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雨水工程论文样例十一篇

时间:2023-03-21 17:15:10

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雨水工程论文

篇1

对于隧道的设计施工,将新奥法原理理论作为参考依据,在设计过程中,把隧道周边岩体渗水经过衬砌之后的倒水设备,进一步往集水沟引入,继尔往隧道排除。如果存在某些排水设备系统不能够正常运行,将水往隧道排出,便会基于衬砌后期形成难以解决的集水现象。在此位置的水充满空隙的状况下,衬砌会受到和地下水位高度相同静水的压力,而并不是基于设计当中的无水压,也不是折减水压。同时,在渗流的动水压力的影响下,衬砌承受的压力会在在很大程度上高于此前设计标准,进而造成衬砌涌水开裂的破损情况。因为隧道铺地基面长期浸泡在积水当中,到列车动力的催动之下,便会引发底部吊空现象,列车经过时产生呼吸作用把碎石排空,也把砂子排空,知识行车产生限速,并且会引发断轨等诸多情况。在排水系统不够顺畅的情况下,便会进一步造成雨季积水等不良状况。

1.2防水设施劣质

在隧道和外部水环境之间,防水层是极其重要的部件,能够在隧道与外部水环境分隔中发挥重要作用。基于隧道工程当中,具备两种防水层:其一是柔性防水层;其二为刚性防水层。对于柔性防水层来说,其效果与材质及施工质量存在很大的联系。若防水材料劣质,没有足够的耐久性,便非常容易在运营一段时间后,将防水能力丧失。对于刚性防水层,由于它的功能和混凝土的性能之间具备一定的联系性,如果防水混凝土的衬砌施工质量比较差,在收缩大的作用下便会呈现孔隙及裂缝等一系列情况,进而使得防水层的防水能力大大降低。

2隧道工程影响作用分析

2.1案例分析

隧道工程在建设过程中,也会对水环境构成极大的影响。隧道工程将地下水渗流原有拥有的平衡破坏,在长期疏干的作用之下,使渗流场产生了极大的变化,进而对地下水正常循环造成了非常大的影响,最后恶化了自然生态环境。以某隧道工程作为案例,该隧道工程全长为15.365千米,洞顶埋深为100米~910米,洞中部属于斑古坳地区,地表面植被非常茂密,年平均气温维持在20摄氏度,年均降雨量为1500mm。此隧道的主要问题是渗漏水现象严重,通过多次整治之后,问题仍旧没有得到有效解决。在长期排水的作用下,致使地下水位呈现下降的现象,井水干涸,并且正常的农业灌溉也受到了非常大的影响。另外,因为地面沉降致使房屋产生变形及开裂情况,使当地农业及生活均无法正常开展,该地区居民只能外迁,从而损失了很大一笔经济费用。对于此隧道工程,对地下水环境的主要影响包括两方面的内容:一方面为疏干地下水;另一方面为渗流场变化使岩土应力发生变化。

2.2疏干地下水

造成自然环境灾害最主要的原因为隧道长期排水。隧道挖掘之后,把水循环系统破坏,例如知识地下水资源被很大程度的流失。在隧道积水与汇水的作用下,使形成地下水运动的方向发生较为的改变。在长期排水的情况下,位于隧道中的地下水系统渐渐将地下水排出。将有关理论当作参考标准,地下水的补给量不能让其排水量得到充分满足,于是其水位便会发生持续下降的现象。在地下水位慢慢减弱的状况下,地下水和地表水径流间都会产生一定程度的变化,以直接的方式导致岩溶泉发生出水量极少的情况。与此同时,也可能造成地表的取水井水位下降及水井干涸等现象,进一步知识居民生活用水尤为匮乏。另外,地下水位下降会知识原农田土壤的含水量大大减退,尤其对水稻区域的影响更为严峻,可能引发无法继续种植的情况,最终对农业的正常运作产生了非常大的影响。

2.3渗流场变化使岩土应力发生变化

首先,由于隧道让许多地下水疏干,进一步让水位产生下降情况,而饱和岩土层当中空隙的水压力则会呈现减弱的趋势,不饱和区域负水压力区变大,在总应力不发生变化的状况之下,有效的应力便会得到进一步的上升。其次,应渗流场发生明显改变,地下水渗流的方向也会随着发生改变,变成在新水力梯度的状况下,便可能朝着隧道中心发生流动,此时方向为向下方向。另外,应渗流方向发生明显变化,地下水的渗流力也会随之发生变化,从而让竖直向下应力加大,最终导致总应力提升。在此状况下,岩土便会产生新的沉降,直至达到新的动态平衡状态为止。土体沉陷则会让隧址区的房屋产生倾斜现象,也会产生开裂现象,进而导致不能继续应用,在土体沉陷对农田造成严重影响的状况之下,便在很大程度上增加了农业耕种的难度。

篇2

a.先按管道种类列。目前常见的是热塑复合管、钢塑复合管、钢筋混凝土圆管、钢筋混凝土雨水方涵。

b.再把不同管材按管径分列。

c.相同管径的管材还要按具体要求分列。如钢筋混凝土管还应按不同管基分开列,塑料管按环钢度不同分开列,方涵按现浇或预制分开列。d.埋深不同时也要分开列,跟定额相应分为2m,4m,6m,8m等。

2)雨、污水支管也按上述方主管道法列出来。需要注意的是支管一定要平面和纵断核对着列,以免落下。

3)检查井的工程量:

a.先按说明中明确的图集和不同管径确定各段检查井的规格;

b.再根据有无支管确定是直通、三通还是四通,有拐弯处采用扇形井的一般图纸会标明。

4)雨水连接管及雨水口:

a.常见的是D300mm或D400mm的钢筋混凝土承插管,180°混凝土满包管基或120°基础;

b.雨水口形式采用平篦或立篦,规格有单篦、双篦、多篦(数工程量时要注意,路口处为平篦);

c.按井深分开列(不硬性要求);

d.设暗井的按上面要求和明井分开列。

5)沟槽土方及垫层工程量计算。

2沟槽土方及垫层工程量的计算

2.1土壤分类

市政工程中,根据土石方工程施工的难易程度,将土石方划分了等级,分为:一、二类土壤,三类土壤,四类土壤,松石,次坚石,普坚石等六个等级(详细划分见定额)。根据土壤类别选取相应的放坡系数计算沟槽土方量。

2.2沟槽土方的开挖

沟槽土方工程按施工方法可分为人工土方和机械土方。一般沟槽土方开挖都采用机械开挖。人工开挖适用于量小或不宜机械施工的工程。如:雨水连接管沟的开挖、探坑开挖等。

1)沟槽土方开挖公式:V=(a+mh)×h×L×1.025。其中,a为沟槽底宽;m为放坡系数;h为挖深;L为槽长;1.025为检查井、进水井所需增加的开挖量(见定额说明)。

2)沟槽挖深。挖方段的挖填方量应按设计路基标高计算,因路基标高以上的土方在道路工程的土方表中已计算。如原地面标高低于设计土路基标高(填方段),根据施工规范按反挖法考虑,即挖填方按设计管顶标高加50cm计算。

3)土石方工程放坡与支撑的计算。土方开挖时,为了防止塌方,保证施工顺利进行,其土体边壁应采取稳定措施。常用方法是放坡和支护。

a.放坡。条件允许时,可以优先采用放坡。放坡系数以放坡宽度B与挖土深度H之比表示,即K=B/H。坡度通常用1∶K表示,显然,1∶K=H∶B。

b.支撑。在需要放坡的工程中,由于边壁周围受道路或建筑物等限制而不能放坡时,为防止垂直开挖的土体边壁坍塌,应采用支护结构对侧壁进行支撑。支护结构的形式分为支挡土板和支护桩。

4)工作面和开挖断面尺寸。

a.工作面。工作面是指工人施工操作或模板所需增加的开挖断面,与基础材料和施工工序有关。

b.开挖断面尺寸的确定。开挖断面是计算土方工程量的一个基本参数,它的宽度由基础(垫层)底设计宽

度、开挖方式、基础材料及做法所决定。开挖断面通常有以下几种情况。放坡、留工作面。设坡度为1∶K,工作面每边宽c,基础垫层宽a,深度为h,则开挖断面宽B(放线宽)为:B=a+2c+2Kh。双面支挡土板、留工作面。每一侧支挡土板的宽按100mm计算。工作面宽c,基础垫层宽a,则开挖断面宽B为:B=a+2c+200。如果单面支挡土板,则B=a+2c+100。不放坡、不支撑、留工作面。当基础垫层混凝土原槽浇筑时,可以利用垫层顶面宽作为工作面,因此开挖断面宽即等于垫层宽。当基础垫层支模板浇筑时,必须留工作面,则开挖断面宽B=a+2c。

5)填方。沟槽及基坑填方按沟槽或基坑挖方工程量减埋入构筑物的体积计算。钢筋混凝土管的扣除量参照定额第一册《通用项目》第一章《土石方工程》说明计算。其余的根据图纸计算。

