模糊综合评价法的工程应用实例分析

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　　 摘要：地基基础工程施工技术方案制定必定采取因荷载制宜、因土层制宜、因施工机械制宜、因环境制宜、因造价制宜及因工期制宜等措施；应用模糊数学理论，建立地基处理方案的模糊综合评价方法，确立定量评判地基处理方案的优选模型。因此，本论文主要是从模糊数学的角度，对地基基础工程施工技术方案进行研究与分析，旨在提高地基基础工程施工技术方案制定的科学性。
　　关键词：地基基础工程施工技术方案 模糊数学
　　An Example Analysis in Engineering Application by Fuzzy Mathematics Evaluation Method
　　WEI yuqin , TENG yue
　　 (Henan Technical College of Construction, Zhengzhou450007, Henan;
　　 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100190)
　　
　　 Abstract: Making technical proposal of formwork construction of foundation engineering must take account of load, soil horizon, construction machinery, surroundings, project cost, construction period etc. Fuzzy mathematics theory is employed to determine the fuzzy comprehensive evaluation methods of foundation treatment plan to decide the optimization model used to quantitatively evaluate the foundation treatment plan. Therefore, this thesis aims to research the technical proposal of formwork construction of foundation engineering from the perspective of fuzzy mathematics to more scientifically make the technical proposal of formwork construction of foundation engineering in the future.
　　 Key words: foundation; engineering construction; technical proposal; fuzzy mathematics
　　 根据地基基础工程施工技术方案优选的三项基本原则：技术分析与经济分析相结合、定量分析与定性分析相结合、动态分析与静态分析相结合。通过对地基基础工程施工技术方案优选指标体系：技术性指标、经济性指标及环境性指标构成，以及考虑因素的分析；建立了各指标体系的评价体系；指标体系应考虑的因素为：地质条件、结构条件、环境条件、材料供给情况、机械条件、工程费用及工期要求等。建立了地基基础工程施工技术方案优选模型，运用模糊综合评价法对地基基础工程施工技术方案优选。
　　一 工程概况及工程地质情况
　　 工程场址位于郑州市东北部，郑东新区起步区，地貌单元为黄河冲积平原，场地地形基本平坦，无不良地质作用，不存在影响地基稳定性的古河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石及其它人工地下设施等不良地质现象，适宜建筑。本工程主体高80m左右，地上25层，地下2层，主楼为现浇框肢剪力墙结构，群楼为现浇框架剪力墙结构。建筑物基底埋深为现地面下7.0m左右，高层商住楼基础底面处的平均压力Pk为500KPa左右，工程地质条件列下表1。
　　二 地基基础处理技术方案分析
　　 根据本工程的基础埋深（天然地面下7.0m）和基础宽度（按6m考虑），各地块上的商住楼基础做在第 (4) 粉质粘土上或第（5）层粉土上，分别按建筑地基基础规范（GB0007-2002）公式（5.2.4）和公式（5.2.5）计算地（4）、（5）层的fa值，用公式（5.2.5）计算时，取这两层土的三轴不固结不排水剪切试验所得的抗剪强度指标；在用公式（5.2.4）计算fa时，对粉质粘土直接采用规范表5.2.4所列承载力修正系数，对于粉土根据工程经验，对表5.2.4所列承载力修正系数做出适当调整。得该地块商住楼基础持力层经深宽度修正后（或公式计算）的地基承载力的征值：
　　 第 (4)层163 kPa第 (5)层221 kPa规范公式（5.2.4）
　　 第(4)、 (5)层268 kPa规范公式（5.2.5）
　　 1 对天然地基利用的评价
