摘要：为了提高深基坑工程综合经济效益，文中提出了深基坑支护方案决策属性体系和决策模型。首先，从安全性、经济性、工期和施工便利性四个方面构建决策属性体系；然后，构建了基于区间层次分析法的决策模型；最后，将所提出的决策模型运用于南昌县博苑象湖茗居项目深基坑工程。结果表明，该项目的最佳决策方案为张弦梁钢支撑，为该项目支护方案决策提供了参考；与层次分析法等传统决策方法相比，该模型更具分辨力。
关键词：深基坑工程；支护方案决策；区间层次分析法
0引言
近年来，随着我国城市化的快速发展，高层建筑物越来越多，深基坑工程的深度也越来越大，与邻近建筑也越来越近。支护工程是保证深基坑工程施工阶段稳定性和安全性的重要构造。我国大量的深基坑施工安全事故与不合理的基坑支护方案有关，深基坑支护方案决策也逐渐成为了项目管理领域的研究热点之一［1］。南昌县博苑象湖茗居项目深基坑具有开挖深度大、周围环境复杂等特点，其深基坑施工安全风险很高。科学地选取该项目的深基坑工程支护方案，具有重要的现实意义。此外，目前深基坑支护方案决策常依靠项目管理人员的主观经验，缺乏科学性；多准则决策领域常用的层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，AHP）也无法有效处理深基坑支护方案决策中的大量不完备信息。为此，本文构建了基于区间层次分析法（IntervalAnalyticHierarchyProcess，IAHP）的深基坑工程支护方案决策模型，并对南昌县博苑象湖茗居项目展开案例研究，为该项目的深基坑支护方案决策提供了参考。
1深基坑支护方案决策属性体系
深基坑支护方案决策是一个典型的多准则决策问题。参考前人研究成果［1-2］，合适的深基坑支护方案应该具有较高的安全性、较好的经济性、尽可能短的施工工期和易于施工的特点。为此，本文从以下四个方面构建决策体系。（1）安全性。深基坑工程是安全事故的高发项目，属于危险性较大的分部分项工程，而支护结构是保证深基坑工程在施工阶段安全稳定的主要构造措施。因此，支护结构的安全性是项目决策者首要考虑的因素之一。（2）经济性。深基坑工程的建造成本约占总建造成本的10%~15%，满足经济性要求的支护方案对于确保项目顺利实施、提升施工总承包单位经济效益具有重要意义。（3）高效性。工期是项目管理的重要目标之一。深基坑工程的支护结构施工往往处于流水的关键线路上，对工程总工期有显著影响。支护结构的工程越短，相对经济效益越高，整个工程越容易按时完工。（4）施工便利性。施工便利性主要与施工场地布置、施工材料和机械安排等有关。施工便利的支护方法，可以充分利用现有的施工场地布置，可以减少施工材料的搬运工作量，提高周转性材料的周转率，减少不必要的施工机械安排。
2基于IAHP的深基坑支护方案决策模型
IAHP是一种将传统的AHP与语言区间相结合的决策工具［3］。该方法不仅充分保留了AHP对复杂系统强大的分析能力，还借助于语言区间数准确地刻画了决策活动中的不确定性［4］。
2.1建立层次结构
建立层次结构是多准则决策的第一步。目标层是决策的目标，本文的研究目标为选取科学、有效地深基坑支护体系；准则层是决策属性，本文第一节已经构建了相应了决策属性体系；方案层是待决策的对象，即多个待选择的深基坑支护方案。本文构建的深基坑工程支护方案决策的层次结构如图1所示。
2.2建立决策表
获取待决策方案的准则层数据即可形成决策表。本文案例研究的决策表如表1所示。表1中准则层数据决策数据分为两类：定性数据（R1、R2和R4）采用问卷调查、专家访谈等方法获取；定量数据（R3）采用流水施工工期计算方法获取。
2.3构建判断矩阵
