公路工程施工平面的優化配置研究

摘要 公路工程施工平面的合理布局，能夠提高人員配合和設備應用效率，提高作業效率效益，在總體上節約施工成本。案例工程抓住工期管理、環境保護、安全施工、合理利用資源等重點評價指標體系，應用優化的二次分配分析模型和基于隸屬度關系的遺傳評測分析方法，進行公路工程施工平面的優化分析配置，取得了良好的施工平面優化配置成果。梳理介紹該技術要點及做法，為同類工程應用提供技術參考。

關鍵詞 公路工程；施工平面；優化配置；分析研究

中圖分類號 TU721 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0036-03

0 引言

案例項目在工程平面配置中，以提高人員配合和設備應用效率，縮短材料運輸距離，在總體上節約施工成本為目標，綜合考慮施工現場的機械設備、材料運輸、施工人員利用等問題，應用二次分配和遺傳模型算法，開展公路工程施工平面的優化配置研究，形成了相對優化的施工平面配置成果。這里結合工程應用，梳理介紹相關技術要點及成果，以為工程施工管理應用提供技術參考。

1 施工平面優化配置方法

1.1 評價指標體系

好的施工管理和配置應該有利于工期完工、保障文明安全施工、現場及周邊環境保護以及合理利用資源。施工平面配置方案的評價指標體系當然也應該循此思路進行構建。案例工程從上述觀念出發，以兩級指標制，構建了施工現場平面配置方案的評價指標體系，具體見表1所示[1]。

1.2 優化分析模型

公路工程施工平面配置優化分析模型如下：

（1）

模型中cijkl——費用系數，設施i配置至j區域，設施k配置至l區域所引發的施工費用。c1ijkl——事件致使人員流動發生的費用，c2ijkl——事件致使設備流動發生的費用，c3ijkl——事件致使材料運輸發生的費用。

xij=1時，表示i設施配置至j區域的事件成立，xkl=1時，表示k設施配置至l區域的事件成立，只有二者同時成立時cijkl費用系數才有效存在。

1.3 遺傳評測算法

（2）

模型中，rij——著眼于因素ui，該評測對象可以被評為rj的隸屬度，表示第i個ui因素在第j個rj評語的分布頻率，多歸一化為。

1.4 優化分析過程

施工平面優化分析過程如圖1。

2 工程概況

某公路工程過線區域為侵蝕構造中低基巖山區、基巖殘丘、戈壁荒漠平原，海拔高度在1 500～2 500 m，溝谷斷流的石（荒）漠地貌，基巖裸露，碎石遍布，植被稀少。戈壁平原相對平坦開闊，東南低，西北高。標段內共配置兩個拌和站。其中，1號拌和站位處K175+600區域，占地約18 666.67 m2；2號拌和站位處K218+000區域，占地約20 000 m2。每個拌和站內均包含了鋼筋加工場、配料倉、預制場、調拌站、砂石堆場、碎石堆場等設施，以確保供應充足和生產線路順暢。

3 施工現場平面優化配置應用

3.1 因素參數輸入階段

在進行項目施工平面優化配置分析時，需要認真考慮各種因素，案例工程施工現場平面優化配置分析的主要考慮因素具體見表2所示[2]。

相較于兩個拌和場內部設施的影響，兩個拌和場之間的互相影響更為重要。這里重點探討2個拌和站的配置關系對機械、材料和人工帶來的費用狀態影響，并根據實際情況，分析臨時設施對人工費、材料費和機械費的影響，如表3～5所示[3]。

3.2 模型優化計算階段

基于前述數據，列出人員、材料、機械設備流動費的矩陣，其中人員流動費矩陣：

C1 （3）

材料流動費矩陣：

C2 （4）

機械流動費矩陣：

C3 （5）

經過程序計算獲得了3個新方案ABC，它們的費用比原方案都節省了13%左右，這是一個顯著的進步。需要注意的是，遺傳計算方法僅能基于給定的臨時設施配置關系進行計算，不能給予配置關系的智能再增刪，新方案與原方案的部分結果見表6所示。

