田瑩

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司工程經(jīng)濟設(shè)計院，西安710043）

1 引言

在鐵路隧道施工中，工程的施工進(jìn)度是影響工程項目能否按時、按質(zhì)完成的關(guān)鍵因素。然而在鐵路隧道施工過程中，由于各種不確定因素的存在，使得工程計劃的動態(tài)調(diào)整及工藝與設(shè)備之間的相互影響等問題難以快速得到解決。傳統(tǒng)的工程進(jìn)度管理方法缺乏對項目建設(shè)過程中各種不確定因素的充分考慮，使得項目建設(shè)周期較長，且不能有效應(yīng)對復(fù)雜的施工環(huán)境[1]。為確保施工進(jìn)度，需要采用科學(xué)、合理的進(jìn)度管理方法，進(jìn)行有效的控制。在隧道施工中，通過對工程進(jìn)行工作分解結(jié)構(gòu)（Work Breakdown Structure,WBS）分解，可以更清晰地了解整個工程項目的各項工作及其相互關(guān)系，從而更好地控制工程進(jìn)度[2]。而關(guān)鍵鏈技術(shù)（Critical Chain Method，CCM）是在WBS 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種進(jìn)度管理技術(shù)，可以充分考慮到工期、資源和成本等因素，能有效解決傳統(tǒng)進(jìn)度管理方法存在的問題[3]。本文以西延高鐵柳燕隧道工程為依托，通過對鐵路隧道施工項目進(jìn)行工作分解結(jié)構(gòu)分解，將復(fù)雜的施工活動分解成較為簡單的任務(wù)，為管理人員提供清晰的工作范圍，在工作分解結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加關(guān)鍵鏈，利用關(guān)鍵鏈進(jìn)行進(jìn)度控制，以期提高鐵路隧道施工項目進(jìn)度的管理效率。

2 工程概況

柳燕隧道是西延高鐵13 標(biāo)段內(nèi)的控制性工程，設(shè)計時速為120 km，位于延安市寶塔區(qū)。隧道設(shè)計為單洞雙線隧道，屬于小半徑隧道，全長3 765 m，穿越延安市主城區(qū)，最大埋深約200 m，最小埋深約4 m。洞身為Ⅳ、Ⅴ級圍巖，共設(shè)置2 座斜井。隧址區(qū)自然地理環(huán)境復(fù)雜，存在大量油井、民房，施工場地穿越大量居民區(qū)，隧道洞口高陡且發(fā)育滑坡。受復(fù)雜工程地質(zhì)地貌條件及不良地質(zhì)因素制約，施工組織設(shè)計十分困難。

通過對相關(guān)資料的廣泛查閱，以及對項目的調(diào)查研究，并結(jié)合工程管理的相關(guān)理論，對柳燕隧道的施工進(jìn)度進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)隧道項目進(jìn)度管理上存在著諸多問題。

第一，缺乏系統(tǒng)分析，進(jìn)度指標(biāo)估計不合理。在施工組織安排上，以滿足建設(shè)單位的要求為主，沒有對影響進(jìn)度的因素進(jìn)行定量分析，所制訂的進(jìn)度計劃的工期保證率和施工安排不協(xié)調(diào)。

第二，進(jìn)度管理方法不適用。項目管理團(tuán)隊的施工進(jìn)度控制方法遇到不可控因素較多的項目時缺乏彈性，極易因關(guān)鍵路線受阻導(dǎo)致項目失控。

第三，進(jìn)度控制水平不高。在整體剛性通車目標(biāo)的制約之下，施工計劃缺少了靈活性，對過程控制缺乏主動管理，這就很容易造成盲目的趕工、資源浪費等問題。

第四，資源計劃和建設(shè)計劃之間存在矛盾。由于該工程的招標(biāo)階段和開工階段間隔較短，所以，在編制過程中出現(xiàn)了一些不能完全適應(yīng)工程進(jìn)度的問題，導(dǎo)致在施工過程中需要與其他工程協(xié)調(diào)調(diào)度，不能充分滿足工程進(jìn)度的安排。

3 基于WBS 的柳燕隧道進(jìn)度管理優(yōu)化

3.1 項目工作的初步分解

研究把柳燕隧道作為單個項目，按起點和終點、項目個數(shù)進(jìn)行分解。第一個步驟是對隧道工程中的重要工作進(jìn)行列表。隧道的主要工作包括：便道施工、建設(shè)營地、安裝設(shè)備、洞口施工、正洞開挖支護(hù)、正洞襯砌、附屬工程施工、缺陷整治和竣工驗收。然后檢查所有工作是否有重復(fù)和遺漏，在確定沒有問題后，對柳燕隧道進(jìn)行了第一階段的分解。柳燕隧道進(jìn)口、1#斜井、2#斜井及出口共4 個工段劃分為分部工程，施工前準(zhǔn)備、缺陷整治與驗收工作劃分為獨立分部工程。第二階段，把分部工程再分成幾個分項工程，根據(jù)隧道項目的編碼規(guī)則，對分解結(jié)果進(jìn)行列表分析，工作分解結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 柳燕隧道工作分解結(jié)構(gòu)圖

