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關鍵詞:水利水電工程;壽命診斷;理論;方法
中圖分類號:TV 文獻標識碼:A 文章編號:
一、引 言
隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高,人們對生存安全也越來越重視,尤其是水利水電工程的安全已引起各國政府和人們的高度關注。水利水電工程是我國國民經濟的重要基礎設施,在經濟建設和社會安定中起著舉足輕重的作用,其安全不僅直接影響到效益的充分發揮,而且危及下游人民的生命、財產安全。然而,由于水文、工程地質、設計、施工以及老化等原因,部分工程存在不安全因素,還有不少病險工程,這些工程對安全提出了更高的要求。下面分別論述各部分的內涵,并提出一些新理論、新方法和新技術。
二、水利水電工程生存壽命的原則
世界上任何事物都存在由生到死的生命周期,如地球預計約為50億a,房屋的使用壽命約50a,大型橋梁約100a,而水利水電工程的生存壽命在國內外屬尚未解決的難題。筆者認為水利水電工程的生存壽命應遵循社會經濟效益最大、對生態環境的負面影響最小的總原則,具體應考慮以下幾個重要原則:
(1) 安全原則
水利水電工程( 如大壩) 應在各種設計荷載組合作用下,滿足強度、穩定和耐久性等的安全要求。
(2) 工程效益原則
水利水電工程應發揮設計所規劃的防洪、灌溉、發電等效益要求。
(3) 生態環境原則
在以往水利水電工程的設計和建設中考慮較少,甚至不考慮。隨著社會的發展,國內外對水利水電工程影響生態環境的問題也越來越重視。筆者認為對生態環境的影響,應遵循“以人為本,人與自然和諧共處”的原則。
三、水利水電工程的壽命診斷方法及評價探討
依據以上原則,水電工程( 或大壩) 的生存壽命同樣也存在“生老病死”的生命周期。對此,筆者初步提出以下的看法和認識。
3.1 安全診斷
根據設計規范、原位監測資料及其分析與反分析成果,動態復核水利水電工程的強度、穩定及耐久性,除滿足現行規范的要求外,還應定期檢查、分析老化和病變的機理及其對大壩安全的影響,使大壩在健康狀態下運行。除此以外,本文提出以下一些新的分析理論和方法。
3.1.1 強度分析理論和方法
設計規范規定,水利水電工程中的強度分析以控制部位的拉、壓應力是否滿足允許應力判斷。本文探索用微納米尺度的力學分析方法分析裂縫和強度,即采用宏觀、細觀、納觀的3層嵌套的力學模型,其基本原理為:(1) 用原子鑲嵌模型和分子動力學理論模擬裂紋尖端附近的納觀區行為;(2) 用彈性基體加離散位錯描述細觀區行為;(3) 宏觀區采用超彈性、粘塑性大變形本構關系和有限元計算分析。
3.1.2 穩定分析理論和方法
設計規范規定,在設計荷載組合作用下,沿控制滑動面的穩定安全系數大于或等于規范的允許值,則為穩定,否則為不穩定。近幾十年來,有限元法已成為計算力學中解決工程問題的主要數值分析方法,然而隨著其應用范圍的擴展,其固有的一些缺陷也日益突出。近幾年來國際上許多著名的計算力學學者,提出了一些新的分析理論和方法,如DDA,NMM,Meshfree Method等。
3.1.3 耐久性分析理論和方法
除了常用的抗凍、抗滲和抗沖等作為耐久性的指標外,還應包括現場檢測和監測的變形、應力應變、揚壓力和滲漏量、析出物以及隱患缺陷(尤其是裂縫)等資料,建立時變模型,以定量分析水利水電工程耐久性的演變過程。
3.1.4 安全監測新技術
除了上述對水利水電工程的強度、穩定和耐久性進行定期復核外,實踐證明,對水利水電工程進行實時安全監測和定期檢測及其安全分析評價也是十分重要的。本文介紹用納米監測技術及4S監測技術進行安全監測。
(1) 納米監測技術
納米技術的覆蓋面相當廣泛,本文探討了該技術在水利水電工程監測中的應用。
① 納米傳感器。由于獨特的物理化學性能,納米材料在傳感器技術上有著良好的應用前景;利用納米材料的大表面積可制造出具有高靈敏度、高選擇性、高穩定性和高重復性的納米傳感器,監測大壩的變形、滲流和應力應變等,可彌補傳統的傳感器的不足。
② 微觀診斷新技術。日本科學家最近利用納米材料,開發出一種可檢測人或動物體內物質的新技術,該技術可辨別身體內物質特性;東京大學的科研人員使用一種納米級的微粒子,因其與物質反應產生光,研究人員采用深入內部的光導纖維檢測反應所產生的光,經光譜分析就可以了解是何種物質及其特性和狀態。
(2) 4S監測技術
綜合應用地理信息系統(GIS)、遙感(RS)、全球衛星定位系統(GPS) 和專家系統(ES) 對水利水電工程進行安全監測是一種新的嘗試。4S 技術及其集成技術作為數字流域中的重要技術,在大壩安全監控領域有廣闊的應用前景。筆者提出4S 集成框架(圖1),用以對整個流域大壩群的監測和管理或者微觀每座大壩的安全監測和監控。
