áp dụng bài toán tối ưu trong việc lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thủy lợi

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM UĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc Kính gửi: Khoa Công trình Tôi là: TS. Nguyễn Trọng Hoan hiện đang hướng dẫn luận văn cao học cho học viên Bùi Văn Hinh lớp Cao học 18C11. Tôi xác nhận đã đọc bản luận văn của học viên. Học viên đã chỉnh sửa luận văn theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn. Kính đề nghị Khoa Công trình cho phép học viên Bùi Văn Hinh được nộp và bảo vệ luận văn trước Hội đồng. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 27 tháng 2 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Trọng Hoan LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ và tên: Bùi Văn Hinh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28-10-1979 Nơi sinh: Hà Nội. Quê quán: Xã Hữu Hoà - huyện Thanh Trì - Thành phố Hà Nội. Dân tộc: Kinh - Tôn giáo: Không Chức vụ, đơn vị công tác trước khi đi học tập, nghiên cứu: Trưởng phòng Thiết kế Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Vạn Phúc Địa chỉ trụ sở: 28 Lý Tự Trọng - Phường Ngô Quyền - TP Vĩnh Yên - tỉnh Vĩnh Phúc Chỗ ở hiện nay hoặc địa chỉ liên lạc: Xã Hữu Hoà - huyện Thanh Trì - Thành phố Hà Nội Điện thoại cơ quan: 02112.212.014 - Điện thoại nhà riêng: 043.688.3984 Fax: 02112.212.014 - Email: 30TUvanphuc.vp@gmail.comU30T - Di động: 0987.505.415 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy - Thời gian từ: 9/1997 đến 6/2002 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Ngành học: Thủy văn và Môi trường Tên đồ án tốt nghiệp: Tính toán điều tiết cho hệ thống hồ chứa nước Sơn La - Hoà Bình. Ngày và nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 19/5/2002 tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Người hướng dẫn: GS.TS. Hà Văn Khối 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy - Thời gian từ: 4/2010 đến 3/2012 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Ngành học: Xây dựng công trình thủy Tên luận văn: Áp dụng bài toán tối ưu trong việc lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Ngày và nơi bảo vệ: 25/3/2013 tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Trọng Hoan 3. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh B1 - Châu Âu 4. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật chính thức được cấp; số bằng, ngày và nơi cấp: Bằng tốt nghiệp Kỹ sư Thủy lợi: Số hiệu bằng B362454, ngày cấp 16 tháng 6 năm 2002 tại Hà nội III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2002-2005 Công ty Sông Đà 9 Cán bộ kỹ thuật 2005-2008 Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 4 Nha Trang Cán bộ kỹ thuật 2008-nay Công ty CP Tư vấn Đầu tư và XD Vạn Phúc Trưởng phòng thiết kế Ảnh 4x6 1 VI. KHEN THƯỞNG VÀ KỶ LUẬT TRONG QUÁ TRÌNH HỌC CAO HỌC: V. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 20 tháng 2 năm 2013 (Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên Nguyễn Công Hoan Bùi Văn Hinh 2 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài “Áp dụng bài toán tối ưu trong việc lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện” được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của Phòng đào tạo Đại học & sau đại học, khoa Công trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi, Ban quản lý dự án thủy điện Tuyên Quang đã tạo điều kiện và động viên giúp đỡ về mọi mặt. Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan và cá nhân nói trên. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Trọng Hoan đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 1 đã động viên và giúp đỡ về tài liệu trong quá trình thực hiện luận văn. Sau cùng tác giả xin cảm ơn những người thân, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên trong quá trình làm luận văn. Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do điều kiện có hạn về thời gian nên không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè, đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn. • • Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2013 • • • • Bùi Văn Hinh BẢN CAM KẾT Học viên Bùi Văn Hinh xin cam kết: Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Áp dụng bài toán tối ưu trong việc lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện” được học viên lựa chọn và nghiên cứu là công trình của cá nhân học viên. Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2013 Bùi Văn Hinh MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 Chương 1: Tổng quan về kế hoạch và tiến độ thi công 3 1.1. Đặc điểm thi công các công trình thủy lợi, thủy điện 3 1.1.1. Đặc điểm của sản phẩm xây dựng thuỷ lợi, thuỷ điện 3 1.1.2. Đặc điểm thi công của công trình thuỷ lợi, thuỷ điện 4 1.2. Nhiệm vụ của việc lập kế hoạch tiến độ thi công 4 1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện 7 1.3.1. Nhân tố về khối lượng, dạng công việc và kết cấu công trình 7 1.3.2. Các nhân tố ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên 7 1.3.2.1. Điều kiện địa hình 7 1.3.2.2. Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn 8 1.3.2.3. Chế độ dòng chảy 8 1.3.2.4. Điều kiện thời tiết, khí hậu 8 1.4. Phương pháp lập tiến độ thi công 8 1.4.1. Nguyên tắc chung 9 1.4.2. Phương pháp lập tiến độ thi công 12 1.4.2.1. Phân tích công nghệ thi công 13 1.4.2.2. Lập danh mục công việc xây lắp 13 1.4.2.3. Xác định khối lượng công việc 13 1.4.2.4. Chọn biện pháp kỹ thuật thi công 14 1.4.2.5. Chọn các thông số tiến độ thi công 14 1.4.2.6. Xác định thời gian thi công 14 1.4.2.7. Lập tiến độ sơ bộ 15 1.4.2.8. Điều chỉnh tiến độ sơ bộ 15 Kết luận chương 1 15 0B Chương 2: Đề xuất và áp dụng một số bài toán tối ưu trong công tác lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thuỷ lợi, thuỷ điện 17 2.1. Các loại hình kế hoạch tiến độ thi công 17 2.1.1. Tiến độ thi công theo sơ đồ đường thẳng (sơ đồ ngang) 17 2.1.2. Tiến độ thi công theo sơ đồ xiên 17 2.1.3. Tiến độ thi công theo sơ đồ mạng 18 2.2. Các phương pháp tổ chức sản xuất trong thi công 18 2.2.1. Phương pháp thi công tuần tự 19 2.2.2. Phương pháp thi công song song 19 2.2.3. Phương pháp thi công dây chuyền 20 2.3. Các phương pháp quản lý tiến độ thi công hiện nay 21 2.3.1. Phương pháp đường tích phân dùng để kiểm tra từng