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水利水电工程建设项目应从“面上”开展水资源论证,充分考虑区域水资源条件、开发利用现状和承载能力,协调区域经济发展与水资源利用间的关系,控制水资源开发利用全过程中可能产生影响的因素和事物,降低或消除区域水资源开发利用不良影响。在相关论证导则、技术导则和规划环评条例等技术指导下,对水利水电工程建设项目规划总体目标和原则的合理性、水资源条件的制约性、用水格局的完善性、配置方案的协调性、水环境保护的可实现性和补偿补救措施的可行性,进行详细的论证分析。《水利水电建设项目水资源论证导则》(SL525-2011),强调水利水电工程建设项目水资源总体论证应从工程概况、水资源状况及开发利用分析、取用水合理性分析、取水水源论证、取水和退水影响分析和水资源保护等方面,进行充分论证分析,建立区域水资源可持续开发利用建设方案。
二水利水电建设项目水资源论证实例分析
1工程概况
为缓解绥阳县中心城区近期城市生活用水严重缺水问题,拟在绥阳县洋川镇团山村的石梁河上游修建团山水库。水库坝址距绥阳县城17km,坝址以上流域面积14.7km2,多年平均径流量922万m3;水库校核(P=0.2%)洪水位918.62m,设计(P=2.0%)洪水位917.41m,正常蓄水位915.00m,死水位886.00m;水库总库容721万m3,正常蓄水位库容571万m3,死库容30万m3,兴利库容541万m3,库容系数58.7%,属多年调节水库。
2分析范围及论证范围团山水库分析
范围为石梁河全流域(流域面积239km2)及受水区绥阳县中心城区退水所涉及的洋川河全流域(流域面积126km2),共计365km2;取水水源论证范围为石梁河团山水库坝址以上流域(流域面积14.7km2);取水影响论证河段为团山水库库区河段(河长约2.84km,库区面积约0.42km2)、团山水库坝址至石梁河河口区间河段(河长25.3km),共计河长28.1km;退水影响范围主要为洋川河绥阳县城污水处理厂退水口至下游河口区间长9.7km河段。
3区域水资源状况及其开发利用分析
分析范围内主要河流有团山水库所在河流石梁河、工程受水区绥阳县中心城区退水所涉及的洋川河。石梁河系芙蓉江右岸一级支流,属长江流域乌江水系,全流域面积239km2,主河道全长32.2km,主河道加权平均坡降为11.9‰,流域形状系数0.231,多年平均径流量15000万m3。洋川河系洛安江左岸一级支流,全流域面积126km2,河长28.9km,主河道平均比降11.8‰,流域形状系数0.151,多年平均径流量7900万m3。分析范围内已建成灌溉水库工程2处,小型引水灌溉工程42处,提水灌溉工程30处。灌溉面积22182亩(其中水田20339亩,旱地1843亩)。分析范围内水资源总量22900万m3,现状开发利用水量1786万m3,水资源开发利用率7.80%;耗水量1079万m3,占水资源总量的4.7%。分析范围内水资源开发利用程度一般,水资源具有一定开发利用潜力,为促进区域经济发展,有条件和必要对石梁河水资源进行进一步的开发利用。
4取用水合理性分析
城市生活用水方面:绥阳县城市生活用水量预测主要根据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)采用分类预测法进行预测,远期规划水平年(2030年)采用180L/(人•d);供水管网损失10%;未预见水量按10%考虑;水厂自用水量按总用水量的5%计。由于县城工业用水单独考虑,故上述所取定额符合一般城市生活用水规律。农田灌溉用水方面:根据当地灌溉习惯结合现状灌溉渠系实际情况,下游农田灌溉P=80%保证率灌溉用水定额水稻取320m3/亩、玉米56.4m3/亩、辣椒45.9m3/亩、油菜59.3m3/亩基本合理。用水总量控制指标方面:绥阳县现状用水量1.787亿m3,2015用水指标1.812亿m3、2020用水指标1.985亿m3、2030用水指标2.041亿m3,分别比现状增加0.025亿m3、0.198亿m3和0.254亿m3,团山水库供水量仅0.0599亿m3,而且主要是用于绥阳县城生活用水,符合《遵义市实施最严格水资源管理制度指标方案》对用水总量控制指标的要求。
5取水水源论证
团山水库坝址以上流域面积14.7km2,多年平均径流量922万m3,经长系列调节计算,团山水库坝址处流域水资源量可满足团山水库设计供水量599万m3/a(P=95%城市供水588万m3/a、P=80%农田灌溉用水10.8万m3/a)的要求。至规划水平年(2030年)上游流域内用水较现状增加耗水量仅占来水量的0.03%。因此,团山水库工程取水在水资源量方面是可靠的。根据坝址河段水样水质检测结果,现状水质能满足集中式供水水源地和农田灌溉水质要求。取水口以上流域内无工矿企业,主要污染源为少量农田灌溉用水退水,农村生活用水基本无退水,今后水质下降的可能性不大。取水口以上流域今后将划为水源地保护区,农田灌溉用水退水量将进一步削减,同时严禁新设排污口等活动,取水水源水质可得到保障并有改善的可能。取水口河段具备成库建坝的地形地质条件,同时取水口的设置也能够满足水库泥沙淤积需求和取水量的需求,且坝址下游农田灌溉用水今后由团山水库生态放水管一并下放,管道尺寸满足放水要求,取水口设置合理可行。
6取水和退水影响分析
团山水库取水对区域水资源量虽有一定影响,但按多年平均径流量的10%(0.029m3/s)下放生态流量,对区域水资源及下游河道的生态影响较小。水库下游有农田灌溉工程,灌溉设计流量为0.021m3/s,下游灌溉用水量由生态放水管统一下放,对下游农田灌溉取水影响不大。同时,建议在初蓄期积极引导灌区群众进行适度水改旱,尽可能减少灌溉用水量,确保水库尽早正常蓄水,正常发挥效益。团山水库工程在建设期其污废水按退水处理方案处理达标后排入石梁河,坝址河段枯季情况下接纳排放的污废水后悬浮物(SS)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)浓度均小于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水质要求。施工期对河道水功能区造成一定影响,但该影响将随着施工的结束逐渐减弱直至消失。运行期影响较大的绥阳县中心城区城市用水退水。退水影响的洋川河属“洛安江绥阳遵义县保留区”,由于纳污河流洋川河退水口来水量较大,只要对城市用水产生的污废水处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)“一级标准A标准”后排放,退水对水功能区的影响较小,加之影响河段无其他用水户取水,故绥阳县中心城区城市用水退水对水功能区和第三者的影响不大。
7水资源保护措施
项目建设过程中,要对生产废水和生活污水采取有效措施处理后达标排放,严禁将污废水直接排入河道;作好水土保持工作,对弃渣进行妥善处理,对项目施工造成的地表恢复植被。对水库大坝、泵站及库尾河段进行水质监测,遇异常情况要查明原因并报告当地水行政主管部门,同时停止供水并采取措施即时解决。水库蓄水前,必须对淹没区进行库底清理,以免蓄水后淹没区内植物腐烂、农厕中粪便等造成二次污染。水库管理站修建化粪池处理生活污水,污水经处理后用于浇灌农田和绿地,生活垃圾拟与当地生活垃圾一同处理。加大水土保持工作力度,植树种草、对库区25°以上坡耕地实行退耕还林、坡改梯等水保工程,缓解库内泥沙淤积,逐步恢复库区库周生态环境的同时,提高水库自身运行年限。合理安排水库蓄水计划,通过下泄一定流量等措施来减小水库蓄水和运行对下游河段生态环境和农田灌溉的影响。建立一个自上而下的水资源保护领导小组,主要负责水库在运行过程中,实施水资源保护的领导、管理和监督实施工作。配合涉及县、乡、村对负责范围内水资源保护措施实施情况进行监督管理,搞好工程水资源保护工作。
三结论
1.1施工前期准备