圖1
3.2 工程效益評估
修建水利水電工程的目的是要發揮防洪、灌溉(供水) 和發電等綜合效益,因此,要及時評估工程效益。下列情況下的大壩應退役或拆除:(1) 不能發揮這些大壩的效益或效益大為降低;(2) 病險問題十分嚴重,通過技術經濟分析和風險分析,當補強加固費用大于工程效益,或者大壩失事引起下游嚴重災害等。因此,工程效益必須作為水利水電工程生存的重要因素。
修建水利水電工程后對生態環境的影響內容廣泛,筆者認為,要遵循“以人為本,人與自然和諧共處”的根本原則,具體應注意以下幾個方面:
(1) 移民問題要遵循“移得出、安得住”的原則。修建水庫后,特別是大型水庫,往往需要遷移大量移民,必須保證這些移民要有發展再生產和提高生活的好環境。
(2) 次生地質災害
修建水庫特別是特大型水庫或水庫群后,大體積水體作用在地殼上,使地應力增大,在高地應力或高地震區或活動地質構造處,可能產生誘發性地震。因此,修建大壩是否發生災難性的地質災害,是大壩生存的重要條件之一。
(3) 泥沙問題
修建水庫后,改變了河道中泥沙的運動規律,使庫區泥沙淤積、清水下泄。這將引起上游支流河口和河床抬高,降低支流的排洪能力,抬高地下水位,引起次生鹽漬化,如三門峽水庫修建后對渭河的影響。清水下泄將沖刷下游河床和防洪堤。因此要分析這些災害所造成的損失,或者改變水庫的運行方式,使災害降低到最小程度。
(4) 對水生動植物的影響
修建水庫后,改變了水生動物的通道,也使得水質產生了變化等,破壞了有些物種的生存環境。與此同時,水庫蓄水,特別是梯級水庫蓄水,造成下游水量減小,甚至斷流,使下游特別是河口物種的生存環境遭到破壞,這在國外是很重視的,如美國緬因州的Edwards 壩,服役 162 a后,因該壩破壞了大西洋某些物種的生存環境而被拆除。
(5) 文物淹沒問題
庫區往往有較多的歷史文物古跡,具有重要的歷史保存價值,對這些古跡的保護,也是生態環境評估的內容。
(6) 對氣候的影響
大型水庫或水庫群產生的大面積水面,一方面改善了當地的氣候條件,如劉家峽水庫使當地氣溫在夏天降低1℃~2 ℃、冬天升高 1 ℃~2 ℃。另外,也對大氣環流產生一定的影響,使有些地區降雨增多,而有些地區降雨減少。
(7) 大壩失事對生態環境的影響
大壩存在嚴重病變或者現代戰爭等引起潰壩,將對下游產生嚴重災難。因此,要評估這種極端情況對生態的影響。
四、結論
本文探索了重大水利水電工程壽命診斷的理論和方法,得到以下結論:
(1) 隨著我國大量水利水電工程的老化,急待研究其生存診斷的理論和方法體系。
(2) 提出了重大水利水電工程與世界一切事物
一樣存在生到死的生命過程,主要以工程效益、對生態環境的影響等功能為控制,以確定工程壽命。
關鍵詞:電氣自動化;水利水電;系統組成
1水利水電工程中的電氣自動化概述及系統組成
1.1電氣自動化概述。電氣自動化融合網絡信息、電子信息等一系列現階段前沿的技術形式,是生產作業由傳統模式向自動化方向發展的重要技術支撐,具有高效、減少資源投入等效果。隨著配套技術的深度發展,現階段的電氣自動化已經具有較高的應用水平,逐步滲透至社會生產、生活的各個層面。水利水電工程的建設規模較大,具有周期長、復雜度高等特點,在引入電氣自動化技術后,可提高工程生產力,以更為規范、更為自動化的方式完成相關工作[1]。1.2電氣自動化系統的組成。隨著電氣自動化系統在水利水電工程中的逐步應用,現階段已經創建出一套自動化操作模式,通過計算機技術與智能測控裝置軟硬件的融合,可以構建起完整的電氣自動化系統,以推動工程作業的高效開展。電氣自動化系統集豐富要素于一體,通過以太網和現場總線串聯,實現與控制站等相關裝置的聯結,從而構成完整的體系,共同運行協同控制機制。系統為分層結構,靈活性較強,可根據功能需求及時擴展。在采取冗余配置裝配的方式后,可達到維持系統安全性、提高其可靠性的效果,加之先進信息技術的融合,構筑完善的安全防護體系。系統自帶人機接口,有利于用戶日常控制工作的順利開展。
2電氣自動化在水利水電工程中的主要作用
