本文是工程项目管理硕士论文，主要研究冻结工程项目管控。

1 绪论

1.1 研究背景

我国中东部地区以及西北地区的山东、江苏、安徽、内蒙、新疆等省，有上千亿吨煤埋藏在地下深部。这些矿区的地层条件复杂；其冲击层厚度大于 400m,预计最深可达近千米；基岩为强含水层岩，建井难度大。煤炭作为我国现阶段的主要能源，随着国民经济的发展，国家对煤炭的需求日益增加，急需开发这些深部煤炭资源，以缓解能源紧张状况。此前，因传统凿井技术水平的限制，一直未能开采这些资源。随着社会经济的不断发展，人口的不断增长致使空间相对缩小，地下空间的开发已经成为人类扩大生存空间的重要手段和发展趋势。“21 世纪是人类开发利用地下空间的世纪”（《东京宣言》），我国一些地下工程如琼州海峡隧道、渤海湾隧道、长江江底隧道等，不仅工程规模浩大，而且将遇到深度深、地质条件复杂、水下作业等特殊环境，人工冻结法施工技术是施工深厚表土层、含水地层的有效方法。几十年的实践证明，在厚度大于 100 米的表土层中可靠的凿井方法只有冻结法和钻井法，而冻结法几乎是开凿副井的唯一可行和可靠的施工工法[1]。受各种因素的影响，我国矿井冻结法凿井工程施工虽然已达到国际先进水平，但在冻结工程管理研究方面比较薄弱，大多是从技术的层面进行管理，没有一个合理的管理体系和模式去计划、组织、领导、控制这种工法，冻结工程的管理与冻结技术大范围的应用及快速发展不相称，冻结施工过程的管理远远滞后于冻结技术的发展和应用。目前，我国矿井冻结法凿井工程管理方面存在的问题主要有以下几点：

1）从冻结工程的特点来看，冻结工程不是永久性工程，是为了保证凿井施工期间的环境安全的一种措施工程，施工结束后只需维护半年到一年的时间。目前我国没有对冻结工程规定工程管控的标准，也没有给这个行业提供对此工程相应的管控依据，通常都是施工单位自己根据设计院等测量机构提供的相关资料自行设计，在工程运转中依据施工经验进行现场管理。这样就导致从在施工过程中没有一种标准的合理的模式去管控工程，现场管理较为混乱。所以必须从管理的角度进行统筹安排，制定出相应的标准，以利于管理。

2）冻结工程是一种地下工程，具有隐蔽性和不可预见性，只有通过施工过程中传输的数据来判断推测在工程进行中应采取何种对策。同时冻结法凿井工程也是一种受施工过程影响大的工法，例如盐水的温度、井筒涌水量等对于工程的安全至关重要，并且与工程的成本、质量、工期、安全等管理要素密切相关。在施工的过程中，由于地质勘测技术的局限性，导致施工过程中地质条件与最初的资料有一定的偏差，使得方案制定的难度大，可控性差，在目前的研究中，基于技术层面的针对冻结工程施工方案方面的研究较多。但在冻结工程管理方面的研究少之又少，建立一套适合冻结法凿井的管理体系和模式以应对冻结法凿井的复杂性和不确定性是当前需要解决的重要问题之一。

3）在冻结施工过程中，缺乏对整个工程项目的系统管理。目前在工程的成本管理、质量管理和工期管理方面，对于冻结工程的初始数据和在冻结施工过程中所产生的关键数据，并没有从这几个方面针对冻结工程技术参数进行管控并制定参数标准，基本都是依靠人的经验分析现场情况后调整施工过程。并且，由于冻结工程的特殊性，受外部环境因素（比如地表温度、地面温度、湿度、地下水流量等）的影响非常大，目前的工程管理理论方法并不完全适合直接运用在冻结工程管理上。因此，总结出一套冻结工程成本、质量、工期管理的理论模式也是我们亟待解决的问题。

基于以上问题，本文从管理学和冻结技术相结合的角度出发，从确定冻结工程施工过程的主要参数着手进行分析研究，针对冻结项目工程成本、质量和工期进行技术参数的管控，以期研究一套适合冻结工程的管理体系和模式。

1.2 研究的目的与意义

1.2.1 研究的意义

本文研究意义主要体现在以下几点：该研究具有重要的现实意义，主要体现在：

（1）目前，我国采用冻结法凿井通过的冲击层最深已达 587.5M，最大冻结深度 776M，我国是一个多煤少油的发展中国家，在大力发展煤炭经济的作用下，由于越来越多的使用冻结法施工技术凿井开采煤炭资源，冻结法施工技术已经领先于国际水平。本研究将从冻结工程技术参数管控的角度上，提出一种以优化技术参数为主的管控方法，已解决和规范深厚表土层冻结施工技术中遇到的施工过程调整问题。解决这一问题具有重大的现实意义。

（2）本选题从影响成本、质量和工期几个方面的主要参数进行分析，提出以优化技术参数为主的冻结工程管理模式。改变了以前人工收集数据，单纯依靠施工经验选择施工过程中的操作方法模式。在冻结工程施工管理的过程上给予理论支撑，规范并发展了施工管理模式，提出了解决深厚表土层冻结工程施工管理过程问题的方法。为以后发展冻结工程信息化提供了管理上的创新，可将建立的参数优化模型编入到计算机信息系统中，通过使用计算机技术来组织调控参数的范围，提高了冻结管理的理论水平。这在以后冻结工程如何进行规范化提高管理效果上，具有重大现实意义。

