發(fā)布時間:2023-03-30 11:29:08
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的水利水電工程管理論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
【關(guān)鍵詞】水利水電工程、施工管理、問題探討
中圖分類號:TU71文獻標識碼:A
水利水電工程隨著我國經(jīng)濟和科技水平的不斷提升,資源的優(yōu)化配置、合理利用理念的不斷強化和推廣,其重要性逐步顯現(xiàn)。水利工程主要用于為消除水害和開發(fā)利用水資源而修建的工程。按其服務(wù)對象分為防洪工程、農(nóng)田水利工程、水力發(fā)電工程、航道和港口工程、供水和排水工程、環(huán)境水利工程、海涂圍墾工程等??赏瑫r為防洪、供水、灌溉、發(fā)電等多種目標服務(wù)的水利工程。水利水電的工程除了具備水利工程的主要服務(wù)職能以外,還具備了水利發(fā)電,節(jié)約能源是資源得到優(yōu)化配置的作用。所以加強對水利水電工程的施工管理在水利水電工程建設(shè)過程中有著不可忽視的重要作用。
一、水利水電工程的施工安全質(zhì)量管理問題的探討
1.施工質(zhì)量波動較大,造成管理困難
因為水利水電工程的建設(shè)周期一般都比較長,在其建設(shè)的過程當中很容易受到各種系統(tǒng)性,這就造成水利水電工程的施工管理出現(xiàn)不確定性。
2.水利水電工程質(zhì)量檢驗的局限性比較大,阻礙其進行施工管理
因為水利水電工程在建筑的位置是固定的,以至于在進行質(zhì)量檢驗的過程中難以進行解體或者拆卸,所以在工程終檢驗收時難以發(fā)現(xiàn)工程內(nèi)在的、隱蔽的質(zhì)量缺陷,或者非系統(tǒng)因素的影響,導致產(chǎn)品的質(zhì)量出現(xiàn)很大的波動。這樣的質(zhì)量檢驗局限性就會對水利水電工程的施工管理產(chǎn)生阻礙,造成管理的不全面。
3.對水利水電工程的施工質(zhì)量管理具有一定的隱蔽性
在水利水電工程的施工過程中,因為工序交接往往比較多,所以中間產(chǎn)品與隱蔽工程也就相對較多,造成取樣數(shù)也會受到多種復雜因素和條件之限制,以致于造成在水利水電工程的施工管理過程中出現(xiàn)誤判管理的機率較大一些。
4.施工質(zhì)量變化幅度大,造成其施工管理的不確定性
因為影響水利水電工程施工質(zhì)量的因素涵蓋多方面,無論哪種因素出現(xiàn)了變動,都會造成一系列施工工程的質(zhì)量變化。所以導致在水利水電工程的施工管理過程中對于工程施工質(zhì)量的管理存在隨時變化的可能,造成管理的不確定性。
二、如何加強水利水電工程的施工管理
(一)水利水電工程施工安全質(zhì)量的管理
1、 施工隊伍組建時重視安全管理,從組織上落實施工安全質(zhì)量措施
在水利水電工程投入施工的初期階段,作為水利水電工程的施工管理者就要對施工的安全管理產(chǎn)生重視。在組建施工隊伍時,要注意組織安全施工質(zhì)量素質(zhì)較好的施工工作人員,進行工程的施工作業(yè),達到從組織良好的施工隊伍基礎(chǔ)上落實施工安全管理的保障。
2、在水利水電工程的施工管理中制訂安全制度,進行安全施工制度教育
作為施工的管理者要注意從業(yè)主到施工單位項目部、基層班組,在統(tǒng)一思想的基礎(chǔ)上,層層制訂落實安全制度。所制定的安全制度必須結(jié)合本部門、本班組自身情況,既有一般要求、一般情況下的安全制度,也結(jié)合各單位情況提出特殊要求,對安全制度應“警鐘長鳴”,采用各種形式貫徹、灌輸、落實、執(zhí)行。
3、施工管理過程中要抓好安全教育,培養(yǎng)工作人員在思想上重視安全
施工安全的有效預防,其工作人員的思想意識是關(guān)鍵。第一,應使各施工單位最高管理人樹立強烈的安全意識。在水利工程施工中能否堅持安全第一,關(guān)鍵取決于施工單位管理層領(lǐng)導和工程項目部主要負責人能否把安全作為各項工作中首先考慮的問題。第二,以人為本使每個管理人員和施工工作人員都時刻繃緊施工安全這根神經(jīng),這樣會為貫徹水利水電工程施工安全制度、落實其工程的施工安全措施,提供了強有力的思想基礎(chǔ)保證。
(二)在水利水電工程施工過程中加強安全管理的監(jiān)控
在水利水電工程的施工安全管理工作中,施工過程的管理和監(jiān)控是過程性的。其管理的跨度大、涉及面廣, 時間長,同時也是管理是否有效直接接受檢驗的階段,在施工過程的安全管理中,既要統(tǒng)籌兼顧,不留死角,又要集中力量抓好重點;既要重視施工高峰期的施工安全,又必須注意其他施工期間各個安全環(huán)節(jié);既要嚴格控制關(guān)鍵工序安全操作規(guī)程,又要全面抓好一般工序施工的安全要求;既要抓好關(guān)鍵部位施工對象的施工安全,又要保證全部施工對象的安全生產(chǎn)。
總結(jié)得出以下幾點對水利水電工程進行有效的施工安全管理:
1.控制關(guān)鍵施工對象和關(guān)鍵施工工序,保證安全生產(chǎn);
2.作業(yè)現(xiàn)場抓安全管理;
3. 標準化管理,實行全員、全過程、全方位安全生產(chǎn)控制;
4.加強水利工程建設(shè)系統(tǒng)安全管理。
水利水電工程的施工十分復雜,主要包括了土建、給排水和電氣安裝等諸多工種。在施工的過程中,一旦某一工種只顧及自身工作,肯定會影響其他工種所進行的施工,且本工種之工作也很難落實好,所以在工作中需要技術(shù)人員的協(xié)調(diào)配合以及全方位的安全管理,所以在積極探索標準化、規(guī)范化安全文明施工管理的基礎(chǔ)上,加強本施工企業(yè)的水利水電工程的建設(shè)是非常必要且行之有效的。
加強水利施工的管理,建立完善的管理機制
(三)加強水利水電工程施工管理機制的有效建立
一是,建立健全的現(xiàn)代化水利水電工程施工管理模式搞好成本的預測,確定施工成本控制目標,對于成本預測的內(nèi)容主要是使用科學的方法,結(jié)合中標價,根據(jù)各項目的施工條件、機械設(shè)備、人員專業(yè)素質(zhì)的要求等對項目的成本目標進行預測。
二是,注重水利水電工程施工成本的核算,實現(xiàn)成本控制目標在施工企業(yè)成本控制中,只有抓住了成本控制,加強工程項目成本管理,施工企業(yè)才能獲取最大利潤,實現(xiàn)企業(yè)自身的健康、良性循環(huán),才能是企業(yè)在日益激烈的市場競爭中立于不敗之地。
三是,在水利水電工程的現(xiàn)場施工管理方面注意加強施工現(xiàn)場的專項檢查、及時解決問題。在水利水電工程的施工管理方面要全面整合水利水電工程管理各部門的職責既要在各部門分離其職責的同時,統(tǒng)一整合各部門的職能,做到對水水電工程施工的統(tǒng)一管理。
總之,對水利水電工程的施工管理是一個全面化。整體性的施工管理,需要施工企業(yè)各部門進行協(xié)調(diào)的管理配合,從而更好的促進水利水電工程的高質(zhì)量建設(shè)。
【參考文獻】
1.胡江豐.《如何打造質(zhì)量信得過班組》.[J].小水電.2011
2. 劉玉柏.《淺談水利工程建設(shè)驗收制度》.[J].水利科技與經(jīng)濟.2011
我國一直以來對重工業(yè)發(fā)展給予重視,機械工程科技也呈現(xiàn)了上升趨勢,改變了傳統(tǒng)機械設(shè)備安裝、使用、維護等方面的不足。面對不斷優(yōu)化的機械制造技術(shù),“特種機械設(shè)備”成為了一種專用、新型的現(xiàn)代化設(shè)施,為各個行業(yè)生產(chǎn)與控制提供了幫助。
1.1特種設(shè)備
特種設(shè)備是指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器(含氣瓶,下同)、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設(shè)施和場(廠)內(nèi)專用機動車輛。其中鍋爐、壓力容器(含氣瓶)、壓力管道為承壓類特種設(shè)備;電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設(shè)施為機電類特種設(shè)備。機械科技改革趨勢下,特種機械產(chǎn)品區(qū)域多樣化,功能結(jié)構(gòu)多元化,標志著機械行業(yè)科技的快速發(fā)展。
1.2設(shè)備使用現(xiàn)狀
特種機械設(shè)備在功能方面實現(xiàn)了突破,改變了中小型機械調(diào)度作業(yè)的規(guī)模,擴大了機械設(shè)備應用功能范圍?,F(xiàn)有特種機械設(shè)備基本滿足了水利水電施工作業(yè)要求,為機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等一體化控制提供了設(shè)備保障。同時,特種機械設(shè)備用于現(xiàn)場施工也面臨著一系列的風險,設(shè)備故障頻發(fā)、人為操作失誤、管理難度大等,這些都是施工單位調(diào)配設(shè)備資源的主要問題,未來水利水電改擴建工程中,不僅要利用機械設(shè)備實現(xiàn)自動化操作,還要考慮設(shè)備調(diào)度管理工作標準。
2水利水電工程機械化優(yōu)點
為了避免早期水電項目施工的不足,工程單位開始結(jié)合機械設(shè)備對現(xiàn)場進行指導,改變了早期現(xiàn)場施工作業(yè)的相關(guān)問題。特種機械設(shè)備是水利水電施工常用的輔助裝置,為現(xiàn)場施工人員創(chuàng)造了優(yōu)越的施工環(huán)境,擴大了水利設(shè)施改造的應用范圍。水利水電機械化特點包括:
2.1便捷性
機械設(shè)備本質(zhì)上是取代人工勞動的操作設(shè)備,能夠替代人工完成各項施工任務(wù)。從水利水電工程建設(shè)情況分析,特種機械設(shè)備具有很大的生產(chǎn)能力,從而能大量節(jié)省人力,免除或減輕繁重的體力勞動。例如,水利工程現(xiàn)場開挖與施工中,安排專用機械設(shè)備參與作業(yè),節(jié)約了一部分勞動力資源,也提升了現(xiàn)場施工的作業(yè)效率。
2.2效率性
機械的生產(chǎn)率高,操作管理人員少,提高了生產(chǎn)人員的勞動生產(chǎn)率。按照機械設(shè)備型號、規(guī)模等參數(shù),可分為大型、中型、小型等三種機械,每一種級別用于現(xiàn)場施工均提升了作業(yè)效率。根據(jù)施工測試,每種起重機的荷載狀態(tài)不同,大型機械設(shè)備可最高提升50%的作業(yè)效率,小型機械設(shè)備則至少提升20%,說明了水利水電機械化改造的必要性。
2.3安全性
機械化施工最大的優(yōu)點是能達到很高的施工強度,施工速度快,能保證按期完成任務(wù)。建造大型水利水電是我國改造投資主要項目之一,這類工程往往要消耗大量的人力、物力、財力,施工人員面臨的作業(yè)環(huán)境也十分險峻。特種機械設(shè)備用于工程現(xiàn)場調(diào)度,實現(xiàn)了生產(chǎn)作業(yè)的安全性,尤其是特種荷載、超大強度等作業(yè),均由機械設(shè)備自動化完成。
3特種機械設(shè)備檢查要點管理
根據(jù)水利水電工程應用情況,特種機械設(shè)備發(fā)揮出來的作用更加顯著,不僅是事故人員操控作業(yè)的工具平臺,更是施工單位作業(yè)走向機械自動化模式的必備條件。按照不同使用功能,特種機械設(shè)備類別形式多樣,但主要設(shè)備集中在起重機械、壓力容器、場內(nèi)機動車輛等三個方面,這些都是設(shè)備管理的重點對象。綜合評比特種機械設(shè)備的應用優(yōu)點,以及設(shè)備應用現(xiàn)狀中存在的問題,日常管理做好設(shè)備檢查與管理是很有必要的。
3.1起重機械
起重機械是用于垂直提升、水平搬運等操作的設(shè)備,很多工程建設(shè)都配備起重機作為運轉(zhuǎn)設(shè)施。由于起重機搬運重物時承受的荷載較大,面臨的風險故障更高,設(shè)備檢查需注意的幾個要點:吊鉤、鋼絲繩是否有異常(例如:裂紋、斷絲等);防脫鉤裝置是否完好可靠;緊急制動、行程限位、起重量限制器等是否完好可靠;戶外起重機的防風裝置是否有效(錨定裝置、夾軌器等)。
3.2壓力容器
壓力系統(tǒng)是機械設(shè)備不可缺少的一部分,任何機械設(shè)備都要借助壓力系統(tǒng)完成機械運動,并且保持機械設(shè)備處于正常運行狀態(tài)。作為一種承載壓力的密封設(shè)備,水利水電施工現(xiàn)場壓力容器設(shè)備檢查管理包括:壓力管道安全閥是否在校驗有效期內(nèi)(安全閥校驗周期為1年);壓力表是否在檢定有效期內(nèi)(壓力表檢定周期為半年);液位、壓力、溫度是否在允許范圍內(nèi);是否存在介質(zhì)泄漏現(xiàn)象。
3.3場內(nèi)機動車輛
水利水電工程建設(shè)要運輸大量的物資,施工現(xiàn)場機動車輛也是特種機械設(shè)備管理對象之一,嚴格檢查車輛工作狀態(tài)及運行情況,也是構(gòu)建安全施工環(huán)境的基本保障。施工單位要安排專業(yè)人員進行車輛檢查,及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的設(shè)備隱患,主要包括:車輛是否張貼安全檢驗合格證,是否在檢驗有效期內(nèi),是否取得有效牌照;車輛的燈光、喇叭、反光鏡等是否正常;車輛轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)是否靈活可靠。
4現(xiàn)場調(diào)試安全技術(shù)管理
