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2对存在岩土工程问题的分析
2.1粗粒料的工程特性工程填筑材料采用挖方区粉质粘土与强、中风化泥岩组成的粗粒料,其工程特性决定了存在如下岩土工程问题:1)粗粒料的级配。由于粗细颗粒的不均一性,在填筑体粗粒料中,泥岩、砂岩的大颗粒作骨架时,细料粉质粘土充填孔隙,充填愈好,土体密度愈大,其抗剪强度愈高,沉陷变形愈小;反之,则沉陷变形大,不利于岩土体工程的稳定性。泥岩作为填料时,破碎粒径指标、填充粉质粘土的粘度特征、粘粒含量、粗细粒的比例关系等对高填方工程至关重要,应进行重点研究。2)泥岩的遇水软化和崩解。该工程粗粒料主要由泥岩组成,泥岩在一定的应力状态下浸水后,由于颗粒间被水以及颗粒矿物浸水软化,颗粒发生相互滑移、破碎和重新排列,导致岩体软化;当水贯入泥岩的孔隙、裂隙中时,细小岩粒的吸附水膜便会增厚,部分胶结物会被软化或溶解,从而引起岩石颗粒的崩裂解体,产生岩土体变形失稳,使得控制地表沉降以及高填方边坡稳定性显得异常困难,因此研究泥岩遇水软化和崩解性对本工程的建设尤为重要。3)粗粒料的蠕变特性。粗粒料大多采用人工爆破等方法开采出来,往往存在很多微裂隙,加之棱角尖锐、填筑高,在高围压条件下产生蠕变,岩土体会沿着破裂面破碎,宏观上表现为开裂、折断或整块断裂等形式的颗粒破碎,从而引起高填方沉降变形以及边坡失稳等一系列岩土工程问题。4)粗粒料的强渗透性。粗粒料具有强渗透性,降水能较快的入渗填筑体,这在一定程度上加快了高填方破坏失稳的进程。因此应研究粗粒料的渗透特性,为坡面、道面的防水和排水设计方案提供依据。5)粗粒料的施工工艺。如何控制粗粒料填筑施工质量,如何确定其施工参数及采用哪种方法和控制指标对填筑体质量进行检测也是该工程存在的一个重要问题。
2.2高填方变形沉降变形是高填方工程中普遍存在,又没得到很好解决的问题,由于拟建机场工程填方高(预计最高达45m)、荷载大且填料具备颗粒破碎性、剪胀性、遇水软化崩解、蠕变、强渗水性等诸多工程特性,地面沉降控制难度极大。如何去监测,如何埋传感器,在哪些位置埋设能够有效的监测,采取哪些措施既能经济有效、又能降低总沉降量和工后沉降量,是本机场工程建设的另一核心技术难题。
2.3高边坡的稳定性高填挖边坡稳定性是一个必须重视的问题,包括挖方区、填方区两部分。对于挖方边坡,由于场地地形复杂,自然坡度陡,高差大,开挖卸荷对边坡稳定性影响较大,加之岩土体强风化、胶结程度低、节理裂隙发育等特性,一旦降水沿裂隙入渗,极易导致边坡滑动破坏,因此,需对其进行研究。对于填方边坡,由于本身填筑高,同时粗粒料具有颗粒不均一性、泥岩遇水软化、蠕变、强渗透性等工程特性,在外界诱发因素(降水、地震、施工振动等)的作用下,极可能引发失稳等岩土工程问题;因此,需要进行深入研究,采用不同的稳定性分析方法,探索粗粒料工程特性对边坡稳定性的影响程度,确定合理的填筑体边坡坡比。同时,拟建场区位于地震高发区,抗震设防烈度为8度,考虑到该工程的重要性需提高1度设防,即按9度考虑。因此,需高度重视地震工况下边坡的稳定性。
2.4填挖交界面的处治受地形地貌的限制,该机场建设中存在多处填挖方交界面,不可避免的面临填挖交界的处治问题。从总体上看,填挖交界处具有材料或结构的不一致性,在纵向上刚度出现差异,加之原地层是倾斜的,一旦工程处治不当,极易产生不均匀沉降、填挖交界处发生偏移,甚至滑动破坏,对于填挖交界的有效处治问题是该机场建设中亟待解决的又一个难题。
3岩土工程问题的解决方案
3.1解决方案由于该项目场地岩土工程条件的复杂性,仅靠室内试验参数进行数值计算及分析是不能满足要求的,通过现场试验与室内研究相结合的方案,结合实际工程,采用室内试验、现场试验、原位监测、理论分析与数值模拟相结合的手段,对该机场工程存在的岩土工程问题进行综合研究,是解决问题的最佳途径。
3.2试验研究的技术路线该处理方案的技术路线概括为:首先开展文献调研,收集资料,对研究现状、类似实例进行调查分析,寻求突破点进行初步研究;其次对粗粒料高填方工程技术方案进行初步论证,确定粗粒料高填方工程试验研究方案;再次进行粗粒料的工程特性试验及高填方稳定性理论分析,根据分析展开现场试验段研究,包括现场的模型试验、检测及监测等;并在此基础上探讨粗粒料工程特性的分析方法与处理对策,提出与粗粒料工程特性相适应的高填方问题的处理对策,通过高填方变形监测,对地基的稳定性做出准确评价,同时提出控制高填方沉降变形的工程措施,预测高填方的工后剩余沉降量,对研究结果进行初步总结,得出初步结论,进行粗粒料加筋处理与土方设计,待土方工程结束后对全场重要部位进行变形监测,并对试验段的监测数据进行处理分析,同理论分析及数值计算进行比较,验证所提出的分析方法与工程处理对策方法,必要时予以修正;最后编写试验研究总结报告。总技术路线如图1所示。
2城镇化建设中山体土壤生态修复问题
2.1采石过程破坏城市生态景观
2012年末,中国城镇化率达到52.57%,相比于西方发达国家均在95%以上,美国是97%,中国城镇化水平仍然较低,但当前正处于高速增长时期。大规模的城市建设产生了对石料、石材、石灰岩、石英砂等资源的大量需求,在城市周边山体,形成了大量废弃采石场和巍耸的高陡岩石边坡。以深圳为例,城市化初期1953km2的国土面积一度拥有669家采石场,其中3000m2以上456座,边坡总面积超过1000hm2。无序开采曾对城市生态景观造成了严重破坏,给城市和人居环境带来了安全隐患。海南省三亚市是旅游岛建设的重点城市,目前周边有49个废弃的采石场,总面积达250×104m2,其中荔枝沟Ⅱ号采石场面积6.3×104m2,正处于城市发展中央区,边坡高陡,岩石,曾给当地城市景观和生态文明带来严重破坏。这些采石场亟需政府整治和覆绿,但城市岩石边坡,土壤破坏彻底,缺乏水肥土等植物生存的基本条件,土壤生态修复难度极大[12,16],已成为我国城镇化生态文明建设的研究热点和工程难点[15-20]。
