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

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 biệ

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 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, 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

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương 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

- Phương pháp ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thông, tối ưu hóa: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ưu hóa trong thiết kế bố trí MBCTXD;

- Phương 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

phương pháp lựa chọn tuyến giao thông hợp lý trên công trường và tính toán cước phí vận chuyển;

- Phương 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 chưa hợp lý và hợp lý để đặt bài toán giải quyết vấn đề nhằm gợi ý làm mẫu cho các nhà tư 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 ưu hoá để xây dựng được mô hình toán và phương pháp lựa chọn tuyến đường vận chuyển, tính cước phí vận chuyển trên công trường, làm cơ sở để xác định vị trí tối ưu xí nghiệp sản xuất phụ và tối ưu công tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam

- Đưa ra phương pháp tính giá thành vận chuyển trên công trường 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 phương pháp phân tích hệ thống, tối ưu hóa để xây dựng bài toán lựa chọn tuyến đường vận chuyển và tính cước phí vận chuyển trên công trường 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 được nhiều phương án lựa chọn tuyến đường vận chuyển hợp lý và tính cước phí vận chuyển trên công trường;

- Thông qua việc tính toán cho công trường Cửa Đạt - Thanh Hóa để khẳng định với các nhà chuyên môn làm công tác thiết kế tổ chức thi công về phương pháp tính toán, sử dụng chương 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

- Đưa 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 phương án bố trí MBCTXD hợp lý

5.3 Những đóng góp mới của luận án

1/ Áp dụng phương pháp luận phân tích hệ thống, tối ưu hóa vào thiết kế bố trí mặt bằng công trường xây dựng, coi mặt bằng công trường xây dựng là hệ thống sản xuất, các hoạt động trên công trường được xem xét trong tổng thể chung của công trường; từ đó lựa chọn phương án tối ưu cả hệ thống trong việc thiết kế bố trí mặt bằng công trường xây dựng

2/ Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống, tối ưu hóa để xây dựng bài toán “ Lựa chọn tuyến đường và tính cước phí vận chuyển trên công trường” trên quan điểm giá thành vận chuyển trên công trường 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 trường

3/ Đề xuất phương pháp tính toán cước phí vận chuyển cho từng tuyến đường trên công trường 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 đường vận chuyển trên công trường để làm cơ sở tối ưu mặt bằng công trường xây dựng 5/ Đề xuất các chỉ tiêu để đánh giá, lựa chọn mặt bằng công trường xây dựng

6 Cấu trúc của luận án

Luận án được cấu trúc như sau:

Phần mở đầu

Giới thiệu tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương 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 được nêu trong chương này là cơ sở lý thuyết về đặc điểm xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện, nội dung và các phương 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 được các tồn tại trong việc nghiên

cứu và trong công tác thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện trong

và ngoài nước để kiến nghị, đề xuất ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa trong thiết kế bố trí tối ưu 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 phương pháp quy hoạch tuyến tính ứng dụng giải các bài toán tối ưu vị trí xí nghiệp sản xuất phụ và công tác vận chuyển trên công trường Xây dựng mô hình bài toán tìm vị trí xí nghiệp sản xuất phụ, các bài toán tối

ưu công tác vận chuyển trên công trường 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 đường thi công và công tác vận chuyển trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện để nghiên cứu phương pháp quy hoạch, thiết kế hệ thống giao thông trên công trường Đề xuất quan điểm về phương pháp tính toán giá thành vận chuyển, nghiên cứu xây dựng phương pháp lựa chọn tuyến đường tối ưu trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện

để làm tiêu chí lựa chọn MBCTXD, nghiên cứu phương pháp tính cước phí vận chuyển trên công trường xây dựng, nhằm đưa chi phí xây dựng đường vận chuyển trực tiếp vào cước phí vận chuyển Ứng dụng tin học hiện đại lập trình tính toán lựa chọn tuyến đường vận chuyển và tính cước phí vận chuyển trên công trường

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 chương 2, 3 ứng dụng vào công trình Cửa Đạt – Thanh Hóa để giải quyết một số bài toán lựa chọn tuyến đường vận chuyển tối ưu, tính toán cước phí vận chuyển cho từng tuyến đường trên công trường, tìm phương

án vận chuyển tối ưu cho các công tác vận chuyển trên công trường Cửa Đạt – Thanh Hoá

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

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG XÂY

DỰNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI, THUỶ ĐIỆN

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN

1.1.1 Tầm quan trọng của mặt bằng công trường xây dựng (MBCTXD) trong

tổ chức sản xuất xây dựng [8], [47]

MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện được xem như là một hệ thống sản xuất lớn để tạo ra các sản phẩm chính là các hạng mục công trình xây dựng như: đập, tràn xả lũ, cống lấy nước, tuy nen thủy điện, nhà máy thuỷ điện, nhà quản lý cùng với các hạng mục công trình phụ trợ như tuy nen dẫn dòng, đê quai, kênh dẫn dòng, đường thi công , các xí nghiệp sản xuất phụ, các kho bãi chứa vật liệu, các khu nhà tạm, các công trình phúc lợi, các phương tiện thi công và nguồn nhân lực được 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 lượng cao, đẩy nhanh tiến độ, hạ thấp giá thành, an toàn lao động và vệ sinh môi trường Đó chính là mục tiêu phấn đấu trong các dự án đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện từ trước 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 được chú trọng hơn trong giai đoạn hiện nay, khi mà nước ta đang bước vào thời kỳ hội nhập quốc tế, khi mà nền kinh tế thị trường đã tạo ra một môi trường cạnh tranh quyết liệt trong kinh doanh xây dựng, khi mà chất lượng 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 trường xây dựng là rất cần thiết, một đòi hỏi từ thực tế trong công tác tổ chức sản xuất xây dựng hiện nay

Như vậy, MBCTXD có thể quan niệm như 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 trường và quá trình công nghiệp hóa xây dựng

MBCTXD là một bộ phận trong nội dung chuẩn bị xây dựng nên nó được hình thành và phát triển qua các giai đoạn: chuẩn bị đầu tư, chuẩn bị xây dựng, chuẩn bị thi công

- Giai đoạn chuẩn bị đầu tư: Bắt đầu từ khi có chủ trương đầu tư 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 hưởng về việc di dân giải phóng mặt bằng, tái định cư;

+ Phân tích, lựa chọn sơ bộ về công nghệ, kỹ thuật và các điều kiện cung ứng vật tư kỹ thuật, thiết bị, nhiên liệu, năng lượng.;

+ Hình thành thiết kế sơ bộ mặt bằng công trường 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 trường xây dựng được hình thành đầy đủ và thể hiện chi tiết, cụ thể về phương 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 trường xây dựng đã đề xuất trong hồ sơ dự thầu để đưa ra phương án mặt bằng công trường 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 hưởng rất lớn không chỉ đến giá thành xây dựng mà còn ảnh hưởng đến tiến độ thi công, chất lượng 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 chưa được quan tâm đúng mức, hiệu quả

đầu tư xây dựng MBCTXD chưa được đánh giá đầy đủ, việc đánh giá, so sánh lựa chọn tối ưu mặt bằng còn ít được quan tâm Với đặc điểm của các công trình thủy lợi, thủy điện có vốn đầu tư 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 được 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 ưu 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 trường 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, được tạo ra tại địa điểm xây dựng đã định trước;

- 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 lượng nhiều, điều kiện kỹ thuật yêu cầu cao và phức tạp, phần lớn được bố trí phân tán trên hiện trường rộng, kinh phí đầu tư lớn;

- Thời gian xây dựng công trình kéo dài nhiều năm, nhưng phải đảm bảo các điều kiện hoạt động bình thường ở hạ du như: giao thông thủy, cấp nước 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 cư, nên điều kiện sinh hoạt trên công trường gặp nhiều khó khăn;

- Trong một công trường thường phân chia nhiều gói thầu khác nhau, cho nên có nhiều đơn vị tham gia, nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau;

- Công trường thường diễn ra trên phạm vi rộng, ảnh hưởng đến cuộc sống của nhiều người dân, nên mang tính chất xã hội cao;

- Khối lượng các công trình phụ trợ lớn nên chi phí phục vụ thi công chiếm tỷ

trọng lớn trong tổng chi phí xây dựng công trình;

- Vật liệu sử dụng trên công trường chủ yếu là vật liệu thô, nặng, khối lượng vận chuyển lớn, đường thi công nhiều tuyến và chủ yếu là đường tạm trên mặt bằng

có địa hình phức tạp cho nên giá thành công tác vận chuyển sẽ ảnh hưởng lớn đến giá thành xây dựng công trình;

- Hệ thống giao thông khá lớn chỉ phục vụ trong nội bộ công trường, nhưng có mối quan hệ mật thiết với bên ngoài;

- Thời gian sử dụng đường thi công: có những tuyến chỉ sử dụng trong một thời gian ngắn sau khi đã hoàn thành khối lượng yêu cầu vận chuyển sẽ bỏ đi, ví dụ: Đường vận chuyển đất đá đào móng công trình đến các bãi thải, nhưng cũng có những tuyến được sử dụng lâu dài trong cả quá trình thi công và còn tiếp tục sử dụng làm đường quản lý sau này thường là các tuyến đường chạy dọc hai bờ từ đưới hạ lưu đến đập;

- Biện pháp thi công áp dụng chủ yếu bằng cơ giói nên sử dụng một lượng máy móc thiết bị xây dựng khá lớn mà chủ yếu là ô tô tải và như 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 được áp dụng công nghệ tiên tiến để dảm bảo tiến độ thi công không bị phá vỡ;

- Phương án dẫn dòng thi công là một trong những đặc điểm cần hết sức chú ý, xem xét khi bố trí mặt bằng công trường

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 trường xây dựng các doanh nghiệp xây dựng đang ra sức xây dựng và quảng bá thương 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 phương án tổ chức mặt bằng công trường xây dựng chiếm một vị trí quan trọng

Để đưa ra được một MBCTXD lý tưởng đáp ứng mọi điều kiện thuận lợi cho sản xuất trên công trường, 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 đường giao thông trên công trường v.v … được tính toán, bố trí theo phương án tổ chức xây dựng, phù hợp quy trình của dây chuyền công nghệ MBCTXD còn được gọi là

“Mặt bằng bố trí chung” và được coi như một hệ thống sản xuất liên hoàn, việc tính toán thiết kế, bố trí các các hạng mục công trình phụ trợ cũng như mạng lưới 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 lượng, 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 ưu 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 nước, MBTC hạng mục tràn xả lũ, MBTC hạng mục nhà máy thủy điện …

Mỗi hạng mục công trình chính được 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

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 đường 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 phương án

khai thác vật liệu khác nhau Mỗi giai đoạn hay từng đợt thi công được 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 trường giai đoạn thiết kế sơ bộ: Trong giai đoạn này chỉ thể hiện

sơ bộ về phương án quy hoạch bố trí mặt bằng những công trình có ảnh hưởng

lớn đến bố trí mặt bằng công trường như: đường 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, nước, hơi ép v.v;

- Mặt bằng công trường giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Trên bản đồ được xác định

một cách chính xác các vị trí, kích thước, kết cấu các công trình chính, các công

trình phụ trợ, nhà tạm, kho bãi, xưởng sản xuất phụ, hệ thống giao thông trên

công trường …thể hiện mối liên hệ khăng khít trong phương án tổ chức thi công

công trình;

- Mặt bằng công trường 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 được thể hiện một cách chi

tiết và chính xác hơn Bản vẽ được thể hiện cả quá trình xây dựng và công nghệ

xây dựng để người thi công dựa vào đó thực hiện được ý đồ của người thiết kế

và làm căn cứ để tính toán dự toán, so sánh phương án lựa chọn bố trí mặt bằng

xây dựng;

- Mặt bằng công trường giai đoạn chuẩn bị thi công: là phương 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 trường công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện

Các công trình xây dựng với quy mô lớn có đặc điểm là khối lượng công tác xây lắp lớn, thời gian kéo dài trong nhiều năm, phải trải qua nhiều mùa mưa, 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 trường;

- 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 trường;

- Thiết kế các xưởng sản xuất phụ trợ, mỏ vật liệu;

- Thiết kế và tổ chức hệ thống cấp thoát nước;

- 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 trường

Quy hoạch mặt bằng xây dựng thường 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 hướng dẫn, các tiêu chuẩn, quy chuẩn trong xây dựng

Phương 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 ưu theo từng nội dung đã nêu trên

a) Quy hoạch, thiết kế hệ thống giao thông trên công trường

Hệ thống giao thông trên công trường có thể là: hệ thống đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, gồm có hệ thống giao thông bên ngoài công trường và hệ thống giao thông bên trong công trường

- Hệ thống giao thông bên ngoài công trường là các tuyến đường cung cấp nguyên vật liệu, cấu kiện, thiết bị … từ nơi cung cấp đến cổng công trường;

- Hệ thống giao thông bên trong công trường bao gồm: đường nội bộ công trường

và đường thi công

Đường vận chuyển trên công trường 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 đường thi công phải đảm bảo các điều kiện an toàn cho người, phương tiện và hệ thống kỹ thuật Phần lớn đường thi công sau khi hoàn thành công trình thì bỏ đi, cần phải có giải pháp để đưa chi phí làm đường và duy tu bão dưỡng vào giá thành công tác vận chuyển để làm cơ sở so sánh đánh giá phương án công tác vận chuyển Tính toán thiết kế đường giao thông trên công trường 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 trường 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 trường có thể phân thành nhiều loại:

