隧道施工管理中的動態(tài)優(yōu)化控制

張海偉

（保定市保通公路勘測設(shè)計有限責任公司，河北 保定 071000）

0 引言

在隧道施工中，保證工期按時完成、降低施工成本、提高工程建設(shè)質(zhì)量是人們不斷追求的目標。然而要想實現(xiàn)這三者的統(tǒng)一，就必須采取相應(yīng)的管理措施，加強對整個施工過程的動態(tài)控制，確保施工順利進行，提高隧道工程的質(zhì)量和效益。

1 隧道工程施工的特點

隧道工程施工是地下作業(yè)，施工場地沒有地面開闊，照明、防塵、排水等工作都面臨很多的挑戰(zhàn)，給施工帶來不利影響。隧道貫穿的地質(zhì)情況往往比較復(fù)雜，通過勘察往往難以準確預(yù)計，因此，相關(guān)的施工方案和管理方案往往也需要進行相應(yīng)的調(diào)整。隧道施工在隧道內(nèi)，整個施工過程受環(huán)境的影響比較小，能夠全年、全天候安排施工。隧道施工需要很多的機電設(shè)備，為了確保施工順利進行，應(yīng)該確定好預(yù)埋件的位置，為后續(xù)機電設(shè)備安裝做好準備，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象，從而降低施工成本。此外，隧道工程施工往往需要花費大量的資金，所以必須對施工做好安排和設(shè)計，為施工的順利進行奠定基礎(chǔ)，以減少資源浪費，節(jié)約資本投入[1]。總之，隧道工程施工具有自身顯著的特點，因而在施工時應(yīng)全面考慮，并有針對性地采取相應(yīng)的管理措施，以促進施工的順利進行，提高工程建設(shè)效益。

2 隧道施工管理過程中的動態(tài)優(yōu)化控制

在對隧道施工管理的過程中，要想提高管理工作的效率，促進施工的有序進行，就必須采取相應(yīng)的措施實現(xiàn)對施工過程的有效控制。在科學合理地評估隧道施工的前提下，對施工組織方案和管理措施進行相應(yīng)的調(diào)整，并采取最優(yōu)的施工控制策略。在采取控制策略的前提下，建立合理的組織機構(gòu)，落實相應(yīng)的控制和調(diào)節(jié)機制，從而保證控制策略的有效實施。具體來說，隧道施工過程控制的作用有：按照管理系統(tǒng)做出最優(yōu)控制決策，并確立決策實施的目標、步驟，使決策方案具體化，決策的具體實施過程程序化。同時，在實施決策的時候，對計劃實施的情況進行指揮和監(jiān)督，當出現(xiàn)隨機變化的情況，或者遇到相應(yīng)的干擾情況，對管理系統(tǒng)的要素變量和結(jié)構(gòu)聯(lián)系進行相應(yīng)的調(diào)整，促進管理系統(tǒng)的正常運行，確保系統(tǒng)的計劃目標得以順利實施[2]。本文在分析動態(tài)優(yōu)化控制特點的基礎(chǔ)上，考慮控制與計劃的關(guān)系，綜合運用反饋技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)計劃優(yōu)化技術(shù)，采取最優(yōu)控制的策略與方法，建立了相應(yīng)的多級遞階式控制管理模式，從而保證過程控制能夠有效的實施，促進管理系統(tǒng)目標的順利實現(xiàn)。具體的技術(shù)方法和運行模式如下。

2.1 技術(shù)方法

要想實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化控制的目標，必須采用科學合理的方法。首先，將反饋控制和網(wǎng)絡(luò)計劃優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來，針對偏差做出最優(yōu)控制策略，并根據(jù)具體工作的需要，對網(wǎng)絡(luò)計劃進行相應(yīng)的調(diào)整，指導(dǎo)將來計劃的具體實施工作。也就是說，在整個隧道施工的過程中，隨著工程的進展，對施工的不同階段進行過程性評價，并找出其中存在的偏差。然后，將本階段末以前的工序從網(wǎng)絡(luò)中剔除，對其中已經(jīng)開工但還沒有完成的部分剔除，并建立起本階段的控制子網(wǎng)絡(luò)，從而對下一階段的施工，包括從開始至結(jié)束這個階段進行全面考慮，實現(xiàn)對施工目標的控制；對于其中出現(xiàn)的偏差應(yīng)該反饋到控制子網(wǎng)絡(luò)當中，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)的支持下，對子網(wǎng)絡(luò)進行重新優(yōu)化調(diào)整，從而得到最優(yōu)的控制策略。最后，將該子網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)到總網(wǎng)絡(luò)中，并指導(dǎo)下一階段工程的具體實施。通過上述過程，實現(xiàn)對隧道施工的動態(tài)優(yōu)化控制。在該過程中，不同階段的計劃、評價、控制的時間范圍如圖1所示。

圖1 控制時區(qū)圖

由圖1可知，在動態(tài)優(yōu)化控制過程中，將反饋控制與網(wǎng)絡(luò)計劃優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來，從而實現(xiàn)對控制子網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)整，全面考慮了各階段偏差對以后各個階段的影響，不僅實現(xiàn)了對下一階段的有效控制，還對下一階段直至隧道工程施工結(jié)束的整個過程采取了最優(yōu)控制策略，實現(xiàn)了對今后工程施工的有效指導(dǎo)，達到了事先控制的目的，有利于促進施工的順利進行，提高隧道施工動態(tài)控制水平。