結果顯示，方案A的主要改進是1號拌和站的平面位置得到了相應的調節；方案B中2號拌和站的平面位置得到了適當的調節，此外鋼筋場、備料區和碎石倉庫等區域的面積也略有改動；方案C對1號拌和站的平面位置進行了適當的調節，同時鋼筋場、備料區和碎石倉庫等區域的面積也發生了一定的變化。優化方案對拌和站的平面位置進行了調整，以滿足項目中橋梁及線路施工的材料用量。這一調整主要是出于對工程中2座大型橋梁施工需求的重視。

3.3 配置方案優中選優

（1）基于指標集形成評測矩陣。采用因素集合U=｛作業影響、運輸暢通、靈活操作、噪聲、飲水用水質量、空氣質量、土地利用率、作業安全、火災防范｝，利用熵權綜合模糊評測方法，對前述ABC三個新方案進行計算分析。

采用很差、比較差、一般、比較好、非常好等5個級別的評測方案進行評測。首先評測方案A，并建立計算矩陣。根據不同的評測指標和評測集，我們獲得了方案A的評測矩陣：

RA （6）

（2）計算指標權重。利用熵值權重計算方法確定權重。因為模糊矩陣R業已符合標準化矩陣要求，故R=P，其中的K為0.434。則方案A權重計算過程見表7所示。

（3）獲得評級結果。根據專家意見，對各項指標賦予相同的權重，并考慮評測方案的統一度，對綜合評測結果進行權重賦值。具體而言，評測結果中得分較高的指標擁有較大的權重，反之則擁有比較小的權重。

方案A的評測結果B=（0.020，0.080，0.560，0.290，0.050）。在各項指標的綜合評測中，有2%的專家評價該方案為非常優秀，8%的專家評價該方案為較為出色，有56%的專家評價該方案為一般，有29%的專家評價該方案為存在一些問題，5%的專家評價該方案為非常糟糕。

方案B的評測結果B=（0.170，0.610，0.190，0.030，0）。在各項指標的綜合評測中，有17%的專家評價該方案為非常優秀，61%的專家評價該方案為較為出色，有19%的專家評價該方案為一般，有3%的專家評價該方案為存在一些問題，沒有專家評價該方案為非常糟糕。

方案C的評測結果B=（0.030，0.300，0.590，0.080，0）。在各項指標的綜合評測中，有3%的專家評價該方案為非常優秀，30%的專家評價該方案為較為出色，有59%的專家評價該方案為一般，有8%的專家評價該方案為存在一些問題，沒有專家評價該方案為非常糟糕。綜合比較，方案B優于其他兩個方案，因此選擇方案B作為最終的優選方案。

4 結語

該文基于工程案例，探討了公路工程施工平面的優化分析與配置相關技術。文中介紹了公路工程施工平面配置評價的指標體系、優化的二次分配分析模型、基于隸屬度計算的遺傳評測分析算法、施工平面優化分析過程。案例工程經過因素參數輸入階段、模型優化計算階段和配置方案優中選優階段等3個階段的模型分析，得出方案B優于其他兩個方案的模型分析結論，因此工程最終選擇方案B作為施工平面的優選方案，投入工程應用。好的工程平面布局，能夠合理配置工程場地資源和優化施工流程，使得整個工程現場車輛、人員交通更加流暢，減少擁堵現象的發生，提高工作效率效益。

參考文獻

[1]龔小虎. 施工場地設施布置優化及方案評價研究[D]. 南昌：華東交通大學， 2014.

[2]楊藝. 求解二次分配問題的魚群算法研究[D]. 湘潭：湘潭大學， 2014.

[3]任吉棟. DNA遺傳算法的研究及其在紙牌問題中的應用[D]. 天津：天津科技大學， 2011.