Tiến Sĩ Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ưu hoá khi thiết kế bố trí mặt bằng thi công các công trì

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NĂM - 2012
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện ở nước ta từ trước 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 nước. 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 lượng vốn đầu tư khá lớn từ nguồn ngân sách nhà nước như là: Hồ chứa nước Định Bình tại Bình Định, thủy điện Na Hang tại Tuyên Quang, Hồ chứa nước 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 trường xây dựng (MBCTXD) càng cần phải quan tâm mà đặc biệt là hệ thống đường vận chuyển trên công trường nhằm phục vụ cho sản xuất trên công trường đáp ứng các mục tiêu: công trình hoàn thành đúng tiến độ, chất lượng cao, an toàn và giá thành thấp.
Tổ chức thi công công trình thủy lợi, thủy điện có các đặc điểm riêng:
- Khối lượng công trình lớn, nhiều hạng mục nên khối lượng vận chuyển trên công trường rất lớn như: công trình Cửa Đạt - Thanh Hóa, thuỷ điện Sơn La, Đại Ninh - Bình Thuận . có khối lượng vận chuyển đất, đá và bê tông trên 20 triệu m[SUP]3[/SUP], 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, thường 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 tượng tham gia vào quá trình thi công trên công trường;
- Chịu sự chi phối trực tiếp của điều kiện tự nhiên như: địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn, thủy văn và khí tượng thủy văn;
- Chịu sự ảnh hưởng 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 lượng 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 trường đặt ra nhưng 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 hưởng nhiều đến giá thành xây dựng công trình là lựa chọn hệ thống đường vận chuyển tối ưu trên công trường và tìm được phương án vận chuyển tối ưu cho các công tác vận chuyển.
Cho đến nay quan điểm về thiết kế bố trí MBCTXD là dựa vào địa hình và phương pháp tính toán thiết kế truyền thống để quy hoạch, thiết kế hệ thống đường vận chuyển trên công trường mà chưa đưa ra được luận cứ khoa học để lựa chọn hệ thống đường vận chuyển, nên năng lực vận chuyển của đường thi công chưa được đánh giá (có thể thiếu, có thể thừa) và như vậy sẽ dẫn đến gây thiệt hại không nhỏ, mặt khác chưa có phương pháp tính giá cước vận chuyển sát thực trên công trường để làm cơ sở so sánh lựa chọn vị trí xí nghiệp sản xuất phụ, kho bãi, nên chưa có chỉ tiêu về kinh tế để so sánh các phương án bố trí MBCTXD.
Để có cơ sở so sánh các phương án MBCTXD, giảm chi phí trong quá trình xây dựng và đáp ứng yêu cầu về chất lượng, 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 ưu MBCTXD là rất cần thiết. Đề tài “Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ưu hóa khi thiết kế bố trí mặt bằng thi công các công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam” được 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 nước ta hiện nay mà phạm vi nghiên cứu là đề xuất phương pháp lựa chọn hệ thống đường vận chuyển, tính toán cước phí vận chuyển và tìm phương án vận chuyển tối ưu cho các công tác vận chuyển trên công trường
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 trường, nghiên cứu ứng dụng phân tích hệ thống, tối ưu hóa để đề xuất phương pháp lựa chọn tuyến đường vận chuyển tối ưu và tính toán cước phí vận chuyển trên công trường làm cơ sở xác định vị trí tối ưu xí nghiệp sản xuất phụ, tính toán lựa chọn phương án vận chuyển tối ưu, nhằm mục tiêu tối ưu MBCTXD (giảm chi phí vận chuyển trên công trường, 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 đưa ra một số các chỉ tiêu để lựa chọn MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phân tích hệ thống, tối ưu 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 ưu 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 đường vận chuyển tối ưu, tính toán cước phí vận chuyển cho từng tuyến đường, xác định vị trí tối ưu xí nghiệp sản xuất phụ và tìm phương án vận chuyển tối ưu cho các công tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện.