逆作工程中土方工程施工的仿真优化

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摘要：面对快速发展社会经济，人们不再满足于当前的生活状态，不断追求更加舒适、高质量的生活环境。而这一诉求，也使城市中的建筑及相关工程逐渐增多，施工场地随之缩小，并对周边建筑物的安全性产生了一定的影响。施工人员应采取逆作工程技术，对以上问题进行解决，尤为注重土方工程施工质量。文章就逆作工程中土方工程施工的方针与优化进行了研究分析。

关键词：逆作工程；土方工程；施工；仿真；优化

当前社会中高层建筑愈发增多，多层地下结构施工需求得以提升，并对深基坑开挖方面提出了更高的要求。逆作工程则因其高效性，在多层地下结构施工中得到了普遍运用。土方工程施工是其中的重要内容，为确保施工质量，施工人员还应积极引入现代化仿真技术，对施工方案予以优化，从而得出最佳方案，以最低成本，完成最高质量的工程建设。

1逆作工程中土方工程施工的概况

逆作工程主要是借助工程桩接到地面的临时支柱与挡土墙、顶板的支撑力量，以地上至地下的顺序，开展地下施工。从而在建筑施工过程中，实现上、下两方的同时施工。逆作工程下的土方工程施工，必须遵循一定的原则。主要原则有：①施工人员必须遵循盆式加抽条开挖原则。分层开挖，每层土体都需要保持不超出2.5m，确保抽条挖土的对称和加撑的平衡性；②施工人员应保证地上建筑物的安全性。通过机械及手推车的同时运用，开展挖土和运土工作。并随时对水平数值等进行测量，避免存在超挖、抽条挖土不对称等情况。挖土应避免对立柱四周挖空，以便立柱受力不均。并要求机械尽量远离工程桩、井点等，以免发生碰撞。同时垫层应随挖虽捣，全部完成后才能够进行地下一层楼板施工；③施工人员应具体问题具体分析。对于不同区域开挖深度差距较大的情况，应先按照浅基坑的标准进行开挖，并在垫层完成后，继续开挖较深部位。在开挖前，施工人员必须设置临时支撑，并采取相应手段稳固边坡，保证施工安全。逆作工程中土方工程施工具有工程量较大、工期较长、所运用机械较多、施工环节交错、受自然因素影响较大等特点。在实际施工中，施工人员还应构建包含土方开挖子系统、土方外运子系统以及人工运输子系统的逆作取土施工出土系统，从而实现标准化、系统化、流程化的逆作工程土方工程施工，使施工人员更好的掌握土方施工各个环节[1]。

2逆作工程中土方工程施工的仿真

土方开挖中的各子系统是由排队服务系统构成的，因此在仿真过程中需要建立以排队论为基础的土方装运系统。排队系统又称随机服务系统，通过研究，可明确其概率统计规律，此后对其展开优化。该系统是由输入输出过程、排队规则及服务规则构成的，其涉及的参数指标主要有队长、排队长，等待及逗留时间、忙期及闲期等。在仿真作用下，改善了建模环境，使仿真环境具有了一体化特点。具体流程如下：系统分析、仿真建模、程序设计、仿真运行及结果分析。在建立土方工程仿真模型过程中利用循环网络，通常由流水单元、矢线及节点构成，具体模型有首层大开挖循环网络模型、暗挖地下各层循环网络模型及逆作施工循环网络模型等。

3逆作工程中土方工程施工的优化

3.1首层大开挖过程优化

以现场条件为基础，分为A、B两个施工区域。为了便于计算，假设两个区域工作效率相同，各个工序同步进行，选取其中B区域进行仿真优化计算。以循环网络模型为基础，编写仿真程序进行计算，模拟运行100次，即控制节点处m=0，将每个机械台班设为12小时，存储运行结果。根据仿真数据得出的分析曲线来进行优化分析可知：在采用挖掘机与不同数量配套施工的过程中，装载机利用效率随着自卸汽车数量的增加而提升。但如果汽车数量配置过多，会提升汽车排队等待时间，增加施工成本，资源会造成一定浪费。为了平衡工期、利用效率、成本，优化方案为10～12辆汽车与一台挖掘机配套施工。以此类推，进行两台挖掘机的配套方案优化，经过分析可知，挖掘机数量的增加会降低其工作效率，增加汽车使用数量，虽然汽车使用率提升和工期缩短有着一定优势，但机械台班损失费用较大，在实际施工的过程中，将这种方案作为需要缩短工期时的应急预案[2]。

3.2地下二、三、四层暗挖过程优化

首先开挖中间部分，保证空气流通和施工安全，从取土口将小挖掘机吊入到地下，之后挖通通道，最后以取土口为中心向四周进行开挖。仿真过程中，以工程施工实际为依据，简化施工过程，假设每个出土口效率一致，选取一个出土口进行仿真计算。根据仿真结果及仿真优化曲线走势图，以灵敏度分析方法为基础，将挖机数量和手推车作为控制变量，不断改变二者数量来选择最终符合实际情况的优化施工方案。

3.3优化对比

通过优化前后对比可知，优化之前，该项目土方工程费用为317万元，预计工期在77天。利用文章提出的仿真优化过程，优化之后工程费用为270万元，降低了47万元，工期为63天，减少了14天。由此可见，仿真模型及优化策略是可行的，且效果良好。此外，结合上述分析环境和工程实际，在不同机械配置方案下选择适应的施工方案，能够实现对资源配置的有效优化，实现人员与机械的最优化组合。在施工机械和人工配置方案一定的基础上，通过仿真优化，得到了工期最短的施工方案和配置方案及施工费用的方案。出于施工进度和施工成本的不同考虑，用户可以针对性的选择优化方案[3]。

4结束语

综上所述，逆作工程作为重要的施工形式，其常见于高层建筑施工。为了保证施工效率与质量，文章探讨了逆作工程中土方工程施工的仿真与优化，相信，日后仿真方法将更加丰富，施工成效将更加显著。

参考文献：

[1]李静,周明乾,房国琳,等.逆作工程中封盖挖土施工的优化设计[J].基建优化,2013,13(6):209-211.

[2]关雪梅.大型深基坑逆作法施工中的若干工艺技术问题研究[D].同济大学,2013.

[3]张颂娟,蒋洪涛.网络循环技术在土方工程中的应用[J].辽宁交通科技,2015,(5):19-21.

作者：李明阳 单位：郑州市第四十七中学