công việc 21 2.3.2. Phương pháp đường phần trăm 22 2.3.3. Phương pháp biểu đồ nhật ký 23 2.4. Đề xuất và áp dụng một số bài toán tối ưu 23 2.4.1. Bài toán điều chỉnh tiến độ theo thời gian và nhân lực 24 2.4.1.1. Điều chỉnh tiến độ theo chỉ tiêu thời gian 25 2.4.1.2. Điều chỉnh tiến độ về thời gian - nhân lực 25 2.4.2. Tối ưu phân bổ tài nguyên thu hồi khi thời gian xây dựng xác định 26 2.4.3. Thi công nhanh nhất với tổng số kinh phí có hạn 27 2.4.4. Thi công rẻ nhất với thời gian xác định trước 30 2.4.4.1. Bài toán 1 30 2.4.4.2. Bài toán 2 34 Kết luận chương 2 35 Chương 3: Ứng dụng phần mềm Microsoft Project trong công tác lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thuỷ lợi, thuỷ điện theo sơ đồ mạng 36 3.1. Giới thiệu phần mềm Microsoft Project 36 3.1.1. Phương pháp sơ đồ mạng lập kế hoạch tiến độ thi công 36 3.1.2. Các dạng quan sát 36 3.1.3. Các vấn đề giải quyết trong lập tiến độ thi công 36 3.1.4. Quan sát và báo cáo 37 3.1.5. In ấn các dữ liệu 37 3.1.6. Làm việc với nhiều dự án 37 3.2. Xây dựng thuật toán xác định các thông số thời gian của sơ đồ mạng 37 3.2.1. Thuật toán tìm các thông số thời gian của sơ đồ mạng theo phương pháp trực tiếp trên sự kiện 37 3.2.2. Thuật toán tìm các thông số thời gian của sơ đồ mạng theo phương pháp lập bảng 39 3.3 Ứng dụng phần mềm Microsoft Project để lập tiến độ thi công 43 3.3.1. Cung cấp thông tin tóm lược về dự án 43 3.3.2. Nhập công việc vào dự án 43 3.3.3. Nhập tài nguyên cho các công việc 44 3.3.4. Mối quan hệ giữa các công việc 45 3.3.5. Thời gian trong dự án 46 3.3.6. In và vẽ các tư liệu 46 Kết luận chương 3 48 Chương 4: Lập và điều khiển tiến độ thi công Đập bê tông không tràn - Công trình Thuỷ điện Tuyên Quang 49 4.1. Giới thiệu công trình thủy điện Tuyên Quang 49 4.1.1. Vị trí, nhiệm vụ và quy mô công trình 49 4.1.1.1. Vị trí xây dựng công trình 49 4.1.1.2. Nhiệm vụ của công trình 49 4.1.2. Điều kiện tự nhiên 49 4.1.2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 49 4.1.2.2. Đặc điểm địa hình 50 4.1.2.3. Đặc điểm địa chất công trình khu đầu mối 50 4.1.2.4. Đặc điểm khí hậu 50 4.1.2.5. Đặc điểm thuỷ văn 50 4.1.3. Quy mô và giải pháp kỹ thuật công trình 50 4.1.3.1. Các thông số chính của công trình 50 4.1.3.2. Bố trí tổng thể tuyến công trình 54 4.1.4. Những điều kiện ảnh hưởng tới công tác thi công trên công trường 55 4.1.4.1. Bố trí công trình chính khu đầu mối 55 4.1.4.2. Sự phân bố mỏ vật liệu địa phương 55 4.1.4.3. Các hạng mục phụ trợ và nguồn vật liệu xây dựng 56 4.1.4.4. Sơ đồ dẫn dòng và trình tự thi công theo kế hoạch 59 4.1.4.5. Tiến độ thi công theo kế hoạch 60 4.1.4.6. Quy hoạch và thiết kế đường và cầu giao thông 62 4.2. Lập tiến độ thi công Đập bê tông không tràn - Thủy điện Tuyên Quang 66 4.2.1. Giới thiệu Đập bê tông không tràn 66 4.2.2. Lập tiến độ thi công bằng phương pháp sơ đồ ngang (Phương án 1) 69 4.2.3. Lập tiến độ thi công bằng phần mềm Microsoft Project (Phương án 2) 71 4.2.3.1. Công tác thi công hố móng 71 4.2.3.2. Công tác khoan phun 72 4.2.3.3. Công tác bê tông 73 4.2.3.4. Nhận xét về hai phương án lập tiến độ thi công 75 Kết luận chương 4 76 Kết luận và kiến nghị 