大壩澆筑交叉作業(yè)空間沖突分析研究

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(三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)水利事業(yè)取得巨大進(jìn)步。在大壩的施工修建過(guò)程中，各工序直接同時(shí)開(kāi)展極易引發(fā)交叉作業(yè)，往往成為影響施工工期、成本的重要因素[1]。交叉作業(yè)在時(shí)間上相連接，工作范圍重疊，易造成施工時(shí)間浪費(fèi)及施工成本增加[2]。空間沖突是交叉作業(yè)的不同工序在同一時(shí)間相互競(jìng)爭(zhēng)，沖突頻率越大，造成損失的可能性越大，且交叉作業(yè)的時(shí)間越大，損失越大[3]。因此，研究分析大壩澆筑過(guò)程中的交叉作業(yè)，對(duì)于確保施工工序合理高效開(kāi)展具有重要意義。

研究分析交叉作業(yè)是保障大壩施工安全及效率的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此開(kāi)展了諸多研究。刁培濱等[4]分析了水電施工中的作業(yè)類型，并針對(duì)交叉作業(yè)危險(xiǎn)性大但安全風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析欠缺的現(xiàn)狀,提出了交叉作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算的可行性方法,使交叉作業(yè)控制成為可能；Rozenfeld等[5]將沖突頻率定義為承災(zāi)體受到危害能量威脅的工序在包含該工序施工作業(yè)時(shí)間的百分比，為定量計(jì)算空間沖突時(shí)間頻率提供了重要基礎(chǔ)；鐘登華等[6]運(yùn)用循環(huán)網(wǎng)絡(luò)仿真方法把排隊(duì)論與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用于施工進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃當(dāng)中，能夠?qū)ば蜓h(huán)中的施工作業(yè)動(dòng)態(tài)隨機(jī)性進(jìn)行模型化。

以上研究為大壩澆筑交叉作業(yè)研究提供了一定的參考。鑒于此，本文對(duì)交叉作業(yè)施工工序進(jìn)行分析，確定存在時(shí)間沖突的立體交叉作業(yè)類別，計(jì)算存在空間沖突的交叉作業(yè)的總時(shí)長(zhǎng)占承災(zāi)體總時(shí)長(zhǎng)的比例，為衡量大壩澆筑整個(gè)過(guò)程中的空間沖突提供依據(jù)，以期為大壩澆筑施工提供參考與借鑒。

1 交叉作業(yè)分析

大壩澆筑交叉作業(yè)施工工序通常包括危險(xiǎn)源工序和承災(zāi)體工序。其中，危險(xiǎn)源工序?yàn)榛炷晾|機(jī)運(yùn)輸工序；承載體工序分為大壩澆筑等施工工序。混凝土纜機(jī)運(yùn)輸工序可進(jìn)一步分為升吊罐、水平運(yùn)輸、 降吊罐、空載返回等幾個(gè)工序。當(dāng)混凝土纜機(jī)運(yùn)輸工序與澆筑等工序在同一時(shí)間發(fā)生時(shí)就會(huì)產(chǎn)生時(shí)間沖突，極易造成損失。識(shí)別存在時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)的立體交叉作業(yè)見(jiàn)表1。

表1 交叉作業(yè)表Tab.1 Crossover operation

2 沖突致災(zāi)分析

在大壩澆筑過(guò)程中，纜機(jī)吊罐位于空間的上方，大壩倉(cāng)面澆筑施工位于空間下方，存在著交叉作業(yè)現(xiàn)象。纜機(jī)吊罐在空間上方運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生掉落危險(xiǎn)，從而釋放危害能量載體對(duì)位于空間下方進(jìn)行大壩澆筑的人或者機(jī)械進(jìn)行損害。

為便于定量對(duì)空間沖突進(jìn)行分析，將承災(zāi)體工序澆筑表示為V1，將危險(xiǎn)源工序升吊罐、水平運(yùn)輸、 降吊罐、空載返回分別表示為V1、V2、V3、V4，以承災(zāi)體在危險(xiǎn)源影響范圍內(nèi)空間沖突時(shí)間頻率來(lái)表征空間沖突，并將其抽象為產(chǎn)生危險(xiǎn)源工序的開(kāi)始時(shí)刻SH結(jié)束時(shí)刻FH的多個(gè)作業(yè)時(shí)間區(qū)段(SH，F(xiàn)H)與承災(zāi)體工序的開(kāi)始時(shí)刻SV結(jié)束時(shí)刻FV的作業(yè)時(shí)間段(SV,FV)發(fā)生動(dòng)態(tài)重疊，見(jiàn)圖1。

圖1 交叉作業(yè)時(shí)間Fig.1 Cross-work time

(1)

重疊時(shí)間為0，表示不存在空間沖突；重疊時(shí)間不為0，則存在空間沖突，計(jì)算并記錄其重疊時(shí)間。

3 空間沖突計(jì)算

在大壩澆筑過(guò)程中，此類型的危險(xiǎn)源工序H和承災(zāi)體工序V被重復(fù)執(zhí)行，其重疊次數(shù)i不斷增加。至施工過(guò)程結(jié)束，其總重疊次數(shù)為n，則其重疊的總時(shí)間ETHV可表示為：