 Phân theo cơ cấu quản lý

- Kho trung chuyển: là loại kho bãi được bố trí ở những nơi cần bốc dỡ hàng,

từ phương tiện vận chuyển này sang phương tiện vận chuyển khác, hàng chỉ nằm tạm ở kho này trong một thời gian ngắn chờ để vận chuyển tiếp, kho này thường do công ty hoặc tổng công ty quản lý

- Kho công trường: là loại kho được bố trí trên tổng mặt bằng xây dựng để chứa tất cả các loại vật tư cần thiết cho xây dựng, loại kho này do ban chỉ huy công trường quản lý

- Kho công trình: là loại kho được bố trí tại công trình, để tiết kiệm khâu vận chuyển trung gian từ công trường tới công trình, loại kho này do ban chỉ huy công trình hoặc chủ nhiệm công trình quản lý

- Kho thuộc các xưởng sản xuất và phụ trợ: là kho để chứa các loại vật tư cho các xưởng sản xuất phụ trợ và chứa các loại bán thành phẩm, loại kho này do xưởng trực tiếp quản lý

 Phân loại theo kết cấu kho bãi

- Bãi (kho lộ thiên): Các bãi cất chứa vật liệu còn được gọi là các “kho lộ thiên” Kết cấu của bãi chủ yếu là diện tích mặt nền được gia cố để để chịu được trọng lượng các loại vật liệu và không bị đọng nước;

- Kho hở (kho có mái che): Là loại kho mà kết cấu chủ yếu là bộ khung có mái lợp chống được mưa, nắng, dùng để chứa các loại vật liệu như sắt, thép, gỗ

và các bán thành phẩm;

- Kho kín: kết cấu của kho phải chống được tác động của thiên nhiên như mưa nắng, gió, ẩm ướt, bức xạ, mối , chứa các loại vật liệu như 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 trường như thuốc nổ, xăng dầu ;

Kho bãi có nhiệm vụ cất giữ và bảo vệ được vật tư, cấu kiện, bán thành phẩm trước sự ảnh hưởng của điều kiện thiên nhiên và nhân tạo có thể làm giảm chất lượng sản phẩm

Kho bãi phải đặt ở vị trí thuận lợi cho việc nhập và xuất vật tư đồng thời phải đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ, vệ sinh môi trường

Kết cấu kho bãi được 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

Nhà tạm trên công trường bao gồm nhà điều hành sản xuất, nhà ở cán bộ công nhân viên, các dịch vụ, công trình phúc lợi phục vụ người xây dựng trên công trưòng

Nhà tạm có thời gian sử dụng ngắn, cần giảm chi phí và diện tích xây dựng tối

đa nhưng 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 trường

và khu vực gần công trường, cần có phương án xây dựng trước 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 cư địa phương và nếu có thể nên quy hoạch thành khu dân cư phát triển lâu dài, tránh lãng phí khi công trường kết thúc và phải dở bỏ

đi khu nhà tạm

Tính toán thiết kế nhà tạm trên công trường theo các tài liệu [27], [29], [41]

d) Thiết kế xưởng (xí nghiệp) sản xuất phụ

Các xưởng sản xuất phụ trên công trường 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 trường

Xưởng sản xuất phụ phục vụ thi công, dựa trên phạm vi và đối tượng 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, xưởng 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, xưởng gia công cốt thép, xưởng 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: Như xưởng gia công vật liệu phụ gia, xưởng làm lạnh cốt liệu

Thiết kế xưởng sản xuất phụ cần chú ý một số điểm sau:

Sau khi đã tính toán công suất, quy mô của các xưởng 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 thường 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 thường là tồn tại trong thời gian dài, lượng 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 được giải quyết

Ngoài ra việc lựa chọn địa điểm theo các chỉ tiêu như đường thi công tốt, thuận lợi cho việc cấp điện, nước, 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 hướng tối ưu 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 xưởng sản xuất phụ phải được 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 trường dựa theo các tài liệu [27], [29], [41]

e) Thiết kế, tổ chức cung cấp nước cho công trường

Nhu cầu dùng nước ở trên các công trường xây dựng là rất lớn, nước dùng cho sản xuất, nước dùng cho sinh hoạt của con người và nước dùng cho cứu hỏa trên công trường Đặc biệt đối với các công trường xây dựng thủy lợi, thủy điện có quy

mô lớn nên nhu cầu dùng nước rất lớn

Để thỏa mãn các nhu cầu dùng nước, phải nghiên cứu và thiết kế hệ thống cấp nước cho công trường

Khi thiết kế hệ thống cấp nước tạm cần tuân thủ theo một số nguyên tắc chung sau:

- Cần xây dựng trước một hệ thống cấp nước cho công trình sau này để sử dụng tạm cho công trường Ví dụ các công trình đầu mối, thu nước, xử lý nước, tháp nước, bể chứa, máy bơm, hệ thống đường ống cấp chính

- Khi quy hoạch mạng lưới đường ống, cần áp dụng các phương pháp toán học, để thiết kế được mạng lưới đường ống ngắn nhất, nhằm làm tối ưu bài toán thiết kế hệ thống cấp nước

- Cần tuân thủ các quy trình, các tiêu chuẩn về thiết kế cấp nước cho các công trường xây dựng

Tính toán thiết kế hệ thống cấp nước trên công trường 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 trường xây dựng thủy lợi, thủy điện là rất lớn Điện năng dùng cho sản xuất trên công trường, 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 trường là giải quyết những vấn đề sau:

- Tính công suất tiêu thụ của từng điểm dùng điện và toàn bộ công trường;

- Chọn nguồn điện và bố trí mạng lưới điện ;

- Thiết kế mạng lưới điện cho công trường ;

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 trường trên công trường là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mặt bằng công trường Đảm bảo an toàn tuyệt đối trên công trường là một trong các chiến lược thực hiện mục tiêu trong kinh doanh xây dựng Vấn đề an toàn lao động rất được quan tâm mọi lúc, mọi nơi trên các công trường 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 phương án tổ chức an toàn lao động trên công trường cho phù hợp, đảm bảo an toàn cho người và tài sản trên công trường trong quá trình thi công công trình Công tác thiết kế tổ chức an toàn lao động vệ sinh môi trường trên công trường theo các tài liệu [27], [19], [41]

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 người tham gia lao động trên công trường, không làm cản trở hoặc ảnh hưởng tới dây chuyền công nghệ, chất lượng công trình, thời gian thi công, an toàn lao động và hiệu quả đầu tư;

