弄另水電站大壩施工進度計劃編制與仿真研究

朱偉璽　吳亞良　孟永東　李婉瑩

(1. 華能瀾滄江水電股份有限公司， 昆明　650214； 2. 三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院， 湖北 宜昌　443002)

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弄另水電站大壩施工進度計劃編制與仿真研究

朱偉璽1吳亞良2孟永東2李婉瑩2

(1. 華能瀾滄江水電股份有限公司， 昆明650214； 2. 三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院， 湖北 宜昌443002)

摘要：針對弄另水電站工程施工難度大、工序交錯關(guān)聯(lián)的特點，運用P6項目管理軟件對工程進度計劃進行編制和優(yōu)化，對工程實施定量化的動態(tài)管理．采用visual C++編程語言進行仿真系統(tǒng)設(shè)計，將其與工程進度計劃有機結(jié)合，實現(xiàn)工程進度計劃查詢與過程仿真，進而輔助大壩工程施工組織的決策．

關(guān)鍵詞：進度計劃編制；仿真系統(tǒng)；動態(tài)管理

0引言

在水電工程施工中，施工仿真技術(shù)建立在系統(tǒng)仿真理論、計算機技術(shù)和信息處理技術(shù)等的基礎(chǔ)上，借助工程進度計劃數(shù)據(jù)和信息資料對施工過程進行分析研究，進而輔助完善施工組織的決策．它克服了模型試驗難以調(diào)整、實驗費用較高，以及平面設(shè)計無法形象顯示現(xiàn)實的施工進度等缺點，施工仿真技術(shù)直觀地展示水利工程形成的整體面貌，實現(xiàn)施工進度的協(xié)調(diào)與控制，為水利工程的進度計劃動態(tài)控制和施工組織管理提供支撐．

另外，水利水電工程施工難度大、項目多、工期緊、施工工序交錯關(guān)聯(lián)，同時受到氣候變化和復(fù)雜地質(zhì)條件等不可預(yù)見因素的影響，很難確保工程建設(shè)依照擬定的工程進度計劃實施[1]．為了簡便地對工程信息進行有效管理，形象直觀地反映復(fù)雜的施工過程，運用P6項目管理軟件[2-3]對工程進度實施定量化的動態(tài)控制，實現(xiàn)了進度、資源、費用的有機結(jié)合，從而提高了工程控制的精度和深度．另外，基于對P6軟件下SQL Server數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)表分析，利用visual studio 2008平臺下visual C++編程語言和在仿真設(shè)計中實現(xiàn)繪圖的GDI+技術(shù)，對大壩的工程相關(guān)施工信息進行仿真系統(tǒng)設(shè)計[4-5]，滿足施工過程中的進度和混凝土工程量的查詢，以圖形的形式清晰直觀地動態(tài)反映不同時期大壩混凝土澆筑過程．實現(xiàn)對施工過程中各項活動的協(xié)調(diào)關(guān)系進行事先預(yù)測與評價，將施工技術(shù)與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合，為工程施工組織設(shè)計的正確決策和工程進度的合理調(diào)整提供可靠的依據(jù)，并在水電工程建設(shè)過程中得到廣泛應(yīng)用．

1工程概況

云南弄另水電站工程位于德宏州龍江-瑞麗江中段的梁河縣勐養(yǎng)鎮(zhèn)弄另村以東5 km的干流上，水庫總庫容2.32億m3，電站裝機容量180 MW．壩型為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程964.5 m，最大壩高90.5 m，壩頂長度280 m．澆筑混凝土總方量為51.44萬m3，壩體混凝土澆筑方量為35.06萬m3，其中壩體常態(tài)混凝土約5.3萬m3，壩體碾壓混凝土29.76萬m3，輸水系統(tǒng)混凝土3.82萬m3，地面明廠房混凝土4.1萬m3，導(dǎo)流洞混凝土1.17萬m3．

2施工進度計劃編制

弄另水電站大壩施工進度計劃編制原則是根據(jù)有關(guān)的政策、法規(guī)和施工規(guī)范，在確保施工質(zhì)量的前提下，完成合同工期規(guī)定內(nèi)進度計劃要求，保證施工工序的合理性和均衡性．

2.1壩體澆筑控制工期

1)在弄另大壩施工過程中，每年11月至翌年4月為干季，為了便于混凝土的澆筑，擬定開工時間為2010年10月16日，并從5號壩段高程874 m處開始澆筑基礎(chǔ)混凝土，后續(xù)各個壩段跳倉澆筑．根據(jù)施工機械設(shè)備限制和特殊部位設(shè)計的要求，河床和緩坡壩段、碾壓混凝土和強約束區(qū)混凝土澆筑一般按1.5 m分層，常態(tài)混凝土、陡坡壩段和弱約束區(qū)一般按3 m分層，局部特殊部位根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計進行做出相應(yīng)地調(diào)整．