水闸施工前期准备是确保水闸施工顺利的关键。前期准备包括材料准备、设备准备、质量检查、方案审核等等。结合水闸施工实际,水闸施工前期必须做好以下几项工作:首先,施工单位要在施工前期对各道施工工序作严格审查,确保各道工序的可行性。审查时要对施工方案的可实施性进行考查,包括核对施工措施、管理制度等等,务必要做好一切施工前期准备工作,确保水闸施工的安全高效。其次,要对工程施工人员的素质进行加强,要合理配置施工队伍,确保人才的优良,以便能圆满完成水闸施工。在施工设计图纸方面,要掌握好施工技术要点,并制定一套相应的施工管理制度,为后期水闸施工的顺利奠定基础。
1.2施工中的管理
在水利水电工程的施工过程中,要将水闸施工划分为若干个小项目进行具体施工,在施工要采取正确的施工技术及科学的管理措施,才能有效的保证水闸的整体施工质量。在具体的施工中包含着多种施工内容,如土石土方开挖工作、混凝土施工工作以及金属结构件的施工工程等等。做为水闸施工中的一项关键性技术,要对该施工过程进行严格的管理,保证施工操作人员在具体的操作过程中要按照操作规范进行作业,在完成开挖工作后,还要派专人将开挖工作成果与设计图纸进行比对,确保开挖工作质量达标。在混凝土的施工中,要想做好相关的管理工作,确保混凝土施工质量,首先要做的就是要把好原材料的质量关,对进场的原材料进行复验,保证施工用原材料达标,同时还要保证混凝土配比符合工程设计要求,在试验室配比的基础上,进行实际的工程施工换逄后,再确定具体的混凝土混合成本比例,此外,在混凝土的浇筑中,要对施工环节进行严格控制,避免因振捣不良而产生的混凝土浇筑气孔,避免麻面、孔洞、裂纹等现象的发生,从而为水闸施工提供坚实的结构基础。最后,要严格控制施工中的金属结构质量,要参照行业技术规范及国家标准进行具体的施工作业。由于金属结构本身就是一项比较复杂的工艺施工技术,因此要从材料、工艺及安装等多个环节进行质量控制。
1.3施工后期管理
施工后期管理主要是保养和质量检查,重点包括水闸分部工程和单元工程。单元工程的质量检查需由专业的质量监督部门执行,对工程质量给予审查和评定。实际操作时为了进一步确保单元工程质量的可靠性,可构建由业主、施工方、建立方三方质量监查体系,形成各方共同参与的良好氛围,对隐蔽工程和关键部位的施工质量作仔细检查。对于那些已然完成后期审查的单元工程、分部工程和单位工程,质量审查工作不能就此停止下去,必须贯穿水闸施工管理和水闸使用全过程,及时汇总相关资料,保证工作无遗漏。
2结束语
水利水电工程存在一些可能的安全隐患,需要格外受到水利水电工程施工管理者的重视。在水利水电工程施工过程中,存在着众多隐患,比如在引水洞的过程中,必须要在深度达到几十米的浇筑混凝土大坝上开展。这种施工要求,不仅十分艰巨,而且十分危险,非常容易出现伤亡事件,有时会引发坝体裂痕。不同的天气和温度也会对施工造成重要影响,这种不稳定因素一直都是水利水电工程施工难以完全克服的困难。在施工过程中,在立体交叉的高空作业,是一项非常容易出现危险的工作,有时危险会严重危急工作人员的生命安全。在那个高的施工位置,却要完成在陆地上也很难完成的工作,这对施工人员的要求是非常高的。这就要求工作人员不能有恐高症,同时在施工的过程中,保持流畅性,熟练掌握高空作业的各项安全措施。在开展有关带电工作的时候,因为电是十分危险的不安全因素之一,因此必须十分注意安全问题。实施有关爆破的工作也是施工过程中的重要难题。在施工过程中,这种大规模爆破工作一直以来在安全系数上都比较低,也一直是施工过程中屡见不鲜的难题之一。爆破的地方、程度和波及范围都是安全管理问题的重要内容。所以实施爆破工作必须有关部门协商,而且下达了详细的批准范围之后,才能实施,预防发生施工安全事故。
水利水电工程的安全管理事关国家长远发展,人民生命和财产安全,所以要想法设法加强安全管理,必须保障水利水电工程的施工安全。下面从三个方面论述:
1逐步建立动态安全生产管理监督和有效控制机制
作为一种可操作性强,符合安全生产实际需要的对策,我们要逐步建立起动态安全管理和有效控制机制,在安全生产管理工作中贯彻执行好。坚持“以人为本”的理念,加强安全生产人员队伍建设,采取各项针对性强的方法努力提高安全管理人员的业务素质。作为安全管理人员,必须做到以下几个要求:第一是要充分了解和掌握水利水电行业的安全生产法律、法规、政策和规章制度。第二是对水利水电行业的生产作业环境和生产系统非常熟悉。第三具备较强的政治素质和组织能力。第四掌握水利水电行业现代化安全管理知识。第五掌握水利水电行业主要设备的结构,熟悉专业技术。
2对施工过程中危险和危害因素进行分析和辨别
在辨别危险源的过程中,要严格按照“横向到边,纵向到底,不留死角”的原则,对存在的危险和危害因素认真分析和辨别。一般情况下,可以采取下面几种方式:第一是现场查看:通过现场实地观察,发现隐藏的危险源。第二是安全检查表:充分发挥已经编制好的安全检查表,开展系统的安全检查,从而发现潜在的危险源。第三是查看相关记录:查看以往的事故资料和职业病记录,从而搜索到潜在的危险源。第四和作业人员进行交流,通过和一线作业人员进行交流,能够初步辨别出工作中可能存在的危险源。第五还可以分析工作任务。对周计划、月度计划和年度计划的工作任务进行细致分析,能够发现其中涉及的可能出现的危害。
3加强危险因素的防控
1.1环境气候等因素影响水利水电工程项目一般是建设在河流上游的,在项目施工时,易受到地形、地理位置、气候条件等因素的影响。
1.2施工原料成本的影响由于水利水电工程施工位置通常较为偏远,交通运输条件极为恶劣,因此会造成建筑原材料及施工设备进出困难,原料运输所需成本过高,并存在较大的价格浮动,通常难以进行有效的管理。
1.3工程技术方面的影响水利水电工程在实施过程中,所涉及到的工程项目量很大,并且施工强度较高,通常只有反复的对施工方案进行比较、论证与选择,才能够保证工程项目的有效实施。
1.4施工安全的影响水利水电工程实施过程中,会出现隧洞开挖、水上作业、水下作业等危险的项目,因此施工时必须要注意安全,这就需要水利水电工程对项目管理有着更高的要求。企业需要组建技术与管理能力过硬的团队,并做到对方案的优化,这样才能保障施工项目有效完成。
2现代水利水电施工管理的层次分析
2.1技术管理层次水利水电工程因为工程规模庞大,因此施工技术难度较大,并对施工质量有着严格的要求,在施工时,经常会有很多不安全因素的发生,因此水利水电工程特别需要注重对技术层面的管理。施工时,技术管理需要将工程的全部技术工作转化为科学管理的方式,从而能够实现对成本的节约与控制。
2.2考核管理层次由于水利水电工程施工时具有的复杂性,因此目前在经济考核上还没有合理及明确的标准。而对于发电厂生产目标来说,最基本的因素是做到正常生产与发电,并能够在设备管理与维护水平上有效反映出来,最终能够在发电厂生产与经济运行水平做到统一展现。2.3安全管理层次只要是与建筑工程相关的工作,都必须要将安全层面放在首要位置上,对于水利水电工程实施项目也一样。安全规章制度所起的作用是对员工进行约束与规范,并可以采用一些事故宣传与教育的方式,强化员工的安全意识。目前,随着科学技术的不断进步与发展,很多先进的技术与设备都得到广泛的应用,对于员工来说,若是不能够做到与时俱进,就会很难提升自身的水平,难以适应科学技术的发展。因此,在施工时,需要做好职工的培训工作,不断提升职工的技术水准,做好安全实施工作。
3总结
当前我国的水利水电基础工程施工发展过程中的基础施工方法主要有以下几点。首先,对于施工中所出现的浅基础情况,可针对有无放坡需求而确定施工方法。如无放坡需求,可先根据基准灰线直边切割出槽边轮廓线,随后再将相关施工作业区域进行诸葛开展施工作业。其次,在施工地下水位高低及地面排水系统建造的施工方面,则应根据具体的工程地质情况、施工挖掘尺寸等条件认真比对、计算和考虑,从而最大限度的预防和避免施工区域内的地基土结构被破坏。再次,对于地基与基础的强度及其所能承受建筑物上的全部结构荷载要予以充分的计算和考虑。即在施工基础的耐久性、防潮性、耐侵蚀性和抗冻性等诸多方面要充分满足施工过程及建筑后续过程的相关要求,保证施工全过程的安全顺利。除此之外,为了确保施工地基的安全稳定,必须使施工地基和开挖基础有一个足够大的施工工作区域,在地基变形值方面也应保证其在允许的参考值数范围内,将建筑物开裂、倾斜或者标高产生相应的变化等等一些列消极后果避免在施工开始阶段。
2水利水电工程基础施工的注意事项
