Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống,để thiết kế bố trí mặt bằng công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.99 MB, 137 trang )
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện ở nƣớc ta từ trƣớc tới nay và cả
trong thời gian tới vẫn là yêu cầu cấp thiết của ngành xây dựng góp phần đáng kể
thúc đẩy công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. Những năm gần đây
Chính phủ và các Bộ, Ngành đã phê duyệt nhiều dự án xây dựng thủy lợi, thủy điện
với quy mô lớn, thu hút lƣợng vốn đầu tƣ khá lớn từ nguồn ngân sách nhà nƣớc nhƣ
là: Hồ chứa nƣớc Định Bình tại Bình Định, thủy điện Na Hang tại Tuyên Quang,
Hồ chứa nƣớc Cửa Đạt tại Thanh Hóa, Hà Động tại Quảng Ninh, thủy điện Sơn La,
thủy điện Huội Quảng tại Sơn La, thủy điện Bản Chát tại Lai Châu, Đại Ninh tại
Bình Thuận và nhiều công trình khác.
Các dự án xây dựng thủy lợi, thủy điện với quy mô càng lớn thì công tác vận
chuyển càng nhiều, việc thiết kế bố trí mặt bằng công trƣờng xây dựng (MBCTXD)
càng cần phải quan tâm mà đặc biệt là hệ thống đƣờng vận chuyển trên công trƣờng
nhằm phục vụ cho sản xuất trên công trƣờng đáp ứng các mục tiêu: công trình hoàn
thành đúng tiến độ, chất lƣợng cao, an toàn và giá thành thấp.
Tổ chức thi công công trình thủy lợi, thủy điện có các đặc điểm riêng:
-
Khối lƣợng công trình lớn, nhiều hạng mục nên khối lƣợng vận chuyển trên
công trƣờng rất lớn nhƣ: công trình Cửa Đạt - Thanh Hóa, thuỷ điện Sơn La,
Đại Ninh - Bình Thuận ... có khối lƣợng vận chuyển đất, đá và bê tông trên
20 triệu m3, vì vậy chi phí cho công tác vận chuyển chiếm tỷ trọng khá cao
trong tổng chi phí xây dựng công trình;
-
Thời gian thi công kéo dài, thƣờng 4 đến 6 năm có khi đến 10 năm. Tiến độ
thi công bị khống chế theo từng năm xây dựng;
-
Phạm vi hoạt động rộng, nhiều đối tƣợng tham gia vào quá trình thi công trên
công trƣờng;
-
Chịu sự chi phối trực tiếp của điều kiện tự nhiên nhƣ: địa hình, địa chất, địa
chất thuỷ văn, thủy văn và khí tƣợng thủy văn;
2
-
Chịu sự ảnh hƣởng của điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội tại khu vực xây
dựng công trình.
Do các đặc thù nêu trên đòi hỏi việc thiết kế bố trí MBCTXD phải đáp ứng yêu
cầu đặt ra của dự án là đẩy nhanh tiến độ xây dựng, giảm giá thành công trình, đảm
bảo chất lƣợng và an toàn trong quá trình thi công.
MBCTXD là một hệ thống, một mô hình động phát triển theo không gian và thời
gian, luôn luôn phải đáp ứng nhu cầu của công trƣờng đặt ra nhƣng phải phù hợp
với từng giai đoạn thi công và quy trình công nghệ xây dựng.
Trong thiết kế bố trí MBCTXD nhiệm vụ quan trọng và ảnh hƣởng nhiều đến
giá thành xây dựng công trình là lựa chọn hệ thống đƣờng vận chuyển tối ƣu trên
công trƣờng và tìm đƣợc phƣơng án vận chuyển tối ƣu cho các công tác vận
chuyển.
Cho đến nay quan điểm về thiết kế bố trí MBCTXD là dựa vào địa hình và
phƣơng pháp tính toán thiết kế truyền thống để quy hoạch, thiết kế hệ thống đƣờng
vận chuyển trên công trƣờng mà chƣa đƣa ra đƣợc luận cứ khoa học để lựa chọn hệ
thống đƣờng vận chuyển, nên năng lực vận chuyển của đƣờng thi công chƣa đƣợc
đánh giá (có thể thiếu, có thể thừa) và nhƣ vậy sẽ dẫn đến gây thiệt hại không nhỏ,
mặt khác chƣa có phƣơng pháp tính giá cƣớc vận chuyển sát thực trên công trƣờng
để làm cơ sở so sánh lựa chọn vị trí xí nghiệp sản xuất phụ, kho bãi, nên chƣa có chỉ
tiêu về kinh tế để so sánh các phƣơng án bố trí MBCTXD.
Để có cơ sở so sánh các phƣơng án MBCTXD, giảm chi phí trong quá trình xây
dựng và đáp ứng yêu cầu về chất lƣợng, tiến độ và an toàn trong thi công, việc
nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ khoa học trong việc thiết kế bố trí tối ƣu
MBCTXD là rất cần thiết. Đề tài “Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ƣu
hóa khi thiết kế bố trí mặt bằng thi công các công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt
Nam” đƣợc đề xuất trong luận án là một trong những nghiên cứu nhằm góp phần
giải quyết một số yêu cầu cấp thiết trong thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy
lợi, thủy điện ở nƣớc ta hiện nay mà phạm vi nghiên cứu là đề xuất phƣơng pháp
lựa chọn hệ thống đƣờng vận chuyển, tính toán cƣớc phí vận chuyển và tìm phƣơng
3
án vận chuyển tối ƣu cho các công tác vận chuyển trên công trƣờng..
2. Mục đích nghiên cứu
-
Từ đặc điểm tổ chức thi công công trình thủy lợi, thủy điện, tầm quan trọng của
công tác vận chuyển trên công trƣờng, nghiên cứu ứng dụng phân tích hệ thống,
tối ƣu hóa để đề xuất phƣơng pháp lựa chọn tuyến đƣờng vận chuyển tối ƣu và
tính toán cƣớc phí vận chuyển trên công trƣờng làm cơ sở xác định vị trí tối ƣu
xí nghiệp sản xuất phụ, tính toán lựa chọn phƣơng án vận chuyển tối ƣu, nhằm
mục tiêu tối ƣu MBCTXD (giảm chi phí vận chuyển trên công trƣờng, giảm giá
thành xây dựng công trình).
-
Từ thực tiễn các công trình xây dựng thủy lợi, thủy điện hiện nay và qua phân
tích đƣa ra một số các chỉ tiêu để lựa chọn MBCTXD công trình thủy lợi, thủy
điện.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
-
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phân tích hệ thống, tối ƣu hoá ứng dụng trong thiết
kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam.
-
Phạm vi nghiên cứu ứng dụng phân tích hệ thống, tối ƣu hoá trong thiết kế bố trí
MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam mà phần đi sâu chủ yếu là
lựa chọn hệ thống tuyến đƣờng vận chuyển tối ƣu, tính toán cƣớc phí vận
chuyển cho từng tuyến đƣờng, xác định vị trí tối ƣu xí nghiệp sản xuất phụ và
tìm phƣơng án vận chuyển tối ƣu cho các công tác vận chuyển trên công trƣờng
xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
-
Phƣơng pháp kế thừa: Nghiên cứu những công trình khoa học, lý thuyết đã có,
tìm tòi những vấn đề cần hoàn thiện, bổ sung để áp dụng vào điều kiện cụ thể
của đề tài.