78 Tài liệu tham khảo 80 Phụ lục 82 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢN VẼ VÀ BẢNG BIỂU Danh mục Trang Phần thuyết minh Hình 1.1: Các đường luỹ tích chi phí xây dựng 10 Hình 1.2: Đặc tính biểu đồ nhân lực 10 Hình 1.3: Biểu đồ nhân lực không ổn định 11 Hình 1.4: Sơ đồ khối các bước lập tiến độ thi công 12 Hình 2.1: Phương pháp thi công tuần tự 19 Hình 2.2: Phương pháp thi công song song 19 Hình 2.3: Phương pháp thi công dây chuyền 20 Hình 2.4: Kiểm tra tiến độ thi công bằng đường tích phân 21 Hình 2.5: Kiểm tra tiến độ thi công bằng đường phần trăm 22 Hình 2.6: Biểu đồ nhật ký công việc 23 Hình 2.7: Đồ thị quan hệ giữa giá thành và thời gian 28 Hình 2.8: Mô tả kí hiệu tên đỉnh 32 Hình 2.9: Mô tả cách đánh dấu đỉnh thừa và đỉnh thiếu 33 Hình 3.1: Sơ đồ khối thuật toán quá trình thuận 41 Hình 3.2: Sơ đồ khối thuật toán quá trình ngược 42 Hình 4.1: Mặt bằng đập bê tông không tràn 68 Hình 4.2: Biểu đồ tiến độ thi công - Phương án 1 70 Hình 4.3: Phân chia khối đổ và thứ tự thi công đổ bê tông 74 Bảng 2.1: Tính toán các thông số cho các công việc găng 30 Bảng 4.1: Các thông số chính của thủy điện Tuyên Quang 51 Bảng 4.2: Các hạng mục phụ trợ và nguồn vật liệu xây dựng 56 Bảng 4.3: Bãi thải và bãi trữ đất đá đào móng thủy điện Tuyên Quang 59 Bảng 4.4: Nâng cấp cầu trên đường ĐT176 từ Quốc lộ 2 đến Chiêm Hoá 64 Bảng 4.5: Quy hoạch vị trí tuyến giao thông trên công trường Tuyên Quang 65 Bảng 4.6: Tài nguyên dùng cho công tác đào đất đá 71 Bảng 4.7: Tổng hợp công tác đào đất, đá 71 Bảng 4.8: Tổng hợp công tác khoan gia cố và phun xi măng nền đập 72 [...]... Phân tích công nghệ thi công 2 3 1 Chọn biện pháp kỹ thuật 5 Chọn các thông số tiến độ thi công 6 Xác định thời gian thi công, tiêu thụ tài nguyên 7 8 Không đạt Lập tiến độ sơ bộ Xác định chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 9 So sánh với chỉ tiêu đề ra 10 Đạt Tối u u tiến độ 11 Tiến độ pháp lệnh 12 Lập biểu đồ nhu cầu tài nguyên Kết thúc Hỡnh 1.4: S khi cỏc bc lp tin Cỏc bc lp tin thi cụng c thc hin theo... ỏp dng trong thi cụng nh: cụng -6- ngh, thi gian, a im v khi lng cỏc cụng vic xõy lp cựng vi iu kin thc hin chỳng Tin l b phn khụng th tỏch ri ca thit k t chc xõy dng v thit k t chc thi cụng Tin trong thit k t chc xõy dng gi tt l tin t chc xõy dng do c quan t vn thit k lp bao gm k hoch thc hin cỏc cụng vic: thit k, chun b, thi cụng, hp ng cung cp mỏy múc, thit b, cung cp h s ti liu phc v thi cụng... gian v thi gian thi cụng Thụng s cụng ngh bao gm cỏc t i lm vic, khi lng cụng vic, thnh phn t i, nng sut ca t i Thụng s khụng gian gm v trớ lm vic, tuyn cụng tỏc, phõn on, t thi cụng Thụng s thi gian bao gm thi gian thi cụng cụng vic v thi gian a tng phn hay ton b cụng trỡnh vo hot ng 1.4.2.6 Xỏc nh thi gian thi cụng Thi gian thi cụng ph thuc vo khi lng, tuyn cụng tỏc, mc s dng ti nguyờn v thi gian... toỏn xỏc nh theo bn v thi cụng v thuyt minh ca thit k n v thng dựng l m, m2, m3, P P P P tn, cỏi, chic T ú xỏc nh chớnh xỏc nhõn lc, mỏy múc, thit b v thi gian thi cụng lp tin -14- 1.4.2.4 Chn bin phỏp k thut thi cụng Chn bin phỏp thi cụng u tiờn s dng thi cụng c gii rỳt ngn thi gian