設(shè)備管理要進一步加強起重機械頂升加節(jié)過程監(jiān)管和檢查驗收,履行驗收簽字確認手續(xù);對起重機械安拆、頂升加節(jié)、維保等過程要實行影像記錄并上傳監(jiān)督管理系統(tǒng)。特種機械設(shè)備安裝完畢,要對組裝設(shè)備進行模擬調(diào)試,確保設(shè)備安裝無誤后才能投入施工應用。
4.1模擬調(diào)試
當前,水利水電信息化建設(shè)方案逐漸形成,信息科技融入工程施工調(diào)度作業(yè),完成了特種機械設(shè)備的信息化改造,為水利部門調(diào)度搭建了虛擬化平臺。模擬調(diào)試是根據(jù)特種機械設(shè)備指定的安裝參數(shù),利用計算機軟件進行模擬驗收,判斷設(shè)備是否存在結(jié)構(gòu)性問題,這種虛擬化模擬可降低現(xiàn)場調(diào)試的風險系數(shù),避免直接調(diào)試失誤造成的安全事故。
4.2現(xiàn)場調(diào)試
虛擬調(diào)試成功之后,技術(shù)人員可至施工現(xiàn)場對設(shè)備進行調(diào)試,現(xiàn)場調(diào)試是設(shè)備投入應用前的最后流程?,F(xiàn)場調(diào)試主要是對特種機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)組合、性能參數(shù)、工作狀態(tài)等情況做出綜合性的評價,從機械傳動系統(tǒng)、機電操控系統(tǒng)等方面,驗收機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài),為設(shè)備管理提出切實可行的方案。
5設(shè)備安裝施工管理要點
考慮到水利水電工程建設(shè)的特殊要求,施工現(xiàn)場要顧及周邊環(huán)境動態(tài),避免施工作業(yè)對周邊產(chǎn)生不利影響。特種機械設(shè)備管理方案中,對機械設(shè)備安裝施工需強化管理,及時解決現(xiàn)場安裝遇到的操作性問題,維持機械設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
5.1設(shè)備檢測
認真對正在使用的起重機械進行一次全面的安全檢查和維護保養(yǎng),進一步消除安全隱患。檢測到期或使用年限較長的起重機械,要重新委托檢測。臨近道路、學校、居民區(qū)和商業(yè)區(qū)等人員密集區(qū)的工地且塔吊回轉(zhuǎn)吊臂回伸到圍墻外的,要通過調(diào)整力矩限制器和回轉(zhuǎn)限位器予以限制,盡量不超出圍墻。
5.2技術(shù)交底
特種設(shè)備安裝作業(yè)之前,組織學習安裝/拆卸安全技術(shù)方案,對班組作業(yè)人員進行技術(shù)方案交底,每天對分項工作內(nèi)容、技術(shù)要求、安全措施以及注意事項等進行單獨交底。在安裝套架、回轉(zhuǎn)支承座、平衡臂、起重臂等大件吊裝作業(yè)前,安裝單位技術(shù)負責人必須進行專項安全技術(shù)交底,每次起吊離地面20cm左右時必須停機,檢查安全平穩(wěn)性,確認安全可靠方能繼續(xù)起吊。
5.3人員考察
針對從事起重機械的安裝拆卸工、司機、信號司索工等特種作業(yè)人員,再次組織安全技術(shù)教訓和教育培訓,切實按照相關(guān)操作規(guī)程進行作業(yè),不得違章指揮和作業(yè)。同時,要認真核對人證一致性,對無證上崗作業(yè)行為要堅決予以制止,對無證作業(yè)人員要立即更換。作業(yè)人員必須經(jīng)過培訓考核合格,司機、吊裝指揮、電工及檢驗人員要持證上崗;進入作業(yè)現(xiàn)場必須戴好安全帽,高空作業(yè)時要系好安全帶,冬季、雨季應采取防護措施。
6結(jié)論
1、評價的主要對象
1.1資料的可靠性
基礎(chǔ)資料的可靠性,是指設(shè)計中所引用的基本資料、數(shù)據(jù)、時期等,都要滿足兩條要求:一是十分可靠;二是適應研究對象精度要求。
基礎(chǔ)資料未經(jīng)過嚴格復核、審查,就會給工作帶來很多麻煩。例如:臺勒外丘克河拜城站2002年7月23日0時的流量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫中顯示其值為8.59m3/s,而原始資料記載該值為204m3/s。該錯誤不僅影響了瞬時流量甚至洪峰流量,而且使時段洪量相差甚大。
由此可見:基礎(chǔ)資料必需具有足夠的可靠性,才能保證成果的合理性。
1.1.1“規(guī)范”的基本要求
我國現(xiàn)行各種水文計算規(guī)范中都規(guī)定,在水利水電工程規(guī)劃設(shè)計中,首先要對水文基本資料進行嚴格審查、復核,這就是要求首先要對資料的可靠性負責。
⑴中華人民共和國水利行業(yè)標準《水利水電工程水文計算規(guī)范》SL278—2002(以下簡稱“水文計算規(guī)范”)中,多條、反復強調(diào)了基礎(chǔ)資料的重要性,并用黑體印刷其意為強制執(zhí)行,因為水文設(shè)計成果的精度主要取決于基本資料的可靠程度,故必須予以重視。
⑵中華人民共和國水利行業(yè)標準《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》SL44—93(以下簡稱“洪水計算規(guī)范”)中,對基礎(chǔ)資料,要求:“應重點復核,必要時進行現(xiàn)場調(diào)查和比測試驗”。因為設(shè)計洪水計算所依據(jù)的各種洪水資料,一般為不同歷史時期所積累,精度各異,復核審查相當必要。
⑶其它規(guī)范中凡涉及水文資料者,均強調(diào)了“資料復核和審查”,可見,基礎(chǔ)資料的可靠性非常關(guān)鍵。
1.1.2審查的重點內(nèi)容
總結(jié)多年來的經(jīng)驗,對基礎(chǔ)資料的復核、審查應重點放在如下幾個方面:
⑴資料的極值年群,即大水年和小水年的資料。
⑵設(shè)計對象所應用的主要資料。如:
水位:水尺位置、高程系統(tǒng)、水尺零點、水位銜接、觀測次數(shù)等。
斷面:測量方法、斷面形狀、灘槽邊界、斷面沖淤變化等。
流量:測量方法、測點布設(shè)、比降、糙率、借用斷面、浮標系數(shù)等。
降雨:觀測場址、儀器類型、觀測時段等。
1.2系列的一致性
一致性,是指所用的資料系列必須是在同一自然條件下產(chǎn)生的或是同一種類型的水文因素,不能混合統(tǒng)計不同性質(zhì)的、各種條件下產(chǎn)生的資料系列。
影響系列一致性主要有兩類現(xiàn)象。一是人類活動的影響;二是氣象成因的不同。
人類活動影響,主要表現(xiàn)在各種工程建設(shè),改變了水文系列的天然狀態(tài);人類活動改變,了流域上游的天然地貌與環(huán)境。圖1所示,額爾齊斯河上游水文站與下游水文站洪峰流量關(guān)系在整個系,上游站遷移使關(guān)系線下部點據(jù)貼近線兩側(cè),而兩站間引水工程的修建,人為地改變了水文要素形成條件,使其上部點據(jù)偏離并平行向左側(cè)排列,可見不考證水文條件而合為一個系列是不恰當?shù)摹?/p>
氣象成因的不同對系列一致性影響的典型事件可以用葉爾羌河冰川湖潰決洪水說明。
圖2為葉爾羌河卡群站洪峰流量頻率曲線。從圖可見:Qm(洪峰流量,下同)≤2500m3/s的融水型洪水點群非常密集在下部,并基本成一字排列,中部僅有6270>Qm>2500m3/s的幾個洪水點;依中小量級點據(jù)擬合整個曲線,顯然曲線上部的任意性很大。
圖2葉爾羌河卡群站洪峰流量頻率曲線
1.3樣本的代表性
代表性,對不同的設(shè)計對象,有不同的含義。對水文頻率計算來講,系列的代表性,是該樣本對系列所在接近程度,如越接近程度越高,代表性越好,頻率分析成果精度高,反之則低。對設(shè)計暴雨來講,其所選用的雨量站位置,是相對流域面雨量的代表性。對水力發(fā)電站、灌溉引水工程、分期設(shè)計洪水等來說,則枯水時段、分段最小流量的代表性,是決定設(shè)計精度的關(guān)鍵。等等……。
水文系列代表性的優(yōu)劣,反映了系列代表總體統(tǒng)計特征的程度,所以系列代表性是水文設(shè)計成果質(zhì)量保證的前提?!丁八挠嬎阋?guī)范”》及《“設(shè)計洪水計算規(guī)范”》等中都明確規(guī)定:“應在可靠性和一致性分析的基礎(chǔ)上,進行代表性分析”。上述規(guī)定同時說明了分析步驟及順序,即:首先進行資料可靠性和系列一致性分析,然后進行樣本的代表性分析。
目前在很多水文設(shè)計中普遍存在以下三方面問題:
(1)只注意代表性分析,而忽視可靠性與一致性,這樣就失去了牢固的基礎(chǔ)。
(2)水文系列代表性分析后所確定最短系列長度,與頻率計算時采用的系列長度不一致。因為我們的目的是判斷該系列是否處于系列偏大或偏小時期;是否能比較均勻地包含各種量級水文信息。但關(guān)鍵在于,水文系列代表性分析確定的最短系列長度,與計算采用系列長短無關(guān)。
(3)過分強調(diào)模比系數(shù)累積平均值趨近于1的效果,而忽略了整個過程的收斂程度。
1.4成果的合理性
成果的合理性,主要是包含兩方面:一方面是單項設(shè)計計算的平衡;另一方面是上、下、相鄰、區(qū)域的各項參數(shù)的規(guī)律性。
主要評價內(nèi)容應從資料、思路、方法、參數(shù)、圖表、結(jié)論等方面進行綜合審查。
2判斷標準
水文設(shè)計的不確定因素太多,加之資料信息不夠充分,設(shè)計中肯定會存在一定的風險,所以對設(shè)計成果取值,一般都是在合理的基礎(chǔ)上,按偏于安全的原則考慮。這樣做也符合規(guī)范要求。留有一定余地是十分必要的,既要使風險有合理性,又要使安全有科學性,投入產(chǎn)出不失衡。
筆者認為,合理性的判斷標準,概括起來只有兩條:
⑴符合規(guī)范要求,規(guī)范是行業(yè)的統(tǒng)一技術(shù)標準;
⑵適當留有余地,接受合理風險。
3評價的思路和方法
3.1相關(guān)檢查
相關(guān)檢查分析水文要素的合理性,其前提是相關(guān)變量之間應有因果關(guān)系,并結(jié)合當時當?shù)氐恼鎸嵡闆r,具體分析、真實應用。近年來,只要是計算暴雨洪水,不論是山地局地暴雨還是大面積降雨,也不論是山前麓還是山后麓,凡雨量站,資料全用,也有專選雨量量級大的站,不普查、不分析、不篩選,這就叫不作成因研究的偶合相關(guān),偶合相關(guān)會導致不良結(jié)果。
國際水文科學協(xié)會副主席陳家琦教授認為:用太陽黑子與黃河陜縣洪水相關(guān),按此推理,世界上就一個太陽,太陽黑子與地球上所有河流洪水都有關(guān)系,這個問題很難解釋。筆者的觀點:不能用宇宙因子與地方因子簡單相關(guān),否則會形成假相關(guān)或偽相關(guān)。
3.2頻率曲線的檢查
頻率曲線的檢查,應注意以下幾點:
⑴在資料可靠性、一致性、代表性合理評價的基礎(chǔ)上進行。
⑵嚴格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定的各種頻率曲線適線原則。區(qū)分各種頻率曲線適線的側(cè)重點。
⑶歷史洪水的考證期,對三參數(shù)影響極大,要多方考證確認,否則,寧短勿長。
⑷新疆最長水文系列不足70年,歷史洪水考證期,一般在百年左右,若求小頻率設(shè)計值,以作者經(jīng)驗最好以P=0.33%作上限,不然風險太大。圖3是庫車河蘭干站洪峰流量實例。從圖中可見:①排位第一的值是排位第二的值的3倍,流量1940~619m3/s之間,沒有點據(jù),適線難度大;②曲線通過老大點據(jù)的上部(最安全)和通過老大點據(jù)的下部(較安全)其稀遇頻率的設(shè)計值相差甚大。
圖3庫車河臺蘭站洪峰流量頻率曲線
圖4
⑸綜合頻率檢查是驗證設(shè)計成果的最好、最方便、最直觀的方法之一。圖4是托什干河沙里桂蘭克站一、三、五、七、十日洪量頻率曲線綜合圖,由圖可見,各條頻率曲線分布趨勢近于一致,相互協(xié)調(diào),證明成果合理。
3.3其它方法檢查
3.3.1差積曲線與滑動平均曲線
差積曲線和滑動平均曲線都是反映水文要素豐、枯變化的分析手段。曲線形狀不同,反映出的水文要素周期不同。其目的都是判斷系列是否包含豐、平、枯的完整過程,如果計算系列反映出的水文要素過程處于總體的豐水階段或枯水階段,則系列的代表性就差,若系列覆蓋了豐、平、枯和另一個豐或枯,即使系列增長,其系列均值偏大或偏小,代表性也不好,也要外延,系列才能有好的代表性。
圖5是塔里木河阿拉爾站根據(jù)樹木年輪延長的220年徑流量模比系數(shù)差積曲線。由資料統(tǒng)計知,1784~2003年多年平均年徑流量53.55×108m3,1964~2003年多年平均年徑流量50.60×108m3,1954~2003年多年平均年徑流量53.39×108m3,1934~2003年多年平均年徑流量56.07×108m3,1924~2003年多年平均年徑流量58.15×108m3。
由后向前推,40年平均比220年平均??;50年平均與220年平均相近;增長到70年或更長,反而與220年平均值相差越來越大。這說明用差積曲線分析系列代表性,除應達到規(guī)范要求的基本系列長度外,主要取決于系列是否是豐、平、枯的完整過程。
3.3.2累積曲線與雙累積曲線
模比系數(shù)是表現(xiàn)短系列各值對長系列平均值的偏離程度,模比系數(shù)累積平均值隨著系列變化逐步趨近于1,這是基本要求。若只強調(diào)這一點,而忽視若短系列的模比系數(shù)平均值大于或者小于1,短系列均值都偏大或偏小,短系列最終雖然趨近于1,但仍缺乏代表性。
雙累積曲線,最早是美國水文學者用于檢查雨量資料一致性的分析技術(shù),現(xiàn)在被廣泛使用。對于水文要素雙累積的結(jié)果,是連續(xù)完整的曲線,證明被檢查對象是在原來同一條件下和同一的取值;否則應予以修正。
3.3.3抽樣誤差
抽樣誤差是由隨機樣本估計總體參數(shù)而產(chǎn)生的誤差。這里作者僅根據(jù)頻率計算中統(tǒng)計參數(shù)均方誤公式計算(取CS=2CV)列下表,可見均值及CV的誤差較小,CS誤差較大,若系列長度不足,則計算的CV誤差較大。
