模型 

 

 

　　近年來(lái)，地基處理技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，出現(xiàn)了如塑料排水板的預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、振沖法、置換法、水泥深層攪拌法等有效的地基處理方法，并形成了復(fù)合地基的新概念[1]。但由于其施工工期短，投資相對(duì)少及施工技術(shù)欠缺等條件的限制，可用在港口

及碼頭的地基處理的方法和技術(shù)手段相對(duì)較少。并且其建筑物的荷載由碎石樁和周圍密實(shí)的土體共同承擔(dān)，從而提高了原地基土體的承載力和穩(wěn)定性等，振沖碎石樁改善松散砂石類地基工程性態(tài)的機(jī)理，是振擠密實(shí)、排水減壓、預(yù)振效應(yīng)和加筋效應(yīng)作用[2]。

振沖碎石樁適用于砂土、粉土、粘性土、以及軟土等土質(zhì)，也可用于處理可液化地基。 

 

 

　　該方法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于本世紀(jì)70年代初，在為美國(guó)國(guó)防部研究“根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門(mén)對(duì)國(guó)家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配”課題時(shí)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。 

 

　　所謂層次分析法，是指將一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)決策問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng)，將目標(biāo)分解為多個(gè)目標(biāo)或準(zhǔn)則，進(jìn)而分解為多指標(biāo)（或準(zhǔn)則、約束）的若干層次，通過(guò)定性指標(biāo)量化方法算出層次單排序（權(quán)數(shù)）和總排序，以作為目標(biāo)（多指標(biāo)）、多方案優(yōu)化決策的

系統(tǒng)方法[3]。這種方法的特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜的決策問(wèn)題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息使決策的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供簡(jiǎn)便的決策方法。尤其適合于對(duì)決策結(jié)果

難于直接準(zhǔn)確計(jì)量的場(chǎng)合。 

 

　　2.1 建立層次分析法模型 確定等級(jí)值集并賦值。等級(jí)值集是由可能的各種重要性的等級(jí)所組成的集合，用V來(lái)表示。V=（V1，V2，…，Vm） 

 

　　其中：Vm（m=1，2，…，m）表示不同的重要性的等級(jí)程度。本文中碎石樁的單樁承載力研究分為5個(gè)等級(jí)，也即是V=5，V=（非常重要，重要，一般，有點(diǎn)重要，不重要）。 

 

　　2.2 建立影響因素集 用U表示，其中：Un（n=1，2，…，n）表示評(píng)價(jià)指標(biāo)，n為數(shù)值個(gè)數(shù)。 

 

　　2.3 建立關(guān)系矩陣 即建立從U到V的關(guān)系式子R，然后再計(jì)算Rpm。Rpm=■ 

 

　　上面公式中：Rpm表示第p個(gè)因素的第m個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重值； 

 

　　由上式Rpm得出得出關(guān)系矩陣R： 

 

　　R=R| u■R| u■ …R| u■=r■ r■ … r■r■ r■ … r■… … … …r■ r■ … r■■ 

 

　　2.4 建立權(quán)重集 本文中采用各層分析法確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值，即A=（A1，A2…An），這樣就可以推出不同因素的影響的大小關(guān)系。其中：A1，A2…An分別為對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)的指標(biāo)的權(quán)重值。 

 

　　2.5 一致性檢驗(yàn) 為進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，需計(jì)算一致性指標(biāo)CI=■，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。它是用隨機(jī)的方法構(gòu)造50個(gè)樣本矩陣，構(gòu)造方法是隨機(jī)地用標(biāo)度以及它們的倒數(shù)填滿樣本矩陣的上三角各項(xiàng)，主對(duì)角線各項(xiàng)數(shù)值始終為1，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)置位置項(xiàng)

則采用上述對(duì)應(yīng)位置隨機(jī)數(shù)的倒數(shù)。然后對(duì)各個(gè)隨機(jī)樣本矩陣計(jì)算其一致性指標(biāo)值，對(duì)這些CI值平均即得到平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值[4]。當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=■<0.10時(shí)，認(rèn)為層次分析排序的結(jié)果有滿意的一致性，即權(quán)系數(shù)的分配是合理的；否則，要調(diào)整判

斷矩陣的元素取值，重新分配權(quán)系數(shù)的值。 

 

 

　　大連市某碼頭項(xiàng)目，其位于大連市長(zhǎng)�？h北部海域港灣內(nèi)。海區(qū)水深適宜，無(wú)泥沙運(yùn)動(dòng)，是建設(shè)中小型碼頭的優(yōu)良港址。本工程防波堤兼碼頭采用直立式沉箱結(jié)構(gòu)，所處地基為軟基，地基用振沖碎石樁打至中風(fēng)化片麻巖。由于碎石樁的影響因素很多，但

主次關(guān)系無(wú)法判斷出來(lái)，所以文章中采用層次分析方法研究碎石樁單樁承載力的影響因素的主次關(guān)系問(wèn)題。 

 

　　確定等級(jí)值集并且賦值： 

 

