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地铁深基坑支护方案优选决策研究

冯庆高  
【摘要】: 随着我国城市轨道交通的发展,地铁基坑工程越来越多,并且正在向深、大、近、紧、难方向发展。深基坑工程是一项综合性很强的系统工程,其支护方案的优劣直接影响到工程的进度、质量及成本等,,在整个基坑工程中占有重要的地位。对基坑支护方案的优选涉及面广,是一个包含有定性和定量指标的多因素、多层次、多目标的复杂系统决策问题。如何针对具体基坑工程所具有的特点,建立科学的基坑支护方案优选评价指标体系,确定合理的基坑支护方案优选决策方法,从众多可行的支护方案中选择适合工程的最佳支护方案显得尤为重要,具有重要的理论研究和实际应用价值。本文以武汉城市轨道交通地铁二号线地铁深基坑为研究背景,主要研究工作和成果如下: 1.在查阅及收集相关文献资料的基础上,详细地综述了基坑支护方案优选方法的研究现状和存在的问题,从而确定了本文的研究方向和研究内容。 2.基坑支护方案优选评价指标体系研究。在深入研究基坑支护方案确定之影响因素基础上,确定出其主要影响因素与评价指标,建立了以技术、经济、环境和工期为主要评判准则的具有层次性的基坑支护方案综合评价指标体系。 3.基坑支护方案优选决策模型研究。针对影响基坑支护方案决策因素所具有的不确定性、模糊性以及影响因素与评价指标间的相互关联性特点,基于模糊数学理论和灰色系统理论,推导并建立了基坑支护方案的灰色模糊可变决策模型。该模型不仅考虑了单因素对方案优选的影响,而且还考虑了影响因素间灰色关联的影响,具有数学推导严谨、概念清晰、计算简便、数学物理意义明确的特点。同时,对影响模型决策结果准确程度的两个关键问题提出了合理的解决办法:结合主观赋权法中的层次分析法(改进的)和客观赋权法中的信息熵法,应用基于贴近度最大的组合赋权方法,确定各评价指标的综合权重,增加了权重确定的合理性;对评价指标体系中的定性指标采用集值统计的方法进行量化,减少了量化结果的失真及评价中的随机误差,使得定性指标的量化更加符合实际、更为合理。此外,与以往的评价方法不同的是本文建立的基坑支护方案灰色模糊可变决策方法通过变换参数(优化准则α与距离参数p)变化成多个模型进行优选决策,更显优选的合理性,提高了优选决策的可信度。 4.基坑支护方案优选决策系统初步研究。为了使所建立的模型能够更为有效的运用到工程实际中,采用计算机高级编程语言C#进行编程,编制了基坑支护方案优选决策系统,该决策系统具有方便直观、容易接受等优点。此外,结合工程实例,详细地说明了该系统的应用方法和步骤。 5.工程实例分析。以武汉地铁二号线一期工程地铁站深基坑工程为背景,首先,简要总结了武汉地铁二号线一期工程沿线工程地质与水文地质特点;其次,对武汉地区常用的基坑周边围护型式的优缺点和适用范围进行了系统总结;最后,通过对武汉地铁积玉桥站和光谷广场站主体深基坑支护方案优选决策的实例分析表明,采用基坑支护方案灰色模糊可变决策模型更为科学、有效,能够提高优选决策的合理性和可信度,为决策者提供有力的参考;同时,所编制的基坑支护方案优选决策系统简单实用,在实际的工程中具有一定的推广和应用价值。 最后,结合论文所研究的内容和结论,对进一步研究工作的进行展望。


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