樣本參數(shù)均方誤(%)
均值
Cv
Cs
60
30
60
30
60
30
0.1
1
2
11
15
168
240
0.5
7
9
14
20
55
77
本文是根據(jù)近幾年各類分析計算成果存在問題的匯總,意在提高成果質(zhì)量,在實際工作中應視不同對象,結(jié)合實際應用。
參考文獻
1水利水電科學研究院水資源研究所.水文計算經(jīng)驗匯編(第四集).北京:水利水電出版社,1984
2王國安,李文家,水文設(shè)計成果合理性評價.鄭州:黃河水利出版社,2002
3水利部長江水利委員會水文局等.水利水電工程設(shè)計洪水計算手冊.北京:水利水電出版社,1995
4李江風,袁玉江,由希堯等,樹木年輪水文學研究與應用.北京:科學出版社,2000
人類社會發(fā)展到今天,資源變得如此的稀缺性。從發(fā)現(xiàn)資源到開發(fā)資源到資源的枯竭。我們不得不反思“為什么是這樣子?”,答案很明確資源是有限的,而人類的需求是無限的。我們要尋找循環(huán)的、清潔的、環(huán)保的資源是社會發(fā)展的永恒的指南針。
水,作為萬物之源是如此的珍貴。從原始社會到現(xiàn)代社會,事實證明,人類的力量是弱小的,但人類的智慧是強大的。中國作為一個古老而文明的國家,從古到今在水利水電世界上都作出了突出的貢獻。例如:京杭大運河、都江堰水利工程、引灤入津及正在建設(shè)的南水北調(diào)等;水電有葛洲壩、劉家峽、小浪底、二灘、三峽等。
中國,作為一個地形地質(zhì)復雜(幾乎包括世界所有種類的地形地質(zhì))。同樣中國也是一個災難重重的國度——自然災害頻頻發(fā)生,如旱、澇、泥石流、地震等。人類發(fā)展的歷史也是人類改造自然的歷史。
實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置是我們共同的愿望。此時同時,神州大地將崛起體現(xiàn)人類意志的標志性上午建筑。隨著人類對資源的無限需求,作為屬水電工程建設(shè)的每一個人都是一種挑戰(zhàn)(自然、地形、地質(zhì)、氣候更加的復雜,交通不便,將付出更大的代價)。然而,我們有信心有進步才有發(fā)展,有發(fā)展才可以讓我們騰飛在蔚藍色的天空之上。
作為普通人接觸的水電工程是看得見摸的著的東西,實際上它是表面的、膚淺的。而本質(zhì)的靈魂的東西才是它本身最偉大的世界。
萌芽篇
我是一點,小小的一點。何為“?!?,海納百川,分開則為水與每。也就是我要每天與水接觸;“長”則表示為時間的概念。我出生于一個交通不發(fā)達,電力緊張的地方。人們對水的需求變得怨天尤人。大自然是無情的是隨機的不會依照人類的意志來執(zhí)行每一次命令。
我只相信一點,聚點成線,聚線成面,聚面成體。
理論篇
我是于2000年進入四川電力學院的,當時我的選擇是水工。從小我對水利水電方面就產(chǎn)生很大的興趣,我有時感覺我應該屬于這個世界的一樣。我愿用一生來在這個世界行走飛翔。
在這里,我真正的尋找到了自己的天堂,這里條件很好。有很多實驗室,里面有許多的儀器、模型,了解到水工歷史的具體體驗。
那時,老師給了我很多關(guān)心和機會,我非常的感謝我的父親及所有關(guān)心我的人,他們在我最需要的時候幫了我,給我勇氣面對任何困難,并戰(zhàn)勝它。
本人以施工放來對水電工程的一點理解。
第一章土石壩施工
土石壩包括各種碾壓式土壩、堆石壩和土石混合壩。土石壩具有就地取材,對壩基地質(zhì)條件要求不高,結(jié)構(gòu)簡單節(jié)約三材和易于施工等優(yōu)點。隨著大型高效機具的采用,壩體防滲結(jié)構(gòu)和材料的改進,施工人數(shù)的大量減少,施工工期的進一步縮短以及施工費用的顯著降低等,為土石壩的發(fā)展開辟了廣闊前景。當今國內(nèi)外不僅中低壩廣泛采用土石壩,而且興建的高土石壩也也來也多。砼面板堆石壩的經(jīng)濟性和快速施工,已成為壩工建設(shè)中具有很強競爭力的一種新壩性,更是使土石壩“錦上添花”。
第一節(jié)料場規(guī)劃
土石壩施工中,料場的合理規(guī)劃和使用,是土石壩施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一,它不僅關(guān)系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價,甚至還會影響到周圍的農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)。
施工前,應配合施工組織設(shè)計,對各類料場作進一步的勘探和總體規(guī)劃、分期開采計劃。使各種壩料有計劃、有次序地開采出來,以滿足壩體施工的要求。
選用料場材料的物理力學性質(zhì),應滿足壩體設(shè)計施工質(zhì)量要求,勘探中的可供開采量不少于設(shè)計需要量的2倍。在儲量集中繁榮主要料區(qū),布置大型開采設(shè)備,避免經(jīng)常性的轉(zhuǎn)移;保留一定的備用料場(為主要料場總儲量的20%~30%)和近料場,作為壩體合龍以及搶筑攔洪高程用。
在料場的使用時間及程序上,應考慮施工期河水位的變化及施工導流使上游水位抬高的影響。供料規(guī)劃上要近料、上游易淹料先用;遠料,下游不淹料后用。含水量高料場夏季用;含水量低料場雨季用。施工強度高時利用近料,強度低時利用遠料,平衡運輸強度,避免窩工。對料場高程與相應的填筑部位,應選擇恰當,布置合理,有利于重車下坡。作到就近取料,低料低用,高料高用;避免上下游料過壩的交叉運輸,減少干擾。
充分合理地利用開挖棄渣料,對降低工程造價和保證施工質(zhì)量具有重要的意義。作到棄渣無隱患,不影響環(huán)保。在料場規(guī)劃中應考慮到挖、填各種壩料的綜合平衡,作好土石方的調(diào)度規(guī)劃,合理用料。料場的覆蓋剝離層薄,有效料層厚,便于開采,獲得率高。減少料物堆存、倒運,作好料場的防洪、排水、防止料物污染和分離。不占或少占農(nóng)業(yè)耕地,作到占地還地、占田還田。
總之,在;料場的規(guī)劃和開采,考慮的因素很多而且又很靈活。對擬定的規(guī)劃、供料方案,在施工中不合適的即使進行調(diào)整,以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果。
第二節(jié)土石料開挖運輸
土石壩施工中,從料場的開挖、運輸,到壩面的平料和壓實等各項工序,都可由互相配套的工程機械來完成,構(gòu)成“一條龍”式的施工工藝流程,即綜合機械化施工。在大中型土石壩,尤其在高土石壩中,實現(xiàn)綜合機械化施工,對提高施工技術(shù)水平,加快土石壩工程建設(shè)速度,既有十分重要的意義。
一、開挖運輸方案
壩料的開挖與運輸,是保證上壩強度的重要環(huán)節(jié)之一。開挖運輸方案,主要具壩體結(jié)構(gòu)布置特點、壩料性質(zhì)、填筑強度、料場特性、運距遠近、可供選擇的機械型號等多種因素,綜合分析比較確定。土石壩施工中開挖運輸方案主要有以下幾種。
1.正向鏟開挖,自卸汽車運輸上壩
正向鏟開挖、裝載,自卸汽車運輸直接上壩,通常運距小于10km。自卸汽車可運各種壩料,運輸能力高,設(shè)備通用,能直接鋪料,機動靈活,轉(zhuǎn)彎半徑小,爬坡能力較強,管理方便,設(shè)備易于獲得,在國內(nèi)外的高土石壩施工中,獲得了廣泛的應用,且挖運機械朝著大斗容量、大噸位方向發(fā)展。在施工布置上,正向鏟一般都采用立面開挖,汽車運輸?shù)缆房刹贾贸裳h(huán)路,裝料時停在挖掘機一側(cè)的同一平面上,既汽車魚貫式地裝料與行駛。這種布置形式,可避免或減少汽車的倒車時間,正向鏟采用60°~90°的轉(zhuǎn)角側(cè)向卸料,回轉(zhuǎn)角度小,生產(chǎn)率高,能充分發(fā)揮正向鏟與汽車的效率。
2.正向鏟開挖、膠帶機運輸
國內(nèi)外很多水利水電工程施工中,廣泛采用了膠帶機運輸土、砂石料。國內(nèi)的大伙房、岳城、石頭河等土石壩施工,膠帶機成為主要的運輸工具。膠帶機的爬坡能力大,架設(shè)簡易,運輸費用較低,比自卸汽車可降低運輸費用1/3~1/2,運輸能力也較高,膠帶機合理運距小于10km,膠帶機可直接從料場運輸上壩;也可與自卸汽車配合,作長距離運輸,在壩前經(jīng)漏斗由汽車轉(zhuǎn)運上壩;與有軌機車配合,用膠帶機轉(zhuǎn)運上壩做短距離運輸。目前,國外已發(fā)展到可用膠帶機運輸塊徑為400~500mm的石料,甚至向運輸塊徑達700~1000mm的更大堆石料發(fā)展。
3.斗輪式挖掘機開挖,膠帶機運輸,轉(zhuǎn)自卸汽車上壩
當填筑方量大,上壩強度高的土石壩,料場儲量大而集中,可采用斗輪式挖掘機開挖,它的生產(chǎn)率高,具有連續(xù)挖掘、裝載的特點,斗輪式挖掘?qū)⒘限D(zhuǎn)入移動式膠帶機,其后接長距離的固定式膠帶機至壩面或壩面附近經(jīng)自卸汽車運至填筑面。這種布置方案,可使挖、裝、運連續(xù)進行,簡化了施工工藝,提高了機械化水平和生產(chǎn)率。石頭河土石壩采用DW-200型斗輪式挖掘機開采土料,用寬1000mm、長1200余m、帶速150m/min膠帶上壩,經(jīng)雙翼卸料機于壩面用12t自卸汽車轉(zhuǎn)運卸料,日強度平均達4000~5000m^3,最高達10000m^3(壓實方)。美國圣路易土石壩施工中,采用特大型斗輪式挖掘機,開采的土料經(jīng)兩個卸料口輪流直接裝入100t的底卸汽車運輸,21個工作小時裝車1000車,取土高度12m,前沿開挖寬度18.3m。
4.采砂船開挖,有軌機車運輸,轉(zhuǎn)膠帶機(或自卸汽車)上壩
國內(nèi)一些大中型水電工程施工中,廣泛采用采砂船開采水下的砂礫料,配合有軌機車運輸。在我國大型載重汽車尚不能充分滿足需要的情況下,有軌機車仍是一種效率較高的運輸工具,它具有機械結(jié)構(gòu)簡單修配容易的優(yōu)點。當料場集中,運輸量大,運距較遠(大于10km),可用有軌機車進行水平運輸。有軌機車運輸?shù)呐R建工程量大,設(shè)備投資較高,對線路坡度和轉(zhuǎn)彎半徑的要求也較高。有軌機車不能直接上壩,在壩腳經(jīng)卸料裝置至膠帶機或自卸汽車轉(zhuǎn)運上壩。
壩料的開挖運輸方案很多,但無論采用何種方案,都應結(jié)合工程施工的具體條件。組織好挖、裝、運、卸的機械化聯(lián)合作業(yè),提高機械利用率;減少壩料的轉(zhuǎn)運次數(shù);各種壩料鋪填方法及設(shè)備應盡量一致,減少輔助設(shè)施;充分利用地形條件,統(tǒng)籌規(guī)劃和布置;運輸?shù)缆返馁|(zhì)量標準,對提高工效,降低車輛設(shè)備損耗,具有重要作用。
二.開挖運輸機械設(shè)備容量確定
分期施工的土石壩,應根據(jù)壩體分期施工的填筑強度和開挖強度來確定相應的機械設(shè)備容量,可按qd=K*K1*Vd/T*N
式中qd——壩體分期填筑強度,m^3/h;Vd——壩體分期填筑方量,m^3;K——施工不均勻系數(shù),可取1.2~1.3;K1——考慮沉降,削坡、損失等影響系數(shù),可取1.15~1.2;T——分期時段的有效工作日數(shù),d;按分期時段的總?cè)諗?shù),扣除節(jié)假日、降雨及氣溫影響可能的停工日數(shù),即為有效工作日數(shù);N——每日的工作小時數(shù),以20h計。壩體分期施工的開挖強度qc(m^3/h)為qc=K2*qd*rd/rn式中K2——開挖及運輸中的損失系數(shù),可取1.05~1.10;rd——土料的設(shè)計干表觀密度,t/m^3;rn——土料的天然干表觀密度,t/m^3。
滿足上壩填筑強度要求的挖掘機數(shù)量Nc為Nc=qc/Pc式中Pc——一臺挖掘機的生產(chǎn)率,m^3/h。
滿足上壩填筑強度要求的汽車總數(shù)量Na為Na=qc/Pa式中Pa——一輛汽車的生產(chǎn)率,m^3/h。配合一臺挖掘機所需的汽車數(shù)量n,其總的生產(chǎn)率應略大于一臺挖掘機的生產(chǎn)率,因此應滿足nPa>Pc。
為了充分發(fā)揮自卸汽車的運輸效能,應根據(jù)挖掘機械的斗容選擇具有適當斗容量(或載重量)的汽車。挖掘機裝滿一車斗數(shù)的合理范圍應為3~5斗,通常要求裝滿一車時間不超過3.5~4min,卸車是不超過2min。
第三節(jié)土料壓實
土石料的壓實,是土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。維持土石壩自身穩(wěn)定的土料內(nèi)部主力(粘結(jié)力和摩擦力)、土料的防滲性能等,都是隨土料密實度的增加而提高。例如,干表觀密度為1.4t/m^3的砂壤土,壓實后若提高到1.7t/m^3,其抗壓強度可提高4倍,滲透系數(shù)將降低至1/2000。由于土料壓實結(jié)果,可使壩坡加陡,加快施工進度,降低工程投資。
一.土料壓實特性
土料壓實特性,與土料自身的性質(zhì),顆粒組成情況、級配特點、含水量大小以及壓實功能等有關(guān)。
對于粘性土和非粘性土的壓實有顯著的差別。一般粘性土的粘結(jié)力較大,摩擦力較小,具有較大的壓縮性,但由于它的透水性小,排水困難,壓縮過程慢,所以很難達到固結(jié)壓實。而非粘性土料則相反,它的粘結(jié)力小,摩擦力大,具有較小的壓縮性,但由于它的透水性大,排水容易,壓縮過程快,能很快達到壓實。
土料顆粒粗細作成也影響壓實效果。顆粒愈細,空隙比就愈大,所以含礦物分散度愈大,就愈不容易壓實。所以粘性土的壓實干表觀密度低于非粘性土的壓實干表觀密度。顆粒不均勻的砂礫料,比顆粒均勻的細砂可能達到的干表觀密度要大一些。土料的含水量是影響壓實效果的重要因素之一。用原南京水利實驗處擊實儀(南實儀)對粘性土的擊實試驗,得到一組擊實次數(shù)、干表觀密度與含水量的關(guān)系曲線。
