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目前,石油工程设计课程教学中主要包括:油藏工程设计、钻井工程设计、采油工程设计和储层改造工程设计等四个专题。石油工程设计是大学生在石油工程领域的第一次“实战”演习。其中,油藏工程设计中包括:井网布置和注采井组动态分析。钻井工程设计包括:井身结构设计、钻井液设计、钻柱设计、钻井参数设计、固井设计、井控设计和钻机选择等。采油工程包括:有杆泵采油系统工程设计、连续气举设计和电潜泵采油系统设计等。储层改造工程设计包括:水力压裂和酸化设计。根据教学计划安排,石油工程设计通常用4周~6周时间,时间比较紧凑。一般要求学生在这个时段内分别进行油藏工程设计、钻井工程设计、采油工程设计和储层改造工程设计等。这四个专题的设计内容根据不同油田的生产数据、钻井数据、地质资料等进行,也即只做以一口井或一个井组为对象的单项工程设计。四个设计之间,没有共同的设计基础数据,相互之间没有必然的联系,每个设计具有相对的独立性。
二、单项工程设计教学的优点
1.成熟的教学内容降低指导难度
在石油工程设计中,各个单项设计的内容几乎没有太多的更新。以钻井工程设计部分为例,在钻井工程设计阶段,通常选用某油田的真实《钻井设计》作为主要参考资料。由于钻井工程设计内容较多,在设计的过程中,将学生分组,每小组3人,分别进行水力参数设计、固井参数设计、钻柱及下部钻具组合设计等,再将三部分内容合在一起,构成完整的钻井工程设计。在进行各部分设计的过程中,学生根据教材或专业书籍、工具手册上给出的计算方法进行计算。这个过程就是先有结果,之后要求学生根据现有专业知识进行结果复核。一般情况下,指导教师对每口井的钻井设计计算结果出现的各种问题较为了解,教学指导过程难度较小。
2.较短学时内保证各单项设计的完整性
由于石油工程设计的内容较多,而教学学时较短,为了保证学生能够得到各个单项设计过程的训练,同时也为了保证每个单项设计的相对完整性,对每个部分的设计内容都进行了适当的简化,便于学生抓住重点,训练解决问题的能力,以利于较短时间内教学工作的顺利开展。
3.模块化教学内容提高了学生的设计效率
石油工程设计在分成四个单项进行教学时,每个部分的教学内容都比较集中,都有相对独立性。指导教师根据设计内容详细讲解,使学生能够明确主要的设计思路和设计方法,并进行初步模仿和试做。学生在进行各部分设计时,根据事先拟定的已知数据和资料,采用教材上给出的设计方法进行计算,针对具体设计内容快速完成该部分的设计,提高了学生完成各分项工程设计的效率。
三、单项工程设计教学的不足
1.单项工程设计内容更新速度慢
石油工程设计各个单项设计内容的前提条件和已知条件更新速度较慢。如,钻井工程设计部分参考的原始设计还有20年前的,这与当前的钻井技术发展速度不匹配。很多陈旧的设计方法和理念还没有得到及时的改进,很多新的技术方法没有充分考虑和融入,甚至有些设备工具早已淘汰,但却在目前的设计中出现。这对实践类教学是不利的。
2.各单项工程设计之间联系不够紧密
学生在进行工程设计时,各个专题的训练几乎是孤立的,没有共同的数据基础,相互之间缺少必要的联系。一名合格的石油工程师必须具有全局意识,因此,只有将各个专题通盘考虑,设计出的内容才能真正服务于实际生产,才能与目前提倡的“卓越工程”素质培养相符。目前,从各单项各自的训练内容上看,确实能够使学生在各单项上得到好的锻炼。但是在进行各单项设计时,学生却不能从油田开发过程的全局出发。学生在设计过程中很少加入个人观点,也会相应的缺少全局意识和观念。因此,在工程设计训练中,应增强工程设计综合训练力度,使学生通过查阅文献或资料,理顺各个专题设计中的前后逻辑关系和衔接次序,优化以培养具有“综合业务素质”工程师为特色的教学内容。近几年,学校参加全国石油工程设计竞赛的作品数量较少,设计质量不高。究其原因,不是学生不优秀,而是缺乏必要的指导。学生不知如何从全局考虑,做一个上、中、下游一体化的完整的石油工程设计。这也说明以往孤立式、分专题开展石油工程设计教学存在不足。
3.学生缺少获取和加工原始数据方法的训练
石油工程设计各个专项设计内容的已知参数和设计要求基本上都已给出,缺少训练学生如何获取和加工原始数据的思路和方法。经常出现学生采用教材的计算方法计算出来的结果与已知数据相差很大,使学生产生困惑和不解。这其中一个重要原因是,学生对现场的实际地质情况和工程施工情况缺少了解。如果能够训练学生从某一油田开发初期的原始资料开始进行编辑整理,并作为学生将要进行石油工程设计的原始参考资料,依次进行油藏工程、钻井工程、采油工程和储层改造工程等四个专题模块的设计,学生既学会了解决问题的方法,又学会了发现问题、分析问题的方法,从而培养学生综合考虑问题,从全局出发进行石油工程设计。
4.学生团队协作能力未能得到充分训练
在进行石油工程设计时,为了让每名学生在短时间内完成全部的工作,只能降低设计难度,减少发现问题和分析问题的环节,更多地强调解决问题的最后一个环节。而发现和分析问题的环节往往是更难的,是更需要训练的,同时也需要更多的时间和更多的人在一起进行分析和讨论。因此,在进行石油工程设计实践教学的训练过程中,其组织形式也应模仿现场工程师的工作方式——团队协作。这样做,可以使学生体验到石油工程设计的真实性,还可以使学生在团队协作的工作方式中学会与他人相处,体验在团队协作中自己应承担的责任和义务,增强学生的责任感和大局观念。学生毕业工作后,能感受到在学校所进行的石油工程设计具有很强的实用性。
四、单项工程设计教学的改革方案
1.强化小组讨论机制
在石油工程设计教学过程中,要求学生以团队协作方式进行四个专题的综合训练。在四个专题设计之初,要求小组成员必须针对各自的专题设计要求提出问题,小组内部进行讨论和研究,撰写公共部分内容,形成小组讨论机制。这样做的目的就是要求小组内各成员能够相互配合,团结协作。虽然小组内各成员主要负责其中一个专题的设计工作,但是每名成员必须根据自己对基础数据的理解和四个专题的共同需求,提炼出共同使用的公共数据资料,从而训练学生的工程意识和全局意识。
2.延长教学时间
单项工程设计实践教学环节与学生毕业后从事的工作内容息息相关。在大四阶段,强化和细化这些实践性较强的教学内容越来越有必要。因此,适当延长单项工程设计的教学时间也是非常必要的。目前,本校以往安排在大四阶段的专业课程多数都提前到大三阶段,目的是给考研的学生腾出更多的时间来专心备考。这样一来,大四阶段的教学时间较为充裕,使延长单项工程设计的教学时间成为可能。
3.工程设计代替毕业设计
所谓 CAD 技术就是计算机辅助设计,这种技术是利用计算机系统对设计进行分析、优化的过程。通常情况下,CAD 系统主要是由硬件、软件组成,其中硬件主要涉及处理运算设备、图形显示设备、外部存储设备等硬件平台设备,对于软件来说,主要包括系统软件、支撑软件和专业应用软件等。目前,在我国使用比较广泛的 CAD 软件是由美国 AUTODESK 公司开发的 AUTOCAD 软件[1],该软件的优势主要表现为:功能强大、易学易用、具有开放型结构的软件口,一方面便于用户使用,另一方面可以对系统本身进行扩充和完善,因此,广泛地应用于微机及工作站方面。在此基础上,国内外软件开发商对其进行二次开发,比较有代表性的,如建筑行业的 House 软件、建研院的 ABD集成化软件等。
2 CAD 技术在工程设计中的优点
2.1 降低劳动强度,图面清洁
与传统的手绘绘图方式相比,通过使用 CAD 技术进行绘图,可以使用一只鼠标做任何想做的事情。在传统绘图模式下,工作人员手里拿着不同粗细的墨笔,丁字尺等工具不停的在手里更换,一旦出现错误,修改非常麻烦,甚至从头来过,并且对图面进行修补,使得图面显的脏乱。
2.2 设计工作的高效性,重复利用设计成果
在 CAD技术中,有一项“COPY”功能,使其非常高效。在制图过程中,对于一些相近、相似的设计,只需要对图纸进行简单的修改,或者直接套用,在这种情况下,只需通过键盘、鼠标就可以完成制图工作。对于 CAD 软件来说,通常情况下,可以将建筑施工图直接转换为设备底图,在描绘设备底图上,不会浪费水暖、电气 设计师的时间。
2.3 提高绘图精度
对于建筑设计来说,通常情况下都要精确到毫米,但是结构计算的精度较低,施工过程中的精度更低,对于规模较大,并且较为复杂的建筑来说,通过 CAD 技术可以成倍增长其精度。
2.4 CAD 在建筑表现图上的优势
通过 CAD 制作的建筑效果图,其透视、光影、建筑材料的质感等具有较高的真实性。
3 CAD 技术在工程设计中的弊端
3.1 束缚设计思想
通过 CAD 进行绘图,为了提高精确性,需要对每一笔数据进行准确的计算,进而在一定程度上扼杀了方案设计中需要的模糊性、随机性等,并且缺乏设计灵感。另外,CAD 软件功能的局限性,以及 CAD 软件的使用者,对其掌握的熟练程度等,使得建筑师难以通过 CAD 表达好的灵感和创意,在这种情况下,进一步束缚了建筑师的思想、思路和灵感。
3.2 扼杀建筑艺术
建筑作为一门学科,它融合了科技、艺术、文化、哲学等。但是通过 CAD 对建筑进行设计,在设计过程中,缺少了手绘图的个性,以及设计师的特有感觉等。
3.3 CAD 浪费资源
首先,CAD 作为一项技术,具有较高的科技含量,对于设计师来说,通常情况下,需要用半年到一年的时间才能掌握相应的 CAD 软件。其次,CAD浪费物质财力。在实现微机制图的过程中,电脑、工作站、绘图仪等硬件设备的投资也非常大,并且这些硬件具有较高的折旧率、升级费用等。
3.4 CAD 技术存在不可靠性