thi cụng, tng nng sut lao ng, gim giỏ thnh Chn mỏy nờn tuõn th theo nguyờn tc c gii hoỏ ng b Trong mt ca mỏy chn... công nhân R Số công nhân R Tv1 Tv2 Thời gian T Hỡnh 1.3: Biu nhõn lc khụng n nh a -Nhụ cao ngn hn; b - Trng sõu di hn - Khi sp xp k hoch tin cn da vo iu kin t nhiờn v tỡnh hỡnh thi cụng c th m tin hnh nghiờn cu m bo trong quỏ trỡnh thi cụng cụng trỡnh c thun li v an ton -12- 1.4.2 Phng phỏp lp tin thi cụng Bắt đầu 4 1 Lập biểu danh mục công việc 3 Xác định khối lu ợng 4 2 Phân tích công nghệ thi. .. vic Thi gian thi cụng 1 2 3 n Hỡnh 2.2: Phng phỏp thi cụng song song Theo phng phỏp ny thi gian xõy dng cụng trỡnh bng thi gian thi cụng cỏc hng mc cụng vic, nhng mc huy ng ti nguyờn rt cng thng Nh vy, t chc xõy dng theo phng phỏp song song thỡ thi gian thi cụng l ngn nht, nhng ti nguyờn huy ng l ti a Phng phỏp ny c ỏp -20- dng khi cn rỳt ngn thi hn thi cụng v ti nguyờn huy ng l khụng hn ch trong. .. li dng nhng iu kin khỏch quan cú li cho quỏ trỡnh thi cụng cụng trỡnh - Tc thi cụng v trỡnh t thi cụng ó quy nh trong k hoch tin u phi thớch ng vi iu kin k thut thi cụng v phng phỏp thi cụng c chn dựng tn dng cỏc bin phỏp t chc thi cụng tiờn tin rỳt ngn thi hn thi cụng, tng nhanh tc thi cụng nhng trỏnh lm o ln trỡnh t thi cụng hp lý - Khi chn phng ỏn sp xp k hoch tin cn tin hnh xem xột cỏc mt... im l: thi gian trong CPM l mt i lng xỏc nh, cú th tớnh toỏn c t cỏc nh mc lao ng, cũn thi gian trong PERT khụng xỏc nh, khụng cú nh mc tớnh toỏn, m phi c lng, vỡ vy mang nhiu yu t ngu nhiờn Do ú, khi tớnh toỏn cỏc thụng s thi gian ca CPM v PERT cú s khỏc nhau 2.2 Cỏc phng phỏp t chc trong sn xut thi cụng Cho n nay thit k t chc thi cụng vn s dng cỏc phng phỏp truyn thng ú l: phng phỏp t chc thi cụng... hin bng s mng Trong tin , cỏc cụng vic th hin di dng tng quỏt, nhiu cụng vic ca cụng trỡnh c nhúm li v c th hin bng mt cụng vic tng hp Trong tin phi ch c thi im ch cht nh: giai on xõy dng, ngy hon thnh cỏc hng mc xõy dng, thi im cung cp mỏy múc thit b cho cụng trỡnh v ngy hon thnh ton b cụng trỡnh Tin trong thit k t chc thi cụng xõy dng gi tt l tin thi cụng do n v nhn thu xõy lp lp Trong ú, th hin... cụng ngh thi cụng xõy dng phi da trờn thit k cụng ngh, kin trỳc v kt cu ca cụng trỡnh Phõn tớch kh nng thi cụng cụng trỡnh trờn quan im chn cụng ngh thc hin cỏc quỏ trỡnh xõy lp hp lý v s cn thit mỏy múc v vt liu phc v thi cụng 1.4.2.2 Lp danh mc cụng vic xõy lp - Tờn cụng vic trựng vi mó trong nh mc xõy dng - Mt cụng vic phi khi lng cho mt n v, t, i lm vic trong mt khong thi gian nht nh - Trong kh . Xây dựng công trình thủy với đề tài: Áp dụng bài toán tối ưu trong việc lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện” được học viên lựa chọn và nghiên cứu là công trình của. dựng công trình thủy Tên luận văn: Áp dụng bài toán tối ưu trong việc lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thuỷ lợi, thuỷ điện. Ngày và nơi bảo vệ: 25/3/2013 tại Trường Đại học Thủy lợi. 1.4.2.8. Điều chỉnh tiến độ sơ bộ 15 Kết luận chương 1 15 0B Chương 2: Đề xuất và áp dụng một số bài toán tối ưu trong công tác lập và điều khiển tiến độ thi công công trình thuỷ lợi, thuỷ