水利水電工程施工控制學——以碾壓混凝土壩為例

潘冬海

（蘇州市吳江城市建設開發有限公司　215200）

水利水電工程施工控制學——以碾壓混凝土壩為例

潘冬海

（蘇州市吳江城市建設開發有限公司215200）

水利水電工程是事關社會民生問題的頭等大事，不管是從第一產業、第二產業甚至于是從第三產業來講，它們的健康發展都是離不開水利水電工程的強力支持。水利水電工程在施工過程中要面臨諸多因素的干擾，導致給工程增大了難度，因此為了水利水電工程的順利引入水利水電工程施工控制學這一概念，不僅為工程施工控制提供新的理論指導，同時也為實施具體施工控制提供新的解決思路和方法。本文以水利水電工程施工過程為研究對象，深入研究水利水電工程施工控制理論與方法，以碾壓混凝土壩為例從單項施工控制法和多元控制理論來進行討論。

水利水電工程；施工控制學；碾壓混凝土壩

國家大力發展經濟，促進國際地位的提高，最主要的原因就是為了讓國內的人民生活的更好，正所謂有國才有家，有家才有國，兩者之間相輔相成，才能促進整體的發展，因此社會民生問題受到國家越來越多的重視。我國的水資源總體上是豐富的，但在時間和空間的分布上存在巨大的差距，而水資源不僅對于人們的生活是必不可少的資源之一，同時從國家角度而言也是重要的資源，因此開展水利水電工程能夠有效的解決水資源分布不均勻的問題。21世紀以來，我國水利水電工程得到了空前的發展，各種相應的工程都開始動工或者進入準備階段，無論是在工程規模、技術難度等多方面都已經位列世界前列，甚至已經超過現有的世界水平。但是水利水電工程施工過程十分復雜，施工的進度會受到水文地質條件、施工環境，施工安全以及施工技術等問題的影響，同時水利水電工程存在一些特點包括工程需要大量資金投入、施工過程復雜、技術與工程不相符合、工期緊張以及安全系數低，只有在綜合考慮這些因素，才能制定合理的施工計劃，使得工程順利進行從而使得所達到的效果最優化，而其中如何綜合考慮這些因素，就需要正確的理論來進行指導。開展水利水電工程施工控制學理論方法及應用研究，使得水利水電工程的計劃和實際操作緊密聯系在一起，真正起到指導實際施工的作用，不僅有利于解決當前復雜約束條件下水利水電工程施工過程中存在的工程科學問題，而且為水利水電工程提供科學的思路，有利于提高工程的施工水平。

水利水電工程施工控制學從總體上而言是學科的不斷分化與結合之下的產物，隨著水利工程施工、合同管理、安全控制、工程造價等相關學科的快速發展，以及系統論、控制論的應用推廣，水利水電工程施工控制學是在此基礎上得到了進一步發展。水利水電工程施工控制學是從系統論、控制論以及信息論的角度來研究水利水電工程的施工過程及其控制規律，以及應用這些規律解決在實現水利水電工程建設目標過程中遇到的不同問題的科學。其主要研究的內容包括：①水利水電工程施工過程中的位置、作用和其他因素之間的相互關系；②水利水電工程施工過程的控制規律和各要素的影響關系；③采取何種策略來確保目標的有效完成等等。隨著水利水電工程建設規模的不斷擴大，其施工條件也日趨復雜，還需對水利水電工程施工控制領域的有關問題進行綜合深入研究。水利水電工程施工控制是指為確保全面實現水利水電工程建設目標而實施的一系列程序和措施。從具體層面分析就是施工控制的主體是各個工程參建單位，意識到是一個長期控制過程，會受到諸多外部因素的干擾，為實現最終的目標采取相應的控制措施促進更好的發展。

碾壓混凝土壩工程自從問世以來就受到了高度的關注。近年來，隨著施工工藝的發展，其施工規模更是不斷提高，因此整個工程尤其是大壩施工實時控制提出了更高層次的要求。碾壓混凝土壩的施工過程中受到諸多因素的影響，包括天氣氣象、水源條件、地質地貌、技術水平以及資源配置等，使得施工過程具有很大的隨機性和不確定性，導致工程實際施工進展情況常常與初始施工計劃存在著難以忽視的偏差，甚至在某些工程施工過程中存在相當程度的偏離。因此，有必要采取科學的理論方法和先進的技術手段，綜合考慮各方面影響因素，對碾壓混凝土壩的施工過程進行控制和管理，實現科學的施工計劃安排以及合理的施工過程組織。因此從單項施工控制法和多元控制理論這兩個方面進行討論研究，系統的論述了碾壓混凝土壩的控制原理與實踐活動。

水利水電工程施工控制過程中，單項控制方法占有重要地位。由于受到工程種種不確定的因素影響，單項施工控制法針對某個單個控制對象進行獨立控制，其中要注意的一點就是，單項控制不僅僅針對當前的控制對象，而是這個對象與其他因素的整體聯系。碾壓混凝土壩的施工過程中運用單項施工控制包括以下幾個方面：①碾壓混凝土壩的工程一般工期較長，導致實際上的施工進度總是偏離計劃，為了確保工程按時完成任務，首先建立碾壓混凝土壩的施工進度控制數學模型。②以混凝土澆筑子系統為核心，重點模擬混凝土澆筑過程，可有效實現碾壓混凝土壩的施工過程仿真。然后在進度控制過程中，分析是否偏離原定計劃，如果出現偏差應該及時根據偏差信息，做出相應的調整措施予以補救，同時還要對所做出的措施進行綜合評價，確定滿足諸如質量、安全以及成本等方面的要求。

水利水電工程施工是個復雜的動態隨機過程，為了實現多個目標優化，僅僅依靠單項施工控制理論是完全不夠的，就需要運用到多元控制方法。碾壓混凝土壩的多元控制首要任務就是確定控制對象，在根據對象建立協調數學模型實現多元控制，倉面澆筑碾壓施工質量方面進行論述，利用兩者之間的相互作用變量建立施工進度與質量控制數學模型。在按照一定的時間順序對真實的大壩施工系統進行仿真活動，其中對于記錄眾多的事情發生的時間是推動仿真正常進行的主要原因，有利于仿真系統的動態描述。碾壓混凝土壩的施工過程具有三大特性，分別為復雜性、不確定性以及隨機性，實際施工過程中所采用的事物，不管是方法還是設計方案都是與原來不一樣的，因此在多元理論控制下的碾壓混凝土壩的施工過程需要不斷根據實際工程過程中所提供的施工參數，來調整施工仿真模型中的各個系列參數，實現仿真模型對于施工過程利用最大化的效果。如果出現這樣一種情況就是當前施工進度滿足實際設定的進度，但要求盡可能在縮短工期以此來提高工程質量，節省相應的資本，這個時候就需要施工進度與質量多元控制理論與方法進行研究。因此若要在縮短工期的前提下來提高工程質量可以根據三個方面做調整，包括碾壓層厚的改變、碾壓遍數的控制以及碾壓速度及搭接寬度的改變。

水利水電的工程的開展是有關社會民生的問題，是國家發展過程中所關心的重要的事件之一。水利水電工程施工過程十分復雜，受到諸多因素的影響，增大了施工過程中的難度。如何實現高效的水電工程施工控制，不單單是工程實際問題，已成為一個函待解決發展的理論問題，水利水電工程施工控制學從另一個方面來講也是技術層面的問題。本文從水利水電工程施工控制學出發闡述了它的基本理念，從碾壓混凝土壩的施工工程為例，分別從單項施工控制法和多元控制理論這兩個方面進行討論。

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2015-10-19