对于基础施工作业方面我们需要做好注意事项,从而保证工程施工的顺利进行。在对于基础较浅的的施工作业面方面,要首先根据施工需要,划定一条基准灰线,并根据这条基准线画出槽边轮廓线,从而使整个施工的作业面顺利有序的展开。而对于地下水位的降低和地面排水系统的建造施工方面,要结合实际的施工区域的地质资料,进行科学的排查和考虑,进而进行基础开挖等工作作业,从而预防地基土结构被破坏同时影响施工的情况发生。另外,还需要保证整个工程地基的强度。地基是整个工程的基础和支撑,因而必须保证其可以承受建筑物的所有结构负荷,在地基相关结构的耐久性、防潮性、耐侵蚀性和抗冻的能力等方面严格把关,务必使其达到相关要求和标准。与此同时,还要在一定程度上保证地基和基础工作面的相对广阔,从而保证整个建筑结构的稳定。最后,任何材料都有其使用寿命,在地基施工前也要充分考虑到地基变形值的范围等因素和问题,要确保其始终处于允许的范围内,尽最大可能避免建筑物的开裂和倾斜等严重的质量问题。
3水利水电工程中的基础加固
3.1混凝土及钢筋混凝土灌注桩施工
所谓混凝土及钢筋混凝土灌注桩指的是直接在施工点进行打孔作业,然后用混凝土或沙石等材料进行现场浇筑,其具有施工方便,节约材料,成本低的特点,但其也存在不易操作、技术间隔时间长等缺点。总的来说,其主要有以下两种施工方法;第一种是挖孔灌注桩,这种灌注桩的的承重力和尺寸较其他两种都更加牢固,其直径为1m~3m之间,桩体的深度达到30m左右。这种挖孔灌注桩的单根承载力可达到10000kN~40000kN,能够很好的满足建筑整体对地基牢固程度的要求,第二种是打拔管灌注桩,这种灌注桩是是将与桩的尺寸相似的钢管套上桩靴打入土中,然后将钢筋骨架放入钢管内并浇筑混凝土,最后再将钢管拔出,进而形成灌注桩。除此之外,这种施工方法也可使用振动灌筑法,利用振动力将钢管打入土中。当其到达设计标的高时停止振动,当钢管打入深度达到设计要求时,利用进料工具将混凝土灌入钢管内,随后在震动的同时慢慢拔出钢管,使桩的混凝土在震动和播出的过程中密度和牢固程度不断增加,进而形成灌注桩。
3.2钢筋混凝土预制桩施工
1掌握准确的地质情况
在斜井施工之前,施工单位必须组织专家对工程当地的地质水文等条件进行可行性研究,当前许多工程质量出现问题都是因为地质水平方面的影响。其中,研究内容大体包括本地区的地质构造条件、水文条件、地质岩层、地温水平、有无毒害性气体或者是元素、易溶岩区、应力水平、斜井井口的稳定度、含量及其分布范围等等。在专家对当地的地质条件和水文条件进行验证以后可以组织施工挖掘斜井,挖掘过程中要严格按照专家验证过的开挖支护方案,一旦发现地质条件与前期勘探不符,或者是在开挖过程中出现了塌方、出水、岩爆等情况时,施工单位必须立刻停止施工,并且将情况报告给相关部门,再次进行验证,提出相应的解决方案。
2斜井开挖的方法
(1)小断面斜井开挖方法
对于断面比较小的斜井在开挖的时候需要按照从上到下的施工顺序,使用全断面的开挖方式,坡度不能超过25度,利用机械设备进行人员的运输,这时候使用的是斗车将废渣运出,如果坡度超过了25度,则需要使用簸箕进行运输废渣。一般情况下,施工顺序是:完成洞口支护-安装提升设备、出渣道-自上向下开挖。如果斜井坡度超过了42度,一般会使用全断面爬罐法进行施工,此时斜井并没有挖出通道,所以需要将爬罐作为主要工具,进行相关的运输和爆破。此类施工的一般顺序是:下部通道开挖-安装轨道及爬罐-向上逐段开挖。
(2)斜井扩大开挖的方法
斜井扩大开挖的方法采用的是自上到下的挖掘方法,一般是在斜井的斜角超过45度时使用此方法。通过自上到下的开挖将斜井分为多个层面,对每一层进行单独的钻孔和爆破,然后将废渣从最下层逐渐转移出来。此类方法在施工过程中需要临时进行支护,在开挖的通过平行的地方要挖掘供人行走的道路,如果斜井的长度属于中长范围的话就需要运用相关的机械设备进行运输。如果斜井的斜度大约在35度,并且斜井的长度相对较小,斜度相对较大,这时候也可以使用自下而上斜井扩大开挖的方法,在具体的施工过程中要参考工程实际情况,视具体情况而定。
3加固斜井井口的问题
斜井的井口一般分为露天式和埋藏式。在对井口进行加固时需要根据实际情况而定,对于露天式的井口而言,井口的坡度一般很低,可以利用围岩的稳定边坡原理实施加固。通常情况下,井口的边旁大多数具有3m-5m的宽台池,从施工条件和施工需求来看,在井口的边角开挖排水沟,将地表水引入他处,确保围岩的稳定性,避免出现塌方事故或者是其他危险。对于隐藏式的井口而言,要对井口上方的建筑物进行研究,搭建相应的模板,方便施工的开展和安全的保证,营造安全的施工环境。在对高压管道斜井进行施工时,必须注意到它的上部和调井是连着的,下部和厂房相连,所以在施工过程中为了工程的质量安全,施工之前最好对斜井的井口进行相应的加固处理,这样可以有效的提高斜井的质量和安全,保证工程的整体水平。
4斜井衬砌技术
在斜井开挖前期工作已经完善的基础上,下一步的工作是对斜井进行衬砌,这可以进一步提高斜井的质量水平。在实际的施工过程中,衬砌方式要从工程的实际情况出发,选择最适合的施工方式。当前最常用的方法主要有:第一种衬砌方法是采用滑模施工技术。此方法使用的斜井角度要超过45度,陡倾斜角类型的斜井效果更好。滑模施工技术施工过程中采用爬轨器和卷扬机以及连续伸拉式的液压千斤顶对钢丝进行抽拔,使用模体系统和轨道系统对于斜井的滑膜装置进行引导。施工过程中要根据工程的实际情况选择适当的滑膜衬砌技术,通过对斜井的实际测定设计行之有效的施工方案,对地下水进行排除,如果出现停滑现象就必须组织人员进行查证验收,确定衬砌质量合格再进行滑膜的拆除。第二种方法是使用钢管作为砼模板进行衬砌,通过自下到上的方式将钢管和砼交替的操作,这样还可以降低砼的浇筑难度。另外,在被施工方法中,安装的钢管长度有着限制,为了提高钢管的稳定性,一般选择短钢管,长度大约在20到30米。在对节砼强度进行定位时,如果达到了设计强度的3/4,就可以进行相邻管节的操作,在砼强度超过5兆帕时,钢管可以继续进行安装。
二、有效控制斜井施工的工艺措施
在斜井施工的工艺选择上,一般通过下面几个指标进行:首先,施工设备的标准,包括卷扬机的牵引力问题、运输车的结构、导向轮的直径、安全绳的系数等方面标准要符合相关规定;其次,在方案的制定上要根据施工的实际情况,切实有效的指导施工的进行;再次,施工现场的各个系统,包括照明、信号、通风系统等等都要进行严格控制;最后,水管管道和抽水系统在布置时要进行严格管控,提高斜井施工的安全可靠性。
三、斜井施工安全注意事项
为了更好的确保斜井开挖过程中的安全,我们必须从以下方面做起:首先,斜井开挖之前施工单位要组织相关的专家对斜井地区的地质水文条件进行验证,根据验证制定行之有效的方案指导斜井开挖,方案中必须对钻爆参数进行明确规定,统计爆破产生的石头数量,以便更好的进行清理;其次,在施工过程中要注意支护工作的开展,全程保护施工人员的安全,所有进入斜井工作的人员必须系上安全带,一些需要专业操作的机械设备必须要由专门的人员进行管理,杜绝无证操作;再次,施工过程中产生的废渣要及时清理,保证环境的清洁;最后,卷扬机操作人员必须经过专门的培训且已经获得资格证书,在操作过程中配备双制动闸小车,对于卷扬机设备的相关指标要及时检查,以满足施工的需求。
四、结束语
1.1技术方面的挑战
服务于水利水电建设的专题地理信息系统仍然有待完善。专题地理信息系统的缺失印证了“3S”技术在水利水电测绘和管理方面存在不足之处。在水利水电测绘中,GPS和RS的结合在现代已成为行业标准,为水利水电测绘提供了传统手段完全不具有的经济效益、时间和成本优势,卓有成效,但是与GIS的整合这一环却严重缺失,虽然GPS和RS的结合和应用有助于水利水电工程项目的开展和实施,但缺少依托GIS的信息资源化和集成化却往往成为后续产业链条发展的掣肘。这个环节的缺失将会制约“3S”技术以及未来大数据产业的建设和发展。各数据、技术的应用与耦合尺度研究缺乏。由于新数据和新技术的应用多来源于国外文献,而非行业标准,相应的适用范围,应用前提和技术之间的衔接和处理存在很多不确定因素。例如基于NMGCOSR的CORS系统在国家三角点破坏严重的背景下成为解决平面起算点的重要方法,但是其应用与全球定位系统测绘规范的标准存在偏差和误差,在不能满足时如何增加控制点,精度控制方面有待研究。在此环境下,因GPS高程测绘以其监测点不需要通视、劳动强度降低、不累计误差,效率高等优点取胜,具有一定优势。但是研究表明参考椭球面的法线与铅垂线之间的差异即垂线偏差所带来的影响,理论上需要进行高层系统之间的误差计算,尤其在高纬度地形复杂的山区,然而误差的计算和修订研究缺乏。以目前的技术水平,GPS高程测绘误差在实际应用中,尤其是4等以上几何水准精度要求差强人意。该方法的优势在误差的不确定下反而难以成为真正的优势。
