老旧排水管渠修复工程高性能注浆料消耗量的预测研究

作     者：莫佳 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈大川;郭健

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：高性能注浆料 消耗量 老旧排水管渠修复工程 预测 材料成本管理 

摘      要：国内大量老旧排水管渠因年久失修,出现了结构性破损,且破损程度严重危害到了市区安全,为满足既有城市持续发展的要求,亟需对其进行修复改造。老旧排水管渠多位于建筑密集、地质条件复杂的老城区,在老城区新建排水管渠可行性低,因此多采用非开挖的方式对其进行修复。现有非开挖技术因不考虑原结构承载力,仅通过新增内衬管来达到承载力要求,这会对管渠的过流能力造成极大影响。而压力注浆作为一种半结构性修复的非开挖技术,以其充分利用且提高原管渠侧墙强度、较小影响管渠过水面积的优势得到了广泛应用。高性能注浆料作为压力注浆的主要消耗性材料,单价较高,且原排水管渠侧墙因常年遭受雨水冲刷结构内部复杂,使得注浆料消耗数量呈现出较大的波动,这给施工企业的成本管理带来了巨大的难题。因此,合理准确地对高性能注浆料的消耗数量进行预测,能为施工企业前期的材料成本制定提供依据,为施工过程的动态成本管控提供参考,具有重要的现实意义。本文依托于长沙市某排水管渠修复项目,开展高性能注浆料消耗量在老旧排水管渠修复工程的预测研究,主要完成以下研究工作:(1)高性能注浆料消耗量的关键影响因素研究。先利用文献研究法,初步识别出影响注浆料消耗量的因素。在此基础上开展正交模拟试验,筛选出关键影响因素。以长沙市某排水管渠中砖石砌体侧墙修复项目为例,得到影响注浆料消耗数量的关键因素为砂浆饱满度、注浆压力和注浆孔倾斜度。(2)高性能注浆料消耗量数值预测研究。利用GRNN神经网络构建以上述筛选出的关键影响因素为输入变量,注浆料消耗数量为输出变量的注浆料消耗量数值预测模型,并以5折交叉验证算法来优化模型中的光滑因子。最后,以实际项目数据对建立的模型进行验证,结果表明该预测模型的平均相对误差为6.96%,相比传统BP神经网络,其精度有较大的提高。(3)高性能注浆料消耗量区间预测研究。为了解施工过程中材料消耗量的波动趋势,减少施工过程材料的浪费,建立了基于LSTM和分位数回归相结合的注浆料消耗量区间预测模型。实例分析表明,该模型具有较好的可靠性和准确性。(4)基于上述主要研究内容,提出了老旧排水管渠修复项目施工企业的材料成本控制应用框架,为设计人员、施工现场人员和成本管理人员提供了有力的工具,并在实际工程应用中证明了该框架具有较强的应用潜力。