2.1監測水利水電工程的運行狀況。在水利水電工程中,通過電氣自動化技術的應用,可以全天候監測其運行狀況,以便及時發現系統存在的故障或安全隱患,若存在異常之處則能夠立即觸發警報信號,檢修人員可對問題做出分析,高效鎖定故障類型、作用范圍以及生成機制,從而在短時間內完成維修工作。可以發現,電氣自動化技術的時效性較強,故障維修或安全隱患排查所需要的時間相對較短,避免了發電機組長期處于故障狀態的局面,進而減少不必要的經濟損失,為水利水電工程整體的穩定運行保駕護航。2.2提質增效。通過電氣自動化系統的應用,可達到提質增效的效果。首先,創建并運行自動監控運行機制,其對于增強工程整體穩定性大有裨益,各類裝置可在良好的環境下高效運行,工作人員也能享受到更佳的作業條件,在各類生產要素的協同作用下,促進水利水電工程的發展,創造顯著的社會效益和經濟效益。其次,電氣自動化系統融合了先進的計算機監控技術,可以面向水利水電工程整體展開全面的監測,對工程運行狀況做出準確的判斷,基于既有數據及時預測可能出現的問題,從根本上消除安全隱患。最后,電氣自動化系統的運行能力較強,對勞動力所提出的需求較低,既減少了人力資源投入,又避免了因人為操作而導致的效率低下問題,由此創造豐厚的經濟效益,提高企業的核心競爭力。
3電氣自動化在水利水電工程中的具體應用
3.1自動化控制水輪發電機組運行。電氣自動化系統集監測、分析、反饋及調節功能于一體,可以智能控制水輪發電機組,使其維持穩定運行狀態[2]。1)在電氣自動化系統的調度下,協調好開關機、轉調等工作,全程無需過多人員的參與,僅需根據特定的指令完成調度即可,水輪發電機組可根據指令做出調節行為。2)電氣自動化系統充分貫徹節能環保的發展理念,以水輪發電機組正常運行為前提,最大限度降低其能耗,以低消耗的模式實現效益最大化的目標。自動化系統可密切關注最新的工作情況,進而自動部署發電機組,在非必要時關停部分機組,或是在存在需求時及時啟用機組。3)水利水電工程具有規模化的特點,其在運行期間易由于內外部因素的作用而發生故障。在出現此類情況時,電氣自動化系統及時做出響應,自動接管機組,根據系統掌握的情況開啟緊急備用機組,以便快速恢復正常發電狀態。此外,考慮到安全性的要求,電氣自動化系統還將對機組的運行狀況做出判斷,必要時將自動斷開特定的機組,以最大限度減小故障影響范圍。3.2監測水輪發電機組的運行狀態。電氣自動化系統具有自動監測的功能,能夠及時掌握發電機組運行穩定水平、電路安全狀況、發電機的負荷等,若某項指標存在向極端變化的趨勢,則能夠及時做出調整,使其穩定在許可范圍內[3]。電氣自動化系統還能夠精細化調節制冷系統,使機組等相關裝置在合理的溫區內運行,避免因溫度過高而導致設備燒損的異常狀況。若發電機組運行期間存在故障,該部分情況將由電氣自動化系統及時感應,在對外發出信息的同時還將同步采取調整措施,通過自動化的方式盡可能控制故障的影響范圍,而檢修人員可第一時間獲取故障信息,隨即組織分析與維護工作,自故障發生開始直至完成維修所持續的時間較短,不良影響范圍較小,可減少因故障而導致的經濟損失。3.3智能化控制設備。電氣自動化系統的控制范圍廣,包含水泵、油泵以及空壓機等。由于形成了聯動機制,因此在某些設備發生故障后,電氣自動化系統將及時檢測到具體情況并調用其他設備,以維持正常的運行狀態。電氣自動化系統可以針對核心的電氣設備展開全方位的檢測與診斷,視實際情況采取控制措施,例如掌握及控制變壓器、母線等。水工建筑物的使用狀況將對水利水電工程的整體運行水平帶來影響,而電氣自動化系統則能夠及時監測此方面的情況,亦可采集有關于攔污柵暢通狀況的信息,若存在堵塞的情況,則會及時提醒維護管理人員,以便及時疏通。并且,電氣自動化系統還能夠檢測水位高程并及時調整,使其在各階段均穩定在合理的高程區間內。3.4設備選型及自動化設計。科學技術水平持續進步,給水利水電工程建設事業的開展提供了更為可靠的技術支持,豐富的前沿科學技術相繼被應用于水利水電工程中,隨著自動化元件的逐步豐富,其在水利水電工程中的作用也愈發顯著。但需意識到,現階段發電機自動化水平依然有待提高,在實際應用中存在元件靈敏度不足、可靠性欠佳、精度偏低等局限之處,導致水利水電工程的自動控制機制難以有效發揮出作用。對于此問題,有關技術人員需要將設備的選型與升級作為突破口,保證設備型號與水利水電工程建設需求之間具有相適性,同時做好自動化設計工作。以中低水頭電站為例,則普遍應用到軸流轉漿式水輪機,具體如圖1所示。該水輪配置有渦輪葉片,采取的是導葉協聯行動模式,通過該裝置的應用,解決了以往中低水頭電站運行期間穩定性不足、故障頻發、經濟效益低等問題。但導葉開度類型多樣,顯著增加了制作難度,且易受到渦輪頭和下游水位變化的影響,使水輪機的運行參數與理論值出現較大的偏差。加之外界環境的作用,水輪機的運行效率長期偏低。對此,技術人員以實際情況為立足點,適時調整工藝參數,以保證各類裝置之間具有協調性,通過PLC控制方式的應用,可顯著提高水輪機的運轉效率,發電質量可靠、效益顯著。3.5電氣自動化用于水利水電工程中要注意的內容。