2.2城市山体岩石边坡特征
(1)城市岩体边坡成型特征:从城市岩体边坡成型特征看,①城市房建工程需用大量石料耗材,考虑运输成本,以就地取材为主的采石场,大多以城市中央为轴心,散乱分布在城市近郊或城乡结合部,地势较陡峭、岩体外露的高丘或山地。②采石场石壁、山体宕口多为爆炸成型,采用垂直开采方式,自上而下挖掘,机械与人工结合环形开挖,石壁坡面凹凸不平。边坡坡度在80~90°之间,形成巨大的高低不平的断崖层面,甚至倒坡,岩体相对高度多在80~130m。③为方便石材、石料运输,废弃采石场多呈半环形边坡。坡面受炸药震力作用,局部多有裂痕或节理,但整体岩层结构并未破坏,石壁稳固和安全。(2)岩体边坡立地环境:从边坡环境特征看,采石场立地条件恶劣,高陡石壁坡面缺少平台或平台窄小,残存土壤极少,原生植被破坏,缺乏植被赖以生存的土壤。因此,必须从工程措施上,多途径解决回填种植土问题。同时,采石场环形开采的微地形环境,造成石宕内小气候差异性,形成阴阳坡,坡面温度、蒸发量、辐射热等差异显著,石壁阳坡夏季温度可达50℃以上,阴坡低5~10℃。在南方亚热带气候生物循环旺盛条件下,应利用采石场生物小气候特点,在土壤生态修复和种植养护技术上,加以优势利用。(3)水土流失趋向:从水土保持学特征看,采石场选址确定后,首先采用大型推土机和挖掘机,将土层推平运出,直见结实的岩石层。因此,岩体边坡早期存在水土流失,并出现高峰,但土层清场后,随着采石深度的下移,水土流失趋势减弱。而废弃采石场即使暴雨也只有水的流失,几乎没有土的流失。而且环形盆底容量很大,遇渍水也可通过周边渗漏,对下游区域不构成水土冲刷威胁,保障了下游农田和人居安全。(4)岩体边坡剖面形态:从土壤发生学特征看,采石场边坡不具有完整的剖面特征,腐殖质层(O层)、表土层(A层)及淋溶淀积层(B层)基本被机械铲除,只剩残余的弱风化层(BC)和母岩层(C层)。我们从深圳和三亚观察到由花岗岩母质发育的城市岩体边坡,其周边残留体剖面乔灌植被覆盖良好,表土层(A层)深1~1.5m,风化层(B层)厚度3~4m,母岩层(C层)埋藏在5~6m以下。现状岩体边坡,90%为C层,BC层很薄。因此土壤生态修复过程中,必须靠外来土源输入,既要修接纳槽体,又要全面挂网锚固,工序复杂,工程成本较高,现市场价格达350~400元m-2。但在城市生态文明建设的推动下,技术市场需求仍然广阔。(5)岩体边坡力学性质:从岩体结构力学特征分析,采石场岩体多为近直立的花岗岩高边坡,岩体强度较高。受爆炸及开挖等外力卸荷作用影响,岩体内产生大量节理、裂隙,原生或构造节理张开。在各种节理裂隙作用下,岩体被切割成大块状,坡面岩体结构较破碎,具有危岩落石发生的可能。岩体破坏模式主要为倾倒、坠落及局部崩(滑)塌破坏,造成边坡局部失稳,形成大面积碎石流,采用工程防护措施时应注意这一特点。这增加了城市环境安全治理和生态施工的技术难度。因此,相对于其他山体边坡,特别是道路创伤边坡,采石场岩石边坡生态修复的难度更大。
2.3城市高陡岩石边坡土壤生态修复技术体系
(1)城市岩体边坡土壤生态修复技术:实践表明,岩体边坡视角景观特别是俯视景观太差,生态修复技术难度太大。主要采取:①应以生物遮挡为主,辅以全面覆盖;②以种植苗木为主,结合灌草种子坡面混播;③充分利用边坡及坡底平台,种植高大乔木,以促早成林,发挥绿色遮挡效果;④坡面纵向间隔2m沿等高线设置植生槽,回填营养土;⑤充分利用槽内土壤资源栽植大苗木,建好植生带。(2)V型槽+挂网喷混技术模式:针对80~90°坡度和土肥水皆无的城市高陡岩体边坡的特殊性,单用挂网喷草或喷混植生技术效果很差。采用V型槽技术加挂网喷混植生技术模式,将工程措施与生物技术紧密结合,在垂直坡面上创造植物生长的微环境或植生带。V型槽的作用:①V型槽由钢筋混凝土现浇,深度约80cm,面宽约70cm,并与坡面成45°,2m间距等高线布设,主要功能是接纳回填土和营养土;②分层切割坡面铁丝网和喷植层重力下垂拉力,减少灾害性拉力崩塌;③充分利用V型槽有限土壤资源,种植大苗,建立多层次植物生长带。(3)V型槽技术模式的工艺流程[12]:包括:坡面乱石清理挂铁丝网锚杆固网构筑钢筋混凝土V型槽(搭设脚手架钻孔锚杆制作绑扎钢筋安装模板浇筑混凝土)槽内回填种植土喷混植生(种植基材配置喷基底土层喷播种子无纺布覆盖)V型槽栽种大苗植物带建滴灌系统养护。(4)垂直岩体坡面喷混植生关键技术:南方80~90°岩石坡面推广喷混植生,宜采取:①挂双层铁丝网,并用长、短锚杆固网;②在有机基材混合料中添加粘结剂,为降低成本,粘结剂可用国产胶粉,甚至可用硅酸盐产品替代;③在网下垫草把或喷PE(聚乙烯)丝,可增加喷植层孔隙度和粘结力;④保障喷混层厚度10~15cm,可分2~3次喷基底,待物料凝结后再喷,以避免泻底;⑤在喷播灌草种过程中,宜加入少量藤本种子,以加快覆绿,并攀缘局部倒岩。(5)V型槽种植带建植技术:根据深圳、广州南沙、海南三亚8个岩体边坡治理工程实践认为:①在回填土中加入营养基质,由腐殖质土、禽畜有机肥、复合肥、蘑菇肥及保水剂等组成,创造良好的根际土壤肥力环境;②针对南亚热带和热带气候特点,种植带建植坚持生物多样性,强调以豆科、灌木、常绿及乡土植物为主的原则(表2),增强植物的适应性和抗逆性;③加大藤本植物配置比例,组成乔、灌、藤、草人工生物群落;④提倡高密度种植,大苗、袋苗移栽。槽内分两排进行种植,内侧种植爬藤类,间距20cm;外侧间隔50cm栽植灌木袋苗,每米段栽植苗木株数5~7株,主栽苗木为台湾相思、小叶榕(Ficusmicrocarpa)、勒杜鹃(Bougainvilleaglabra)等,藤本植物包括爬山虎(Parthenocissusplanch)和葛藤(Puerariaphaseoloides)。(6)节水滴灌养护技术:水肥管理是V型槽及边坡植物生长的安全保障。V型槽种植和喷混施工完成后,原工作台、架拆除,养护工作困难,且不安全。因此,采用节水滴灌技术势在必行。节水滴灌系统由高压抽水泵站,蓄水池,PC(聚碳酸酯)主管、分管及滴水支管组成。蓄水池多设在山顶,以增加下泄压力,或自流灌溉,直接将水滴送入植物根际。必要时可添加水溶性复合肥,水利用率高、工作方便,非常适合采石场边坡水肥调节。同时做好缺苗修补、雨后追肥、防治病虫鼠害等。养护2~3年,即可依靠自然雨水维护植被生长。
