弄另水电站大坝施工进度计划编制与仿真研究

朱伟玺　吴亚良　孟永东　李婉莹

(1. 华能澜沧江水电股份有限公司， 昆明　650214； 2. 三峡大学 水利与环境学院， 湖北 宜昌　443002)



弄另水电站大坝施工进度计划编制与仿真研究

朱伟玺1吴亚良2孟永东2李婉莹2

(1. 华能澜沧江水电股份有限公司， 昆明650214； 2. 三峡大学 水利与环境学院， 湖北 宜昌443002)

摘要：针对弄另水电站工程施工难度大、工序交错关联的特点，运用P6项目管理软件对工程进度计划进行编制和优化，对工程实施定量化的动态管理．采用visual C++编程语言进行仿真系统设计，将其与工程进度计划有机结合，实现工程进度计划查询与过程仿真，进而辅助大坝工程施工组织的决策．

关键词：进度计划编制；仿真系统；动态管理

0引言

在水电工程施工中，施工仿真技术建立在系统仿真理论、计算机技术和信息处理技术等的基础上，借助工程进度计划数据和信息资料对施工过程进行分析研究，进而辅助完善施工组织的决策．它克服了模型试验难以调整、实验费用较高，以及平面设计无法形象显示现实的施工进度等缺点，施工仿真技术直观地展示水利工程形成的整体面貌，实现施工进度的协调与控制，为水利工程的进度计划动态控制和施工组织管理提供支撑．

另外，水利水电工程施工难度大、项目多、工期紧、施工工序交错关联，同时受到气候变化和复杂地质条件等不可预见因素的影响，很难确保工程建设依照拟定的工程进度计划实施[1]．为了简便地对工程信息进行有效管理，形象直观地反映复杂的施工过程，运用P6项目管理软件[2-3]对工程进度实施定量化的动态控制，实现了进度、资源、费用的有机结合，从而提高了工程控制的精度和深度．另外，基于对P6软件下SQL Server数据库中相关数据表分析，利用visual studio 2008平台下visual C++编程语言和在仿真设计中实现绘图的GDI+技术，对大坝的工程相关施工信息进行仿真系统设计[4-5]，满足施工过程中的进度和混凝土工程量的查询，以图形的形式清晰直观地动态反映不同时期大坝混凝土浇筑过程．实现对施工过程中各项活动的协调关系进行事先预测与评价，将施工技术与计算机仿真技术相结合，为工程施工组织设计的正确决策和工程进度的合理调整提供可靠的依据，并在水电工程建设过程中得到广泛应用．

1工程概况

云南弄另水电站工程位于德宏州龙江-瑞丽江中段的梁河县勐养镇弄另村以东5 km的干流上，水库总库容2.32亿m3，电站装机容量180 MW．坝型为碾压混凝土重力坝，坝顶高程964.5 m，最大坝高90.5 m，坝顶长度280 m．浇筑混凝土总方量为51.44万m3，坝体混凝土浇筑方量为35.06万m3，其中坝体常态混凝土约5.3万m3，坝体碾压混凝土29.76万m3，输水系统混凝土3.82万m3，地面明厂房混凝土4.1万m3，导流洞混凝土1.17万m3．

2施工进度计划编制

弄另水电站大坝施工进度计划编制原则是根据有关的政策、法规和施工规范，在确保施工质量的前提下，完成合同工期规定内进度计划要求，保证施工工序的合理性和均衡性．

2.1坝体浇筑控制工期

1)在弄另大坝施工过程中，每年11月至翌年4月为干季，为了便于混凝土的浇筑，拟定开工时间为2010年10月16日，并从5号坝段高程874 m处开始浇筑基础混凝土，后续各个坝段跳仓浇筑．根据施工机械设备限制和特殊部位设计的要求，河床和缓坡坝段、碾压混凝土和强约束区混凝土浇筑一般按1.5 m分层，常态混凝土、陡坡坝段和弱约束区一般按3 m分层，局部特殊部位根据结构设计进行做出相应地调整．