1.2管理方面的挑战
信息资源化与大数据建设支持薄弱。虽然水利水电测绘队伍在不断壮大,但水利工作和管理者在信息意识方面不是佷强,在信息资源化建设中,看重硬件建设,轻视资源开发的现象还有很多的;对信息资源建设没有足够和合理的投入,没有测绘科技信息资源开发的大的远景规划。信息资源网络化只是水利水电工程测绘电子信息化最为基础的步骤,中国现在已迈向大数据时代,大数据理念和项目如何在测绘行业中得到对接、应用与实践,大数据产业如何与水利水电工程耦合以实现数据、工程、服务产业链条的三位一体这是水利工作者的所面临的一项重要课题。信息技术人力资源不足。各水利测绘单位长期以来培养和造就了一批信息开发、研究、服务的专业技术人员,但随着计算机技术、网络通讯技术的深入应用和信息市场的迅速发展,水利测绘行业迫切需要一批既懂信息,又懂技术、懂开发、懂经营、会管理,能创新的专业人才群体。这类专业人才缺乏的问题如得不到解决将使得水利水电事业的发展和繁荣受到制约。
2我国水利水电测绘的建设远景
1.1试验性应用
由于我院钻探生产以小口径金刚石钻进工艺为主,对绳索取心钻进工艺技术尚未实践应用过,因此,为了能更好地投入到生产,先开展绳索取心技术的试验性研究工作。本次试验选用XY-2型液压立轴式钻机、BW-250型卧式三缸往复单作用活塞泵,循环液采用SM植物胶冲洗液,钻杆、钻头、钻具及附属设备选用中地装备无锡钻探工具厂的S型标准系列。其中,S95、S75绳索取心钻具各3套,钻杆各200m,绳索取心钻头各10个,打捞器和木马夹持器各2套,其它附属材料若干。本次试验孔深100m,首次对绳索取心钻进工艺技术进行了深层次的分析研究和探索应用,紧紧围绕孔内、护壁、取心及钻进质量、效率等技术难题,重点探索研究了绳索取心钻进的关键技术环节及与之配套的循环液,初期成果明显,为实践性生产应用奠定了基础。
1.2实践性应用
在试验性应用取得成果的基础上,在滇中引水工程可行性研究阶段万家—新庄段ZK2108孔进行了实践性应用,对绳索取心钻进工艺作进一步研究。
1.2.1项目概况滇中引水工程规划区含迪庆、丽江、大理、楚雄、昆明、曲靖、玉溪、红河等8个州(市)所辖的52个县,国土面积约9.49万km2(占全省总面积的1/4),根据《滇中引水工程规划报告》、《滇中引水工程项目建议书研究报告》,滇中引水工程一次建成,工程总干渠奔子栏—蒙自全长848.2km,多年平均引水量34.17亿m3,渠首设计流量145m3/s。万家—新庄段处于云南高原中部之滇东高原盆地区,沿线经过楚雄红岩高原亚区和昆明岩溶高原湖盆亚区两个地貌单元,区内山脉和主干河流受构造控制明显,线路通过地区地层发育齐全,沉积类型复杂、多样,从元古界到第四系均有出露。可行性研究阶段计划(含预留)钻探工作总量38250m,要求全孔岩心采取率≮95%,压水试验执行《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31—2003)。由于部分地层以破碎玄武岩、灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩等岩溶地层为主,岩层破碎程度高、孔壁稳定性差、孔内事故率高、钻进难度大、钻进效率低。ZK2108孔设计孔深220m,位于昆明市盘龙区两面寺附近的昆明—呈贡隧洞出口处,覆盖层主要为碎块石和粘土,基岩主要是灰质白云岩、石英砂岩,节理裂隙较发育,裂隙间多充填泥质、岩屑等物质,面起伏粗糙,以缓倾节理为主,受构造影响,岩体较为破碎、松散,钻进难度较大。
1.2.2钻进器具及附属设备的配置由于处于实践性应用阶段,并受到目前人员、设备、材料等资源的限制,ZK2108孔的钻进主要用试验性阶段的设备和器具材料。
1.2.3钻进参数绳索取心钻进效率取决于钻进规程参数的选择,必须根据地层条件和绳索取心钻具特点,合理选择钻压、转速和冲洗液量。
1.2.3.1钻压钻进过程中,当钻压高于所钻岩石的压力硬度时,岩石就由表面破碎转为体积破碎,但当压力接近或超过金刚石本身抗压强度时,金刚石开始破损,同时,随着钻压的增加,金刚石的磨损量也增加。由于绳索取心钻头胎体壁要比标准钻头厚2mm,因此绳索取心钻进环状克取面积比常规取心钻进增大了10%以上,钻进时所用钻压亦相应增大10%左右。实际选择钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸等,通过实践合理确定。该孔选用孕镶金刚石钻头,结合地层实际情况,75mm口径钻压选择为11~14kN,95mm口径钻压选择为12~17kN。
1.2.3.2转速转速是影响绳索取心金刚石钻进速度的重要因素,转速过快或过慢,对绳索取心钻进都不利。通常情况下,孕镶金刚石钻头的圆周线速度在1.5~3m/s范围内较合适,表镶金刚石钻头则在1~2m/s较为合适。根据实际钻进情况,该孔75mm转速选择为500~800r/min,95mm转速选择为400~700r/min。
1.2.3.3冲洗液量冲洗液除冷却钻头和悬排岩粉外,还有调节金第42卷第2期张正雄:绳索取心钻进工艺在刚石钻头胎体正常磨损的作用。由于绳索取心钻杆与孔壁间隙很小,冲洗液上升速度得到了提高,因此,流量比普通双管略低。通常情况下,保持环状间隙上返流速在0.45~1.5m/s范围内,钻头唇面单位面积(cm2)冲洗液量在3~5L/min(中硬—硬岩)或2.4~4L/min(硬—坚硬岩)较为合适,宜根据具体施工条件合理确定。该孔钻进75mm口径冲洗液量选择为60~70L/min,95mm冲洗液量选择为80~90L/min。
1.2.4冲洗液冲洗液的选用种类很多,一般可选用聚丙烯酰胺、不分散低固相冲洗液、低粘增效粉(LBM)泥浆、天然植物胶溶液、生物聚合物溶液等。绳索取心钻进应根据地层特点、钻孔设计深度来合理选择冲洗液,冲洗液应有良好的流动性,对孔壁的侧压力小,防塌排粉效果好,能迅速堵塞岩石的自然空隙。该孔钻进选用聚丙烯酰胺低固相冲洗液,按照膨润土的加量为3%~5%,纯碱的加量为0.2%~0.3%,聚丙烯酰胺的加量为0.1%来配制,将水解的聚丙烯酰胺和纯碱溶液加入到泥浆中,混合搅拌均匀后即可使用。
1.2.5取心操作技术当钻进到岩心快装满内管或发生岩心堵塞时,立即停泵起钻。内管捞出孔口后,卸开捞钩,检查岩心采取情况,若有岩心,则拧开内管任意一端后,轻轻敲击内管倒出岩心;若发现内管中无岩心或岩心欠缺时,应当判断原因,采取相应措施及时处理。任何情况下,回次进尺长度不应超过岩心管有效容纳长度。
1.2.6关键技术环节的探索与应用
1.2.6.1套管护壁钻孔必须下孔口管保护孔口、防止偏斜,必要时,还应下表层套管,以防止表层漏失和坍塌。下好表层套管是保证绳索取心正常钻进的基础,一般情况下,应根据所采用绳索取心钻具规格和孔径要求来选择套管直径,套管直径应与钻具口径相匹配,直径过大会造成钻具工作不稳定,容易折断钻杆,不利于提高钻具回转速度;直径过小,容易造成起下钻困难,不利于悬排岩粉。同时,还应根据所遇地层岩性完整程度来确定所下套管的深度,套管应下入完整基岩,并应尽量一次下入到需要的最大深度,以减少换径次数,简化钻孔结构。该孔根据地层情况下入了孔口管和表层套管,并在钻进至171m遇到破碎层出现坍塌、掉块时,采取将表层套管拨出,扩孔到完整基岩下部3m左右下套管的方法解决护壁问题。
1.2.6.2岩心打捞在岩心打捞过程中,往往会存在内管卡死在外管总成内打捞不成功,或打捞器打捞不住内管总成,亦或是打捞途中遇阻提拉不上来等情况。对于这些情况的出现,应认真分析原因,采取钻进前认真检查、钻进中起大钻检查、设置循环液沉淀池等有效措施进行防范和处理。该孔钻进过程中,出现了打捞途中遇阻提拉不上来的情况,取出钻具后检查分析发现,阻碍内管起下的原因是钻杆内有泥皮,通过调整泥浆性能,采用循环沉淀系统,增设除砂和除泥装置后,该问题得以顺利解决。