1土木工程结构设计概述
土木工程的结构设计在设计过程上大致可以划分为三个阶段,即结构方案阶段、结构测算阶段、施工图设计阶段。在结构方案阶段中,主要是根据要施工的地区的地质勘测报告设计相应的工程公安,包括抗震防裂程度、工程高度、工程结构形式等等。当工程设计方案相对确认下来狗,就根据方案的具体要求进行下一步的布置和测算工作。在结构测算过程中,主要是对工程负载的情况进行计算。包括外部负载和内部负载的计算。负载的计算主要根据负载的要求确定相应工程配件的使用,根据组合值系数和标准值系数的测定来确定施工参数,构造施工措施要求。对于内力的测算,来完成构件截面参数的确定。内力的测算要根据构件截面、负载值确定。这包括弯矩、剪力、扭矩等等。最后,根据构建的计算、要根据之前确定的内力计算的要求,保证测算构件是否达到了相关要求。这时也可针对需求对构件截面参数加以调整。在施工图设计阶段,就是根据前两步的结构方案设计阶段、结构测算阶段,进行施工图的设计。在此过程中要将设计者的要求和设计意图通过图纸表达出来,施工图是施工的依据,施工图中要包括建设项目各部分工程的详图以及零件使用、、结构部件明细表、验收标准方法等。民用的工程施工图应具备设计图纸、包括图纸目录必要的设备、材料表、工程预算书。施工图设计文件,应满足设备材料采购,非标准设备制作和施工的需要。
2土木工程结构设计中存在的问题
土木工程结构设计中存在的问题主要集中在两个方面、一方面是专业角度的问题、另一方面是安全角度的问题,下面将分别从这两个方面进行阐述。从专业角度来说在土木工程设计中,箱、筏基础底板挑板的设计过程、梁、板的跨度计算、摩擦角区域的处理、抗震缝距离的设计、基础板厚度的确定都需要进行测算考量。对于箱、筏基础底板挑板的设计,首先要假设出挑板可以将边跨底板钢筋进行调整,出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基。从土木工程建设角度来说,如果取消挑板,能够方便柔性防水的处理,在建设多层建筑时,结构设计中可兼顾到下层建筑。梁、板的跨度计算中,梁、板的跨度计算计算跨度,又叫计算长度,应当根据计算时要求、构件的组成形式、支承端约束刚度、支承反力等因素综合考虑,摩擦角区域的处理,内摩擦角,是土的抗剪强度指标,是工程设计的重要参数。基层开挖时,会应用到摩擦角区域处理的问题,如果魔草叫区域中边基地的土会受到影响较小,不会反弹。但中心部位,基土反弹情况较为明显,回弹部分需要人工进行清除。抗震缝距离的设计中,主要通过增加抗震缝的距离来对地震时产生的结构碰撞的风险降低。基础板厚度的确定要根据房间设计的不同大小来选定相应的基础板厚度。如果基础板的厚度都按照大房间的标准进行设计、势必会造成浪费。如果都按照小房间的标准进行设计则会造成安全问题。所以实际的应用中,通常是在大房间中垫聚苯,小房间设定基础板的厚度。从安全角度来说,目前土木工程设计中存在的问题有:(1)工程设计规范的安全水平比较低,与国际同类作业相比,由于没有设定规范的视屏问题,会造成工程施工的进行难度的加大,最终导致了施工质量较低;(2)工程设计规范的整体牢固性差;(3)土建结构工程的耐久安全性差、正确使用与维护意识相对较差。
3加强土木工程建设的建议和对策
从具体而言可以从两方面进行考虑:从设计的安全性上,应从管理首要保证设计的安全性,尽量选择资质等级较高、管理先进、实力雄厚的设计单位进行设计、这样就可以掌握先进的设计方法和设计理念,设计设备也会较好、设计人员的素质和专业能力强、设计经验丰富,设计出的建筑安全性较高。再设计时也要加强理论学习,使设计人员和施工人员对于设计理论和设计标准能够很好的掌握。对于设计过程中,涉及到工程造价、工程量的统计、计算、所以在此类工程量计算过程中,要严谨、认真,对于每一笔数据都要认真核对。设计图纸要详细,以便施工者能够根据设计图纸准确掌握设计意图,从而进行施工,这样能够降低因图纸问题造成的施工不明确的现象,避免了事故的产生。在施工过程中,要注意过程监管,设计单位与施工单位要保持联系,对于设计图纸中不明确的问题,要进行及时的沟通和设计核对,以便发现错误。设计人员对于施工人员提出的建议,要给予足够的重视。从土木工程行业标准角度来说,要根据全面性因素来对土木工程结构设计的方案进行评估。因为土木工程的方案是工程实施的基础,对设计方案的评估要满足安全性、经济型合理性。等等。可通过对设计方案屏蔽、论证的方法,提高设计的水平。设计过程中,不一味的追求标准图,虽然采用标准图能够减轻工作量,加快设计进度,但为了保证设计的安全性,设计人员应该认真的对设计方案进行审核,对于可能存在压缩费用的过程进行仔细的成本核算,在保证基础、满足行业标准的前提下,保证设计的合理性、高效性、创新性。
4总结
本文首先对土木工程设计的基本情况进行了概要阐述,根据工程设计的几个阶段展示了土木工程的工作范围和工作要求。之后提出了现阶段我国土木工程设计中还存在的问题,从具体设计过程和安全性两个角度提出了相关的问题。最后在此基础上,根据存在的具体问题对土木工程的建设提出了建议和相应的对策。本文的研究对我国土木工程结构设计的发展提供了一种新的思路。
作者:董旭 单位:徐州工业职业技术学院
参考文献:
[1]高宇.我国土建结构工程的安全性与耐久性分析[J].吉林大学学报,2005.