依据堆工所与中国先进研究堆工程师部签订的设计总包合同第八章《质量保证与质量监督》条款的要求,建立质量保证组织,制定适用的质量体系文件,这是质量保证工作的一个重要组成部分,对于如何保持质量体系连续有效地运行,使设计全过程活动符合质量体系文件的要求则更加重要。因此,为了保持质量体系的连续有效运行,所采取的控制措施主要有以下几方面的工作。
1.1质量保证意识和培训
保持质量体系连续有效运行的关键是领导,基础是全体员工的质量意识,这是保持质量体系连续有效运行的先决条件。质量保证部门工作人员关注设计进程,配合管理部门适时地对质量有影响的设计活动提出建议意见和采取控制措施,及时分析质量趋势,防止或减少缺陷的发生,也是保持质量体系有效运行的重要因素。为了使质量体系文件在设计活动中发挥其应有的作用,保证设计工作顺利开展,对质量体系文件(情况允许时邀请分包单位的质量管理人员参加)多次进行宣贯,在宣贯中对《质保大纲》及22个质保程序从原则控制到具体操作方面作了详细的讲解。通过宣贯,大大提高了工作人员的质量意识,使得在CARR工程初步设计阶段经常犯的一些错误明显消失,从而使大部分设计者都能自觉遵守质量保证要求,严格按质保程序的规定开展工作,为顺利完成CARR工程设计建立了良好的开端。
1.2加强设计过程的控制
工程建设中设计是龙头,为保证设计质量,对设计全过程加强控制,采取的主要控制措施如下:
(1)各专业设计室都建立有文件化的岗位责任人员名单
《质保大纲》中只对每个岗位的职责作具体规定,但没有把责任落实到具体的某一人身上。为此,一方面,要求各专业设计室都必须建立文件化的岗位责任人员名单,包括各级行政和技术负责人;每一物项设计、校、审、批人员名单;联络代表、接口、质保、标准化、计划管理、文件资料管理、专项设计小组人员名单,并要求该名单发放至各专业室,接口有关名单发放至各分包单位。同时,要求各分包方也都按大纲要求,以正式文件形式向设计部提供承担本项目的主要负责人、联络代表、主要技术负责人名单,以便对分包方的联络与管理。保证把大纲中规定的责任落实到具体的承担者。另一方面,会关注人员的变动情况,一旦发现有人员变动时,能保证设计活动的正常进行,而提醒相应负责人更新并及时分发相应的文件,这种控制措施保证设计人员所出技术文件得到相应等级及资格的人员的正确、及时的签署,保证了设计输出文件能按要求提交业主。在分包方的主要负责人或联络代表发生变更时,也要求能及时上报设计部,以更新并备案,这些控制措施保证了分包单位与我们总包方联络渠道的畅通。
(2)建立“设计输入文件夹”
在初步设计刚开始时曾发现设计输入文件脏、乱、散现象,不能保证设计输入的正确性、完整性问题,采取了在确定设计输入阶段建立“设计输入文件夹”并进行动态管理的措施。经过定期与不定期监查和检查,从而确保每一物项都建立有统一格式的设计输入,保证了每一设计人员都有一份清晰、整洁的文件夹供设计使用,解决了如何确定设计输入和克服了设计输入文件脏、乱、散现象。这使得设计任务在有人员变动的情况下,衔接人员能够尽快的投入工作,有效的保证了设计活动顺利进行。
(3)设计接口管理
CARR工程设计有多家设计分包方,再加上院内还有物理所、同位素所、放化所、动力处等单位,堆工所内部涉及的专业也很多,所以接口相当复杂。因此,接口管理在设计工作中尤其重要。为此,采取了首先要求各单位都必须执行统一的接口管理规定,要求外部接口和各专业之间的接口都必须通过设计部,设计部配备专人归口管理的控制措施,使接口置于统一控制之下。另外,对分包方接口的管理是在合同中先明确要求执行我们统一规定的接口管理程序。然后依据合同和质量体系文件的要求,在每次监查中关注各分包方联络代表是否发生变更,检查是否按合同及体系文件的要求进行接口联络,把曾经短路总包方的现象慢慢杜绝掉。在设计部内,经常检查各专业是否按体系文件要求进行接口联系的,与接口管理人员讨论更有效、更顺畅的联络方式及方法,及时修订体系文件以更好的进行接口管理,这为CARR工程设计的顺利开展,各专业之间、各分包方之间及各专业与各分包方之间的联络畅通搭建了良好的桥梁。此外,在接口控制方面,还要求对设计输出文件有接口要求时,必须在出底前组织会签,并保留质量记录。设计到一特定阶段时,要求组织大型的接口会签工作,这有效避免了设计输出文件接口不一致而导致的返工问题。通过在接口控制方面所采取的有效措施,使得在设计过程中未发生大的接口碰撞现象,并且不论是设计部还是分包方的设计输出文件的接口数据是一致的。
(4)设计审查
文件的校审是设计审查最基本的方式,采取的措施首先是按文件的上报等级和质保等级确定文件的签署级别;其次,是按照体系文件的要求,编制设计部人员资格表,并每年由主管领导审批其资格后进行更新,按资格表中的资格按程序规定进行文件签署。对于技术文件的签署问题,技术人员有的时候不知该找谁来签字,不知在文件上应该制定几级审签手续。根据技术文件本身的性质及质保等级和每年的人员资格情况表,告知设计人员,使问题很快得到解决。由于质量体系文件的有效执行,设计部整体质量意识的逐步增强,使得的设计图纸在校审方面发现的问题逐年减少,在2005—2006年CARR工程大量出图阶段,在人员签字及相应人员资格和审签等级方面的问题几乎为零。设计审查的第二种方式就是设计评审。为此,专门制订了《CARR工程设计评审细则》,在人员职责,评审方式,形成结果的形式,质量记录等方面均作了明确规定。这使设计评审活动有了的依据,便于管理部门进行统一的组织与管理。
(5)建立“输出文件档案袋”
针对设计验证人员不能完全了解该项目的背景资料,设计完成以后不能收集到该物项完整的质量记录、或不能为最终文件验收提供足够的依据,采取每一物项设计建立“输出文件档案袋”的措施。要求档案袋的内容除了设计文件外,还包括设计输入、设计评审意见、验证、校审单、会签单、标准化审查记录、质保核查记录等。有了“档案袋”后,审查人员很方便就能了解设计要求,保证了质量记录的收集,很好的预防“文件交了,记录丢了”的事件发生。
1.3对输出文件出版、采取验收制度
现在是电子信息时代,输出文件除了纸质文件外,还包括软件文件或光盘。而产生这些文件都是使用计算机成文和输出。在计算机中修改、换版、保存、输出很方便,容易出现送审或出版的纸质文件不是最新的有效版本软件文件(版本不一)。
1.4对分包方的控制
为保证分包项目的设计质量,全面完成总包任务,对分包方控制从源头开始抓起,即在签订合同之前,就依据《质保大纲》要求制订了有关《采购》的控制程序。按程序要求对供方的各种能力进行严格的审查,主要包括以下几个方面,如:设计能力,人力资源状况,质量保证能力,设计资质,过去的业绩等等方面。这就为分包设计任务能够达到规定的要求,确保分包任务的顺利完成打下了良好的基础。
2CARR工程调试质量保证
CARR工程建设于2006年进入调试准备阶段,2008年开始全面调试,目前已完成了调试。CARR运行前调试工作的目的在于证实按照设计要求建成的CARR部件、系统和构筑物能正确地执行其功能,并消除在调试期间发现的设计、制造、安装等缺陷。为了保证调试工作达到规定的目标。按照核安全法规的要求建立、健全了调试质量保证组织、完善了调试质量保证文件体系。在CARR调试过程中,按照调试质保大纲、大纲程序及调试管理程序的要求,对调试全过程进行控制,每项调试试验按照书面的试验程序进行。调试过程控制的主要措施有如下几个方面。
2.1调试试验程序的编制与审查
按照程序《调试试验程序编制规定》及《调试技术文件审查》的规定,由调试试验项目组编制相应的试验程序。调试试验分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,Ⅰ级为安全重要试验,Ⅱ、Ⅲ级次之。按照其安全重要程度,试验程序需经编制、校核、审核、审定、批准5级审签,调试大纲及Ⅰ级试验程序还须经调试技术委员会审查,以确保书面程序适用、完善。
2.2调试人员的培训和授权
调试人员必须经过培训和授权来确保其有能力进行所负责的工作,并清楚其工作的安全后果。同时,培训必须有针对性。为保证培训工作的质量,按照《调试人员的培训与资格管理》程序做了明确规定,要求所有参与调试的人员均需经过技术培训和质保培训,以保证全体调试人员胜任其承担的调试任务,了解调试过程的管理需求,并提高其质量意识。调试人员必须取得调试队的书面授权,方可承担相应的调试工作。
2.3调试过程实施管理
调试管理的目的是遵循法规和调试质保大纲要求,严格执行调试程序。按照《调试实施管理》及《试验许可证制度》程序对调试过程实施管理,保证每项调试试验具备所需要的先决条件,并保证调试过程中各有关专业组协调一致地工作。
3质量记录控制
质量记录是提供充分可信度的基础方法之一,可借以证明,对质量有影响的各项活动均已按规定要求完成,并已达到和保持所要求的质量。为此目的,在设计质量保证过程中采取在《质量记录控制》程序的基础上制订《CARR工程设计质量记录控制清单》对记录的内容、范围、收集部门、保存地点、保存期限,作出具体规定。在设计过程中加强对所要求的质量记录注意进行保留,如:建立档案袋的要求就是对质量记录注意收集和保管的一项具体措施。对此项要求,同样延伸至分包方,为最终能收集到更全面的质量记录,为设计完成后的最终建档工作提供了保证。在调试质量保证过程中,主要是按照调试质保大纲、大纲程序及调试管理程序的要求,在实施控制的过程中注重对质量记录管理,如检查是否保留了应有的质量记录,质量记录的填写是否符合要求,质量记录的人员签字是否符合文件规定等,以确保在调试过程中保留有充分的质量记录,以供证明此项活动已按规定要求完成,并达到所要求的质量。
4监查活动的安排