1.2.6.3孔内事故预防由于绳索钻杆与孔壁间隙小、摩擦大,钻杆接头容易磨损变薄,容易发生钻杆折断事故,应选用优质的冲洗液进行,并选用材质良好的钻杆及钻具,在起下大钻时多检查钻杆接头处,以免发生事故。在地质条件复杂或地质情况不明的情况下,也可以考虑终孔孔径比所要求的孔径增大一级,以预防可能出现的意外情况,或者在不改变终孔孔径的情况下,在开孔时预留一级口径,以备在遇到意外情况时采取相应的处理措施。
1.2.6.4与普通钻进工艺的结合使用对于破碎复杂地层,一般较为松散,孔壁易垮塌、掉块,需要下套管隔离或采用水泥封孔,亦或是选用合适泥浆进行护壁。由于绳索取心钻进技术本身的缺陷,采用绳索取心钻进反而局限性较大,会出现无法钻进的情况,这种地层往往需要采用与常规钻进工艺相结合使用。该孔的钻进过程中,先采用普通钻进工艺钻穿覆盖层进入完整基岩,下入套管护壁,然后采用95mm口径的绳索取心钻进工艺钻进。由于缺乏对地层的全面认识和了解,在钻穿完整基岩遇到破碎、复杂的地层后,绳索取心钻进工艺无法实施正常钻进。起大钻后采用110mm口径的普通钻进工艺扩孔穿过破碎层并下入套管护壁后,继续采用绳索取心工艺钻进。
1.2.7应用效果对比分析ZK2108孔与相距1.1km的ZK2109孔地层情况相似,ZK2109孔采用普通钻进工艺。2个孔采用不同钻进工艺的效果对比分析详
2技术总结及推广应用
2.1技术总结
(1)采用绳索取心钻进工艺,大大节省了起下钻的时间,也减少了起下钻扫孔等辅助时间,还可以减小孔壁扰动和掉块,从而提高了钻进效率,降低了工人劳动强度和勘探成本,钻进安全系数更高。
(2)由于绳索取心钻进工艺岩心即堵即起,减小了岩心对磨或扰动,避免了重复破碎,对提高岩心质量有着重要的作用。
(3)在钻进过程中,要根据岩层性质,尽量采用小口径钻进,并合理选择钻进规程参数,合理控制钻进时效,遇到岩心堵塞时及时提钻取心,不能盲目靠加大钻压来追求进尺速度。
(4)绳索取心钻进外环间隙小、循环压力高,容易造成循环漏失、压塌孔壁,而频繁提钻产生的抽吸对地层的稳定性也造成一定程度的破坏,对非完整性地层需要使用优质的泥浆钻进。尤其在钻进复杂地层时,应放慢起下钻速度,提升钻具及打捞内管总成时,均须向孔内回灌一定量的冲洗液。
(5)绳索取心钻进工艺的初次实践应用效果较好,为我院在水利水电工程地质勘探中推广该项工艺积累了经验。
2.2推广及应用
鉴于绳索取心在ZK2108孔应用取得的初期成果,结合本期实践应用中积累的经验,新购买了JS系列钻杆JS95A、JS75C各700m,Q系列HQ、NQ绳索钻具各4套,并成功应用于广东某地质勘察项目650m的深孔和滇中引水工程可行性研究阶段万家—新庄段ZK1094(480m)、ZK1095(550m)的深孔钻进,标志着我院绳索取心钻进技术在水利水电工程钻探中的应用取得了重大突破,并初步具备了推广使用该项技术的条件。
3结语
1.农村经济结构的转型。
之前农村主要农作物就是小麦、玉米等粮食作物,这些作物主要要求其增产,因此水利设施只需要能够满足粮食作物的生长就可以了。但是伴随着农业产业结构的调整,除了种植粮食作物之外,还要种植蔬菜、瓜果、花卉等经济作物,这种产业结构的调整对于农村水利工程提出了更高的需求,原先那种只满足作物生长的水利工程已经不能适应当前农村新型经济的发展了。还有就是,市场化在农村经济中的作用越来越明显,农民为了取得更好的市场效益,各自调整自家的产业结构,使得农村地区产业的发展缺乏统一规划、统一调整、统一调度,这样以来水利设施的配套建设就会面临着诸多问题。
2.农村水产养殖业的发展对于水质有了更加严格的要求。
当前,我国许多农村地区利用之前的水利配套设施开展水产养殖业,水产业对于水源水质的标准要求更高了。水质如果不好,水源被污染,水产养殖业的发展将会遭受严重打击,农民的利益就会受损。目前的农村地区的水质条件还不能为水产养殖业的发展提供有力保障。
二、加强农村水利水电工作,把握好重点,掌握好方向
农村水利工作要围绕“一个目标”,即农业增效、农民增收、农村稳定目标,利用“两大优势”,即水资源优势和水务一体化优势,确立“三个协调”,即安全、资源、环境协调发展,不断完善“四个体系”,即防洪保安、水环境保护、水资源配置和农业灌溉安全体系,发挥“五个方面作用”,即提高产业层次、提高安全可靠性、提高景观水平、提高水资源科学利用程度、提高人民生活质量。今后,农村水利建设的重点是防洪除涝、节水灌溉、河道清淤、圩区治理以及农村水污染防治、水资源保护,推广有效益的技术项目,搞好技术示范工作。
1.增强水资源保护意识,加强对水资源的保护。
由于我国粗放农业发展历史悠久,不少地区还在沿用之前的农业发展模式,没有水资源的保护节约意识。要在农村地区普及水资源知识,加大水资源保护节约的宣传力度,使得保护水资源、节约用水的思想深入人心,使得农村每家每户都具有保护水资源的意识,大力倡导建立节约型社会。政府在制定农业发展的各项政策与规定时,要充分考虑到农村水资源的制约因素,逐渐转变粗放农业时的管理思路,由之前的供给管理转向需求管理与供给管理的有机结合,进而逐步实现需求管理。
2.积极推广农业节水灌溉技术。
由于我国农业发展方式的转型升级,农业产业结构的调整,必须大力积极推广节水灌溉技术。推广使用节水灌溉能够促进我国农业的良好可持续发展,控制农业生产成本,减少农民支出,有利于保护节约农村地区的水资源,提高农业生产力,进而能促进农村经济发展方式的转变,经济结构的优化升级。因此必须把推广节水灌溉放在农村水利工作的突出位置,加大节水灌溉知识的普及,大力建设节水灌溉配套设施,积极推广滴灌、喷灌技术。
3.加大农村水环境治理力度。
近年来,由于农村地区化肥、农药的大量使用,生活垃圾的乱推乱放,以及生活污水的任意排放,农村的水环境遭受了严重的污染,河流水质污染严重,严重影响了农民生产生活质量。再加上农村植被破坏严重,水土流失恶化了农村生态环境。因此必须加强水资源保护,加大水环境治理力度,倡导建立中国“美丽乡村”,提高农民生产生活质量。
4.要加强农村水利服务队伍的建设。
要加强农村水利站的管理工作,增强水利工作者的服务观念,提高水利工作人员的服务质量与水平。乡站人员事业经费应纳入县级财政预算计划,并通过县级水行政主管部门再下拨到乡站。要实现事企分开,精简乡站事业编制人员。乡镇水利站要向制定规划、监督建设、经营管理转变,加大水利技术示范和推广力度,依靠科技进步提高农田水利建设和管理水平,尽快实现公益与经营相分离、综合和专业相结合、科技和指导相协调,努力提高服务水平和服务质量。
5.要进一步提高对农村水利的认识。
1.1混凝土的收缩
混凝土中含有大量的水泥,水泥水化后会产生热量而使混凝土内部温度升高,混凝土会发生膨胀,而外部水分迅速挥发,又使混凝土急剧收缩,这样就使混凝土产生了收缩变形。收缩变形会使混凝土结构的变截面处产生裂缝,建筑物也会因此开裂、变形甚至破坏。并且这些裂缝是很深的,可以使钢筋暴露在空气中或是水中,使钢筋发生氧化而腐蚀,严重影响了建筑物的强度和稳定性,给工程施工带来安全隐患。
1.2温度裂缝
混凝土内外温度差也会引起混凝土裂缝。在浇筑初期,混凝土内部会产生大量的水化热,这些热量被包含在内部很难散发掉,混凝土内部温度会明显升高,而混凝土外部温度较低,内外的温差使得混凝土受到的拉应力不同,产生裂缝。
1.3混凝土材料及配合比
混凝土是由多种材料组成的结合体,各种材料的质量标准及组成比例都可能导致裂缝的产生。因此,一定要严格控制混凝土材料的质量,按照现场试验的数据进行科学的配比。由于混凝土的组成材料和外加剂的种类等指标参数是相互关联的,当一个指标变化,其他指标也会受到影响,所以在确定粗细骨料的级配、针片含量、水泥用量、用水量、外加剂的种类、水泥品种和等级等指标时,要严格按照规范和设计方案进行,减小由混凝土材料和级配所引起的混凝土收缩变化,防止混凝土裂缝产生。
1.4施工养护