[2]张林.土建结构工程的安全性与耐久性[J].高新技术,2006.
通过对2806个建设项目的调研,综合分析其项目决策、环境影响评价、土地使用权的审批与出让、城乡规划管理、招投标活动和工程质量管理等方面的情况,发现突出问题及原因如下:
1. 建设用地手续不健全。如:有的故意将中央投资或省级重点项目安排在没有规划的地块上;有的只有国务院或省政府的用地批复而没有土地证;有的部分土地未进行招、拍、挂或以租代征改变土地性质。建设用地违法行为屡禁不止,主要是由于历史遗留原因或当地政府决策草率,甚至由于个别人能从土地违法中获得巨大利益造成。
2. 环境影响评价手续不健全。基础设施建设项目未办理环境影响评价的较多。往往是未批先建,然后补办手续,甚至提出降低环境影响评价等级的要求,导致环境影响评价失去了原有的意义。主要是由于未认识到进行环境影响评价对保障和促进国家可持续发展战略的实施,从根本上控制污染、保护生态环境的重要性。
3. 未批先建、批少建多。有项目立项手续不规范即进行建设:有的未按规定程序履行报批手续;有的项目无土地、规划、施工等手续或手续不全即擅自开工建设;房地产开发项目存在土地出让金未足额上缴,未征求利害关系人意见、不进行公示,批少建多、擅自变更规划、调整容积率等问题。造成这些现象的主要原因与当地政府相关职能部门监管缺失、管理混乱有关。
4. 招投标环节不规范。第一,手续方面有的项目招投标方案未经核准;有的项目的招标公告或中标公示未在指定的媒体上;有的肢解工程项目,从而达到规避招投标的目的;有的项目应公开招标却进行邀请招标。第二,招标人方面有的领导或工作人员利用职权插手干预工程招标,从中收取好处。第三,投标人方面有的相互串通,使得竞争对手的正常报价失去竞争力来中标;有的无资质或资质较低的企业,通过挂靠来参与投标;有的中标后进行违法转包或分包,并收取管理费。
5. 质量、安全管理不到位。有的业主违反法律、法规的规定,不办理质量监督、施工许可、竣工验收备案等手续;有的施工单位和监理单位安全生产管理不规范、安全生产制度不能落实;有的项目中标的人员与现场人员不符且未办理相关手续。主要原因一是相关单位重视不够,二是监管不力、执法不到位。
对策及建议
分析以上存在问题的原因,与体制缺陷、制度缺乏、监管缺位、信用缺失等有关。要解决这些问题,应从以下几方面努力。
1. 严肃办案、用工作实效取信于民
工程建设领域的违规问题往往与腐败现象交织在一起。一些部门、干部陷入既得利益、局部利益甚至是非法利益格局,严重损害了国家利益和公共利益。为此,我们既要加强对党员干部的教育,使广大干部提高思想认识,又要加强对党员领导干部违反规定插手干预工程建设领域行为的查处,用工作实效取信于民。
2. 建章立制、建立健全长效机制
对于当前工程建设领域存在的问题,必须从政策和制度层面予以解决。要加强制度建设,筑牢制度防线,同时要把健全监管长效机制放在更加突出的位置。国务院办公厅转发了的《关于解决当前政府投资工程建设中带有普遍性问题的意见》,从项目决策审批、招标投标等6方面,提出了26项政策措施,我们要以此为契机,建立健全长效机制。
3. 加强招投标环节监管
针对招投标环节出现的问题,首先要严格执行招投标程序,加强监管力度,加强对招投标方案核准、公告事项、招投标文件编制及评标阶段的监督检查;其次要严肃查处规避招标、虚假招标、围标串标、挂靠资质投标及违法转包分包等行为;第三要进一步规范招标机构的市场行为;第四要加强对评标专家的动态考核;第五要建立全面、公正、及时、系统的信息披露制度;第六要大力加强标后监管。使招投标环节成为真正公平、公正、科学的“阳光环节”。
4. 加强工程质量、安全环节监管
要加强对工程质量、安全的监管,防止出现“豆腐渣工程”。首先要保证工程各主体单位及参与人员必须具备相应的资质资格;其次要严把建筑市场准入、清出管理,对于有建筑市场违法违规行为,或者发生工程质量、安全事故,以及不执行工程建设强制性标准等行为的企业,都要依法作出处罚,情节严重的,要坚决吊销资质证书,依法将其清出建筑市场。
5. 全面推进工程建设项目信息公开和诚信体系建设
在我国城市建设正在如火如荼的开展,城市建设的一个重要标志就在于城市建筑的高速发展,现代城市高楼大厦已经是一个极为重要的体现,但是城市建筑的发展还需要解决许多的问题,尤其是在我国地域差异较大,人文特征有别的国家,如何进行有效的土木工程建筑结构设计,为人们提供舒适可行的安居环境,是建筑企业或者机构需要重点思考的方面,这也是保障其发展的一个前提。其实经过几十年的发展,我国土木工程建设结构设计水平和能力已经得到了极大提升,但是囿于多种方面的原因,其中存在的问题还需要我们进行深入的剖析解决。
一、我国土木工程建筑结构设计中存在的问题分析
从我国近些年土木工程建筑结构设计的发展来看,城市建筑水平已经得到极大提升,建筑工程设计也开始多样化,并且在实际的工作中较为注重对于人们生活质量要求的相关问题,但是具体分析来看,我国土木工程建筑结构设计存在的问题也是有的,而且这些问题体现在多个方面,需要引起设计者和相关管理者的关注。
1.土木工程建筑结构的牢固性有待提高
众所周知一个建筑工程最为主要的就是要保障具有牢固性,这不仅仅体现在建筑物的安全和稳定,更主要的是对于居住者的一种安全保障,引起要切实做好牢固性的管理工作。载现代社会的土木工程建筑结构设计中,如何做好工程牢固性的相关工作逐渐成为一个较为重要且必须思考的问题。但是我国土木工程建筑结构设计中对于这一问题的解决力度还不够,其中存在的一些安全隐患问题并没有切实的解决。在土木工程建设结构设计中,虽然表面上没有任何问题,但是一旦出现自然灾害,比如地震、火灾等都有可能对于建筑物造成巨大的冲击,致使建筑结构发生一定的变化,对人们的生活安全造成严重影响,这些问题都是在土木工程建筑结构设计过程中没有做好地基工作。比如在我国2008年发生的汶川大地震造成众多房屋、桥梁等出现坍塌的情况,都是因为没有做好工程牢固性的保障工作。
2.构造柱和承重柱的区分问题
