Vận dụng bài toán quy hoạch tuyến tính để lựa chọn thiết bị cho dây chuyền thi công công trình nâng cấp quốc lộ 53 đoạn Thành phố Trà Vinh – Cầu Ngang

Nội dung text: Vận dụng bài toán quy hoạch tuyến tính để lựa chọn thiết bị cho dây chuyền thi công công trình nâng cấp quốc lộ 53 đoạn Thành phố Trà Vinh – Cầu Ngang

1. 50 Khoa học Tự nhiên & Công nghệ VẬN DỤNG BÀI TOÁN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH ĐỂ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO DÂY CHUYỀN THI CÔNG CÔNG TRÌNH NÂNG CẤP QUỐC LỘ 53 ĐOẠN THÀNH PHỐ TRÀ VINH – CẦU NGANG APPILCATION OF LINEAR ALGEBRA IN SELECTING THE DEVICES FOR THE UPDATING CONSTRUCTION LINE OF NATIONAL HIGHWAY 53 WITH SECTION TRA VINH CITY – CAU NGANG Tăng Tấn Minh1 Tóm tắt Abstract Nghiên cứu sử dụng và khai thác bài toán quy The research uses and exploits the linear hoạch tuyến tính vào lựa chọn máy, thiết bị thi programming problem in selection of machines công công trình. Bài toán căn cứ vào các ràng and equipment for construction. The problem is buộc cụ thể nhằm thỏa mãn mục tiêu về kinh tế - kỹ based on specific constraints toward satisfaction thuật để lựa chọn máy, thiết bị sao cho tổng chi phí of the economic-technical objectives in order to ca máy là nhỏ nhất nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ khối select machines and equipment that the total cost lượng công việc theo kế hoạch, tính năng kỹ thuật of the machine shift is the smallest but still meets của máy phù hợp với đặc điểm của đối tượng khai the workload planned, and technical features of the thác, không vượt quá vốn đầu tư cho trước và thời machine match the characteristics of the exploited gian thi công công trình là ngắn nhất. Mặt khác, objects but not exceeding a given investment phương pháp này còn được áp dụng vào việc quy and ensuring the shortest time of the works hoạch trang bị cơ giới cho từng đơn vị. Bài báo đề construction. On the other hand, this method xuất phương pháp lựa chọn máy, thiết bị hợp lý để also can be applied to the mechanical euqipment thi công từng hạng mục cho công trình nâng cấp planning to each unit. This paper proposes the Quốc lộ 53 đoạn thành phố Trà Vinh – Cầu Ngang. method of selection of machines and equipment for the construction to each item in National Highway Từ khóa: Quy hoạch tuyến tính, lựa chọn máy 53 with section Tra Vinh City - Cau Ngang. thi công công trình, máy công trình. Keywords: linear algebra planning, selection of contructive machine, contructive machines. 1. Đặt vấn đề1 hóa đề án phát triển kinh tế xã hội tỉnh Trà Vinh đến năm 2020 theo Quyết định số 438/QĐ-TTg Trà Vinh là tỉnh duyên hải Đồng bằng sông Cửu ngày 24/3/2011 của Thủ tướng Chính phủ. Long, có diện tích tự nhiên 2.292 Km2 với khoảng 1,1 triệu người bao gồm một thành phố trực thuộc Cùng với việc xây dựng nhà máy nhiệt điện tỉnh và bảy huyện. Thời gian qua, Trà Vinh đã đạt Duyên Hải, khu kinh tế mở Định An, kênh đào được những bước phát triển đáng kể trong chiến Quan chánh Bố dự án nâng cấp Quốc lộ 53 là lược công nghiệp hóa và hiện đại hóa, với sự phát dự án trọng điểm của tỉnh nên việc xây dựng, nâng triển của các dự án trọng điểm như Nhiệt điện cấp Quốc lộ 53 là điều tất yếu để phát triển kinh tế, Duyên Hải, cầu Cổ Chiên nối liền Trà Vinh – Bến chính trị trong khu vực. Tre, luồng