6)土方工程量计算需要说明的地方。路基土方与排水土方不允许重复计算。排水工程的挖方与填方应考虑与道路工程进行平衡。

2.3土石方工程量计算规则

此部分详见定额规定。注:槽坑内作业指机械位于槽、坑的开挖线之内,顺槽、坑行进方向开挖。槽坑边作业指机械与槽、坑行进方向垂直,成90°左右进行开挖。

2.4土方工程定额的应用及注意事项

1)机械挖土方中若需人工辅助开挖,则机挖按总量的95%计,人工按总量的5%套相应定额子目乘以系数1.5。

2)干、湿土、淤泥的划分:含水率不小于25%或为常水位以下为湿土;堆积不能成型或具有流变性质的为淤泥或流沙。

3)采用降水措施的土方按干土计算。运湿土,可按相应的运土定额乘以系数1.18执行;汽车运淤泥、流沙按运土定额乘系数1.5。

3管道工程

1)排水管材。

a.钢筋混凝土排水管。钢筋混凝土管是目前使用最广泛的一种管材。按强度一般分为Ⅰ级~Ⅲ级管。施工中根据埋深和工艺确定。接口通常有承插式、企口式和平口式。

b.塑料管。即热塑管(胶圈接口)和钢塑管(热熔接口)。

c.金属管(不常用)。

d.陶土管(不常用)。

2)排水管道垫层及基础。排水管道的基础分为垫层、基础和管座三部分。排水管道的基础通常有砂土基础和混凝土带形基础。

a.砂土垫层及基础。常用的有素土、灰土和砂砾、中粗砂、碎石垫层及基础。

b.混凝土基础。钢筋混凝土排水管道基础为混凝土基础。混凝土的强度等级一般为C15,C20。分为平基础和管座。通常管座中心角分为90°,120°,180°和360°(满包)四种。常在槽底先铺一层10cm~15cm碎石垫层,然后才在上面浇筑混凝土基础。

3)排水管道接口。一般分为柔性、刚性、半柔半刚性三种形式。

4)大型排水管渠。一般指钢筋混凝土雨水方涵。

5)排水管道的闭水试验。

6)排水管道工程量计算说明。

a.排水管管径均指内径;

b.各种角度的混凝土基础、混凝土管铺设按图示长度扣除检查井长度后计算工程量。每座检查井扣除长度详见定额;但管道闭水试验,不扣各种井所占长度,以实际闭水长度计算;

篇3

很多水利水电施工企业,在经过很长一段时间的经营后,尽管积累了较为丰富的施工经验,也配备有相对先进的装备和技术,但是在管理机制和管理措施方面还比较落后,存在资金不足、企业自身能力的缺失、经营不灵活等问题,经济效益差与缺乏相应的制度和管理机制有很大关联。

1.2市场竞争力不足

一定的市场占有量能够促进水利水电的经营,如果竞争力不足,则将不利于整个水利水电施工企业的发展。造成行业内竞争力较弱的原因有两点:第一是行业的发展受社会招标及评标等不合理现象的影响;第二是水利水电企业内部缺乏竞争意识,忽视企业内部的管理和创新,技术新人才也严重缺乏。只有加强企业内部的创新能力,注重管理,才能提高水利水电建筑工程程的行业内的有效竞争力,制定出合理的工程标准,进而提高企业效益。

2施工技术和管理的作用和地位

水利水电建筑工程程建筑的施工技术管理是将谁能转换为电能的综合工程设施生效平台,一般由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂、机电设备等构成。

2.1施工技术的作用和地位

水利水电的利用是社会进步的产物,它的清洁和可再生性符合时代的要求。水利水电施工的根本是施工技术,要想在面对重大繁杂的工程时游刃有余,就必须有过硬的技术作保障。因为施工技术并不简单的事一个工程,它直接和水利水电的经济效益关联,是整个水利水电建筑工程程的一个重要组成部分。在水利水电建筑工程程建筑的施工中,技术含量高且与社会紧密相连的技术的运用,才能使水利水电建筑工程程建筑真正发挥其作用。

2.2施工管理的作用和地位

只有资金和技术等硬件而没有管理软件的水利水电建筑是一盘散沙,缺乏纪律和指挥的工程师没有灵魂的行尸走肉,不能更好的发展和造福人类。只有合理在水利水电建筑的施工中合理的对各种设施和整个建筑工程进行管理吗,项目才能更好的进行和发挥作用,从而提高工程质量。

3施工技术分析

3.1混凝土外加剂的选择和运用混凝土是水利水电建筑工程程建设中最基本的、使用率最多的建筑材料,水利水电的施工过程中,必须合理的选择适合的、适用的混凝土外加剂,不同的混凝土有不同的性质和作用,比如提高抗力学性能、改善新拌混凝土流变性质、改变色泽、改变硬度、改变变形能力等,选择好后还要准确的投入使用,满足水利电力工程建设的需要。

3.2预应力锚固施工

预应力锚固能给工程带来非常显著的效益,应用非常广泛。能很好的加固或者补强建筑物,同时在水利水电建筑工程程建设中具有非常大的发展潜力。这项技术,能够根据水利水电建筑工程程设计的方向、大小和锚固深度,来预先对基岩或者建筑物施加主动的预压应力,达到改善或者加固受力条件的目的。预应力锚固最大的优点就是传递拉应力,这是其他施工技术所不能完成的。

3.3施工导流及围堰

导流是闸坝工程建设过程中,起关键作用的一项技术,它能针对周围建设环境中水流区域所展开全面性的控制和部署。导流技术的筛选对整个工程的影响较大,要想解决好导流问题,就必须先修筑好围堰。围堰是临时性、暂时性的坝工,具有极大的灵活性。在施工中,要进行合理的选择。

4管理和技术结合

4.1技术管理

水利水电建筑工程程建设存在工程规模大、建设时间长、施工技术复杂、质量要求较高、工期限制严格,以及工作条件差、危险因素多的特点。对水电厂生产中的一切技术活动进行合理的管理和严密的组织,能够使科技更好地转换成生产力,进而提高企业的经济效益。提高效益的前提是安全,安全的核心是管理,管理的目标是效益。现在管理单位存在很多问题,一是诶不生产经营管理粗糙,奖励机制不够多,二是包容的传统就业制度,致使企业人员文化程度普遍不高,技术素质缺乏,缺乏应有的专业技能。

4.1.1加强运行管理,完善管理制度

为了适应生产经营管理的需要,应根据国家的法律、法规和有关规程,并结合实际,制定相应的处理办法和规章制度,并严格执行,记录设备运行状况,杜绝不规范的操作现象出现。另外还要建立运行分析制度,即对运行中通过仪表指示、运行记录、设备巡检和操作等反应的各种问题和现象进行分析,及时发现造成问题的原因,采取相应的措施和对策来应对。

4.1.2加强维护检修管理和技术监督

在以质量和安全为首要考虑条件的前提下,结合本厂实际进行挖潜,开展对技术进行更新和改造的工作。恢复设备性能是下下策,改进设备性能才是最好的方法,要实现这个转变,延长检修周期,缩短检修工期,保证设备的检修质量。同时要与时俱进,不断学习新的技术,掌握新的工艺,熟悉新材料的热点和使用方法。充分利用网络计划技术,设计检修网络图,对传统的检修方法和步骤进行改革,达到高质量、短工期、低耗材、少工力的效果。使用各种科学实验方法进行技术监督,定期或者不定期的对设备进行检验和检测,掌握设备的技术状况和在使用中的变化规律。技术监督是一个比较薄弱的环节,需要进一步的加强,加强仪表、绝缘、金属和技术方面的监督。

4.2强化考核制度

应该强化水利水电手工中的生产和经济运行的考核。经济考核目前还没有合理的标准,因为生产过程复杂,业主和管理方式都不相同。所以需要不断的去探索出一个合理的考核标准,出发点是维护水电厂正常的生产秩序,而且运行指标还要充分体现出各项工作的成效,反映设备管理维护和利用的水平。对各部门和员工的考核指标应为岗位的工作成效,最后综合起来能更好的反映发电厂宏观的生产和经济运行管理水平。

4.3以人为本的安全生产

安全是保障水利水电建筑工程程建筑施工中技术管理工作顺利进行的根本,所以要建立健全安全生产组织制度,采取一系列的科学有效的措施,用合理的制度来约束人的行为,保障安全生产。制度制定好了,更要狠抓落实,使员工明白安全生产与他们的自身利益紧密相关,提高他们的安全意识。同时要注意细节,对各类大小事故认真开展调查和分析,并形成书面材料。约束靠规章制度,教育靠事故,激励靠赏罚制度,这样才能做到安全警钟长鸣,提高效益。