通過電氣自動化技術的應用,能夠給水利水電工程提供可靠的技術支撐,但電氣自動化在該領域的應用尚處于起步階段,因此,依然存在諸多亟需解決的問題。水利水電工程運營期間存在諸多干擾因素,若缺乏有效的控制措施容易影響水利水電工程的正常運營,造成不必要的損失。在應用電氣自動化技術時,需要緊密結合水利水電工程的實際狀況,盡可能確定不良因素,由此制定相適應的解決對策,在電氣自動化技術的支持下最大限度減少不良因素的干擾。此外,在創建電氣自動化系統時,還需考慮到其與電站機組等相關配套裝置的關系,諸如電站機組等均是水利水電工程中不可或缺的部分,在使用電氣自動化技術時需合理優化,實現技術與硬件的有機融合,以便充分發揮出電氣自動化技術的應用效果。在合理應用電氣自動化技術后,可以給機組等裝置的運行提供安全保障,穩定且高效地運行,創造更加可觀的經濟效益和生態環境效益。
4結束語
水利水電工程的規模較大,其運行水平將直接對水電生產的品質帶來影響。在信息技術日益成熟的背景下,有必要將先進的技術引入至水利水電工程中,由此創建電氣自動化系統,及時監測發電機等相關裝置的運行情況,并適時采取調整措施,助力于水利水電工程的發展。
參考文獻:
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關鍵詞:水利水電工程;新技術; 傳統施工技術
中圖分類號:F416.9文獻標識碼:A
前言:近年來,隨著水利水電工程建設的不斷發展,水利水電工程建設也取得了一定的成績。但由于行業的特點,勞動力密集、從業人員業務素質和文化水平較低,致使水利水電工程施工技術更新速度慢,水利水電工程建設發展緩慢。因此加強水利水電工程施工技術,對于水利水電工程建設的快速發展具有至關重要的作用。事實證明,只有掌握了現代水利水電工程施工技術,并靈活地應用到水利水電工程施工中,才能真正推動水利水電工程建設的迅速發展;才能真正地對水利水電工程進行全過程、全方位、全員的水利水電工程的管理和控制,從而獲得水利水電工程建設的經濟效益和社會效益。
1、設計科學合理的施工方案
由于水利水電工程質量的好與壞直接關系到社會經濟的發展和人們生活水平的提高,因此做好水利水電工程建設意義重大,工程施工質量安全一定要保證。在水利水電工程施工前,應根據工程的性質和特點設計科學合理的施工方案,并在施工中嚴格按照施工方案進行施工,同時對施工中出現的問題要及時發現、及時解決,確保工程施工順利進行。
第一,設計水利水電工程方案前,應對水利水電工程的性質和特征進行全面的總結。比如水利水電工程的大小、工程所在地周圍的環境、氣候條件、水文特征及地質地貌情況等等。在研究有關科學資料的同時,還應對施工現場進行實地觀察、測量、記錄有關數據,掌握施工現場的各項資料,并將這些資料進行分析對比,為水利水電工程施工設計科學合理的方案打下堅實的基礎。
第二,根據水利水電工程的性質和特征,制定科學合理的施工方案。科學合理有效的水利水電工程施工方案對水利水電工程的施工至關重要,因此制定方案時,一定要認真分析已有資料和現場掌握的實際資料,然后根據工程的具體特征制定切實可行的施工方案,科學合理地將現代技術與傳統技術有機地結合起來,從而確保水利水電工程順利施工。
2、科學技術在施工中的運用
在過去的水利水電工程施工現場,大家看到的是大量的施工人員和一些簡單的機械,而現代化的設備和高端的技術很少在水利水電工程施工中應用。隨著社會的發展,科學技術的進步,我們應將現代化的設備和先進的科學技術運用到水利水電工程施工中,使其為水利水電工程服務,不斷地提高施工人員的科技運用能力和專業水平,用科學技術推動水利水電工程施工的發展。目前,現代的科學技術已應用到施工中,比如利用Auto―CAD軟件,進行工程圖形的繪制和計算,以提高工程施工的準備度;在工程監測方面,廣泛采用GPS定位系統,以提高工程測量的準確性和效率。
2.1、提高GPS在工程測量中的運用
隨著水利水電工程建設的發展,傳統的注重角度、距離地面定位技術已遠遠不能適應現代經濟發展的要求,而先進的應用越來越廣泛的GPS技術則成為當前提高工程測量效率的最好選擇。GPS技術在測量中不僅具有效率高、速度快的特點,而且在測量精度方面也具有很強的優勢。GPS技術,徹底顛覆了傳統的測繪定位技術,GPS定位儀器的利用,是測繪定位技術的徹底改革,它將極大提高工程準確度和效率。
2.2、繪圖計算方面的應用
在過去的水利水電工程施工中,工程施工的圖紙和數據的計算都是技術人員用手工的方式進行繪圖和計算。比如施工工程橫斷面、縱斷面圖形的繪制及其它圖形的繪制,斷面積及其它工程數據的計算,通常都是設計人員根據以往的經驗及相關的公式進行人工計算,大大增加了設計人員的勞動強度,同時也浪費了大量的時間,而且人工計算往往造成數據結果不準確。