质量保证监查是验证质量体系运行状况的重要措施,也是保持质量体系持续有效运行的重要措施。作为质量管理部门,适时地组织了内、外部监查。在设计质量保证过程中,内部监查一般都是安排在重大的设计活动开展前期或结合院质量认证,需要监查体系运行的有效性时。前者是在活动已经开始,且已有少部分成果。这时,监查的目的是验证开展的活动是否与体系文件要求相符合,质量是否能达到规定的要求。一旦发现问题容易分析原因,提出改进建议意见或采取纠正措施,防止重复出现类似问题。后者是结合院质量认证,对体系运行状况进行全面的监查,评价体系运行的有效性、符合性。外部监查是指对分包方的监查,一般在分包方执行分大纲一段时间后,或组织发生重大改革,或有迹象表明质量体系运行存在缺陷,已危及到设计质量时,都适时地安排了外部监查。分别解决了分大纲规定的职责没有落实到具体人;程序文件不健全或没有执行合同规定的程序文件;CARR设计质量体系宣贯不到位;组织机构变动后,主要负责人不到位;联络渠道不畅通;输入不完整;校审控制不严等问题,并提出改进要求或建议意见,促使每一分包方质量体系运行保持正常有效。在调试质量保证过程中,采取按核安全法规、调试质保大纲和程序文件对调试活动中是否存在质量体系进行监督,对质量体系实施状况进行监查。主要在设计文件的核查;阶段试验开始前的条件核查;调试人员的资格核查;试验过程的见证;调试结果评审见证及调试活动监查等方面进行检查,以确保各项活动满足要求,质量体系正常运行。
5结语
技术风险也广泛的存在工程设计阶段,要想从根本上降低工程造价,设计人员必须要采取科学的措施降低设计费用、缩短设计周期,从各个渠道中获取到准确的信息,在设计阶段,还要严格遵照相关的规范标准进行设计,将经济性观念融入到设计工作中,保障设计工作的技术性与经济性,这样才能够为工程安全奠定好基础,但是,就现阶段来看,工程设计的技术风险是广泛存在的。
2、工程造价设计风险的规避策略分析
2.1做好招标与投标工作
为了避免设计阶段忽视技术招标与施工图纸出现的各类问题,需要在施工设计工作中引入竞争机制,让设计人员更加关注设计图纸的细节问题,在定标的过程中,必须要让设计工作具有合理性、实用性以及创造性,看进度计划是不是科学、投资估算是不是合理、技术水平能不能满足施工要求。
2.2做好设计变更管理工作
在设计的后期阶段,必须要做好设计变更管理工作,提前变更时间,尽可能的少变更,减少设计变更工作带来的损失。要注意到,设计变更时间越早,那么损失也就越小,如果设计阶段进行变更,只要修改设计图纸就可以满足相关的要求,并不会出现其他的费用;如果在采购阶段进行变更,不仅需要修改图纸,还需要重新选择设备与材料;如果在施工阶段进行变更,还需要拆除重建,损失十分严重。基于以上的因素,必须要对设计变更工作进行科学有效的管理,从根本上降低工程造价。
2.3提升设计人员的综合素质水平与责任意识
设计人员的综合素质与责任意识对于工程造价的控制有着直接的影响,要想有效降低工程造价,设计人员必须要具有经济意识,自觉的将工程经济性考虑到设计工作中,加强预算与技术之间的结合。此外,设计单位需要加强对设计人员的培训与教育工作,让他们掌握新型的设计方式,同时,还要将奖惩机制落实到实处,激发出设计人员的成本意识与质量意识,让他们可以严格的根据技术与规范要求进行施工,在保障质量的前提条件下引入新技术,降低成本,对于有效节约造价的设计人员,可以给予适当的降低,对于设计浪费的设计人员要予以一定的惩罚,责令其进行改正。
2.4开展标准化设计,对设计方案开展技术论证
使用标准化设计模式可以有效降低工程的造价,为此,在工程设计阶段,必须要采用标准化设计模式,保障工程设计的质量与设计效率,同时,还要采取科学的措施降低设计成本、缩短设计时间,让经济性原则可以贯穿到整个设计工作中。在具体的设计阶段,需要对设计方案进行科学的技术论证,甄选出最为经济、合理、科学的方案,将设计经济性与设计技术性结合起来,做好设计论证工作,在保障工程性能与结构的前提条件下,综合使用定量分析法与定性分析法,提升设计工作的合理性与经济性。
3、结束语
对比方案需考虑的各项原则
客观真实是对方案进行比较首先要考虑的因素我们应该认真严谨的对各方案的优劣进行综合的分析考证。在制定最终的方案时,我们必须要避免因人为的情感因素等带来的影响。而且我们应该客观的分析方案,不能存在看中或轻视某一方案的情况。工作中常会发现某些工作人员基于自身的喜好因素,而着重的优化某一方案,贬低其他的,这样会使得我们的方案不能得以最有效的优化,因此我们一定要杜绝此类现象的发生我们不能盲目的对比各个方案,而是应该确保他们处于同一层面上,例如需保证他们的规划目标是一样的。只有是在相同的前提条件下,我们才能对不合理的方案进行舍弃,采纳优秀方案我们在对方案进行比较之前,应该详细列会影响比较的各类原因,还应明确需要比较的项目,并按一定的对此次序来依次对比。对工程量及投资进行比较时应将其视为影响对此的所有因素之中我们在对方案进行比较的时候应着重以关键因素来对比,这就需要我们首先要明确何为主要,何为次要。因为一旦当比较中出现两种方案不相上下的局面,这时我们就可以对其进行重要因素的分析比较,同时我们应将所有的对比结果以对比报告的形式呈现出来。
各类影响方案的对比因素
方案设计第一,方案应最大可能的满足工程运行,工程实施后应能满足工程的任务和规模,实现工程运用目标;第二,是设计应满足安全运行的要求,在技术上能成立,并有一定的安全余幅。我们对设计还有一项要求就是他应该能灵活应用,而不应该是照本宣科。一个完美的设计应该考虑到一点那就是,不一样的设计条件决定了我们应该对建筑物样式布置以及对工程的处理等都应有所差异。由于每个地区受地形等条件的限制,建筑物的样式及其布局都不尽相同坝址比选中,各参选方案的坝型。枢纽布置等会由于场址不同而可能不一样,而不仅仅是工程量和投资等的差别。长距离输水渠道中,渠道的型式。断面尺寸等随着渠段所处位置和地形地质条件的变化而变化。再有一点就是即使是同类型的建筑,由于所处的地区不一样,各地区的经济社会科技等的发展水平也不尽相同,这就要求我们在设计的时候重点的分析适合各地区的因素。
我们不能盲目的进行设计,而是应该对其做足充分的准备工作积极地分析,有效地论证其施行的可行性等。第一点要论证的就是对建筑的设置问题,以及工程措施,明确我们的施工目的第二点是我们应该严格的依据相应的法律法规及相关的技术布置建筑测量尺寸除此之外,设计还应满足我们实用性的要求,采取的工程处理措施等应具备实用性和耐久性避免使用尚未得到合理利用的技术或者是难度较大的技术,此举的目的主要是为了降低工程的风险性除此,设计应满足环保的要求和考虑对社会的影响,尽最大可能的使工程能够降低对社会及环境的不利影响方案的设计不应独立存在,而应积极协调其他的个专业.
1工程投资
如果说设计描绘了工程,那么实际的投资则具体的体现了工程水工设计是控制基本建设规模约束工程造价提高投资效益的重中之重。当我们分析水利工程的经济是否合理时,应积极参考最小的风险以及最大的利益这两个因素。工程投资决策阶段要对工程建设的必要性和可行性进行技术经济评价论证,对不同的开发方案如海堤走向工程规模平面布置等进行分析比较,从中选择出最优开发方案。海上工程要充分考虑海上作业风大浪急等恶劣的自然条件,以及台风大潮带来的风险等多变因素,科学地编制投资估算。这是工程造价全过程的管理龙头,应适当留有余地,不留缺口我们只有仔细地估算好各类投资费用,详细的分解结构层次,准确的计算好工作量,才能保证我们的精确度得以最优。投资估算是控制初设概算的依据,初设总概算超过可研报告审批投资的百分之十时,可研报告需重新报批。通过上述,我们发现,只有严格仔细地做好投资估算工作,才能给项目的有效合理运行铺垫一个坚实的基础工程施工问题是我们再设计方案时不得不考虑的一个问题,当我们设计完成方案是,应该尽快的审核。此项审核不仅包括对投资费用等的审核,力求使成本降到最低。同时还要对其可行性进行严格的考核,主要是为了避免施工中可能会产生的安全问题等。在做好对本深设计的充分考核的同时,我们还应该积极的吸取同行业同类型的工程的经验教训,听取合理的意见,从而使得我们的方案能够更加的有效,完美。
2环境影响
一个设计方案,在规划和设计材料中必须有。环境影响评估与库区和下游准备工作的有关内容环境影响评估内容应包括在建设投资分析论证阶段。环境影响评估包括四个方面:一是研究工程建设地区的环境状况;二是阐明工程建设对环境的影响因素;三是在工程建筑影响下对周围环境状况进行预测;四是论证自然保护措施和补偿办法水利工程,不论其规模大小和建筑物组成如何,都在某种程度上影响着周围所有客体的环境:大气,地表水,地质环境,包括植物和生物的生态系统,包括水质和水生物在内的水生态系统,社会环境等。在水工设计时,环境影响评估各阶段的每一步骤都有其特殊性,这种特殊性与工程地区的天然条件和经济状况密切相关。
关键词:小型水闸工程;设计优化;闸墩;闸室
水闸主要起到的是泄洪排涝的作用,在目前的长江流域平原地区,水闸工程的建设数量较多,而其中小型水闸工程的建设数量最多。主要就上海地区的小型水闸工程来进行探究,上海地区的小型水闸工程主要是建设在上将下游的平原河口区域,为上海市提供用水以及起到防洪排涝的作用,而该区域的河网弥补,要想使得小型水闸工程的作用可以得到有效的发挥,就需要针对小型水闸工程进行合理的设计优化,从而使得小型水闸工程可以为城市人们提供更为充足和安全的用水。
1小型水闸工程设计优化的必要性