2)當(dāng)混凝土澆筑至878～881 m時，4～6號壩段實施并倉澆筑，分3層澆筑至884～887 m，每層澆筑工期為10 d．待澆筑高程至887～890 m時，4號、5號與6號、7號壩段分別實施并倉澆筑，分4層澆筑至890～893 m，每層澆筑工期為9～10 d．

3)由于汛期的影響，9號壩段澆筑至高程926～929 m后，首先同10號、11號壩段組成工作面進行通倉澆筑至高程935～938 m后暫停澆筑，作為卸料平臺備用．然后9～12號壩段再次組成工作面從2011年12月28日開始進行通倉澆筑至高程941～944 m．最后7～12號壩段組成通倉澆筑工作面(澆筑工期9 d/層)從高程947 m開始澆筑，直至壩頂終止?jié)仓?/p>

4)根據(jù)法定節(jié)假日安排春節(jié)20 d假期，春節(jié)假期為2011年1月20日至2011年2月8日、2012年1月21日至2012年2月9日．

2.2壩體特殊部位控制工期

1)從2011年5月開始，對高程920 m以下部分混凝土分兩個作業(yè)面進行施工，第一個工作面為高程898.4 m以上的6～8號壩段；第二個工作面為左岸的3號、4號壩段；為滿足大壩汛期渡汛要求，碾壓混凝土澆筑至汛期高程899 m后，預(yù)留5號壩段為渡汛缺口，需暫停澆筑，6～8號壩段并倉澆筑至高程896 m，并需在2011年5月前達到926 m汛前高程，考慮高程917～920 m處的閘門安裝要求，2～4號壩段并倉澆筑工期設(shè)定62 d，以免影響后續(xù)作業(yè)．

2)因高程917～920 m處設(shè)有閘門，為確保920 m以上高程的有序施工，第一個工作面擬定工期為62 d．2～4號壩段澆筑高程941～944 m后，與1號壩段組成工作面進行通倉澆筑(澆筑工期10 d/層)至高程963 m(壩頂混凝土的下一層)．6～8號壩段澆筑至高程938 m后暫停施工，待5號壩段從2011年8月31日澆筑(澆筑工期9 d/層)至高程932 m后，4個壩段通倉澆筑高程941～944 m處后，完成5號、6號壩段混凝土澆筑．

3)在高程899～950 m部分碾壓混凝土澆筑高度為51 m，由于2011年5月～2012年8月份有一半時間為汛期施工，枯期施工強度較高，因此右岸高程926 m平臺提前完成(與基坑碾壓混凝土施工穿插進行)．主要有9～11號3個壩段，該部分碾壓混凝土在2011年5月前澆筑至高程935 m后暫停施工，為2011年開始澆筑的壩體混凝土做卸料平臺．

2.3進度計劃的編制

弄另水電站大壩施工進度計劃應(yīng)遵循“從下到上的協(xié)調(diào)匯總”和“從上到下的逐步細(xì)化”的原則．將大壩工程項目分解為分部工程，再將分部工程細(xì)化為單元工程，如弄另大壩工程-土建工程-01號壩段-基礎(chǔ)混凝土．對每個分部工程進行工作分解、邏輯關(guān)系確定和時間參數(shù)計算，制定出各個單元工程的進度計劃，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將單元工程匯總成分部工程進度計劃，再將多個分部工程匯總形成大壩工程總施工進度計劃[6]．

在運用P6編制弄另水電站大壩進度計劃時，工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)按照壩段建立一級分級結(jié)構(gòu)，根據(jù)混凝土的類別(基礎(chǔ)混凝土、碾壓混凝土和常態(tài)混凝土)建立二級分級結(jié)構(gòu)，以此細(xì)化至各個分項作業(yè)．輸入預(yù)先計算的分項作業(yè)工期、建立邏輯關(guān)系和分配資源和資源用量．進行進度計算后，工程于2010年10月16日開工，2012年9月18日完工，總工期為24個月，大壩混凝土澆筑量365 268.5萬m3，基本滿足施工進度計劃要求．運用P6編制弄另大壩施工進度計劃流程圖[6]如圖1所示．

圖1　工程進度計劃流程圖

2.4進度計劃的優(yōu)化

現(xiàn)以碾壓混凝土月澆筑方量為例，將進度計算完成后的文件備份后，激活資源平衡窗口中的平衡命令，實施進度計劃的優(yōu)化．

圖2　優(yōu)化前碾壓混凝土月澆筑方量

圖3　優(yōu)化后碾壓混凝土月澆筑方量

由上圖可知，各個月份的碾壓混凝土澆筑量在優(yōu)化后均有所調(diào)整．因為2011年1月澆筑量較大，而2011年2月份安排過年休假，工程量較小，需對各月工程量做適當(dāng)?shù)貎?yōu)化平衡．滿足施工強度和季節(jié)性施工的要求，使得施工進度計劃和資源用量更為合理有效．

3施工進度仿真系統(tǒng)