隨著水利水電工程建設的發展,傳統的手工繪圖、手工計算數據的方式已不能滿足時展的要求。上世紀八十年代美國Autodesk公司開發的AutoCAD計算機輔助設計與繪圖軟件,廣泛用于機械設計和制造、建筑和土木工程等行業,極大地提高了各行各業的工作效率。如能將AutoCAD技術應用到水利水電工程,則能大大減輕設計人員的工作量,提高工作效率,同時也能提高繪圖和計算的準確性。
2.3、運用現代技術進行數據收集和管理
隨著水利水電工程建設的發展,過去手工繪圖、計算及用紙質存儲數據和資料已不能滿足當前數據管理的需要。而現代的GPS和CAD技術在水利工程測量和繪圖、計算方面,越來越發揮其巨大的優勢,在水利水電工程中積累了大量的數據和資料。GIS 是一個基于數據庫管理系統( DBMS )的管理空間對象的信息系統,在水利水電工程建設中的應用,可以將大量的測量數據和信息以數據庫的形式進行科學的存儲,同時,應用GIS技術和測量所得的數據,建立科學三維地形模型,從而提高管理水平和服務應用水平。
3、水利水電工程施工要強化傳統施工技術
隨著水利水電工程建設的發展,現代科學技術GPS技術和CAD技術已應用到工程測量、數據計算和繪圖等各個方面,但傳統的水利水電施工技術仍然在當前施工技術中起著主導的作用。為更好地提高工程質量,有必要對傳統的施工技術進行改進和創新。
3.1、預應力錨固技術的創新和應用
預應力錨固技術在水利水電工程施工中得到了廣泛的推廣和應用,預應力錨固技術適應面較廣,具有較大的發展潛力,在國內外深受廣大施工人員的普遍歡迎。預應力錨固技術是一項比較特殊的施工技術,是在預應力混凝土基礎上發展起來的一項錨固技術,是預應力巖錨和混泥土預應力拉錨的總稱,能對原有工程起到增強和加固的作用。在水利水電工程施工中將傳統技術預應力錨固技術與現代GPS技術有機地進行結合,可以很好地按照方向、形狀和錨固深度,對水利水電工程的基巖施加預應力,從而加大工程的受力強度。
3.2、碾壓混泥土技術的創新和應用
隨著水利水電工程建設的發展,傳統的碾壓混泥土技術已不能滿足現代水利水電工程施工的要求。大面積混凝土碾壓技術是本世紀初興起的一項新的筑壩技術。目前已被越來越多的施工人員采用,是水利水電工程施工中不可缺少的一項新技術,并將逐漸成為世界范圍內的一項新技術而被廣泛運用。大面積混凝土碾壓技術是通過大面積碾壓干硬混凝土混合物進行澆筑的筑壩技術,這種碾壓技術不影響混凝土強度,能夠較好的改善層面,施工速度較快,而且投入資金相對較少,適合水利水電工程大體積大面積混凝土施工。大面積碾壓混凝土技術應用到水利水電工程施工技術中,將很好地改善傳統的大壩混凝土施工方法,碾壓時用薄層作鋪料,碾壓干硬拌合物,采取震動碾壓,將表面充分壓實,從而提高施工速度。
3.3 水利水電施工導流和圍堰技術
水利水電工程施工中導流技術對整個工程施工質量、安全起著決定性的作用,因此,水利水電工程中施工導流方案設計必須科學合理,需要協調好人力、物力和財力三方面關系,同時應根據工程周圍施工環境來進行。在河道、水面上進行水利水電工程施工,施工導流是最關鍵的環節,傳統的導流方式是修筑圍堰。修筑圍堰時,應全面考察了解工程周邊的地理環境,依據地形地貌,同時按照國家規定的水利水電工程建設的標準,確定合理的導流流量、導流時段及導流方案。科學合理的導流方案和高標準的圍堰技術是確保水利水電工程大壩和閘門質量安全的保證。
3.4 水利水電工程混凝土外加劑使用技術
隨著水利水電工程建設的迅速發展,一些傳統施工技術也在不斷的改進和創新,來滿足當前水利水電工程施工的需要。比如混凝土外加劑的采用,它能有效地使混凝土特性充分發揮出來,來滿足水利水電工程耐久性和穩定性的要求。混凝土外加劑作為混凝土的添加成分,具有作用大、用途廣、收益高等特點,目前混凝土外加劑已經廣泛應用到水利水電工程施工中,并發揮了巨大的作用。它的作用包括:處理修補表面、提高混凝土變形能力、抗化學腐蝕等等。外加濟的使用,為提高水利水電工程施工質量發揮了重要的作用。
小結
隨著水利水電工程建設的發展,一些現代的科學技術已經應用到水利水電工程施工中,并且發揮了至關重要的作用,水利水電工程施工技術的創新和應用是水利水電工程建設發展的關鍵因素,直接關系到水利水電行業的經濟效益和社會效益,因此必須加強水利水電工程施工人員的業務培訓,提高專業水平,把現代水利水電工程施工技術與傳統的施工技術有機結合并應用到現代水利水電工程施工中,只有這樣才能不斷地提高我國水利水電工程施工技術水平。
參考文獻:
[1]魏朝坤.大體積碾壓混泥土[M].北京:中國水利水電出版社,2005.