-
Phƣơng pháp ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thông, tối ƣu hóa: Nghiên cứu ứng
dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ƣu hóa trong thiết kế bố trí MBCTXD;
-
Phƣơng pháp tổng kết phân tích thực tế: Trên cơ sở các tổng kết, phân tích trong
thực tiển thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện để đề xuất
4
phƣơng pháp lựa chọn tuyến giao thông hợp lý trên công trƣờng và tính toán
cƣớc phí vận chuyển;
-
Phƣơng pháp nghiên cứu điển hình: Tác giả nghiên cứu phân tích thực trạng bố
trí mặt bằng một số công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam, tìm ra những vấn
đề chƣa hợp lý và hợp lý để đặt bài toán giải quyết vấn đề nhằm gợi ý làm mẫu
cho các nhà tƣ vấn thiết kế có thể áp dụng kết quả nghiên cứu của tác giả.
5. Giá trị khoa học và thực tiễn
5.1 Giá trị khoa học
-
Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ƣu hoá để xây dựng đƣợc mô hình
toán và phƣơng pháp lựa chọn tuyến đƣờng vận chuyển, tính cƣớc phí vận
chuyển trên công trƣờng, làm cơ sở để xác định vị trí tối ƣu xí nghiệp sản xuất
phụ và tối ƣu công tác vận chuyển trên công trƣờng xây dựng công trình thủy
lợi, thủy điện ở Việt Nam.
-
Đƣa ra phƣơng pháp tính giá thành vận chuyển trên công trƣờng để làm cơ sở so
sánh lựa chọn MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện.
5.2 Giá trị thực tiễn
-
Dựa trên nền tảng phƣơng pháp phân tích hệ thống, tối ƣu hóa để xây dựng bài
toán lựa chọn tuyến đƣờng vận chuyển và tính cƣớc phí vận chuyển trên công
trƣờng xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện;
-
Ứng dụng tiềm năng tin học hoá để lập trình tạo công cụ tính toán so sánh đƣợc
nhiều phƣơng án lựa chọn tuyến đƣờng vận chuyển hợp lý và tính cƣớc phí vận
chuyển trên công trƣờng;
-
Thông qua việc tính toán cho công trƣờng Cửa Đạt - Thanh Hóa để khẳng định
với các nhà chuyên môn làm công tác thiết kế tổ chức thi công về phƣơng pháp
tính toán, sử dụng chƣơng trình máy tính làm công cụ tính toán để có thể áp
dụng cho tất cả các công trình xây dựng thủy lợi, thủy điện, nhằm giảm giá
thành xây dựng công trình.
-
Đƣa ra các chỉ tiêu lựa chọn MBCTXD giúp các nhà thiết kế, các nhà quản lý có thể
lấy đó làm cơ sở để phân tích lựa chọn phƣơng án bố trí MBCTXD hợp lý.
5
5.3 Những đóng góp mới của luận án
1/ Áp dụng phƣơng pháp luận phân tích hệ thống, tối ƣu hóa vào thiết kế bố trí mặt
bằng công trƣờng xây dựng, coi mặt bằng công trƣờng xây dựng là hệ thống sản
xuất, các hoạt động trên công trƣờng đƣợc xem xét trong tổng thể chung của công
trƣờng; từ đó lựa chọn phƣơng án tối ƣu cả hệ thống trong việc thiết kế bố trí mặt
bằng công trƣờng xây dựng.
2/ Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ƣu hóa để xây dựng bài toán “ Lựa
chọn tuyến đƣờng và tính cƣớc phí vận chuyển trên công trƣờng” trên quan điểm
giá thành vận chuyển trên công trƣờng xây dựng gồm hai thành phần đó là chi phí
cho công tác xây dựng tuyến giao thông và chi phí cho công tác vận chuyển trên
công trƣờng.
3/ Đề xuất phƣơng pháp tính toán cƣớc phí vận chuyển cho từng tuyến đƣờng trên
công trƣờng dựa trên quan điểm tính giá thành vận chuyển.
4/ Đề xuất các sơ đồ, quy trình và phần mềm tính toán lựa chọn tuyến đƣờng vận
chuyển trên công trƣờng để làm cơ sở tối ƣu mặt bằng công trƣờng xây dựng.
5/ Đề xuất các chỉ tiêu để đánh giá, lựa chọn mặt bằng công trƣờng xây dựng.
6. Cấu trúc của luận án
Luận án đƣợc cấu trúc nhƣ sau:
Phần mở đầu
Giới thiệu tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi
nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu, giá trị khoa học thực tiễn và tóm tắt các đóng
góp mới về khoa học và khả năng ứng dụng nghiên cứu của luận án vào thực tiễn.
Chương 1: Tổng quan về thiết kế bố trí mặt bằng công trường xây dựng công trình
thủy lợi, thủy điện
Các vấn đề đƣợc nêu trong chƣơng này là cơ sở lý thuyết về đặc điểm xây dựng
công trình thủy lợi, thủy điện, nội dung và các phƣơng pháp tính toán thiết kế bố trí
MBCTXD, tình hình nghiên cứu về thiết kế MBCTXD công trình thủy lợi, thủy
điện trên thế giới và ở Việt Nam. Trên cơ sở nghiên cứu phân tích thực trạng việc
nghiên cứu về thiết kế bố trí MBCTXD, nêu lên đƣợc các tồn tại trong việc nghiên
6
cứu và trong công tác thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện trong
và ngoài nƣớc để kiến nghị, đề xuất ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống và tối ƣu
hóa trong thiết kế bố trí tối ƣu MBCTXD.
Chương 2: Ứng dụng phân tích hệ thống, tối ưu hóa vào thiết kế mặt bằng và công
tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phân tích hệ thống, tối ứu hóa ứng dụng khi thiết kế
bố thí MBCTXD. Nghiên cứu phƣơng pháp quy hoạch tuyến tính ứng dụng giải các
bài toán tối ƣu vị trí xí nghiệp sản xuất phụ và công tác vận chuyển trên công
trƣờng. Xây dựng mô hình bài toán tìm vị trí xí nghiệp sản xuất phụ, các bài toán tối
ƣu công tác vận chuyển trên công trƣờng xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện.
Chưong 3: Lựa chọn tuyến giao thông và tính cước phí vận chuyển trên công
trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện
Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm đƣờng thi công và công tác vận chuyển trên
công trƣờng xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện để nghiên cứu phƣơng pháp
quy hoạch, thiết kế hệ thống giao thông trên công trƣờng. Đề xuất quan điểm về
phƣơng pháp tính toán giá thành vận chuyển, nghiên cứu xây dựng phƣơng pháp lựa
chọn tuyến đƣờng tối ƣu trên công trƣờng xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện
để làm tiêu chí lựa chọn MBCTXD, nghiên cứu phƣơng pháp tính cƣớc phí vận
chuyển trên công trƣờng xây dựng, nhằm đƣa chi phí xây dựng đƣờng vận chuyển
trực tiếp vào cƣớc phí vận chuyển. Ứng dụng tin học hiện đại lập trình tính toán lựa
chọn tuyến đƣờng vận chuyển và tính cƣớc phí vận chuyển trên công trƣờng.
Chương 4: Vận dụng kết quả nghiên cứu để giải quyết những bài toán thực tể trên
công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt nam và đề xuất những
tiêu chí để lựa chọn MBCTXD
Dựa vào kết quả nghiên cứu ở chƣơng 2, 3 ứng dụng vào công trình Cửa Đạt –
Thanh Hóa để giải quyết một số bài toán lựa chọn tuyến đƣờng vận chuyển tối ƣu,
tính toán cƣớc phí vận chuyển cho từng tuyến đƣờng trên công trƣờng, tìm phƣơng
án vận chuyển tối ƣu cho các công tác vận chuyển trên công trƣờng Cửa Đạt –
Thanh Hoá.
7
Trên cơ sở các kết quả của các bài toán, phân tích đánh giá kết quả nghiên cứu
ứng dụng vào công trình cụ thể ở Việt Nam.
Đƣa ra các chỉ tiêu đánh giá lựa chọn MBCTXD.