cho tàu biển tải trọng lớn vào sông Hậu Chính vì vậy, bài viết “Vận dụng bài toán thông qua kênh đào Quan Chánh Bố Vì vậy, việc quy hoạch tuyến tính để lựa chọn thiết bị cho dây nâng cấp, mở rộng Quốc lộ 53 có ý nghĩa đặc biệt chuyền thi công công trình nâng cấp Quốc lộ 53 quan trọng nhằm tăng lưu lượng lưu thông, nối liền đoạn Thành phố Trà Vinh – Cầu Ngang” mong các dự án lớn trên địa bàn của tỉnh như mở rộng muốn góp phần xác định chủng loại và số lượng tuyến lưu thông cung cấp nguyên liệu cho nhà máy các phương tiện thi công cơ giới để thi công công nhiệt điện Duyên Hải bằng đường bộ, là cửa ngỏ trình sao cho phù hợp với tiến độ thi công, đảm bảo chính để nối liền thị xã Duyên Hải vào Thành phố đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao nhất. Trà Vinh, nối liền Quốc lộ 53 và Quốc lộ 60 Vì vậy, việc nâng cấp Quốc lộ 53 góp phần hiện thực 2. Nội dung 1 Thạc sĩ, Khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại học Trà Vinh 2.1. Đặc điểm của công trình Quốc lộ 53 Số 20, tháng 12/2015 50
2. Khoa học Tự nhiên & Công nghệ 51 Quốc lộ 53 xuất phát từ Thành phố Vĩnh mục tiêu đặt ra cho bài toán. Long, tỉnh Vĩnh Long, giao với Quốc lộ 1A tại Qua phân tích những yếu tố ảnh hưởng tới công Km2037+900 và kết thúc tại ngã 3 Tập Sơn thuộc tác tính chọn máy thi công trong tỉnh và khu vực huyện Trà Cú, tỉnh Trà Vinh, tổng chiều dài tuyến lân cận, chúng tôi nhận thấy rằng: vấn đề đặt ra khoảng 167 km. Tuyến đi theo hướng Đông Nam cho công tác quản lý, khai thác máy thi công là qua địa phận các huyện Long Hồ, Mang Thít, lựa chọn hợp lý đội máy thi công trên cơ sở đội Vũng Liêm và Thành phố Vĩnh Long của tỉnh máy thi công hiện có theo dây chuyền cơ giới. Có Vĩnh Long; các huyện Càng Long, Châu Thành, nghĩa là, chúng ta phải tìm ra phương án hợp lý Cầu Ngang, Duyên Hải, Trà Cú và Thành phố Trà trong việc phân bổ công việc cho các máy thi công Vinh của tỉnh Trà Vinh. theo các dây chuyền cơ giới nhằm đảm bảo chỉ tiêu 2.2. Nghiên cứu phương pháp tính chọn thiết bị cho phí nhỏ nhất và chỉ sử dụng các máy thi công cơ giớı để thi công hiện có trong khu vực. Nội dung bài toán nhằm xác định số lượng máy thi công hợp lý thực hiện 2.2.1 Các mục tiêu cần đạt được về tính chọn máy cho dự án nâng cấp Quốc lộ 53 đoạn thành phố Trà Theo công nghệ và đặc điểm thi công đường, Vinh – Cầu ngang. máy thi công các công trình lớn tập trung cho các công tác xây dựng giao thông, công nghiệp, dân Hệ thống các ký hiệu dùng cho bài toán dụng có khối lượng thi công lớn cần phải thỏa Xij (ca) - Số ca máy loại i làm công việc j. mãn được các tiêu chí sau: nij - Số loại máy i làm công việc j. - Thiết bị cơ giới phải thuộc loại phổ biến và C (đồng/ca) - Giá ca máy của máy loại i làm tổ chức khai thác chúng trong quá trình công nghệ ij công việc j. sao cho có hiệu quả kinh tế với số thiết bị nhỏ nhất, số người thi công ít nhất, giảm đến mức tối đa các Ti (ca) - Quỹ thời gian làm việc cho phép (số ca công việc thủ công. máy cho phép) của loại máy i trong thời kỳ thi công. 3 - Áp dụng những thiết bị đa năng, giảm đến Di (m , tấn) - Khối lượng công việc j cần hoàn mức tối đa các máy thi công chuyên dùng. thành theo kế hoạch. 