上海市本身就坐落在长江的下游区域,河道密布,河系发达,在这之中建设了为数众多的小型水闸工程。这些小型水闸建设的主要用途就是进行防洪排涝。而要想使得小型水闸工程的作用得以全面的发挥,就需要对小型水闸工程进行适当的设计优化,建设适宜上海地区发展要求的水闸规模。在最近的几年,由于气候的异常,上海市也出现了严重的内涝灾害,很大程度上阻碍了城市的发展,甚至危害到了人们的生命财产安全,所以,要想使得城市能够正常的发展和得到建设,就需要对小型水闸工程进行合理的设计优化。上海地区有着独特的城市布局以及建设用地需求,因此,在对小型水闸工程进行设计优化的过程中,也需要经过两个阶段,其一就是要严格的根据城市的规划以及防洪排涝的要求,来对小型水闸工程的具体布局形式以及建设规模,在设计的过程中以及在设计完成之后,都要针对工程设计进行反复的检查,并且不断的进行复核优化。在设计规划的过程中,主要是针对水闸工程进行总体设计,而相关的工程研究单位则主要是针对单一的水闸工程进行研究,由于关注的因素不同,所以,设计与实际的建设往往会存在一定的偏差,这样就无法有效的实现设计与建设的契合,从而导致了小型水闸工程在规模的设计上并不合理。针对上海市的实际情况来进行分析,水闸的建设规模受到不同因素的影响,在各个阶段中,所需要注意的问题也不相同,要想使得小型水闸可以充分的发挥出其本身的作用,就需要对小型水闸工程进行设计优化。
2针对小型水闸工程进行设计优化
2.1闸室的横向布置
一般来说,小型水闸的建设数量较多,而且在小型水闸中,单孔水闸则占的比例更大,通常以往的小型水闸的边墩采用的是大底板重力式边墩进行修建,这样的边墩主要是依据混凝土本身所具有的重量来对对水压力以及土压力进行抵抗。根据相关的渡槽设计原理,为了使得闸墩可以保持稳定性,就需要在闸墩之间安设一个压杆,利用这一压杆来对闸墩压力抵抗能力进行提高,将闸墩的结构形式进行有效的转变,将原有的闸墩形式转变为“U”形结构,详见图1。一般来说,小型水闸的底板以及边墩都较厚,而且水闸孔洞的宽度以及高度两者之间的差距并不大,墩后土压力也基本上也与墩前的土压力相一致,根据这一情况,可以对小型水闸的线刚度进行计算,由计算的结果可以了解到,墩后以及墩前的线刚度较为相似。由此,我们可把闸墩和底板看作一整体式超静定结构,计算如图2。上海市生产掏节制闸,设计流量7.98m3/S,门高3.0m,门宽20m,采用“U”型有压杆结构,闸室钢筋混凝土断面面积为6.87平方米,钢筋混凝土量为41.22立方米.钢筋仅为0.7吨。比重力式闸墩可减步混凝土7.74立方米.钢筋0.4吨,减步投资0.8万元。(这段有问题,门宽20m,跟上图不符,不是小型水闸的例子,仔细看看,这是评高工论文,低级错误不能有)。
2.2闸墩的纵向布置
一般小型水闸闸室长为2~3倍上下游水位差.闸室较长。闸墩厚一般为1/4~1/5孔宽,门槽应力不大.门槽位置一般距上游墩尖1/3墩长,生产桥多置于门槽之前,则门槽后的2/3墩长只承受闸门压力和水平剪刀。把门槽以后的闸墩做成斜坡,既可以减步闸墩的混凝土量,又有利于闸室的稳定。
2.3其他
如上下游翼墙少使用重力式,多采用扶壁式或空箱结构,工程量会相应减少。另外混凝土排架由双柱梁式结构变为双柱桁架式结构。工作桥梁和排架往端弯矩和剪力减小,断面尺寸及配筋都减小,结构更合理。另外,工程设计阶段既不能简单的以规划确定的排涝流量作为水闸的设计流量,也不能简单地加大设计流量,而应该在了解规划意图和边界条件的基础上,综合考虑各种影响因素后合理确定。上海地区的小型水闸大致可分为两类,一类是黄浦江中上游两岸支流和各水利片的控制水闸,这些水闸上下游水位差较小,排水受下游水位顶托影响较大,设计流量应在规划的基础上尽可能放大;另一类是长江、杭州湾沿岸支流的水闸,这些水闸潮差较大、低潮位较低,排涝条件较好,设计流量较规划流量相当或略有放大即可。
综上所述,为了能够建设出适宜上海地区的小型水闸工程,就要根据上海地区的具体情况以及参照相关的建设标准,设计出高质量的小型水闸工程,在对小型水闸工程进行设计优化的过程中,主要是针对闸室、闸墩以及其他的部位来进行设计优化,针对设计优化的部位进行反复的检验,从而保障小型水闸工程的设计质量,这样就可以发挥出小型水闸的真正功能,进而为城市的居民提供充足的用水,最大限度的保障城市居民的生命财产安全。
作者:巨媛媛 单位:上海明波水利设计有限公司
参考文献
[1]侯建秀.新疆某无坝引水进水闸的设计[J].水利科技与经济,2012(11)
[2]韩君格.滑杆折叠式闸门的试验研究与优化设计[D].山东农业大学,2011.
(1)视距设计所包含的内容
为行驶中车辆的驾驶人所能清楚见到其前方的直线距离。视距长短影响公路的行车安全至巨,安全性高的公路须有足够的视距,使驾驶人能够从容控制其车速,完成其所需的安全措施。
(2)纵坡度设计所包含的内容
为公路纵向的坡度,亦即沿公路中心线路面的倾斜度,以两点间高程差与两点间水平距离的比值表示的,如2.4%,或-3.6%,正值表上坡道,负值表下坡道。
(3)竖曲线设计所包含的内容
为纵坡度变化时,两坡度间将形成一转角,车辆通过该转角处应有相对应的考虑,以促进行车安全、舒适以及视觉美观,故应于纵坡度变化处设置一段曲线,使纵坡度逐渐变化,使路线平滑通顺,此曲线称的为竖曲线。
(4)是否采桥梁或隧道减少纵坡度所包含的内容
为若遇无法克服的地形障碍,为减少施工对当地自然环境的改变量,考虑土方开40挖等安全问题,建议可采用桥梁或隧道型式,于后续行车阶段也可减少用路车辆爬坡所造成的二氧化碳排放。
2平面线形设计
(1)缓和曲线所包含的内容
为当车辆由直线路段进入某曲线半径值以下的曲线路段,或由此曲线路段进入直线路时,为了行驶轨迹发生变化所插入的曲线称为缓和曲线。
(2)复曲线与反向曲线所包含的内容
为复曲线为同方向两个或两个以上不同大小曲线半径的圆曲线连接,中间未设缓和曲线者。反向曲线为两组同向曲线的反向组合。同向曲线为单曲线或同向曲线间设有缓和曲线者。
(3)平曲线最小半径限制所包含的内容
为公路的平曲线半径愈小,则曲率愈大,亦即表示公路转弯程度愈大,除产生较大离心力外,并因车辆转弯时所占公路面积较大,故有效路宽将相对减小,致降低视距,对行车安全及舒适性影响甚大,故曲线半径的最小值应加以限制。
(4)平曲线最短长度限制所包含的内容
为车辆沿曲线行驶时,若曲线长度太短,驾驶人即需将刚转弯不久的方向盘立刻转回,除离心力变化太大,乘客感觉不舒服外,驾驶人操作方向盘的困难度亦较高,41故平曲线的长度,亦有其最小限制的必要。
3公路交叉设计
公路交叉设计是为了有效率地发挥公路设施的交通功能。公路与其他公路或轨道系统相交者称为公路交叉。而公路交叉的型式可分为平面交叉与立体交叉。以下分别就公路交叉设计面向下的次因素及其内容作说明。
(1)是否采槽化设计所包含的内
为交叉路口槽化设计时,可利用标线或路面标记绘成槽化岛图型,用以区隔直通与转向的车道。槽化线线型分为单实线、Y型线与斜纹线三种,其颜色应与其连接的行车分向线、分向限制线或车道线相同。交叉路口使用实体阻拦物做成不同的槽化岛,将更能有效管制及保护车辆与行人。此指驶入或驶出交流道时的槽化设计。
(2)是否设置转向弯道所包含的内容
为转向弯道系于公路交叉处因实际需要设置槽化路口供转向且与主线分离的车道,可提高路口车流的纾解效率。此指驶入或驶出交流道时的转向弯道设计。
(3)是否采感应式号志所包含的内容
为交通感应式号志,用于交通量变化显著且无规律,或交通量悬殊的地点,由设于公路上的传感器侦测车辆到达状况,以号志控制器默认的程序,实时变换灯号。此指设置于进入交流道时的号志。
4结语
1.1工程造价过高
在公路工程设计中,往往造成工程造价过高的问题,最终影响成本控制,减少工程效益。工程设计中造成造价过高的原因主要包括以下几点:第一,设计人员在工程设计中难以把握工程安全性、使用性和经济效益性的平衡和优化,很多情况下过分注重先进技术和先进材料应用对工程效果的影响,忽视了经济因素;第二,当对公路工程的设计进行变更时,由于相关的管理制度不健全容易造成最终工程竣工时结算成本明显高于设计成本的情况,在实际中难以实现限额设计;第三,设计人员综合素质较低,缺乏对工程建设、成本管理以及经济学的综合掌握能力,无法满足公路工程设计的多种需求。
1.2设计中的造价控制
促进工程设计中的造价控制需要从多个方面入手。首先,在设计前做好充分的准备工作,对公路工程施工地的路况、地质以及水文等状况进行全面的调查和勘测,以保证工程设计符合实际,避免出现重大的变更;其次,工程设计不仅要注重工程的使用性能还要注重其经济效益,改变以往过分注重技术而忽视经济的观念,设计出既具有技术含量又经济适用的公路工程;另外,加强对设计变更的管理,制定设计变更限额,在一定程度上控制成本造价;最后,提高设计人员的综合素质,加强对设计人员的定期培训,完善其专业技能和综合技能,使其适应公路工程设计的需要,为工程成本控制和造价管理提供人才支撑。除了以上因素,在公路工程设计中路线的选择和布设很大程度上决定了工程造价和成本。在线路设计时首先要避开居住人口密集区域,如果在人口密集的区域内建设公路,就会不可避免的涉及居民的搬迁和安置工作,不仅会影响工期而且还会造成工程造价和成本的增加;二是尽量避免设置超高地坪曲线半径的地方。如果公路工程建设中存在超高地坪现象,不仅会影响交通的安全与舒适,还会给施工造成困难,尤其是路基处理不当就会引发跳车事故,另外进行单项排水处理还会增加施工的费用。
2公路工程设计中的质量问题
在公路工程建设中企业和工作人员往往重视公路工程的施工质量,而殊不知工程的设计质量对于优化工程施工、提高建设水平具有重要的影响。在公路工程设计方面出现的失误,不仅会影响公路施工建设的顺利进行,还会影响公路工程的验收效果。随着经济的发展和公民意识的增强,社会公众对于公路质量愈加关注,提高公路的质量不能仅仅依靠施工质量,更重要的是从工程设计抓起。
2.1提高质量意识
