全套管灌注樁項目施工方案優化中的研究

王學

摘 要：本文通過基于系統工程的跨越上海地鐵9號線全套管鉆孔樁施工方案優化的研究，提出了施工方案優化必選以及加強過程監控的建議，該建議不僅快速、安全、優質的完成了施工任務，而且最大程度的節約了施工成本，優化后的效果顯著，更為今后在類似的工程施工中的應用積累了豐富的施工經驗。通過工程實例分析表明，應運系統工程進行施工方案比選優化能使以往的定性分析變為定量分析，分析結果直觀一目了然。依據結果進行指導方案優化，使得決策更加合理，取得更大的綜合效益。

關鍵詞：全套管施工；解釋結構模型；層次分析法

中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0369-01

1 工程概況

新建滬杭鐵路客運專線工程采用全線無砟軌道設計，其中DK5+250～DK5+450為上跨地鐵9#線的路基段，采用樁板梁結構。滬杭鐵路客運專線上跨地鐵9號線三個盾構，正交，其中3個盾構的截面形式為圓形，結構直徑為6.20m，相鄰盾構外側間距為3.80m。兩側盾構的頂標高為-4.98m，底標高為-11.18m；中間盾構的頂標高為-4.20m，底標高為-10.40m；既有原地面標高平均為4.00m。

2 改進的動機和原因

通過分析，采用原設計技術方案從進度、成本安全幾個方面進行分析存在以下不足：①由于滬杭鐵路客運專線工程工期緊迫，將近兩個月的施工周期不能滿足工期要求；②鋼套管和進口刀頭施工后不能拔出，均為一次性投入，材料成本一次性攤銷大；③鋼套管體積較大，擠壓土體嚴重，對地鐵盾構的影響較大，安全風險大[1]。

通過以上分析，采用系統論的方法將是處理好該項目的有效途徑，我們決定對設計施工技術方案進行重新論證并優化。

3 系統解決方案

3.1 設計理念、目標的形成（解釋結構模型法）

影響上跨地鐵9號線全套管鉆孔樁施工的因素很多，從施工進度、成本、質量、安全幾個方面進行分析主要的因素有：施工進度S1；已運營的地鐵9號線隧道安全S2；鉆孔樁鋼套長度S3；鋼套筒及合金刀頭材質S4；施工成本S5；施工質量S6；工程試驗樁效果S7；監控量測S8。

這些影響因素通過設計院、業主、施工單位三個項目干系方的多次溝通、討論，確定了它們之間的關系，形成鄰接矩陣。

經計算可得可達矩陣（X+I）4=（X+I）5，（X+I）4就是反映總體結構關系的可達矩陣R.根據可達矩陣，進行結構等級劃分，最后得到系統結構的排列順序{S2、S8、S1、S3、S4、S5、S6、S7}

結論：隧道安全和監控量測是影響方案優化的關鍵要數。因此隧道安全和監控量測是我們方案優化的著重考量點，是其他因素的前提和保障。

3.2 方案評價系統的建立（層次分析法）

在跨越地鐵9號線鋼套管鉆孔施工方案優化的過程中，通過對試樁效果為研究樣本，進行優化方案層次分析模型的建構與形式檢驗：

3.2.1 建立AHP模型：AHP模型分為三個層次

（1）目標層?？缭降罔F9號線鋼套管鉆孔施工方案優化。

（2）指標層。借助解釋結構模型，將影響跨越地鐵9號線鋼套管鉆孔施工方案優化的因素列表如表1所示。

（3）方案層。即不同的設計方案比較。根據跨越地鐵9號線鋼套管鉆孔施工方案進行的論證，形成了二個的概念方案即優化方案和原方案。

3.2.2 構造判斷矩陣

這一步的實現通過對指標層進行兩個因素ai，aj之間進行比較，比較出哪一個因素對設計方案的合理、優化影響大，大多少，這是一種將思維判斷數量化的辦法。一般對單一準則，兩個方案進行比較總能判斷出優勢，對不同情況的比較給出數量標度，就形成9級與給定的1-9標度[2]。

3.2.3 計算單一因素下各指標的相對權重

（1）經計算歸一化后的矩陣，如表2所示。

（2）將按列一歸化后的元素按行相加計算。

W1=2.5947 W2=0.6703 W3=1.0921 W4=0.3086

W5=0.3086 W6=0.7654 W7=1.4836 W8=0.7766

（3）所得到的行和歸一化，可得各行權：W1=0.324，W2=0.084，W3=0.137，W4=0.039，W5=0.039，W6=0.096，W7=0.185，W8=0.097因此，A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、C1，8個指標對設計方案合理、優化重要程度的影響權重分別為0.324，0.084，0.137，0.039，0.039，0.096，0.185，0.097。

4 方案比選

在通過了一致性檢驗的評價標準后，我們利用該評價標準，邀請建設方、設計、施工、監理相關人員進行討論，根據8個指標對方案一、二、三進行分別打分（百分制），其結果如表3所示。

根據A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、C1所計算得到的影響權重分別計算各方案的總得分。

方案一：95×0.324+90×0.084+60×0.137+80×0.039+80×0.039+60×0.096+80×0.185+90×0.097=82.09

方案二：90×0.324+90×0.084+90×0.137+70×0.039+70×0.039+90×0.096+80×0.185+80×0.097=85.71

因此，可以得出優化后跨越地鐵9號線的鋼套管鉆孔樁施工方案的評價結果是最優的，因此優化可行。

5 結束語

綜上所述，應用系統方法論進行方案優化設計，不僅可以大大加快施工進度，確保工程的安全質量，此外還可以通過方案的優化，節約各個施工工序的成本，提高施工工效，為今后在類似的工程施工中的應用積累了豐富的施工經驗。

參考文獻

[1]郇 盼.全套管鉆進中套管的受力分析與數值模擬[D].北京：中國地質大學（北京），2014.

[2]王平衛.全套管灌注樁承載性狀及施工工藝的研究[D].長沙：中南大學，2007.

收稿日期：2018-9-10

作者簡介：王 學（1983-），男，江蘇泗陽人，高級工程師，本科，從事施工技術管理工作。