篇4

理论上,目前我国大部分小型水利工程都由基层水利主管部门组织建设。但在实际工作中,小型水利工程的参与单位往往是资历较低甚至是不具备任何资历的,这主要是由于部分小型水利工程由村或者农民自营,而质量管理意识不足就主要体现在这部分施工单位上。根据笔者多年工作经验发现,多数基层水利部门没有建立起完善的质量保证体系,行之有效的质量监控措施也存在不足。由于小型水利工程多以基层民办为主,所以个人利益观念比较严重,存在能省则省的思想。此外,由于民办因素,即便国家针对小型水利工程出台一系列相关规定,在基层水利工程建设方面,仍无法达到规范性与标准性。由于基层承办者普遍存在质量管理意识不足,因此,在工程质量方面,仍存在较多问题。这主要表现在:1)施工单位的管理体制。笔者走访发现,当前水利施工企业普遍形成总公司—分公司—项目经理部三级管理机制。总公司一般由当地水利工程局担任,并不直接管理水利工程项目,具体事项交由项目经理部统筹。总公司普遍将质量管理排在任务开拓及产值产量之后,工作重点认识不清。2)项目经理一次性。项目经理的任期并不是长期制的,因此,大部分项目经理只着眼于当前短期的利益,对公司项目的收入及市场开拓并不关心。从目前情况上看,小型水利工程的施工单位大多数使用的是当地的民工,主要负责人很少对其进行质量管理培训。

1.2质量监督管理工作尚待加强

政企不分是目前我国小型水利工程普遍存在的管理问题。该问题的存在直接导致水利工程的质量监督及质量监管部门职能不清,以盈利为目的承办的各种公司、实验室等,引发管理工作混乱。这种双重身份的存在并不符合社会主义市场经济发展规律,在水利建设管理方面也难以做到质量保证。作为监理公司,其对自身职能认识尚待提高。在处理参与单位与施工单位之间的矛盾时,无法做到公平公正。有的监理公司为了评定资质,聘用社会上退休的技术人员,但这部分人员有时会由于身体等各方面原因无法到位,导致监理职位长期空缺。

1.3监控措施不完善,检测手段滞后

小型水利工程很少组织项目性论证。很多水利单位并没有掌握水利工程设计技术施工技术的标准及规范。加上大部分水利建设工程由民办组织承办,,资金匮乏,对水利工程质量的检测只停留在肉眼的观察上,而大部分质量问题在肉眼上市无法辨认出来并修正的。相关检测设备的缺乏,检测手段滞后及监控措施不完善,都在很大程度上影响工程质量。

1.4高水平质量管理人才缺失

高水平质量管理人才的缺失也是造成小型水利工程质量存在问题的重要原因之一。从目前看,大部分质量管理技术人员工作量较大,可继续深造或学习的时间很少,这直接导致这部分人员技术水平无法得到提高,深层次实践经验的缺乏致其无法承担难度较高的工作。特别是技术人员对建筑知识掌握不全及艺术训练缺乏,其更多关注的是功能的需求而忽视艺术美观需求,导致大部分水利工程给人粗重之感。此外,基础技术人员存在分工不明,专业不强等问题,整体上缺乏能够统揽全局、承担其相应工作的人才。

2加强小型水利工程质量管理有效措施

2.1提高质量管理意识

强化质量管理意识是企业各层次、各方面的基本任务及共同任务,树立质量管理意识,无论价格、工期,始终要把质量放在工程的第一位。为此,在公司内部要建立强有力的质量保证体系,通过动态管理为途径,以赏罚分明为手段,以目标考核为方法,实现精品工程。为实现精品过程铸造精品工程,公司要通过严格筛选的形式挑选出优秀项目班子,编排精干施工队伍,以确保实施方案的可行性及有效性。其次,通过组织专门的材料质量考察队伍,对工程采用的材料进行核对及检测,从源头把关。在思想方面上,要公司要定期组织相关培训,对工程质量等方面的问题详细告知员工,通过企业文化耳濡目染的形式加强企业员工及责任人的质量管理意识。作为项目经理,更应该身体力行建立工程质量终身制,落实质量否决权,加强企业监督管理力度,做到质量人员有职有权,通过质量加强公司口碑,通过口碑带来市场,通过市场赢来效益,走质量兴企道路。

2.2加强质量监督管理工作

政府方面,质监站要严于律己,要严格按照国家质量标准及行业标准进行公正公平的全程监督,发现问题要及时指出并责令整改。此外,质监站不应承办公司,以确保在进行质量验收的时候不带个人感情及利益。其次,签订质量监督协议也是确保企业工程质量行为的有效途径之一,每项工程开工之前要及时与上级主管部门签订质量监督协议书,以促使相关上级职能部门积极履行监督职责。最后,企业要定期上报“质量月报”,对企业工程的进展及存在的质量等方面的问题进行反映。

2.3全面提高工程质量检测水平

小型水利工程虽小,但质量问题关乎群众生命财产安全,切实提高工程质量检测水平有利于企业及时发展工程质量问题并加以改正。对于工程质量检测,单凭肉眼很难辨别,因此,购买先进的质量检测设备及仪器是进行质量检测的必备硬件。通过对工程使用的材料进行抽样检测,对建设单位的施工质量进行检测,以此准确判断工程质量。工程材料是精品工程的基础,企业不能贪图便宜或以个人利益为中心,对施工材料睁一只眼闭一只眼,切要严格认真对待。其次,加强建设过程的监测也是必要条件之一,按照一定比例设置监控点,对重要施工部位进行严格监测。

2.4培养高水平的质量管理人员

高度重视基层水利建设质量,高度重视基层水利行业整体人力资源的开发,确保各级工作人员持证上岗,岗位明确。质检员及技术员的职业素养直接影响到工程的质量,邀请业务水平高质检管理人员进行专题讲座,全面提高企业内部技术人员的实际操守能力,切实加强队伍建设,提高管理水平。

篇5

2问题教学法效果分析

问题教学法通过几任老师在近3年水利工程、水利水电建筑工程中应用,效果显著,得到了老师、学生的一致好评。

2.1激发了学生的学习激情,提高了学习效果

通过近三年水利工程、水利水电建筑工程两个专业五个年级500人的学习效果调查,水利工程制图课程的教学效果是显著的(见表1)。从表1中可以看出:5年一共发调查问卷500份,学习兴趣提高的有479份,占问卷总人数的96%,到课率为95.3%,比其他课程到课率提高近4%,及格率达95.2%,比其他课程提高5%,优秀率为15.5%,比其他课程到课率提高近4%。

2.2使课堂变得活跃、生动,互动增加了,教学效果明显提高了

问题教学法将传统的灌输式,老师单一讲解、学生被动上课,变成了学生与老师一起互动,一起为解决工程实际问题而“出谋划策”95.8%学习效果提高的有480份,占问卷总人数的学生积极参与,用以前学到的知识去解决实际工程问题。遇到难以解决的问题,老师再导入新课内容。这种十分自然的、不知不觉的衔接,提高了学生学习兴趣,使课程的学习变得容易、学有所用了。使枯燥的、被动的教学变得生动活跃了。增强了教学的效果。

篇6

所谓的复试梯形河道主要是指部分天然河道中,如果河道河道两岸拥有边滩,这时的河床断面的样子就可以认为是复试梯形河道.为了便于研究,我们只考虑了一岸有边滩的河道。宽滩河道一般不可能将桥墩仅在岸坡上布置,因此,我们不考虑仅有桥墩位于岸坡的情况,而是要考虑仅有桥墩位于边滩的情况。图2表示了在概化复式梯形河道中,桥墩分别位于河槽、边滩、以及河槽与边滩均有桥墩时的水位与阻水比拥有变化关系。

(1)桥墩在河槽内时,这时的河道水位变化与桥墩阻水比之间的关系主要呈反比,边坡系数此时与其没有联系;

(2)桥墩在滩地时,这时的河道水位变化和桥墩阻水比之间的关系主要呈正比,此时,边坡系数与其也没有关系。

(3)桥墩在滩地与河槽上都有时,两者之间没有特别明显的关系。当桥墩主要布置在滩地的时候,阻水比与河道水位的关系呈正比;当桥墩在河槽和滩地都有布置时,桥墩阻水面积增幅与河道水流面积增幅的比值随水位的升高呈非单调递减,阻水比与河道水位呈波状起伏变化。当水位升高时,河道水流面积与桥墩阻水面积增幅之间的比值呈整体上升的趋势,此时是影响河道水位变化与阻水比之间变化关系的主要影响因素之一,阻水比与河道水位的关系呈正比;当整体下降时,阻水比与河道水位的关系呈反比;而当整体升降相当时,阻水比与河道水位关系呈波状起伏变化。对于复式河道,河道过流面积与桥墩阻水面积,其中无论哪一个占优,都与桥墩的位置和边坡的关系相关联。