- 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 trường mà không làm ảnh hưởng tới quá trình xây dựng, hoặc có thể xây dựng trước 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 phương án vận chuyển trên công trường là rẻ nhất, thuận lợi nhất;

- Căn cứ sự ảnh hưởng của thủy văn dòng chảy (như 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 trường, các đơn vị kỹ thuật khi bố trí tổng mặt bằng;

- Bố trí công trình tạm phải tuân theo hướng 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 cư

Đối với mạng lưới giao thông trên công trường là một trong những hạng mục quan trọng khi thiết kế MBCTXD Khi quy hoạch lựa chọn mạng lưới giao thông trên công trường cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

- Kết hợp chặt chẽ với mạng lưới giao thông bên ngoài, mạng lưới giao thông quốc lộ, tĩnh lộ và mạng lưới giao thông địa phương;

- Kết hợp chặt chẽ giữa công trình lâu dài và tạm thời (đường quản lý công trình sau này, đường liên huyện, liên xã, khu kinh tế …);

- Năng lực của mạng lưới giao thông trên công trường phải đáp ứng được yêu cầu tiến độ và cường độ thi công của các hạng mục công trình;

- Phải xem xét đến giao thông hai bên bờ và mực nước thượng lưu 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 trường, vệ sinh cho khu dân cư;

- Giá thành của công tác vận chuyển phải được tính đủ trên cơ sở giá thành xây dựng mạng lưới 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 lượng 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 ưu khi thiết kế bố trí MBCTXD

1.2.1.1 Các nghiên cứu về bài toán tôi ưu hóa MBCTXD

a) Bài toán tối ưu hoá MBCTXD tổng quát

Theo các tài liệu [19], [27], [41] MBCTXD được 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 người và nguồn tài nguyên thiên nhiên nhằm mục đích tạo nên sản phẩm xây dựng

Thiết kế bố trí tối ưu 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

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 trường, 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 ưu phải thể hiện được các nguyên tắc trình bày ở mục 1.1.3

Việc mô hình hóa bài toán để đưa 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 ưu đa mục tiêu là một vấn đề cần thiết Đây là bài toán mà trong thực tế trên thế giới cho đến nay vẫn chưa 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

Phương hướng giải bài toán tối ưu MBCTXD là từ bài toán tổng quát được phân thành các bài toán tối ưu theo các mục tiêu riêng rẽ có xét đến ảnh hưởng của các ràng buộc khác có liên quan, mỗi bài toán là giải quyết tối ưu một vấn đề trong nội dung thiết kế bố trí MBCTXD Hướng 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 được 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 ưu MBCTXD tổng quát có thể phân chia các bài riêng rẽ như sau:

- Bài toán tối ưu vị trí các xưởng sản xuất phụ và các kho công trường;

- Bài toán tối ưu mạng kỹ thuật trên công trường;

- Bài toán thiết kế tối ưu 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 trường;

- Bài toán tối ưu về dự trữ vật tư trên công trường ;

- Bài toàn tìm phương án vận chuyển tối ưu – Phương án có giá thành vận chuyển thấp nhất nhất (bài toán vận tải);

- Bài toán tối ưu thiết kế nhà tạm trên công trường;

- Bài toán tối ưu tổ hợp xe máy cho công tác đắp đất, đá công trình

Phương pháp giải các bài toán trên được 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 ưu MBCTXD đáp ứng mục tiêu của bài toán tối ưu tổng quát nêu trên

Các bài toán nêu trên, mỗi bài toán giải quyết tối ưu cho một vấn đề trên MBCTXD, giải quyết hết các vấn đề đã nêu ra ở trên coi như đã tìm được lời giải tối ưu 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 ưu hệ thống đường vận chuyển trên công trường và tính toán cước 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 được nghiên cứu hoàn chỉnh, nhiều bài toán đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã ứng dụng tin học lập các chương trình và các phần mềm

để làm công cụ giải các bài toán rất hữu hiệu và cho kết quả nhanh và chính xác Chương trình GAMS (General Algelbraic Modeling System)

GAMS là một hệ thống chương trình giải các bài toán quy hoạch toán học Các thủ tục chương trình GAMS đã giải quyết được 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 ưu địa phương của bài toán quy hoạch phi tuyến với các hàm trơn DNLP – Tìm tối ưu địa phương của bài toán quy hoạch phi tuyến với các hàm trơn

Gams cung cấp sẵn 193 chương trình đã được soạn thảo và sử dụng ở các nước, các khu vực khác nhau trên các mô hình khác nhau

- Chương 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 phương pháp tính toán tối ưu MBCTXD Một số bài toán đã được ứng dụng rộng rãi cho công tác tính toán trong thiết kế MBCTXD Tuy nhiên các bài toán vẫn mang tính định hướng, để giải quyết đầy đủ, toàn diện các vấn đề cho một MBCTXD công trình có quy mô lớn phức tạp như công trình thủy lợi, thủy điện thì còn nhiều hạn chế, đặc biệt là tối ưu hệ thống mạng lưới giao thông trên công trường chưa có đề cập đến và như vậy thì hiệu quả đầu tư cho xây dựng đường vận chuyển trên công trường chưa được đánh giá Bài toán tối ưu vị trí xí nghiệp sản xuất phụ, bài toán tôi ưu công tác vận chuyển trên công trường được mô phỏng trong điều kiện đã có sẵn đường giao thông (đã cho chiều dài quảng đường, cước phí vận chuyển) và như vậy bài toán chưa đề cập đến ảnh hưởng của yếu tố đường vận chuyển Tác giả muốn đề xuất nghiên cứu phương pháp lựa chọn tuyến đường vận chuyển tối ưu và đưa chi phí đường 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 lược phát triển kinh tế từ khai thác nguồn nước và năng lượng bằng nguồn tài nguyên nước của các Quốc gia trên thế giới, các công trình thủy lợi, thủy điện với quy mô lớn đã và đang được xây dựng như: Hồ chứa Ôtaky tại Nhật bản, đập ngăn sông Ems tại CHLB Đức, Mã Lộc Đường, 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 được 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

Bảng 1.1: Bảng thống kê một số công trình thủy lợi, thủy điện trên thế giới

TT Tên công

trình

Số hạng mục

Thời gian xây dựng (năm)

Khối lượng xây dựng chính Đào

đất, đá (10 3 m 3 )

Đắp đất, đá (10 3 m 3 )

Bê tông các loại (10 3

m 3 )

Tổng

KL (10 3 m 3 )

