Ứng dụng tối ưu trong lập kế hoạch bố trí địa điểm xây dựng động cho các dự án đường cao tốc tại Việt Nam sử dụng thuật toán tiến hóa vi phân

Abstract

Việc tối ưu hóa bố trí địa điểm xây dựng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm chi phí và nâng cao hiệu quả thi công các dự án hạ tầng giao thông, đặc biệt đối với các dự án đường cao tốc tại Việt Nam, nơi địa bàn thi công dàn trải rộng lớn, địa hình phức tạp và nhu cầu vật liệu, nhân công thay đổi liên tục theo tiến độ. Nghiên cứu này đề xuất mô hình tối ưu hóa bố trí địa điểm xây dựng động (Dynamic Construction Site Layout Planning - DCSLP), sử dụng thuật toán tiến hóa vi phân (Differential Evolution - DE) để tối ưu hóa vị trí các cơ sở tạm thời, giảm thiểu tổng chi phí vận chuyển vật liệu và tái định vị. Mô hình hỗ trợ sắp xếp linh hoạt các cơ sở (như mỏ đá, máy nghiền, nhà máy bê tông, nhà máy nhựa đường, kho lưu trữ, văn phòng và khu thi công) theo từng giai đoạn dự án, tích hợp chuỗi cung ứng thực tế từ nguyên liệu thô tại mỏ đến chế biến và thi công. Một nghiên cứu tình huống trên dự án cao tốc giả định dài 50 km, chia thành bốn giai đoạn chính với 19 cơ sở và tám khu vực thi công (năm khu vực đường và ba cầu lớn), minh họa khả năng thích ứng của mô hình với nhu cầu vật liệu biến động. Kết quả cho thấy cách tiếp cận động mang lại hiệu quả tài chính vượt trội hơn so với cách tiếp cận tĩnh, cho phép giảm chi phí tổng thể đồng thời đảm bảo tính linh hoạt theo sát thực tế của công trường. Mô hình có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các dự án cao tốc quốc gia tại Việt Nam, góp phần đạt mục tiêu 5.000 km vào năm 2030.