　　等級(jí)值集為V=（V1，V2，V3，V4，V5）=〔非常重要，重要，一般，有點(diǎn)重要，不重要〕=（9，7，5，3，1），指標(biāo)因素等級(jí)介于兩個(gè)等級(jí)之間的，應(yīng)值為2，4，6，8。 

 

　　確定因素集： 

 

　　因素集U=（U1，U2，U3）={持力層，樁徑，樁身夯實(shí)密度}。 

 

　　子因素集U1=（U11，U12，U13，U14）={土層物理性質(zhì)，荷載性質(zhì)及大小，上層建筑物結(jié)構(gòu)類型，樁層摩阻力}，U2=（U21，U22）=（碎石與土的比例，錘擊能量），U3=（U31，U32，U33）=（荷載設(shè)計(jì)，樁長(zhǎng)，施工工藝）。 　　根據(jù)50位設(shè)計(jì)

以及施工人員對(duì)因素集合U1={土層物理性質(zhì)，荷載性質(zhì)及大小，上層建筑物結(jié)構(gòu)類型，樁層摩阻力}的重要性判斷結(jié)果列出表1（單位：人數(shù)）。 

 

　　由于我們的U1，U2，U3為一級(jí)指標(biāo)因子權(quán)重，我們采用層次分析的方法求出指標(biāo)權(quán)重。構(gòu)造判斷矩陣如表2。 

 

　　即：R=1 ■ ■3 1 ■5 ■ 1 

 

　　應(yīng)用matlab計(jì)算判斷矩陣R的最大特征根得λ■=3.1171 

 

　　CI=■=■=0.05855 

 

　　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=1.24。隨機(jī)一致性比率： 

 

　　CR=■=■=0.047<0.10 

 

　　所以認(rèn)為層次分析排序的結(jié)果是有滿意的一致性的，即權(quán)系數(shù)的分配是合理的。 

 

　　其對(duì)應(yīng)的特征向量為：（0.1783，0.7521，0.6344） 

 

　　則其歸一化后的特征向量：（0.1562，0.6587，0.1851） 

 

　　從上面圖表中看出U1，U2，U3所對(duì)應(yīng)的權(quán)重即：持力層選取、樁身夯實(shí)密實(shí)度、樁徑分別為0.1562、0.6587、0.1851。 

 

　　同理可以分別得出： 

 

　　U1的子因數(shù)集權(quán)重A1=（0.263，0.171，0.358，0.208）=（荷載性質(zhì)及大小，上層建筑物的結(jié)構(gòu)類型，土層物理性質(zhì)，樁側(cè)摩阻力） 

 

　　U2的子因數(shù)集權(quán)重A2=（0.429，0.571）=（錘擊能量，碎石與土的比例） 

 

　　U3的子因數(shù)集權(quán)重A3=（0.331，0.243，0.426）=（荷載設(shè)計(jì)，施工技術(shù)，樁長(zhǎng)） 

 

　　確定不同因素的大小關(guān)系，即重要性程度： 

 

　　我們得出在一層一級(jí)指標(biāo)因子權(quán)重：樁身夯實(shí)密實(shí)度>樁徑>持力層選��； 

 

　　二層指標(biāo)因子權(quán)重U1：土層物理性質(zhì)>荷載性質(zhì)及大小>樁側(cè)摩阻力>上層建筑物的結(jié)構(gòu)類型； 

 

　　U2：碎石與土的比例>錘擊能量； 

 

　　U3：樁長(zhǎng)>荷載設(shè)計(jì)>施工技術(shù)。 

 

 

　�、賹�(duì)于權(quán)重的確定，目前多是由專家憑經(jīng)驗(yàn)而得出，人為干擾較嚴(yán)重，導(dǎo)致評(píng)判的結(jié)果有一定的差別。文中在綜合評(píng)價(jià)中采用層次分析法確定權(quán)重。此方法具有一定的邏輯性、實(shí)用性和系統(tǒng)性。并且能夠準(zhǔn)確的得出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)系數(shù)。 

 

　　②該模型建立符合我們的工程實(shí)際的情形，有利于促進(jìn)對(duì)一些實(shí)際工程的問(wèn)題的研究，并對(duì)已有的因素進(jìn)行最優(yōu)整合，從而促進(jìn)在以后的實(shí)際工程中研究；模型求解的簡(jiǎn)便，有較好的推廣價(jià)值。 

 

　�、鄣�是，其中的一些參數(shù)的取值應(yīng)更仔細(xì)的研究，其構(gòu)成要素之間還存在著相互作用的關(guān)系，對(duì)這方面還有待于進(jìn)一步的研究和探討。 

 

　　參考文獻(xiàn)： 

 

　　[1]何廣訥.振沖碎石樁復(fù)合地基[M].北京：人民交通出版社，2001. 

　　[2]陳自榮.振沖碎石樁在山東石島中心漁港工程中的應(yīng)用.水運(yùn)工程.2010年9月. 

　　[3]趙靜.數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn).北京：高等教育出版社，2000. 

　　[4]許樹(shù)柏.層次分析法原理[M].天津大學(xué)出版社.