3 - Sử dụng nguồn động lực là động cơ đốt trong Nij (m /ca, tấn/ca) - Năng suất định mức của hoặc động cơ điện. máy loại i làm công việc j. - Tổ chức thành những dây chuyền cơ giới hóa Fi - Tập hợp các đặc trưng về khả năng làm việc lưu động sao cho có thể cơ giới hóa đồng bộ dây của từng loại máy i. chuyền thi công. δ - Hàm Kroneker đặc trưng cho khả năng 2.2.2 Mô hình bài toán chọn thiết bị tối ưu ij làm việc của loại máy i làm công việc j. Mô hình bài toán tính chọn máy thi công theo Y - Tập hợp các đặc trưng yêu cầu của công phương pháp quy hoạch toán học gồm hai phần: j việc j. hàm mục tiêu và phần mô tả các ràng buộc. Q - Nhóm đất thi công được của loại máy i. Hàm mục tiêu có thể chọn theo các định i hướng sau Bi - Chiều sâu đào của loại máy i. - Tổng chi phí ca máy nhỏ nhất. Hi - Chiều cao đắp của loại máy i. - Tổng năng suất khai thác lớn nhất. Ni - Năng suất của loại máy i. - Tổng lợi nhuận đầu tư cơ giới cao nhất. Qj, Hj, Sj, Bj, Nj - Tương ứng như trên là nhu cầu đòi hỏi phải có của đối tượng khác thác j. - Tổng thời gian thi công ngắn nhất. Mô hình bài toán được phát biểu như sau Khi đặt ra bài toán, chúng ta có thể lựa chọn từng mục tiêu để tính chọn máy thi công hoặc có Cần tìm số ca máy Xij của máy loại i làm công thể thỏa mãn hài lòng một số mục tiêu cho trước, việc j trong dây chuyền thi công sao cho tổng chi đối với mô hình bài toán lựa chọn thiết bị san lấp phí ca máy là nhỏ nhất. Tức là phải thỏa mãn hàm tác giả chọn tổng chi phí ca máy nhỏ nhất là hàm mục tiêu: Số 20, tháng 12/2015 51
3. 52 Khoa học Tự nhiên & Công nghệ m n Với F = Q ≥ Q ∩ H ≥ H ∩ S ≥ S ∩ B B L = ∑∑Cij δij X ij → min (1) i j i j i j i ≥ j i=1 j=1 Điều kiện không âm của số lượng máy (ràng Đồng thời thỏa mãn hệ ràng buộc phản ánh đặc buộc về dấu hoàn nguyên): điểm của dây chuyền thi công gồm: - Tổng số thời gian làm việc (số ca máy) của loại máy i không vượt quá thời gian cho phép (số (i = 1÷ m, j = 1÷n) (5) ca máy cho phép) của máy đó. m ∑ Xij ≤ Tij (i =1÷ m) (2) n ≥ 0 (i = 1÷ m, j = 1÷n) (6) i=1 ij hay: Xij: số ca máy của máy loại i làm công việc j trong dây chuyền thi công Xij ≥ 0 (i = 1÷ m, j = 1÷n) (7) - Ràng buộc về khối lượng công việc: khối nij được làm tròn theo yêu cầu kỹ thuật. lượng công việc do các máy thuộc loại i làm công Khai triển các ràng buộc theo từng loại công việc việc j phải bằng khối lượng định trước cho công việc j: Căn cứ vào những đòi hỏi của công trình xây dựng nói chung, xây dựng giao thông tiêu biểu m như cầu, đường nói riêng, những công việc chủ ∑ Nij δij X ij = D j ( j = 1÷ n) (3) yếu thường bao gồm: công tác làm đất (đào xúc đổ i=1 hoặc đào – vận chuyển – đắp), đầm lèn, san rải Mỗi công việc trên đòi hỏi những thông số khác - Ràng buộc về khả năng khai thác: nhau đối với máy thi công khác nhau. 1 khi thỏa mãn mệnh đề F δij = (4) 0 Khi không thỏa mãn mệnh đề F Bảng 1: Ý nghĩa các ký hiệu tương ứng với các hạng mục thi công Các hạng mục thi công TT Ký hiệu Máy đào Ôtô vận Máy rải mặt một gầu Máy ủi Máy đầm lèn chuyển đường 1 Q Nhóm đất Nhóm đất thi Nhóm đất thi Sức chở Dung tích thùng xi thi công công công rải Chiều rộng Bề rộng 2 B Chiều sâu đào Chiều rộng Chiều rộng rải xi lưỡi ủi vệt đầm Chiều cao lưỡi 3 H Chiều cao đắp Chiều sâu đầm Chiều cao Chiều dày lớp rải xi ủi Cự ly vận Cự ly vận Cự ly vận Cự ly vận chuyển 4 Sxi chuyển đất hợp chuyển đất chuyển đất hợp Chiều dài lý hợp lý lý đất hợp lý 5 Axi Năng suất Năng suất Năng suất Năng suất Năng suất 6 Txi