CN109002674A - 一种隧洞群施工进度仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧洞群施工进度仿真方法及系统。本发明系统包括工程数据库子系统模块、施工工艺仿真子系统模块、网络计划分析子系统模块、成果统计分析子系统模块和帮助子系统模块，具有施工进度仿真与优化、施工方案优选、工期优化的功能。本发明将实际施工过程以数字仿真的方式实现，可以精确计算施工中的各项时间，实现隧洞钻爆法开挖过程的施工进度仿真；可综合隧洞工程施工技术要求和施工现场实际情况，有效提高隧洞工程掘进施工的决策与管理水平，克服人工进度编制的缺陷与不足，为本行业创造丰厚的经济效益。

Description

一种隧洞群施工进度仿真方法及系统

技术领域

本发明属于隧洞工程施工领域，具体涉及一种隧洞群施工进度仿真方法及系统。

背景技术

隧洞群施工进度管理与控制是一个具有实时性、动态性和随机性的复杂体系，各项实施环节紧密联系又相互限制，运用多种施工资源实现进度目标，受到诸多因素的影响以及潜在的不确定风险干扰。

隧洞群施工进度的影响因素包括地形地质条件复杂，水文气象条件多变，建筑材料品种多样、质量要求严格，施工环节复杂、施工设备数量大且规格多，实施专业性强、配套工程涉及面广，施工人员流动性大，施工常在野外环境进行、现场条件受到制约和工程施工涵盖经济投资、技术方法与人员协调等方面。隧洞群施工进度管理与控制源于不确定风险的存在，体现为不确定性与随机性。人为变量、自然变量和设备变量等不确定风险随机改变的可能性、风险性较大，且同一不确定风险对管理控制的影响在不同阶段的作用程度不一样，不同不确定风险对管理控制的干扰在同一阶段作用程度也不一样，具体随着时间变化而变化、随着空间变化而变化和随着事物属性变化而变化，致使不能准确衡量影响程度与范围，可能造成一系列不可预测的结果。此外，隧洞群一般采用钻爆法施工，为了使得施工现场的各项工作可以有条不紊的顺利实施，需要配备与协调大量的人力、物力和财力，进一步增加了施工进度管理与控制的难度。综上所述，这些关系密切又彼此制约的相关因素使得隧洞群施工进度管理与控制成为一项较为困难与艰巨的任务。

当前，参照以往类似工程经验难以制定合理有效的隧洞群施工进度计划和现场管理工作，实现拟定方案优选、建设工期调整与强度分布平衡的目的。所以，如何结合科学的方法理论与技术成果，寻求动态的、高效的与适合的施工进度管理方法与控制技术成为提高隧洞群施工进度管理效率和控制水平的关键问题，同时，也是提升隧洞群工程建设能力的重要内容。

发明内容

为有效促进隧洞群施工进度仿真技术的发展，本发明以钻爆法施工技术为背景，系统地研究隧洞群施工进度仿真方法及系统，实现了隧洞群进度计划制定的自动化、精确化、最优化，有效解决了在规划设计阶段的进度计划制定与优化问题，为工程建设的顺利开展提供了有效的辅助决策与技术支持功能。

为了达成所述目的，本发明提供了一种隧洞群施工进度仿真方法，具体包括以下步骤：

步骤1，根据隧洞群钻爆法施工中各项细微循环活动，分别形成相对简单的循环作业子网络，如钻孔从属循环、通风散烟从属循环；

步骤2，按照各项细微循环活动之间的前后关系与衔接顺序，各项循环作业子网络依次连接形成循环作业综合网络体系，如完整循环进尺施工环节网络；

步骤3，将循环作业综合网络体系转化为隧洞群钻爆法施工仿真模型；

步骤4，将实际隧洞群工程设计方案与钻爆法施工方案参数化，建立基础数据库；

步骤5，建立隧洞群施工进度仿真系统，将基础数据导入系统内。

本方法已充分考虑隧洞钻爆法施工的各项工艺技术环节，实现了隧洞钻爆法开挖过程的施工仿真，将实际施工过程以数字仿真的方式实现，可以精确计算施工中的各项时间，实现对施工进度的仿真。

本发明还提供了一种根据所述隧洞群施工进度仿真方法构建的系统，它包括：

工程数据库子系统模块，是隧洞群施工进度仿真系统的施工数据存储中心，通过数据录入界面可以录入隧洞群基本信息、爆破方案参数、机械设备型号与效率等施工所需参数，具有施工数据的输入、输出、存储、删除与修改等作用；

施工工艺仿真子系统模块，是隧洞群施工进度仿真系统中对工程施工全过程进行仿真的模块体系，以隧洞群钻爆法施工为例，单条隧洞由施工支洞和施工主洞组成，即单条隧洞施工工艺仿真由施工支洞工艺仿真和施工主洞工艺仿真组成，钻孔、爆破、支护、出渣、衬砌、灌浆等作业工序依次施工，同时，隧洞之间的衔接顺序、排列组合方式仿真等都属于施工工艺仿真子系统的功能范畴，需要真实、准确的反映出来；

