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 水利與環境學院， 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 水利與環境學院， 湖北 宜昌443002)

摘要：針對弄另水電站工程施工難度大、工序交錯關聯的特點，運用P6項目管理軟件對工程進度計劃進行編制和優化，對工程實施定量化的動態管理．采用visual C++編程語言進行仿真系統設計，將其與工程進度計劃有機結合，實現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．

關鍵詞：進度計劃編制；仿真系統；動態管理

0引言

在水電工程施工中，施工仿真技術建立在系統仿真理論、計算機技術和信息處理技術等的基礎上，借助工程進度計劃數據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整、實驗費用較高，以及平面設計無法形象顯示現實的施工進度等缺點，施工仿真技術直觀地展示水利工程形成的整體面貌，實現施工進度的協調與控制，為水利工程的進度計劃動態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、施工工序交錯關聯，同時受到氣候變化和復雜地質條件等不可預見因素的影響，很難確保工程建設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控制，實現了進度、資源、費用的有機結合，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數據庫中相關數據表分析，利用visual studio 2008平臺下visual C++編程語言和在仿真設計中實現繪圖的GDI+技術，對大壩的工程相關施工信息進行仿真系統設計[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反映不同時期大壩混凝土澆筑過程．實現對施工過程中各項活動的協調關系進行事先預測與評價，將施工技術與計算機仿真技術相結合，為工程施工組織設計的正確決策和工程進度的合理調整提供可靠的依據，并在水電工程建設過程中得到廣泛應用．

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鎮弄另村以東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，其中壩體常態混凝土約5.3萬m3，壩體碾壓混凝土29.76萬m3，輸水系統混凝土3.82萬m3，地面明廠房混凝土4.1萬m3，導流洞混凝土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有關的政策、法規和施工規范，在確保施工質量的前提下，完成合同工期規定內進度計劃要求，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處開始澆筑基礎混凝土，后續各個壩段跳倉澆筑．根據施工機械設備限制和特殊部位設計的要求，河床和緩坡壩段、碾壓混凝土和強約束區混凝土澆筑一般按1.5 m分層，常態混凝土、陡坡壩段和弱約束區一般按3 m分層，局部特殊部位根據結構設計進行做出相應地調整．

2)當混凝土澆筑至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，直至壩頂終止澆筑．

4)根據法定節假日安排春節20 d假期，春節假期為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定62 d，以免影響后續作業．

2)因高程917～920 m處設有閘門，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遵循“從下到上的協調匯總”和“從上到下的逐步細化”的原則．將大壩工程項目分解為分部工程，再將分部工程細化為單元工程，如弄另大壩工程-土建工程-01號壩段-基礎混凝土．對每個分部工程進行工作分解、邏輯關系確定和時間參數計算，制定出各個單元工程的進度計劃，采用網絡技術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，工作分解結構(WBS)按照壩段建立一級分級結構，根據混凝土的類別(基礎混凝土、碾壓混凝土和常態混凝土)建立二級分級結構，以此細化至各個分項作業．輸入預先計算的分項作業工期、建立邏輯關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進度計劃的優化

現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，實施進度計劃的優化．

圖2　優化前碾壓混凝土月澆筑方量

圖3　優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化后均有所調整．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地優化平衡．滿足施工強度和季節性施工的要求，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

3.1數據環境設計

仿真系統是基于數據環境設計編制而成，數據的環境設計方法：在VisualC++.net中使用數據適配器(sqlDataAdapter)控件連接sql2005數據庫，選擇包括任務表(TASK)中作業代碼(task_code)、作業名稱(task_name)、開始日期(target_start_date)、完成日期(target_end_date)和任務資源表(TASKRSRC)中工程量(target_qty)，進而使用數據適配器生成相應數據集(DataSet)，并將數據存入綁定源(BindingSource)中，設置各控件的綁定數據源，作為后續算法設計的讀取數據．

3.2仿真模塊的算法設計

采用仿真系統的生命周期法進行算法設計，由于存在混凝土類別的差異，在仿真模塊算法設計時，將其作為獨立模塊進行設計．具體仿真算法：首先將作業完成日期按升序排列，生成相應數據集；然后，運用循環結構遍歷每個作業記錄，并讀取相關參數繪制單元工程的相應圖形；最后，在循環過程中添加暫停命令達到“仿真鐘”的效果，實現大壩的動態仿真過程．該模塊算法設計數據流程圖如圖4所示．

圖4　仿真模塊算法設計的數據流程圖

3.3仿真系統的結果顯示

在形象仿真功能中，按特定比例建立圖像控件(pictureBox)，實現大壩施工仿真功能，用以動態呈現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混凝土的澆筑過程．

在該模塊中建立日期控件(DateTimePicker)，根據該控件中用戶輸入的日期，對整個施工進度數據進行篩選，再調用仿真模塊執行相應程序．在運行過程中，根據時間控件中輸入需要查詢的完成日期，運行后便能根據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，淺灰色部分為常態混凝土)已全部完成，5～7號壩段常態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結語

本次研究表明，大壩施工仿真系統與施工進度計

劃相結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整．本文主要創新點如下：1)將系統仿真、施工進度計劃及計算機技術進行有機結合，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，便于動態查詢大壩關鍵時期的工程形象；3)運用P6項目管理軟件對工程進度計劃進行編制和優化，可對工程進度實施定量化的動態管理，有助于協調各個工序間的關系、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絡計劃技術中的應用[J]．人民長江，2011，42(16)：92-94．

[2]徐麗萍，黃旭，李超．淺析P6項目管理軟件在施工進度計劃編制過程中的應用[J]．四川水力發電，2013，32(4)：51-54，63．

[3]葛泉政，王鶴橋．淺談P6項目管理軟件在編制施工進度計劃過程中的應用[J]．中小企業管理與科技，2011，22(8)：278．

[4]鐘登華，劉奎建，楊曉剛．施工進度計劃柔性網絡仿真的不確定性研究[J]．系統工程理論與實踐，2005，25(2)：107-112．

[5]孟永東，田斌．基于Java和MySQL的虛擬現實動態場景構建方法[J]．系統仿真學報，2005，17(9)：2287-2290，2300．

[6]沈思敏，吳亞良，馮衛民，等．溪洛渡工程大壩進度計劃編制與圖形仿真研究[J]．中國農村水利水電，2013，12：141-142，146．

[責任編輯周文凱]

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