1.2.1.3 Quan điểm về thiết kế bố trí MBCTXD cửa một số nước

a) Tại nước Nga và các nước Đông Âu

Quan điểm thiết kế tổ chức tối ưu MBCTXD của các nhà khoa học Nga và các nước Đông Âu trước đây từ các tài liệu [39], [46], [57], [59], [60] thì MBCTXD được coi như một nhà máy công nghiệp, trong đó các công trình tạm được quy hoạch như là các phân xưởng trong dây chuyền sản xuất Công nghệ sản xuất xây dựng được mô hình hoá và được mô tả dưới dạng sơ đồ khối để tìm thuật toán giải quyết bài toán quy hoạch tối ưu tổ chức mặt bằng công trường xây dựng Các nhà khoa học Nga đã xây dựng được bài toán và lập chương trình tính toán Mặt bằng công trường xây dựng được mô tả bởi các thông số hình học, kích thước, diện tích, hình dạng khu đất, địa hình, các công trình chính, các công trình tạm, công trình phụ trợ được mô tả các mối quan hệ về công nghệ, ràng buộc các tiêu chuẩn trong

thiết kế Trên cơ sở dữ liệu đầu vào nói trên chương trình tính toán cho ra kết quả là các phương án quy hoạch mặt bằng xây dựng, người sử dụng có thể chọn phương

án tối ưu theo từng mục tiêu lựa chọn Tuy nhiên để mô tả đầy đủ và toàn diện các thông số, các điều kiện MBXDCT thủy lợi, thủy điện vào bài toán tổng quát để tìm lời giải tối ưu thì vẫn chưa thể đáp ứng được

Tình hình thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện tại nước Nga hiện nay

Các quy định chung:

- Chỉ được tiến hành triển khai các công việc xây dựng chủ yếu sau khi đã hoàn thành các công tác chuẩn bị xây dựng Trước khi xây dựng công trình cần quy hoạch mặt bằng xây dựng, quy hoạch thiết kế đường tạm thời phục

vụ thi công và đường vĩnh cửu, Các công trình tạm phục vụ thi công, mạng lưới kỹ thuật (Cấp điên, nước, hơi ép ) phải tính theo nhu cầu lớn nhất và

bố trí ngoài công trường, giảm tối thiểu việc thực hiện tại công trường;

- Hệ thống đường giao thông, bãi tập kết, kho, nhà tạm khu ở, khu sinh hoạt được xây dựng với khối lượng cần thiết có tính đến khả năng sử dụng tạm thời các hạng mục đang xây dựng;

- Cung cấp nguyên vật liệu cho công trình được thực hiện trên cơ sở tiến độ theo thời gian Tuân thủ các quy tắc về kỹ thuật an toàn, bảo vệ môi trường;

- Công tác chuẩn bị xây dựng:

- Bên trong công trường: Xây dựng hệ thống đường tạm và cố định, làm hàng rào công trường, lắp đặt mạng lưới kỹ thuật, xây dựng xưởng sản xuất phụ, nhà ở cho cán bộ, công nhân, nhà làm việc, xây dựng và bố trí kho bãi chứa vật liệu, cấu kiện, thiết bị, xây dựng cơ sở thử nghiệm, cơ sở đo đạc, quan sát định kỳ;

- Bên ngoài công trường: Quy hoạch xây dựng các tuyến đường vận chuyển nối với mạng lưới đường nội bộ công trường Xây dựng hệ thống cấp điện, nước ngoài công trường, khu nhà ở cho công nhân và các công trình cần thiết khác;

Một số căn cứ thiết kế mặt bằng xây dựng:

- Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình;

- Tiến độ xây dựng công trình;

- Phương án sử dụng vật liệu, cấu kiện, máy móc thiết bị, nguồn điện, nước, hệ thống kỹ thuật tạm thời, sử dụng vật liệu tại chổ;

- Điều kiện giao thông và khả năng chuyên chở;

- Quy hoạch tổng thể, giải pháp kết cấu công trình, công nghệ xây dựng các hạng mục công trình chính;

- Nguồn lao động;

- Sự đảm bảo điều kiện sống và làm việc cho cán bộ công nhân xây dựng;

- Vị trí năng lực, công suất của các doanh nghiệp chuyên ngành, doanh nghiệp sản xuất phụ trợ ở hiện trường

b) Tại nước Mỹ và các nước tư bản phát triển

Với nền kinh tế thị trường phát triển, các dịch vụ luôn sẵn sàng đáp ứng tối đa mọi nhu cầu về cơ sở vật chất, kỹ thuật cho công trường

Theo các tài liệu [49], [50], [51] MBXDCT được tiến hành ngay sau khi ký hợp đồng bao gồm các công việc: bố trí cơ cấu tổ chức hiện trường thực hiện dự án, chuẩn bị nguồn nhân lực, ký kết hợp đồng với các hãng cung ứng dịch vụ xây dựng (máy móc, thiết bị, vât tư xây dựng )

Nhà thầu triển khai các hệ thống phục vụ xây dựng: Hệ thống cấp điện, nước, hơi ép, thông tin liên lạc, hệ thống kho, bãi, hệ thống đảm bảo an toàn lao động Sử dụng nhà tạm di động cho công nhân và văn phòng làm việc với đầy đủ các trang thiết bị cần thiết Các thiết bị xây dựng, vật liệu các cấu kiện và bán thành phẩm được vận chuyển đến công trường bằng xe chuyên dụng Không sử dụng mô hình kho tổng hợp hoặc các xưởng liên hợp ở công trường

Trên MBCTXD các xí nghiệp sản xuất phụ, các công trình tạm, kho bãi được thiết kế, bố trí hoàn chỉnh theo yêu cầu của dây chuyền công nghệ đảm bảo giảm tối

đa chi phí vận chuyển vật liệu từ kho, từ các xí nghiệp sản xuất phụ đến các hạng mục công trình

Công nghệ xây dựng thuộc các nước tiên tiến trên thế giới đã đạt tới đỉnh cao, chính vì vậy việc thiết kế MBCTXD phải đòi hỏi đáp ứng với yêu cầu của công nghệ Để phát huy tối đa công nghệ thi công hiện đại các chuyên gia trên thế giới cũng đã ứng dụng nhiều các bài toán phân tích hệ thống, tối ưu hóa vào việc tính toán tối ưu MBCTXD nhằm giảm tối đa chi phí tổ chức thi công trên công trường, giảm giá thành xây dựng.Tuy nhiên đối với MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện với quy mô lớn, có đặc thù riêng, có tính chất phức tạp thì các chuyên gia chưa

đề cập hết các vấn đề và hướng giải quyết chưa cụ thể, đặc biệt là vấn đề công tác vận chuyển trên công trường bao gồm hệ thống đường vận chuyển, thiết bị vận chuyển và phương án tổ chức vận chuyển