网络计划分析子系统模块，包含实施方案评价选择、关键线路与施工进度管理控制，针对施工工艺仿真子系统得出的仿真数据结果进行分析与比较；

成果统计分析子系统模块，负责把获得的仿真数据以合理的施工方案、准确的关键路线图与清晰的施工横道图等形式呈现出来，为技术人员提供直观的参考；

帮助子系统模块。帮助子系统模块，用于满足技术人员所需的使用帮助文件与程序日志的管理。

本发明的有益效果：

隧洞群施工过程复杂，影响与限制因素众多，不确定性及其风险因素多样，不易准确、快速制定和控制隧洞群施工进度计划。本系统通过建立仿真方法及系统，由工程数据库子系统，施工工艺仿真子系统，网络计划分析子系统，成果统计分析子系统与帮助子系统共同组成，将与隧洞群钻爆法施工作业相关的数据导入、数据导出、仿真运行、统计分析及其它功能体系有机结合为统一整体，实现了施工进度仿真与优化、施工方案仿真与优化、施工工期调整与优化等功能，强化了现场管理能力，提高了工程建设水平，为施工组织设计和施工进度实时控制提供了准确的参考数据和合理的方法措施，能有效解决在前期规划设计阶段的进度计划制定与优化问题，为工程建设的顺利开展提供了有效的辅助决策与技术支持功能。

附图说明

图1是一种隧洞群施工进度仿真计算方法的流程图；

图2是一种隧洞群施工进度仿真系统的结构框图。

图中：1-工程数据库子系统模块；2-施工工艺仿真子系统模块；3-网络计划分析子系统模块；4-成果统计分析子系统模块；5-帮助子系统模块；11-施工数据输入输出；12-仿真模型参数储存；21-仿真起始条件设置；22-施工实时仿真计算；23-仿真结束条件设置；31-施工方案评价选择；32-施工关键路线分析；33-施工进度管理控制；41-施工工期调整优化；42-施工计划横道图绘制；43-施工仿真其他成果；51-仿真系统帮助文件；52-用户界面控制设置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种隧洞群施工进度仿真计算方法，包括以下步骤：

步骤1，根据隧洞群钻爆法施工中各项细微循环活动，分别形成相对简单的循环作业子网络层次，如钻孔从属循环、通风散烟从属循环；以钻孔从属循环为例，建立包括钻孔、清空、换位、钻孔、清空、换位、钻孔、清空、换位……的循环作业子网络；

步骤2，按照各项细微循环活动之间的前后关系与衔接顺序，各项循环作业子网络依次连接形成循环作业综合网络体系；

步骤3，将循环作业综合网络体系转化为隧洞群钻爆法施工仿真模型，具体的转化过程是将钻爆法施工过程的各个环节通过循环网络表达出来，各循环网络连接好之后即构成了隧洞群钻爆法施工仿真模型；

步骤4，将实际隧洞群工程设计方案与钻爆法施工方案参数化，建立基础数据库；参数化的过程在于将工程设计方案、施工方案通过一些列数值表达出来，包括隧洞群的空间分布、断面尺寸、围岩类别与等级、钻爆循环进尺、出渣方式等的工程参数。以出渣方式为例，通过装载机械效率与台数、运输机械容量与载重量、空车行使速度、重车行使速度完整描述出渣的过程及耗用时间。

步骤5，建立隧洞群施工进度仿真系统，将基础数据导入系统内。

如图2所示，一种根据所述隧洞群施工进度仿真方法构建的系统，包括：工程数据库子系统模块1、施工工艺仿真子系统模块2、网络计划分析子系统模块3、成果统计分析子系统模块4和帮助子系统模块5。

工程数据库子系统模块1用于施工数据输入输出11和仿真模型参数储存12。

施工工艺仿真子系统模块2用于仿真起始条件设置21、施工实时仿真计算22和仿真结束条件设置23。

网络计划分析子系统模块3用于施工方案评价选择31、施工关键路线分析32和施工进度管理控制33。

成果统计分析子系统模块4用于施工工期调整优化41、施工计划横道图绘制42和施工仿真其他成果43。

帮助子系统模块5包含仿真系统帮助文件51，用于用户界面控制设置52。

隧洞群施工进度仿真系统结构合理、功能明确，符合工程实际的施工需要，实现了施工进度仿真与优化、施工方案仿真与优化与施工工期调整与优化等预定设计功能，强化了现场管理能力，提高了工程建设水平，为施工组织设计和施工进度实时控制提供了准确的参考数据和合理的方法措施。

上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种隧洞群施工进度仿真方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1，根据隧洞群钻爆法施工中各项细微循环活动，分别形成相对简单的循环作业子网络；

步骤2，按照各项细微循环活动之间的前后关系与衔接顺序，所述各项循环作业子网络依次连接形成循环作业综合网络体系；

步骤3，将所述循环作业综合网络体系转化为隧洞群钻爆法施工仿真模型；

步骤4，将实际隧洞群工程设计方案与钻爆法施工方案参数化，建立基础数据库；

步骤5，建立隧洞群施工进度仿真系统，将基础数据导入所述隧洞群施工进度仿真系统内。

2.一种根据权利要求1所述的隧洞群施工进度仿真方法构建的隧洞群施工进度仿真系统，其特征在于：它包括：

工程数据库子系统模块，工程数据库子系统模块是所述隧洞群施工进度仿真系统的基础模块，为所述隧洞群施工进度仿真系统运行提供相关数据基础；

施工工艺仿真子系统模块，施工工艺仿真子系统模块是所述隧洞群施工进度仿真系统后续工作的前提和保障，从宏观层次与微观层次以数值仿真的方式再现了隧洞群施工的全过程；

网络计划分析子系统模块，包括实施方案评价选择、关键线路与施工进度管理控制，针对施工工艺仿真子系统模块得出的仿真数据结果进行分析与比较；

成果统计分析子系统模块，成果统计分析子系统模块把仿真结论以数据或者图表的形式显示出来，便于技术人员更加直观地了解施工方案。

3.根据权利要求2所述的隧洞群施工进度仿真系统，其特征在于：它还包括帮助子系统模块，帮助子系统模块用于满足技术人员所需的使用帮助文件与程序日志的管理。