在工程设计中,将质量意识深入到设计人员的心中,提高设计人员的职业素质和业务水平。加强公路工程设计中出现的新理念、新技术以及新工艺等新知识的灌输和掌握,借鉴国内外先进的设计理念,提高设计水平,以保证公路工程设计和建设的质量。
2.2加强质量控制
常见的公路工程中对设计质量的把关一般是在所有的设计文件完成后,对于用时几个月完成的设计方案仅仅进行一遍最终审查,难以实现对设计的深入了解和分析,难以真实的反映出设计中存在的质量问题。因此,我们要在设计的整个过程中加强质量把关,促进设计环节的优化,真正实现对工程设计的审查和监督。
2.3细化设计调查
在一些工程设计中,因为前期的调查工作不够细致,收集的资料和信息不完善不真实,以至于出现设计偏差,影响工程的正常施工,严重的还需要重新设计,从而造成工期的延误,给施工单位造成严重的影响。在实际的设计调查中,设计人员一定要重视前期准备工作,重视数据信息收集的全面性和真实性,以保证设计的科学合理性,保证公路施工保质保量完成。
3公路工程设计中的环保问题
我国公路设计的理念随着经济问题和环境问题的出现几经变更,从仅仅注重公路设计的安全性和经济性到目前更加注重生态化和环保化,不难看出公路建设与自然环境之间的影响。
3.1提高环保意识
提高设计人员的环保意识,将环保理念渗入到公路工程建设中,就需要设计人员掌握先进的环保理念,熟悉我国有关环境保护的法律法规,保证环保设计的科学性。此外,设计人员要加强对公路建设周围自然环境的分析和研究,进行有效的实地考察,将环境保护和水土保持放在首位,保证环保设计的合理性。另外在设计中要杜绝先破坏再治理的观念,尽量在最大程度上保持环境的原生态,在对环境系统造成改变后,及时采取有效措施进行恢复,实现经济增长与环境保护的协调性。
3.2合理选择路线
公路工程设计中路线的选择尤为重要,路线选择面临的问题也很繁杂。考虑到环保问题,路线的选择要根据工程所在地的地形地质、水文水位等各种环境状况,结合当地的自然景观和人文景观进行合理的设置,处理好公路建设与资源环境保护的关系,处理好公路建设与现有建筑等设施的关系,实现与城市规划的协调,尽量避开医院、学校、文物保护区等区域。
3.3注重水土保护
在公路建设中最容易出现的问题便是水土问题,大规模的路面改造破坏了原有的植被和土壤结构,如果遇到暴雨天气就容易造成水土破坏问题,对周围的环境造成不利的影响。在设计过程中,我们要注意填挖平衡,减少借土和弃土现象的发生,最大程度上保留原有植被,减少破坏面积。在公路设计完成后,注重对道路边坡的植被覆盖,提高绿化水平。
3.4加强路基设计
我国地域辽阔,地形复杂多变,不同的地区其气候条件和地质特点有所不同,因而环保的角度也有所不同。在一些多山地、多暴雨和多地震的地区要加强路堤边坡的设计,设置护坡减缓水流对泥土的冲击性,起到分散水源、缓冲水势的作用,避免公路坍塌或者公路中断的情形,在一定程度上保护周围的建筑财物以及居民安全。
4结语
(1)造价管理人员与技术设计人员对工程造价的认识相距甚远
一般而言,设计人员没有充分考虑到经济因素,仅仅只是按照批准的任务书工作,工作存在着很大的缺陷。在执行该方案的时候,施工方案由施工的单位制定,因此,对于一些费用的考虑不够全面,容易给公路工程造成严重的损失。施工单位忽视了设计阶段造价控制的重要性,将这项任务安排给造价管理人员,在方案上的制定上缺乏对经济的考虑,进而造成了施工成本的加大。在设计阶段,造价管理工程的人员只是依据设计文件和相关的定额、取费标准等编制造价文件办事,没有自觉地考虑造价控制的合理性以及经济问题,使得工程的投资费用不断增加。
(2)各部门工作配合不协调
在进行设计阶段的造价控制时,由于概预算人员与工程设计人员缺乏交流,因而合作相当困难,往往会漏掉一些关键性因素,给公路工程造成巨大的经济损失。举一个简单的例子,在进行路面标路面工程计价时,概预算人员必须与设计人员展开讨论,必须分析在路面工程数量表中,桥面铺装部分沥青混凝土路面的数量是否已经包含在内,这样有利于找出漏洞,避免工程造价控制出现误差。
(3)设计人员思想的局限
在设计阶段,工程技术设计人员容易产生错误的思想观,一味地沿用传统的工作方式。在桥涵设计中,为了保证桥梁工程的安全,采取一系列的传统措施,比如增大梁柱截面、增加配筋率等保守的设计方法。这样,工程的质量虽然得到了可靠的保证,但是这给工程带来了严重的经济缺口,容易导致投资出现失控的现象。从长远角度考虑,这是非常不利于工程建设的。
(4)专业技术水平不高
在公路工程的建设中,技术设计人员和造价管理人员缺乏工作经验,只会按照一些设计文件以及相关部门的标准进行设计和套用定额编制概预算,工作存在严重的缺陷。对于公路工程具体的施工工艺、流程等。技术设计人员和造价管理人员认识不全面,所以这样容易忽视实际情况,导致设计阶段的造价控制不合理。
(5)设计招标不尽全面
由于设计单位存在差异,所以工程造价也是不一致的。一般来说,设计人员不同,他们的设计风格和设计水平差距相对较大,所以在设计阶段选择合理的工程造价可以进行多方面的比较。在我国的公路工程建设中,招、投标的方式是选择设计单位的常用途径,但是这也带来了一些问题。在招标文件中,一些工程项目没有针对后期设计过程中,合理地控制工程造价,这造成了设计单位没有形成完整的工程造价控制观念,所以在设计中,往往容易出现漏洞,增加建设工程项目成本。
(6)现行设计费计算方式无法适应工程需求
在现阶段,工程设计费的计算依据的内容都是工程总造价或建设项目的工程总规模,这给设计单位提供了虚报规模的机会。为了赢取更多的利益,一些设计人员有意扩大工程规模,进而导致工程造价不断提高。在后期的工程建设中,暴露出的问题将会更加严重。由此可见,在设计过程中为了保证工程造价控制的合理性,必须对现有的工程造价控制方法进行完善、创新。
二、公路工程设计阶段造价控制的具体措施
1.加强工程设计阶段的招、投标管理工作
随着我国经济的发展达到了一个新的层次,实行工程项目招、投标制度变得十分必要。它的主要目的是通过市场竞争的手段,淘汰掉那些不合理的工程造价,进而选择出利于工程建设的单位。在公路工程的设计阶段,通过招、投标制,设计单位的水平将会不断得到提高,进而设计出更加符合实际的工程造价。在设计招标的过程中,设计单位必须提出不同的设计阶段下投资控制的要求,尤其是在方案的设计上,要进行一个全面、具体的说明,减小误差的产生。只有这样,设计单位为了提高自身的竞争力,在进行设计的时候,对于每一个细节才会严格把关。除此之外,在设计阶段的评标、定标中,建设单位必须完善工程评审机制,除了考虑经济效益的影响外,还应该对设计单位提供的设计方案进行全面的审核,其中安全性、先进性等都是审核应该考虑的重要内容。工程设计方案的评审是为了完善工程造价控制,防止后期的工程建设出现问题。
2.实行限额动态控制
加强设计变更的管理。从表面上看,加强设计变更,实行限额动态控制比较复杂,难以理解。但是它有一个明确的定义,限额控制是指按批准的可行性研究报告、投资估算控制初步设计等,结合批准的初步设计概算控制施工图对工程的造价进行合理的控制。限额设计与节约投资有一定的关系,但是不完全等于节约投资,对于盲目经济效益的行为必须坚决抵制。在进行公路工程设计阶段的造价控制时,必须坚持具体问题具体分析,一切从实际出发等原则,按分配的投资限额控制设计,对于各阶段的不合理变更要进行改进,同时也要保证公路工程的工程造价控制不超过总投资限额。3.严格执行标准设计。此外,标准设计也是设计阶段公路工程造价控制的一项重要内容,它主要是指经国家或省、市、自治区批准的建筑、结构和构件等整套标准技术文件图纸。工程建设标准设计,主要是根据实践总结出来的成果,许多工程案例都证实它适应我国经济的发展以及工程建设的需要。据天津市的调查数据,应用标准构配件,能够降低建筑安装工程造价16%,这大大减少公路工程建设的投资成本。上海的一项调查材料显示,采用标准构配件的建筑工程可降低费用10%~15%。无论是从哪个角度上分析,都可以证实一个结论:严格执行标准设计有利于对公路工程设计阶段的造价控制。
三、结束语
EDA技术是机械电子工程设计当中重要的技术,其主要载体可以进行大规模编程的逻辑器件,在编程过程当中,使用的表达方式是硬件描述语言。EDA技术在应用的过程中要使用计算机、编程逻辑器件等科技工具,应用的最终目标是对特定的目标新平进行适配编译和逻辑映射,形成电子系统或是成为专用集成芯片。EDA技术是在电子电路技术之上发展起来的,EDA技术要编译器、综合器、下载器、适配器等部件共同构成。其中,综合器能够对设计者的设计文件进行转换,使其成为系统内门级电路描述。适配器可以生产最终的下载文件,并安排到制定的器件中。EDA技术是机械电子工程设计中的核心技术,EDA技术使用的HDL语言可以公开利用,其描述范围广泛,可以机械电子工程设计带来诸多的帮助。在后期进行交流、修改、保存等工序时也可以十分方便的进行。另外,EDA技术拥有较高的自动化,一些常规的纠错、调整等工作可以快速完成。
2电子工程中存在的问题
机械电子工程快速发展,但是到目前为止,世界各国对于机械电子工程都没有明确的定义和统一的认识,出现这种问题的原因,一方面是机械电子工程发展速度太快,所涉猎的领域越来越多,另一方面是因为设立明确的定义必定会对其发展产生一定的限制作用,不利于机械电子工程继续快速发展。电子工程在发展的过程中产生了一些难以解决的问题,电子产品的发展方向是具有更高集成和大容量,同时体积也越来越小,这就需要技术的不断升级来实现发展目标。电子工程设计方案需要获得科学的检验,要对其进行仿真分析。电子元件所处的工作环境是设计人员应该考虑的问题,要对设计方案进行有效优化,最后要对电路特性进行分析。另外电子工程在运行中要避免静电的危害。为了实现电子工程取得进步获得发展,需要在电子工程设计中采用EDA技术。