非粘性土料的透水性大,排水容易,壓實過程快,能夠很快達到壓實,不存在最優(yōu)含水量,含水量不做專門控制。這是非粘性土料與粘性土料壓實特性的根本區(qū)別。壓實功能大小,也影響著土料干表觀密度的大小,擊實次數(shù)增加,干表觀密度也隨之增大而最優(yōu)含水量則隨之減小。說明同一種土料的最優(yōu)含水量和最大干表觀密度并不是一個恒定值,而是隨壓實功能的不同而異。
一般說來,增加壓實功能可增加干表觀密度,這種特性,對于含水量較低(小于最優(yōu)含水量)的土料比對于含水量較高(大于最優(yōu)含水量)的土料更為顯著。
二.土石料的壓實標準
土料壓實得越好,物理力學性能指標就越高,壩體填筑質(zhì)量就越有保證。但土料的過分壓實,不僅提高了壓實費用,而且會產(chǎn)生剪力破壞,反而達不到應有的技術(shù)經(jīng)濟效果??梢妼瘟系膲簩崙幸欢ǖ臉藴剩捎趬瘟闲再|(zhì)不同,因而壓實的標準也各異。
(一)粘性土料(防滲體)
粘性土的壓實標準,主要以壓實干表觀密度和施工含水量這兩指標來控制。1.用擊實試驗來確定壓實標準;2.用最優(yōu)飽和度于塑限的關(guān)系;計算最大干表觀密度;3.施工含水量確定。
(二)砂土及砂礫石
砂土及砂礫石是填筑壩體或壩殼的主要材料之一,對其填筑密度也應有嚴格要求。它的壓實程度與粒徑級配和壓實功能有密切的關(guān)系,一般用相對密度Dr來表示:Dr=(emax-e)/(emax-emin)式中emax——砂石料的最大空隙比;emin——砂石料的最小空隙比;e——設(shè)計空隙比。
在施工現(xiàn)場,對相對密度進行控制仍不方便,通常將相對密度換算成相應的干表觀密度rp(t/m^3),作為控制的依據(jù).rp=rmax*rmin/[rmax-Dr(rmax-rmin)]式中rmax——砂石料最大干表觀密度,t/m^3;rmin——砂石料最小干表觀密度,t/m^3,設(shè)計的相對密度,于地震等級、壩高等有關(guān)。一般土石壩,或地震烈度在5讀以下的地區(qū),Dr不宜低于0.67;對高壩,或地震烈度為8~9度時,Dr應不小于0.75。對砂性土,還要求顆粒不能大小和過于均勻,級配要適當,并有較高的密實度,防止產(chǎn)生液化。
(三)石渣及堆石體(壩殼料)
石渣或堆石體作為壩殼材料,可用空隙率作為壓實指標。根據(jù)國內(nèi)外的工程實踐經(jīng)驗,碾壓式堆石體空隙率應小于30%,控制空隙率在適當范圍內(nèi),有利于防止過大的沉陷和濕陷裂縫。一般規(guī)定其壓實空隙率為22%~28%左右(壓實平均干表觀密度為2.04~2.24t/m^3)以及相應的碾壓參數(shù)。
三.壓實機械及壓實參變數(shù)
壓實機械對工程進度,工程質(zhì)量和造價有很大的影響。壓實機械的選擇原則:應根據(jù)筑壩材料的性質(zhì)、原狀土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、填筑方法、施工強度及作業(yè)面積的大小等,選擇性能能達到設(shè)計施工質(zhì)量標準的碾壓設(shè)備類型。如按不同材料分別配置不同的壓實機械,就會出現(xiàn)機械閑置的情況。所以確定機械種類和臺數(shù)時,還應從填筑整體出發(fā),考慮互相配合使用的可能。
1.羊腳碾
羊腳碾的羊腳插入土中,不僅使羊腳底部的土料受到壓實,而且使側(cè)向上午土料也受到擠壓,從而達到均勻的壓實效果。羊腳碾僅適用于壓實粘性土料和粘土,不適合壓非粘性土。土料壓實層在一定深度的范圍內(nèi),可以獲得較高的壓實干表觀密度,但土體的干表觀密度沿深度方向的分布不均勻。羊腳碾的獨特優(yōu)點是能夠翻松表面土層,可省去刨毛工序,保證了上下土層的結(jié)合質(zhì)量。此外,羊腳碾還能起到混合土料的作用,可以使土料級配和含水量比較均勻。羊腳頂端接觸應力的過大或過小,都會降低碾壓效果。
2.氣胎碾
氣胎碾適用于壓實粘土料,也適合于壓實非粘性土料,如粘性土、粘土、砂質(zhì)土和沙礫料等,都可以獲得較好的壓實效果。氣胎碾的充氣輪胎,在壓實過程中具有一定的彈性,可以和壓實的土料同時發(fā)生變形,輪胎與土料的接觸應力,主要取決于輪胎的充氣壓力,與輪胎的荷載大小無關(guān)。
3.振動碾
振動碾是一種以碾重靜壓和振動力共同作用的壓實機械,較之沒有振動的壓實機械,土中應力可提高4~5倍,因而它能有效地壓實堆石體、砂礫料和礫質(zhì)土;也可用與壓實粘性土和粘土。
4.夯實機械(重錘)
夯板使用于壓實沙礫料、礫質(zhì)土和粘性土,也可用于壓實粘土。
第四節(jié)壩體填筑
土石壩的壩基開挖、基礎(chǔ)處理及隱蔽工程等驗收合格后,就可以全面展開壩體填筑。壩體填筑包括基本作業(yè)(卸料、平料、壓實及質(zhì)檢)和輔助作業(yè)(灑水、刨毛]清理壩面和接觸縫處理)。
一.壩面流水作業(yè)
土石壩填筑必須嚴密組織,保證各工序的銜接,通常采用分段流水作業(yè)。分段流水作業(yè),是根據(jù)施工工序數(shù)目,將壩面分段,組織各工種的專業(yè)隊伍,依次進入各工段施工。對同一工段來講,各專業(yè)隊按工序依次連續(xù)施工;對各專業(yè)隊來講,依次連續(xù)地在各工段完成固定的專業(yè)工作。進行流水作業(yè),有利于施工隊伍技術(shù)水平的提高,保證施工過程中人、地和機具的充分利用,避免施工干擾,有利于壩面連續(xù)有序的施工。
1.組織流水作業(yè)原則
1)流水作業(yè)方向和工作段大小的劃分,要與相應高程的壩面面積相適應,并滿足施工機械正常作業(yè)要求。寬度應大于碾壓機械能錯車與壓實的最小寬度,或卸料汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑的2倍,一般為10~20m;長度主要考慮碾壓機械的作業(yè)要求,一般為40~100m。其布置形式(A.垂直壩軸線流水;B.平行壩軸線流水;C.交叉流水)。
2)壩體填筑工序,按基本作業(yè)內(nèi)容進行劃分(輔助作業(yè)可穿行,不過多占用基本作業(yè)時間),其數(shù)目與填筑面積大小,鋪料方式、施工強度和季節(jié)等有關(guān)。一般多劃分為鋪料和壓實2個工序;也有劃分為鋪料、壓實、質(zhì)檢3個工序或鋪料、平料、壓實、質(zhì)檢4個工序。為保證個工序能同時施工,壩面劃分的工作段數(shù)目至少應等于相應的工序數(shù)目;在壩面較大或強度較低的情況下,工作段數(shù)可大于工序數(shù)。
3)完成填筑土料的作業(yè)時間,應控制在一個班以內(nèi),最多不超過一個半班,冬夏季施工為防止熱量和水分散失,應盡量縮短作業(yè)循環(huán)時間。
4)應將反濾料和防滲料的施工緊密配合,統(tǒng)一安排。
2.擬定流水作業(yè)程序
1)擬定工序數(shù)目n.
2)擬定流水作業(yè)單位時間t(h):t=a*T/n式中T--一個班內(nèi)有效工作時間,h/班;n--工序數(shù)目;a--同一段各工序循環(huán)一次所用的班數(shù),一般取1~1.5.
3)計算工作段面積w(m^2):w=q/h*t/T式中q--壩體填筑相應高程的松土上壩強度,m^3/班;h--每層鋪松土厚度,m;T--一個班內(nèi)有效時間,h/班;t--單位時間(h).
4)計算工作段數(shù)目m,即:m=S/w式中S--壩體相應高程的填筑面積,m^2;w--工作段面積,m^2。
若m<n時,流水作業(yè)不能正常進行,需要進行適當調(diào)整,使兩者相等。調(diào)整途徑為合并某些工序以減少n;縮短流水單位時間t以增加m。
二.卸料及平料
通常采用自卸汽車、膠帶機直接進入壩面卸料,由推土機平鋪成要求的厚度。自卸汽車倒土的間距應使后面的平料工作減少,而且便于鋪成要求的厚度。在壩面各料區(qū)的邊界處,鋪料會有出入,通常規(guī)定其它材料不準進入防滲區(qū)邊界線的內(nèi)側(cè),邊界外側(cè)鋪土距邊界線的距離不能超過5cm。
為配合碾壓施工,防滲體土料鋪筑應平行于壩軸線方向進行。
1.自卸汽車卸料
自卸汽車可分為后卸、底卸和側(cè)卸三種。底卸式汽車可邊行駛邊卸料,但不能運輸大粒徑的塊石或漂石;側(cè)卸式汽車適用運輸反濾料及有固定卸料點的運輸。自卸汽車上壩的運輸線路布置,取決于壩址兩岸地形條件,樞紐布置,壩的高低,上壩強度等因素。主要有兩種布置方式:一種為汽車自兩岸(或一岸)岸坡上壩公路上壩,因此采用由兩岸向中央(或一岸想另一岸)進占方式;另一種為汽車沿壩坡“之”字形公路上壩。
(1)土料當用自卸汽車防滲土料時,為了避免重型汽車多次反復在已壓實的填筑土層上行駛,會使土層產(chǎn)生彈簧土、光面與剪力破壞,嚴重影響結(jié)合層的質(zhì)量,應采取進占法卸料與平料。即汽車卸料方向向前進展,一邊卸料,推土機也隨即平料,交替作業(yè),汽車在剛平好的松土上行駛,重車行駛壩面路線應盡量不重復。
(2)砂礫料,一般粒徑較小,推土機很容易在料堆上平土,因此,可采用常規(guī)的后退法卸料,即汽車卸料方向后退擴展。
(3)堆石料堆石料往往含大量的大塊徑石料,不僅影響推土機、汽車在卸料上行駛,還容易損壞推土機履帶和汽車的輪胎;而且也難以將堆石料散開??刹捎眠M占法卸料,推土機隨即平料,這樣大粒徑塊石易推至鋪料前沿的下部,細部粒料填入堆石體上部的空隙,使表面平整,便于車輛通行。
2.膠帶機上壩布置及卸料
(1)上壩布置上壩膠帶機應根據(jù)地形、壩長、施工場地具體條件、運輸強度以及施工分期等因素進行布置。布置方式主要有:①岸坡式布置;②壩坡式布置。
(2)膠帶機壩面卸料與鋪土厚度或壓實工具有關(guān),可適用于粘性土、砂礫料、砂質(zhì)土。其優(yōu)點是可利用壩坡直接上壩,不需專門道路,但要配合專門機械或人工散料,隨著壩體升高,將經(jīng)常移動膠帶機,一般有以下幾種卸、散料方式:①搖臂膠帶機卸料、推土機散料;②搖臂膠帶機卸料,人工——手推車散料。
三.碾壓方法
壩面的填筑壓實,應按一定的次序進行,避免發(fā)生漏壓與超壓。防滲體土料的碾壓方向,應平行壩軸線方向進行,不得垂直于壩軸線方向碾壓,避免局部漏壓形成橫穿壩體的集中滲流帶。碾壓機械行駛的行與行之間必須重疊20~30cm左右,以免產(chǎn)生漏壓。此外,壩料分區(qū)之間的邊界也容易成為漏壓的薄弱帶,必須特別注意要互相重疊碾壓。
根據(jù)工程實踐經(jīng)驗,碾壓機械行駛速度大小,對壩料(如粘性土)壓實效果有一定的影響,各種碾壓機械的行駛速度,一般應通過試驗確定。自行式碾壓機械的行駛速度以1~2檔為宜。羊腳碾、氣胎碾可采用進退錯距法或轉(zhuǎn)圈套壓法兩種。
四.結(jié)合部位施工
土石壩施工中,壩體的防滲土料不可避免地與地基、岸坡、周圍其他建筑的邊界相結(jié)合;由于施工導流、施工方法、分期分段分層填筑等的要求,還必須設(shè)置縱橫向的接坡、接縫。所以這些結(jié)合部位,都是影響壩體整體性和質(zhì)量的關(guān)鍵部位,也是施工中的薄弱環(huán)節(jié),處理工序復雜,施工技術(shù)要求高,且多系手工操作,質(zhì)量不易控制。接坡、接縫過多,還會影響到壩體填筑速度,特別是影響機械化施工。對結(jié)合部位的施工,必須采取可靠的技術(shù)措施,加強質(zhì)量控制和管理,確保壩體的填筑質(zhì)量滿足設(shè)計要求。1.壩基結(jié)合面;2.與岸坡及砼建筑物結(jié)合;3.壩體縱橫向接坡及接縫。
五.反濾層施工
反濾層的填筑方法,大體可分為削坡體、檔板法及土、砂松坡接觸平起法三類。土、砂松坡接觸平起法能適應機械化施工,填筑強度高,可做到防滲體、反濾料與壩殼料平起填筑,均衡施工,被廣泛采用。根據(jù)防滲體土料和反濾層填筑的次序,搭接形式的不同,可分為先土后砂法和先砂后土法。
無論是先砂后土法或先土后砂法,土砂之間必然出現(xiàn)犬牙交錯的現(xiàn)象。反濾料的設(shè)計厚度,不應將犬牙厚度計算在內(nèi),不允許過多削弱防滲體的有效斷面,反濾料一般不應伸入心墻內(nèi),犬牙大小由各種材料的休止角所決定,且犬牙交錯帶不得大于其每層鋪土厚度的1.5~2倍。
第五節(jié)砼面板堆石壩墊層與面板的施工
一.墊層施工
墊層為堆石體坡面上最上游部分,可用人工碎料或級配良好的砂礫料填筑。墊層須與其他堆石體平起施工,要求墊層坡面必須平整密實,坡面偏離設(shè)計坡面線最大不應超過3~5cm,以避免面板厚薄不均,有利于面板應力分布。施工程序:①先沿坡面上下無振碾壓數(shù)遍,隨即將突出及凹陷處加以平整;②然后用振動碾沿坡面自下而上用振動碾壓數(shù)遍,再次對凹突處進行平整;③在坡面上涂抹三次陽離子瀝青乳膠,每涂抹一次用手或機械噴撒一些粒徑小于3mm的砂子,并再在坡面上自下向上用振動碾碾壓。涂抹瀝青乳膠的目的是:用以粘結(jié)墊層坡面的松散材料不被振動滾落,可防止雨水對墊層坡面的沖刷,提高墊層的阻水性和使面板易于沿墊層坡面滑移,避免開裂。
二.砼面板的分縫止水及施工
砼防滲面板包括主面板及砼底座。面板砼應滿足設(shè)計和施工強度、抗?jié)B、抗侵蝕、抗凍及溫度控制的要求。1.面板的分縫止水;2.砼面板施工,底座的基坑開挖、處理、錨筋及灌漿等項目,應按設(shè)計及有關(guān)規(guī)范要求進行,并在壩體填筑前施工。砼面板,是面板堆石壩擋水防滲的主要部位,同時也是影響進度與工程造價的關(guān)鍵。在確保質(zhì)量的前提下,還必須進一步研究快速經(jīng)濟的施工技術(shù),如施工機具的研制、砼輸送和澆筑方案的選擇、施工工藝及技術(shù)措施等方面的問題。
第六節(jié)質(zhì)量檢查控制及事故處理
土石壩施工的整個過程中,加強施工質(zhì)量的檢查與控制,是保證施工質(zhì)量的重要措施;同時,對施工中出現(xiàn)的質(zhì)量事故,必須及時地認真處理,確保壩體的安全運用。
一.質(zhì)量檢查控制
施工質(zhì)量是直接影響壩體土料物理力學性質(zhì),從而影響到大壩安全的重要因素。我國在已查明滑坡原因的107座土壩中,因施工質(zhì)量差而滑坡潰壩的有73座,占68%。土石壩施工中,質(zhì)量檢查控制的項目較多,從壩基的開挖及處理、直到壩體的填筑,都應按國家和部頒發(fā)的有關(guān)標準、工程的設(shè)計和施工圖、技術(shù)要求以及工地制定的施工規(guī)定進行。