由于柳燕隧道的4 個工作面并行施工，如果不使用工作分解構(gòu)進(jìn)行分層分解，很容易造成疏漏。通常在隧道的施工計劃編制過程中，一般將洞口施工與附屬工程施工劃為一項工作進(jìn)行分解。為了盡快進(jìn)洞，一般都是在隧道洞口施工已經(jīng)建成，而隧道洞門還沒有施工的情況下，就進(jìn)行隧道的挖掘工作，這就造成了隧道挖掘和隧道建設(shè)之間的資源矛盾。柳燕隧道各工區(qū)的貫通時間不一致，各工區(qū)的輔助性工程均需根據(jù)各工區(qū)的實際情況逐個實施，無法做到同步和準(zhǔn)確規(guī)劃。正洞開挖支護(hù)和襯砌之間存在重疊，所以，按照兩道工序進(jìn)行布置。

3.2 基于網(wǎng)絡(luò)計劃法進(jìn)度管理

在將柳燕隧道施工任務(wù)WBS 分解之后，借鑒了同類鐵路隧道工程的施工經(jīng)驗，以施工工藝、工作面分配和設(shè)備共用、材料進(jìn)場等為依據(jù)，以合理組織施工次序，保證施工進(jìn)度指標(biāo)，并對工作時間進(jìn)行了估計。柳燕隧道是一項綜合性的工程，其規(guī)模大、專業(yè)性強，施工復(fù)雜，因此，研究制定一套能確保按時、按質(zhì)完成的施工進(jìn)度安排方案。與柳燕隧道的實際情況相聯(lián)系，在施工中使用了網(wǎng)絡(luò)計劃的方法制定進(jìn)度表，如圖2 所示。

圖2 施工網(wǎng)絡(luò)計劃圖

3.3 確定關(guān)鍵鏈

要找到柳燕隧道施工中的關(guān)鍵鏈，就必須先分析資源的矛盾狀況。柳燕隧道的主要工作內(nèi)容是將其分成了洞外和洞內(nèi)兩個部分。洞內(nèi)施工的主要工種包括開挖工、噴漿工、鋼筋工和混凝土工，每一個開挖面都配備了一個成建制的專業(yè)班組。由于洞口施工的時間很短，因此，會涉及一些高空作業(yè)和洞口的注漿加固施工，具有很強的專業(yè)性，需要采用專業(yè)的邊坡施工隊伍，不能與洞內(nèi)的施工人員及設(shè)備共用。研究采用了資源調(diào)配地方法，以最少的時間延誤為原則，對工程進(jìn)度安排進(jìn)行了優(yōu)化。在經(jīng)過資源優(yōu)化后，研究確定了柳燕隧道關(guān)鍵鏈：施工準(zhǔn)備→1#斜井洞口施工→1#斜井開挖支護(hù)→1#斜井襯砌→1#斜井正洞襯砌→1#斜井正洞附屬工程→缺陷治理及竣工。

3.4 關(guān)鍵鏈緩沖區(qū)的設(shè)置

關(guān)鍵鏈理論的中心觀點是，以50%可能性的完成時間為各項工作完成時間估計基礎(chǔ)，并找出限制項目進(jìn)度的瓶頸，對問題的根源進(jìn)行分析，對資源展開最優(yōu)分配，通過設(shè)置緩沖區(qū)來抵消任務(wù)執(zhí)行過程中不確定因素帶來的風(fēng)險，保障計劃的順利實施。

由于柳燕隧道各施工階段的時間分配差異很大，在施工過程中存在很大的不確定性。故研究在緩沖區(qū)估算中，采用了計劃評審技術(shù)三點估算的方法確定緩沖區(qū)的彈性系數(shù)。針對前期工作較多，且活動啟動較遲，對完工時間的影響較大的問題，采用前期工程量與前期工作所占時間的比例計算工程復(fù)雜度。然后將計算得到的復(fù)雜度與專家評分得到的重要系數(shù)放入計劃評審技術(shù)三點估算中進(jìn)行了優(yōu)化?；诖耍芯窟€引入來工序重要性系數(shù)，與彈性系數(shù)和工程復(fù)雜度計算出了緩沖區(qū)的長度。