1.2复式断面河道

如果河床断面形态呈现出分叉河道的状态,一般可以将其称为复式断面河道。在概化复式断面河道中,桥墩位于和擦、边滩以及河槽和边滩都有桥墩布置时的阻水比与水位变化关系。从表中我们可以看出,当位于主河槽内的桥墩权重比例占优时,桥墩阻水比与水位变化关系呈反比;当位于心滩的桥墩权重比例占优时,呈正比关系,两者均与边坡系数没有关系。对于复式断面河道,阻水比与河道水位变化关系也取决于桥墩阻水面积增幅与河道水流面积增幅的比值随水位升高时的整体变化趋势,而趋势的变化主要取决于桥墩的位置和边坡系数的双重影响。当位于主河槽内的桥墩权重比例占优的时候,桥墩阻水面积增幅小于河道水流面积增幅,阻水比与河道水位的关系呈反比;当桥墩位于心滩权重比例占优的时候,桥墩阻水面积增幅大于河道水流面积增幅,阻水比与河道水位的关系呈正比。桥墩在河槽与心滩均有布置时,这时候的趋势则为单调递增或递减。

2天然河道

为了能够更加准确的分析出水位变化的趋势与阻水比和桥墩位置之间的关系,我们随机选取了某天然河道中的一段地形与上文进行对比研究,不同位置下的桥墩,阻水比与河道水位之间的关系。如图4所示,是一宽滩河道,断面上布置了7个桥墩,河槽和滩地均有布置。对桥墩进行1~7编号,根据图中所示来研究其影响。根据上文分析中,我们很容易得出桥墩在不同的组合方式下,阻水比和水位之间的关系,当我们仅考虑2号、1或者2号、2号和4号以及6号桥墩组合时,其阻水比与河道的水位变化主要呈反比,当我们仅考虑3、4、5、6、7、3-7、6-7、5-7以及4-7号桥墩组合时,其阻水比与水位之间呈正比。其他组合,诸如,1-4、1-6等则没有明显的关系。从上文桥墩组合方式下,阻水比与水位变化关系中我们可以看出,位于主河槽的2号桥墩在其三种组合条件下都呈反比关系,发生这种情况主要的原因就是桥墩在主河槽的比例占有量较大。而我们列举的呈正比关系状态下的九种桥墩组合方式中均没有包含2号桥墩。呈正比关系下的桥墩组合主要是位于边滩或是离其不远的地方,这种情况下,我们可以将原因归纳于在滩地的桥墩分布较多且所占比例较大。而剩下的没有明显显示出呈正比还是反比关系的桥墩组合,我们可以认为是桥墩在滩地和河槽上的分布相当。天然河道各工况下的阻水比与河道水位的关系和桥墩阻水面积增幅与河道水流面积增幅与水位之间的关系变化趋势是大体一致的。阻水比与河道水位变化关系由桥墩阻水面积增幅和河道水流面积增幅的比值随水位升高时整体变化趋势决定的,对于天然河道,桥墩阻水面积增幅与河道水流面积增幅的比值与水位的变化曲线同样也和桥墩的布置位置有着紧密的联系。正比关系或反比关系主要取决于桥墩位于主河槽或滩地上的比重,哪个占据主要的优势。桥墩阻水面积增幅与河道水流面积增幅的比值与河道水流面积增幅之间的比值随着水位变化关系还与边坡系数相关:在桥墩布置一致的情况下,边坡坡度越小,两者的关系越趋于反比,而当边坡坡度越大,两者的关系越趋于正比。

3阻水比与河道水位关系总结

(1)在桥梁工程中,河道水位与阻水比之间的关系主要是:随着水位上升时,河道过流面积与桥墩阻水面积两者之间的增幅而决定的,两者之间的比值随着水位的升高整体上升,河道水位呈正比关系;反之,则呈反比关系。而当两者之间的比值随着水位的增高而升降相当时,河道水位呈波状起伏变化。

(2)桥墩的布置方式和河道两旁的河道倾斜程度是影响桥墩阻水面积增幅和河道过流面积增幅两者之间关系的主要因素,其主要关系如下:当桥墩位于主河道且分布比例较大时,这时两者之间的关系主要呈反比;而当桥墩位于滩地且所占比例较大时,这时两者之间的关系主要呈正比;当桥墩同时布置在滩地和主河槽时,两者之间的关系呈单调递增或是递减。

(3)对于主河槽和滩地面积相差不大时,无论是哪一方桥墩占优时,都与边坡系数无关。

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1.1砂卵石层钻进技术

砂卵砾石层因具有厚度大、埋藏深、结构复杂、质地坚硬等特点,一直是水利水电工程钻探面临的技术难题。后经大量的研究和实践,研究出了SM植物胶和MY-1A植物胶冲洗液金刚石钻进法,显著提高了砂卵石层钻进效率。实际施工时将膨润土、水、碱、SM植物胶按照一定的比例配置成冲洗液应用到钻进施工中,凭借其良好的减阻、减震性能,能够有效防止孔壁坍塌和保护岩心的作用。

1.2金刚石钻进技术

目前,水利水电工程地质勘测中金刚石钻进技术较为常用。结合大量地质勘测实践经验,为提高金刚石钻进效率,实际施工时应重点把握以下3项内容:

1)结合岩石的风化程度选择合适的开孔钻头,通常情况下开孔时使用0.3~0.5m长的岩芯管进行施工。随着钻孔深度的增加,为避免孔倾斜应适当增加岩芯管长度。开孔钻进时应使用麻花钻,钻进到达风化岩石时应使用短岩芯管长取粉管钻进,以及时将岩粉捞取出来。

2)确定下套管层数时应综合考虑孔深和孔径情况,并且套管不能弯曲,各部位连接应牢固。同时,使用水泥或黏土将套管口封闭严密,以防止岩粉进入套管,给钻进工作造成干扰。

3)下钻时经过掉块或孔口管换径位置时应缓慢下钻,遇阻时应轻轻转动钻具,避免猛提和猛顿钻具。

1.3金刚石绳索取芯钻进技术

该技术最大特点为能在不提钻的状况下,利用绳索将包含岩心的内管提到地面上,进而能够方便地采取岩芯。因此被广泛应用到浅孔、深孔钻孔作业中。尤其在水利水电地质勘测过程中能有效避免孔壁掉块、坍塌情况的发生,能有效提高地质勘测效率。

1.4套钻技术

利用套钻技术能有效地从软弱层带中获取原状岩芯,尤其在软弱或破碎夹层中能较好地保证岩芯质量。具体施工时应做到:

1)在钻孔段的中心位置钻取36~46mm直径大小的钻孔,当钻孔深度达到1~1.5m时进行插筋并将黏结剂灌入其中。

2)等待黏结剂凝结后,使用直径110mm孔径套取岩芯。主要因为在黏结剂的作用下插入的细钢管和岩芯凝结在一起,因此能完整的取出软弱夹层且能使其保持较好的原有状态。该技术应用在众多的水利水电工程地质勘测中,取得了良好的效果。

1.5软弱夹层钻技术

在软弱夹层中使用一般的金刚石钻进法施工成功率较低,为此应使用专门的技术以提高软弱夹层钻进效率。在软弱夹层钻进施工时通常使用软夹层钻技术,该技术运用的取芯钻具包括岩芯阻塞报警装置、扶正装置、悬挂装置等部件构成。同时还包括一些减少振动、免受挤压和冲刷的保护系统。经实践证明该技术在水利水电工程地质勘测中发挥巨大的经济效益。

1.6大口径钻探技术

水利水电地质勘测中竖井的开凿很大程度上使用机械设备,一方面它能提高勘测施工效率,另一方面能降低劳动强度提高勘测作业安全系数,而且作业中能减小对岩体结构的影响。当前,大口径钻探技术使用的设备可开凿直径为800~1200mm的钻井,而且钻井深度可结合钻井方法调整,取芯操作时虽钻井直径不超过1200mm,但钻进深度可达50~60m。如进行全断面钻进孔径为800~1200mm,孔深可超过100m。总之,利用大口径钻探技术可通过孔壁和岩芯不但能观察地质风化、断层、透水性、岩性等状况,而且还可研究水文地质结构和岩体结构。

2遥感技术勘测方法

遥感技术在水利水电工程地质勘测上的应用,大大提高了地质勘测的灵活性和准确性。依据遥感平台高度可将遥感勘测技术分为地面遥感、航空遥感和航天遥感3种类型。且利用该技术获得的陆地摄影照片、航片、卫星照片等材料均是真实自然景观的图像,因此能够较清晰、全面的反映出岩溶、泥石流、崩塌、滑坡等地质现象,同时还能从中观察出地质构造、地层岩性和地貌形态。遥感勘测技术具有信息丰富、视野广阔、获得的影像具有一定周期性等优点,被广泛应用在水利水电工程地质勘测工作中。

2.1研究区域构造稳定性

利用遥感技术能够获得大量的高质量线性构造信息,因此能够准确地反映出地貌形态、水系分布以及地质特征等信息,进而帮助地质勘测技术人员更好地研究水利水电工程周围地区构造格架,评估工程周边地区构造稳定性提供准确素材。