二.事故處理
最常見的事故是土石壩的防滲土體發(fā)生裂縫、滑坡、壩體及壩基漏水等。
1.干縮、凍融裂縫
干縮裂縫多發(fā)生在施工期上下游壩坡或壩頂?shù)奶钪嫔?,其特征是?guī)律性差,呈龜裂狀。如不及時處理,將加速水力劈裂或不均勻沉陷裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,造成嚴重的危害。其防止方法是及時做好護坡和保護層。對已出現(xiàn)的裂縫,可視深淺的不同,采用開挖回填或?qū)⒘芽p全部鏟除重新回填處理。
2.沉陷裂縫
由于岸坡過陡或坡率變差大,地基不均勻沉降,黃土濕陷變形,壩體施工期填筑高度過大及壩體壓實不夠等原因而產(chǎn)生沉陷裂縫。這種裂縫有橫向和縱向兩種,而以橫向裂縫危害更大。對橫向裂縫,不論其大小,都應進行嚴格的處理,防止貫穿壩體漏水失事。如裂縫深度在1.5m以內(nèi),可沿縫開挖成梯形斷面,應挖至裂縫尖滅后再加深0.2~0.5m。以防止遺漏“多”字形成或“紡錘形”裂縫的存在;在裂縫水平方向的開挖寬度,應延伸裂縫尖滅后再加長1~2m。裂縫開挖后應避免日曬雨淋,防止雨水滲入縫內(nèi),回填時要注意新老土料的結(jié)合。
3.滑坡裂縫
土壩的滑坡多出現(xiàn)在均質(zhì)土壩的施工期或初期運行中,據(jù)裂縫的不同特點,可分成滑弧形式和塑流滑動兩大類。
第七節(jié)雨季和冬季施工
受外界氣象環(huán)境的影響,尤其是對防滲土料影響更大。雨季會給土料增大含水量;而冬季土料又會凍結(jié)成塊,都會影響壓實效果和施工質(zhì)量。此外,為了保證壩體的施工速度,降低工程造價,也需要解決好雨季和冬季中的施工措施問題。
一.雨季施工
土石壩防滲體土料,在雨季施工總的原則是“避開、適應和保護”。一般情況下應盡量避免在雨季進行土料施工;選擇對含水量不敏感的非粘性土料適應雨季施工,爭取小雨日施工,以增加施工天數(shù);在雨日不太多,降低強度大,花費不大的情況下,采取一般性的防護措施也常能奏效。
運輸?shù)缆芬彩怯昙臼┕さ年P(guān)鍵之一。一般的泥結(jié)碎石路面,當遇雨水侵泡時,路面容易破壞,即使天晴壩面可復工,但因道路影響了運輸而不能即時復工,不少工程有過此教訓。所以應加強雨季路面維護和排水措施,在多雨地區(qū)的主要運輸?shù)缆罚煽紤]采用砼路面。
二.冬季施工
寒冷地區(qū),當日平均氣溫低于0°C時,粘性土料按低溫季節(jié)施工。日平均氣溫低于-10°C時,一般不宜填筑土料,否則應進行技術(shù)論證。冬季施工的主要問題在于;土的凍結(jié)使土體強度增高,不易壓實;而凍土的融化卻使土體的強度和土坡的強度和土坡的穩(wěn)定性降低;處理不好,將使土體產(chǎn)生滲漏或塑流滑動。外界氣溫降低時,土料中水份開始結(jié)冰的溫度低于0°C,即所謂過冷現(xiàn)象。1.負溫下的土料填筑;2.負溫下的沙礫料填筑;3.架設(shè)暖棚。
第二章水工隧洞施工
水工隧洞施工的主要內(nèi)容是開挖、出渣、襯砌或支護、灌漿工作等。常用的開挖掘進方法為鉆孔爆破法,也有采用掘進機直接開挖的。襯砌和支護的型式,常用現(xiàn)澆鋼筋砼以及噴錨支護。隧洞灌漿的目的是為了加固圍巖或充填襯砌與圍巖之間的空隙。
鉆爆法開挖掘進的施工過程為測量放線、鉆孔、裝藥、爆破、通風散煙、安全檢查與處理、裝渣運輸、洞室臨時支護、洞室襯砌或支護、灌漿及質(zhì)量檢查等。同時還需要進行排水、照明、通風、供水、動力供電等輔助作業(yè),以保證隧洞施工的順利進行。
上述各項工作,絕大部分是在地面以下,施工場地狹窄的情況下進行的,施工干擾大,勞動條件差,施工組織復雜,安全問題突出。如果遇到不良的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,如大的斷層和破碎帶、大的溶洞和地下暗河、高壓含水層等,將嚴重影響施工進度和安全。正確處理安全、質(zhì)量、進度和經(jīng)濟的關(guān)系,采用有效的機械設(shè)備與新的施工技術(shù),加強安全措施,嚴密組織施工。
第一節(jié)隧洞開挖
一.開挖方式
隧洞開挖方式有全斷面開挖法和導洞開挖法兩種。開挖方式的選擇主要取決于隧洞圍巖的類別、斷面尺寸、施工機械化程度和施工水平、合理選擇開挖方式對于加快施工進度,節(jié)約投資,保證施工安全和施工質(zhì)量均有重要的意義。
(一)全斷面開挖法
是在整個斷面上一次鉆爆開挖成型。在隧洞斷面不大,圍巖穩(wěn)定性好,不需要臨時支護或局部支護,又有完善的機械設(shè)備時,可采用這種開挖方式。全斷面開挖上午凈空面積大,個工序相互干擾小,有利于機械化作業(yè),施工組織較簡單、掘進速度快。但這種方式受到機械設(shè)備、地質(zhì)條件和斷面尺寸的限制。全斷面開挖又分為垂直掌子面掘進和臺階掌子面掘進兩種。
(二)導洞開挖法
導洞開挖法就是先開挖斷面的一部分,稱為導洞,然后開挖至整個設(shè)計斷面。這種開挖方式,可利用導洞進一步了解和掌握地質(zhì)情況,并在擴大開挖時增大爆破臨空面,提高爆破效果。根據(jù)導洞與擴大部分的開挖次序,有導洞專進法和并進法兩種。
根據(jù)導洞在橫斷面位置的不同有下導洞、上導洞、中導洞、雙導洞等;1.下導洞開挖法,導洞布置在斷面的下部,又稱漏斗棚架法;2.上導洞開挖法,對稱頂拱掘進法,常用的“上導洞邊挖邊襯,先拱后墻襯砌法”。
二.導洞的形狀和尺寸
導洞一般采用上窄下寬的梯形斷面,這樣的斷面受力條件較好,也便于利用斷面底角,布置風、水、電等管線。
三.炮孔布置和裝藥量計算
(一)炮孔布置布置在開挖面上的炮孔,按其作用不同為掏槽孔、崩落孔和周邊孔等三種。
1.掏槽孔布置在開挖面中心部位,首先炮出一個小的槽穴,其作用是增加爆破臨空面,提高周圍炮孔的爆破效果。
2.崩落孔均勻布置在掏槽孔與周邊孔之間,爆破順序次于掏槽孔,其作用是爆落巖體。崩落孔通常與開挖面垂直,要求孔底落在同一平面上,以保證掘進后的開挖面平整。
3.周邊孔布置在開挖面的四周,一般最后起爆(采用預裂爆破例外),其作用是控制開挖輪廓線。
(二)炮孔數(shù)目和深度隧洞開挖斷面上的炮孔總數(shù)N,常用下面經(jīng)驗公式估算,即N=k1*(f*S)^1/2式中k1--系數(shù),一個臨空面用2.0;f--巖石的堅固系數(shù);S--開挖斷面面積,m^2.
(三)裝藥量隧洞爆破中,炸藥用量多少直接影響開挖斷面的輪廓、掘進速度、圍巖穩(wěn)定和爆破安全。此外,爆落石塊的大小還影響裝渣運輸。由于巖性質(zhì)和巖層的構(gòu)造差別甚大,斷面大小、爆落塊度及炸藥性質(zhì)也不完全相同,因此裝藥輛必須經(jīng)過現(xiàn)場試驗確定。開工前,可按下式估算Q=K*S*L式中Q--一次掘進中的炸藥用量,kg;K--單位炸藥消耗量,kg/m^3;S--開挖斷面面積;L--崩落孔炮孔深度,m。
四.鉆孔作業(yè)
鉆孔作用在掘進循環(huán)時間中占有很大的比重。鉆孔的機具有風鉆和鉆孔臺車。
五.裝渣運輸作業(yè)
隧洞裝渣和出渣是一項很繁重的工作,約占循環(huán)時間的50~60%,也是影響掘進速度的關(guān)鍵。包括裝渣和運輸兩項工作。
六.隧洞臨時支護
隧洞在開挖過程中,穩(wěn)定性差的圍巖容易發(fā)生坍塌和個別石塊跌落,為了確保施工安全,必須對開挖出來的空間進行有效的支護。只有在圍巖穩(wěn)定的情況下,才可以不加臨時支護。(分噴錨支護和構(gòu)架支撐)
七.隧洞開挖的輔助作業(yè)
隧洞開挖的輔助作業(yè)有通風、防塵、防有害氣體、供水、排水、供電、照明等。很明顯,這些輔助工作是改善洞內(nèi)勞動條件和工程順利進行的必要保證。
八.隧洞開挖循環(huán)作業(yè)
指在一定時間內(nèi),使開挖面掘進一定的深度(即循環(huán)進尺)所完成的各項工作。
第二節(jié)隧洞襯砌與灌漿
在現(xiàn)澆砼或鋼筋砼襯砌、砼預制塊或拱石襯砌、噴錨支護等。
一.隧洞襯砌
現(xiàn)澆襯砌的施工程序與一般水工基本相同,也需要分縫(段)、分塊、立模、扎筋、砼運輸入倉、振搗密實。
二.隧洞灌漿
隧洞灌漿有回填灌漿和固結(jié)灌漿兩種。
第三節(jié)隧洞噴錨支護
是采用噴射砼、鋼筋錨桿、鋼筋網(wǎng)對洞室圍巖進行單獨或聯(lián)合支護的統(tǒng)稱。
鋼筋砂漿錨桿,可在鉆孔內(nèi)先注入砂漿后插入錨桿,或先插錨桿后注入砂漿,待砂漿凝結(jié)硬化后即形成鋼筋砂漿錨桿。
噴射砼水泥用量較大,而且又摻有速凝劑,所以凝結(jié)硬化快,必須加強養(yǎng)護。一般在噴射砼后1~2小時即開始灑水養(yǎng)護,灑水次數(shù)一保持砼有足夠的濕潤狀態(tài)為宜,養(yǎng)護時間不小于7~14天。
實踐篇
云鵬電站引水隧洞開挖及支護。
云鵬電站引水隧洞巖性為長石石英砂巖與灰質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層,進口段巖體完整性較差~很差,其余較好。在地下水位以下,統(tǒng)籌安排化整為零,以新奧法為依據(jù),噴錨支護按期完成任務(wù)。
就云鵬電站引水隧洞最樂觀的安排是采用隧洞掘進機。其原因為:①在條件適合情況下,掘進速度快,本電站引水隧洞沿線地表自然坡度30~40°,有零星基巖出露,大部分坡表被第四系覆蓋,厚度約5m,被5#沖溝口切割,但深度不大,除進、出口段外,隧洞埋深多在15~45m間。
引水隧洞沿線穿過三疊系上統(tǒng)鳥格組上段T3地層,巖性為長石石英砂巖與灰質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層,薄~中厚層狀結(jié)構(gòu)巖層產(chǎn)狀N60°~70°W,SW∠70~80°,以弱、微風化巖石為主。沿線穿過1條Ⅱ級結(jié)構(gòu)面(F13),3條Ⅲ級結(jié)構(gòu)面(F14、F15、F16),此外層間擠壓面較為發(fā)育。
隧洞進水口段,地形相對較為平緩,表面坡積層2~4m,全風化底界埋深34.24m,強風化底界埋深60.4m,弱風化底界埋深80.14m,全、強風化層較厚。進水口最大開挖深度約40m,基礎(chǔ)地基為強風化巖體,該地段巖層陡傾角向坡外,且強風化巖體結(jié)構(gòu)面松弛,節(jié)理連通性好,抗剪強度較底,洞臉邊坡穩(wěn)定條件差,需加強支護處理,除引水隧洞進、出口段巖體完整性較差~很差,其余洞段巖體完整性一般較好。所有洞段均在地下水位以下。
采用掘進機開挖隧洞的速度可比鉆爆法快50%以上。
②開挖洞壁光滑,糙率低,其曼寧糙率系數(shù)約在0.0154~0.016之間,更相當于鉆爆法不加襯砌洞室糙率系數(shù)的一半左右。因此水頭損失也比鉆爆法所需斷面的70%左右。
③減少支護及襯砌工程量。洞型多為光滑圓形,有利于圍巖穩(wěn)定,對圍巖的破壞遠小于鉆爆法。
④掘進機采用電力驅(qū)動,無爆破后的煙塵廢氣,而且多數(shù)可用電瓶車牽引出渣,無內(nèi)燃機廢氣。一般單頭掘進可達10~12km,節(jié)省施工支洞及進路,縮短了工期。
⑤對圍巖及地面建筑物施工影響較小,不產(chǎn)生爆破需動,對多洞近距離開挖有利。本電站三條隧洞間距僅11m左右。
此起彼伏,盡管掘進機是代表最先進的生產(chǎn)力,但對于現(xiàn)實社會及特殊地區(qū)、經(jīng)濟將出現(xiàn)如下缺點:①設(shè)備比較復雜,價格較貴,安裝費時,對于洞長較短時,采用掘進機并不經(jīng)濟。當洞徑為3~4m時,使用掘進機的洞長不宜短于2~3km;洞徑若為4~7m,則不宜短于4~5km。而本電站最長引水隨洞為272.332m,開挖洞徑6~7m;②采用掘進機要求較大的曲率半徑,因為整套掘進機機身長度較大,一般達16~20m,加之機后聯(lián)接的輔助設(shè)備限制了轉(zhuǎn)彎半徑不能小于150~450m;③采用掘進機施工,洞徑變化不能太大,掘進機直徑目前可由1.2m到12m,對于一定的掘進機設(shè)備,其洞徑變化不能大于+-10%;④巖石條件合適時才能發(fā)揮掘進機的效能。實踐證明,堅硬多節(jié)理的巖體對掘進機工作不利,速度減慢,刀具磨損嚴重。在這方面,本工程滿足要求;⑤運輸及維修工作較復雜,其設(shè)備大、長、重,對運輸及維修有特殊要求;⑥初期設(shè)備投資大,國外開挖洞徑為2.4m隧洞,掘進機施工費用為鉆爆法的88%,但設(shè)備費為鉆爆法的3~4倍左右。
據(jù)本工程地形、交通不能滿足要求。因此,本工程放棄了掘進機,而采用鉆爆法。
第一章鉆爆開挖
通過鉆孔、裝藥、引爆炸藥而破碎巖土介質(zhì)的地下隧洞的開挖方法,稱鉆爆法。
地下隧洞鉆爆開挖施工前一般須作好以下工作:1.詳細了解、分析地質(zhì)情況,作出洞線方向巖體質(zhì)量評價及等級劃分,掌握洞線方向巖體結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀,如斷層節(jié)理、破碎帶等地質(zhì)缺陷的性質(zhì);2.據(jù)鑿巖機械、爆破器材性能條件選擇開挖方法;3.開挖斷面上(工程界稱掌子面)的鉆孔布置,包括孔數(shù)、深度、方位,不同類型鉆孔參數(shù)的設(shè)計;4.裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
本電站引水隧洞分上平段、下平段、中間斜井段,其鉆爆開挖方法亦有不同。
一.平洞段開挖
其開挖方法的選定,主要是依據(jù)地質(zhì)條件,斷面大小,施工機械的作業(yè)高度和范圍。據(jù)本工程實際情況采用全斷面開挖法,就是在整個設(shè)計斷面上一次鉆爆實現(xiàn)一個進尺的開挖方法。特點是施工凈空大,可布置大型高效施工機械,便于機械化施工,施工組織比較簡單。對于一個進尺深度的巖體爆破而言,炸藥用量多于分部開挖的用量,因此爆破震動的相對也較大,但完成一個進尺深度的開挖需要多次鉆爆,對圍巖的擾動次數(shù)增多。