　　 由于高度为80m的商住楼基础底面处的平均压力500 kPa左右，而该地块在基础埋深为7.0m处地基承载力不能满足要求，因此不能采用天然地基，对高层商住楼周围的群房高度小于30m，其建筑物的层数变化较大，一般情况下为减少主群楼的差异沉降，主、群楼采用统一的基础类型较为合适。
　　
　　
　　2 桩基工程和地基处理分析评价
　　 由于天然地基承载力不能满足上部荷载的要求，因此需要采用桩基础或地基处理的方法；场地18.85m以上地层相对软弱，为黄河新近沉积的稍密状态的粉土和软塑、可塑状态的粉质粘土层，而21.68m以下为密实状态的粉细砂、细砂层、硬塑~坚硬状态的粉质粘土层，密实状态的粉土层，存在良好的桩端持力层。场区内地下水对钢筋混凝土没有腐蚀性，且基地埋深以下没有可液化地层，场地工程地质条件，适宜用桩基础和地基处理的方法。
　　 场地处在郑州东区起步区，周围环境开阔，根据场地地层情况及郑州市目前已有的桩基础和地基处理施工手段、施工能力及已有成功实例，结合本工程的荷载要求，可选择的桩基础有：静压桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩；可选择的地基处理方法有：单管高压旋喷桩和CFG桩等。
　　 由于地基处理能够充分发挥地基土的潜力，降低工程造价，因此目前越来越多地被建设、设计单位采用；结合地方及建设单位意见，同意采用地基处理方案；针对本工程基底压力Pk=500kPa左右，场地18.85m以上地层承载能力差，21.68m以下地层稳定、承载力高、压缩性低，以及周围环境对施工噪声、泥浆排放及沉降限制不严的特点，对目前施工能力能够达到Pk=500kPa要求的可能采用的复合地基：单管高压旋喷桩和CFG桩进行分析论证。
　　 3 复合地基处理方案分析
　　复合地基设计参数
　　
　　
　　复合地基处理厚度及承载力计算
　　 针对本工程地基基础设计等级为甲级，基础压力较大，对沉降要求较严，地基土第（8）、（10）层土孔隙比大，压缩性高，承载力低的特点，建议复合地基处理到第（12）层粉细砂层中0.5~1.0m。
　　 按照《建筑地基处理技术规范》“JG79-91”的规定，对高压旋喷桩复合地基进行验算，当桩的无侧限抗压强度fcuk=5.0MPa,置换率m=23%时，桩入土深度21.5m，以第（12）层作为持力层，复合地基承载力标准值fspk=447kPa, 复合地基承载力设计值f=560 kPa,可以满足Pk=500 kPa的要求。

　　 按照《建筑地基处理技术规范》“送审稿”对CFG桩进验算，当采用C20混凝土，桩入土深度22m，以第（12）层作为持力层，置换率m=10%时，梅花形布桩，桩距3d，复合地基承载力标准值fspk=465kPa, 复合地基承载力设计值f=527 kPa, 可以满足Pk=500 kPa的要求。
　　对地基处理效果的预测及存在的问题分析
　　 高压旋喷桩复合地基：由于理论计算的置换率较大，成桩时容易造成串孔，施工工艺上可以采取跳打，对于第（8）、（10）层灰黑色粉质粘土层，桩身强度低，施工时可以添加合适的外加剂和增加成孔次数，改变成桩喷射压力，提升速度来处理。
　　 施工经验：郑州目前高压旋喷桩施工工艺较成熟，又有在高层建筑26~28层中应用的工程实例，但与本工程类似的地层、复合地基强度要求大于500 kPa的工程实例不多。
　　 CFG桩复合地基：由于地下水位埋深较浅，地面下1.5m；17.0~20.0m以上地基土层较差，郑州市区多采用长螺旋钻孔泵压灌注成桩工艺施工，容易出现串孔、活门打不开等问题，且会对周围建筑、道路、地面等产生沉降。
　　 施工经验：郑州近两年在小高层12~13层中应用实例很多，效果较好，20层以上建筑应用实例很少。
　　 从以上地基基础处理方案分析很难确定哪个是最优方案，更给不出方案的定量分析结果，下面利用模糊优选理论进行选择。
　　三 模糊综合评价法应用分析
　　 下表4给出两个地基处理方案的主要因素比较
　　
　　
　　四．结论
　　 通过工程实例证明了模糊综合评价法的实用性及合理性；影响基础工程方案选择的因素很多，既有定量指标又有定性指标，运用模糊优选理论，将定性分析与定量计算有机结合，进行模糊综合评价优选，充分考虑设计、施工经验及地方条件，有效减少了主观因素的影响；实例研究表明，运用模糊优选理论选择基础工程方案是一种好的决策方法。
　　参考文献
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　　 工程模糊及理论及应用.北京：国防工业出版社1998
　　 祝启坤，地基处理方案的模糊优化，水文地质工程地质2002（5）
　　
　　作者简介：
　　魏玉琴（1965--）,女，汉族，河南驻马店人，工学硕士，高级讲师，河南建筑职业技术学院督导室主任，研究方向：建筑工程。
　　滕跃（1984- ），男，汉族，辽宁大连人，博士研究生，中国科学院研究生院管理学院，研究方向：突发事件与应对策略。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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