關鍵詞:水利水電施工;質量評價;改進;方法
Abstract: This paper start from the evaluation of the existing water conservancy and hydropower project quality, analyzes the problems of the quality assessment and hydroelectric construction, proposed an improved method.Key words: construction of water conservancy and hydropower; quality evaluation; improvement; method
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
1 現行水利水電工程質量評價方法
1.1 工程質量評定標準
工程質量評定的主要內容包括:主要項目與一般項目。按照現行評定標準分為“合格”和“優良”兩個等級。在基本要求(檢測項目)合格的前提下,主要檢測項目的全部測點全部符合上述標準;每個一般檢測項目的測點中,有70%以上符合上述標準,其它測點基本符合上述標準,且不影響安全和使用即評定為合格;在合格的基礎上,一般檢測項目的測點總數中,有90%以上的測點符合上述標準,即評定為優良。
單元工程質量達不到合格標準時,必須及時處理。其質量等級按下列條款確定:全部返工重做的可重新評定質量等級;經加固補強并經鑒定能達到設計要求,其質量只能評定為合格;經鑒定達不到設計要求,但項目法人和監理單位認為基本滿足安全和使用功能要求,可以不加固補強的或經加固補強后,改變外形尺寸或造成永久性缺陷,經項目法人和監理單位認為基本滿足設計要求的,其質量可按合格處理。
1.2 水利水電工程質量的評價等級
現行水利水電工程按單元工程、分部工程、單位工程及工程項目的順序依此評定,工程質量分為“合格”和“優良”兩個等級。
1.3 分部工程質量評定標準
1.3.1 合格標準
單元工程質量全部合格;中間產品質量及原材料質量全部合格,啟閉機制造與機電產品質量合格
1.3.2 優良標準
單元工程質量全部合格,有50%以上達到優良,主要單元工程質量優良,且未發生過質量事故;中間產品質量全部合格,如以混凝土為主的分部工程混凝土拌和物質量達到優良,原材料質量合格,啟閉機、閘門制造及機電產品質量合格。
1.4 單位工程質量評定標準
1.4.1 合格標準
分部工程質量全部合格;中間產品質量及原材料質量全部合格,啟閉機制造與機電產品質量合格;外觀質量得分率達到70%以上;工程使用的基準點符合規范要求,工程平面位置和高程滿足設計和規范要求;施工質量檢驗資料基本齊全。
1.4.2 優良標準
分部工程質量全部合格,其中有50%以上達到優良,主要分部工程質量優良,且施工中未發生重要質量事故;中間產品質量及原材料質量全部合格,其中各主要部分工程混凝土拌和物質量達到優良,原材料質量、啟閉機制造與機電產品質量合格;外觀質量得分率達到85%以上;工程使用基準點符合規范要求,工程平面位置和高程滿足設計和規范要求;施工質量檢驗資料基本齊全。水電站、泵站工程的質量評定還需經機組啟動試運行檢驗,達到工程設計要求。
1.5 工程項目質量評定標準
①合格標準
單位工程全部合格。
②優良標準
單位工程全部合格,其中50%以上達到優良,且主要單位工程質量優良。
2 水利水電工程施工質量評價存在的問題
2.1 現行評定標準中要求工程質量必須同時滿足五項條件,若有一項不符合要求,就會否定整體工程質量,且現行評定標準沒有考慮各個因素對工程質量的不同影響程度,即權重,評價體系不能完全體現其科學性與合理性。
2.2 水利部在建國以來幾十年來的經驗教訓基礎上,總結出一套比較完善而又切實可行的檢驗評定大中型水利建設工程質量的標準―《質量評定表》和《質量評定標準》。但對于水利水電工程,目前還沒有較系統的質量檢驗和評定等級的辦法和標準。只能參照水利建設工程的《質量評定表》和《質量評定標準》實行,而現有的評定方法是不能完全考慮影響水利水電工程質量的特點。
2.3 現有的工程質量評定采用評定指標進行簡單的、精確的量化,沒有考慮到工程質量的模糊性和工程質量等級的模糊性,因而不能全面的反映工程質量。
2.4 對于水利工程而言由于單元工程或分部工程劃分的數量較小,評定的群體較小,使評測結果與真實狀況容易產生一定的偏差。如不同施工標段由于工程施工項目少,項目劃分時往往會出現分部或單元工程個數相同的情況,現行評定是以合格率與優良率作為評價。在實際評定時不同施工階段會出現相同的優良率或合格率,而在實際的質量情況會存在較大差異,若僅僅從評定數值上看,不能完全公正、客觀的反映工程真實的質量狀況。