Kết luận, kiến nghị
Danh mục các tài liệu khoa học tác giả luận án đã công bố
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
8
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CÔNG TRƢỜNG XÂY
DỰNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI, THUỶ ĐIỆN
1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CÔNG TRƢỜNG XÂY
DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN
1.1.1 Tầm quan trọng của mặt bằng công trƣờng xây dựng (MBCTXD) trong
tổ chức sản xuất xây dựng [8], [47]
MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện đƣợc xem nhƣ là một hệ thống sản
xuất lớn để tạo ra các sản phẩm chính là các hạng mục công trình xây dựng nhƣ:
đập, tràn xả lũ, cống lấy nƣớc, tuy nen thủy điện, nhà máy thuỷ điện, nhà quản lý ...
cùng với các hạng mục công trình phụ trợ nhƣ tuy nen dẫn dòng, đê quai, kênh dẫn
dòng, đƣờng thi công ..., các xí nghiệp sản xuất phụ, các kho bãi chứa vật liệu, các
khu nhà tạm, các công trình phúc lợi, các phƣơng tiện thi công và nguồn nhân lực
đƣợc tổ chức bố trí, quy hoạch trong một không gian khống chế và thời gian nhất
định tạo thành một hệ thống thống nhất theo không gian và thời gian đó là
MBCTXD.
Thiết kế bố trí hợp lý MBCTXD sẽ góp một phần lớn trong việc thực hiện mục
tiêu của dự án đó là đảm bảo công trình đạt chất lƣợng cao, đẩy nhanh tiến độ, hạ
thấp giá thành, an toàn lao động và vệ sinh môi trƣờng. Đó chính là mục tiêu phấn
đấu trong các dự án đầu tƣ xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện từ trƣớc đến
nay.
MBCTXD là một phần rất quan trọng trong công tác tổ chức thi công các công
trình xây dựng và đặc biệt là các công trình thủy lợi, thủy điện nó càng đƣợc chú
trọng hơn trong giai đoạn hiện nay, khi mà nƣớc ta đang bƣớc vào thời kỳ hội nhập
quốc tế, khi mà nền kinh tế thị trƣờng đã tạo ra một môi trƣờng cạnh tranh quyết liệt
trong kinh doanh xây dựng, khi mà chất lƣợng công trình và giá thành xây dựng là
những yếu tố quyết định sự tồn tại và phát triển của các doanh nghiệp xây dựng, vì
vậy việc nghiên cứu thiết kế bố trí mặt bằng công trƣờng xây dựng là rất cần thiết,
một đòi hỏi từ thực tế trong công tác tổ chức sản xuất xây dựng hiện nay.
9
Nhƣ vậy, MBCTXD có thể quan niệm nhƣ một hệ thống, một mô hình động,
phát triển theo không gian và thời gian, phù hợp với công nghệ và quy trình xây
dựng, liên hệ với bên ngoài bằng các mối quan hệ thị trƣờng và quá trình công
nghiệp hóa xây dựng.
MBCTXD là một bộ phận trong nội dung chuẩn bị xây dựng nên nó đƣợc hình
thành và phát triển qua các giai đoạn: chuẩn bị đầu tƣ, chuẩn bị xây dựng, chuẩn bị
thi công.
-
Giai đoạn chuẩn bị đầu tƣ: Bắt đầu từ khi có chủ trƣơng đầu tƣ đến khi phê
duyệt dự án:
+ Chọn khu vực địa điểm xây dựng và dự kiến nhu cầu sử dụng đất trên cơ sở
giảm tới mức tối đa diện tích sử dụng đất và những ảnh hƣởng về việc di dân
giải phóng mặt bằng, tái định cƣ;
+ Phân tích, lựa chọn sơ bộ về công nghệ, kỹ thuật và các điều kiện cung ứng
vật tƣ kỹ thuật, thiết bị, nhiên liệu, năng lƣợng.;
+ Hình thành thiết kế sơ bộ mặt bằng công trƣờng xây dựng đồng thời với hồ sơ
thiết kế sơ bộ;
-
Giai đoạn chuẩn bị xây dựng: Bắt đầu khi giao nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật và đến
thời điểm kết thúc thiết kế giai đoạn bản vẽ thi công. Giai đoạn này mặt bằng
công trƣờng xây dựng đƣợc hình thành đầy đủ và thể hiện chi tiết, cụ thể về
phƣơng án lựa chọn.
-
Giai đoạn chuẩn bị thi công: Bắt đầu từ khi ký hợp đồng nhận thầu cho đến khi
bắt đầu triển khai xây dựng. Trong giai đoạn này nhà thầu điều chỉnh, chi tiết
hoá mặt bằng công trƣờng xây dựng đã đề xuất trong hồ sơ dự thầu để đƣa ra
phƣơng án mặt bằng công trƣờng hợp lý nhất để triển khai xây dựng.
Chi phí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện chiếm tỷ trọng khá lớn trong
giá thành xây dựng công trình. Nó có ảnh hƣởng rất lớn không chỉ đến giá thành
xây dựng mà còn ảnh hƣởng đến tiến độ thi công, chất lƣợng công trình và an toàn
trong thi công. Thực trạng hiện nay cho thấy rằng việc nghiên cứu đánh giá
MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện chƣa đƣợc quan tâm đúng mức, hiệu quả
10
đầu tƣ xây dựng MBCTXD chƣa đƣợc đánh giá đầy đủ, việc đánh giá, so sánh lựa
chọn tối ƣu mặt bằng còn ít đƣợc quan tâm. Với đặc điểm của các công trình thủy
lợi, thủy điện có vốn đầu tƣ lớn, phạm vi công trình rộng, vì vậy việc nghiên cứu
ứng dụng khoa học kỹ thuật, khoa học tổ chức vào thiết kế tổ chức MBCTXD cần
đƣợc chú trọng. Đánh giá tổng quan về thiết kế tổ chức MBCTXD công trình thủy
lợi, thủy điện trên cơ sở đó để nghiên cứu giải pháp tối ƣu hoá thiết kế bố trí
MBCTXD là điều hết sức cần thiết trong thiết kế tổ chức MBCTXD công trình thủy
lợi thủy điện hiện nay.
1.1.2 Nội dung cơ bản thiết kế bố trí mặt bằng công trƣờng xây dựng công
trình thủy lợi, thủy điện [8], [27], [41]
1.1.2.1 Những đặc điểm xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện
Khi xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện có những đặc điểm sau:
-
Sản phẩm mang tính đơn chiếc, đƣợc tạo ra tại địa điểm xây dựng đã định trƣớc;
-
Điều kiện tự nhiên phức tạp, luôn luôn chi phối tác động đến quá trình thi công
công trình;
-
Quy mô công trình lớn, khối lƣợng nhiều, điều kiện kỹ thuật yêu cầu cao và
phức tạp, phần lớn đƣợc bố trí phân tán trên hiện trƣờng rộng, kinh phí đầu tƣ
lớn;
-
Thời gian xây dựng công trình kéo dài nhiều năm, nhƣng phải đảm bảo các điều
kiện hoạt động bình thƣờng ở hạ du nhƣ: giao thông thủy, cấp nƣớc cho nông
nghiệp, cho sinh hoạt…Đặc biệt phải đảm bảo an toàn trong công tác phòng
chống lũ;
-
Phần lớn các công trình nằm ở vùng xa đô thị, xa khu dân cƣ, nên điều kiện sinh
hoạt trên công trƣờng gặp nhiều khó khăn;.