2.2调查自然灾害

水利水电工程附近诸如泥石流、滑坡、崩塌自然灾害的调查是地质勘测工作的重要组成部分。针对该项内容的勘测如借助遥感技术提供的彩红外片或航卫片,结合现场勘查提供的资料进行全面的分析,能较详细的了解影响水利水电工程稳定性的自然灾害情况,对保证水利水电工程稳定性运行具有重要意义。

2.3调查岩溶情况

遥感技术提供的影像材料尤其彩红外影像,能为分析水利水电工程岩溶情况提供准确参考。一方面从影像中能很好的判读岩溶地貌状况,另一方面能从介质红外光谱差异性上分析泉水和地下水分布信息。国内很多水利水电工程地质勘测时,利用该方法研究岩溶及其渗漏问题取得较好效果。

2.4地质测绘填图

地质测绘时要求在保证成图现场校准和确保野外工作量的基础上,提倡使用遥感图进行地质测绘。而且部分地区大比例尺工程地质图应首先考虑遥感成图。这些要求均在我国水利水电工程勘测相关文件中有所体现。

2.5地质编录岩土工程开挖面

为更好的完成水利水电工程施工中存档备查、安全预报、反馈设计等环节工作,应借助遥感技术进行地质编录以指导水利水电工程地下工程开挖施工。为此,我国相关研究部门,在完善高边坡快速地质编录系统的基础上,成功应用到水利水电工程项目中。实际施工时结合使用数码摄像机,并进行现场采集和数据预处理,运用专门的软件系统进行处理后能够获得任意方位的线划图和连续的彩色影响。

2.6研究防洪、水土保持情况

我国相关科研单位曾利用TM卫片,对负责区域的水利水电工程附近的泥石流、滑坡情况进行解译,同时对其发育情况进行划分最终获得了区划图,并在此基础上提出了治理和建立预警系统意见,进而为负责区域的水利水电工程防洪、水土保持工作的开展提供价值较高的资料。

3工程物探方法

我国水利水电工程地质勘测中工程物探方法的应用起步较晚,直到20个世纪90年代,一些研究单位中才配备管线仪、声波仪、透视仪、电法仪以及综合测井仪等设备,使地质勘测野外数据采集精度得到较大提高,一定程度上促进了我国地质勘测技术的发展。

3.1地球物理层析成像技术

该技术借助已存在的钻孔或平洞,对发射和接受的投射波进行采集和处理,进而获得孔洞间波速值,最终对区间的岩体做出判断。实际勘测施工中如未找到有效且经济的方法,采用该技术往往能取得较好的效果,它不但减少操作劳动量,而且还能提高岩体物理力学整体评价质量。因此,我国非常重视该种技术在水利水电工程项目中的应用。

3.2钻孔彩色电视系统

该系统在确定泥化夹层位置、形状和尺寸方面发挥重要作用。经过多年的发展钻孔彩色电视系统经过了a91mm、a53mm、50mm阶段,其中a53mm彩色电视系统中的钻孔在a56mm金刚石钻孔基础上发展而来,50mm的钻孔彩色电视系统为在地质勘测中更好的观察水平风钻情况研制而成,该系统中首次运用了CCD光电耦合器件,具有性能稳定、集成度高、设计合理等优点。在科技发展推动下,钻孔彩色电视系统融合了数字和图像处理技术,功能越来越强大,例如主机将录像机、监视器、控制器融合为一体,能接入口径不同的钻孔电视探头,不但实现了数字化压缩存储,而且为后期的处理提供较大便利。

3.3高密度电法勘探

高密度电法工作依据的原理仍包含在电阻率法的范畴之内,不过其将地震勘探数据采集方法引入进来。进行野外实际勘测时能将所有电极设置在测点上,并利用电测仪和程控电极开关的转换实现数据的及时采集,同时将采集的数据进行处理进而获得地电剖面图。该方法融合了计算机和现代电子技术,能显著提高地电数据采集效率。

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(1)室内试验。

通过钻孔岩芯取样,利用室内岩块的单轴压缩试验确定岩石单轴抗压强度、弹性模量和泊松比。通过岩体的三轴压缩试验确定岩体的抗剪强度-凝聚力和摩擦角。通过岩体卸围压试验研究岩体卸荷过程中的变形和能量变化特点,确定卸载时岩体的参数,如弹模、泊松比、凝聚力、摩擦角。

(2)现场试验。

现场抗剪试验获得岩体、软弱夹层、混凝土与岩石接触面抗剪(断)强度;现场变形试验(刚性承压板法、狭缝法)获得岩体变形模量、弹性模量及泊松比。还有现场声波测试评价岩体完整性等。现场试验是确定岩体强度参数最准确的方法,但由于通常不具备施作原位试验的条件,而且试验周期长、费用高,所以这种方法应用较少。试验法是一种直接又可靠的方法,可以较好反映岩石特性。室内试验得到的是完整岩块的特性参数,但存在“尺寸效应”。现场试验受条件限制,试件制备难免受到扰动,试验结果分散,不能直接采用。

1.2工程岩体分级法

工程岩体分级法主要有:国标《工程岩体分级标准》、水利水电工程勘察规范的坝基和围岩工程地质分类法、巴顿的Q系统分类法及比尼威斯基的RMR分类法。这些分类方法往往是定性描述与定量评价相结合,采用多参数综合指标分级法给岩体进行评分和划分岩体级别,根据岩体级别并结合经验公式,给出岩体参数的范围值。国标《工程岩体分级标准》选取岩石坚硬程度和岩体完整程度这两个因素确定岩体基本质量,将影响岩体工程特性的因素如地下水、初始应力、结构面走向与工程轴线方位等作为修正因素,实现工程岩体的分级,并提供了各级别岩体物理力学参数表和结构面抗剪断峰值强度表。《水利水电工程地质勘察规范》的附录V提供了坝基岩体工程地质分类表,主要分类因素也是岩石坚硬程度和岩体完整程度,此外还有岩体纵波速度和钻孔RQD值,并在附录E中提供了坝基岩体抗剪断(抗剪)强度参数及变形参数经验值表和结构面抗剪断(抗剪)强度参数经验值表,用于规划和可研阶段。应注意该表的注明是参数仅限于硬质岩,软质岩应根据软化系数进行折减。

1.3工程地质类比法

工程地质类比法是利用大量已建工程的成功经验确定拟建工程的设计参数,是工程地质研究的传统方法之一。类比法是应用相似原理,要求主要的工程地质条件基本相同或相似,这其中最主要的是岩性和地层时代(或层位),其余还有地质构造(岩体完整性)、风化状态、应力条件、地下水等等。实际应用时应结合具体工程的地质条件,在类比、分析、判断的基础上提出合理参数。同时,在施工过程中,根据工程实际进展情况和出现的问题,特别是根据现场观测结果,对设计进行必要的调整和修改。类比的资料可以参考《岩石力学参数手册》、《岩基抗剪强度参数》、《工程地质手册》、《水利水电工程地质手册》,以及地区工程经验(资料库、数据库)等等。类比法完全依靠地质师所掌握的工程实例资料和他对工程岩体的经验判断,人为因素比较大,有时仅仅通过少量个别因素相比较而得到的参数,其结果可靠性较差。然而该方法简单、方便、快捷,在中、小型水利水电工程中应用较多。

1.4反演分析法

反演分析法是利用现场所测得的位移等数值反求岩体力学参数,包括位移反分析、应力反分析、混合反分析等。其中位移反分析方法是根据现场实测的位移值,采用解析法、有限元等方法以及弹性、弹塑性等本构模型进行求解。位移反分析的方法主要分为两类:直接逼近法和逆过程法。由于围岩本构关系的复杂性,目前的逆过程方法的位移反分析研究计算大都采用了线弹性等假设,设岩体为均值各向同性,而天然岩体地质条件复杂,这样与工程实际情况相去甚远。反分析方法在边坡稳定分析中应用较多。反分析时稳定系数取值为:蠕动挤压阶段宜采用1.00~1.05,初滑阶段宜采用0.95~1.00。滑带土抗剪强度(c,φ)参数反演分析的方法分为单参数反演和双参数反演两种。前者假定一个参数已知的前提下,反算另外一个参数,通常选择对滑坡稳定性影响较敏感的作为未知参数。后者在反演中有两个未知的参数,通常选择两个距主滑动面等距的剖面建立极限平衡方程求解,此外,还可以做参数的敏感性分析。

1.5人工神经网络法及模糊数学预测法

人工神经网络法是通过完成输入与输出问题的映射,自动建立复杂现象(系统)的模型并指出其控制规律。该方法考虑了影响岩石力学参数的各种定性因素,应用人工神经网络进行训练,随着数据的积累不断地对样本集进行补充和完善,使参数取值结果不断趋于合理。缺点是学习样本的选取具有很大的主观性。模糊数学预测法是考虑到影响岩体变形强度参数的相关因素模糊不确定性,根据经验确定权重集及隶属度,在此基础上进行岩体力学参数预测。该方法实质就是把岩石与岩体力学指标之间的比例系数当作模糊子集,依据经验进行模糊综合评判确定一个最佳模糊折减系数的问题,从定量上考虑影响力学参数的各种模糊因素,但在运用上不是很成熟,仍借助于经验。