3.1數(shù)據(jù)環(huán)境設(shè)計

仿真系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)環(huán)境設(shè)計編制而成，數(shù)據(jù)的環(huán)境設(shè)計方法：在VisualC++.net中使用數(shù)據(jù)適配器(sqlDataAdapter)控件連接sql2005數(shù)據(jù)庫，選擇包括任務(wù)表(TASK)中作業(yè)代碼(task_code)、作業(yè)名稱(task_name)、開始日期(target_start_date)、完成日期(target_end_date)和任務(wù)資源表(TASKRSRC)中工程量(target_qty)，進而使用數(shù)據(jù)適配器生成相應(yīng)數(shù)據(jù)集(DataSet)，并將數(shù)據(jù)存入綁定源(BindingSource)中，設(shè)置各控件的綁定數(shù)據(jù)源，作為后續(xù)算法設(shè)計的讀取數(shù)據(jù)．

3.2仿真模塊的算法設(shè)計

采用仿真系統(tǒng)的生命周期法進行算法設(shè)計，由于存在混凝土類別的差異，在仿真模塊算法設(shè)計時，將其作為獨立模塊進行設(shè)計．具體仿真算法：首先將作業(yè)完成日期按升序排列，生成相應(yīng)數(shù)據(jù)集；然后，運用循環(huán)結(jié)構(gòu)遍歷每個作業(yè)記錄，并讀取相關(guān)參數(shù)繪制單元工程的相應(yīng)圖形；最后，在循環(huán)過程中添加暫停命令達到“仿真鐘”的效果，實現(xiàn)大壩的動態(tài)仿真過程．該模塊算法設(shè)計數(shù)據(jù)流程圖如圖4所示．

圖4　仿真模塊算法設(shè)計的數(shù)據(jù)流程圖

3.3仿真系統(tǒng)的結(jié)果顯示

在形象仿真功能中，按特定比例建立圖像控件(pictureBox)，實現(xiàn)大壩施工仿真功能，用以動態(tài)呈現(xiàn)各個壩段和大壩整體的混凝土澆筑進度，形象直觀地查看各個壩段碾壓混凝土和常態(tài)混凝土的澆筑過程．

在該模塊中建立日期控件(DateTimePicker)，根據(jù)該控件中用戶輸入的日期，對整個施工進度數(shù)據(jù)進行篩選，再調(diào)用仿真模塊執(zhí)行相應(yīng)程序．在運行過程中，根據(jù)時間控件中輸入需要查詢的完成日期，運行后便能根據(jù)用戶需求查詢輸入時間之前的大壩進度仿真的過程．部分瞬間結(jié)果顯示如圖5～6所示．圖5反映出5號壩段作為渡汛缺口被預(yù)留的仿真效果，圖6反映碾壓混凝土澆筑(深灰色部分為碾壓混凝土，淺灰色部分為常態(tài)混凝土)已全部完成，5～7號壩段常態(tài)混凝土的澆筑仍在進行．還可以觀察出4～7號壩段“金包銀”施工及5～7號壩段跳倉澆筑的現(xiàn)象．

圖5　20110618前混凝土澆筑的仿真圖

圖6　20120601前混凝土澆筑的仿真圖

4結(jié)語

本次研究表明，大壩施工仿真系統(tǒng)與施工進度計

劃相結(jié)合有助于工程施工組織的正確決策和工程進度的合理性調(diào)整．本文主要創(chuàng)新點如下：1)將系統(tǒng)仿真、施工進度計劃及計算機技術(shù)進行有機結(jié)合，直觀模擬施工進度計劃實施過程；2)通過弄另水電站大壩仿真系統(tǒng)，便于動態(tài)查詢大壩關(guān)鍵時期的工程形象；3)運用P6項目管理軟件對工程進度計劃進行編制和優(yōu)化，可對工程進度實施定量化的動態(tài)管理，有助于協(xié)調(diào)各個工序間的關(guān)系、資源平衡及工期控制．

參考文獻：

[1]吳俊，劉百興，何為，等．P3軟件在施工總進度網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)中的應(yīng)用[J]．人民長江，2011，42(16)：92-94．

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[責(zé)任編輯周文凱]

DOI：10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2016.03.005

收稿日期：2014-09-02

通信作者：朱偉璽(1988-)，男，碩士研究生，研究方向為施工進度計劃仿真．E-mail：zwx2008401314@163.com

中圖分類號：TV512

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-948X(2016)03-0019-04

Construction Schedule Design and Simulation System of Nongling Hydropower Station

Zhu Weixi1Wu Yaliang2Meng Yongdong2Li Wanying2

(1. Huaneng Lancang River Hydropower Co., Ltd., Kunming 650214, China; 2. College of Hydraulic & Environmental Engineering，China Three Gorges Univ., Yichang 443002, China)

AbstractAccording to the difficulty in construction and cross correlation in process of Nongling Hydropower Station, the P6 project management software is used for the preparation and optimization of project schedule planning to realize project implementation quantitative dynamic management. Combining the schedule with the simulation system design based on Visual C++, the progress tracing inquiry and schedule simulation are achieved; and then to assist the dam construction organization design decisions.

Keywordsconstruction schedule design;simulation system;dynamic management