基于有效时间利用率的盾构进度综合评价指标研究

基于有效时间利用率的盾构进度综合评价指标研究

王登锋

中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450001

摘要：本文依据“有效时间利用率”的计算公式，建立盾构掘进速度、管片安装时间、有效时间利用率等要素之间的数学模型，利用计算模型开展盾构进度综合评价，确定了进度指标的影响因素，通过在工程项目的应用验证了有效时间利用率的价值，为盾构掘进提供了改进方向。

关键词：有效时间利用功率;进度指标;有效时间;盾构管理

1引言

随着我国城市化进程的不断加快，为了缓解城市交通系统的压力，修建以地铁隧道为代表的城市地下工程成为必然趋势[1-2]。与其他隧道施工方法相比，盾构法施工对地层扰动小[3]，且兼顾施工安全、掘进速度、复杂地层适应性和地表沉降控制等要求，已成为修建我国地铁隧道修建的主流工法[4]。而盾构施工的效率受施工区间地质水文、设备能力、维保能力等[5]、物料供应能力、渣土处理排放能力、辅助措施[6]，技术管理、掘进经验、组织能力等主客观条件的综合影响[7]，一般通过月进度指标体现。月进度指标通常按照以往施工经验进行类似工程对比分析最终确定[8]，由于影响进度的要素多，最终造成指标不准，导致工期压缩，投资和成本测算失真，无形中增加了工期、安全、质量和成本风险[9]。此外，项目的管理质量评价也主要通过月累计进尺量来反映，无法真正体现项目的掘进难度和管理质量[10]。以上研究人员均集中在盾构掘进过程中的效能提升，但是未能提出兼具管理方向的改进方法，目前未见盾构效能管理质量相关文献资料，量化月进度指标对优化施工组织，提高施工工效具有重要工程意义。

2有效时间利用率

公式 1

有效时间利用率的提升，主要是有效时间占总时间的比重的提升，根据掘进速度和和地层因素即可确定有效时间。因此提升有效时间利用率就要减小无效时间，细化分配制各无效时间制约环节占比，确定无效时间各要素管理目标，缩短各环节无效时间，进而提升工程管理质量。

3进度指标影响因素分析

对影响进度指标的掘进速度、有效时间利用率和管片安装时间进行分析，其中管片掘进时间由于技术成熟，时间可以有效计算。因此对影响进度指标的掘进速度和有效时间利用率进行分析，分析两者对进度指标的影响大小。

3.1掘进进度对进度指标的影响

通过控制有效时间利用率分析不同掘进速度和进度指标的函数关系，得出进度指标和掘进速度的函数关系，如图1所示。

图1掘进速度和进度指标

图1中分析得出在有效时间利用率一定的情况下，掘进速度和进度指标呈现二次函数关系变化，呈现出随着掘进速度的增加，进度指标增长速度逐步降低的趋势。

为研究有效时间利用率和进度指标的关系，通过控制掘进掘进速度，分别建立了不同有效时间利用率和进度指标的函数关系，如图 2所示。

图 2有效时间利用率与进度指标

根据图2得出，有效时间利用率和进度指标呈现出线性关系，随着掘进速度增大进度指标呈现逐步增大的关系。从图中可以看出当掘进速度一定时，为提高进度指标必须从管理角度提高有效时间利用率。

根据指标分析，当掘进速度和有效时间利用率确定的情况下，进度指标在一个区间内波动，过低或过高均不合理，如果的确需要指标高于常规，就要在管理能力、策划能力、执行能力和破岩效率等方向进行重点克服，提高有效时间利用率或者掘进速度。

3.2进度指标提升的影响因素定量分析

和掘进速度相比，影响盾构进度指标的有效时间利用率成为不可控的管理因素因素，是项目能力水平的体现。根据进度指标关联分析可知，影响掘进进度指标的有掘进速度和有效时间利用率，在项目评价时不能仅用单一的进度指标来衡量项目的管理水平。

为提升进度指标，明确改进方向，现对掘进速度和有效时间利用率统一分析，建立以进度指标为横坐标以掘进速度和有效时间利用率为纵坐标的分析图，如图3所示。

图 3掘进速度和有效时间利用率分析图

对图进行分析，图中实线表示不同有效时间利用率对应的进度指标，虚线表示不同掘进速度对应的进度指标。图中实线部分是不同有效时间利用率下掘进速度和进度指标的关系。虚线部分表示不同掘进速度下有效时间利用率和进度指标的关系。

4有效时间利用率工程应用

为详细研究有效时间利用率对工程的应用场景，现分别通过佛莞城际铁路狮子洋隧道盾构掘进的三种地层情况，全断面硬岩地层（单轴抗压强度140~150Mpa）、全断面软岩和软硬不均地层的有效时间利用率进行研究，得出有效时间利用率和进度指标的关系如图4所示。

图 4现场有效时间利用率

根据分析硬岩地层掘进速度为8mm/min，软硬不均地层9mm/min，软岩地层掘进速度为11mm/min。根据图中所示结果较好的符合了图4，软岩地层、硬岩地层与软硬不均地层的曲线延长线可以看出，随着掘进速度的增加，回归曲线依次从下方向上方排列，且斜率逐渐增加。

根据计算规律可知，当掘进速度不变时，进度指标和有效时间利用率曲线呈线性增加，斜率变化处于一个固定的区间。根据软岩地层掘进进度变化可知，在增加有效时间利用率的同时也提高了掘进速度，使曲线斜率快速增大，进度指标快速提高。

5结论

利用有效时间利用率的计算公式，可以使进度指标定量化，明确了盾构工程管理的方向，在管理过程中应建立进度指标和有效时间利用率的曲线图，通过现场掘进数据进行比对，找出工程进度指标提升方向，提高项目管理水平。

6参考文献

[1]李国栋.地铁盾构施工及相关配套技术发展现状及趋势分析[J].工程技术研究,2020,5(19)：70-72.

[2]赵方彬.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].工程建设与设计,2018(20):191-192.

[3]何川,封坤,方勇.盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J].西南交通大学学报,2015,50(1)：97-109.

[4]洪开荣.近2年我国隧道及地下工程发展与思考(2017—2018年)[J].隧道建设(中英文),2019,39(05):710-723.

[5]陈伟,胡耀越,叶万敏,常嘉,马昊.基于SA-LS-SVM的特殊地质条件下影响地铁盾构施工效率的地层参数分析[J].土木工程与管理学报,2021,38(05):16-22.