Quỹ thời gian Quỹ thời gian Quỹ thời gian Quỹ thời gian Quỹ thời gian Bảng 2: Giá trị các thông số tính toán của công trình Yêu cầu đối tượng thi công TT Ký hiệu Đào vận Ôtô vận Đào xúc Đầm nén Rải mặt đường Ghi chú chuyển, đắp chuyển 1 Qj Loại III Loại III Loại III 10 Tấn 12 Tấn 2 Bj 1,5 (m) 2,0 (m) 1,8 (m) 2,8 (m) 3 ,0(m) 3 Hj 2,0 (m) 0,75 (m) 0,2 (m) 3 (m) 0,1 (m) 4 Sj 50 (m) 50 (m) 4,5 (m) 3 3 3 3 3 5 Dj 45460 (m ) 85132 (m ) 97902 (m ) 94020 (m ) 220808 (m ) 6 Ti (Ca) 152 96 115 260 75 Số 20, tháng 12/2015 52
4. Khoa học Tự nhiên & Công nghệ 53 2.3. Giải bài toán tối ưu để tính chọn máy tham gia thi công công trình 2.3.1. Nhận xét về mô hình bài toán Mô hình bài toán trên đáp ứng được yêu cầu đặt ra là: cực tiểu về chi phí ca máy nhưng thỏa mãn được các yêu cầu khai thác, phù hợp với dây chuyền công nghệ thi công và điều kiện cụ thể của nhà thầu. Về mặt kinh tế, máy được chọn là những máy có tổng chi phí ca máy là nhỏ nhất. Về mặt kỹ thuật, máy được chọn phù hợp với công việc đảm bảo thi công được trong thời kỳ thi công. Về mặt sử dụng, máy được chọn là những máy hiện có Ta nhập các dữ liệu cần thiết theo yêu cầu bài trong tỉnh và khu vực lân cận. toán, khi đó màn sẽ xuất hiện hộp thoại: Sau khi giải bài toán trên ta sẽ nhận được những kết quả sau: + Số lượng máy thi công loại i trên từng tuyến thi công (i = 1 ÷ m, j = 1 ÷ n) Tiến hành nhập các số liệu cần tính của bài toán và cho chạy chương trình, khi đó ta sẽ nhận được + Tổng số lượng các loại máy khác nhau tham kết quả tối ưu. gia trong dây chuyền thi công 2.3.3. Giải bài toán cho từng tuyến 2.3.3.1. Xác định quỹ thời gian làm việc của máy m thi công n = ∑ ni (i = 1 ÷ m) i=1 Thời gian làm việc của máy thi công được xác + Tổng chi phí ca máy cho từng loại công việc định theo công thức: T = [365 – (T + T + T + T )] x (1 + K + K ) Tổng chi phí ca máy = Xi. ci (i = 1 ÷ m) xi cn TL scbd nghỉ ca2 ca3 2.3.2. Phương pháp giải bài toán Trong đó: Trên cơ sở sử dụng phần mềm “giải bài toán Tcn – Số ngày chủ nhật trong 1 năm, Tcn = 52 ngày quy hoạch tuyến tính” TTL – Số ngày tết, lễ trong 1 năm, TTL = 8 ngày Trên desktop ta vào biểu tượng Tscbd – Số ngày ngừng máy để tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng theo kế hoạch trong 1 năm, Tscbd = 55 ngày Tnghỉ - Số ngày ngừng máy do thời tiết hoặc do các nguyên nhân ngẫu nhiên trong 1 năm, Tnghỉ = Khi đó màn hình xuất hiện hộp thoại 54 ngày Kca2 – Hệ số sử dụng ca 2, Kca2 = 0,5 Kca3 – Hệ số sử dụng ca 3, Kca3 = 0 365 – Số ngày trong 1 năm. Số 20, tháng 12/2015 53
5. 54 Khoa học Tự nhiên & Công nghệ Thay vào ta được: kx – Hệ số tơi xốp của đất đá; kx = ( 1,1 – 1,4) Txi = [365 – (52 + 8 + 55 + 54)] x (1 + 0,5 + 0) ktg – Hệ số sử dụng thời gian, máy đào xúc đất, đổ lên ôtô; ktg = (0,7 – 0,8) Txi = 294 (ca) T – Số giờ làm việc trong 1 ca; T = 8 giờ 2.3.3.2. Đối với công việc đào xúc đất (Máy đào 1 gầu) ca ca k – Hệ số đầy gầu; kđ = 1,05 Căn cứ vào định mức cho phép đối với máy đào đ ta tính được tổng số ca và giá trị ca máy: Tck – Thời gian 1 chu kỳ công tác Xđm1 – Số ca máy đào theo định mức; Xđm1 = 152 Ca Th – Thời gian hạ gầu • Tính năng suất máy đào một gầu: Tđ – Thời gian đào Năng suất thực tế của máy đào một gầu được Tq – Thời gian quay đến vị trí đổ xác định theo công thức: Tđđ – Thời gian đổ đất Tqv – Thời gian quay về vị