-
Trong một công trƣờng thƣờng phân chia nhiều gói thầu khác nhau, cho nên có
nhiều đơn vị tham gia, nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau;
-
Công trƣờng thƣờng diễn ra trên phạm vi rộng, ảnh hƣởng đến cuộc sống của
nhiều ngƣời dân, nên mang tính chất xã hội cao;
-
Khối lƣợng các công trình phụ trợ lớn nên chi phí phục vụ thi công chiếm tỷ
11
trọng lớn trong tổng chi phí xây dựng công trình;
-
Vật liệu sử dụng trên công trƣờng chủ yếu là vật liệu thô, nặng, khối lƣợng vận
chuyển lớn, đƣờng thi công nhiều tuyến và chủ yếu là đƣờng tạm trên mặt bằng
có địa hình phức tạp cho nên giá thành công tác vận chuyển sẽ ảnh hƣởng lớn
đến giá thành xây dựng công trình;
-
Hệ thống giao thông khá lớn chỉ phục vụ trong nội bộ công trƣờng, nhƣng có
mối quan hệ mật thiết với bên ngoài;
-
Thời gian sử dụng đƣờng thi công: có những tuyến chỉ sử dụng trong một thời
gian ngắn sau khi đã hoàn thành khối lƣợng yêu cầu vận chuyển sẽ bỏ đi, ví dụ:
Đƣờng vận chuyển đất đá đào móng công trình đến các bãi thải, nhƣng cũng có
những tuyến đƣợc sử dụng lâu dài trong cả quá trình thi công và còn tiếp tục sử
dụng làm đƣờng quản lý sau này thƣờng là các tuyến đƣờng chạy dọc hai bờ từ
đƣới hạ lƣu đến đập;
-
Biện pháp thi công áp dụng chủ yếu bằng cơ giói nên sử dụng một lƣợng máy
móc thiết bị xây dựng khá lớn mà chủ yếu là ô tô tải và nhƣ vậy cần phải lựa
chọn loai xe có trọng tải phù hợp để giảm chi phí vận chuyển;
-
Tiến độ thi công là khống chế theo năm xây dựng phụ thuộc vào điều kiện thủy
văn, do vậy việc lập và điều khiển tiến độ thi công phải đƣợc áp dụng công nghệ
tiên tiến để dảm bảo tiến độ thi công không bị phá vỡ;
-
Phƣơng án dẫn dòng thi công là một trong những đặc điểm cần hết sức chú ý,
xem xét khi bố trí mặt bằng công trƣờng.
Tất cả những đặc điểm trên đòi hỏi phải có những giải pháp hợp lý trong việc
thiết kế bố trí MBCTXD để đảm bảo mục tiêu đề ra khi thi công các công trình thủy
lợi, thủy điện.
Trên góc độ kinh doanh xây dựng, hiện nay trên thị trƣờng xây dựng các doanh
nghiệp xây dựng đang ra sức xây dựng và quảng bá thƣơng hiệu của mình. Họ phải
chứng tỏ năng lực của mình trong cạnh tranh cụ thể trong các cuộc đấu thầu xây
dựng và trong đó phƣơng án tổ chức mặt bằng công trƣờng xây dựng chiếm một vị
trí quan trọng.
12
Để đƣa ra đƣợc một MBCTXD lý tƣởng đáp ứng mọi điều kiện thuận lợi cho
sản xuất trên công trƣờng, cần phải nghiên cứu phân tích các đặc điểm nêu trên, trên
cơ sở đó để xây dựng bài toán với các ràng buộc xuất phát từ đặc điểm của công
trình.
1.1.2.2 Các loại mặt bằng xây dựng công trinh thủy lợi, thủy điện
a) Theo quy mô, nhiệm vụ của bản đồ mặt bằng, mặt bằng công trường xây
dựng có thể hình thành với các loại sau:
Mặt bằng công trường xây dựng (Tổng mặt bằng xây dựng): là bản đồ bố trí
chung cho toàn bộ khu vực xây dựng công trình gồm các hạng mục công trình
chính, các khu vực bãi chứa vật liệu, bãi phế thải, các khu vực sản xuất phụ, khu
vực nhà ở, nhà làm việc, kho tàng, đê quai, công trình dẫn dòng, hệ thống đƣờng
giao thông trên công trƣờng v.v … đƣợc tính toán, bố trí theo phƣơng án tổ chức
xây dựng, phù hợp quy trình của dây chuyền công nghệ. MBCTXD còn đƣợc gọi là
“Mặt bằng bố trí chung” và đƣợc coi nhƣ một hệ thống sản xuất liên hoàn, việc tính
toán thiết kế, bố trí các các hạng mục công trình phụ trợ cũng nhƣ mạng lƣới giao
thông tạo thành mối liên hệ chặt chẽ với nhau giữa các hạng mục công trình chính,
hạng mục công trình phụ trợ để tạo nên sự gắn kết giữa MBCTXD với công nghệ
xây dựng. Chất lƣợng, giá thành sản phẩm và thời hạn hợp đồng phụ thuộc rất lớn
từ các yếu tố tổ chức xây dựng mà trong đó tổ chức MBCTXD đóng vai trò chủ
yếu. Chính vì vậy việc nghiên cứu tối ƣu trong tính toán, thiết kế bố trí MBCTXD
là rất cần thiết.
Mặt bằng thi công (MBTC) công trình đơn vị: là bản đồ thể hiện hạng mục
công trình chính và các công trình tạm thời phục vụ thi công cho một công trình
đơn vị (Hạng mục công trình) trong hệ thống công trình.
Ví dụ: MBTC hạng mục đập đất, MBTC hạng mục cống lấy nƣớc, MBTC hạng
mục tràn xả lũ, MBTC hạng mục nhà máy thủy điện …
Mỗi hạng mục công trình chính đƣợc thể hiện trên một MBTC riêng phù hợp
với dây chuyền công nghệ, biện pháp thi công của hạng mục công trình đó. MBTC
công trình đơn vị là một phần tử trong hệ thống các công trình trên MBCTXD, vì
13
vậy việc tính toán thiết kế và bố trí MBTC phải dựa trên nền tảng MBCTXD và có
mối liên hệ chặt chẽ, nhất là các xí nghiệp sản xuất phụ và hệ thống đƣờng vận
chuyển vật liệu đến MBTC công trình đơn vị.
Mặt bằng thi công cho từng đợt xây dựng hay còn gọi là mặt bằng phần việc:
là loại bản đồ mặt bằng thi công theo từng giai đoạn (giai đoạn thi công phần móng
công trình, giai đoạn thi công phần thân công trình, giai đoạn thi công phần hoàn
thiện) hoặc theo từng đợt thi công của từng giai đoạn dẫn dòng hoặc theo phƣơng án
khai thác vật liệu khác nhau. Mỗi giai đoạn hay từng đợt thi công đƣợc thiết kế bố
trí MBTC riêng đảm bảo đủ điều kiện sản xuất phù hợp với biện pháp thi công và
dây chuyền công nghệ.
b) Theo yêu cầu của từng giai đoạn chuẩn bị đầu tư mặt bằng công trường xây
dựng cũng được phân thành các loại sau:
-
Mặt bằng công trƣờng giai đoạn thiết kế sơ bộ: Trong giai đoạn này chỉ thể hiện
sơ bộ về phƣơng án quy hoạch bố trí mặt bằng những công trình có ảnh hƣởng
lớn đến bố trí mặt bằng công trƣờng nhƣ: đƣờng sá chính có tính lâu dài trong
thi công, vị trí công trình dẫn dòng và đê quai, các công trình lâu dài và tạm
thời, các khu sản xuất công nghệ, nguồn cung cấp điện, nƣớc, hơi ép v.v;
-
Mặt bằng công trƣờng giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Trên bản đồ đƣợc xác định
một cách chính xác các vị trí, kích thƣớc, kết cấu các công trình chính, các công
trình phụ trợ, nhà tạm, kho bãi, xƣởng sản xuất phụ, hệ thống giao thông trên
công trƣờng …thể hiện mối liên hệ khăng khít trong phƣơng án tổ chức thi công
công trình;
-
Mặt bằng công trƣờng giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công: Dựa trên cơ sở của
bản vẽ kỹ thuật, bản vẽ bố trí mặt bằng công trình đƣợc thể hiện một cách chi
tiết và chính xác hơn. Bản vẽ đƣợc thể hiện cả quá trình xây dựng và công nghệ
xây dựng để ngƣời thi công dựa vào đó thực hiện đƣợc ý đồ của ngƣời thiết kế
và làm căn cứ để tính toán dự toán, so sánh phƣơng án lựa chọn bố trí mặt bằng
xây dựng;
14
-
Mặt bằng công trƣờng giai đoạn chuẩn bị thi công: là phƣơng án mặt bằng lựa
chọn của nhà thầu để quyết định triển khai xây dựng công trình.