土木工程砖混结构建筑的构造柱和梁配合设计,能够起到良好的防止墙体断裂的情况,是一种重要的保障措施,更是对居住者生命财产进行保障的重要基础,但是在现实的工作中,一些土木工程建筑结构设计人员没有清晰的认识到两者的区别,尤其是没有分清楚构造柱和承重柱的概念,将承重柱的设计方法直接套用到构造柱设计当中,没有为构造柱设置基础。因此,难以抵抗地震的震动强度,从而导致结构裂缝、沉降等,甚至引起建筑物倒塌。另外。为了方便分析承重柱受力,将其截面面积设计得太小。这样在外力的作用下,柱体和梁体就会出现开裂问题。
3.缺乏对环境因素的考虑
前面已经提到,我国是一个地域差异较大的国家,每一个地区都具有自身的特征,不仅仅是居民对于建筑的需求,更主要的是建筑结构设计中的一些需求问题,比如地域环境对于建筑结构设计的影响,在我国东西南北土质、水质、文化等因素差别比较大,比如在潮湿度方面,南方比北方较为潮湿,那么如果在土木工程建筑结构设计过程中不能进行有效的考虑,而采用同样的建筑结构设计理念,在建筑材料的使用方面没有区别,那么在建筑物的使用过程中必定会出现一些问题。
二、土木工程建筑结构设计问题的有效改进措施
作为土木工程建筑结构的设计人员,在进行相关设计工作的过程中必须主动进行实地调研,不断 提高自身的设计水平,尤其是对于上述提到的一些问题必须进行及时的改正,提高认识,全面提高建筑结构的设计水平,保障工程的质量和人民群众的生命财产安全。
1.全面做好牢固性设计工作
前面对于牢固性设计存在的问题进行了详细的分析,因此作为设计人员在未来设计的过程中必须充分重视这一问题,第一个方面是做好内力组合设计工作。内力组合是土木工程结构承载力抗震设计的要点,它要求在调整承载力抗震系数的基础上设计。工程结构抗震设计要求材料强度的设计值应大于没有考虑抗震要求时的材料强度设计值。如果采用非抗震设计的材料强度设计值进行计算,则抗震设计需要对承载力抗震的系数进行调整。通过综合受弯梁、偏压柱、受剪等的系数调整,提高结构的承载能力;两一个方面是做好板设计和配筋。板设计和配筋的结构设计,要分析板长边和短边的长度。如果长度差距< 2mm,则适合采用双向板计算的方式设计;
如果两者的长度差距在2 ~ 3mm 之间,则适合沿着短边的受力单向板进行计算,并将足够的构造钢筋布置在长边位置。根据工程结构板的具体大小,可按照弹性的方法计算。对于连续双向板跨中的最大弯矩计算,要求根据荷载分布的具体情况,对满布荷载进行分解和间隔进行布置。
2.充分考虑环境的因素
针对我国建筑结构设计中存在对于环境因素认识不足的问题,在以后的设计中,我国的设计人员必须及时提高认识,对于环境问题进行解决,首先是要认清楚当地的实际土质,土质环境决定了建筑物的稳定程度,也就是要求这些设计人员在设计的过程中对当地的土质情况进行充分的考察了解,如果在土质较为疏松的地域进行建筑,就比考虑进一步进行加固的问题;其次是做好天气等问题的考察,在我国南北方的雨水差异较大,因此要根据这些区别进行不同的建筑设计,比如在南方,雨水较多,那么在进行建筑结构设计中要充分考虑有效防水、防潮的问题,避免因雨水过多而影响建筑物的质量;最后是要区别地域人文环境,我国是一个地域广阔,多民族的国家,每个地区和民族在发展的过程中都有独特的风格,因此建筑结构设计也要充分考虑居民的需求,在设计过程中有所区别。
结语
中图分类号:TU4文献标识码: A 文章编号:
一.前言
土建工程的施工组织设计管理是土建工程施工的关键环节,也是影响土建工程质量和工程进度的重要方面,因此,如何做好土建工程的施工组织设计管理工作就显得十分重要了。当前我国土建工程的施工组织设计管理工作存在许多的问题,这些问题的存在严重制约着土家工程施工的发展,也影响施工企业的发展。因此,本文笔者根据自己的实际工作经验,对于土建工程的施工组织设计管理进行一些探讨,希望对于土建工程的施工组织设计管理有所帮助。
二.概要分析
现阶段的建筑施工企业的管理模式下,施工组织设计管理大致可以分为两个方面和四大类。第一方面就是指导性的施工组织设计,这种施工组织设计又包括单位工程的施工组织设计和分项工程的施工组织设计两大类。而指导性的施工组织设计其所对应的是单项的工程、招标类工程以及群体性工程,这类工程的内容量较大,同时不确定的因素较多。其中一些内容只能作为指导性或者是总的原则,不能直接用于实际的施工,因此这一类工程的施工组织设计不具有很强的独立性。而实施性的施工组织设计主要是根据工程的特点,或者是将其作为工程施工组织总设计所确定的总的原则下的一个补充,这一类组织设计的内容比较的详细、很全面同时具有很强的针对性,具有独立性,是施工的主要根据。
三.土建工程施工组织总设计分析
土建工程的施工组织总的设计是一个具有宏观性的技术经济方面的综合性文件。
1. 土建工程施工总的设计必须要表述的内容
土建工程施工组织总设计应该具有让人能够很清楚的了解施工工程的基本情况以及各个施工单位的基本特点以及其他方面,这样就可以通过清楚的了解来确定施工总设计所表述的施工方法是否先进科学,同实际的工程概况相适应。所以,土建工程的基本情况就是土建工程施工组织总设计的主要内容之一,要作出准确的说明。同时,“四通一平”方案要尽可能的具体,这样就可以避免各个施工单位在施工组织中各自为政的现象发生。还要根据各个施工单位对于工程竣工的时间要求,对工程施工的机械设备进行定期的优化,从而减少机械设备的浪费,提高整个施工企业的经济效益。
2.要简洁的表述施工的方法
所谓工程的施工方法就是指整个土建工程的总体的施工方法,工程的施工方法是施工组织设计的重要内容,应该在施工组织总设计里面详细的表述出来,对于施工方法要进行广泛的讨论和论证,寻找出最好的施工方案。例如可以对工程主体使用滑模、爬模、倒模、大模板等这些较好的施工方案,但是经过我们的反复论证和讨论,最后确定爬模是最好的施工方案,同时对于该施工方法,我们在施工组织总设计中,应该比较简明的表述出来,可以将其表述为某某主题工程采用爬模施工方法等,然后在施工组织总设计中将其进行完善。
四.投标工程施工组织设计