全斷面開挖之后,如支護不及時,則圍巖變位往往較大,因此對中軟質(zhì)且裂隙發(fā)育的巖體的圍巖穩(wěn)定不利;若能采取科學合理的技術(shù)措施,嚴格遵循開挖與支護協(xié)調(diào)進行,在中軟質(zhì)巖體中進行較大斷面的全斷面開挖,也是可行的。
全斷面開挖對洞軸線方向巖體性狀的預見性較差,這就要求事先做好地質(zhì)勘測工作。
二.斜井開挖
斜井的開挖一般分為兩類:正挖法(即自上而下開挖法)和反挖法(即自下而上開挖法)
第二章支護
我們進行開挖破壞了巖體,使圍巖的應力集中。唯一的辦法用更強的強度、穩(wěn)定性、剛度的材料去抗消這種應力,使它達到新的平衡。
事實證明,除了圍巖的表層支護,還需要深入巖體(內(nèi)部)如:錨桿、灌漿等。
隧洞在開挖過程中,穩(wěn)定性較差的圍巖容易發(fā)生坍塌和個別石塊跌落,為了確保施工安全,必須對開挖出來的空間進行有效的臨時支護。只有在圍巖穩(wěn)定的情況下,才可以不加臨時支護。
臨時支護可分為噴錨支護和構(gòu)架支撐兩類。出特殊情況外,應優(yōu)先選用噴錨支護。本工程用的是鋼支撐,鋼支撐適用于破碎而不穩(wěn)定的巖層,它能承受很大的山巖壓力、耐久性好、所占空間小。鋼支撐可以多次,也可以留住永久性襯砌中不再撤除。(本工程采用后者)
第三章總結(jié)
物質(zhì)世界是靈活多變的東西,隧洞的開挖與支護同樣如此。不斷的探索和尋找新的、安全、經(jīng)濟、快捷的施工方案是我們共同的希望。
立志篇
昨天,我也許在理論世界取得了一點薄績,但從今天開始一切從零開始。時間在前進,思維方式也應該前進。我們每個人就是一個局域網(wǎng),我們共同的目標是Internet。
忘記昨天,把握今天,開創(chuàng)未來。努力實現(xiàn)理論邏輯向?qū)嵺`邏輯過渡,不斷的提升自己的經(jīng)驗值。
成功是我唯一追求的目標,在沒有成功之前我決不退縮。盡管前面有許多黑色,但我相信黎明就在前面。
欲于意志作為指南針,以務(wù)實的鐵器時代為信念,明天一定是黎明(意志——生命的永恒動力)。
(四川電力職業(yè)技術(shù)學院建筑環(huán)保工程系水工001班)
(中國水利水電第五工程局六分局云鵬施工局)
參考資料
1.武漢水利電力大學楊康寧主編.水利水電工程施工技術(shù)第二版.北京:中國水利水電出版社,1997.6
2.成都水力發(fā)電學校廖德全主編.水利工程施工第三版.北京:中國水利水電出版社,1996.5
水電是潔凈能源,是西部地區(qū)重要的能源資源,開發(fā)西部水電,實現(xiàn)“西電東送”是實施“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的重要舉措,也是西部地區(qū)脫貧致富的重要途徑之一。但水電站往往處于深山峽谷,甚至高地震區(qū)中,水電站的潰決將造成巨大的損失,為了預估潰壩洪水帶來的影響,并提早采取相應的措施,將洪水災害造成的影響減少到最小程度,有必要進行潰壩洪水計算。
本次計算電站地處青藏高原東南緣,區(qū)域內(nèi)地勢較高,平均海拔在4000m左右。且電站壩址區(qū)覆蓋層深厚,構(gòu)造裂隙較發(fā)育,是我國西部著名的強地震帶。電站下游主要的城鎮(zhèn)為某城市,該城為我國西部少數(shù)民族集居區(qū),經(jīng)濟以農(nóng)牧業(yè)為主。
2數(shù)學模型
2.1模型結(jié)構(gòu)
本次計算采用美國國家氣象局編制的潰壩洪水預報模型DAMBRK模型[1]。該模型由三部分組成:1)大壩潰口形態(tài)描述。用于確定大壩潰口形態(tài)隨時間的變化,包括潰口底寬、潰口頂寬、潰口邊坡及潰決歷時。2)水庫下泄流量的計算。3)潰口下泄流量向下游的演進。
2.1.1潰口形態(tài)確定
潰口是大壩失事時形成的缺口。潰口的形態(tài)主要與壩型和筑壩材料有關(guān)。目前,對于實際潰壩機理仍不是很清楚,因此,潰口形態(tài)主要通過近似假定來確定??紤]到模型的直觀性、通用性和適應性,一般假定潰口底寬從一點開始,在潰決歷時內(nèi),按線性比率擴大,直至形成最終底寬。若潰決歷時小于10分鐘,則潰口底部不是從一點開始,而是由沖蝕直接形成最終底寬。潰口形態(tài)描述主要由四個參數(shù)確定:潰決歷時(τ),潰口底部高程(hbm),潰口邊坡(z)。由第一個參數(shù)可以確定大壩潰決是瞬潰還是漸潰。由后面三個參數(shù)可以確定潰口斷面形態(tài)為矩形、三角形或梯形及局部潰或全潰。
2.1.2水庫下泄流量計算
水庫下泄流量由兩部分組成,一是通過潰口下泄流量Qb,二是通過泄水建筑物下泄的流量Qs,即
Q=Qb+Qs
漫頂潰口出流由堰流公式計算
Qb=C1(h-h(huán)b)1.5+C2(h-h(huán)b)2.5
其中C1=3.1biCvKS,C2=2.45ZCvKS
當tb≤τ時,hb=hd-(hd-h(huán)bm)·tb/τ
bi=b·tb/τ
當tb>τ時,b=hbm
bi=b
行進流速修正系數(shù)Cv=1.0+0.023Q′2/[B′2d(h′-h(huán)bm)2(h′-h(huán)b)]
Ks=1.0
當(h′t-h(huán)′b)/(h′-h(huán)′b)≤0.67
KS=1.0-27.8[(h′t-h(huán)′b)/(h′-h(huán)′b)-0.67]3
當(h′t-h(huán)′b)/(h′-h(huán)′b)>0.67
式中hb為瞬時潰口底部高程;hbm為終極潰口底高程;hd為壩頂高程;hf為漫頂潰壩時的水位;h為庫水位高程;bi為瞬時潰口底寬;b為終極潰口底寬;tb為潰口形成時間;Cv為行進流速修正系數(shù)(Brater1959);Q為水庫總下泄流量;Bd為壩址處的水庫水面寬度;Ks為堰流受尾水影響的淹沒修正系數(shù)(Venard1954);ht為尾水位(靠近壩下游的水位)。
尾水位(ht)由曼寧公式計算,即
Q=(1.49/n)·S1/2A5/3/B2/3
式中n為曼寧糙率系數(shù);A為過流斷面積;B為過流斷面的水面寬;S為能坡。
管涌潰口出流由孔口出流公式計算
Qb=4.8Ap(h-h′)1/2
式中Ap=[2bi+4Z(hf-hb)](hf-hb)。
若ht≤2hf-hb時,h′=hf,否則ht>2hf-hb時,h′=ht
溢洪道下泄流量(Qs)計算如下
Qs=CsLs(h-hs)1.5+CgAg(h-hg)0.5+CdLd(h-hd)1.5+Qt
式中Cs為無控制的溢洪道流量系數(shù);hs為無控制的溢洪道堰頂高程;Cg為有閘門的溢洪道流量系數(shù);hg為有閘門的溢洪道中心線高程;Cd為漫壩水流的流量系數(shù);Ls為溢洪道長度;Ag為閘門過流面積;Ld為壩頂長度減Ls;Qt為與水頭無關(guān)的固定下泄流量項。
水庫總出庫流量過程是水庫蓄水和入庫流量共同作用的結(jié)果,本模型采用水文蓄量法來推求水庫總出庫流量,程如下
I-Q=ds/dt
式中I為入庫流量;Q為總出庫流量;ds/dt為水庫蓄量隨時間變化率。
將上述方程用有限差分法離散可得
(Ii+Ii+1)/2-(Qi+Qi+1)/2=s/t
其中上標i和i+1分別表示t和t+t時刻變量的值。
s=(ASi+1+ASi)(hi+1-hi)/2
代入有關(guān)公式得到總的離散方程為
(ASi+1+ASi)(hi+1-hi)/t+C1(h-h(huán)b)1.5+C2(h-h(huán)b)2.5+CsLs(h-hs)1.5+
CgAg(h-hg)0.5+CdLd(h-hd)1.5+Qt+Qi-Ii+1-Ii=0
上述方程可用Newton—Raphson迭代法求解,得到水位h和下泄流量Q。
2.1.3潰壩洪水向下游演進
本模型采用圣維南方程來描述洪水波向下游的傳播,其方程形式如下
連續(xù)方程
動量方程
式中A為有效過流面積;A0為非有效過流面積(灘地蓄水面積);q為沿河道單位距離的側(cè)向入流或出流(“+”表示入流,“—”表示出流);Sf為摩阻比降;由曼寧公式求出:Sf=n2|Q|Q/2.21A2R4/3;Se為局部損失(擴散—收縮)比降;Se=K(Q/A)2/2gx。
圣維南方程為雙曲型偏微分方程組,目前尚無法求出其解析解。應用中通常將其離散為代數(shù)方程,然后求出其數(shù)值解。本模型中,變量的時間差分采用中心差分,即
變量的空間差分采用有加權(quán)系數(shù)θ的向前差分
變量本身的近似表示如下
將上述離散式代入圣維南方程中,得到兩個非線性方程。對N個斷面的河道,有(N-1)個河段,可建立(2N—2)個方程。給定上、下游邊界,共同組成2N個非線性方程,利用NewtonRaphson法迭代求解方程組,可求出任意時刻各斷面有關(guān)的水力要素。
2.1.4初始條件和邊界條件
初始條件:在求解上述不恒定流方程時,為了使方程的解盡快收斂,必須給定一個適當?shù)某跏贾?,即時段初(t=0),各斷面的水位(h)或流量(Q)。本模型給定恒定非均勻流作為河道初始流條件。該初始值可由下列恒定流方程求出
Qi=Qi-1+qi-1xi-1i=2,3,4…N
式中Qi為壩址處的恒定流量,qi-1為沿河斷面間莫玿內(nèi)有支流匯入的單寬旁側(cè)入流量。
對于給定的上游初始流量條件及下游末端斷面的確定的起始水位,用Newton—Raphson法很容易迭代求解上述方程,得到各斷面的初始水位和流量。
對于山區(qū)河流,由于斷面比降較大,某些斷面可能會出現(xiàn)急流、跌水等復雜的流態(tài)。利用上述恒定流方程求解時,可能會出現(xiàn)迭代不收斂的情況,使得計算無法繼續(xù)。為了解決這種問題,在推求水面線時,對可能會出現(xiàn)以上復雜流態(tài)的斷面,采用臨界流方程,用臨界流水深作為該斷面的水位初值。臨界流方程可表示為
F3/B-Q2/g=0
當下斷面為急流,上斷面為緩流時,取上斷面水位為臨界水位。上述方程為超越方程可用對分法求。
上游邊界條件:可用水庫的出流過程線Q(t)。
下游邊界條件:可用下游斷面的水位流量關(guān)系曲線。
若最下游的流量由河道控制,可用滿寧公式給出其水位流量關(guān)系
若最下游流量由建筑物控制,則其關(guān)系式可表示為
QN=Qb+Qs
式中Qb為潰口流量,Qs為溢洪道流量。此兩變量均與末斷面水位hN有關(guān),故上式可確定末斷面的水位流量關(guān)系。
2.1.5t及x的選擇
在求解不恒定流方程時,由于數(shù)值離散本身的特點,適當選擇時間步長t和空間步長x對方程的穩(wěn)定性和收斂性至關(guān)重要。本模型的時間步長采用變時間步長,表示如下
t=0.5t≤tb-0.5
t=τ/20tb-0.5<t<tb+2τ
t=Tp/20t≥tb+2τ
式中τ為出流過程線的峰現(xiàn)時間。
空間步長的選擇由數(shù)值離散的穩(wěn)定條件決定:x/Ct≤1。
潰壩洪水過程線是一個尖瘦的曲線,隨著向下游的傳播,洪峰不斷衰減,過程線不斷展寬,因此,計算時間步長可隨洪水波的向下游演進而加大,空間步長也可隨之加大即緊靠壩址下游處選擇較小的x,隨著距壩址的距離增大,x的值可隨之增大。
2.2模型驗證
本模型經(jīng)用雅礱江唐古棟滑坡堵江后形成的潰壩洪水演進實測資料驗證[2],并經(jīng)二灘不恒定流出流資料驗證,計算值與實測值符合較好。證明本模型在模型結(jié)構(gòu)、計算方法及參數(shù)選擇上是基本合理的。
3大壩潰決方案的擬定
3.1潰決形式
本電站上庫大壩按10000年一遇洪水校核,壩頂高程為3829.5m。正常蓄水位3824.5m,庫容為1.26億m3。水庫一般在正常蓄水位下運行,因此不會出現(xiàn)超標準洪水漫頂潰決的情況。本電站庫周無大型坍滑體存在,不會出現(xiàn)因滑坡造成的涌浪導致大壩漫頂潰決的情況。
土石壩失事主要原因是:施工質(zhì)量差、水庫調(diào)度管理失當及出現(xiàn)大于抗震烈度的地震等。失事形式主要為管涌,據(jù)資料統(tǒng)計由于管涌造成大壩失事的占38%。管涌從發(fā)生到大壩潰決一般要經(jīng)歷一個比較長的時間,易于察覺。在發(fā)生管涌時,除了采取適當?shù)墓こ檀胧﹣碜柚构苡客猓€應及時開啟泄水設(shè)施泄流,以便降低庫水位。本水庫水位與放空洞放空時間關(guān)系見表1。
表1某水庫水位與放空洞放空時間關(guān)系
Table1Relationshipbetweenwaterlevelandemptyingtimeinonereservior
--------------------------------------------------------------------------------
放空時間/d
1
3
5
7
8
9
10
--------------------------------------------------------------------------------
庫水位/m
3821.6
3815.0
3808.4
3801.6
3798.0
3795.1
3791.7
--------------------------------------------------------------------------------
3.2潰口寬度及底高程
土石壩的潰決過程是水流與壩體相互作用的一個復雜的過程。到目前為止,潰壩的潰決機理還不是十分清楚。一般而言,土石壩的潰口寬度及底高程與壩體的材料,施工質(zhì)量及外力如地震等因素有關(guān)。在具體計算時,潰口尺寸一般根據(jù)實驗和實測資料確定。
本水電站上庫壩體潰口尺寸通過已有資料和大壩自身的結(jié)構(gòu)、型式及筑壩材料確定為:潰決底高程為3788.0m,潰口邊坡,不考慮原始河床沖刷時取1:1.5,考慮原始河床有少量沖刷時取1:1。潰口底寬由壩體材料和當?shù)氐匦未_定,考慮壩上游原始河床有少量沖刷經(jīng)計算取最大底寬為150m,當不考慮原始河床沖刷時,潰口底寬由原始河床控制為70m。
3.3潰決歷時