施工过程中的施工工艺、环境变化及后期养护也可能对混凝土产生影响,导致混凝土裂缝的产生。在混凝土浇筑完成后,振捣不均匀或者漏振、过振、振捣棒抽撤过快等,会对混凝土的密实性和均匀性产生影响;另外在混凝土施工时没能及时进行两次抹面,混凝土表面收缩也会促使裂缝产生;在温差变化较大的情况下施工,没及时做保温和降温工作,使混凝土内部温度过高而外部温度低,因混凝土温差过大而产生裂缝;混凝土养护不及时,也会引起裂缝;模板拆除过早,或拆除不当,使混凝土表面快速脱水,会产生收缩裂缝。以上这些因素都会对混凝土产生影响,引起不同类型的裂缝,因此,要重视混凝土的养护阶段,确保混凝土能正常硬化,达到最佳的状态。
2混凝土裂缝的防治措施
在水利水电工程施工过程中,由于工程本身的要求常常会使用较大体积的混凝土,而混凝土会受到自身和环境的影响,产生裂缝,给工程施工带来隐患,因此,必须采取有效的措施来预防混凝土裂缝的产生。
2.1严格控制原材料
混凝土是一种混合材料,只有控制好组成材料的数量和质量,才能减少混凝土裂缝的产生。首先,要控制好水泥的用量。水泥的水化反应会产生大量的热量,使混凝土内部温度显著提高,从而产生内外温差,导致混凝土产生裂缝,所以在施工过程中要尽可能地减小水泥的发热量。可以采用低发热量的水泥,或者减小水泥的用量,在混合料中掺入大量的粉煤灰,采用高效外加减水剂的方法来减少水泥的水化热。其次,要改善骨料级配,增大骨料的粒径。要使用较大粒径的粗骨料,粒径越大,级配越好,孔隙率也就越小,可以减少砂浆用量和水泥用量,从而减小水化热,防止混凝土裂缝的产生。要采用经过清洗的中砂做细骨料,中粗砂孔隙率小,可以降低水化热,从而降低裂缝的产生。
2.2控制外加剂的加入
在工程施工过程中,为了防止混凝土浇筑产生的裂缝,可以采用掺入外加剂的方法。混凝土外加剂是指为了改善和调节混凝土的性能而掺加的物质,在水利水电工程中常用的外加剂主要有减水剂、缓凝剂、引气剂等。减水剂是指在混凝土拌合时减少拌合水用量的外加剂,它可以降低混凝土的水灰比,减少水化热,从而防止混凝土开裂;缓凝剂是一种可以延长混凝土凝固时间的外加剂,它延迟了混凝土最高放热量的时间,使混凝土的凝固时间避开了最高放热量时间,混凝土可以尽快达到最大强度,而不引起开裂;引气剂是在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂,它可以使混凝土泵送更加容易,提高混凝土的耐久性能。虽然外加剂可以提高混凝土的性能,但在工程施工中要严格按照规范使用,不能随意选用和添加。
2.3采用科学合理的施工工艺
在拌制混凝土时,要严格控制原材料的用量。尽量降低混凝土的温度,防止混凝土开裂。可以在混凝土拌合时加入冰或者是冰水进行拌合,或者是对骨料进行预冷。骨料预冷的方法主要有水冷法、风冷法和真空汽化冷却法。使混凝土的温度控制在较低的范围,从而减低混凝土的入仓温度。在进行混凝土浇筑时,要严格按照规范要求振捣,保证振捣质量。混凝土浇筑完成后,要进行表面的压实和抹平,防止裂缝产生。在浇筑大体积的混凝土时要更加地注意,可以根据混凝土结构设计要求进行分区、分层浇筑,振捣时要实行流水振捣,确保两个浇筑层能紧密地结合。要合理地安排混凝土的浇筑时间,在春季和秋季多浇,夏季早晚浇,正午天气炎热时不浇,要将重要施工部位安排在低温季节、低温时段浇筑,从而降低混凝土的入仓温度,避免出现温度裂缝。当混凝土强度达到要求时就可以拆模了,拆模后要控制混凝土结构表面温度下降幅度,当温度下降过大时,表面混凝土会产生收缩,在表面收缩内部约束的情况下,会产生拉应力,产生混凝土裂缝。浇筑完的混凝土要及时进行养护,应在混凝土结构表面进行洒水保湿或者是铺沾满水的草帘,保持混凝土的水分,促进混凝土结构的表面水化,混凝土的养护周期要严格按照规范执行,对于掺入外加剂的混凝土可以按设计龄期进行养护。若是在高温季节施工,可以在混凝土内部埋设冷水管,来降低混凝土的温度。
3结束语
1.1设计工作不到位
设计工作不到位是影响设计质量的最主要因素。在工程项目的设计过程中,因为没有深入理解大纲、缺乏准备材料、对工程要求掌握不足等因素,会影响设计人员对工程项目的理解,最终导致设计工作不到位。工程设计本身的复杂性和多学科交织的特点,无意间增加了设计工作的难度。设计工作的不到位在有关文件上很难有明显的表现,唯独在实际工作中才能有所体现。
1.2设计人员缺乏责任意识因为水利水电工程的复杂性,往往需要用到多种学科的知识和多种技术手段。同样,设计工程也是一个复杂烦琐的工作,需要工作人员和设计人员共同努力、配合工作。然而,在设计过程中,存在着部分设计人员专业能力差、缺乏责任心等问题,致使设计方案出现多种低级错误。缺乏高度的责任意识,是影响水利水电工程设计质量的主要原因之一。
1.3设计过程缺乏质量监控在当前的社会,有太多人都把目光放在速度上,过度追求高速高量,这种一味追求速度的结果,便是在设计的过程中,一些重要细节方面的工作没有充足时间的思考,设计的质量得不到保障。此外,这种思想还会导致对工程设计的质量监控工作流于表面。本身的设计质量就不高,再缺乏细致的审核,如此的水利水电工程设计方案的质量就不难想象。而缺乏可靠性和安全性的设计工作一旦投入使用,其施工过程和施工结果便可想而知。
1.4设计缺乏比较对各种设计方案进行纵向和横向的比较,是衡量方案可靠性和实用性必不可少的一项工作。通过对方案的投入金额、产值回报、施工技术水平、所需时间金钱等各方面的比较,从而选择最佳的方案,不仅能减少人力物力的浪费,还能提高水利水电工程水平。然而,目前水利水电工程行业出现了项目垄断的现象,有些施工单位企业占领了市场,致使施工设计方案单一,根本没有比较工作可言,这种现象对水利水电工程行业的发展是极其不利的。
2提高水利水电工程设计质量的有效手段
2.1加强设计工作的管理想要提高水利水电工程的设计质量,首先要做的就是加强对设计工作的管理。做好设计的前期工作是做出优秀设计的重要前提。相关企业和施工单位要从工程的实际情况出发,结合现有的技术条件和物质基础,并结合当地的地质、水文、资源等因素,做出合理的结构设计。不仅要保证工程本身的实用性、可靠性,还要顾及工程项目与自然环境之间的相互影响,满足环境友好型的发展要求。
2.2提高从业人员的责任意识无论是什么样的工程建设,人都是项目建设中的主力,人的素质水平和技术水平在很大程度上影响着除施工材料质量给施工质量造成的影响。此外,验收与检测合格的施工材料也要进行再进一步的取样实验,以保证其质量达到施工标准。
2.3加强施工技术的管理施工单位应当建立健全技术文件的审核、审批制度,通过较为完善的技术管理体系对项目的施工技术进行管理以及指导,同时要严格按照施工合同进行施工,加强施工现场的监督与管理力度,注重技术人员与质量人员的巡检工作。
由于现代空间技术、信息技术特别是计算机技术的飞速发展,使测绘科技发生了革命性的变化。现代测绘科技的特征就是以“3S”技术集成为代表的数字化测绘技术和数据通讯网络技术。所谓“3S”技术就是GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、RS(遥感)。当然,对“3S”的提法还有不同的认识,例如有人提出应为“5S”,即加上DPS(数字摄影测量系统)和ES(专家系统),但以GPS、DPS、RS采集地理信息,进行空间定位,并向GIS汇总,进行存储、处理、加工、管理和分析,形成各种地理信息产品,使传统的测绘专业发展成为地理信息学,测绘业发展成为地理信息产业,这一认识是一致的。
2“3S”技术的特点和集成化趋势
遥感是一种高效能的信息采集技术,正走向集多种传感器、多级分辨率、多谱段和多时相为一体并形成以获取信息为主,可以进行信息处理和信息应用的综合信息流程,具有信息获取的瞬时性、信息的丰富性和信息的周期性等特点,是GIS获取信息和进行数据更新的一种重要手段。遥感和摄影测量没有本质的区别,可以说遥感技术的历史是摄影测量,而摄影测量的现展是遥感技术。就目前的实际情况而言,遥感获取信息的平台多为卫星,而摄影测量则为飞机。因而摄影测量获取信息的地域范围相对小一些,比例尺和分辨率要高一些。摄影测量在经历了一百多年的发展之后,现在已经进入数字摄影测量阶段,他所提供的数字化地理信息更是建立区域性的地理信息系统最直接简便和主要的数据源。