1.1.2.3 Nội dung thiết kế bố trí mặt bằng công trƣờng công trƣờng xây dựng
công trình thủy lợi, thủy điện
Các công trình xây dựng với quy mô lớn có đặc điểm là khối lƣợng công tác xây
lắp lớn, thời gian kéo dài trong nhiều năm, phải trải qua nhiều mùa mƣa, phải đẫn
dòng thi công bằng nhiều đợt, vì vậy phải thiết kế mặt bằng xây dựng cho phù hợp
với từng giai đoạn thi công.
Tổng quát nội dung thiết kế bố trí MBCTXD theo các tài liệu [8], [15], [17],
[27], [29], [41] là giải quyết các vấn đề sau:
-
Xác định ranh giới, diện tích chiếm đất để xây dựng công trình chính và các
công trình phụ trợ;
-
Định vị vị trí các hạng mục công trình chính;
-
Xác định vị trí các hạng mục công trình phụ trợ;
-
Lựa chọn và thiết kế hệ thống giao thông trên công trƣờng;
-
Thiết kế và xác định vị trí các loại kho, bãi chứa vật liệu và cấu kiện, bãi thải
phế liệu đất, đá;
-
Thiết kế nhà tạm trên công trƣờng;
-
Thiết kế các xƣởng sản xuất phụ trợ, mỏ vật liệu;
-
Thiết kế và tổ chức hệ thống cấp thoát nƣớc;
-
Thiết kế và tổ chức hệ thống cấp điện hơi ép, nhiên liệu;
-
Thiết kế hệ thống kỹ thuật an toàn lao động và vệ sinh môi trƣờng.
Quy hoạch mặt bằng xây dựng thƣờng dựa trên các nguyên tắc chung, những chỉ
dẫn có tính quy phạm. Cơ sở thiết kế phải dựa trên các điều kiện cụ thể của công
trình và các tài liệu hƣớng dẫn, các tiêu chuẩn, quy chuẩn trong xây dựng.
Phƣơng án thiết kế bố trí tổng mặt bằng xây dựng hợp lý là kết quả tổng hợp các
lời giải các hàm mục tiêu tối ƣu theo từng nội dung đã nêu trên.
a) Quy hoạch, thiết kế hệ thống giao thông trên công trường
15
Hệ thống giao thông trên công trƣờng có thể là: hệ thống đƣờng bộ, đƣờng sắt,
đƣờng thuỷ, gồm có hệ thống giao thông bên ngoài công trƣờng và hệ thống giao
thông bên trong công trƣờng.
-
Hệ thống giao thông bên ngoài công trƣờng là các tuyến đƣờng cung cấp nguyên
vật liệu, cấu kiện, thiết bị … từ nơi cung cấp đến cổng công trƣờng;
-
Hệ thống giao thông bên trong công trƣờng bao gồm: đƣờng nội bộ công trƣờng
và đƣờng thi công.
Đƣờng vận chuyển trên công trƣờng cũng phải tuân theo các chỉ dẫn, tiêu chuẩn
thiết kế của Bộ Giao thông vận tải, Bộ Xây dựng hiện hành. Quy hoạch thiết kế
đƣờng thi công phải đảm bảo các điều kiện an toàn cho ngƣời, phƣơng tiện và hệ
thống kỹ thuật. Phần lớn đƣờng thi công sau khi hoàn thành công trình thì bỏ đi, cần
phải có giải pháp để đƣa chi phí làm đƣờng và duy tu bão dƣỡng vào giá thành công
tác vận chuyển để làm cơ sở so sánh đánh giá phƣơng án công tác vận chuyển.
Tính toán thiết kế đƣờng giao thông trên công trƣờng theo các tài liệu [3] [4],
[5], [7], [10], [41], [43] bao gồm các nội dung sau:
b) Thiết kế kho bãi
Kho bãi trên công trƣờng xây dựng là nơi cất giữ vật liệu, cấu kiện và bán thành
phẩm để dự trữ và cung cấp cho các hạng mục công trình.
Kho bãi trên công trƣờng có thể phân thành nhiều loại:
Phân theo cơ cấu quản lý
-
Kho trung chuyển: là loại kho bãi đƣợc bố trí ở những nơi cần bốc dỡ hàng,
từ phƣơng tiện vận chuyển này sang phƣơng tiện vận chuyển khác, hàng chỉ
nằm tạm ở kho này trong một thời gian ngắn chờ để vận chuyển tiếp, kho
này thƣờng do công ty hoặc tổng công ty quản lý.
-
Kho công trƣờng: là loại kho đƣợc bố trí trên tổng mặt bằng xây dựng để
chứa tất cả các loại vật tƣ cần thiết cho xây dựng, loại kho này do ban chỉ
huy công trƣờng quản lý.
16
-
Kho công trình: là loại kho đƣợc bố trí tại công trình, để tiết kiệm khâu vận
chuyển trung gian từ công trƣờng tới công trình, loại kho này do ban chỉ huy
công trình hoặc chủ nhiệm công trình quản lý.
-
Kho thuộc các xƣởng sản xuất và phụ trợ: là kho để chứa các loại vật tƣ cho
các xƣởng sản xuất phụ trợ và chứa các loại bán thành phẩm, loại kho này do
xƣởng trực tiếp quản lý.
Phân loại theo kết cấu kho bãi
-
Bãi (kho lộ thiên): Các bãi cất chứa vật liệu còn đƣợc gọi là các “kho lộ
thiên”. Kết cấu của bãi chủ yếu là diện tích mặt nền đƣợc gia cố để để chịu
đƣợc trọng lƣợng các loại vật liệu và không bị đọng nƣớc;
-
Kho hở (kho có mái che): Là loại kho mà kết cấu chủ yếu là bộ khung có mái
lợp chống đƣợc mƣa, nắng, dùng để chứa các loại vật liệu nhƣ sắt, thép, gỗ
và các bán thành phẩm;
-
Kho kín: kết cấu của kho phải chống đƣợc tác động của thiên nhiên nhƣ mƣa
nắng, gió, ẩm ƣớt, bức xạ, mối ... , chứa các loại vật liệu nhƣ xi măng, sơn,
các thiết bị máy móc ...;
-
Kho đặc biệt: có kết cấu dặc biệt , chứa các loại vât liệu dặc biệt phục vụ
công trƣờng nhƣ thuốc nổ, xăng dầu ...;
Kho bãi có nhiệm vụ cất giữ và bảo vệ đƣợc vật tƣ, cấu kiện, bán thành phẩm
trƣớc sự ảnh hƣởng của điều kiện thiên nhiên và nhân tạo có thể làm giảm chất
lƣợng sản phẩm.
Kho bãi phải đặt ở vị trí thuận lợi cho việc nhập và xuất vật tƣ đồng thời phải
đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ, vệ sinh môi trƣờng.
Kết cấu kho bãi đƣợc thiết kế phù hợp với tính chất cất giữ, bảo quản của từng
loại vật liệu, đồng thời thuận lợi cho việc chất xếp và bốc dỡ.