大壩的潰決歷時因大壩的型式、壩高、筑壩材料、施工質(zhì)量及潰決形式的不同而不同,可從幾分鐘到數(shù)小時不等。土石壩[3]的潰決一般是漸潰,歷時一般為0.5~2.0h。如我國河南板橋水庫土壩潰決歷時1.5h,青海溝后壩為砂礫石面板壩,潰決歷時為1.7h,美國Teton土壩潰決歷時為1.25h??紤]本電站大壩為碎石土心墻堆石壩,抗沖能力強,取該電站潰決歷時為2.0h。
3.4潰決方案的擬定
本電站大壩為土石壩,考慮失事主要形式為管涌,潰決形式為漸潰。由管涌導致的壩體潰決,在潰決前有一定的跡象。當發(fā)現(xiàn)大壩出現(xiàn)異常,除采取適當?shù)墓こ檀胧┩?,還可以通過放空水庫降低庫水位,使大壩潰決前壩前水位盡可能低,從而達到減小潰決流量,減少損失的目的。初步擬定四種放空水庫方案即:不放空、放空3天、放空5天、放空7天,相應壩前水位分別為3824.5m,3815m,3808.4m,3810.6m。則潰決方案組合有8種,詳見表2。
表2某電站潰壩方案組合表
Table2Dambreakschemesofonepowerstation
--------------------------------------------------------------------------------
方案
不放空
3天
5天
7天
--------------------------------------------------------------------------------
壩前水位/m
3824.5
3815
3808.4
3810.5
Bm=150.0m,Z=1.0
方案1
方案2
方案3
方案4
Bm=70.0m,Z=1.5
方案5
方案6
方案7
方案8
--------------------------------------------------------------------------------
3.5計算條件
某電站壩址以下至某城市共布設(shè)有28個計算斷面,分別從1/2000,1/5000,1/10000地形圖上量取。河道糙率通過實測資料率定。本電站下游洪水演進河道有三個水尺斷面。通過實測資料試算,河道糙率一般為0.05~0.1。流量大時糙率取值在0.075~0.1之間,小流量糙率取值在0.05~0.075之間。
4計算結(jié)果及分析
4.1潰壩洪水流量
大壩潰壩最大流量不僅受大壩潰口形態(tài)的影響,而且受壩址地形影響。即使是大壩全潰,其潰口尺寸也要結(jié)合壩址地形確定??紤]到大壩潰決時可能會沖走一部分原始河床,因此擬定潰壩的最不利方案即方案1。方案1,從大壩潰決到形成最大流量共需1.64h,壩址最大流量為15400m3/s,隨后流量逐漸衰減,總共下泄水量為8307萬m3,占總庫容的66%。假定水流沖刷沒有影響原始河床,再考慮水庫放空一段時間,由此擬定潰壩的中方案即方案6。方案6,從大壩潰決到形成最大流量共需2.0h,壩址最大流量為940m3/s,總共下泄水量為5767m3(不包括放空水量),占總庫容的46%。
若大壩潰決前有足夠的時間放空水庫,將使壩前水位提前降低,從而減小下泄流量,由此擬定潰壩的低方案即方案8。方案8,從大壩潰決到形成最大流量共需2.0h,壩址最大流量為3830m3/s,總共下泄水量為2720萬m3(不包括放空水量),占總庫容的22%。
分析壩址處流量隨時間變化過程可以看出,由于潰口不斷擴大,出庫流量急劇增加,同時下游水位不斷升高,對出口流量形成頂托,抑制流量繼續(xù)增加,當兩種作用平衡時流量達到最大。此時潰口也達最大,而后流量由最大逐漸減小,由于下游水位頂托,流量衰減相應減慢,洪水波形成陡漲緩落型波形。
4.2潰壩洪水流量沿程變化
從該電站壩址到某城市河段距離為29.07km。該潰壩洪水波行進河段由兩段組成,上段平均比降98.8‰,下段平均比降19.9‰。該河段河道窄深,槽蓄作用不大。
計算結(jié)果表明,該電站潰壩最不利方案(方案1),壩址最大流量為15400m3/s,洪水波傳播到某城市,其流量衰減為15200m3/s,流量減少了200m3/s,平均每公里衰減7.0m3/s。其衰減很小,這主要由于本河段坡降很大,且河道窄深,槽蓄作用不明顯。
該潰壩中方案(方案6),壩址最大流量為9640m3/s,傳播到某城市其流量衰減為8970m3/s,流量減少了670m3/s,平均每公里衰減23.0m3/s。
該潰壩低方案(方案8),壩址最大流量為3830m3/s,洪水波傳播到某城市,其流量衰減為3540m3/s,流量減少了290m3/s,平均每公里衰減10.0m3/s。
4.3洪水波傳播時間
本河段由于坡降較大,河道窄深,洪水流量衰減小,且壩址距某城市只有30km左右,因此,潰壩洪水傳播很快,相應的預見期很短。
各方案洪峰自壩址到達某城市的時間均未超過1個小時,且流量大,傳播速度快,傳播時間短。
4.4沿程最高水位和最大水深
潰壩洪水波傳播到各斷面,將使該斷面的水位迅速升高,從而造成淹沒損失。在各種方案下,潰壩洪水到達某城市的水深均超過11m,造成損失較大。
4.5潰壩洪水影響分析
本電站,壩體一旦潰決,其潰壩洪水將對下游某城市造成嚴重影響。
潰壩最不利方案(方案1),壩址流量將在1.64小時漲至15400m3/s,經(jīng)過41分鐘,洪水波傳播至某城市流量為15200m3/s,其深弘點水深為20.12m。該城市地形為一緩慢抬升的斜坡,其比降約10‰,該城市受影響的范圍為2012m。
潰壩中方案(方案6),壩址流量將在2.00小時漲至9640m3/s,經(jīng)過42分鐘,洪水傳播至某城市處流量為8970m3/s,其深弘點水深為15.99m。該城市受影響的范圍為1599m。
潰壩低方案(方案8),壩址流量將在2.0小時漲至3830m3/s,經(jīng)過52分鐘,洪水傳播至某城市處流量為3540m3/s,其深弘點水深為11.06m。該城市受影響的范圍為1106m。
由上分析可知,一旦發(fā)生潰壩洪水,其洪水波經(jīng)過不足1小時就可到達某城市,入城流量在3540~15400m3/s之間,城內(nèi)水深在11~20.12m之間,影響范圍在1106m~2012m之間。一旦發(fā)生潰壩洪水,預警時間不足一小時。從各方案對比來看,對本工程而言,潰口底寬變化對潰壩流量、洪水傳播時間、水深的影響作用有限。而潰壩時的壩前水位對潰壩流量、洪水傳播時間、水深的影響有著重要作用。
4.6預防措施
若潰壩洪水一旦發(fā)生,將對某城市造成嚴重影響。為此,必須從設(shè)計到施工,嚴格把好質(zhì)量關(guān),嚴格執(zhí)行有關(guān)規(guī)程規(guī)范。電站運行時,應加強大壩管理、監(jiān)測和檢查。對大壩不安全部位,發(fā)現(xiàn)問題及時匯報,并采取相應工程處理措施。若遇不可抗拒因素(如地震等)造成大壩潰決,應及時打開泄水設(shè)施,盡可能降低水位;建立警報系統(tǒng),以便一旦出現(xiàn)緊急情況,及時向主管部門和當?shù)卣畧蟾妫瑢⒋髩喂芾砣藛T撤離至安全地帶;當?shù)卣M織沿河群眾安全撤離;當?shù)馗蜞徑貐^(qū)求援,早日撤離危險區(qū),將損失降低到最小。
參考文獻
[1]美國國家氣象局潰壩洪水預報模型.水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計院,1984.11.
1.1加強質(zhì)量管理
在水電站機電工程項目中,質(zhì)量管理是最為重要的一個工作環(huán)節(jié),也是其他水電機電工程管理工作的前提,同時質(zhì)量也關(guān)系著水電企業(yè)的生存與發(fā)展。如果質(zhì)量管理環(huán)節(jié)失控,就無法獲得較好的經(jīng)濟效益,甚至會造成嚴重的經(jīng)濟損失。作為水電站機電安裝工作人員,一定要將質(zhì)量放在頭等重要的位置。
①在中標以后,需要根據(jù)水電站機電工程項目的實際情況,科學合理地建立項目質(zhì)量控制體系,明確規(guī)定項目經(jīng)理為質(zhì)量第一責任人。
②組建強有力的技術(shù)隊伍,需要以總工程師為首,全面控制機電安裝的施工工藝、材料、機具、操作等質(zhì)量的行為。因此,為了加強水電站機電工程項目的質(zhì)量管理,需要做好三方面的工作:
①不斷提升質(zhì)量管理人員的綜合素質(zhì),比如:業(yè)務(wù)技能、職業(yè)道德,以及安裝操作人員的技術(shù)水平等等,這要求對施工隊伍進行定期考核。在具體的施工過程中,培訓操作人員、質(zhì)量管理人員的業(yè)務(wù)知識,不斷提高其技術(shù)水平,從根本上增強他們的質(zhì)量意識。
②杜絕“走過場”、“流于形式”等不良現(xiàn)象,嚴格執(zhí)行圖紙會審及技術(shù)交底制度。在施工之前,需要組織圖紙會審,匯總設(shè)計圖所存在的疑問、疏忽、遺漏和錯誤問題,并及時解決問題,不可擅自更改設(shè)計內(nèi)容。在設(shè)備安裝之前,水電站機電工程項目的總工程師要組織進行技術(shù)交底,明確交底記錄。
③制訂科學合理、行之有效的施工工藝,需要實事求是,嚴格根據(jù)水電站機電安裝項目的具體情況、技術(shù)水平和經(jīng)濟狀況,全面進行分析,并綜合考慮,努力制定出一套經(jīng)濟合理的技術(shù)方案,以便確保水電站機電安裝工程的質(zhì)量。
1.2加強進度管理
施工進度的快慢,直接關(guān)系著水電站機電工程項目的質(zhì)量,必須引起相關(guān)人員的高度重視。然而,在很多水電站單位,施工企業(yè)一味地追求進度,對于其他方面的管理工作置之不理,以至于延誤工期,影響企業(yè)的經(jīng)濟效益,即進度管理并非一味地加快施工速度。因此,在水電站機電工程項目施工前,相關(guān)人員要根據(jù)整個水電站機電工程的總體進度,科學地編制機電安裝進度計劃,再按照該計劃將施工任務(wù)分配到各個班組之中,同時要對其進度進行動態(tài)監(jiān)控。一般來講,機電安裝工程施工主要包括三個階段,即預埋件安裝、設(shè)備安裝和試運行;進度管理也應該依據(jù)各個階段的施工情況,合理調(diào)配操作人員和機械設(shè)備,確保施工的順利進行。對于預埋階段來說,主要是配合土建施工,預埋機電設(shè)備的管路,以及安裝埋件和水機的埋入部分,不但工作量小,且施工進度控制難度也比較小,但是要密切關(guān)注土建施工方的進展情況,需要及時預埋施工,以免造成不良影響。對于安裝與試運行階段來說,需要再根據(jù)水電機組發(fā)電并網(wǎng)的要求,一切從現(xiàn)場實際出發(fā),細化施工進度計劃,嚴格根據(jù)工序要求、工藝要求,配置好操作人員和機械設(shè)備,這樣有利于加快施工進度,實現(xiàn)管理目標。,進度管理屬于動態(tài)的控制過程,如果實際進度與進度計劃不一致時,就要立即分析原因,并有針對性地采取措施進行調(diào)整,以便提升水電站機電工程項目的管理水平。
1.3加強成本管理
在水電站機電工程項目管理中,成本管理是其核心內(nèi)容,集中體現(xiàn)了工程項目的管理水平。關(guān)于成本管理目標,主要是將施工成本控制在計劃成本的范圍之內(nèi),該計劃成本實際上也是一種責任成本。為實現(xiàn)成本管理目標,工程項目部需要組建專門的成本控制部門,也稱作合同部,管理工程施工中產(chǎn)生的費用及設(shè)計變更和索賠工作。當然,有效地控制成本,實現(xiàn)成本控制目標,水電站機電工程項目管理要做好以下幾個方面:
①按照施工實際,分解并細化擬定好的成本計劃,將其劃分到施工的各個環(huán)節(jié)中。另外,還要復核驗算成本,以便進行調(diào)整,通過適當?shù)拇胧?,不斷降低成本?/p>
②編制成本控制計劃,并落實到位,明確各個責任人,并進一步檢查施工過程中的成本控制計劃和控制措施的落實效果。
③嚴格根據(jù)工程部的費用支出臺賬,認真統(tǒng)計安裝過程中的一切費用,并與目標成本進行比較,以防超支現(xiàn)象。④提前做好計劃,優(yōu)化資源配置。開工之前,就需要預算人員、機具、材料等的費用,從而提出費用使用計劃,項目部要進行統(tǒng)籌安排,以防資金空缺,同時要不能源•水利斷地優(yōu)化資源配置,防止浪費現(xiàn)象的發(fā)生。
1.4加強安全管理
安全管理是一切行業(yè)都要重視的問題,更是水電站機電工程項目施工的保障,要是缺乏安全管理,將會造成經(jīng)濟損失,甚至會威脅水電站職工的生命和財產(chǎn)安全,即水電站機電工程項目的安全管理有待加強。
①機電項目部要構(gòu)建一個完善的安全保障體系,以項目經(jīng)理為主要安全負責人。比如:科學地制定安全生產(chǎn)責任制,將責任落實到位,直至每一崗位、每一個人;要求全員參與安全生產(chǎn)管理工作;項目安全部門還要定期檢查各個組織的安全情況,一旦發(fā)現(xiàn)對施工中存在不安全行為、不安全因素,或者出現(xiàn)安全隱患,一定要及時地排查糾正,同時要對責任人進行獎懲,以便增強相關(guān)責任人的安全意識。
②作為水電站機電工程項目部,需要積極地組織相關(guān)技術(shù)人員,編制安全施工方案,如果安全風險較大,則要編制安全專項方案,諸如發(fā)電機定轉(zhuǎn)子的安裝等等。
③加強水電站機電工程項目管理的安全檢查力度。一般來說,對于安全風險大的大件設(shè)備來說,其吊裝在水電站機電安裝工程較為常見,所以在吊裝之前,相關(guān)人員一定要認真檢查吊裝機具,杜絕安全隱患,最大限度地減少安全事故的發(fā)生。
④落實安全交底和安全培訓工作。進行各分部重要單元工程的施工時,項目質(zhì)量安全部門和安全員起著十分重要的作用,這些人要切實地做好安全交底工作,積極參與施工的各專業(yè)技工、普工和臨時工,這樣有利于了解安全措施和注意事項,并且公司要定期開展安全培訓,特別是要做好普工和臨時工的崗前培訓工作。
2結(jié)束語
1)車輛準入門檻低,流動性大,形成前期事故高發(fā)期。水電工程建設(shè)設(shè)備主要以大型工程挖掘、裝載、運輸設(shè)備組成,其中,工程運輸車所占比例近70%。由于中標單位自身無法組織眾多的工程運輸車輛,臨時招募社會車輛參與施工是常用的方式。這些車輛除具備裝載能力外,各項安全技術(shù)性能、車輛來歷、保險等條件均無法深究。進入施工后,多者干上幾年,少則1~2周就離開,來來往往,完全受營運盈虧調(diào)節(jié),流動性大,管理難度大。如向家壩水電站在正式開工的前期準備階段,施工區(qū)有近90%以上的車輛、機械屬于無牌無證,安全技術(shù)性能根本無法保證,形成事故高發(fā)期。