trí đào Tra bảng [3,2.III.3], ta chọn T = 23 (s) (m3/ca) ck Căn cứ vào định mức Nhà nước và các bảng T = T + T + T + T + T (s) cataloge của máy, các tài liệu kỹ thuật, kết hợp với ck h đ q đđ qv khảo sát bằng phương pháp tính giờ (thống kê), ta Trong đó: xác định được bảng thời gian chu kỳ làm việc của q – Dung tích hình học gầu đào (m3) máy đào. Từ đó, ta xác định được năng suất của máy đào theo Bảng 3. Bảng 3: Danh mục tính toán máy đào B H Dung tích Năng suất Chi phí ca máy TT Tên gọi i i (m) (m) gầu (m3) (m3/ca) (đồng) 1 DEAWOO - DX340LC 7,533 10,345 1,25 1027,174 3.065.221 2 KOBELCO - SK 350 LC 10,58 7,56 1,4 1150,435 3.433.048 3 CATERPILLAR - 325DL 7,283 10,115 1,6 1314,783 3.663.101 4 KOMATSU - PC800LC-8 8,6 11,84 1,7 1396,957 3.892.045 5 KOBELCO - SK200 6,52 9,72 1,3 1068,261 3.065.221 6 KOBELCO - SK 250 LC 7,03 9,77 1,3 1068,261 3.065.221 7 CATERPILLAR - M318D 6,36 10 1,26 1035,391 3.065.221 8 KOMATSU - PC228USLC 6,62 10,7 1,26 1035,391 3.065.221 9 DEAWOO - S 225LCV 5,77 9,37 1,28 1051,826 3.113.875 10 KATO - HD900III - LC 6,92 9,91 1,3 1068,261 3.065.221 11 KOBELCO - SK450 7,8 10,95 1,4 1150,435 3.301.007 12 KOBELCO - SK290LC 7,23 10,06 1,44 1183,304 3.395.322 13 KATO - HD1430III-LC 7,4 10,33 1,6 1314,783 3.663.101 14 KOMATSU - PC300HD-8 7,265 10,226 1,44 1183,304 3.395.322 Nhập số liệu vào phần mềm “Giải toán quy hoạch tuyến tính”, ta có kết quả sau: Số 20, tháng 12/2015 54
6. Khoa học Tự nhiên & Công nghệ 55 Máy đào có số ca máy và chi phí nhỏ nhất: là mỗi chu kỳ công tác. máy đào DEAWOO - DX340LC ktg – Hệ số sử dụng thời gian, ktg = 0,75 Số lượng máy: 01 kđ – Hệ số phụ thuộc vào độ dốc của địa hình, kđ = 1 Tổng chi phí ca máy: 135.658.561 đồng Tca – Thời gian 1 ca làm việc, Tca = 8 giờ Vậy ta chọn 01 máy đào DEAWOO - DX340LC T – Thời gian 1 chu kỳ công tác (giây) để đưa vào thi công công trình. ck T = 71.46 (s) 2.3.3.3. Đối với công việc san lấp (Máy ủi) ck l , l , l - Quãng đường đào, vận chuyển và đi - Căn cứ vào định mức cho phép đối với máy 1 2 0 trở về chỗ đào (m) ủi, ta tính được tổng số ca máy và giá trị ca máy: v , v , v – Vận tốc đào, vận chuyển và đi trở về X – Số ca máy ủi theo định mức; X = 96 ca 1 2 0 đm2 đm2 chỗ đào (m/s) • Năng suất thực tế của máy ủi được xác định t – Thời gian gài số (giây); t = 5 giây. theo công thức: c c th – Thời gian hạ lưỡi ủi (giây); th = 2 giây. 3 (m /ca) tq – Thời gian quay máy (giây); tq = 10 giây B – Chiều dài lưỡi ủi. H – Chiều cao lưỡi ủi. (m3) ϕ - Góc chảy tự nhiên của đất, ϕ = 550 kx – Hệ số tơi xốp của đất đá, kx = 1,24 Căn cứ vào định mức Nhà nước và các bảng l2 l2 l0 Tck = + + + tc + th + 2tq (s) cataloge của máy, các tài liệu kỹ thuật, kết hợp với v2 v2 v0 khảo sát bằng phương pháp tính giờ (thống kê), ta Trong đó: xác định được bảng thời gian chu kỳ làm việc của V – Thể tích khối đất đá tích trước lưỡi ủi qua máy ủi. Từ đó, ta xác định được năng suất của máy ủi theo Bảng 4. Bảng 4: Danh mục tính toán máy ủi B H Công suất Năng suất Chi phí ca máy TT Tên gọi i i (m) (m) (CV) (m3/ca) (đồng) 1 KOMATSU - D31EX 2,435 0,845 76 363,208 1,278,364 2 JOHN DEERE 550J 2,667 0,955 82 438,775 1,379,287 3 KOMATSU - D41P 3,045 1,06 112 706,915 1,804,308 4 CATERPILLAR - D6N 3,274 1,195 147 775,169 2,247,176 5 KOMATSU - D 61EX 3,275 1,2 158 828,797 2,415,332 6 CATERPILLAR - D6RII 3,36 1,257 