1.6其他方法

除上述方法外,还有一些其他方法可以用来确定岩体强度参数,如:计算机模拟、声波测试技术、岩体分形分维理论、断裂损伤力学、统计数学等方法。

2岩体力学参数综合取值

岩体力学参数取值方法有很多,由于岩体的不连续性、各向异性和非均匀性等特有属性以及岩体结构的复杂性,使各种取值方法存在局限性,至今还没有一种令人满意的取值方法。实际工作中应该综合应用这些方法,互相验证,取长补短。笔者基于上述岩体力学参数的取值方法,并结合工程的规模和地质条件的复杂程度,在满足规程规范的前提下提出了岩体力学参数综合取值方法。该方法针对地质条件简单的小型工程、地质条件复杂的中型以上工程、重要的大型工程和参数敏感的工程分为以下3个层次。

(1)第一层次。

对于地质条件简单的小型工程,或项目规划、可研阶段,可采用野外地质调查和钻孔取样室内抗压试验→进行岩体分级、查表→获得抗剪强度和变形模量范围值,通过相似工程类比,调整、修正取得地质建议值;或者采用RMR分类和Hoek-Brown经验强度准则公式计算,参考类似工程修正后得到地质建议值。

(2)第二层次。

对于地质条件复杂的中型以上工程,如重力坝、拱坝,结构面影响坝基、坝肩稳定,初步设计阶段应布置原位抗剪和变形试验,参考类似工程,结合现场地质条件进行调整,必要时由地质、试验和设计三方共同研究确定设计采用值。

(3)第三层次。

对于重要的大型工程和参数敏感的工程,应做专门研究,除运用上述方法外,还应开展计算机模拟试验、人工神经网络法、模糊数学预测法等,慎重确定地质建议值。在施工阶段可以利用监测资料进行反演分析,复核岩体稳定性,及时修改设计和施工方法,确保工程安全。总之,地质调查和岩石力学试验是基础,是岩体分级、经验估算及数值模拟的前提,因此应重视野外第一手资料的收集,并注意取样、试验成果代表性问题,使地质建议值符合现场实际。

3应注意的问题

反思多年来我们所做的中小型水利水电工程勘察设计,在岩石力学参数取值方面应注意以下问题:

(1)在前期勘察时对设计意图不甚了解

设计方案不十分明确,加之勘察周期短,对地质条件的调查和分析不够深入,对试验只是要求做常规的内容,以室内试验为主,取样数量不足,成果代表性差,使得方案比选时难以取舍。按照有关规范,“小型水电工程岩土参数(取值)可在现场简易测试和必要的室内试验的基础上以类比为主。”“中型水电工程岩土测试以室内试验为主,必要时可采用大型野外原位试验。”对于拱坝和重力坝要特别注意,对影响坝基、坝肩稳定的岩土体及软弱结构面可视需要开展原位试验工作。尤其是软岩和完整性差的岩石,软弱结构面发育,且结构面对岩体稳定性不利,岩体稳定性的判别对工程影响很关键,这需要慎重研究,应在地质调查的基础上,布置适当的原位试验,并采取多种方法合理确定岩体力学参数。

(2)勘察报告中抗剪强度和变形参数仅仅根据室内岩石试验查规范,与现场地质调查结合不紧密。

抗剪强度和变形参数是混凝土坝稳定计算最重要的参数,对工程安全和造价影响很大。然而规范给出的值范围较大,勘察报告仅仅依据规范提供的参数表取值是远远不够的。中等规模以上和地质条件复杂的工程应进一步开展分析论证工作,结合现场地质条件调查,在岩体分级基础上,运用有关理论和经验公式,例如霍克-布朗(Hoek-Brown)经验强度准则公式等,并参考已建工程经验取值,必要时与地质、试验和设计专业共同会商,合理确定参数。

(3)在软岩地区建混凝土坝要特别注意

如页岩、千枚岩及白垩-第三系泥岩等,由于岩性软弱,构造发育,岩体强度较低,工程安全裕度小,岩体力学参数取值对工程安全和经济性影响大,甚至影响方案的成立。软岩地区一般不适合建中、高混凝土坝,万一要建,就应该投入一定的勘探和试验工作量,慎重研究和分析论证,并留有一定安全裕度。

(4)应考虑定值计算与可靠度问题。

实际勘察设计工作中,是由地质专业提供参数,设计人员进行计算。地质部门依据试验成果,结合地质条件和个人经验判断,提出地质建议值。设计一般直接采用地质建议值进行计算。问题是设计计算方法与地质模型是否一致,地质参数的可靠性或安全阈值是多少,即有多少安全储备。近十几年来国内外广泛开展了重力坝可靠度研究。结构可靠性分析是以概率理论为基础,采用极限状态设计方法,以可靠指标度量结构或工程的可靠性,比定值法不考虑参数的偏差有明显的优越之处。可靠度计算需要提供与大坝有关的各类荷载、材料和地基强度的统计特征值(均值、标准差、变异系数等)及分布类型,对地质参数的离散性进行评价。

(5)试验是基础。

如何看待试验成果,地质专业人员常常抱怨试验参数不准,造成的原因有几个方面,一是取样的代表性问题,或者原位试验选点问题,要考虑岩性、风化程度、构造等影响,对试验点做专门设计和布置;又譬如有的砂岩与页岩互层,页岩岩芯破碎取样困难,取样只能做砂岩的抗压强度试验,成果偏大;倾斜岩层抗压首先沿层面剪切破坏,成果偏小。二是试验中的误差,应采用数理统计法整理试验成果,在充分论证的基础上舍去不合理的离散值。对于原位抗剪试验,要了解试验点的岩性、构造、风化及地下水等因素对成果的影响。另外,试件制备时难免受到扰动,一般要求安排2组以上试验,以便对比和分析。

(6)确定参数时要处理好主观判断与客观评价的关系。

前述的岩体分级法、工程类比法及经验判据法(强度准则公式)都属于经验法,其取值时的人为因素和个人经验对结果影响很大,实际操作中应尽量避免人为因素干扰,从地质条件的客观出发,分别按不同因素对参数进行修正,减少取值的随意性。

(7)加强施工监测,利用监测资料进行“动态设计、信息化施工”。

由于工程地质条件的复杂性和不确定性,地质勘探、试验、计算分析方法的局限性,我们对工程岩体性状变化的认识有一定程度的不确定性。在施工中要加强岩体性状的监测,及时分析和判断,调整、修改设计和施工方法,以保证施工安全和工程安全。尤其是隧洞施工支护,要根据发现的新情况及时修改设计,即采取“动态设计、信息化施工”,既要确保工程安全,又不能造成浪费。

(8)利用已建工程进行类比确定岩体力学参数是我们常用的方法。

但是没有一个工程的地质条件是完全相同的,而我们个人掌握的资料有限,每个人的经验千差万别,往往仅通过少量个别因素相比较而获得参数,人为因素的干扰较大,其结果可靠性较差。应多参考类似工程,并不断积累工程经验。多年来笔者所在单位在湖北省水利水电工程勘测设计中做了大量的岩体物理力学室内外试验和原位测试,积累了丰富的实践经验。

4结论

(1)岩体力学参数的合理确定是水利水电工程中的一项基础工作

直接关系到坝基、边坡、地下洞室工程的安全性和经济性。由于岩体具有不均匀性、不连续性和随时间变化的特性,准确确定岩体力学参数是非常困难的。在研究了有关规程规范和各种取值方法特点的基础上,针对工程的重要性程度和地质条件的复杂程度提出了岩体力学参数的综合取值方法,分为地质条件简单的小型工程、地质条件复杂的中型以上工程、重要的大型工程三个层次。针对具体的工程应当选择合理的方法来确定岩体力学参数。水利水电工程岩体力学经验参数综合取值研究对水利水电工程坝基、边坡、地下结构稳定性研究和计算具有重要理论意义和现实意义。

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一、问题的提出

在八十年代初,在城市供水水源的调研基础上,于1982年2月四川省给水排水情报网年会期间,第一次提出重力流供水的方案,在研究重力流供水的范围过程中我们引伸出区域性供水的思路,并进一步讨论区域性集中供水系统和区域性供水集中管理系统模式的区别、联系及其实用价值。

二、区域性供水的模式

区域性供水系统的主要特征是不仅为中心城市供水,还同时向作为城市、场镇及广大农村集居点供水,按照水源水系、地理环境特征或一定的行政区划确定供水区域,供水面积小至数十平方公里,大至数千平方公里。它把一个区域内的若干个净水厂及其配套企业联合为一体,统一开发、分配水资源,水费的收取办法又因输配水距离及高差而有所差异的新型网络供水系统。我们认为,区域性供水的模式主要有两种,即区域性供水集中管理的模式和区域性集中供水的模式。