2.2 運行模式

通常情況下，在隧道施工的過程中采用動態(tài)優(yōu)化控制的施工項目。工程項目往往規(guī)模大，投資多，工期長，項目工程建設(shè)比較復(fù)雜，管理工作的任務(wù)也比較多，并且整個管理系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時還與整個工程管理有著緊密的聯(lián)系。此外，大型隧道工程項目施工的難度比較大，強度比較高，工程建設(shè)的周期緊張，還常受工期建設(shè)時間的限制，因為一般要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成施工，并投入使用[3]。相比而言，動態(tài)優(yōu)化控制的管理方法是在這些約束的前提下，將目標管理、接力技術(shù)、控制理論等相關(guān)技術(shù)和理論進行提煉與概括，從而形成一套綜合性的應(yīng)用理論，實現(xiàn)對隧道工程施工的有效管理，促進項目管理目標的達成。具體來說，其運行模式如圖2所示。

圖2 動態(tài)優(yōu)化控制方法的運作模式圖

從圖2可知，動態(tài)優(yōu)化控制的最終目的是實現(xiàn)項目工程建設(shè)的目標，提高工程質(zhì)量，保證施工進度，降低施工成本，促進整個隧道工程建設(shè)效益的提高。在這個過程中需要運用相關(guān)的策略與方法，并發(fā)揮工作人員的工作積極性和主動性，促進該管理系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用，為隧道工程建設(shè)作出應(yīng)有的貢獻。

3 保障隧道施工動態(tài)優(yōu)化控制效果的措施

在動態(tài)優(yōu)化控制過程中，為了確?？刂菩Ч?，實現(xiàn)管理目標的順利實現(xiàn)，除了按照工作流程開展各項工作之外，還應(yīng)該采取其他相應(yīng)的保障措施。根據(jù)實際工作的需要，主要包括以下幾項措施。

3.1 建立有效的信息管理體系

由于采用動態(tài)優(yōu)化控制的隧道施工項目，工程建設(shè)規(guī)模都比較大，資金投入大，技術(shù)含量高，并且施工中交叉作業(yè)比較多，工序的銜接比較緊密，為了確保施工順利進行和項目管理目標的實現(xiàn)，必須對各項施工進行有效的管理和控制。另外，由于工程項目大，施工中隨時可能會發(fā)生多側(cè)面、多層次的信息流，需要進行處理的信息非常多，因此為了提高管理工作的效率，必須建立有效的信息管理體系。如果管理體系不能有效地發(fā)揮作用，勢必會引起管理混亂的局面，影響整個隧道工程施工。隧道施工的各項情況，如地質(zhì)條件，不同施工環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容也會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，而動態(tài)管理的目的是要具備實效性和及時性。所以，必須建立快捷高效的信息管理體系，并將其作為系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化控制的中樞，將信息網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)的動脈，并能夠迅速和及時地獲取相關(guān)的信息，使得工程項目的信息能夠及時傳遞和反饋，形成暢通的模式，促進管理工作的順利開展，更好地實現(xiàn)隧道施工動態(tài)優(yōu)化控制的目標[4]。

3.2 重視新技術(shù)、新工藝、新材料的運用

根據(jù)動態(tài)優(yōu)化控制的相關(guān)理論，在隧道施工之前，應(yīng)該研究和分析控制的重點與難點，并且在施工的時候，重視對新技術(shù)、新工藝、新材料的運用，并落實相應(yīng)的管理措施，促進施工的順利進行，縮短項目施工時間，提高隧道工程項目建設(shè)效益。

3.3 加強施工檢查和監(jiān)管

采用動態(tài)優(yōu)化控制的方式，還應(yīng)該重視檢查和監(jiān)管工作，即：將施工過程和網(wǎng)絡(luò)圖進行對比分析，加強對隧道施工整個過程的監(jiān)管，每天都應(yīng)該對施工進行總結(jié)，每個星期和每個月都要進行總結(jié)。檢查和監(jiān)管的具體內(nèi)容包括：應(yīng)該施工卻沒有組織建設(shè)的項目，依照規(guī)定還沒有竣工的項目，按照項目起始的最早時間和完工的最早時間設(shè)定提醒。同時提前對項目開始和結(jié)束進行警示，并通過表格或者圖形的形式上報相關(guān)信息，這樣管理人員就能夠及時了解相關(guān)的信息，從而采取措施合理調(diào)整施工順序，對出現(xiàn)的問題進行及時處理，實現(xiàn)動態(tài)管理和控制。

4 結(jié)語

在隧道施工管理過程中，采用動態(tài)優(yōu)化控制的方式，能夠時刻關(guān)注施工各方的變化情況，有利于優(yōu)化施工方案，促進施工的順利進行。在實際工作中需要注意的是：調(diào)整工程量的時候，應(yīng)該采用配套的合同管理模式，避免發(fā)生違約情況。同時，要詳細了解隧道工程的地質(zhì)情況，提高施工組織設(shè)計的科學性和合理性，從而在施工過程中盡量減小工程動態(tài)調(diào)整的幅度。此外，還應(yīng)該運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全面掌握隧道工程施工進度的影響因素，并采取有效的控制措施，實現(xiàn)對施工的動態(tài)優(yōu)化控制，促進隧道施工的順利進行，提高工程建設(shè)質(zhì)量和效益。

[1] 邱陵.隧道施工管理過程中的動態(tài)優(yōu)化控制[J].科學時代，2013，(16)：45-48.

[2] 李海寶.隧道施工管理過程中的動態(tài)優(yōu)化控制[J].科協(xié)論壇：下半月，2007，（8）：90-91.

[3] 田宏月.當前隧道工程的施工特點及優(yōu)化控制研究[J].科技與企業(yè)，2011，（10）：101-102.

[4] 吳波，高波.地鐵隧道施工對地表沉降影響的優(yōu)化控制分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2003，（3）：42-46.