188 948,241 2,678,422 7 KOMATSU - D65WX 3,97 1,1 193 899,488 2,391,519 8 CATERPILLAR - 814F seri II 3,596 1,11 235 648,411 2,911,953 9 KOMATSU - D 85PX 4,365 1,37 243 1438,206 3,011,083 10 KOMATSU - D 155AX-LT 3,955 1,72 314 2145,121 4,084,868 11 KOMATSU - WD600 5,1 1,43 320 1950,11 4,162,923 12 CATERPILLAR - 824H 4,507 1,229 359 1138,377 4,670,279 13 LIEBHERR - PR 724 3,204 1,2 163 772,731 2,415,332 14 LIEBHERR - PR 714 3,048 0,998 117 641,099 1,804,308 15 CATERPILLAR - D5G 2,69 1,101 101 533,843 1,626,584 Số 20, tháng 12/2015 55
7. 56 Khoa học Tự nhiên & Công nghệ Nhập số liệu vào phần mềm “Giải bài toán quy hoạch tuyến tính” cho ta kết quả sau: Máy ủi có số ca máy và chi phí nhỏ nhất: là Trong đó: máy ủi KOMATSU - D31EX B – Bề rộng vệt đầm (m) Số lượng máy: 03 b – Khoảng cách trùng nhau giữa hai vệt bánh Tổng chi phí ca máy: 299.634.460 đồng đầm (m) Vậy ta chọn 03 máy ủi KOMATSU - D31EX để V – Tốc độ di chuyển máy khi đầm (km/h) đưa vào thi công công trình. h – Chiều sâu tác dụng của đầm (m) 2.3.3.4. Đối với công việc đầm nén (Máy lu) ktg – Hệ số sử dụng thời gian; ktg = 0,85 - Căn cứ vào định mức cho phép đối với máy lu T – Thời gian 1 ca làm việc (giờ); T = 8 giờ ta tính được tổng số ca máy và giá trị ca máy: ca ca n – Số lần đầm nén trên một bề mặt; n = (6 ÷ X – Số ca máy lu theo định mức; X = 115 ca đm3 đm3 10) lượt • Năng suất thực tế của máy lu được xác định Căn cứ vào định mức Nhà nước và các bảng theo công thức: cataloge của máy, các tài liệu kỹ thuật, kết hợp với khảo sát bằng phương pháp tính giờ (thống kê), ta xác định được bảng thời gian chu kỳ làm việc của 3 (m /ca) máy lu. Từ đó, ta xác định được năng suất của máy lu theo Bảng 5. Bảng 5: Danh mục tính toán máy lu B H Tải trọng Năng suất Chi phí ca máy TT Tên gọi i i (m) (m) (tấn) (m3/ca) (đồng) 1 Lu bánh thép BOMAG - HYPAC C784 2,134 0,43 13 3755,82 1.024.444 2 Lu bánh thép BOMAG - BW151AP 4HF 1,68 0,25 8 2374,05 749.742 3 Lu bánh thép CATERPILLAR CB-564D 2,13 0,35 13 3092,572 1.024.444 4 Lu bánh thép CATERPILLAR CB-534D 1,7 0,25 10,4 1675,35 845.083 5 Lu bánh thép SAKAI - SW330 1,3 0,25 3,02 1938 939.830 6 Lu bánh lốp SAKAI - SV505T 2,13 0,35 11 2541,84 1.351.786 7 Lu rung SAKAI - SV510P II 2,13 0,3 11 2178,72 1.469.680 8 Lu rung CATERPILLAR CP-563E 2,13 0,25 12 1755,08 1.603.287 9 Lu rung CATERPILLAR CP-663E 2,13 0,25 16,5 1724,82 1.716.013 10 Lu bánh lốp DYNAPAC - CC422C HF 1,68 0,3 10,7 2984,52 1.351.786 Số 20, tháng 12/2015 56
8. Khoa học Tự nhiên & Công nghệ 57 Nhập số liệu vào phần mềm “giải bài toán quy hoạch tuyến tính”, ta có kết quả như sau: Máy lu có số ca máy và chi phí nhỏ nhất là máy Kđ – Hệ số điền đầy thùng; Kđ = 1,2 Lu CATERPILLAR CB-534D γ - Khối lượng riêng của đất; γ = 1,7 (tấn/m3) Số lượng máy: 01 Tca – Số giờ làm việc trong 1 ca; Tca = 8 giờ Tổng chi phí ca máy: 49.384.115 đồng Tck – Thời gian 1 chu kỳ công tác (phút) Vậy ta chọn 01 máy lu CATERPILLAR CB- T = t + t + t + t + t 534D để đưa vào thi công công trình. ck n d c k p t , t – Thời gian nhận và dỡ tải của ôtô (phút) 2.3.3.5. Đối với công việc vận chuyển (Ôtô) n d t , t – Thời gian chạy có tải và không tải của - Căn cứ vào định mức cho phép đối với ôtô c k ôtô (phút) vận chuyển ta tính được tổng số ca máy và giá trị ca máy: l1 l2 tc = tk = v0 v1 Xđm4 – Số ca ôtô vận chuyển theo định mức; ; Xđm4 = 260 Ca l1,l2: - Chiều dài quãng đường xe chạy có tải • Năng suất của ôtô vận chuyển tự đổ được xác và không tải. định theo công thức: v0, v1 – Vận tốc xe chạy có tải và không tải, do vận chuyển trong điều kiện không thuận lợi nên ta lấy v0 = 20 km/h, v1 = 40 km/h 3 (m /ca) tp – Thời gian phục vụ khác (phút) Căn cứ vào định mức Nhà nước và các bảng Tck = tn + td + tc + tk + tp (phút) cataloge của máy, các tài liệu kỹ thuật, kết hợp với khảo sát bằng phương pháp tính giờ (thống kê), Trong đó: ta xác định được bảng thời gian chu kỳ làm việc q – Trọng tải chở cho phép của xe (tấn) của ôtô vận chuyển tự đổ. Từ đó, ta xác định được năng suất của ôtô vận chuyển tự đổ theo Bảng 6. Ktg – Hệ số sử dụng thời gian; Ktg = 0,85 Số 20, tháng 12/2015 57
9. 58 Khoa học Tự nhiên & Công nghệ Bảng 6: Danh mục tính toán ôtô vận chuyển B H Trọng tải Năng suất Chi phí ca máy TT Tên gọi i i (m) (m) (tấn) (m3/ca) (đồng) 1 NISAN CW51HD 2,49 2,855 10,25 31,572 1.228.902 2 ISUZU YSZ 490D 2,98 3,3 20 61,604 1.665.987 3 KOMATSU HD200-2 3,36 3,45 20 61,604 1.665.987 4 HINO KP703D 2,49 2,92 10,5 32,342 1.258.875 5 HINO TC303D 2,49 2,9 11 33,882 1.318.822 6 ISUZU TMK 67Z 2,465 2,8 10,5 32,342 1.258.875 7 NISAN WD151 3,14 2,49 15 46,203 1.463.357 8 NISAN CD34KD 2,49 2,855 11 33,882 1.318.822 9 NISAN WD20Y 2,99 3,55 20 61,604 1.665.987 10 ISUZU SPZ 450D 2,465 3,03 10,25 31,572 1.228.902 11 ISUZU SPZ 480D 2,48 3,18 15 46,203 1.463.357 12 HINO KP301D 2,49 2,92 10,75 33,112 1.288.849 13 ISUZU SBX 450D 2,465 2,96 10,75 33,112 1.288.849 14 KOMATSU HD180-4 3 3,3 18 55,444 1.499.388 15 HITACHI DM151A1 3 3,25 15 46,203 1.463.357 Nhập số liệu vào phần mềm “giải bài toán quy hoạch tuyến tính”, ta có kết quả như sau: Ôtô có số ca máy và chi phí nhỏ nhất: Ôtô Xđm5 – Số ca máy rải bêtông nhựa theo định NISSAN CW51HD mức; Xđm4 = 75 ca Số lượng máy: 12 • Năng suất của máy rải bêtông nhựa được xác định theo công thức: Tổng chi phí ca máy: 3.659.615.525 đồng Vậy ta chọn 12 ôtô NISSAN CW51HD để đưa (Tấn/ca) vào thi công công trình. 2.3.3.6. Đối với công việc rải bêtông nhựa Trong đó: Căn cứ vào định mức cho phép đối với máy rải b – Chiều rộng lớp nhựa rải (m) bêtông nhựa ta tính được tổng số ca máy và giá trị h – Chiều dày lớp nhựa rải (m) ca máy: v – Tốc độ làm việc của máy (m/phút) Số 20, tháng 12/2015 58
10. Khoa học Tự nhiên & Công nghệ 59 γ – Khối lượng riêng của lớp bêtông nhựa đã Căn cứ vào định mức Nhà nước và các bảng đầm và là phẳng; cataloge của máy, các tài liệu kỹ thuật, kết hợp với khảo sát bằng phương pháp tính giờ (thống kê), ta γ = 2,2 tấn/m3 xác định được bảng thời gian chu kỳ làm việc của máy rải nhựa đường. Từ đó, ta xác định được năng T – Số giờ làm việc trong 1 ca, T = 8 giờ. ca ca suất của ôtô vận chuyển tự đổ theo Bảng 7. Bảng 7: Danh mục tính toán máy rải nhựa đường B H Vận tốc Năng suất Chi phí ca máy TT Tên gọi i i (m) (m) (m/phút) (Tấn/ca) (đồng) 1 NIGATA NFB6 WS-V 2,5 0,1 20 5280 1.813.889 2 NIGATA NF6 C-TV 2,5 0,2 18 9504 2.664.987 3 NIGATA NFB6 C-V 2,5 0,2 20 10560 2.664.987 4 NIGATA NFN220-BTV-DM 3 0,25 10 7920 1.596.772 5 SUMITOMO HA45CHI 3 0,15 10,2 4847,04 1.539.057 6 NIGATA NFN220-BV-DM 2,5 0,25 10 6600 1.596.772 7 Liên bang Đức AP-800 C(CAT) 2,438 0,3 4,5 3475,613 2.995.665 8 NIGATA NF6 W-TV 3 0,1 10 3168 2.029.576 9 NIGATA NF220-BTV-DM 3 0,2 