Hệ thống tiêu chuẩn xây dựng ở các nước Tư bản phát triển gồm: DTU (Pháp), Australian Standards Construction (Úc), ANS (Hoa Kỳ) … đã quy định cho các công tác cụ thể về bản vẽ kỹ thuật, vật liệu cho bê tông, các phương pháp thử, lắp đặt hệ thống điện nước cho công trình … nhưng không có quy định riêng về thiết kế

có thể tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng sau này

Trong điều kiện nền kinh tế thị trường hiện nay, vấn đề cạnh tranh trong kinh doanh xây dựng ngày càng quyết liệt Các Doanh nghiệp phải chứng tỏ được năng lực của mình trên thương trường bằng cách ứng dụng khoa học kỹ thuật, công nghệ cao vào tổ chức sản xuất và rất chú trọng đến tổ chức MBCTXD Chính vì vậy mà việc tối ưu hoá thiết kế tổ chức MBCTXD dần dần được quan tâm nghiên cứu Các

yêu cầu của thị trường và sự phát triển của công nghệ đã ảnh hưởng lớn đến các tiêu chí đánh giá, lựa chọn phương án tổ chức sản xuất xây dựng hợp lý nhằm nâng cao lợi nhuận trong kinh doanh trên cơ sở đảm bảo yêu cầu của chủ đầu tư về chất lượng, tiến độ và an toàn công trình Để đáp ứng mục tiêu trên, một số bài toán tối

ưu đã được nghiên cứu và có thể ứng dụng trong thiết kế bố trí MBCTXD

1.2.2.2 Một số bài toán tối ưu có thể ứng dụng trong thiết lế bố trí MBCTXD ở Việt Nam

Các nhà khoa học trong nước đã đầu tư nghiên cứu ứng dụng lý thuyết toán học

để giải quyết một số các bài toán trong thiết kế tối ưu MBCTXD, bao gồm:

- Bài toán đường đi và bài toán mạng vận tải:

Bài toán đường đi ứng dụng tìm đường đi ngắn nhất giữa 2 điểm trên cơ sở tuyến đường đã biết và bài toán mạng vận tải ứng dụng xác định khả năng vận tải lớn nhất, đây là những bài toán giải quyết tối ưu công tác vận chuyển trong tổ chức sản xuất xây dựng Có thể sử dụng phương pháp Ford-Fulkrson để giải các bài toán này

- Bài toán chọn vị trí tối ưu xí nghiệp sản xuất phụ:

Các nhà khoa học đã nghiên cứu áp dụng lý thuyết tối ưu bài toán vận trù học để tìm vị trí xí nghiệp phụ có đường đi đến các đối tượng phục vụ là ngắn nhất hoặc giá thành vận chuyển là rẻ nhất

Trên MBCTXD các điểm tiêu thụ vật liệu được bố trí rải rác trên diện rộng, khối lượng vật liệu tại các điểm tiêu thụ đã được xác định, bài toán đặt ra là tìm vị trí tối

ưu của các điểm cung cấp nguyên vật liệu như kho, bãi dự trữ vật liệu, trạm trộn bê tông, xưởng gia công và cung cấp cốt thép, ván khuôn sao cho tổng giá thành vận chuyển từ điểm cung cấp đến các điểm tiêu thụ là nhỏ nhất

Bài toán này có thể giải bằng nhiều phương pháp dó là: phương pháp đồ thị, phương pháp Gradient, phương pháp dơn hình Bài toán cũng có thể giải gần đúng với sự hỗ trợ của máy tính điện tử

Tồn tại của phương pháp này là giả định các trị số cước phí vận chuyển mà chưa

đề cập đến phương pháp tính toán để sử dụng cho phù hợp với các điều kiện cụ thể

trên công trường Về mặt lý thuyết hoàn toàn có thể chấp nhận được, nhưng trên thực tế còn nhiều vấn đề cần phải tính đến

- Bài toán vận tải:

Bài toán vận tải là dạng đặc biệt của bài toán quy hoạch tuyến tính được ứng dụng trong thiết kế tổ chức mặt bằng xây dựng khi lập phương án vận chuyển vật liệu, cấu kiện từ các điểm cấp đến các điểm tiêu thụ có giá thành phương án vận chuyển là nhỏ nhất, đồng thời thỏa mãn điều kiện vận chuyển hết nguyên vật liệu ở các điểm cấp đấp ứng nhu cầu sử dụng các điểm tiêu thụ Xác định khả năng vận chuyển lớn nhẩt trong các điều kiện ràng buộc về khả năng chuyên chở Bài toán có thể giải theo các phương pháp: đơn hình, phương pháp thế vị

Tồn tại của bài toán này dã đề cấp ở mục 1.2.1.2

- Bài toán tìm đường đi ngắn nhất:

Trong tổ chức thi công xây dựng, tài nguyên được cung ứng từ rất nhiều nguồn

từ các địa điểm khác nhau, trên cơ sở mạng lưới đường giao thông đã được xác định, chọn phương án vận chuyển hàng hoá từ các điểm cấp đến công trường có chi phí thấp nhất (đường đi ngắn nhất)

Khi thiết kế các các hệ thống kỹ thuật phục vụ thi công (đường tạm, hệ thống cấp điện, nước, hệ thống thông tin hữu tuyến), việc xác định tuyến đi ngắn nhất nhưng phải đảm bảo khả năng phục vụ cho các nơi có nhu cầu là bài toán có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật Xác định tuyến vận tải với chi phí tối thiểu là một bộ phận của bài toán thiết kế tổ chức MBCTXD

Bài toán có thể dùng phương pháp quy hoạch động do Richard Bellman để giải quyết

- Bài toán bố trí máy thi công:

Số lượng và tính năng kỹ thuật của từng loại máy đã được xác định, vị trí thi công của các máy đã được xác định Mục tiêu tìm phương án bố trí máy sao cho năng suất tổng cộng của các máy là lớn nhất Đây là bài toán quy hoạch tuyến tính

có thể giải bằng phương pháp đơn hình

- Bài toán lựa chọn phương án công trình tạm:

Đưa ra một số các mô hình nhà tạm với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như nhà lắp gép kết cấu nhẹ, tấm lớn, tấm nhỏ, khung bê tông, nhà xây gạch, mái lợp ngói, Fibrô, tôn , khả năng về nguồn lực của nhà thầu Mục tiêu chọn phương án nhà tạm có diện tích sử dụng tối đa với điều kiện chi phí xây dựng nhỏ nhất Đây là bài toán QHTT có thể giải bằng phương pháp đơn hình

- Bài toán phân phối nguyên liệu (phân bổ tài nguyên):

Bài toán đặt ra là cần phân phối vật liệu xây dựng cho các hạng mục trên công trường xây dựng sao cho có lợi nhất

Thiết lập bài toán cần biết các giá trị của hàm lợi ích

Giải quyết bài toán bằng quy hoạch động cần thực hiện các thủ tục sau:

- Chia quá trình phân phối thành nhiều giai đoạn bằng các thời điểm;

- Tìm ra các trạng thái tại mỗi thời điểm;

