基于动态规划的地铁工程土石方调配方法（论文）.pdf

基于动态规划的地铁工程土石方调配方法朱鹏飞1鲍 燕2谭云勇1（1.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031；2.深圳地铁建设集团有限公司，广东深圳518026）【摘要】合理的土石方调配一方面可以减少水土流失，降低城市中的噪音及尘土污染，另一方面也能产生良好的经济效益。目前地铁工程的土石方调配多为仅考虑空间的静态调配，脱离了施工进度。为进一步优化调配、保障工程进度、减少调配费用，达到兼顾时间与空间的动态调配效果，文章对如何构建地铁工程的土石方调配数学模型及如何进行具体求解进行了研究，借助运筹学中动态规划思想，结合地铁工程设计阶段施工组织特点，在一定的假设条件下，构建了地铁工程土石方调配数学模型，主要包括调配系统的最优值函数、约束条件、状态转移方程；结合其数学模型的特点，给出了其求解方法，并建议利用常用工具Excel构建求解表格，以供地铁工程设计阶段土石方调配参考。【关键词】地铁工程 土石方调配 动态规划 数学模型费用【中图分类号】TU723.3【文献标识码】A【文章编号】1008-2166（2023）05-035-05【DOI】10.19730/j.cnki.1008-2166.2023-05-035EarthworkAllocationSolutionforMetroEngineeringBasedonDynamicProgrammingZhuPengfei1,BaoYan2,TanYunyong1（1.ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo.Ltd.,Chengdu610031,China;2.ShenzhenMetroConstructionGroupCo.Ltd.,Shenzhen518026,China）【Abstract】Ontheonehand,reasonableallocationofearthandrockcanreducesoilerosion,noiseanddustpollutioninthecity,ontheotherhand,italsocanproducegoodeconomicbenefits.Atpresent,theallocationofearthworkinmetroengineeringismainlystatic,whichisdivorcedfromtheconstructionschedule.Inordertofurtheroptimizetheallocation,ensuretheprojectprogress,reducetheallocationcost,andachievethedynamicallocationeffectconsideringbothtimeandspace,thispaperstudieshowtobuildthemathematicalmodelofearthandrockallocationofmetroengineeringandhowtosolveitindetail.Basedonthedynamicplanningideainoperationresearch,combinedwiththecharacteristicsofconstructionorganizationinthedesignstageofsubwayengineering,amathematicalmodelofsoilandrockallocationofsubwayengineeringwasestablishedundercertainassumptions,whichmainlyincludestheoptimalvaluefunction,constraintconditionsandstatetransitionequationoftheallocationsystem.Accordingtothecharacteristicsofitsmathematicalmodel,thesolutionmethodisgiven,anditissuggestedtouseExcel,acommonlyusedtool,tobuildasolutiontableforthereferenceofsoilandrockallocationinthestageofsubwayengineeringdesign.【Keywords】Metroengineering;Earthworkallocation;Dynamicprogramming;Mathematicalmodel;Cost作者简介：朱鹏飞（1990—），男，陕西蒲城人，工程师，主要从事城市轨道交通工程造价工作。鲍 燕（1977—），女，河南信阳人，高级工程师，主要从事工程经济分析、成本合约管理研究等工作。收稿日期：2023年2月EngineeringCostManagementValuationandMeasurement35 工程造价管理/2023年第5期一、引言合理的土石方调配可以减少水土流失，降低城市噪音及尘土污染等，近年来，随着民众环保意识的增强，对地铁工程中关于土石方平衡的呼声越来越高。而实现土石方平衡的关键是土石方的调配规划。土石方调配规划有以下主要影响[1]：（1）工程费用。调配方案优劣直接决定了土石方调配系统费用的高低。以华南某20公里的地铁线路为例，其土石方开挖量 可达上 千万 方，土石方 相关费用可达四五亿元，可见解决好土石方调配问题有显著的经济价值。（2）工程进度。合理的土石方调配可以防止料物不足、多次倒运等情况发生，保证工程施工的顺利实施。（3）环境保护。合理的土石方调配方案不仅可以减少外购土石方、弃方，减少水土流失量，也可以减少渣土的长距离运输，减少城市中的噪音及尘土污染。以往设计和施工在解决土石方调配问题时，多是考虑空间上的土石方调配，未与施工进度匹配[2,3]，即是一种静态的调配方式。目前，关于地铁工程土石方调配的做法主要为：（1）不 考虑具 体 的调 配方案，根 据 以往 其 他 线路实际施工统计数据，按照土方开挖量乘以一个百分比系数，进行移挖作填，剩余土方均外弃。这种做法简便，但完全忽视了不同工点地质的差异性、工程实施进度实际情况。（2）采用线性规划思路求解调配方案。这种做法只是空间上的静态平衡，忽视了挖填方时间节点的匹配性，脱离了工程实施时序这个先决条件。土石方调配是一个受时间（挖填时序）、空间（运输距离及挖填容量）、地质（挖方的可利用性、填方的要求）约束的复杂系统。从施工进度上看，土石方工程可以划分为若干个时段（如某月），每个时段都需要进行土石方调配决策，而各个阶段的决策不是任意取定的，它既依赖于前一