隧道施工方案评价方法研究

2023-02-14

1 施工方案评价简述

目前隧道施工阶段, 施工方案的选择和评价是施工阶段最重要的工作之一, 但是实际操作过程中, 多数采用的是经验分析的方法, 大多只进行定性化的专家论证, 采用定量化分析和评价的情况较少。本文基于实际工程项目施工方案评价中存在的问题, 介绍了层次分析-数值分析相结合的方法, 把现代信息管理技术与工程具体实际结合起来, 有利于确定最合适的施工方案, 从而得到安全和经济的双赢。

目前隧道施工中, 常用的施工方法有CRD法 (交叉中隔墙) 、CD法 (中隔墙) 等, 公路隧道和铁路隧道这些方法都得到了大量的应用, 同时, 随着隧道施工技术的发展, 很多新的隧道施工技术不断地涌现, 目前隧道施工中, 也更多地使用预留核心土开挖法、上弧形导坑开挖法、三台阶七步开挖法, 并且实施的效果较好。对于这些不断涌现的新方法, 施工方法的不断增多, 使得施工方案的评价成了一个不可忽视的问题, 隧道施工方案的好与差, 评价时要综合考虑隧道的围岩等级和隧道的地质地貌, 基于目前国内外的研究成果, 对于隧道施工方案的评价, 形成了一定的评价标准。

首先, 安全是隧道建设中占据最重要的位置, 以人为本, 凡是可能危害人民人身安全的隐患, 一定要采取相应的措施进行有针对性的应对, 实现安全生产, 安全建设的目标。

其次, 要选出最优的施工方案, 就需要结合工程本身的地质地貌、断面尺寸、施工现场周边环境、成本、工程进度、施工难度等, 这样才能确定好最适合本隧道的施工方案。

再次, 初期支护的时间要尽量的快, 使得隧道衬砌结构能够迅速封闭成环。

最后, 大断面的施工作业可以给大型施工机具提供作业面, 能够极大的提供隧道施工的效率, 所以, 隧道断面中分部较少的施工方案应优先考虑。并且, 在满足其他条件时, 对于可以转换工法的方案, 在围岩突变、断层破碎带、地质条件较差的地方, 可以及时地调整, 从而保证安全、降低成本, 这类方案也可以优先进行考虑。

2 施工方案评价方法选择

层次分析法是现代管理分析技术中一个重要的部分, 为解决复杂问题提供了一个科学的方法, 该方法将复杂问题层次化、清晰化。计算出各个方案的最终综合权重, 将各个方案按照重要性依次排序。有限元法是隧道工程模拟分析中一个重要的方法, 为方案的确定提供准确的一手数据。该方法可以精确地分析出隧道围岩的几何非线性、非连续性材料和非均匀性材料, 对于实际工程中确定边界条件也很适用。该方法兼顾了工程实际和现代信息管理技术的方法, 具有较强的实用性。

2.1 层次分析-数值模拟相关理论

(1) 层次分析法法。层次分析法是现代信息管理技术中一个重要的方法, 对于方案的综合评价和比选非常适用。将主观定性化资料定量化, 并且成为一种科学的管理系统分析方法。

(2) 数值分析法。数值分析是隧道施工仿真中一个重要的工具, 也是目前隧道施工技术中应用最普遍的一种工具。随着隧道施工技术的不断进步, 数值分析也越来越成功的应用与隧道分析技术中。

2.2 层次分析-数值模拟使用流程

(1) 层次分析使用流程。第一、建立层次分析方法的模型, 第二、建立相应的判断矩阵, 第三、进行层次单排序, 最后进行一致性验收和层次综合排序。

(2) 数值模拟流程。第一、建立相应的数值模型, 第二、根据模型进行计算, 第三、按照平衡状态的施工模型计算和检验结果、模拟隧道施工的过程, 得出相应的指标变化值。

2.3 施工方案评价步骤

采用层次分析-数值分析的方法进行施工方案的评价, 评价步骤如下。

(1) 构建层次分析方法的模型。层次分析法是将复杂问题层次化、清晰化, 首先要将问题层次化, 构建出具有层次结构的模型, 将复杂问题分解为简单的因素, 按照因素的属性进行层次划分, 下一层因素由上一层控制, 层次主要包括三层:目标层、中间层、最底层。

(2) 利用数值模拟得到指标原始数据。数值分析是解决隧道施工仿真的最好的一个方法, 利用计算机进行隧道施工过程的仿真模拟, 初选评价指标, 并用于确定各项评价指标的基础数据。

(3) 判断矩阵的建立和矩阵一致性检验。判断矩阵的建立能够反映各个因素之间的重要程度的方法, 由决策者进行分析确定。一致性检验, 实际问题中, 必须保证逻辑的准确。

(4) 计算层次单排序。下层因素对上层因素的重要程度用层次单排序来确定, 也就是其权重即重要性程度。

(5) 计算层次总排序。我们最终的目标是确定各个方案的综合向量权重, 由下到上最终计算确定方案层次总排序, 即方案的优劣。

3 结语

本文对施工方案评价方法及过程进行分析, 利用层次分析的模糊数学的分析方法建立模型, 结合数值分析的方法, 综合隧道施工方案中的相关特征指标, 进行隧道施工方案的单排序和排序, 最终确定了层次分析-数值模拟进行隧道施工方案评价的方法, 为隧道施工方法评价提供参考借鉴。

摘要：隧道施工是公路建设中一个重要的部分, 影响工程的成本、质量、进度, 隧道施工方案将很大程度决定着施工阶段工程的成本、质量和进度, 施工方案的评价在项目实施阶段起到至关重要的作用。本文介绍了施工方案评价基本概念, 研究了基于层次分析-数值分析相结合的评价方法, 并基于该方法的理论和使用流程, 列出了评价流程和步骤, 为隧道施工方法评价提供参考借鉴。

关键词：隧道施工,层次分析-数值分析,方案评价