2.1区域性供水集中管理的模式

2.l.l区域性供水集中管理是所辖区域的供水及其配套服务企业实行统一管理,但管网系统不一定连成一体,即水源和管网都可能是分散的。例如,台湾有两个水公司,一个台北市自来水公司,另一个是台湾自来水公司,后者就是区域性供水管理型的企业。另悉,山东省济宁市已将该市下属各县镇自来水公司统一联合成立济宁市供水集团总公司。

2.l.2区域性供水集中管理系统是一个跨行政管理辖区概念的系统,跨地区的供水企业可以浓缩一定数量的技术人才、管理人才,为整个区域经济服务,从而有利于人才素质的提高与效能的发挥。

2.1.3区域性供水管理型的企业,可以不受一城一镇的限制,较合理地综合考虑水资源的有效利用,借助集团化的优势,可以开拓为此服务的诸多工业项目,特别是水工业项目,组织社会化生产,确保原材料、消耗材料的合理调配,减少流动资金的占用。整个企业的运转可以更为有效,求得较好的经济效益与社会效益。

2.2区域性集中供水的模式

2.2.1区域性集中供水是水源相对集中、管网连成一片的供水系统,较多地实行长距离输配水,水费的收取办法又因输配水距离及高差而有所差异,这种多水源、多水厂并网的区域集中供水系统,比原先分散的、独自的、小规模的供水系统,提高了系统的专业性、合理性、可靠性与经济性。这样的系统在经济发达的国家里是较多的。在日本于1986年已有166个,在英国、美国、法国等发达国家亦很多,譬如华盛顿北方水厂的供水范围已达2849km2,供水区域内的地面高差达274m,由两个水厂(一个取湖水、一个取河水)并网供水。

2.2.2区域性集中供水系统是一个多水源合并管网的管理系统,多水源统一的供水环状管网系统的建立,极大提高了供水的安全可靠性。通过强化调度功能,协调供需关系,使系统处于合理、经济的运行状态。

2.3两种区域性供水模式的密切联系

2.3.1我们在探讨区域性供水的同时,提出了区域性集中供水模式与区域性供水集中管理模式两个既有区别又有密切联系的概念,二者同属区域性供水范畴。我们认为作这样的区分是有特别意义的。区域性集中供水是区域性供水的高级形式,区域性供水管理系统也可能过渡为区域性集中供水系统。在一定时间、空间或经济发展程度条件下,即使不能进行区域性集中供水,仅仅通过采用区域性供水集中管理,对其管辖范围内的供水部门和相关企业实现人才和资源的合理配置,对于提高水质和供水普及率(水量),提高供水整体服务水平都具有不可估量的作用。

2.3.2在可能实行区域性集中供水的地方,首先实行区域性供水集中管理是必要的,可以避免各自为政和各种短期行为,造成长期分散重复小规模建设投资,从而对一定区域统一分配水资源、提高供水基础设施服务能力、发挥区域性供水企业的规模效益起着促进作用。

三、区域性供水研究的意义

3.1社会发展的趋向

数千年来的文明历史表明,社会生产力的提高,经济的发展,促使了城镇的形成与发展,特别是近两个世纪以来,科技的进步,大型工业、集团化经济的崛起,人们更加速了向城市迁移。以大城市为核心的区域性经济带逐步形成,以当今经济发达的国家为例,日本有1/3人口集中在东京的周围地区。就是象我国这样的发展中国家,城市人口的数量增长很快,城市的规模在扩大,以大城市为核心的经济带正在形成,这也许是社会发展的必然趋向。

3.2水资源的合理分配

自古至今,凡是有人群起居的地方必然有水源,凡是现代化的城市必然有相应的集中供水事业。工农业的发展,人口的增加,水作为一种无法替代的资源是有限的,就全世界而言,已有不少专家预测下世纪的主要危机是水危机。而我国的水资源相对而言是不丰富的,平均年水资源总量约为28000多亿m3,居世界第六位,但人均水资源量只有2730m3/人,仅为世界人均值的l/4。总之,淡水资源已成为制约我国经济发展的主要因素之一,对于淡水资源科学开发、合理分配、区域性综合规划管理是至关重要的。

3.3区域性供水是供水事业发展的趋向之一

3.3.l区域性供水系统在经济发达的国家里是较多的。但在国内尽管我们在1990年提出建立这样的系统,经四川省科技情报所查新表明还属首次。我们认为,随着我国经济的发展,区域性供水系统的出现与发展,必然成为普及城乡供水的趋向之一。

3.3.2特别需要说明的是,一个村设一个供水站,一个镇设一个水厂,一个县市设一个自来水公司,他们之间彼此独立、各自为政的现象在国内是普遍的,他们在开创供水事业上曾经作出了极大的贡献。但是随着经济的发展,城市化水平的提高,区域性经济带的形成,作为重要基础设施的供水系统不进行管理上的深化改革,很难为高速发展的经济建设服好务,很难为人们提供优质的饮用水。供水系统深化改革的过程中,区域性供水管理模式是一个趋向。

四、区域性供水的可行性

4.l跨行政辖区的供水,这将打破目前供水企业隶属一个行政辖区管理的惯例,但供水企业通过股份制管理模式可以协调各行政辖区对供水的需求关系,还可缓解水利部门与城建部门对供水企业隶属关系上的争议。

4.2随着城镇化水平的提高,伴随中心城市经济带的形成,区域内对供水的水质、水量以及供水连续性提出了更高的要求,促使供水企业间的横向联合,促使区域性供水管理模式的形成,促使中心城市的供水企业更好地为区域范围内的供水事业服务。

4.3随着改革开放政策的深化,那种小而全、各自为政的管理模式受到了冲击,为了取得更大的环境效益、社会效益以及经济效益的努力,有利于供水企业之间的联合。

4.4由于水资源的紧缺,区域内水资源的统一规划、合理开采、统筹分配,有可能促使区域内供水部门、供水企业之间的联合。否则争水、抢水等问题必将导致社会化矛盾。

4.5近十多年来作为供水系统的建设投资,主要是向用水单位筹集的,政府部门只是政策上的照顾,因此跨行政区划的区域性供水企业亦可按此途径解决。

4.6在条件许可的实施区域性集中供水模式中,以谁受益、谁出资,谁出资、谁优先的原则,由点、连线到面的实施策略,并且以区域集中供水与局部分散供水相结合的模式规划,不作一刀切。

五、区域性供水量的预测方法

区域范围内的需水量主要分为中心城区的需水量、卫星城镇及县制镇和村镇的需水量,根据各自的供水特点和城市总体规划布局,宜分别用不同方法作预测。预测期限可分为三个期间,即近期、中期、远期。中期的预测应是目前作区域性供水研究中供水量预测的重点。

5.1中心城区

对中心城区的供水量预测,针对其历史数据资料较为完整的特点,可收集近数十年的供水量、售水量、供水人口、工业用水重复利用率等数据,采用微观定额法、供水量递增率法、时间序列趋势法、多元回归分析法等多种预测方法,然后对预测结果作相应检验和综合分析,即得出中心城区各预测时期的需供水量。

5.2卫星城市和一般县镇

5.2.l对卫星城市的需水量预测,主要依据政府对城市总体规划的卫星城市布局及人口规划,采用微观定额法预测和专家调查法为主,其用水定额与中心城区取值相近,并结合工商业分布确定其需水量。

5.2.2区域内现有的各区、县(市)独成体系的分散供水系统是在一定历史条件下力就近解决当地城镇的供水而自然形成的,在相当长一段时间内发挥着积极作用。随着各地经济的迅速发展,城市乡村呈现出一体化趋势,城市化水平普遍提高,新建和内迁了不少企业,其需水量不是简单按自然递增率递增,而是呈阶跃式剧增,市政供水基础设施能力明显不足。结合各县城目前供水现状特点和供水发展阶段,参照中心城区相应阶段和类似城镇用水量标准,考虑到供水发展规模和水量平衡,可选择多个方案分别计算,结果可能与接问卷统计的专家调查法相差较大。原因较明显,主要是围绕中心城区的周边县区城镇,随着农村集镇化、乡镇企业的广泛兴建,城乡一体化的发展格局趋势所至,其社会经济发展突飞猛进,这种按自然常规递增测算的结果已明显不能适应客观发展的要求,建议采用在广泛征集各县区资料的基础上得出的专家调查预测法结果,较为符合地区实际。

5.3农村集镇

这里所指的村镇供水量,是经调研后确认需由集中供水方式解决的部分村镇的需水量。可参照有关村镇供水的资料,结合农村经济改革,乡镇企业及村镇规模发展迅速的状况,城市市域内村镇的用水水平必然向城市水平逼近,仍可根据以定额法为主的计算结果确定其需水量。