3电子工程设计要点
3.1仿真分析
机械电子工程设计方案需要通过科学的系统仿真或是结构模拟来说对其可行性、科学性进行验证和分析。通过仿真分析来确保设计方案在后续实践中能够顺利应用。在仿真分析过程中,使用EDA技术可以为仿真分析提供良好的支持。EDA技术能够通过各个环节当中的传递函数来进行数学建模并对其进行仿真分析,这样构建和仿真系统能够准确验证设计方案的实践性,并能够对电子系统工最后程设计方案进行推广和使用。这种仿真分析对于提高我国电子工程设计的整体水平和产品质量有积极的指导意义。
3.2优化设计
对设计方案进行优化的目的是尽可能确保电子元件在应用过程中具备稳定性与可靠性,保证其拥有最佳的容差和工作环境。在实际工作条件下,使用传统的电子工程设计方法,难以对实际容差及电子工程元件工作环境进行全面的检查和分析。不能对电子元件环境进行全面勘测,就容易导致设计方案在此方面出现漏洞,这样一来电子元件的容差及其工作环境温度就很难得到有效的保障。利用EDA技术则能对设计方案进行良好的优化,因为EDA技术可以对电子方案环境进分析计算,获得电子元件在实际工作中所处的环境温度等相关数值。在分析获得的数值基础上,来对电子工程设计方案进行优化,保证方案在实施后,可以稳定工作,具有可靠安全保障。
3.3预防机械结构中的静电
机械结构是根据设计方案来工作并应用于事物成为满足功能需求的结构。在科技快速发展的大环境下,集成电路设计愈来愈复杂,这对静电的防治也提出了更高的要求。静电对电子元件的破坏巨大,静电电场能够对周边电荷有吸引力会破坏绝缘体,使电子元件敏感度降低,甚至是引发集成电路烧毁,使电子产品直接报废。这要求工作人员做好静电防护,对防静电工作区域进行划分,保持操作空间的清洁,降低静电发生的概率。在电子工程故障检测方面,要将传统的电子工程故障检测和智能故障检测方法结合,相互验证,在电子技术投入方面加强,提升电子工程检测技术的能力,增强电子元件、电路对环境的适应能力。
3.4电路特性的有效分析
对电特性进行有效分析是EDA技术中的重要内容,在电子工程设计的过程中,理论分析都是在数据分析和特性分析的基础之上进行。因此,数据分析和特性分析方面的数据必须准确及时,使用传统的电子工程设计方法会受到多方面的限制,难以保证数值的准确性,电力测试的实际精度会受到较大的影响,不利于后期稳定性的建立。EDA技术就能够对整个系统进行全面的测试,并保证测试的精确性与科学性,避免设计方案出现结构性的差异确保设计方案的整体性以及合理性。
4结论
1.1河道水质改善措施
在河道治理工程中,改善水质是其重要内容,由于河道治理和周边城市建设息息相关,所以治理河道对城市品质的提升具有促进作用。河道水质改善工程具体内容包括初期雨水截流工程、旱季污水截流转输工程以及补水工程等。3.1.1截污治污一般情况下,旱季污水截流是通过河道河口对泵站予以提升,而初期雨水截流是通过河道两侧对截流箱涵进行敷设。截流初期雨水与旱季污水最终均为至河道干流截流系统,应该创建三个雨水处理池,以实现初期雨水处理,并将其设置于河道左岸,17.56m3左右的总调蓄容积。新创建的截流系统应该有效衔接大量污水及雨水排放口,采用限流井与截流井等措施,有效处理污水。同时还要进一步推进污水处理厂的科学、合理建设,使区域内大量污水及雨水处理问题得到有效解决。加强水保工作,对河道垃圾予以及时性清除,对乱排错接排水管网进行全面改造,尽可能减少河道污水排放量。
1.1.2排水泄洪很多河道都属于暴落暴涨型河流,所以在河道治理中,汛期泄洪排洪仍旧是其第一要素,保证河道能够安全泄洪排洪,此为治理河道的前提条件。截流处理初期雨水能够使排洪压力得到有效缓解,然而,河道治理还应该对一些极端情况进行综合考虑,应该将泄洪排洪视为关键性指标来处理。
1.2河岸治理绿色方案
通过绿色生态法治理河岸,改造硬质河岸,运用柔性材料在土坡上种植绿化,所种植的绿色植物包括黄金叶、小叶榄仁、四季桂花以及木棉等乔灌木。河岸保护工程需要对可持续发展与生态环境保护要求进行综合考虑,应该和河道岸边生态景观保持协调一致。通过梯形断面,将人行道设置在堤顶处,将亲水平台设置在堤下。通过斜坡衔接堤顶和亲水平台,依照平面范围对坡度予以确定,通过草皮护坡。采用砼植草对亲水平台与护岸进行护坡。
1.3改造河道景观优化方案
河道治理工程重点规划了河岸景观改造,种植植物具体将其绿化本质体现出来,重视河道生态效益,通过丰富的植物群对人工群落景观予以构造,和河水形成一种映衬,保证生态景观的融合性与一致性。道旁树、园路、亲水平台、人行道以及草坪等设计均错落有致,可谓“绿水映清流,两岸百花香”。此外,河道河岸景观设计还重点体现区域文化因素。在挖掘河道文化内涵中,重视主流文化精神的体现,构建一种和谐统一的生态文化景观,确保河涌文化品位得到进一步提升。
2治理生态河道的前景展望
治理生态河道,应该确保生态指标得以实现,并将开发和整治并重原则充分体现出来。在城市建设中,河道水域是其重要生存资源,生态治理河道水域,对人居环境的改善与城市生活品质的提升具有重要意义。由于近年来生活水平的进一步提升,使得城市居民也不断提升其环境要求,生态型河道的建设逐渐成为人们的统一愿望,尤其是城市周边河道,对其实施生态建设,是我国河道周边城市建设的关键内容。创建最佳人居环境,是现代城市与现代人的共同追求。目前我国一些城市生态型河道治理基本上已初有成效,城市得到优质水资源的滋润,完善水域生态体系,河道景观建设与绿化美化,将更多优秀旅游资源提供给城市居民[3]。
3结束语
1.1软件工程的开发阶段分析。以上分析了软件工程的初始阶段,即软件工程的需求分析阶段。这一阶段,在软件设计的过程中,起到了非常重要的作用。因此,软件的需求分析起到了软件开发的方向作用。而在确定了软件的需求以后,需要从软件的编程语言进行分析。软件的设计实际上就是逻辑语言的逻辑功能实现,在计算机语言体系中,选择某种语言是需要根据实际的需求的。在高级语言中,以面向对象程序设计语言以及java程序设计语言为主,两者分别代表了不同的方向。面向对象程序设计语言非常实用,而且本身的语言优势也非常明显,但是却无法实现跨平台的使用,如果在不同的操作系统中使用,会造成不兼容的现象。因此,java语言一般在诸多的环境中得以应用,并且实现了良好的兼容性。在选择适合的开发语言后,就开始进行流程图逻辑分析,并且为软件的开发实行模块化分类,从而根据团队的属性,进行分工开发,进而提高软件开发的效率。软件开发结束后,需要进行大量的测试。因为软件属于逻辑语言的编译结果,所以不可避免的会存在潜在的bug。需要通过专业的程序测试人员,进行软件bug的测试,经过不断的测试以后,就可以进行市场投放了。投放市场以后,软件仍然需要后期的维护和升级等。因此,为了能够更好的实现软件的良好用户体验,需要将软件工程的后期维护阶段作为软件开发的必要阶段,从而实现完整的软件开发。
1.2软件工程开发的注意事项。软件工程开发实际上会涉及诸多的实际问题,但是最为主要的就是要保证软件的开发与设计满足客户的需求。此外,针对现有的工程项目,开发符合现展方向的软件,才能够保证在软件开发市场上占据主动的地位。在互联网日益发展的今天,网络安全已经成为了目前主要的话题。而软件作为计算机的编程产品,其也存在潜在的安全问题。软件的编程会涉及主要的安全防护问题,尤其是存在漏洞的软件,需要不断进行更新,从而保证软件的安全使用。此外,还要对软件的后期使用进行调研,充分了解软件使用后的特点,是否存在潜在的问题,以此提高用户的体验度。
2、工程设计领域的软件技术应用
工程设计领域是一个宏观的概念,不同的工程领域会有不同的需求。因此,在进行软件设计的过程中,也一定要根据工程设计领域的实际需求进行软件设计。针对不同的工程设计,对软件工程进行合理制约与探究,是软件工程得以长期发展的基础。而不同的行业工程项目,例如工业项目,更加注重自动化生产的发展,而互联网项目则主要在乎软件的使用稳定性,信息的角度效率以及网络安全等等。互联网逐步成为了我们生活的一部分,购物、信息交流、办公处理等都已经开始使用互联网,并且逐步取代现有的生活。因此,在进行软件设计的过程中,软件的安全使用已经成为了主要的课题。而在工业领域中,尤其是在化工生产领域,对于软件的需求就是稳定,并且准确。在操作的过程中,需要满足简单明了的操作界面,保证操作人员能够非常简单的进行操作。医疗行业中,则需要更多的图像分析技术,满足对于X射线成像以及B超等基本医疗课题的需求。在软件技术的发展过程中,已经逐步的满足了这些需求,并且实现了推动行业发展的目的。因此,工程设计领域的软件技术应用,一定要满足行业的需求,并且真正能够为行业发展起到推动的作用,从而实现两者的协同化。
3、基于工程设计领域的软件工程设计分析
工程设计领域中,涉及不同的行业工程,从而需要不同的软件设计。由于是工程项目,因此在进行软件的需求分析过程中,就需要大量的前期分析工作,透彻了解客户的需求或者是工程项目的需求。因此,在分析基于工程设计领域的软件工程设计中,应该针对不同的行业进行分析,从而在不同行业的设计中,寻求不同的软件设计方式,进而满足行业的工程需求。
3.1基于工业工程领域的软件设计分析。工业工程是软件工程中相对比较常见的工程领域,由于在工业领域中,其中对于流水线生产以及自动化以及智能化控制需求更为常见,因此在进行工业领域的软件设计中,经常会有自动化控制的软件设计需求。那么,在实际的工业领域软件设计中,一般都会采用结合式技术设计的方式。例如,化工行业中进行温度控制的系统设备的软件设计,一般要与电气工程技术进行结合。考虑到工业领域中,基本需要电路设备,那么在进行软件搭建的时候,选择的语言一般都采用机器语言作为前端软件的设计语言。而在人工操作的部分,需要采用计算机的高级语言进行设计,为了更好的满足兼容性,以java设计语言比较常用,并且在设计的过程中,要实现简洁化的管理方式,才能够做到最实用的软件设计。因此,在工业领域中,一定要使用最为简单快捷的操作页面,从而让操作简单快捷,而系统自身的崩溃现象以及漏洞一定要尽量避免。工业领域中由于涉及较多的安全问题,因此一定要保证软件设计的稳定性。