（3）本选题着眼于冻结工程的管控，分别从管理上和技术上分析研究了针对冻结工程管理的主要因素，确立了影响这些因素的指标，建立了因素与指标之间的关系。以技术参数为中心研究了冻结工程的管控问题，规范并建立了新的管控模型，这在以前冻结工程的管控上是前所未有的，在冻结工程的管理上具有重大现实意义。

2 理论基础

2.1 冻结工程施工原理

随着时代的发展，这种特殊的地层加固技术被世界各国广泛的采用，除了煤矿矿井建设，隧道、地铁、市政等其他岩土工程建设都是适用的，并且成为了岩土工程乃至于深厚表土层的地下工程施工主要工法之一。冻结法的定义为：此种工法是一种不需采用其他添加剂，使土壤内的水分遭受一定程度的冻结，使用冻结后的砂浆坚固墙体的工法。当在含有不稳定地下水的地层中修建地下工程时，使用人工制冷方法临时性的加固含水地层，以用来隔绝地下水的一种特殊的施工方法，适用于矿井凿井工程，常见于竖井。冻结工程施工原理是利用人工制冷的方法，通过将冷媒输入到地层并传输热量带回地面，使地下水冻成冰，增大地层的弹性模量和强度，将需要施工的地下工程周围的地层土壤冻实，变成一种封闭的冻土墙，用来抵抗地层带来的压力、消除地下水与所施工工程质检的联系。并在这种封闭冻土墙的支护下开始工程施工，冻土墙在地下工程施工结束半年到一年的时间里会慢慢解冻，冻实的土壤解冻后的水分慢慢化为地下水，不会造成工业垃圾，是一种环保度很高的工程，近年越来越得到广泛的应用。本文所提到并使用的冻结工法是近年来常用在矿井建设中的被称作间接式冻结系统，主要包括地层冻结系统与冷冻站系统两个部分，蒸发器将这两个系统组合到一起。液氨（NH3）或氟利昂（CF2Cl2）是间接式冻结系统中最常用的制冷剂，氯化钙（CaCl2）溶液是其常用的冷媒。在深厚表土层冻结工程中，根据工程需要冷媒需达到-30~35℃才能保证工程质量。

3 冻结工程管控目标及其影响分析........45

3.1 冻结工程项目管理目标模式 .....45

3.1.1 冻结工程管控目标函数的建立.......45

3.1.2 冻结工程成本管控目标.......46

3.1.3 冻结工程质量管控目标.......47

3.1.4 冻结工程工期管控目标.......48

3.2 冻结项目管理效果的影响因素与指标 .......49

3.3 冻结施工主要技术参数选定 .....54

3.3.1 冻结工程总参数 ......54

3.3.2 冻结工程主要技术参数.......55

3.4 冻结施工主要技术参数管控效能分析 .......61

4 冻结工程成本管控研究......63

4.1 冻结工程成本管控管理方法研究 .........63

4.1.1 冻结工程成本构成及其特殊性.......63

4.1.2 基于赢得值法的冻结工程成本管控方法.........66

4.2 冻结工程成本指标和参数之间的相互关系 .....71

4.3 冻结工程成本管控技术参数优化 .........76

4.4 冻结工程成本管控相关措施 .....81

4.5 本章小结.......82

5 冻结工程质量管控研究......83

5.1 冻结工程质量管控的标准 .........83

5.2 冻结工程质量管控方法研究 .....84

5.3 冻结工程质量因素与指标相关性分析 .......97

5.4 冻结工程质量参数优化研究 .........106

5.5 冻结工程质量管控相关措施 .........120

5.6 本章小结.....121

结论

主要结论有：

1）分析了以成本、质量、工期为目标的冻结工程管控模式，建立了成本、质量和工期的目标函数，找到了影响这三个目标的主要因素，并对因素进行指标评价。从而确定了冻结工程的管控体系，得出了冻结工程的管控模式。

2）在冻结工程成本管控的研究上，从管理方面运用赢得值法结合了冻结工程成本的构成及其特殊性，对其成本进行管控。并将方法运用在实际施工中进行分析，证明了方法的可行性。

3）根据提出的成本控制指标和参数做回归分析，通过定量研究并建立目标函数。从技术方面提出优化影响成本的技术参数的方法对冻结工程成本的指标进行管控。从管理和技术两个方面提出了冻结工程成本管控的模式。

4）在冻结工程质量管控的研究上，将全面质量管理的理论应用到冻结工程现场质量管理中，提出管理方法，在管控的过程中，通过施工全过程质量管理分析得出影响质量的主要技术参数，再根据第三章中分析的冻结工程质量效用函数，得出影响质量的参数与工程用函数之间的关系。在技术方面通过六西格玛质量管理 DMAIC 模型对冻结工程的质量技术参数进行管控和优化，提出提升冻结工程质量管理的管理水平、达到质量管理标准的方法。

5）在冻结工程工期管控的研究上，使用双代号网络图分析和改进工期管理要素，确定出冻结工期的关键线路和关键工作，对关键线路上的各个工作节点进行分析，提出通过调整优化关键线路上的技术参数来达到缩短工期的目的。

6）并用灰色系统理论将工程中的实际技术参数参数进行预测，根据预测的结果，使用灰色关联度分析调整优化与工期相关的技术参数，验证了通过优化技术参数而缩短工期的可行性。

7）将前几张研究的成果结合起来，将某一冻结工程成本、质量和工期优化后的参数列举出来，通过考虑不同的施工主体追求的工程目标，对目标划分权重进行参数范围的选择，提出了冻结工程管控的方法和模式。

参考文献

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