- Tìm phương trình trạng thái của hệ thống được xét;

- Tìm được phương án phân phối tối ưu

Quá trình phân phối tối ưu là lộ trình cần tìm để cho hàm mục tiêu lớn nhất

- Bài toán lập kế hoạch sản xuất trên công trường;

Mục tiêu bài toán lập kế hoạch sản xuất cho từng kỳ theo tiến độ thi công để có chi phí thấp nhất Bài toán được giải theo phương pháp quy hoạch động

Nhận xét:

- Các bài toán nêu trên có thể ứng dụng để tính toán các chỉ tiêu làm cơ sở để lựa chọn MBCTXD hợp lý Tuy nnhiên việc ứng dụng vào thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện cần phải được nghiên cứu để bổ sung các điều kiện biên nhằm phản ánh được đầy đủ các đặc thù riêng của công trình thủy lợi, thủy điện

- Các bài toán nêu trên vẫn nặng về lý thuyết, còn để ứng dụng vào thực tiễn trong sản xuất cần phải được đưa vào mô hình toán đầy đủ các thông tin cần thiết phản ánh thực tế sản xuất xây dựng trên công trường

- Một trong những đặc thù riêng của MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện là công tác vận chuyển rất lớn, đòi hỏi hệ thống đường vận chuyển, thiết bị vận

chuyển và phương án vận chuyển như thế nào để đảm bảo mục tiêu trong việc thực hiện tiến độ, đến chất lượng công trình, an toàn trong thi công và giá thành công trình, thế nhưng hiện tại vẫn chua có một bài toán nào để giải quyết vấn đề

đó Cần thiết phải xây dựng bài toán lựa chọn tuyến đường vận chuyển tối ưu trên công trường

1.2.2.3 Tình hình thiết kế tổ chức MBCTXD công trình thuỷ lợi, thuỷ điện hiện nay ở nước ta

a) Tình hình chung:

Các công trình thủy lợi, thủy điện đã và đang xây dựng ở nước ta với quy mô lớn, nhiều hạng mục, khối lượng xây dựng lớn do vậy khối lượng vận chuyển trên công trường rất lớn và thời gian thi công kéo dài trong nhiều năm

 Một số công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam (Bảng 1.2)

Bảng 1.2: Bảng thống kê các công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam

TT Tên công

trình

Số hạng mục

Thời gian xây dựng (năm)

Khối lượng xây dựng chính Đào đất,

đá (10 3 m 3 )

Đắp đất,

đá (10 3 m 3 )

Bê tông các loại (10 3 m 3 )

Tổng KL (10 3 m 3 )

 Một số MBCTXD thủy lợi, thủy điện đang xây dựng ở nước ta:

1/ MBCTXD công trình Hồ chứa nước Cửa Đạt - Thanh Hoá (Hình 1.1):

- Diện tích MBCTXD khu đầu mối: 2708 ha

- Tổng số các hạng mục công trình chính, công trình phụ trợ, công trình tạm,

mỏ vật liệu gồm 60 hạng mục;

- Khối lượng vận chuyển: khoảng 21 triệu m3;

- Đường thi công: 12 tuyến với tổng chiều dài 18.56 km

2/ MBCTXD công trình thủy điện Sơn La (Hình 1.2):

- Diện tích MBCTXD: 2070 ha

- Tổng số các hạng mục công trình chính, công trình phụ trợ, công trình tạm,

mỏ vật liệu cả ba giai đoạn gồm 65 hạng mục;

- Khối lượng vận chuyển: khoảng 20 triệu m3;

- Đường thi công: 39 tuyến với tổng chiều dài 51.17 km

Qua tài liệu thống kê một số công trình thủy lợi, thủy điện đã và đang xây dựng

ở nước ta đã cho thấy rằng khối lượng vận chuyển trên công trường phục vụ thi công công trình là rất lớn Nếu lấy đơn giá vận chuyển bình quân với cử ly dưới 6

km (đơn giá xây dựng cơ bản) là 25.000.000 đồng thì có những công trình riêng chi phí cho công tác vận chuyển lên tới 500 đến 600 tỷ đồng

Thiết kế bố trí MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện một số công trình đang xây dựng hiện nay như công trình Cửa Đạt, thuỷ điện Sơn La …có khối lượng công việc lớn, đòi hỏi các chuyên gia có nhiều kinh nghiệm và ứng dụng triệt để công nghệ, khoa học kỹ thuật tiên tiến vào việc tính toán thiết kế để chọn phương án MBCTXD tối ưu, mà đặc biệt là tối ưu hệ thống đường vận chuyển, tối ưu công tác vận chuyển để giảm chi phí cho công tác vận chuyển trên công trường Thực trạng hiện nay cho thấy việc tính toán thiết kế bố trí MBCTXD chưa đưa ra dược nhiều các phương án, so sánh lựa chọn đơn giản chưa có cơ sở khoa học nên khả năng lựa chọn được phương án tối ưu còn hạn chế

Tính toán thiết kế tổ chức MBCTXD hiện nay theo nhiều quan điểm khác nhau:

- Tính toán thiết kế theo truyền thống;

- Thiết kế có kể đến ảnh hưởng của thị trường;

- Thiết kế theo quan điểm của đối tác nước ngoài trong liên doanh

Các quan điểm này phần nào bộc lộ tính bị động trong thiết kế tổ chức MBCTXD do thiếu nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật về tổ chức sản xuất và quản lý xây dựng trong điều kiện kinh tế, xã hội của Việt Nam

Công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện có diện tích khu vực xây dựng rộng, hệ thống đường giao thông, xưởng sản xuất phụ, nhà làm việc, nhà ở cán

bộ công nhân viên, kho bãi, các mạng kỹ thuật, các mỏ vật liệu được thiết kế, tổ chức khá đầy đủ và đồng bộ Hệ thống này thường được tính toán thiết kế cho những giai đoạn có cường độ thi công cao nhất trong quá trình thi công, do vậy sự lãng phí công suất của hệ thống trong suốt thời gian thi công là không tránh khỏi, đặc biệt là hệ thống giao thông trên công trường

Việc sử dụng khai thác các công trình đã hoàn thành trước phục vụ cho các công trình tiếp theo, điều chỉnh mặt bằng về quy mô và tổ chức theo từng giai đoạn thi công công trình chính được coi là những giải pháp mang lại hiệu quả cao về kinh tế

và kỹ thuật Tuy nhiên việc khai thác và điều chỉnh mặt bằng chủ yếu dựa trên kinh nghiệm của nhà thiết kế tổ chức thi công thiếu cơ sở khoa học và hạn chế phạm vi ứng dụng