所以建立一套相對有效的質量評價體系,對水利水電工程施工質量進行相對客觀公正的評價是非常有必要的。
3 水利水電工程施工質量評價對策
3.1 評價指標的確定
工程項目質量是項目各階段相互影響、相互制約而形成的一個復雜系統。而目前現有的一些宏觀質量影響指標或類似指標在反映工程項目質量影響因素方面存在一定的局限性和不足。首先,指標大都只能反映施工和竣工階段部分質量工程狀況,側重于描述某個階段的某個方面的質量,而無法形成對質量狀況的全面認識;其次,目前形成的“企業自檢、社會監理、政府監督”三級保證體系之間缺乏內在聯系,自身監理管理不完善,監督手段和方法相對滯后,監理沒有真正的質量否決權和計量支付權,承包方對“自檢”缺乏主動性等,并且三者監督評價主要局限在對施工質量的監督管理。
工程項目的質量評價應是全壽命期內各個階段的綜合評價,才能實時、全面、系統的反映工程項目總體質量風險水平。這就要求所建立的質量評價體系應盡可能全面體現工程項目質量評價內容。根據以上要求,再結合影響工程質量因素和指標選擇的原則和水利水電工程的特點,根據水利水電工程施工質量的全生命周期的影響因素及《水利水電基本建設工程單元工程質量等級評定標準》并結合專家調查等形式,確定水利水電工程施工質量評價指標。
3.2 自動化評價系統
根據工程的實際情況,為便于運行期的工程管理,對重要建筑物的重要監測項目進行自動化監測,這些自動化監測項目為:上下游水位、氣溫、庫水溫、滲漏量、壩體和壩基滲流壓力、繞壩滲流、建筑物及邊坡的變形、各重要監測斷面主要應力應變測點等。以上監測項目通過電測傳感器和遙測控制單元(MCU)進行現場自動數據采集,并按專門設置的通信網絡將數據傳入管理大樓工程安全監測集控中心計算機,由計算機對所測資料進行統一管理。
安全監測自動化系統建立一套以計算機為基礎的監測資料數據庫或綜合管理系統。系統至少要求具備輸入、輸出、數據傳輸、數據存儲和數據加工處理等五大功能。這些功能主要由計算機完成,部分內容可由人工承擔,如:人工監測資料輸入;資料離線分析等。
3.3 人工巡視檢查
根據《混凝土壩安全監測技術規范》,對水庫大壩除用監測設備進行監測外,還必須進行人工巡視檢查。
3.3.1巡視部位
主要巡視部位有:大壩、兩岸邊坡、電站、引水洞進出口等。
3.3.2 檢查項目
3.3.2.1大壩
①基礎部位有無擠壓、錯動、松動和鼓出。②壩體與岸坡接合處有無錯動、開裂、脫離及滲水等情況。③兩岸壩肩區有無裂縫、滑坡、溶蝕及繞滲等情況。④基礎排水設施的工作狀況、滲漏水的水量及渾濁度有無變化。⑤混凝土有無裂縫、裂縫形式及發展情況。
3.3.2.2電站
①進水口和攔污柵有無堵淤與損壞。②電站及進水口結構混凝土有無破損、裂縫,有無溶蝕或水流侵③尾水渠淤積及沖刷情況。
3.3.2.3邊坡
邊坡有無裂縫、滑動、坍塌、掉塊、塌陷、隆起、錯動、滲水
3.3.2.4其它
①閘門(包括門槽、門支座和止水設施等)能否正常工作。②電氣控制系統的設備和備用電源能否正常工作。③啟閉設施能否應急啟動工作。④各安全監測設施有無損壞等。
4 結束語
加強水利水電工程質量管理是適應大規模、高強度水利水電工程建設的迫切要求。我國正處在全面建設小康社會,為加快推進社會主義現代化,國家水利水電“十一五”規劃明確提出通過科學確定水利水電發展和改革目標,繼續加強水利基礎設施建設及水電設施建設,深化水利水電體制改革。城市水利、農村水利及病險水庫加固與建設等中小型水利水電工程也已成為很重要的組成部分。水利水電工程質量問題,不僅是一個技術問題、經濟問題,更是一個社會問題和政治問題,每一位水利水電工程建設管理工作者都必須對此保持清醒的認識和強烈的責任感,努力做好水利水電工程質量管理工作,爭創優質工程,為人們和子孫后代交一份滿意的答卷。
參考文獻:
[1]毛龍泉.建筑工程施工質量檢查與驗收手冊[M].中國建筑工業出版社,2002
【關鍵詞】新時期、水利水電工程、施工工藝
中圖分類號:TV文獻標識碼: A
一、淺析水利水電工程施工工藝
水利水電工程的建設是一個綜合性和復雜性較強的工程。主要是將水能與電能進行互相轉化。其主要工作原理是利用飲用水系統中水的落差而產生重力勢能,在進入工程的廠房帶動水輪機發電的過程。水利水電工程所發的電能可以通過變壓器、輸電線路和開關站等輸送到電網,從而在日常生活中被人們所使用。所以,由于水利水電工程施工的復雜性。可見,水利水電工程的施工建設中要有較高的技術保證和施工工藝的專業化、科學化的保證。主要包括:
1. 預應力錨固技術
2. 大體積碾壓混凝土技術
3. 施工導流
4. 壩體填筑
二、水利水電工程施工工藝的生態改革
(一)傳統意義的水利水電工程施工工藝