10 6336 1.596.772 10 SUMITOMO HA45C5 2,46 0,15 11,5 4481,136 2.061.237 Nhập số liệu vào phần mềm “giải bài toán quy hoạch tuyến tính”, ta có kết quả như sau: Máy rải có số ca máy và chi phí nhỏ nhất là đưa vào thi công công trình. máy rải NIGATA NF6 W-TV 2.4. Danh mục các loại máy đã chọn Số lượng máy: 01 Dựa vào các yêu cầu về biện pháp kỹ thuật thi Tổng chi phí ca máy: 141.459.449 đồng công, kinh tế và bảng tiến độ thời gian thi công công trình nâng cấp Quốc lộ 53 nhà thầu đã chọn Vậy ta chọn 01 máy rải NIGATA NF6 W-TV để các loại máy sau để phục vụ thi công công trình: Số 20, tháng 12/2015 59
11. 60 Khoa học Tự nhiên & Công nghệ Bảng 8: Danh mục các máy đã chọn: TT Tên máy Mã hiệu Số lượng 1 Máy đào Deawoo DX340LC 01 2 Máy ủi Komatsu D31EX 03 3 Máy lu Caterpıllar CB-534D 01 4 Ôtô Nisan CW51HD 12 5 Máy rải Nigata NF6 W-TV 01 Số lượng và chủng loại máy thi công ở trên thiết bị thi công hợp lý cho công trình. phục vụ cho công trình nâng cấp Quốc lộ 53 về - Nghiên cứu đánh giá tình hình sử dụng thiết phương diện lý thuyết. Mặt khác, quá trình tổ chức bị cơ giới để thi công công trình đường của các nhà thi công thực tế phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như thầu đã và đang thi công tại Trà Vinh và các khu mặt bằng thi công, quy trình kỹ thuật, môi trường vực lân cận. thời tiết, hiệu quả sử dụng máy Cho nên chúng ta cần tính đến hệ số dự trữ khi chọn số lượng máy - Nghiên cứu, phân tích yếu tố ảnh hưởng tới thi công công trình, thông thường hệ số dự trữ việc tính chọn máy thi công. ÷ kdt = (1,5 2). - Ứng dụng các mô hình bài toán và xây dụng 3. Kết luận các mô hình ràng buộc cho từng hạng mục công việc để xác định số lượng và chọn loại máy thi Bài toán đã góp phần tính chọn máy thi công công công trình. cho công trình nâng cấp Quốc lộ 53 đoạn Thành phố Trà Vinh - Cầu Ngang, có khối lượng tập trung - Ứng dụng phần mềm quy hoạch tuyến tính lớn và đã đạt được một số kết quả sau: để xây dựng mô hình tính chọn thi công hợp lý với chi phí ca máy nhỏ nhất. - Lựa chọn được các thiết bị thi công và các thông số kỹ thuật của máy để thi công công trình - Các kết quả nghiên cứu của bài viết góp phần nâng cấp Quốc lộ 53 đoạn Thành phố Trà Vinh – vào việc khai thác hiệu quả máy thi công và là tài Cầu Ngang. liệu tham khảo hữu ích cho công tác nghiên cứu khoa học, thực tiễn sản xuất. - Nghiên cứu lý thuyết tính toán qua đó chọn Tài liệu tham khảo Bộ Xây dựng. 2008. Thông tư số 03/2008/TT-BXD về việc ban hành “Hướng dẫn điều chỉnh dự toán xây dựng công trình”. Ủy ban Nhân dân tỉnh Trà Vinh. 2006. Quyết định số 35/2006/QĐ-UBND ngày 15/9/2006 về việc ban hành “Bộ đơn giá xây dựng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh”. Huỳnh, Văn Hoàng và Đào, Trọng Thường. 1971. Tính toán máy trục. NXB Khoa học Kỹ thuật. Nguyễn, Bính. 2004. Kinh tế máy xây dựng và xếp dỡ. NXB Xây dựng. Hà Nội. Nguyễn, Đăng Điệm. 2009. Tổ chức tối ưu công tác sửa chữa máy thi công xếp dỡ. Tài liệu giảng dạy Cao học - Đại học Giao thông Vận tải. Vũ, Thanh Bình. 2009. Trang bị cơ giới xây dựng và xếp dỡ theo hàm mục tiêu. Tài liệu giảng dạy Cao học. Đại học Giao thông Vận tải. Vũ, Thanh Bình và Vũ, Thế Lộc. 1997. Máy làm đất. NXB Giao thông Vận tải. Hà Nội. Vũ, Văn Lộc và cộng sự . 2005. Sổ tay chọn máy thi công. NXB Xây dựng. Hà Nội. Số 20, tháng 12/2015 60