2)当混凝土浇筑至878～881 m时，4～6号坝段实施并仓浇筑，分3层浇筑至884～887 m，每层浇筑工期为10 d．待浇筑高程至887～890 m时，4号、5号与6号、7号坝段分别实施并仓浇筑，分4层浇筑至890～893 m，每层浇筑工期为9～10 d．

3)由于汛期的影响，9号坝段浇筑至高程926～929 m后，首先同10号、11号坝段组成工作面进行通仓浇筑至高程935～938 m后暂停浇筑，作为卸料平台备用．然后9～12号坝段再次组成工作面从2011年12月28日开始进行通仓浇筑至高程941～944 m．最后7～12号坝段组成通仓浇筑工作面(浇筑工期9 d/层)从高程947 m开始浇筑，直至坝顶终止浇筑．

4)根据法定节假日安排春节20 d假期，春节假期为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坝体特殊部位控制工期

1)从2011年5月开始，对高程920 m以下部分混凝土分两个作业面进行施工，第一个工作面为高程898.4 m以上的6～8号坝段；第二个工作面为左岸的3号、4号坝段；为满足大坝汛期渡汛要求，碾压混凝土浇筑至汛期高程899 m后，预留5号坝段为渡汛缺口，需暂停浇筑，6～8号坝段并仓浇筑至高程896 m，并需在2011年5月前达到926 m汛前高程，考虑高程917～920 m处的闸门安装要求，2～4号坝段并仓浇筑工期设定62 d，以免影响后续作业．

2)因高程917～920 m处设有闸门，为确保920 m以上高程的有序施工，第一个工作面拟定工期为62 d．2～4号坝段浇筑高程941～944 m后，与1号坝段组成工作面进行通仓浇筑(浇筑工期10 d/层)至高程963 m(坝顶混凝土的下一层)．6～8号坝段浇筑至高程938 m后暂停施工，待5号坝段从2011年8月31日浇筑(浇筑工期9 d/层)至高程932 m后，4个坝段通仓浇筑高程941～944 m处后，完成5号、6号坝段混凝土浇筑．

3)在高程899～950 m部分碾压混凝土浇筑高度为51 m，由于2011年5月～2012年8月份有一半时间为汛期施工，枯期施工强度较高，因此右岸高程926 m平台提前完成(与基坑碾压混凝土施工穿插进行)．主要有9～11号3个坝段，该部分碾压混凝土在2011年5月前浇筑至高程935 m后暂停施工，为2011年开始浇筑的坝体混凝土做卸料平台．

2.3进度计划的编制

弄另水电站大坝施工进度计划应遵循“从下到上的协调汇总”和“从上到下的逐步细化”的原则．将大坝工程项目分解为分部工程，再将分部工程细化为单元工程，如弄另大坝工程-土建工程-01号坝段-基础混凝土．对每个分部工程进行工作分解、逻辑关系确定和时间参数计算，制定出各个单元工程的进度计划，采用网络技术将单元工程汇总成分部工程进度计划，再将多个分部工程汇总形成大坝工程总施工进度计划[6]．

在运用P6编制弄另水电站大坝进度计划时，工作分解结构(WBS)按照坝段建立一级分级结构，根据混凝土的类别(基础混凝土、碾压混凝土和常态混凝土)建立二级分级结构，以此细化至各个分项作业．输入预先计算的分项作业工期、建立逻辑关系和分配资源和资源用量．进行进度计算后，工程于2010年10月16日开工，2012年9月18日完工，总工期为24个月，大坝混凝土浇筑量365 268.5万m3，基本满足施工进度计划要求．运用P6编制弄另大坝施工进度计划流程图[6]如图1所示．

图1　工程进度计划流程图

2.4进度计划的优化

现以碾压混凝土月浇筑方量为例，将进度计算完成后的文件备份后，激活资源平衡窗口中的平衡命令，实施进度计划的优化．

图2　优化前碾压混凝土月浇筑方量

图3　优化后碾压混凝土月浇筑方量

由上图可知，各个月份的碾压混凝土浇筑量在优化后均有所调整．因为2011年1月浇筑量较大，而2011年2月份安排过年休假，工程量较小，需对各月工程量做适当地优化平衡．满足施工强度和季节性施工的要求，使得施工进度计划和资源用量更为合理有效．