傳統意義上的水利水電工程建設作為一項重要的工程,主要采用的施工工藝是以建設水工建筑物為手段。目的是改造和控制河流,滿足人們對防洪和水資源利用等多方面的需求。隨著時代的不斷進步,科技水平的不斷提升,人們的生活水平的不斷提高,對環境的要求也隨之增長。人們認識到河流不僅是可供開發的資源,更是河流系統生命的載體,我們不僅要關注河流的資源利用功能,也要關注對河流的生態保護功能,這時才發現傳統的水利工程建設規劃方案存在著明顯的缺陷就是在滿足人類自身社會需求時,忽視了河流生態系統的安全與可持續性循環的需求。
新時期,人們的生態意識不斷增強,在科學發展觀的指導下,采用水利水電工程的生態工藝施工建設成為水利水電工程施工建設規劃方案的一個新的分支,是研究水利水電工程在滿足人類自身社會需求的同時,并兼顧自然水域生態系統安全與可持續性循環的原理和技術方法的施工工藝規劃方案。現代科學的不斷進步、發展使我們認識到,傳統意義上的水利水電工程建設在滿足社會經濟發展的需求時,不同程度地忽視了河流生態系統循環本身的要求。而隨著河流生態系統功能的逐漸退化,也會給人們的長遠利益帶來不容忽視的損害。所以,在未來的水利水電工程建設中,要權衡水資源開發利用與自然生態環境保護二者關系,理性地尋找資源開發與生態保護之間的合理落腳點和新型施工工藝的研究建設方案。
(二)新時期水利水電工程施工工藝改革應遵循的主要原則
1、制定行之有效的生態水利水電工程的施工方案設計
要嚴格控制水利水電工程施工方案的規劃內容,促進生態水利建設工程質量的提高,使新型生態水利工程施工發揮應有的環保價值、水利價值。
2、堅持保護和修復河流流域水文多樣化的施工原則
眾所周知每條河流都有各自不同的特點,具有其自身特殊性。因此,在建設生態水利水電工程的施工過程中不能盲目的去效仿前人的施工工藝,而是要根據每條河流的不同水文特征進行水利水電工程的整體施工建設。
3、運用混凝土,土方填筑等施工工藝生態改革
運用這些類型的水利水電工程施工工藝時要遵守保持和維護河流自我修復的能力的施工原則。因為,河流具有進行自我修復的能力,這種修復能力不僅能減輕水利工程建設施工對河流的消極影響和破壞程度,而且還能減少人們對河流自然環境破壞之后的人為修復力,對河流的可持續發展起著社會和經濟共同的促進作用。
4、對于石方工程施工和的生態改革
應堅持以修復整個河流水體系統為主要目標的工程施工原則。由于,水利水電工程建設所在的河流,往往與周邊的田地和城鎮是相互連接的,它們組成了一個完整的生態循環系統。因此,在新時期的生態水利工程建設過程中要考慮到各種因素和相互的關系。在石方工程建設施工和反濾料鋪設施工時應遵循此原則,進行施工工藝生態改革。
三、新時期加強水利水電工程施工工藝質量的檢測
1.水利水電工程中土方填筑的施工工程
針對土方填筑的水利水電工程的施工,要把檢測的重點放在檢測土方施工填筑的質量,特別是在施工過程中土石的結合部分與土料填筑的施工質量,主要施工工藝質量檢測方面包括:采用的填筑方式、土料、壓實度、碾壓工藝等是否與工程設計方案和施工質量檢測規范相吻合。另外,針對水利水電工程施工過程中土石方結合部之間的施工填筑質量,檢測人員要檢測水利水電工程的施工人員操作和相關的施工工藝質量檢驗與規范是否吻合。
例如:對于石方工程和反濾料鋪設,重點檢查填筑或砌筑工程質量是否滿足安全和功能的要求,采用的石料物理力學指標、砌筑工藝、砌筑質量是否符合設計和施工工藝規范的要求。關鍵部位的砌筑及反濾層鋪設質量,項目法人應安排進行現場抽樣檢測。
2.水利水電工程施工過程中地基處理和基礎工程的檢測
對于水利水電工程施工過程中這部分的施工質量檢測重點主要應放在對地基開挖施工過程中的檢測和相關處理,究其是否符合工程初始的設計要求。例如:在對地基處理和基礎工程的檢測其施工工藝所選擇的樁身質量與樁基承載力,加之有關復合地基承載力與設計要求的符合度,作為檢測重點。另外,要對水利水電工程施工的壓水、注水的試驗數量、試驗結果、操作程序特別注意,進行定期的監測與檢查,如果檢測部門有條件的話可以對其進行施工現場的檢測與有關試驗。
3.混凝土工程
對于水利水電工程施工工藝質量的檢測重點主要應放在對水利水電工程施工過程中進場的水泥、砂、石、水泥等質量要求;例如:水利工程建設中所使用的鋼筋、模板的制安、混凝土的澆筑、拌合、振搗和保養與修護等相關施工工序的質量與有關施工工藝規范規定是否吻合等。混凝土的施工強度在于抗凍、抗滲等有關指標與水利工程的外觀設計尺寸之間的吻合度。
總之,隨著科學水平的不斷提升,水利水電工程建設的施工設備不斷先進化、專業化,這就一定程度上推動了水利水電工程在新的發展形勢下,施工工藝的改革與發展。另外,隨著人們環保意識的不斷增強和科學發展觀的大方向指導下也從側面推動著水利水電工程施工工藝的生態化改革。水利水電工程施工建設者運用多方努力促進工程施工工藝的改革有助于本企業水利水電工程建設更好的實現社會效益和經濟效益的統一發展。
【參考文獻】
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