3.2网络工程领域的软件设计分析。网络工程是目前应用最为广泛的工程项目,也是与人们的生产与生活息息相关的行业。对于网络工程,其软件设计的要求一般以方便快捷为主,并且在信息交互的过程中,需要满足高效性以及准确性。但是,在网络环境中,近年来网络安全已经逐步成为了主要的工程话题。在软件的使用以及设计的过程中,已经不得不将网络安全作为第一要素。目前,互联网已经成为了我们生活的一部分,购物、信息交流、办公处理等都已经开始使用互联网,并且逐步取代现有的生活。因此,在进行软件设计的过程中,软件的安全使用已经成为了主要的课题。在进行软件设计过程中,加密以及安全防护越来越受到用户的重视。例如,一款游戏或者是开发项目的执行,都必须考量其中的漏洞问题。因为软件漏洞会让黑客找到bug,从而被攻击,影响使用户的安全问题。因此,需要从根本上对网络工程的安全问题进行设计,从而保证软件的安全使用。
4、结语
水利施工工程设计变更主要是指在具体施工中,因多方面因素的影响,建设单位提出了新的要求,设计单位需要根据新的建设要求及时调整工程设计方案。可在原设计方案基础上,进一步修改、优化设计内容,使设计内容更加符合设计要求与当地具体条件。通常施工现场的地质环境、水文条件出现变化或其他自然因素是导致设计需要变更的主要因素。
1.1水利施工工程设计变更的特点
由于水利工程施工设计涉及的内容广阔,且受工程规模大小、工程涉及范围、施工种类等多方面因素影响,导致工程设计变更存在更多不确定因素,加大了变更难度。水利工程设计变更一般存在施工设计图设计时期、工程招标时期以及实际施工时期等阶段,主要包含了基础工程规模、任务的更改,也包含了工程施工等级、任务布置实施以及工程结构型式、尺寸等设计,影响施工设备型号、设备数量与施工具体细节方案的更改。从种类划分,水利施工工程可分为堤防施工、调水施工、灌溉施工、水库施工、城市供水施工、水土保持施工、水库施工以及河道治理施工等水利施工工程,不同施工工程除了在施工内容的不同,施工成本、施工规模均有所差异,这就对设计变更提出了更高的要求;从水利施工工程规模上可将其分为大型水利施工、中型水利施工、小型水利施工的水利施工工程,由于大型与中型的水利施工工程对施工投入成本、施工工期的长度、设计方案更改中不确定因素等方面更加重视,因此更容易出现水利施工工程设计变更事件。
1.2工程设计变更的管理现状
水利施工工程作为一项重要的基础建设,与民生工程、经济工程有巨大的联系,因此国家加大了对水利工程建设的投资力度,相关设计部门根据项目的具体实施,从每一设计环节关注设计变更情况,优化水利施工工程设计变更的管理流程,为水利工程的安全建设提高保证。但由于我国缺乏相关的法律法规,再加上设计变更这一环节本身具有一定缺陷,导致我国水利施工工程变更管理方面存在巨大问题,主要问题有:(1)缺乏明确的分界标准管理大型、中型水利施工工程设计变更,导致水利施工工程设计变更难界定的问题,设计变更权限不明确,部分建设工程随机减少或变更工程内容,可以缩减建设成本,以小报大现象突出,逃避设计变更的质量审核与经济审核问题严重,不利于水利施工工程的安全建设;(2)变更项目管理缺乏管理力度,无完善的设计变更约束制度,因监管制度的不完善导致部分水利施工部门的设计变更不能完全按照常规审批制度进行施工,出现“先建设,后审批”的不良现象,严重影响工程质量;(3)对水利施工工程设计变更缺乏专业的、系统的认识,相关法律、法规无明确规定重大修改权限、范围、界限以及内容,更加缺乏相关的实施细则,加大了管理难度。
2加强水利施工工程设计变更管理的具体方法
由于水利施工工程设计变更对工程规模、施工工期、质量以及安全性方面具有重大影响;除此之外,对水利工程施工效益以及单位投资也有一定影响,因此相关管理部门要加强水利施工工程设计变更的管理,建立系统的、科学的管理流程,为施工质量与施工安全提供保障。
2.1水利施工工程设计变更需严格遵守相关原则
在划分设计变更类型的等级时,需综合考虑施工工程的效益、投资、安全、质量以及功能等因素,对于可严重影响工程施工的更改内容,经过相关审批部门审批后方可进行更改;在具体建设中,工程的建设管理与变更类型要一致,最大程度发挥所有管理层次的作用,体现所有管理层次的责任与权限,尽量减少水利施工工程设计变更的施工成本,保证施工工期与建设质量,提高建设速度;另外,从设计变更的界定标准看,小型的水利施工工程设计变更较为繁复,可学型、中型水利施工工程设计变更分类方法进行更改。
2.2制定严格的施工工程设计变更管理措施
在水利施工工程设计变更对施工质量与施工安全有密切关系,因此,政府要对工程的基本情况进行综合考虑,随后进行设计变更,并制定相关的管理流程与管理措施。设计单位要与施工单位进行积极沟通,保证可以按照新的施工标准施工,减少安全隐患的存在。另外,建设部门与施工单位要明确其权责,研制出可行性、科学性强的管理措施,加强基础建设管理,保证施工前期质量,完成工程建设目标。
2.3严格控制勘察设计质量
勘测设计是水利工程施工建设的基础,同时也是保证工程质量与安全的重要内容,因此要严格控制勘察设计质量。在勘测实施中,工作人员要提高质量控制意识,保证勘测周期、资金、技术的可行性与合理性,提高基础工作的执行力度,进一步完善设计方案,避免重大漏洞出现在工程设计中;另外施工单位与设计部门要积极沟通,严格执行各项施工标准,提高安全管理力度,尽量减少设计变更现象发生。
2.4加强中小型水利施工工程设计变更管理
在大型水利施工工程建设中,设计变更现象较为普遍,设计变更管理经验也较为丰富,相关管理制度与管理流程也较为完善,但中小型水利施工工程设计变更的管理制度、管理流程与管理经验比较缺乏。因此,中小型水利施工工程设计变更管理实践中,可参考大中型水利施工工程设计变更管理标准。现阶段由于基础建设步伐不断加快,水利施工工程项目不断增多,小型水利工程数量也持续增加。在具体管理中,因管理经验或相关制度的不完善,缺乏对细节的重视,在遇到需进行设计变更时,可根据具体的施工工序设计变更策略,并加强管理力度,提高设计的精准性与可行性,根据建设单位设计要求与具体施工条件进行更改。
3结语
本工程于2002年10月开工建设,由于资金不足等原因,造成工程建设时断时续,工程于2006年12月全面停工。2009年业主委托我院做修正初步设计工作,同年7月我院完成了修正初步设计及概算报告。由于资金不到位,工程直到2010年12月才复工建设,停工时间长达4年。根据现在工程的实际情况,对金属结构及机电部分内容进行了优化设计修改,包括闸门重量、启闭设备的变化及新增坝顶照明等内容。
2工程设计变更及原因分析
2.1大坝设计变更
2.1.1大坝设计变更的主要内容(1)筑坝堆石料的的变化情况:初步设计时,筑坝堆石料场位于坝址上游右岸的蹶马屯附近,距坝址约5km,有乡间小路相通,分布高程在350m~370m。下游刘家崴子堆石料场运距较近约1.5km,但储量较小,不能满足设计要求。修正初步设计料场利用情况为:上游蹶马屯料场7.43万m3,下游刘家崴子料场13.75万m3,溢洪道开挖二次倒运堆石料11.44万m3,合计堆石料32.62万m3。(2)施工阶段筑坝料场情况:堆石料场位于坝址上游5km处的蹶马屯附近,施工期间由于库区征林、征地手续未办理,至今未完成移民、征地工作。修正初步设计将堆石料的料场选在了大坝下游2.5km右岸富裕村四队东侧。(3)大坝坝坡变化方案:原初步设计大坝为沥青混凝土心墙堆石坝,最大坝高22.86m,上下游边坡均为1∶1.5。本次施工图设计:大坝上下游坝坡分别调整为1∶1.6,1∶1.75。(4)沥青心墙变化方案:原初步设计沥青混凝土心墙厚度分为三段,底部高程从344.5~346.00m为梯形断面,底宽为1.5m,顶宽为0.6m;中部高程从346.00~354.50m,厚度为0.6m;上部高程354.50~364.09m厚度为0.5m;施工图设计心墙底部高程从343.5~345.5m为梯形断面,底宽为1.32m,顶宽为0.6m,中部和上部厚度统一为0.6m。
2.1.2大坝设计变更的主要原因筑坝材料技术指标变化引起坝坡变化及设计优化引起的变化、由于施工阶段地质条件改变引起的变化、由于停工等历史遗留问题引起的变化、新增项目引起的变化、截流方案改变引起的变化、其他内容引起的变化。
2.2溢洪道设计变更内容及原因分析
2.2.1溢洪道末端挑流消能后增加尾水渠原初步设计溢洪道末端为挑流消能,由于修正初步设计将轴线向山体内平移了15m,施工时发现挑坎后地形较高阻水,无法挑流泄洪,且河道下游为耕地。为了便于泄洪及避免泄洪冲毁耕地引发社会矛盾,本次设计变更新增挑坎后尾水渠,让水流消能后通过尾水渠进入河道。
2.2.2溢洪道钢筋混凝土及边墙与岸坡之间回填碎石土量的增加主要原因是由于修正初步设计轴线向右岸平移了15m,由于地形、地质条件发生变化,造成回填断面加大,从而增大了回填碎石土量。
2.2.3溢洪道铺盖底板分缝处铜止水改为天然橡胶止水带原初步设计溢洪道铺盖底板分缝处均设铜止水,本次设计将铜止水改为天然橡胶止水带。右岸翼墙1与山体结合处回填碎石为回填粘土,粘土与下游碎石土之间铺筑砂砾石过渡料衔接。其主要原因为:溢洪道铺盖已伸入库区,泄洪时铺盖上部水流流速较小,底板到正常蓄水位水头只有6.3m,属于低水头、低流速运行。因此采用天然橡胶止水带也能满足强度及防渗要求。右岸翼墙1与山体结合处由碎石土换填为粘土的主要目的是防渗,防止高水位时溢洪道边墙两侧形成渗漏通道。