六、结论

6.l区域性供水模式的研究,是区域性经济迅猛发展的前提下,对供水企业深化改革的一项综合性研究成果。

6.2本文提出了两种模式,对于区域性供水集中管理的模式,具有广泛的推广意义,它有利于水资源的合理使用,它有利于供水企业服务水平的提高,它有利于水工业相关项目的发展;而区域性集中供水模式是在特定条件下形成的较好的供水模式,它又是区域性供水的高级模式,它虽没有推广的普遍意义,但它具有独特的优越性。比如**地区采用了重力流方式的区域性集中供水模式后在规划的2010年供水工程中可节水10950万m3/a,可节电达2亿kwh/a。

6.3区域性供水摸式是供水事业发展的趋向之一,但不是唯一的模式,决不应一刀切、一风吹,应因势利导,自愿联合。但政府部门在政策上应有所导向。

参考文献

[1]何维华,试论**地区区域性供水,**建筑,1990年10月

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1.1导截流流量设计导截流流量设计主要指的是在规定时间内,对施工所需要的导截流流量进行规划,一般情况下,在导截流流量设计过程中,应当使用相关流量标准作为衡量标准。与此同时,结合水利工程截流施工现场的地形地貌、气候条件、温度湿度等因素,综合考虑设计出导截流流量的数值,在笔者看来这个数值必须具备科学性和可行性。在其设计中,通常会将当地的气候条件和水文条件作为参考依据,只有结合实际的需求和条件,才能设计出科学合理的导截流流量。导截流流量的设计方式不止一种,所以在设计过程中,工作人员可以根据实际情况的需求和工程特点来选择设计方式。比如:在导截流流量设计中,可以运用频率法,这种设计方法主要是根据工程的实际截留时间段,对这个时间段内的导截流流量进行设计控制。除此之外,还存在实测资料分析法,这种设计方法主要是依赖企业中的水文资料,通过对以前工程的水文资料进行分析,来对新工程进行设计,所以这种方式比较适用于水文资料较多的企业。综上可知,每种设计方式的特点都不相同,在选择设计方式时需要全方位考虑水利工程的情况。

1.2确定节流时间截留时间在导截流施工中占据着非常重要的作用,也具备着非常重要的意义。所以在设计导截流施工流程时,必须要明确截留时间,笔者根据经验将截留时间的确定过程分成四个部分:1、观察水利工程中是否存在泄流设备,有没有泄流条件,这主要是为了保障工程的使用寿命。还需要观察导流泄水操作的建筑物能不能达到施工要求。2、在截流工序完成后还要设定一定的空档期,这个时间主要是用作缓冲,在汛期到来之前,工作人员必须将所有的截流工作处理完成。在选择截流时间时,需要综合考量通航要求,一般情况下,选定的截留时间不能对通航作业有影响,所以在实际操作过程中通常会避开通航时间。4、最后,还要考虑水利施工所处的地理位置特点,这需要结合当地的气候条件、温度湿度条件和地形地貌特征,不同地区的最佳截流时间有很大的差别。比如:在东北一带气温较低,特别是冬季非常寒冷,在这种地方的截流时间就不应当设置在流冰期内。一旦截流时间与流冰期重合,那么就会增加工作人员的施工作业量。加大施工难度系数,还会给施工人员的人身安全带来威胁。

1.3选择抛石材料在水利工程建设导截流施工中,如果开展施工流程现场的水文环境比较差,无法正常开展工作,那么可以运用钢筋混凝土结构来打造出平面、四面体和六面体等因素。方便施工人员开展全方面的导截流施工操作,最终达到保证水利工程质量的目标。抛石材料直接影响了水利工程节流效果,所以对抛石材料的选择要慎重,事先掌握工程对抛石材料质量的要求,在购进后,工作人员应当复查材料的质量。首先,抛石材料不应当给施工带来负担,在起重及运输建设过程中比较简单;其次,抛石材料的选择应当根据工程的需求,考虑会出现的损失、地质及水文数量因素。

2水利工程建设项目导截流方式

水利工程建设项目中运用导截流方式,为工程开展带来了许多便利之处,但是万事万物没有十全十美的,对于导截流施工技术而言,最大的不足就是具体施工操作方法没有唯一性。现阶段,我国水利工程导截流施工中存在两种常用的方法,分别是平堵法和立堵法。

2.1平堵法这种方法主要是沿着龙口的方向抛洒物料,直到物料的堆积高度浮出水面,所以这种方法具备一定的均匀性和稳定性。在施工过程中单宽流量较小,所以施工产生的流速也比较小,所以对抛洒的物料有相应的要求。

2.2立堵法这种方式主要在河床两岸同时进行单面填筑截流戗堤,这种方式会引发河床缩窄,当河床缩窄到一定程度时,就会出现龙口。这时就应当马上停止填筑施工工作,在河床戗堤与龙口位置实行加固措施,促使河床戗堤迅速合拢。这种方式的优势在于工序比较简单、运用到的机械很少,可以降低施工成本。

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2.案例介绍

某水利工程施工的过程中,给水管线需要从石桥穿过。通过对桥体基础和桥体结构进行研究,决定使用钢制管外加2100×16mm的套管从桥孔的西侧穿过,并使用混凝土在套管外侧进行浇筑,确保套管不会出现变形的情况,通过对施工地质进行勘察,此地质为流沙层,在工作面的限制下,使用经纬仪对沟槽进行下挖的定位难度比较大,此外,在正常施工时,需要降水,只有降水达到一定的位置后,才可以进行沟槽的开挖,但是由于施工位置的地下水来源不明确,如果只是单纯的降水抹灰则会对桥旁挡土和桥梁基础的建筑安全造成影响。

3.水利工程质量管理存在的问题

3.1技术水平薄弱

水利单位是比较典型的事业单位,工作人员大多数的工作都是进行上传下达的行政工作,几乎没有进行施工方面工作经验,几乎遇不到施工层面的情况,这就导致了没有丰富的施工实践经验。此外,即便是从事施工作业的工作人员也没有出去学习和参观的机会,无法使用到目前比较先进的技术,因此所有的工作人员的技术经验平庸,甚至会出现技术水平下滑的情况。工程施工质量管理者是工程质量管理的核心和关键的要素,倘若质量管理者的技术水平不高,达不到质量管理专业人才的技术标准,且工作素质普遍较低,无法胜任一些高技术含量的工作。同时,如果工程施工现场出现管理者责任意识较差的情况,且施工的时候不严格依照监理的要求和施工规范来操作,这都将会导致大量的质量问题工程出现。

3.2执行力度差

我国的水利工程基本上都是公益性项目,绝大多数都是国家或者省政府投资兴建的。因而,就会出现对施工企业的技术要求不够严格,建设方便可以唯利是图,从而把主要的精力都放在了获取项目之上。而在工程的准备阶段却没有认真做好论证工作,且招投标程序不严,只需利用一定的手段就可得到项目的承包权。同时由于受经济效益的鼓动,工程出现了多次的转包,这就造成了那些没有资质的施工队和监理公司混进工程的建设队伍里。收取层层的管理费,占用建设成本资金,造成了施工方偷工减料、以假乱真,以获取利益的最大化。施工企业管理不到位、执行力差、质量管理方式落伍、质量管理体系欠缺、操作失衡、施工质量目标无法落到实处,所有的问题都影响了水利工程的质量提升。

4.水利工程质量管理的方法

要想提升水利工程的质量,就要求政府部门提升自身的执行力度,对水利工程建设市场进行彻底的整顿,创建严格的水利工程质量监督管理体制,保证对水利工程的建设质量做到较好的监督管理。并对现在水利工程质量管理中比较突出的问题,做到全面的整改,同时在整改的过程中把国家相关法律法规渗入其中,认真做好水利工程质量管理工作,真正的使水利工程质量管理做到井然有序。

4.1加强质量管理,严把质量关把工程从最初的蓝图意愿转变

为现实的最主要的方式就是工程施工,确定了工程的项目以后,工程的主要负责人一定要把工程的质量放在首要的位置来对待,组织得力干将来负责工程的质量管理,创建完善的工程质量管理机制,这样就可以确保工程的质量管理落到实处。在进行工程施工的时候,依据国家的相关法律法规来对工程的材质进行监督检查,达不到要求的材质坚决不可以使用。增强对于工程质量的监督检查,就需要严格按照水利工程的质量管理规范来实施,同时对那些工程的关键操作程序要进行质量监管,其中重要的程序要组织旁站监督,对工程的质量进行严格的监管。如果发生任何的质量问题,则需坚决推行事先制定好的规章制度,认真落实责任追究制度,对于工程的管理则应实施终身负责制。

4.2增强工程管理和维护,使水利工程向着良性的方向发展

加强对于水利工程质量后期的管理和维护,需要转变某些管理者的只重收益、忽视管理的理念。对于已经建设好的水利工程,依据产权制度进行变革,并采取相应的措施来转变经营方式,增强后期的管理和维护,真正的实现符合实际情况又适应社会进步的经营方式,让那些建成的水利工程可以长远的发挥作用,取得较好的经济收益,并向着良性的方向发展。