(2)

大壩澆筑所存在的交叉作業(yè)危險(xiǎn)源工序數(shù)量為s，承災(zāi)體數(shù)量為t，則所有存在交叉作業(yè)的施工工序的交叉時(shí)間ET可表示為：

(3)

根據(jù)空間沖突的交叉總時(shí)長(zhǎng)ET在承災(zāi)體工序總時(shí)長(zhǎng)的比例，定量計(jì)算出承災(zāi)體出現(xiàn)在危險(xiǎn)源工序影響范圍內(nèi)的可能性的空間沖突時(shí)間頻率R可表示為：

(4)

4 案例分析

4.1 工程概況

以雅礱江流域某水電站壩區(qū)大壩施工倉(cāng)面較窄，每日施工時(shí)間為8 h，選取左岸某壩段6個(gè)澆筑倉(cāng)面3天內(nèi)大壩澆筑施工為例，各倉(cāng)面正在進(jìn)行的施工作業(yè)為倉(cāng)面澆筑，澆筑倉(cāng)面上方纜機(jī)吊罐施工工序?yàn)樯豕蕖⑺竭\(yùn)輸、 降吊罐、空載返回以運(yùn)輸混凝土。

4.2 空間沖突計(jì)算

根據(jù)式(1)、式(2)，大壩6個(gè)倉(cāng)面的施工交叉類型及時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 倉(cāng)面交叉作業(yè)表Tab.2 Cross job type

根據(jù)式(3)計(jì)算各倉(cāng)面上所有類型交叉作業(yè)的總時(shí)間，倉(cāng)面1上的交叉作業(yè)總時(shí)間為15.8 h，倉(cāng)面2上的總時(shí)間為18.1 h，倉(cāng)面3上的總時(shí)間為18.2 h，倉(cāng)面4上的總時(shí)間為19.4 h，倉(cāng)面5上的總時(shí)間為17.9 h，倉(cāng)面6上的總時(shí)間為20.2 h。

跟據(jù)式(4)，各倉(cāng)面交叉作業(yè)的總時(shí)間與大壩澆筑工序施工的總時(shí)長(zhǎng)的比例見(jiàn)圖2。

由圖2可知，各倉(cāng)面交叉作業(yè)空間沖突頻率不同。其中，1號(hào)倉(cāng)面空間沖突總時(shí)間為15.8 h，空間時(shí)間頻率為0.658最小；6號(hào)倉(cāng)面時(shí)間沖突總時(shí)間為20.2 h，時(shí)間頻率為0.841最大。由此表明，6號(hào)倉(cāng)面的空間沖突頻率越大，發(fā)生危險(xiǎn)、損失的可能性越大，因此6號(hào)倉(cāng)面更需要采取措施降低空間沖突頻率。

圖2 倉(cāng)面空間沖突Fig.2 Cross-work conflict

為進(jìn)一步探究各施工作業(yè)造成空間沖突的影響，計(jì)算各倉(cāng)面上的各施工工序的空間沖突頻率。見(jiàn)圖3。

圖3 施工工序沖突Fig.3 Construction process

由圖3可知，各倉(cāng)面上交叉作業(yè)類型三的空間沖突頻率最小，交叉作業(yè)類型二的空間沖突頻率最大，即吊罐水平運(yùn)輸與澆筑工序的交叉時(shí)間最長(zhǎng)，時(shí)間頻率最大，空間沖突最大。因此，可適當(dāng)進(jìn)行纜機(jī)水平運(yùn)輸路線調(diào)整，減少交叉作業(yè)時(shí)間，降低空間沖突頻率。

5 結(jié) 論

1) 通過(guò)分析大壩澆筑施工的交叉作業(yè)劃分交叉作業(yè)類型，對(duì)存在空間沖突的交叉作業(yè)的致災(zāi)原因進(jìn)行分析，計(jì)算發(fā)生交叉作業(yè)的時(shí)間頻率表征空間沖突頻率，可為大壩澆筑施工進(jìn)行指導(dǎo)，減小空間沖突致災(zāi)的可能性，保證施工安全。

2) 案例結(jié)果表明，在所有的澆筑倉(cāng)面中，6號(hào)倉(cāng)面的空間沖突的頻率最大，并且在所有的施工工序中，交叉作業(yè)類型二的施工工序的空間沖突頻率最大。因此，應(yīng)適當(dāng)采取措施減少倉(cāng)面6的交叉作業(yè)為類型二的施工工序的空間沖突。

3) 影響大壩澆筑交叉作業(yè)空間沖突的因素眾多，本文只通過(guò)交叉作業(yè)的時(shí)間頻率表征空間沖突，空間及時(shí)空等因素未予考慮。因此，不斷提高模型的精確性以及綜合考慮其他因素，將會(huì)是進(jìn)一步的研究方向。