2.2.4溢洪道检修门上部工作桥由预制改为现浇钢筋混凝土结构,取消桥两侧排架初步设计检修闸门采用电动葫芦启闭,由于电动葫芦使用中可靠性低,容易出现故障,且起吊闸门时同步性差,因此做此变更。
2.3输水洞设计变更
2.3.1闸门室后尾水渠长度增加主要原因是2009年修正初步设计时输水洞轴线向右坝肩平移了15m,地形条件发生了变化,施工时发现出口地面高程较高,输水洞出口无法和下游河道联通。
2.3.2尾水渠上新建涵管桥大坝截流后,输水洞承担导流任务,需在尾水渠上修建交通桥,满足上坝填筑要求,同时也便于运行管理。在输水洞尾水渠上新建涵管桥1座。
2.4施工组织变更变更后方案为:直接将原设计一期左、右岸上游围堰及缺口导流部位加高培厚至二期围堰高程,围堰采用壤土斜墙防渗。围堰顶宽5.0m,上下游坡比均为1∶2.0。
2.5管理设施变更水库生产区原办公用房建筑面积不变,根据水库生产区的实际需要本次设计新增内容为:在生产区增加砖围墙、门卫、铁大门、绿化及深水井等。水库办公生活区原办公用房及住宅建筑面积不变,新增内容吸是在办公生活区增加砖围墙、门卫、电动伸缩门、车库等。
3工程设计变更投资比较
3.1工程设计变更投资扬旗山水利枢纽工程修正初步设计批复工程总投资为30534.41万元,本次工程设计及建设征地移民安置变更概算总投资为61811.23万元,其中,已完工程15089.73万元,未完工程46721.50万元。与修正初步设计比较投资增加31276.82万元。(2)建设征地及移民安置、水保和环境部分:修正初步设计批复工程总投资为11762.26万元,本次设计变更概算总投资为41088.45万元,已完工程5365.06万元,未完工程35723.39万元,与修正初步设计比较投资增加29326.19万元,见表1。
1.1井身结构设计
井身结构的优化设计是优化钻井技术的核心,井身结构设计不仅关系到安全钻井,而且对钻井效益的提高有着特别重要的意义。针对复杂深探井,地下情况复杂多变,只能获取有限的地层信息,在井身结构设计过程中,既要考虑钻井安全,同时要兼顾钻井成本。为确保钻井成功率、顺利钻达目的层,在邻井实钻井身结构分析的基础上,综合考虑邻井钻遇的复杂情况和本井所钻地层的特点,对井身结构进行优化,哈山3井身结构设计数据,如表1所示。导管下入⌀508mm套管50m,用水泥浆封固(返至地面),封隔地表松散土层,建立井口,并为一开钻进创造条件。一开使用⌀444.5mm钻头钻至551m,⌀339.7mm表层套管下至550m,封过侏罗系八道湾组地层,水泥浆返至地面,其目的是封固上部稠油层,防止钻下部地层时间长污染上部储层。二开使用⌀311.2mm钻头钻至3802m,⌀244.5mm技术套管下至3800m,封过石炭系地层,水泥返至地面。为下一开次揭示目的层和安全钻井创造条件。三开使用⌀215.9mm钻头钻至设计井深完钻,下入⌀139.7mm油层尾管至井底,尾管悬挂位置3650m,水泥返至喇叭口。
1.2钻具组合与钻井方式的选择
1.2.1钻具组合的选择为保证井身质量,采用防斜打直技术,导管和一开设计塔式钻具组合;二开、三开井段设计三套钻具组合,即钟摆钻具、直螺杆钻具和垂直钻井钻具,并设计0.75°单弯动力钻具予以纠斜。为强化水力参数,提高井底和井眼净化能力,尽量减少⌀127mm内加厚钻杆的使用量。二开⌀311.2mm的井段全部设计⌀139.7mm内平钻杆,三开⌀215.9mm的井段设计⌀127mm钻杆和⌀139.7mm钻杆组合,降低钻杆内的能量消耗,提高井底可利用的水马力和喷射速度,进而改善井底流场,增加水力清岩效果,排除岩屑清除不净的死角和岩屑的重复切削。同时配合使用高效牙轮和孕镶金刚石钻头,提高机械钻速。
1.2.2钻井方式的选择导管、一开和三开均设计常规衡钻井方式。二开井段设计气体钻井方式。本井段主要是石炭系地层,地层岩性为安山岩、凝灰岩。具有埋藏深、岩石强度大、可钻性差的特点,而且地层岩性复杂多变,钻头选型困难,若采用常规钻井方式,很难提高机械钻速[5]。而从邻井的电测成果来看,石炭系地层出水可能性不大,综合解释为干层,并且地层压力系数低于1.20,不属于超高压地层,进行气体钻井施工具有可行性。所以为提高机械钻速,缩短钻井周期,二开石炭系井段设计气体钻井方式。
1.3钻井液设计
1.3.1钻井液体系设计该井钻井液的使用原则是有利于环境保护;有利于发现和保护油气层;有利于地质资料录取;有利于快速钻进和安全钻井;有利于除油排气;有利于复杂情况的预防和处理。该井钻遇地层上部棕色泥岩易水化膨胀,造浆严重,砂岩胶结疏松、渗透性强,易形成厚泥饼造成阻卡[6],下部硬脆性泥岩易剥蚀掉块;石炭系火山岩段易漏。本井较深,地层温度高,钻井液要保持抑制、防塌、抗高温性能,同时要有良好的流变性,保证安全快速钻进。根据本井钻遇地层特点及邻井施工情况,各开次钻井液体系设计见表2。
1.3.2钻井液维护技术措施导管及一开钻遇地层白垩系、侏罗系、石炭系顶,地层成岩性差,松散,易垮塌,防坍塌卡钻;白垩系、八道湾组防止井壁坍塌、缩径卡钻及井漏。一开施工时机械钻速快,环空钻屑浓度高,该井段钻井液必须具有很强的悬浮携带能力和稳定井壁能力。二开石炭系地层火成岩易憋跳钻、易漏失。因此,要求钻井液必须具有较强的封堵能力,确保其造壁性和良好的流变性,从而保证井壁稳定,防渗漏。设计二开使用气体钻井,若气体钻井钻完进尺或无法继续实施,则转化为抑制性聚合物封堵防塌钻井液体系。开钻前准备一定数量的预水化膨润土浆,开钻后补充新配的聚合物胶液,及时调整钻井液性能。注意加强钻井液的抑制性,选择抑制性较强的具有良好配伍性的处理剂增强钻井液体系的抑制性能,利用固控设备及时清除钻屑。上部地层应保持适当的粘切、足够的排量,提高大井眼的携带能力,首先保证钻进时形成的较大钻屑携带充分,同时维护良好的钻井液流动性来冲刷虚泥饼。钻进中可适当控制钻井液API失水,充分利用钻头水马力破岩能力,提高机械钻速。加足聚合物抑制剂同时加足降滤失剂,根据实际情况加入剂,确保钻井液具有良好的性,防止钻头泥包或卡钻。采用随钻封堵技术,渗漏严重时加入随钻堵漏剂或双膜承压剂;易漏地层,钻井液中应根据情况添加随钻堵漏剂、双膜承压剂,提高地层承压能力,防止地层应力坍塌。三开二叠系地层稳定性差,防剥蚀、碰撞掉块、坍塌和漏失。下部地层温度较高,因此,需要提高钻井液的高温稳定性能。二叠系可能钻遇高压层,注意防喷。因此三开钻井设计聚磺封堵防塌钻井液体系。严格控制膨润土含量,动速比0.4左右,防止粘切过高造成压力激动以及粘切过低冲刷井壁,固相含量低同时控制滤失量。三开井段预计有高压层,应根据实际情况及时调整钻井液密度,控制API失水,提高钻井液滤液粘度,减少滤液对地层的渗透。添加液体剂或固体剂,防止因密度高,孔隙压力低造成粘卡。同时提高封堵类处理剂用量,钻井液中应保持1%~3%随钻堵漏剂,根据情况添加超细碳酸钙、非渗透类处理剂,进一步提高地层承压能力。井底温度较高,根据井温情况及时补充磺化类材料、抗高温降滤失剂、高温稳定剂等抗高温处理剂。下部地层钻进调整API失水控制在3mL以内,高温高压失水控制在10mL以内,加入无水聚合醇,做好油气层保护工作。
1.4固井设计
1.4.1水泥浆体系设计针对二开长封固段固井易漏难题,采取漂珠低密度水泥浆体系,双级固井方式。三开为防止高压气窜,采用防气窜水泥浆体系,并加入塑性纤维,防漏堵漏同时提高水泥石的韧性,水泥浆配方设计见表3。
1.4.2主要技术措施(1)为保证套管居中度,提高固井质量,施工设计根据实际井况合理设计套管扶正器,确保管鞋以上100m、目的层等井段套管居中度大于67%。(2)技术套管采用双级固井方式,双级箍的安放位置依据油气水层及漏失层位置决定,并尽可能地安放在井眼规则、地层岩性较致密的井段。现场施工中,要注意加强工具入井前检验,对于杜绝工具在井下出现问题至关重要。(3)油层尾管固井,为防止固井过程中发生漏失,固井前必须保证井眼稳定,必要时进行承压堵漏;并采用低粘高切隔离液,紊流顶替,控制水泥浆体系API失水<100mL、析水<1.4%、n>0.6,稠化时间应控制在施工基础上附加60~90min,呈“直角”稠化,从而有效控制水泥浆窜槽问题。
2现场施工效果
该井严格按照设计要求施工,于2012年5月17日开钻,2013年7月4日完钻,完钻井深4139.80m。导管下入钢级J55壁厚12.70mm、外径⌀508.00mm的套管,下深50.18m,联入10.80m,阻流环深度48.69m。一开下入钢级J55,壁厚9.65mm,外径⌀339.7mm的套管,下深701.16m,阻流环深深度688.65m。二开下入⌀244.50mm技术套管,下深3414.98m,二级水泥返深38.00m,采用双级注水泥工艺,固井质量合格。三开钻至4139.80m,实施裸眼完井。全井最大井斜角6.16°,井底水平位移86.59m,满足工程设计要求,井身质量优。空气钻井和扭冲工具提速效果显著。二开720.0~1626.0m井段实施空气钻井,三趟钻总进尺906.0m,纯钻时间174.6h,平均机械钻速5.19m/h,是转换成聚合物钻井液后机械钻速的2.92倍。在下部2888~3345.5m井段,使用PDC钻头和配套扭冲工具,连续在井下工作649h,单只进尺达457.5m,相当于1914~2888m井段钻头平均进尺的11.3倍,节约了起下钻趟数,机械钻速较上一只钻头提高了51.5%,创造了胜利西部新区相同地层单只钻头连续钻进进尺最多和纯钻时间最长2项记录,大大降低了钻井成本,缩短了钻井周期,经济效益和社会效益非常显著。
3结论