全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和援时系统。由于GPS定位的高度灵活性和其定位的精确性,已经给测绘技术带来了革命性的变化。现在已由最初的大地测量,发展到广泛应用于控制测量、工程测量、变形监测和航空摄影测量。
GPS作为一种定位手段,可应用它的静态和动态定位方法,直接获取各类大地模型信息,解决传感器位置和姿态的快速定位问题,这样也就解决了遥感信息的定位问题。现在GPS与摄影仪如RC30连接,在航空摄影瞬间,测定摄影中心的空间位置和摄影仪姿态,使摄影测量外业控制工作大大简化,从而实现了卫星遥感信息和摄影测量信息(采用DPS技术)直接进入GIS数据库成为可能。
地理信息系统是一种特定的空间信息系统,它是由计算机硬软件、空间数据库,数据输入输出转换和通讯设备等组成的计算机系统,用来采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关的数据和信息。GIS是一种进行地理信息管理和空间分析的先进工具,通过它所具有的多目标数据库,分析软件和应用模块,可实现信息查询、检索、空间数据的分析和统计,地图和各类专题图的制作,区域地理的综合研究和评价,环境动态监测以及区域开发管理和规划决策等。测绘行业本身是搞地理信息的采集和处理的,所以GIS自然是一种理想的基础平台和技术手段。地理信息系统投入运行以来,它的应用范围越来广,发展越来越快。根据1994年的统计,全球地理信息系统及其相关产业的产值已达到31亿美圆,年增长率在35%以上。据GISResearch公司的估计,从1992~2000年的8年间,美国的数字化服务市场将达到300亿美圆。
在GIS的建立过程中,费用最高的是地理信息的获取。采用RS(或DPS)和GPS进行地理数据的采集、更新和定位,作为GIS的数据源,正是最合理的集合。从广泛的意义上来理解,“3S”技术的集成实际上是当前测绘技术、摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图象技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合和综合应用。可见,将“3S”技术集成化是当代测绘科技发展的一个必然趋势。
3用“3S”技术对传统测绘方法进行现代化改造
信息时代需要的是最新的数字地图、数据库,而不是模拟地图。目前,基础地理信息成果严重滞后于经济社会的发展。
加快国家基础地理信息系统的建设,改变基础测绘成果现势性差,数值化产品严重匮乏的局面,提高基础地理信息数据采集、处理和分发服务的快速反应能力,加强国家基础地理信息系统建设是当务之急。在《中国21世纪议程》62个优先发展项目中,有40个项目涉及地理信息系统和信息系统的建立。
为此,国家测绘局提出,“九五”期间,我国测绘事业改革和发展主要奋斗目标是应用“3S”技术为代表的现代化测绘技术对传统的测绘技术进行现代化改造,形成初具规模的现代化地理信息产业,大力开发专题数据库,电子地图等数字化测绘产品,加速测绘产品的更新换代。
目前,我国已经建立了湖北、湖南、海南、陕西、黑龙江、上海等七个地图数字化基地,将国家基本图进行数字化,建立地图数据库。由中国测绘科学研究院负责研究并实施的《国务院综合国情GIS》(简称9202工程)第一期工程已于93年12月完成投入使用,第二期工程也于1996年12月完成,受到了中央和国务院的高度评价。各省如山西、河北、云南等省也正在加紧建设本省的《省情地理信息系统》,在大城市中,已建和在建的《城市地理信息系统》,《城市规划信息系统》(UPIS)等更是不胜枚举。各部委各行业也在竟相建设专题地理信息系统。
铁道部1995年12月在北京召开了铁道航测遥感“九五”科技进步讨论会,明确了在“九五”期间,要大力发展数字化测图技术、地理信息系统、全球定位系统等技术。
地矿部以武汉地质大学开发的《MAPCAD》地学地图彩色编辑出版软件以及《MAPGIS》地理信息系统为龙头,研制生产了数字化仪、扫描仪,形成了科研、生产、销售一条龙体系,一个新的高科技产业诞生了,领先一步占领了数字化制图出版的市场,并且正在有计划地分批武装省地矿局测绘队伍,使其地图的编制印刷计算机化、数字化,极大地促进了地矿测绘科技的发展,并取得了良好的经济效益。
没有实力就没有地位,就难以求得生存和发展。科技是第一生产力。“3S”技术是测绘科技发展的必然,是市场竞争的必然。
4.水利水电测绘科技的现代化
水利水电测绘队伍是我国测绘行业中一支重要力量,在省部属勘测设计机构中,测绘专业人员就有8000人以上。在50年代,就较早地开展了航测和地面摄影测量的工作。70-80年代,引进了不少模拟式航测仪器和一部分解析测图仪,以及数量较多的光电测距仪,电子经纬仪和全站仪。90年代以来又逐步引进了GPS接收机。训练有素的测绘队伍,精良先进的仪器装备,为水利水电的规划、设计、施工、运行、科研提供了可靠的测绘服务和测绘保障。
在水利水电测绘中,“3S”技术的应用也取得了可喜的进展,GPS定位技术在水利水电建设中得到了广泛的应用。天津院应用GPS进行于桥水库大坝变形观测的试验取得了积极的成果;96年上半年,天津设计院引进了《MAPCAD》系统和相应的硬件配置,使地图的编制工作摆脱了传统的复照、制版、刻图、撕膜等众多工序和繁重的体力劳动,实现了计算机一次完成直到符合彩色出版要求的所有编制工作。该系统已用于山西引黄并取得了很好的经济效益。在南水北调中线工程的测绘中,统一使用瑞得数字化技术,速度快,资料统一。遥感技术的应用开展得也较好,尤其是在利用卫片进行土壤侵蚀、土地利用现状调查等方面做了许多工作,编制了大量系列专题图。用遥感的方法进行全国灌溉现状调查也将启动。
1.1土石坝技术工艺
土石坝施工技术的应用加快了水利水电筑坝工程的施工进度,提升了筑坝工程的施工质量和使用寿命。
1.1.1开挖与运输土石料土石坝工程施工的前期,要进行土石料的开挖与运输,这是确保上坝强度的关键因素之一,应该结合坝体结构特点、填筑强度、料场特性及距离远近等因素,制定切实可行的土石料开挖运输方案。首先,应该限定土料开挖的范围,及时处理开挖范围内的杂物;其次,要构筑排水沟,确保土料的含水量符合工程施工需要,当含水量接近施工规划中的下限要求时,需采取全面的开挖技术来对土料进行开挖。在冬季施工时,要采用立面开挖技术,确保土石坝坝体稳定。再次,是分层将其进行回填压实,碾压整个土质坝基填筑,达到足够的夯实程度。
1.1.2加工与压实土石料由于粘土颗粒小,表面积大,亲水性强,在施工前要对坝体所需的土石料含水率进行检测,并合理控制其含水量。当含水量较高时,应采用自然蒸发、翻晒、掺料等处理方法,使土料含水量符合施工标准。土石坝施工质量的关键是土石料的压实。土料压实得越好,物理力学性能指标就越高,坝体填筑质量就越有保证。土料压实特性与土石料本身的性质、颗粒级配、组成情况、含水量大小以及压实功能等有关。
1.1.3选择模板,优化施工在土石坝施工时选择和应用不同的模板,会出现不同的效果和质量,必须慎重选择坝体模型。我国水利水电工程施工中较常用的是全悬臂模板,其优点在于施工时能分离坝体的上层板与下层板,加快施工的速度。优化土石坝施工技术的效果是提升工程质量的关键,因此要仔细勘察施工中使用的石料与土料,保证所贮存的石料和土料量大于当天所需用量的两倍左右,保证施工中天然水和土质成分含量符合要求。
1.2碾压混凝土坝技术工艺
在辗压混凝土筑坝技术中,由于配比中水泥的含量少,粉煤灰及碎石屑含量增多,碾压过程中使用的碾压方法是强力振动加碾压的方法,通过薄层碾压连续上升的方法实现坝体结构强度高、坚固耐用。随着我国水利水电工程施工实践的不断发展,碾压混凝土的施工工艺也必将随之而不断提高并不断发展。
1.2.1摊铺碾压摊铺碾压是碾压混凝土施工技术中最重要的环节,是指运用专业的推土机或平仓机,把调配好的混凝土平整的铺在路面上实施碾压作业。通常运用叠压类卸载物料的方式和串联式摊铺的方式来避免混凝土中骨料分开问题的产生。在作业过程中,如果发觉产生了骨料分开的问题,就一定要立刻采用相应的处理手段,保证作业取得理想成效,避免给项目质量埋下隐忧。
