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 水利與環(huán)境學院，湖北 宜昌 443002)

0 引 言

近年來，我國水利事業(yè)取得巨大進步。在大壩的施工修建過程中，各工序直接同時開展極易引發(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)在時間上相連接，工作范圍重疊，易造成施工時間浪費及施工成本增加[2]。空間沖突是交叉作業(yè)的不同工序在同一時間相互競爭，沖突頻率越大，造成損失的可能性越大，且交叉作業(yè)的時間越大，損失越大[3]。因此，研究分析大壩澆筑過程中的交叉作業(yè)，對于確保施工工序合理高效開展具有重要意義。

研究分析交叉作業(yè)是保障大壩施工安全及效率的關鍵，國內外學者對此開展了諸多研究。刁培濱等[4]分析了水電施工中的作業(yè)類型，并針對交叉作業(yè)危險性大但安全風險計算分析欠缺的現(xiàn)狀,提出了交叉作業(yè)安全風險分析計算的可行性方法,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體受到危害能量威脅的工序在包含該工序施工作業(yè)時間的百分比，為定量計算空間沖突時間頻率提供了重要基礎；鐘登華等[6]運用循環(huán)網(wǎng)絡仿真方法把排隊論與計算機模擬技術應用于施工進度網(wǎng)絡計劃當中，能夠對工序循環(huán)中的施工作業(yè)動態(tài)隨機性進行模型化。

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，本文對交叉作業(yè)施工工序進行分析，確定存在時間沖突的立體交叉作業(yè)類別，計算存在空間沖突的交叉作業(yè)的總時長占承災體總時長的比例，為衡量大壩澆筑整個過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源工序和承災體工序。其中，危險源工序為混凝土纜機運輸工序；承載體工序分為大壩澆筑等施工工序?；炷晾|機運輸工序可進一步分為升吊罐、水平運輸、 降吊罐、空載返回等幾個工序。當混凝土纜機運輸工序與澆筑等工序在同一時間發(fā)生時就會產生時間沖突，極易造成損失。識別存在時間競爭的立體交叉作業(yè)見表1。

表1 交叉作業(yè)表Tab.1 Crossover operation

2 沖突致災分析

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

為便于定量對空間沖突進行分析，將承災體工序澆筑表示為V1，將危險源工序升吊罐、水平運輸、 降吊罐、空載返回分別表示為V1、V2、V3、V4，以承災體在危險源影響范圍內空間沖突時間頻率來表征空間沖突，并將其抽象為產生危險源工序的開始時刻SH結束時刻FH的多個作業(yè)時間區(qū)段(SH，F(xiàn)H)與承災體工序的開始時刻SV結束時刻FV的作業(yè)時間段(SV,FV)發(fā)生動態(tài)重疊，見圖1。

圖1 交叉作業(yè)時間Fig.1 Cross-work time

(1)

重疊時間為0，表示不存在空間沖突；重疊時間不為0，則存在空間沖突，計算并記錄其重疊時間。

3 空間沖突計算

在大壩澆筑過程中，此類型的危險源工序H和承災體工序V被重復執(zhí)行，其重疊次數(shù)i不斷增加。至施工過程結束，其總重疊次數(shù)為n，則其重疊的總時間ETHV可表示為：

(2)

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

(3)

根據(jù)空間沖突的交叉總時長ET在承災體工序總時長的比例，定量計算出承災體出現(xiàn)在危險源工序影響范圍內的可能性的空間沖突時間頻率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)大壩施工倉面較窄，每日施工時間為8 h，選取左岸某壩段6個澆筑倉面3天內大壩澆筑施工為例，各倉面正在進行的施工作業(yè)為倉面澆筑，澆筑倉面上方纜機吊罐施工工序為升吊罐、水平運輸、 降吊罐、空載返回以運輸混凝土。

4.2 空間沖突計算

根據(jù)式(1)、式(2)，大壩6個倉面的施工交叉類型及時間見表2。

表2 倉面交叉作業(yè)表Tab.2 Cross job type

根據(jù)式(3)計算各倉面上所有類型交叉作業(yè)的總時間，倉面1上的交叉作業(yè)總時間為15.8 h，倉面2上的總時間為18.1 h，倉面3上的總時間為18.2 h，倉面4上的總時間為19.4 h，倉面5上的總時間為17.9 h，倉面6上的總時間為20.2 h。

跟據(jù)式(4)，各倉面交叉作業(yè)的總時間與大壩澆筑工序施工的總時長的比例見圖2。

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

圖2 倉面空間沖突Fig.2 Cross-work conflict

為進一步探究各施工作業(yè)造成空間沖突的影響，計算各倉面上的各施工工序的空間沖突頻率。見圖3。

圖3 施工工序沖突Fig.3 Construction process

由圖3可知，各倉面上交叉作業(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，即吊罐水平運輸與澆筑工序的交叉時間最長，時間頻率最大，空間沖突最大。因此，可適當進行纜機水平運輸路線調整，減少交叉作業(yè)時間，降低空間沖突頻率。

5 結 論

1) 通過分析大壩澆筑施工的交叉作業(yè)劃分交叉作業(yè)類型，對存在空間沖突的交叉作業(yè)的致災原因進行分析，計算發(fā)生交叉作業(yè)的時間頻率表征空間沖突頻率，可為大壩澆筑施工進行指導，減小空間沖突致災的可能性，保證施工安全。

2) 案例結果表明，在所有的澆筑倉面中，6號倉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，應適當采取措施減少倉面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，本文只通過交叉作業(yè)的時間頻率表征空間沖突，空間及時空等因素未予考慮。因此，不斷提高模型的精確性以及綜合考慮其他因素，將會是進一步的研究方向。