Tính toán thiết kế kho bãi dựa trên các tài liệu [27], [29], [41]
c) Thiết kế nhà tạm
17
Nhà tạm trên công trƣờng bao gồm nhà điều hành sản xuất, nhà ở cán bộ công
nhân viên, các dịch vụ, công trình phúc lợi phục vụ ngƣời xây dựng trên công
trƣòng.
Nhà tạm có thời gian sử dụng ngắn, cần giảm chi phí và diện tích xây dựng tối
đa nhƣng vẫn phải đáp ứng yêu cầu sử dụng phù hợp với xu thế phát triển của
ngành xây dựng trong thời kỳ đổi mới. Tận dụng tối đa nhà có sẵn trên công trƣờng
và khu vực gần công trƣờng, cần có phƣơng án xây dựng trƣớc một vài hạng mục
công trình để có thể khai thác sớm làm nhà tạm. Vị trí khu nhà ở nên kết hợp với
quy hoạch tổng thể các khu dân cƣ địa phƣơng và nếu có thể nên quy hoạch thành
khu dân cƣ phát triển lâu dài, tránh lãng phí khi công trƣờng kết thúc và phải dở bỏ
đi khu nhà tạm.
Tính toán thiết kế nhà tạm trên công trƣờng theo các tài liệu [27], [29], [41].
d) Thiết kế xưởng (xí nghiệp) sản xuất phụ
Các xƣởng sản xuất phụ trên công trƣờng là cơ sở để sản xuất các loại vật liệu
xây dựng, thành phẩm, các bộ phận, chi tiết, các cấu kiện … để phục vụ cung cấp
cho công trƣờng.
Xƣởng sản xuất phụ phục vụ thi công, dựa trên phạm vi và đối tƣợng có thể
phân thành các loại sau:
-
Hệ thống gia công sản xuất, vật liệu cát, đá, sỏi gồm có: các xí nghiệp khai
thác, sản xuất và gia công cát, đá sỏi, bãi khai thác đất, đá để đắp…;
-
Hệ thống bê tông gồm có: Trạm trộn bê tông, xƣởng sản xuất các cấu kiện bê
tông đúc sẵn, kho xi măng, bãi chứa vật liệu …;
-
Xí nghiệp sản xuất và gia công vật liệu xây dựng, xƣởng gia công cốt thép,
xƣởng gia công ván khuôn ...;
-
Xí nghiệp sửa chữa máy móc, thiết bị xây dựng và gia công các bộ phận kim
loại.
-
Các xí nghiệp sản xuất khác: Nhƣ xƣởng gia công vật liệu phụ gia, xƣởng
làm lạnh cốt liệu.
Thiết kế xƣởng sản xuất phụ cần chú ý một số điểm sau:
18
Sau khi đã tính toán công suất, quy mô của các xƣởng sản xuất phụ thì cần tiến
hành xác định vị trí xây dựng các công trình tạm đó một cách hợp lý vì đây là
những công trình phụ trợ thƣờng xuyên tiếp nhận vật liệu từ các nơi cấp chuyển về
và vận chuyển các sản phẩm đến các nơi sản xuất. Mặt khác các công trình này
thƣờng là tồn tại trong thời gian dài, lƣợng vận chuyển lớn và phục vụ cho nhiều
hạng mục công trình chính. Vì vậy việc chọn vị trí hợp lý về kinh tế và kỹ thuật là
mục tiêu đề ra cần đƣợc giải quyết.
Ngoài ra việc lựa chọn địa điểm theo các chỉ tiêu nhƣ đƣờng thi công tốt, thuận
lợi cho việc cấp điện, nƣớc, điều kiện về mặt bằng, địa hình, địa chất, địa chất thuỷ
văn… thích hợp thì chỉ tiêu hạ thấp giá thành sản phẩm tại nơi tiêu thụ là một trong
các định hƣớng tối ƣu khi chọn vị trí các xí nghiệp sản xuất phụ.
Giá thành sản phẩm tại các điểm tiêu thụ trên mặt bằng xây dựng chịu tác động
lớn từ chi phí vận chuyển do vậy các xƣởng sản xuất phụ phải đƣợc bố trí ở vị trí
nào để cho giá thành công tác, vận chuyển là nhỏ nhất.
Tính toán thiết kế các xí nghiệp phụ trên công trƣờng dựa theo các tài liệu [27],
[29], [41].
e) Thiết kế, tổ chức cung cấp nước cho công trường
Nhu cầu dùng nƣớc ở trên các công trƣờng xây dựng là rất lớn, nƣớc dùng cho
sản xuất, nƣớc dùng cho sinh hoạt của con ngƣời và nƣớc dùng cho cứu hỏa trên
công trƣờng. Đặc biệt đối với các công trƣờng xây dựng thủy lợi, thủy điện có quy
mô lớn nên nhu cầu dùng nƣớc rất lớn.
Để thỏa mãn các nhu cầu dùng nƣớc, phải nghiên cứu và thiết kế hệ thống cấp
nƣớc cho công trƣờng.
Khi thiết kế hệ thống cấp nƣớc tạm cần tuân thủ theo một số nguyên tắc chung
sau:
-
Cần xây dựng trƣớc một hệ thống cấp nƣớc cho công trình sau này để sử
dụng tạm cho công trƣờng. Ví dụ các công trình đầu mối, thu nƣớc, xử lý
nƣớc, tháp nƣớc, bể chứa, máy bơm, hệ thống đƣờng ống cấp chính ...
19
-
Khi quy hoạch mạng lƣới đƣờng ống, cần áp dụng các phƣơng pháp toán
học, để thiết kế đƣợc mạng lƣới đƣờng ống ngắn nhất, nhằm làm tối ƣu bài
toán thiết kế hệ thống cấp nƣớc.
-
Cần tuân thủ các quy trình, các tiêu chuẩn về thiết kế cấp nƣớc cho các công
trƣờng xây dựng.
Tính toán thiết kế hệ thống cấp nƣớc trên công trƣờng theo các tài liệu [19],
[27], [41] và các quy phạm, tiêu chuẩn Việt nam.
f) Thiết kế tổ chức cung cấp điện cho công trường
Nhu cầu dùng điện đối với công trƣờng xây dựng thủy lợi, thủy điện là rất lớn.
Điện năng dùng cho sản xuất trên công trƣờng, cung cấp cho các xí nghiệp sản xuất
phụ và dùng để thắp sáng, phục vụ sinh hoạt v.v ...
Thiết kế tổ chức cung cấp điện cho công trƣờng là giải quyết những vấn đề sau:
-
Tính công suất tiêu thụ của từng điểm dùng điện và toàn bộ công trƣờng;
-
Chọn nguồn điện và bố trí mạng lƣới điện ;
-
Thiết kế mạng lƣới điện cho công trƣờng ;
Tính toán thiết kế tổng công suất điện năng tiêu thu theo các tài liệu [19], [27],
[41] và các quy phạm hiện hành.
g) An toàn lao động và vệ sinh môi trường
An toàn lao động và vệ sinh môi trƣờng trên công trƣờng là một trong những chỉ
tiêu quan trọng để đánh giá mặt bằng công trƣờng. Đảm bảo an toàn tuyệt đối trên
công trƣờng là một trong các chiến lƣợc thực hiện mục tiêu trong kinh doanh xây
dựng. Vấn đề an toàn lao động rất đƣợc quan tâm mọi lúc, mọi nơi trên các công
trƣờng xây dựng. Tuỳ thuộc loại hình công trình, quy mô, kết cấu công trình, biện
pháp thi công, dây chuyền công nghệ áp dụng để nghiên cứu thiết kế phƣơng án tổ
chức an toàn lao động trên công trƣờng cho phù hợp, đảm bảo an toàn cho ngƣời và
tài sản trên công trƣờng trong quá trình thi công công trình. Công tác thiết kế tổ
chức an toàn lao động vệ sinh môi trƣờng trên công trƣờng theo các tài liệu [27],
[19], [41].