1.2.2连续薄层碾压上升作业因为碾压混凝土中添加了适当比例的粉煤灰和碎石屑,采用薄层碾压的方法逐步增大碾压重力。此种技术能够保证坝体的牢固水平、强度、防渗漏性;较好的提高浇灌层高度,达成高效、高质量作业。伴随模板项目、控温工艺、混凝土入仓技术等保障技艺的持续发展与提升,运用薄层接连碾压作业,能够大幅减少费用、缩短工期,提升项目质量。
1.2.3模板在碾压混凝土作业中,一定要选取科学的模板来解决碾压混凝土接连上升的作业要求,通常使用的是带有轮换起落性能的全悬臂钢模板型式。伴随项目作业要求的持续提升,很多项目在全悬臂钢模板型式的前提上持续加以改良革新,比如采取接连上升型台阶模板,让溢流消能台阶一气呵成。对于水利水电项目的坝体造型繁杂、坡度变动多等问题,研发了收缝型双向能够调整的接连上升模板,很大程度上缩短了坝体的建造工期。
1.2.4革新成缝方法,提升作业效率革新成缝方法,运用诱导板两个一起铺设的形式成缝,较大程度地提高了作业速度,节约了工期,满足大类型机器碾压作业要求。但也存有挖槽的填埋与牢固难度较大等问题。为了较好的解决此些不足,一般考虑沙牌碾压混凝土拱坝的成缝方法,运用带有多次浇灌体系的重力型的混凝土预制件类型实施诱导成缝。此种新的成缝类型架构牢固,安全系数更高,操作更为简便,适合人工装设。
1.2.5温度控制与养护碾压混凝土坝体通常没有冷却水管,因此温控要求更为严格。由于松散状态的碾压混凝土颗粒间充满了流动的空气,加快了与外界的热交换,因此要尽可能缩短运输路程,减少混凝土层面的暴露时间,加快速度及时碾压。在高温季节施工时,在满足混凝土强度及其他性能的前提下,尽可能减少水泥用量,高掺粉煤灰,以降低混凝土水化热及绝热升温。施工后要加强混凝土表面养护,防止外温倒灌。在寒冷地区或寒冷季节施工时,除使用抗冻剂外,还可采取坝面搭帐篷、覆盖保温物等方式防止混凝土表面温度骤降。
2结语
1.1模板工程要求及模板设计
模板的要求:首先是要保证在混凝土浇筑施工全部完成之后混凝土的整体结构和各个部分在形状、大小和位置等方面都能满足相应的标准和要求,模板应该可以体现出非常好的安全性和稳定性,同时因为模板是混凝土施工中一个必不可少的工具,所以其也要具备非常好的耐久性,在模板的拆装施工中一定要考虑到其便捷程度,保证模板可以在施工中重复使用,整体的结构也应该达到相关部门制定的标准和要求,在模板的外观上也要对其进行严格的控制,其外观应该保证平整光滑,接缝位置的质量也一定要好一些,材料要具备良好的防水和耐潮性,这样才能保证在阴雨天气条件下不会影响到模板的正常使用。在模板的设计方面,施工人员应该对施工地点的具体情况进行详细的了解,按照施工中相关的要求和施工场地自身的条件来确定模板的设计方案,同时还要将其分成三个部分来完成设计,最为基本的就是要对配板的设计,在设计的过程中还要绘制出配板的设计图和支撑系统的具体分布图,还要根据当前施工的具体情况对相关的数据进行详细的计算,保证计算结果的准确性,根据计算结果再选择合适的装拆方法。
1.2模板工程材料的分类
按模板形状分有平面模板和曲面模板。平面模板又称为侧面模板,主要用于结构物垂直面。曲面模板用于廊道、隧洞、溢流面和某些形状特殊的部位,如进水口扭曲面、蜗壳、尾水管等。按模板材料分有木模板、竹模板、钢模板、混凝土预制模板、塑料模板、橡胶模板等。按模板受力条件分有承重模板和侧面模板。承重模板主要承受混凝土重量和施工中的垂直荷载;侧面模板主要承受新浇混凝土的侧压力。侧面模板按其支承受力方式,又分为简支模板、悬臂模板和半悬臂模板。按模板使用特点分有固定式、拆移式、移动式和滑动式。固定式用于形状特殊的部位,不能重复使用。后三种模板都能重复使用,或连续使用在形状一致的部位。但其使用方式有所不同:拆移式模板需要拆散移动;移动式模板的车架装有行走轮,可沿专用轨道使模板整体移动;滑动式模板是以千斤顶或卷扬机为动力,可在混凝土连续浇筑的过程中,使模板面紧贴混凝土面滑动。
1.3模板安装
安装模板之前,要熟练掌握设计图纸的关键点,着重关注建筑的结构形式和具体的大小尺寸,同时还要根据施工现场的具体情况制定施工程序,更好地保证其与钢筋绑扎和混凝土浇筑的协调和配合,防止不同工种之间发生干扰现象在模板安装的过程中应该着重关注以下几方面:
(1)模板在施工现场应用以后,要对其防伪和大小进行及时的校正,为了更好地保证其准确性,在进行校正时要校正两次,这样才能使模板的大小符合施工的要求。
(2)模板的各个结合点之间应该抱着个结合和支撑的稳定性和可靠性,特别是使用振捣器捣固的位置更要严格控制,这样才能更好地确保振捣的质量,尽量减少裂缝的出现。另一方面,为了能够更好地模板拆模过程中的负面影响,模板安装应该更加简便快捷,在加固连接时尽量减少圆钉的使用量。
(3)凡属承重的梁板结构,跨度大于4m以上时,由于地基的沉陷和支撑结构的压缩变形,跨中应预留起拱高度.每米增高3mm,两边逐渐减少,至两端同原设计高程等高。
(4)为了能够更好地防止拆模施工时建筑物受到外力强大的冲击,在安装模板时撑柱的下面应该设置好垫块,支撑物不能直接放在地面上而是应该将其安装在垫板上面,增大其受力面积,这样可以很好地防止模板出现沉降的现象。
1.4模板工程拆卸
在模板拆卸的过程中应该注意以下几个方面:首先是在对模板进行拆除的时候要严格按照施工的规范对其进行处理,同时还要结合工程中的具体情况对其进行拆卸施工,首先应该将所有的螺栓全部松开,然后再用专业的工具将所有的模板全部拆卸,将木楔放入混凝土施工的预留缝当中,经过有效的处理之后保证其可以和混凝土相互分离。其次是在对拱形模板进行拆卸的过程中要将支柱下方的木楔慢慢松下来,这样就可以让拱架缓慢的下降,防止大幅度下落所产生的重力过大现象,同时应该从中间想两端的方向拆卸,如果是跨度较大的模板需要采用对称拆卸的方式。再次是高空拆卸模板时,不得将模板自高处摔下,而应用绳索吊卸,以防砸坏模板或发生事故。对于大体积混凝土,为了防止拆模后混凝土表面温度骤然下降而产生表面裂缝,应考虑外界温度的变化而确定拆模时间,并应避免早、晚或夜间拆模。
2结论
电子平板数字测绘系统、侧记法数字测绘系统、掌上数字测图系统合称数字地形测绘技术,这套技术的核心理念是数字化系统配合全站仪共同使用,即GPSRTK系统配合全站仪进行综合测绘,现在最实用、最先进的方式是,掌上电脑+全站仪+地形库内业,这种方式适合山地、草地、盆地,利用现代化数字手段,通过对全站仪的数据统计,从而建立起基础模型,全方位立体化的三维系统没醒,对当地情况进行分析。同时能够最大限度的减少水利水电工程测量过程中的误差,加强建模效果,更加快捷与便捷的将这一数据进行整合。
2水下地形测量技术
传统的水下地形测量采用一般多以经纬仪、电磁波测距仪及标尺、标杆为主要工具,用断面法或极坐标法及交会法定位,用测深杆和测深锤来采集水深数据,这种方法存在作业效率低,误差大等诸多缺点,近来已经很少被采用。近年来随着卫星定位技术的发展,DGPS,GPSRTK及CORS系统配合多波束测深仪进行水下地形测量得到了广泛的应用。DGPS(差分全球定位系统)是以某已知点作为基准点,基准点的GPS接收机连续接收卫星信号,并与已知点的位置进行比较,确定当时误差的伪距修正值,将这些修正值通过无线电台接收,用户接收机接收修正值来实时校正GPS信号,它具有全天侯、实时连续、高精度等特点。目前GPSRTK及CORS系统定位已达到厘米级的定位精度,并且能够做到实时无验潮测量。以上几种定位技术进行水下地形测量与岸上基准点交会法、极坐标法等定位技术相比,具有极大的优势,特别是较大面积的水下地形测量,可以大大缩短工作周期,减轻劳动强度。
3变形监测技术
变形监测又称变形测量或变形观测,是对被监测对象或物体(简称变形体)进行测量,确定其空间位置及内部形态的变化特征。变形监测按其变形监测部位分为外部变形监测(外观)和内部变形监测(内观)两部分,涉及测量学范畴的工作主要为外部变形监测。外部变形监测按变形方向可分为水平位移监测和垂直位移监测。水利水电工程外部变形监测包括变形监测基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测、监测资料分析等内容,常用水利水电工程外部变形监测方法主要有以下几种:(1)大地测量法;(2)基准线测量法;(3)液体静力水准测量法。
4结语