三峽工程大江截流施工的系統(tǒng)分析研究

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本文在分析三峽工程大江截流施工特點的基礎(chǔ)上，給出了在該工程項目施工組織規(guī)劃中針對料場平衡優(yōu)化、施工總進(jìn)度和施工方案評審等所進(jìn)行的系統(tǒng)分析研究成果， 具有較強的科學(xué)性、實用性和施工指導(dǎo)性。

[關(guān)鍵詞] 大江截流， 系統(tǒng)分析， 線性規(guī)劃， 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1、概述

三峽工程大江截流采用單戧立堵進(jìn)占方式， 戧堤位于上游圍堰的下游側(cè)， 戧堤長907.46， 頂寬25～ 30m。進(jìn)占高程根據(jù)進(jìn)占時的長江水位而定， 最后合龍高程為69m。

大江截流施工有以下主要特點：（ 1） 右左兩岸料源分布不均， 右岸導(dǎo)流明渠過水后，截流基地成為孤島；（ 2） 截流時河床最大水深約60m， 堤頭坍塌嚴(yán)重；（ 3） 截流工程量大， 工期緊， 持續(xù)高強度拋填， 龍口段130m 寬的20.83 萬m3 要在5 天內(nèi)合龍， 日平均拋投4.17 萬m3， 最大日拋投7.58 萬m3；（ 4） 截流進(jìn)占必須嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)度要求分段實施， 不得拖延也不得冒進(jìn)。由此可見， 三峽大江截流工程是一個典型的系統(tǒng)工程， 無論是從它的資源配置優(yōu)化、總進(jìn)度安排， 還是從關(guān)鍵措施的采取和風(fēng)險管理等各方面，都突出了大系統(tǒng)的特色。在此， 本文擬就三峽工程大江截流在施工組織規(guī)劃中所進(jìn)行的系統(tǒng)分析研究加以介紹。

2、料場平衡優(yōu)化─ ─ 線性規(guī)劃

三峽工程大江截流及二期上游圍堰共需備料總量700 多萬m3， 共設(shè)計5 個料場或備料場， 分布不集中。由于各備料場的運距、存料質(zhì)量、采挖條件等均不相同， 因此， 如何合理地規(guī)劃、開采和選取備料， 是關(guān)系到確保大江勝利截流的關(guān)鍵。
大江截流和二期上游圍堰所規(guī)劃的5 個備料場分別位于永久船閘、上游引航道、劉家河下段、左岸上游截流基地和右岸截流基地。順序編號為1～ 5號備料場， 設(shè)計儲量分別為150、30、301、84 和108 萬m3， 共計731.9 萬m3。而根據(jù)需要從5個備料場中的取料量僅需438.06 萬m3。因此， 5 個料場的備料量能滿足要求。但是， 在5 個已有的備料場中究竟要分別選取多少量才是最優(yōu)呢？ 這就是一個典型的線性規(guī)劃問題。對此， 需首先確定在保證質(zhì)量、進(jìn)度的前提下造價最低作為料場規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)（ minＺ ）， 然后對各料場采、翻、挖、運的實際條件逐一進(jìn)行綜合單價分析， 計算出5 個料場的綜合單價分別為a1～ a5。最后， 建立料場規(guī)劃的線性方程組為：

minＺ ＝ a1x1＋ a2x2＋ a3x3＋ a4x4＋ a5x5 （ 1）
?
=
5
1 n
i X =438.06
以及 X1≤ 150
X2≤ 30
X3≤ 301 （ 2）
X4≤ 84
X5≤ 108

式中， xi為在第I 料場的取料數(shù)量（ 萬m3）。

將各料場的綜合單價代入上式， 進(jìn)行線性規(guī)劃求解， 并在規(guī)劃求的基礎(chǔ)上再進(jìn)行綜合平衡， 最后得出在1～ 5 號料場的取料數(shù)量分別為114.66、23、211.98、36.88 和51.54萬m3。按照上述求解結(jié)果取料進(jìn)行大江截流和二期上游圍堰填筑， 其成本最低。
由于在料場的平衡優(yōu)化中采用了線性規(guī)劃的系統(tǒng)分析方法， 使該項施工方案比原設(shè)計方案的成本降低1000 余萬元， 對于該項目投示合理投價、取得項目中標(biāo)起到了十分重要的作用。

3、施工總進(jìn)度─ ─ CPM 網(wǎng)絡(luò)

三峽工程大江截流施工牽涉面寬、水陸并舉、工序復(fù)雜、施工難度高。施工進(jìn)度安排的恰當(dāng)與否將直接關(guān)系到截流成敗。其主要控制性進(jìn)度為： 1997 年汛前， 左右岸預(yù)進(jìn)占達(dá)到口門寬度460m； 1997 年10 月， 平拋墊底至40m 高程； 進(jìn)占形成40m寬龍口； 1997年11 月8 日龍口合龍， 完成大江截流。

為了嚴(yán)格按上述控制性工期要求進(jìn)行截流施工， 提前做好各項相關(guān)工程的準(zhǔn)備， 全面兼顧各部位各時段流水作業(yè)程序， 在施工總進(jìn)度的編制中， 采用了關(guān)鍵線路法（ CPM）網(wǎng)絡(luò)模型。同時選用了目前世界上最先進(jìn)的美國P3 軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的編排、優(yōu)化和計算。

網(wǎng)絡(luò)圖的輸出版式選取了帶有時間坐標(biāo)的橫道邏輯圖， 圖中的關(guān)鍵項目、次關(guān)鍵項目、一般項目及虛擬項目等均用不同線段和色彩進(jìn)行描繪。網(wǎng)絡(luò)的控制性進(jìn)度采取預(yù)先輸入形成定格。網(wǎng)絡(luò)的其它各項目服從控制性進(jìn)度要求。網(wǎng)絡(luò)圖的左部分別以縱列形式標(biāo)印了經(jīng)過時間參數(shù)計算所得出的項目最早開工、最早完工、最遲開工、最遲完工等時間參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)圖的下部是分時段的資源強度值表和柱狀圖。整個CPM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃的編制均在電子計算機(jī)上直接進(jìn)行。
 
經(jīng)過對三峽工程大江截流和二期上游圍堰填筑施工總進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)計劃的編制和計算，所得出的滿足前述控制性工期的各項目施工強度為： 截流龍口雙向日平均拋填強度4.38萬m3， 雙向日最大拋填強度7.58 萬m3， 單向最大小時拋填強度2110m3。堰體填筑施工高峰出現(xiàn)在1997 年10 月至12 月， 平均月強度75.77 萬m3； 最大月填筑強度128.15 萬m3，出現(xiàn)在1997 年12 月。三峽工程大江截流及圍堰填筑施工總進(jìn)度CPM 網(wǎng)絡(luò)的運用， 為施工設(shè)備、勞力、物資以及資金等各項資源的優(yōu)化配置提供了科學(xué)的依據(jù)。特別是施工強度的分析， 為現(xiàn)場的實際操作和組織規(guī)劃提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。根據(jù)施工總進(jìn)度計劃安排， 大江截流共選用各種大型機(jī)械設(shè)備500 多臺（ 套）， 高峰時配備勞力2340 人。

4、截流施工方案評審─ ─ 風(fēng)險分析

三峽工程大江截流所采取的是上戧雙向進(jìn)占立堵的施工方案。進(jìn)占前， 為減小拋投水深， 采取了在河床深槽部位平拋砂卵石和塊石料墊底的措施。由于三峽大江截流具有高水深低流速的特點， 沒有成熟的經(jīng)驗可資借鑒， 因此， 在施工實施中將仍有風(fēng)險存在。