对于投标工程的施工组织设计具有一定的特殊性,因为该工程设计应该遵循相关规范以及技术的要求,但是该工程的组织设计同时也是进行标的竞争的一个方面,因此这就给施工组织设计的编制带来了很大的难度。
1.对工程要有充分的了解
在组织设计书中对于工程的特征表述比较简单,主要是招标人员已经对工程有力很好的了解,同时在组织设计书中,要将招标工程可能给招标方造成的影响以及招标工程所处的位里在组织设计书中很好的表述出来。,这样就可以使人们认为投标方已经对工程有了很好的了解和认识,并做好了充分的思想准备。
2.方案选择
这主要是指主体工程的方案选择以及那些特殊的安装工程的方案选择。对主体工程而言,可供选择的方案可能有多种,了解招标方录乐意接受的方案天必须进行了解的一项内容,因为某一地区对某一项施工技术的工人同是存在粉差异的,同时周围工才呈同类技术的使用效果对确定的方案有着无形的影响。如一个筒体结构工程,内部结构中的漏斗可以采用与筒体整体施工或采取后浇技术,投标方在工程质疑中提出采用后浇技术施工漏斗的方法得到认可,无疑采用滑膜是优先考虑的方案,同时可以说明招标方最容易接受的方案是滑升模板施工,提出其它施工方案无疑容易遭到招标方的否认。对已确定的施工方案不应叙述其方法,只需说明其特点。
3.进行详细的施工部署
施工部署包含平面布置、运输方案、施工生产、人员安排等。其中施工人员的安排是主要内容。要详尽说明拟派人员施工经历、业绩等,要尽蚤选择已被招标方接受的施工负责人和施工队伍。
4.制定施工的进度图表
在编制投标工程施工进度图表时,有众多不定因素存在,如编制工程网络进度图表时可能会出现逻辑关系矛质的情况。根据工程投标的经脸,在开标过程中约20 分钟宣读施工组织设计的时间内,在仅有的几分钟内使评标人员接受纯粹性的网络图是不现实的,所以必须对网络图进行进一步的说明。
五.单位工程施工组织设计
1.不要照抄工程施工的规程和规范
一般部位操作方法的叙述要简要,应注意的主要问题特别是可能会引发其它施工问题的部分应写明。如竖向钢筋采用电渣压力焊,提出钢筋接头处需要平齐,引发必须配备保正切割符合要求的钢筋设备。具体的操作方法不在设计中予以明确,而是在技术交底时详述。
2.要有详细的施工进度图表
施工进度图表不单体现工程的进度要求,它间接地反映施工产、员的素质,技术的先进性,季节影响,设备机具的配备水平,物资准备等。要在众多的因素中以及在各种因素的相互制约中,对进度图表进行优化,编制出一个切实可行的施工进度图表。
3.要很好的表述出施工作业的具体内容
施工作业设计在单位工程中主要针衬主体工程的施工,特殊构件石之节点的施工,高级饰面拼接方法,特殊构件吊装等。才色工作业设计的水平直接影响工程的进度、工程质量、施工安全、经济效益等,所以作业设计要突出图纸的设计,要假定不利因素,提出不同的解决方法,最后进行合理优化。
六.分项工程施工组织设计
土建工程施工的分项施工的组织设计主要是由于工程出现了分包、施工方案未定或者是新技术的应用等情况下才会采取的设计方法。这种施工组织设计实际上是土建工程施工组织设计的一个分包的施工组织设计,因此在本文中,笔者不再对此进行分析。
七.结束语
土建工程施工组织设计的管理对于土建工程施工具有十分重要的作用,同时他也代表着企业的形象,因此,在实际的施工组织中,应该做好这方面的工作,加强这方面的管理。
参考文献:
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[3]付毅 公路工程施工组织设计管理存在的问题分析与对策探究 [期刊论文] 《科技风》 -2011年24期
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1.土建及优化土建施工现场管理的重要性
1.1 什么是土建?土建一般是指土建工程,土建工程是指一切和水、土、文化有关的基础建设的计划、建造和维修。现今说的土建大都一般专指小土建专业,包括住宅、公共建筑、构筑物等的一次建设。如降水、挖土方、打地基、浇筑柱梁板墙等维护结构的浇筑与砌筑工程及其配套的钢筋、简单装饰等。
1.2 是土建工程施工质量和施工进度的保证。所谓施工现场管理就是运用科学的管理思想、管理组织、管理方法和管理手段,对施工现场的各种生产要素进行计划、组织、控制协调、激励等,保证现场按其预定的目标实现优质、高效、低耗、安全、文明的生产。因此优化土建施工现场管理,使得土建工程项目能够有序,有计划的进行,保证工程施工的进度,同时通过各种管理手段,保障土建工程施工的质量。
1.3 是土建施工人员生命安全的重要保障。优化土建施工现场的管理更是对施工人员生命安全的负责,做好土建施工现场管理避免在施工现场过程中出现事故,保证安全生产。例如2012年10月18日21时05分,酒泉市肃州区西洞镇农副产品加工产业园大敦煌冷库建筑施工现场发生坍塌事故,事故导致4死7伤。因此优化土建工程施工现场管理具有十分的重要性。
1.4 是一个国家科学技术管理发展程度的很好体现。土建施工现场管理的另一个重要的意义是体现国家技术发展程度,为国家经济又好又快发展提供有力的条件,例如于1994年12月14日正式动工修建,2006年5月20日全线建成的三峡大坝,其的技术的复杂性,综合性体现了我国家技术发展和管理达到了世界先进水平,三峡大坝带来的中和经济效益是不可估量的。
2. 土建施工现场管理过程中存在的问题
2.1土建施工现场管理经验的不足。土建施工工程项目的管理是一件具有复杂性,技术性,综合性的。例如会涉及到施工技术管理的分析(深基坑维护施工,钢筋混泥土的浇灌控制和监督,防水层施工等等),因此一定好做到精确,认真仔细的管理才能做好土建施工现场的管理。但是由于我国对土建施工现场管理认识的比较晚,因此使得其积累的经验不足,这就产生了由于管理经验不足而产生的土建施工现场问题百出。
2.2土建施工现场管理的监督不足。土建施工现场管理的重要的途径之一就是做好施工现场管理的监督工作,不仅要有有效的监督机制,还需要监督工作做得到位 ,这样才能保证土建施工现场在有力的监督机制下,有序的安全的生产。但是目前我国大部分的土建施工现场管理中都缺乏有效的管理监督机制,主要是部门分工不明确,没有实行责任制等。