为了准确描述由于信息不完备导致的决策不确定性，本文借助区间数概念，将经典的1~9标度［5］扩展到区间标度，如表2所示。由于引入了区间数概念，决策者可以更加生动地描述深基坑支护方案决策中的不完备信息。比如，专家无法准确判断方案A是明显优于方案B还是稍微优于方案B，则可以采用［3,5］来描述这两个方案之间的重要性（优越性）；而在传统的AHP方法中专家只能选择3或者5来描述，无法描述由于不完备信息导致的不确定性。根据表2中的区间标度判断相同属性的不同方案之间的相对重要性（优越性），即可形成各决策属性的区间判断矩阵D=［dij］n×n，其中，n为决策属性数量，dij为第i个属性相对于第j个属性的重要性区间得分。根据判断矩阵的互反性原理，dij=1/dji。需要强调的是，本文是采用IAHP进行决策，因此比较的是相同属性的不同方案；如果比较同一方案的不同属性之间的相对重要性，计算结果为各属性的权重。
2.4判断矩阵重要性求解
与经典AHP中指标重要性的数值得分不同，在本文的区间判断矩阵D由区间数组成。基于Guass-Sieder迭代法的思路，求解判断矩阵重要性［3］：（1）（2）其中，α为迭代次数，λmax为最大特征解，W为对应的特征向量。设置迭代终止条件：‖Wα+1-Wα‖<ε（3）其中，ε为迭代误差阈值，一般取0.001，‖‖表示最大值范数。达到迭代终止条件后，即可获得λmax和W。
2.5判断矩阵一致性检验
借助一致性检验系数CR判断专家意见是否一致［6］：（4）其中，R为随机平均一致性指数，根据n的取值查表确定［5］。当CR的区间中值小于0.1时，则认为通过了检验判断；否则进行重要性评判，止到CR满足要求。（6）综合权重计算和排序求解各层判断矩阵即可得到该层所有属性的权重Wbij，采用公式（5）可以计算得到上一层的综合权重：（5）式中，k=1,2,…,m，m为待决策方案个数；为方案i对层次结构中b+1层某属性的方案权重；c为该属性的子属性个数；Wbj为该属性在b层的属性权重。综合权重区间中值最大的方案即为最优方案。
3案例研究
南昌县博苑象湖茗居二期工程EPC总承包工程位于江西省南昌市金沙大道以西，芳湖路以南。基坑开挖总面积为12936.5m2，周长为452.9m，最大开挖深度达到12.6m。该项目位于南昌象湖湿地公园旁边，周围有大量的在建工程，其深基坑施工风险很大。该项目的深基坑支护方案共有三种可供选择：方案（1）基坑整体采用钻孔灌注桩加两道预应力张弦梁钢支撑；方案（2）基坑整体采用地下连续墙明挖法支护；方案（3）基坑整体采用地下连续墙加四道钢支撑。邀请10名具有丰富深基坑工程项目管理经验的专家参与问卷调查，以获取三个方案的安全性R1、经济性R2和施工便利性R4的属性得分；问卷调查的克隆巴赫系数均大于0.7，证明了本次问卷调查具有较高的信度。三种方案的施工工期则采用流水组织施工计算得到。三种方案的决策表如表1所示。邀请上述10名专家根据表1中三个方案的属性得分情况，采用表2的区间语言描述四个属性的三个方案之间的相互重要性，得到各属性的重要性判断矩阵。以安全性R1为例，该属性的判断矩阵如表3所示。将四个指标的判断矩阵依次带入公式（1）~（4）中，计算得到各方案的决策属性计算结果。以方案1为例，该方案的决策属性计算结果如表4所示。由表4可知，所有的指标计算结果均通过了一致性检验。对方案1而言，安全性的属性权重最大，这表明了安全原则在方案（1）中的核心地位。将各方案的决策属性计算结果带入公式（5）中计算可得到各方案最终的权重和排序如表5所示。某个方案相对于其他方法的综合权重排序值越大，则该方案的相对优越性就越强。由表5的计算结果可知，该项目支护体系的方案排序为:方案1＞方案2＞方案3。本文还选取了经典的AHP方法［5］对案例的三个支护方案进行排序，三个方案的综合权重计算结果为：0.363、0.349和0.288。与AHP的计算结果，IAHP的计算结果中方案1和方案2之间的差距更大，即相对优越性更明显，具有更强的模型分辨力。
4结语
科学地选取深基坑支护方案是降低深基坑施工风险的重要手段。本文通过建立具有较好运用价值的深基坑支护方案决策指标体系，构建基于区间层次分析法的深基坑支护方案决策方法，并运用到南昌县博苑象湖茗居二期工程中。案例研究结果表明，该项目的最佳支护方案为：基坑整体采用钻孔灌注桩加两道预应力张弦梁钢支撑，与经典的层次分析法相比，本方法具有更好的模型分辨力。
作者：胡梦尧 卓平山 吴寒 单位：江西建工第一建筑有限责任公司 南昌大学工程建设学院