在關(guān)鍵鏈技術(shù)中，有3 種緩沖區(qū)：項目緩沖區(qū)用來吸收關(guān)鍵鏈上工藝延誤所造成的時間損失，匯入緩沖區(qū)用來保障非關(guān)鍵鏈上工藝不被延遲，而資源緩沖區(qū)用來保障在一個工藝完成后，與下一個工序之間的資源不發(fā)生沖突。本項目在進(jìn)口洞口施工、2#斜井工區(qū)設(shè)置了30 d 資源緩沖，以保證關(guān)鍵鏈上工程的連貫性。

3.5 關(guān)鍵鏈緩沖區(qū)的控制

在確定了關(guān)鍵鏈并將緩沖區(qū)插入后，接下來的工作就是對緩沖區(qū)的監(jiān)測。緩沖區(qū)監(jiān)測是一種類似于PDCA 循環(huán)的工作，它的工作就是對緩沖區(qū)的狀況進(jìn)行追蹤和分析，并對緩沖區(qū)的使用進(jìn)行分析，如果有什么問題會對整個項目的進(jìn)程產(chǎn)生影響，就會做出相應(yīng)的修正，直到形成一個閉環(huán)，其流程如圖3 所示。

圖3 關(guān)鍵鏈緩沖區(qū)控制流程圖

當(dāng)緩沖消耗量小于總緩沖時間1/3 時，此時不需要進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)緩沖消耗量超過了總緩沖時間的1/3，而不到2/3 的時候，這就意味著在工作的實施過程中，存在了一些阻礙。這個時候，就需要對這些阻礙進(jìn)行細(xì)致的檢查，并制定出相應(yīng)的對策，與此同時，還要強化對這些阻礙的監(jiān)控，防止情況進(jìn)一步惡化。當(dāng)緩沖消耗量超過總緩沖時間的2/3 時，說明已經(jīng)出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的、會影響到全局的問題。這個時候，應(yīng)該立刻采取有力的措施，實施進(jìn)度調(diào)整對策，及時地扭轉(zhuǎn)這種局面。

4 施工效果

在實施了關(guān)鍵鏈管理后，柳燕隧道的施工時間為612 個工作日，比原計劃節(jié)省了43 個工作日，同時，由于柳燕隧道為高風(fēng)險施工項目預(yù)留了30 個工作日的緩沖時間，與原計劃相比，更符合建設(shè)單位的進(jìn)度管理要求。其中，施工準(zhǔn)備的實際工期為61 d，比原工期節(jié)省了7 d；在洞口工程中設(shè)立資源緩沖區(qū)，避免因資源沖突而引起的進(jìn)度延遲，并在保證工程計劃可執(zhí)行的前提下，節(jié)省了部分工程費用；斜井施工的實際進(jìn)度指標(biāo)均達(dá)到了最初的預(yù)計，而不良地質(zhì)區(qū)段所耗費的緩沖期也得到了控制。

5 結(jié)語

針對柳燕隧道工程建設(shè)中施工進(jìn)度管理的不足，以提高工程建設(shè)中各個工序的作業(yè)時間與資源利用率，在總結(jié)以往隧道工程建設(shè)實踐的基礎(chǔ)上，引入WBS 思想，將工程建設(shè)分為不同階段，運用關(guān)鍵鏈法對工程建設(shè)進(jìn)度進(jìn)行規(guī)劃，并提出一套適合于復(fù)雜、高難度的隧道工程建設(shè)進(jìn)度控制方案。

第一，在調(diào)研了項目基本概況、項目背景、進(jìn)度要求的基礎(chǔ)上，對項目的進(jìn)度管理現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并從項目的組織管理措施、項目的資源配置、項目的進(jìn)度管理等方面，對項目的進(jìn)度管理中所存在的問題進(jìn)行了剖析。

第二，利用WBS 和基于關(guān)鍵鏈的網(wǎng)絡(luò)計劃方法，對項目進(jìn)度進(jìn)行了規(guī)劃，確定了項目進(jìn)度中的關(guān)鍵路線和關(guān)鍵鏈。

第三，對工程的沖突資源進(jìn)行分析，在進(jìn)口洞口施工、2#斜井工區(qū)設(shè)置了30 d 資源緩沖，根據(jù)項目資源的有無與多少情況進(jìn)行資源需求沖突消解，解決了工程資源需求的矛盾。通過研究提出的方案，使得進(jìn)度計劃的劃分變得更為細(xì)致，讓人員的責(zé)任變得更為明確，從而可以更好地分配資源，推動了項目精細(xì)化管理的發(fā)展，同時還提升了項目成本和質(zhì)量的控制水平。