2.3土建施工管理技术人员的缺乏和管理意识淡薄。在土建施工现场的管理中,施工现场的管理人员可谓是重中之重,他们不仅是土建施工现场管理的监督者更是操作者。但是由于我国的土建施工管理等专业的设立比较晚,因此导致了这方面的人才缺口,特别是高端的人才,同时也存在施工现场管理技术人员对管理的认识不足,风险意识不强。
2.4土建施工现场管理资金的投入不足 。土建施工现场管理涉及到人员,材料,技术等等,因此它需要大量的资金投入才能够运行。但是我国出现了许多豆腐杂工程,其中的主要原因是,包工老板“勤俭节约”不舍得往里面多花钱,怕自己亏本导致的。
3.优化土建施工现场管理的几点建议
3.1积极引进先进现场施工管理技术和经验。先进的管理技术和经验是土建施工现场管理的重要工具,因此对于目前普遍土建施工现场存在的管理技术和经验不足的问题我们应该从这个方面去做,就是要学会借鉴和引进别人先进的管理技术和好的管理经验来弥补自己的不足。
3.2 强化施工人员的管理意识,提高施工人员的素质。对于土建施工现场管理人员的管理意识不足的问题,我们应该要加强施工管理人员的管理风险意识,可以这样做,一是定期性召开如何加强施工现场管理的会议,提高施工人员的管理意识。二是通过在施工管理现场展示一些施工管理不足而产生的事故图片等,来强化施工人员的管理风险意识。
3.3建立健全土建施工现场管理监督机制。如何加强土建施工现场管理监督机制,我们可以通过这两个方面来看,一方面是实行责任制管理,土建施工现场哪个部分出现问题就追究那个部分的负责人,另一方面是实行奖惩制,做得好的就要表扬,不好的就要惩罚。通过这样才能更建立一个完善的施工现场管理监督机制。
3.4保证土建施工现场管理的资金的充裕。这一点才是做主要的,没有资金什么项目都不可能运转,因此对于这个问题我们可以通过这样的渠道来实现,一种方式是通过融资等形式来实现融资,保证资金的充足,一种是通过加大自己本身资金投入,这一种往往是比较困难的。
4.结束语
土建施工现场管理优化,是具有十分重要的意义的,因此加强土建现场管理的优化管理,建立健全土建施工现场管理制度,不仅有利于提高土建工程寿命和经济效益,更有利于保证国民经济健康的发展。
[参考文献]
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[2] 谭源沾;对建筑施工现场安全监督管理的探讨[J];建材与装饰(中旬刊);2008年07期
Abstract: the civil engineering is a complicated system engineering, and modern civil engineering technology especially in concrete construction technology is given priority to, concrete engineering the use of technology of great modern engineering construction guarantee the construction quality and safety of. With the progress of science and technology, the development of social economy, concrete material types in the increase, in civil engineering implementation process has played the more and more major role. In this paper, according to various experience, on the project of the concrete construction technology are many elaborated, and then show because of its characteristics of concrete in the modern civil engineering plays an important role.
Keywords: civil engineering; Concrete; Construction technology; role
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近年来我国科技水平在不断提高,各式各样新型的建材也如雨后春笋般涌现出来,这就为为土建工程施工技术水平的提高提供了充分的保障。近年来,各种新型建材的使用给传统的土建工程施工技术带来了较大的改变,它们不但解决了原有的传统施工技术无法解决的难题,还研发出了新的施工技术和施工设备,这类新的施工技术大大提高了原有的施工效率。伴随着钢筋混凝土式施工技术的使用,使混凝土材料在现代土建工程建设中占有越来越重要的地位,其应用范围也在迅速扩大,。
混凝土施工。
混凝土施工就是在工程设计图纸的前提下,对钢筋进行制作绑扎、固定和模版摆放、使用质量符合国家标准的原材料、按一定的配比进行拌制、运输、浇筑、养护等,并在工程进行的同时对各个环节进行全过程质量检验和控制。 由定义我们不难看出混凝土施工不是单一的一项施工技术,而是多种土建工程技术的有机结合,其中包括:钢筋工程施工技术、混凝土模板工程、混凝土施工技术。而混凝土施工技术在建筑工程过程中是最核心、最重要的施工技术。混凝土本身具有较高的耐久性和较大的强度,因此混凝土拌制物是极具可塑性的,它与钢筋能够非常完美的结合在一起,形成抗震、耐久、坚固且经济的建筑构成物,现代土建工程中这种高性能混凝土替代了原有的普通混凝土,这种新型混凝土技术的使用为土建工程的施工提供了有力的质量保障,因此我们不难看出混凝土施工技术在土建工程中占有多么重要的地位,所以混凝土施工技术的过程就显得尤为重要。
二、混凝土施工技术过程分析。