3施工进度仿真系统

3.1数据环境设计

仿真系统是基于数据环境设计编制而成，数据的环境设计方法：在VisualC++.net中使用数据适配器(sqlDataAdapter)控件连接sql2005数据库，选择包括任务表(TASK)中作业代码(task_code)、作业名称(task_name)、开始日期(target_start_date)、完成日期(target_end_date)和任务资源表(TASKRSRC)中工程量(target_qty)，进而使用数据适配器生成相应数据集(DataSet)，并将数据存入绑定源(BindingSource)中，设置各控件的绑定数据源，作为后续算法设计的读取数据．

3.2仿真模块的算法设计

采用仿真系统的生命周期法进行算法设计，由于存在混凝土类别的差异，在仿真模块算法设计时，将其作为独立模块进行设计．具体仿真算法：首先将作业完成日期按升序排列，生成相应数据集；然后，运用循环结构遍历每个作业记录，并读取相关参数绘制单元工程的相应图形；最后，在循环过程中添加暂停命令达到“仿真钟”的效果，实现大坝的动态仿真过程．该模块算法设计数据流程图如图4所示．

图4　仿真模块算法设计的数据流程图

3.3仿真系统的结果显示

在形象仿真功能中，按特定比例建立图像控件(pictureBox)，实现大坝施工仿真功能，用以动态呈现各个坝段和大坝整体的混凝土浇筑进度，形象直观地查看各个坝段碾压混凝土和常态混凝土的浇筑过程．

在该模块中建立日期控件(DateTimePicker)，根据该控件中用户输入的日期，对整个施工进度数据进行筛选，再调用仿真模块执行相应程序．在运行过程中，根据时间控件中输入需要查询的完成日期，运行后便能根据用户需求查询输入时间之前的大坝进度仿真的过程．部分瞬间结果显示如图5～6所示．图5反映出5号坝段作为渡汛缺口被预留的仿真效果，图6反映碾压混凝土浇筑(深灰色部分为碾压混凝土，浅灰色部分为常态混凝土)已全部完成，5～7号坝段常态混凝土的浇筑仍在进行．还可以观察出4～7号坝段“金包银”施工及5～7号坝段跳仓浇筑的现象．

图5　20110618前混凝土浇筑的仿真图

图6　20120601前混凝土浇筑的仿真图

4结语

本次研究表明，大坝施工仿真系统与施工进度计

划相结合有助于工程施工组织的正确决策和工程进度的合理性调整．本文主要创新点如下：1)将系统仿真、施工进度计划及计算机技术进行有机结合，直观模拟施工进度计划实施过程；2)通过弄另水电站大坝仿真系统，便于动态查询大坝关键时期的工程形象；3)运用P6项目管理软件对工程进度计划进行编制和优化，可对工程进度实施定量化的动态管理，有助于协调各个工序间的关系、资源平衡及工期控制．

参考文献：

[1]吴俊，刘百兴，何为，等．P3软件在施工总进度网络计划技术中的应用[J]．人民长江，2011，42(16)：92-94．

[2]徐丽萍，黄旭，李超．浅析P6项目管理软件在施工进度计划编制过程中的应用[J]．四川水力发电，2013，32(4)：51-54，63．

[3]葛泉政，王鹤桥．浅谈P6项目管理软件在编制施工进度计划过程中的应用[J]．中小企业管理与科技，2011，22(8)：278．

[4]钟登华，刘奎建，杨晓刚．施工进度计划柔性网络仿真的不确定性研究[J]．系统工程理论与实践，2005，25(2)：107-112．

[5]孟永东，田斌．基于Java和MySQL的虚拟现实动态场景构建方法[J]．系统仿真学报，2005，17(9)：2287-2290，2300．

[6]沈思敏，吴亚良，冯卫民，等．溪洛渡工程大坝进度计划编制与图形仿真研究[J]．中国农村水利水电，2013，12：141-142，146．

[责任编辑周文凯]

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

收稿日期：2014-09-02

通信作者：朱伟玺(1988-)，男，硕士研究生，研究方向为施工进度计划仿真．E-mail：zwx2008401314@163.com

中图分类号：TV512

文献标识码：A

文章编号：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