20
1.1.3 Nguyên tắc cơ bản khi thiết kế, bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy
điện
-
MBCTXD phải thiết kế, bố trí và tổ chức đảm bảo các công trình tạm, công
trình phụ trợ phục vụ thi công đáp ứng phục vụ tốt nhất, hiệu quả nhất cho quá
trình thi công và đời sống của những ngƣời tham gia lao động trên công trƣờng,
không làm cản trở hoặc ảnh hƣởng tới dây chuyền công nghệ, chất lƣợng công
trình, thời gian thi công, an toàn lao động và hiệu quả đầu tƣ;
-
Phải thiết kế sao cho việc xây dựng công trình tạm là ít nhất, giá thành xây dựng
rẻ nhất, khả năng khai thác và sử dụng nhiều nhất, khả năng tái sử dụng, thanh lý
hoặc thu hồi vốn là nhiều nhất. Muốn vậy cần phải tận dụng tối đa các công
trình sẵn có ở công trƣờng mà không làm ảnh hƣởng tới quá trình xây dựng,
hoặc có thể xây dựng trƣớc một phần công trình lâu dài để sử dụng cho công
trình tạm;
-
Việc xác định vị trí các công trình tạm phải đảm bảo giá thành phƣơng án vận
chuyển trên công trƣờng là rẻ nhất, thuận lợi nhất;
-
Căn cứ sự ảnh hƣởng của thủy văn dòng chảy (nhƣ vấn đề ngập lụt trong lúc dẫn
dòng thi công) để bố trí và xác định cao trình công trình tạm;
-
Cần xem xét mối liên hệ về quá trình công nghệ, các xí nghiệp sản xuất phụ, vấn
đề cung ứng, kho bãi, ban chỉ huy công trƣờng, các đơn vị kỹ thuật khi bố trí
tổng mặt bằng;
-
Bố trí công trình tạm phải tuân theo hƣớng dẫn, các quy chuẩn, các tiêu chuẩn
về kỹ thuật, các quy định về an toàn lao động, yêu cầu bảo an phòng hỏa và vệ
sinh sản xuất;
-
Việc bố trí MBCTXD phải giảm tối đa diện tích chiếm đất, kinh phí đền bù và
tái định cƣ.
Đối với mạng lƣới giao thông trên công trƣờng là một trong những hạng mục
quan trọng khi thiết kế MBCTXD. Khi quy hoạch lựa chọn mạng lƣới giao thông
trên công trƣờng cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
21
-
Kết hợp chặt chẽ với mạng lƣới giao thông bên ngoài, mạng lƣới giao thông
quốc lộ, tĩnh lộ và mạng lƣới giao thông địa phƣơng;
-
Kết hợp chặt chẽ giữa công trình lâu dài và tạm thời (đƣờng quản lý công trình
sau này, đƣờng liên huyện, liên xã, khu kinh tế …);
-
Năng lực của mạng lƣới giao thông trên công trƣờng phải đáp ứng đƣợc yêu cầu
tiến độ và cƣờng độ thi công của các hạng mục công trình;
-
Phải xem xét đến giao thông hai bên bờ và mực nƣớc thƣợng lƣu ứng với các
giai đoạn dẫn dòng thi công khác nhau;
-
Phải đảm bảo các tiêu chuẩn, quy định về an toàn giao thông, bảo vệ môi
trƣờng, vệ sinh cho khu dân cƣ;
-
Giá thành của công tác vận chuyển phải đƣợc tính đủ trên cơ sở giá thành xây
dựng mạng lƣới giao thông và giá thành vận chuyển hàng hoá. Phấn đấu giảm
giá thành công tác vận chuyển đến mức thấp nhất để tăng cao lợi nhuận.
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MBCTXD TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.2.1 Tình hình nghiên cứu MBCTXD trên thế giới
MBCTXD là hệ thống sản xuất để tạo ra các sản phẩm các công trình thủy lợi,
thủy điện với quy mô lớn, tuổi thọ công trình dài, yêu cầu chất lƣợng cao, nên các
nhà khoa học đã nghiên cứu áp dụng trên nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau nhằm
giải quyết các bài toán tối ƣu khi thiết kế bố trí MBCTXD.
1.2.1.1 Các nghiên cứu về bài toán tôi ƣu hóa MBCTXD
a) Bài toán tối ưu hoá MBCTXD tổng quát
Theo các tài liệu [19], [27], [41] MBCTXD đƣợc coi là một hệ thống sản xuất
xây dựng hoạt động trong một không gian và thời gian cụ thể với các điều kiện tự
nhiên, các quy luật kinh tế xã hội, công nghệ và tổ chức, năng lực của con ngƣời và
nguồn tài nguyên thiên nhiên ... nhằm mục đích tạo nên sản phẩm xây dựng.
Thiết kế bố trí tối ƣu MBCTXD là bài toán có nhiều ràng buộc, có thể mô tả bài
toán bằng một quan hệ hàm số với nhiều biến số:
MBCTXD = f(k,t,c,n,l ...)
OPTIMUM
22
Trong đó: k: Tham số về điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, địa chất thủy
văn, thủy văn, ... ) khu vực xây dựng công trình; t: Tham số về điều kiện xã hội (thị
trƣờng, chính sách ...); c: Tham số về công nghệ xây dựng; n: Tham số về năng lực
nhà thầu; l: Tham số về thời gian;
OPTIMUM : Mục tiêu tối ƣu phải thể hiện đƣợc các nguyên tắc trình bày ở mục
1.1.3
Việc mô hình hóa bài toán để đƣa hết các điều kiện ràng buộc, mô tả hết tất cả
các biến vào bài toán là rất phức tạp.
Việc khảo sát hàm mục tiêu trên, để tìm lời giải tối ƣu đa mục tiêu là một vấn đề
cần thiết. Đây là bài toán mà trong thực tế trên thế giới cho đến nay vẫn chƣa có
giải pháp để giải quyết triệt để do tính đa dạng và tính ngẫu nhiên của nhiều ràng
buộc ngay cả khi có trợ giúp đắc lực của máy tính điện tử.
b) Phương hướng giải bài toán tối ưu MBCTXD
Phƣơng hƣớng giải bài toán tối ƣu MBCTXD là từ bài toán tổng quát đƣợc phân
thành các bài toán tối ƣu theo các mục tiêu riêng rẽ có xét đến ảnh hƣởng của các
ràng buộc khác có liên quan, mỗi bài toán là giải quyết tối ƣu một vấn đề trong nội
dung thiết kế bố trí MBCTXD. Hƣớng nghiên cứu từng bài toán riêng rẽ tạo điều
kiện thuận lợi cho việc giải bài toán, đồng thời mục tiêu của từng bài toán đƣợc giải
quyết cũng bám sát yêu cầu đặt ra trong sản xuất xây dựng. Điều này có ý nghĩa lý
luận và cho phép tăng khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế.
Từ Bài toán tối ƣu MBCTXD tổng quát có thể phân chia các bài riêng rẽ nhƣ
sau:
-
Bài toán tối ƣu vị trí các xƣởng sản xuất phụ và các kho công trƣờng;
-
Bài toán tối ƣu mạng kỹ thuật trên công trƣờng;
-
Bài toán thiết kế tối ƣu vị trí làm việc của máy thi công;
-
Bài toán phân phối nguyên liệu (phân bổ tài nguyên);
-
Bài toán lập kế hoạch sản xuất trên công trƣờng;
-
Bài toán tối ƣu về dự trữ vật tƣ trên công trƣờng ;
23
-
Bài toàn tìm phƣơng án vận chuyển tối ƣu – Phƣơng án có giá thành vận
chuyển thấp nhất nhất (bài toán vận tải);
-
Bài toán tối ƣu thiết kế nhà tạm trên công trƣờng;
-
Bài toán tối ƣu tổ hợp xe máy cho công tác đắp đất, đá công trình.