Hình 1.1 : Mặt bằng công trường xây dựng công trình Cửa Đạt

Hình 1.2 : Mặt bằng công trường xây dựng công trình Thuỷ điện Sơn La

b) Vai trò của công tác vận chuyển trong thiết kế bố trí MBCTXD

Công trình thủy lợi, thủy điện thường có quy mô lớn dẫn đến khối lượng vận chuyển trên công trường rất lớn, đồng thời công tác vận chuyển thực hiện trong điều kiện không thuận lợi về địa hình, chất lượng đường tạm hạn chế, cường độ vận chuyển yêu cầu cao theo tiến độ xây dựng, điều kiện lưu thông phức tạp do nhiều đối tượng tham gia, chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, khí hậu

Vận chuyển trên công trường là hoạt động phục vụ sản xuất cho mọi đối tượng trên mặt bằng công trường xây dựng trong suốt quá trình thi công Công tác vận chuyển liên quan đến các vấn đề như: đường vận chuyển, thiết bị vận chuyển, chủng loại vật liệu, cấu kiện cần vận chuyển, khối lượng vận chuyển và đặc biệt là phương

án tổ chức vận chuyển Những yếu tố nêu trên ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành vận chuyển trên công trường và đẫn đến ảnh hưởng đến giá thành xây dựng công trình, ngoài ra nó còn ảnh hưởng đến tiến độ thi công và an toàn lao động trong sản xuất

Quy hoạch, thiết kế và lựa chọn tuyến đường vận chuyển hợp lý sẽ đảm bảo cho việc lưu thông trên MBCTXD, tạo điều kiện thuận lợi cho mọi hoạt động chuyên chở nguyên vật liệu phục vụ sản xuất đáp ứng yêu cầu cường độ thi công, đảm bảo chất lượng công trình, an toàn trên công trường và giá thành vận chuyển là thấp nhất

Để đạt được mục tiêu đề ra của công tác vận chuyển trên MBCTXD cần phải nghiên cứu các vấn đề sau:

- Nghiên cứu công tác quy hoạch, thiết kế đường vận chuyển trên công trường;

- Nghiên cứu đề xuất phương pháp lựa chọn tuyến đường vận chuyển hợp lý;

- Nghiên cứu phương pháp tính cước phí vận chuyển trên công trường;

- Xác định vị trí tối ưu xí nghiệp phụ và kho bãi trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện;

- Nghiên cứu phương pháp lựa chọn phương án vận chuyển tối ưu trên công trường xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện

1.2.2.4 Những tồn tại thiết kế tổ chức MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện hiện nay và nguyên nhân

a) Về lý thuyết:

Việc tính toán thiết kế tổ chức MBCTXD chủ yếu dựa vào các tài liệu truyền thống hiện có của các tác giả trong nước Các tài liệu đó được sử dụng tính toán thiết kế tổ chức MBCTXD khi thiết kế tổ chức thi công của các đơn vị tư vấn cũng như khi lập hồ sơ dự thầu của các nhà thầu xây dựng

Quan niệm về tối ưu hoá thiết kế tổ chức MBCTXD được đề cập trong nhiều các tài liệu [27], [29], [41], [49] Bài toán tổng quát tối ưu hoá MBCTXD được phân thành các bài toán nhỏ Một số nghiên cứu theo hướng tối ưu hoá từng nội dung cụ thể của thiết kế tổ chức MBCTXD được triển khai như: tối ưu hoá cử ly, giá thành vận chuyển; tối ưu hoá vị trí điểm cung ứng một số loại nguyên vật liệu chính, chọn phương án vận chuyển tối ưu cho công tác vận chuyển một số vật liệu chủ yếu, thiết kế tối ưu mạng lưới kỹ thuật Mặc dầu vậy phạm vi để ứng dụng các kết quả nghiên cứu trong thực tiễn sản xuất còn rất hạn chế vì chưa giải quyết những vấn đề mang đặc tính riêng của công trình xây dựng và có ảnh hưởng chi phối đến các nội dung khác trong thiết kế MBCTXD, chưa phản ánh rõ các ràng buộc phù hợp với điều kiện Việt Nam và chưa thực sự thuận tiện cho ứng dụng trực tiếp tại công trường

Một số ứng dụng mô hình tổ chức MBCTXD của nước ngoài trong thiết kế tổ chức MBCTXD ở Việt Nam cũng bộc lộ những hạn chế do điều kiện nền kinh tế Việt Nam hiện nay

b) Thực tiễn

Trong giai đoạn hiện nay tin học phát triển mạnh, các tài liệu, công cụ, phương tiện để hỗ trợ cho việc tính toán và thiết kế khá mạnh và đầy đủ cho cả tiến độ thi công và cả mặt bằng xây dựng Việc ứng dụng tin học, sử dụng các phần mềm và thống nhất về lý thuyết là được ứng dụng rộng rãi, song tình trạng tiến độ thi công

bị phá vỡ vẫn khá phổ biến Đối với công trình thủy lợi, thủy điện nếu không đáp ứng kịp thời điểm chặn dòng theo tiến độ khống chế thì phải chậm mất cả một năm

thi công Một trong những nguyên nhân đẫn đến chậm tiến độ là do tổ chức MBCTXD chưa hợp lý trong đó yếu tố tổ chức công tác vận chuyển trên công trường gây ảnh hưởng không nhỏ

Thiết kế tổ chức MBCTXD công trình thủy lợi, thủy điện trong thực tiễn đã thể hiện một số tồn tại sau:

- Chưa nhận thức đầy đủ tầm quan trọng của MBCTXD và ảnh hưởng của nó khi thi công công trình thủy lợi, thủy điện;

- Chưa phản ánh rõ được mối quan hệ hữu cơ giữa dây chuyền công nghệ cao

và ngược lại

- Sự gắn kết quá trình công nghiệp hoá xây dựng với thiết kế tổ chức MBCTXD còn hạn chế;

Công nghiệp hoá, hiện đại hoá là mục tiêu phát triển trên mọi lĩnh vực của nước

ta trong thời kỳ hội nhập quốc tế, nghành xây dựng cũng đòi hỏi phải có sự nổ lực trong việc hiện đại hóa dây chuyền công nghệ và đi đôi với việc xây dựng và trang

bị cơ sở vật chất, xây dựng hệ thống giao thông trên MBCTXD Ví dụ: tổ chức mặt bằng hợp lý cho dây chuyền công nghệ đổ bê tông đầm lăn tại công trình Hồ chứa nước Định Bình, tổ chức MBCTXD đủ điều kiện để thực hiện dây chuyền công nghệ thi công đập đá đổ, đổ bê tông bản mặt đập Cửa Đạt Thanh Hoá… Thực hiện

sự gắn kết công nghiệp hoá xây dựng với MBCTXD sẽ đảm bảo về yêu cầu chất lượng cho công trình và giảm chi phí xây dựng