2)道路通行條件差,車輛行駛困難,碰撞、掛擦、翻車3種形態(tài)事故多。尤其是工程前期的“四通一平”準備階段,也是車輛進入施工區(qū)的高峰期,工地四處開挖,無明確的通行道路與工程工作面之分。道路的形成,靠的是多臺車輛不斷碾壓留下的痕跡;今天的道路,明天就可能是工作面,變成斷頭路、無頭路。駕駛員在行車過程中需要不停地觀察、判斷道路的走向和方位,猶如大海行舟。事故形態(tài)多數(shù)為兩車碰撞、掛擦或者翻車事故。從2006年受理的133起交通事故中統(tǒng)計,三種形態(tài)事故占全年事故的67%。
3)駕駛員素質(zhì)參差不齊,安全意識淡薄,人為因素造成事故后果嚴重。來自五湖四海的駕駛員,有豐富經(jīng)驗的老師傅,也有剛走出駕校校門的新手;有多年安全行車的單位駕駛員標兵,也有經(jīng)常出事的“馬路殺手”。他們都有一個共同的特點,就是“以經(jīng)濟為中心,以盈利為目的”。對他們而言,所謂安全可以講、可以說,但那是老板的事情,每天能跑多少車,才是他們駕駛員關(guān)心的事。2007年度,向家壩施工區(qū)曾經(jīng)連續(xù)發(fā)生多起利用貨車貨廂載人,致人重傷的交通事故。事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn),把貨廂載人視為正常行為的駕駛員不在少數(shù),而車主和工程負責人也認為在建設(shè)工地此種行為是正?,F(xiàn)象,不足為奇,可見他們安全意識的淡薄。
4)單位重視不夠,管理空缺,造成事故處理難度大。安全工作向來實行“誰主管、誰負責”的責任制,然而在實際情況中,工程建設(shè)單位卻不夠重視。究其原因:①車輛多,非本單位的車輛,車主多為個體老板;②交通安全同工程建設(shè)安全相比,顯得不是很重要,交通安全方面出了問題,由交警部門處理;而工程建設(shè)方面出了事,則涉及施工單位的安全考核,將直接與經(jīng)濟利益掛鉤,年終考核甚至要扣發(fā)經(jīng)費;③建設(shè)者在安全管理方面,沒有將交通安全納入大安全的管理防范體系,造成交通安全在管理上的缺失。特別是部分車輛因脫保、漏報后造成事故,車主無力賠償或有意拒賠,而建設(shè)單位因管理缺失,又無法追溯到施工單位,受交通事故處理職權(quán)的局限性,受害人的損害賠償無法得到有效保障。
5)安全隱患多,整改周期長,事故頻發(fā)。工程建設(shè)中的交通安全隱患包括:車輛安全隱患、道路安全隱患、管理缺失隱患、環(huán)境安全隱患,等等。安全隱患的整改在重點工程建設(shè)中往往要經(jīng)歷一個漫長的過程。例如,向家壩的3號路和9號路,在一期開挖時,是工程棄土運輸通行的唯一通道;重車裝載上行爬坡,空車返回連續(xù)下坡,道路全長1.3km,彎道4處,坡度較大,兩路北端與五號路相連呈十字交叉至新田灣料場,南端與進廠路相連呈Y形交叉至圍堰基坑。該路段在2007年6-7月發(fā)生交通事故9起,直接經(jīng)濟損失4萬多元。
2交通事故多發(fā)的原因
1)建設(shè)單位普遍存在重生產(chǎn)建設(shè),輕視安全工作的思想。作為建設(shè)者,完成工程建設(shè)量、保證工程進度是第一要務(wù)。施工中,各項工作都緊緊圍繞工程建設(shè)開展,各個部門圍繞工程建設(shè)提供有效服務(wù)和保障。當安全管理工作與工程建設(shè)發(fā)生沖突的時候,絕大多數(shù)時候是安全管理措施讓路,或者管理措施推后,從而忽視安全工作預防的重要性,為事故的發(fā)生埋下隱患。2007年初,交警部門對向家壩某施工局的5臺“三無”車輛實施暫扣時,當即就引起施工單位的強烈異議以及項目部的說情,其理由就是“影響工程建設(shè)”。
2)整改措施無法及時到位。工程建設(shè)中,涉及安全隱患的整改本應該由職能部門提出,建設(shè)單位負責組織實施。但當建設(shè)單位未能按期完成整改的情況下,這項整改的監(jiān)督可以說無法進行,也不知由誰來監(jiān)督。
3)管理工作存在畏難情緒。工程建設(shè)中的安全管理四處碰壁的情況時有發(fā)生,正常的履職往往會受到來自各方面的干擾,行之有效的管理措施和辦法也會因為種種原因被否決,久而久之,作為安全管理者也就會對一些看似嚴重的違法行為習以為常了。
4)無完整的事故預防體系。造成交通事故的四大要素是:人、車、路,環(huán)境也是交通事故預防的對象,四者缺一不可。這就要求自工程開工建設(shè)伊始,就需要建立對諸要素的管理制度以及日常防范措施,用長效機制來預防交通事故。
3交通事故預防工作
1)將建章立制、規(guī)范化管理作為道路交通安全的目標。針對施工區(qū)特點,向家壩工程建設(shè)部先后出臺了《向家壩水電站施工區(qū)路政管理規(guī)定》、《向家壩水電站施工區(qū)道路交通安全管理規(guī)定》、《向家壩水電站施工區(qū)大件運輸管理規(guī)定》等十多項交通安全管理制度,在指導和規(guī)范壩區(qū)道路交通安全管理方面發(fā)揮了重要作用,使壩區(qū)交通管理者和參與者有法可依、有章可循。
2)排查各類安全隱患,夯實事故防范基礎(chǔ)。面對施工區(qū)車輛類型復雜、車輛安全性能參差不齊的狀況,壩區(qū)管理部把車輛安全隱患排查作為首要工作,不定期組織車輛臨時性安全檢查,對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題,要求參建單位必須立即整改,對嚴重危及行車安全的車輛,責成單位停止使用。通過對車輛開展臨時檢查,進一步掌握了施工區(qū)9個單位的51臺通勤車的安全狀況,為預防客車引發(fā)群死群傷的事故打好基礎(chǔ)。
3)用上門服務(wù)的方式,建立詳實可靠的車輛、駕駛員信息臺賬。參與水電工程建設(shè)的施工單位多而混雜,單位基本情況依靠上報資料根本無法掌握。最簡單的辦法就是打著“上門服務(wù)”的旗號,深入單位駐地,了解由誰負責交通安全工作?單位有多少車輛?以及具體的車型、用途、保險、維修、駕駛員的情況。通過逐一走訪建立的車輛、駕駛員信息臺賬是最詳實可靠的,切實做到心中有數(shù),以便今后“對癥下藥”。如果還需要進一步掌握相關(guān)情況,可將車輛、駕駛員進行網(wǎng)上比對,查違法記錄和肇事記錄,為今后有針對性地開展專項教育和專項整治打下基礎(chǔ)。
4)從整治車輛入手,掌控車輛進出關(guān)。大量無牌車輛在工程建設(shè)區(qū)域行駛,有損工程建設(shè)的整體形象,同時在管理上有三項弊病:①車型相似、外觀相近,無法準確辨認,管理困難;②發(fā)生交通肇事逃逸查緝難度大;③車輛來歷不明,車輛保險不齊,施工場地在某種程度上成為“黑車”聚集地。因此,減少無牌車輛上路就從根本上抓住了肇事車輛這個源頭。向家壩施工區(qū)從2006年底開始進行無牌車輛的整治和規(guī)范上牌,制定了《向家壩施工區(qū)車輛標志牌管理辦法》、《施工區(qū)車輛退場申報程序》等制度和規(guī)定,將施工區(qū)車輛的申請進場、號牌申領(lǐng)、資料審核、車輛檢驗、保險限額、退場申報等納入規(guī)范管理。通過半年的持續(xù)整治,到2007年6月底施工車輛申報標志牌達到280多臺,大大地減少了無牌車輛上路行駛,施工區(qū)整體形象也大大提升。
5)以教育培訓的辦法,提高駕駛員安全意識。開展形式多樣、生動易懂的交通安全法律法規(guī)培訓,以及用典型案例、宣傳掛圖、警示光碟開展宣傳教育,是提高廣大駕駛員遵章、增強安全意識的有效辦法,也是事故預防工作的重點。從2007年開始,向家壩工程建設(shè)部壩區(qū)管理部、交警部門每年對施工區(qū)的所有參建單位駕駛員進行廣泛地宣傳教育和培訓,主要內(nèi)容除涉及法律法規(guī)外,重點是施工區(qū)有關(guān)交通管理的規(guī)定和要求,每年培訓、講座達到10多場次,受訓駕駛員1500人次,培訓面達到90%。期間,還定期開展宣傳咨詢活動,播放交通安全警示片,在廣大駕駛員中形成良好的安全意識氛圍。
6)有針對性地開展交通專項治理,壓制事故苗頭。隨著向家壩對外專用公路的開通,施工區(qū)交通事故由施工車輛肇事多,逐步轉(zhuǎn)為專用公路和借道通行車輛事故多,肇事主要原因集中在車輛超速和摩托車事故上。為有效遏制交通事故上升勢頭,向家壩工程建設(shè)部壩區(qū)管理部組織交警部門會同交通武警等單位,定期在專用公路、進場公路等車流量大的路段進行超速檢查,僅2011年就查獲超速車輛585臺次,進入施工區(qū)車輛速度明顯下降。施工區(qū)周邊移民生活水平提高后,購買摩托車作為代步工具的人大大增加,摩托車不按規(guī)定時間上路、無證駕駛、車輛無牌現(xiàn)象較普遍,摩托車事故也大幅度上升。為此,交警部門通過與各武警崗亭配合,長期嚴控摩托車進入施工區(qū),摩托車事故大幅下降,事故防控取得明顯效果。
1.1管理機構(gòu)
環(huán)境保護管理機構(gòu)體系分4個層次:
(1)國電大渡河公司(母公司)移民環(huán)保部負責環(huán)境保護工作的內(nèi)外總體協(xié)調(diào)及對建設(shè)工程環(huán)保工作的總體監(jiān)督與指導。
(2)猴子巖公司負責工程建設(shè)過程中的環(huán)?,F(xiàn)場實施管理與協(xié)調(diào),猴子巖公司工程建設(shè)處歸口管理環(huán)境保護工作,工程建設(shè)處下設(shè)環(huán)保水保管理中心(簡稱“環(huán)保中心”)具體負責日常環(huán)保管理工作。環(huán)保中心代表建設(shè)單位行使環(huán)境保護日常管理職能。
(3)環(huán)境監(jiān)理、工程監(jiān)理負責施工過程中環(huán)境保護措施監(jiān)督管理,設(shè)計單位提供技術(shù)支持與設(shè)計咨詢服務(wù)。
(4)各施工合同承包商為環(huán)境保護工作的責任主體與實施主體,負責實施施工合同中約定的各項環(huán)保措施。
1.2管理文件體系
建立了一套完善的環(huán)境保護管理制度體系,包括環(huán)境保護管理辦法、技術(shù)細則、獎懲細則、驗收細則、考評細則等;工程監(jiān)理、承包商根據(jù)工作內(nèi)容建立內(nèi)部環(huán)境保護管理制度。這些管理文件形成一套完整詳盡的具有較強可操作性的管理文件體系,成為環(huán)境保護管理工作的有效運行載體,保證了環(huán)境保護管理工作的“有法可依”。
1.3管理工作制度
(1)會議制度。
召開環(huán)境保護工作月例會,會上各參建單位匯報本月開展的環(huán)保工作、存在問題、下月工作計劃等,環(huán)保中心通過影像資料直觀通報本月環(huán)保工作存在的主要問題,提出限期整改要求。
(2)巡視檢查制度。
采取定期巡查和不定期突擊巡查相結(jié)合等形式,經(jīng)常性開展工地現(xiàn)場巡查。巡查人員記錄現(xiàn)場情況并采集影像資料。對于發(fā)現(xiàn)的問題,提出書面要求發(fā)至工程監(jiān)理,由工程工程監(jiān)理負責組織落實。
(3)工作報告制度。
通過工作報告全面、系統(tǒng)匯報環(huán)境保護工作。各參建單位向建設(shè)單位及時總結(jié)環(huán)境保護工作,形成報告并定期上報;建設(shè)單位根據(jù)有關(guān)要求向環(huán)境保護行政主管部門定期(每季度)上報環(huán)境保護工作報告。
(4)定期檢查與考核制度。
環(huán)保中心定期組織環(huán)保聯(lián)合大檢查,并結(jié)合檢查結(jié)果對工程監(jiān)理、承包商進行考核,考核結(jié)果上建設(shè)單位,建設(shè)單位根據(jù)環(huán)保管理有關(guān)規(guī)定及考核結(jié)果做出獎勵或處罰決定。
(5)環(huán)保信息統(tǒng)計制度。
環(huán)保中心組織開展環(huán)境保護信息(工程量和投資)統(tǒng)計工作。環(huán)保中心制定具體的信息統(tǒng)計要求,承包商按規(guī)定格式、規(guī)定時間向工程監(jiān)理提交統(tǒng)計報表,經(jīng)工程監(jiān)理審核后報環(huán)保中心,環(huán)保中心負責統(tǒng)計信息的分析、匯總及存檔。
1.4環(huán)保問題處理流程
依據(jù)環(huán)評報告書及其批復文件的有關(guān)規(guī)定,發(fā)現(xiàn)并及時處理施工過程中發(fā)現(xiàn)的環(huán)保違規(guī)、違約行為。2.5環(huán)保宣傳與培訓通過宣傳教育培訓,增強參建單位與廣大工程建設(shè)者的環(huán)境保護意識和專業(yè)知識,有力促進環(huán)境保護工作的開展。教育培訓內(nèi)容包括法律法規(guī)、典型案例、環(huán)境問題和保護措施等。宣傳教育形式主要包括標語標牌、環(huán)境日紀念活動、專家講座、宣傳片等。
2環(huán)境保護管理效果
以環(huán)境影響報告書及其批復文件為指導文件,設(shè)置各級環(huán)境保護管理機構(gòu),編制環(huán)境保護管理體系文件,制定環(huán)境保護管理工作制度,形成了一套完善的環(huán)境保護管理體系,環(huán)境保護管理在這套體系上順暢運行,適時組織環(huán)境保護宣傳教育和培訓,提高了各參建單位的環(huán)保素質(zhì),環(huán)保措施按照“三同時”的要求逐條得到落實,有效的降低或消除了施工期環(huán)境的不利影響。
3結(jié)束語
免责声明以上文章内容均来源于本站老师原创或网友上传,不代表本站观点,与本站立场无关,仅供学习和参考。本站不是任何杂志的官方网站,直投稿件和出版请联系出版社。