Phƣơng pháp giải các bài toán trên đƣợc nghiên cứu từ các tài liệu [1],[16], [27],
[34], [38], [39], [46], [52], [58] mỗi bài toán nêu trên là một hàm mục tiêu cần giải
quyết trong thiết kế bố trí tối ƣu MBCTXD đáp ứng mục tiêu của bài toán tối ƣu
tổng quát nêu trên.
Các bài toán nêu trên, mỗi bài toán giải quyết tối ƣu cho một vấn đề trên
MBCTXD, giải quyết hết các vấn đề đã nêu ra ở trên coi nhƣ đã tìm đƣợc lời giải
tối ƣu của bài toán tổng quát. Tuy nhiên đối với MBCTXD công trình thủy lợi, thủy
điện cần chú trọng hơn việc nghiên cứu xây dựng toán Tối ƣu hệ thống đƣờng vận
chuyển trên công trƣờng và tính toán cƣớc phí vận chuyển.
c) Một số phần mềm hỗ trợ giải các bài toán tối ưu MBCTXD
Mỗi bài toán nêu trên có thể ứng dụng để giải quyết một số nội dung cụ thể của
thiết kế tổ chức MBCTXD. Dựa trên cơ sở toán học, các bài toán đã đƣợc nghiên
cứu hoàn chỉnh, nhiều bài toán đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn. Các nhà
nghiên cứu trên thế giới đã ứng dụng tin học lập các chƣơng trình và các phần mềm
để làm công cụ giải các bài toán rất hữu hiệu và cho kết quả nhanh và chính xác.
Chƣơng trình GAMS (General Algelbraic Modeling System)
GAMS là một hệ thống chƣơng trình giải các bài toán quy hoạch toán học. Các
thủ tục chƣơng trình GAMS đã giải quyết đƣợc các vấn đề sau:
LP
– Tìm nghiệm đúng các bài toán quy hoạch tuyến tính
MIP – Tìm nghiệm đúng các bài toán quy hoạch nguyên tuyến tính
RMIP Tìm nghiệm đúng các bài toán quy hoạch hỗn hợp nguyên tuyến tính
NLP
Tìm tối ƣu địa phƣơng của bài toán quy hoạch phi tuyến với các hàm trơn
DNLP – Tìm tối ƣu địa phƣơng của bài toán quy hoạch phi tuyến với các hàm
trơn
24
Gams cung cấp sẵn 193 chƣơng trình đã đƣợc soạn thảo và sử dụng ở các nƣớc,
các khu vực khác nhau trên các mô hình khác nhau.
-
Chƣơng trình giải bài toán quy hoạch tuyến tính Lindo
-
Phần mềm Excell
Các nhà khoa học đã ứng dụng lý thuyết toán học để mô phỏng phƣơng pháp
tính toán tối ƣu MBCTXD. Một số bài toán đã đƣợc ứng dụng rộng rãi cho công tác
tính toán trong thiết kế MBCTXD. Tuy nhiên các bài toán vẫn mang tính định
hƣớng, để giải quyết đầy đủ, toàn diện các vấn đề cho một MBCTXD công trình có
quy mô lớn phức tạp nhƣ công trình thủy lợi, thủy điện thì còn nhiều hạn chế, đặc
biệt là tối ƣu hệ thống mạng lƣới giao thông trên công trƣờng chƣa có đề cập đến và
nhƣ vậy thì hiệu quả đầu tƣ cho xây dựng đƣờng vận chuyển trên công trƣờng chƣa
đƣợc đánh giá. Bài toán tối ƣu vị trí xí nghiệp sản xuất phụ, bài toán tôi ƣu công tác
vận chuyển trên công trƣờng đƣợc mô phỏng trong điều kiện đã có sẵn đƣờng giao
thông (đã cho chiều dài quảng đƣờng, cƣớc phí vận chuyển) và nhƣ vậy bài toán
chƣa đề cập đến ảnh hƣởng của yếu tố đƣờng vận chuyển. Tác giả muốn đề xuất
nghiên cứu phƣơng pháp lựa chọn tuyến đƣờng vận chuyển tối ƣu và đƣa chi phí
đƣờng vào giá thành công tác vận chuyển để làm tiêu chi so sánh lựa chọn.
1.2.1.2 Tình hình xây dựng các công trình thủy lợi thủy điện trên thế giới
Thực hiện chiến lƣợc phát triển kinh tế từ khai thác nguồn nƣớc và năng lƣợng
bằng nguồn tài nguyên nƣớc của các Quốc gia trên thế giới, các công trình thủy lợi,
thủy điện với quy mô lớn đã và đang đƣợc xây dựng nhƣ: Hồ chứa Ôtaky tại Nhật
bản, đập ngăn sông Ems tại CHLB Đức, Mã Lộc Đƣờng, Thiên Sinh Kiều, Tam
Hiệp tại Trung Quốc, Sao simao, Santo Santiago, Salto Caxias, Porto Primvera tại
Brasil, Gaptrikova tại Slovakia ... Các công trình có quy mô lớn và đƣợc triển khai
trên MBCTXD rộng lớn với công nghệ thi công hiện đại. Các hạng mục công trình
chủ yếu là đập, tràn và nhà máy thủy điện, thời gian thi công kéo dài trong nhiều
năm, một số các số liệu thống kê ở bảng 1.1.
25
Bảng 1.1: Bảng thống kê một số công trình thủy lợi, thủy điện trên thế giới
Tên công
trình
TT
Số
Thời
hạng gian xây
mục
dựng
(năm)
1
Salto Santiago
(Brazil)
3
4
2
Salto Caxias
(Brazil)
3
3
3
Proto
Primavera
(Brazil)
3
5
Khối lƣợng xây dựng chính
Đào
đất, đá
(103 m3)
Đắp
đất, đá
(103 m3)
Bê tông
Tổng
các loại
KL
3
(10
(103 m3)
m3)
15.920,3 12.714,8
518,2 29.153,3
5.100,0
1.020,0
15.243,0 27.746,0
1.495,0
7.615,0
2.167,0 45.156,0
Từ số liệu thống kê (Bảng 1.1) cho thấy rằng thời gian thi công kéo dài từ 3 đến 5
năm và khối lƣợng vận chuyển trên công trƣờng là rất lớn có công trình lên tới 45
triệu m3.
1.2.1.3 Quan điểm về thiết kế bố trí MBCTXD cửa một số nƣớc
a) Tại nước Nga và các nước Đông Âu
Quan điểm thiết kế tổ chức tối ƣu MBCTXD của các nhà khoa học Nga và các
nƣớc Đông Âu trƣớc đây từ các tài liệu [39], [46], [57], [59], [60] thì MBCTXD
đƣợc coi nhƣ một nhà máy công nghiệp, trong đó các công trình tạm đƣợc quy
hoạch nhƣ là các phân xƣởng trong dây chuyền sản xuất. Công nghệ sản xuất xây
dựng đƣợc mô hình hoá và đƣợc mô tả dƣới dạng sơ đồ khối để tìm thuật toán giải
quyết bài toán quy hoạch tối ƣu tổ chức mặt bằng công trƣờng xây dựng. Các nhà
khoa học Nga đã xây dựng đƣợc bài toán và lập chƣơng trình tính toán. Mặt bằng
công trƣờng xây dựng đƣợc mô tả bởi các thông số hình học, kích thƣớc, diện tích,
hình dạng khu đất, địa hình, các công trình chính, các công trình tạm, công trình
phụ trợ đƣợc mô tả các mối quan hệ về công nghệ, ràng buộc các tiêu chuẩn trong