1)混凝土材料质量控制土建工程中混凝土的拌制对水的要求具有极高的标准,水中不能含有影响质量的任何有害物质,如:工业废水、生活污水、池塘沼泽均不能作为拌制混凝土用水,拌制混凝土用水的基本要求是PH值大于4,硫酸盐含量小于1%,不含有影响水泥正常凝结核硬化的杂质的水系。同时在拌制混凝土过程中水泥的质量控制也很重要,土建工程中通常使用的是水泥品种中的通用水泥,使用水泥时,根据水泥品种的强度及其特性合理的使用水泥,这样既保证的工程的质量又可以大大的节约水泥的使用量,降低工程成本。骨料的质量控制也是混凝土拌制的一部分,通常1立方米的混凝土就需要拌制 1. 5立方米的松散砂石骨料。由此不难看出拌制混凝土的过程中,对砂石骨料有很大的需求量。混凝土的水泥的用量、强度和混凝土的要求取决于骨料的质量,它直接影响了工程建筑物的造价和质量。因此,在土建工程中应做好统筹规划,完善混凝土拌制过程中水、水泥、砂石骨料等原材料和比例问题,在保障经济利益的同时做到工程质量最大化。
2)把砂、石、水泥、、矿物掺、外加剂和料和水按照一定的比例进行混合,通过搅拌使其均匀的混合成为均质的混凝土就是混凝土的配料与搅拌混凝土的制作过程。在搅拌步骤前应注意水泥的出场日期、品种、级别等,对其强度、安定性以及其他的指标进行复检,要使用符合国家标准的水泥,在使用前应注意的是在钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中,严禁使用含氯化物的水泥。实验设计应在每次混凝土制作前进行,设计出相应配合比不能使用经验配合比。 选择合理的搅拌机可以拌制出均匀优质的混凝土,同时还要按照一定的步骤进行搅拌,即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等。
3) 运输高性能混凝土及混凝土的浇筑与传统混凝土的区别主要在于增加了多种矿物掺合料和超塑化剂,其配方也比以往混凝土技术复杂得多,现代建筑的层数及跨度都对混凝土的性能提出了更高更强的要求,因此混凝土搅拌完成后的浇筑步骤就显得尤其重要。分层浇筑是一般的混凝土浇筑所采取的步骤,以保证施工间隙在浇筑层级之间的0存在,每层混凝土的逐层浇筑是以200~300mm为单位区间从低开始,浇筑时要控制好速度,保持匀速的同时要防止碰撞发生,,在混凝土浇筑过程中,应用经纬仪随时观测,发现偏差及时纠正。 保持混凝土的均质是混凝土运输过程中的重要注意事项,以防止产生流动性减少、砂浆流失、泌水、分离等现象。混凝土的运输量应与混凝土的浇筑量相平衡,以保证浇筑工作的连续性。双轮手推车是混凝土运输的主要手段和方式,自卸汽车或混凝土搅拌运输车也是混凝土运输的常见手段,然而大型工程就应该采用多采用塔式起重机混凝土垂直运输等大型专业设备进行运输。
三、混凝土施工过程的常见问题及解决方法
在水泥搅拌过程中水泥极易产生问题的过程是水化放热的过程,在水化过程中,由于水化速度太快,其温度收缩的程度变大,进而影响了水泥水化结构物的整体质量,因此在原材料的预选与配比搅拌过程中,应选取可以降低混凝土绝对温升的水泥、掺合料及外加剂,进而减少水化过程,避免产生温缩裂缝。
混凝土的配比与搭配过程中也会遇见许多问题,由于混凝土的质量强度的数值总是分散不一的,因此在混凝土的制作过程中,混凝土受到原材料的配比与施工条件的同时制约,会导致不规范的施工和不合适的配比的现象发生,对建筑结构物产生毁灭性的打击。因此应该优化混凝土配合比根据实际操作的原材料进行配合比设计,不要根据经验设置配比,避免造成不必要的影响。结束语在现代的土建技术中,混凝土施工技术已经越来越不可替代了,它在土建工程中具有毋庸置疑的重要性,可以推进现代建筑行业的高速发展也唯有对混凝土技术的不断创新和发展。
总之,我们还应该对现行的混凝土施工技术做进一步的研发和改进,从而推进我们现代建筑行业的发展,在保证工程质量的同时,尽可能的作到降低成本,降低能耗,减少原材料的浪费,为今后我国的建筑事业做出贡献。
参考文献
[1] 郝林山,陈晋中.高层与大跨结构施工技术.北京机械工业出版社,2006.
中图分类号: TV 文献标识码: A 文章编号:
一.引言。
随着我国经济的快速发展,水利水电工程作为经济发展的动力支柱,其建设规模和建设数量正在不断扩大。相对于的在水利水电工程施工过程中,机电安装工程也经历了从少到多,从慢到快,从小到大的发展过程。面临越来越大的建设规模,单机容量日益增大,机组的数量也所有增加,这就对机电安装提出了挑战,增加了安装的难度。目前,在水利水电施工中,机电安装还存在许多啊问题,既影响了工程的质量,同时也影响了水利水电工程的经济效益。
二. 水利水电工程施工的特点。
1.施工过程受环境影响较大。
在水利水电工程施工过程中,经常是在河流上进行,施工中受河流的地形、地质、气象和水文都周边环境的影响较大,在施工进度控制管理中,围堰填筑、施工导流和基坑排水都是主要控制因素。
2.施工组织困难。
绝大多数的水利水电工程,都处于交通条件不是很发达的偏远地区,在工程施工过程中,材料及机械设备的运输难度加大,不仅仅是运输成本有所增加,也增加了设备的运输风险,加大了施工的组织管理难度。
3.环境苛刻,要求严格。
水利水电工程的建设规模都较大,施工涉及的工种较多,工程量巨大,施工的强度较高,周围的环境干扰较为严重,施工过程中需要进行反复的论证和进行优选,才能保证施工质量,而对工程的质量要求通常都较高。
4.施工过程中操作类型较多且复杂。
水利水电工程在施工过程中,需要进行隧洞开挖、石方爆破、高空作业和水下作业、水上作业等,作业类型较多,作业工序较为复杂,施工存在一定的难度。
三.水利水电工程施工中机电安装工程的特点。
1.安装工程组织难度大,技术要求高。
水利水电工程在安装过程中,经常涉及到大量的超级超限部件需要在施工工地上进行焊接、组装,而对于水利水电工程的特殊性质来讲,通常都不会存在较为平整的大片施工工地,机电设备安装前组装作业的基本要求很难满足,同时由于场地的交叉使用和多台安装机组的平行流水作业,存在一定的矛盾和冲突,对土建施工造成影响,加大了安装工程的组织和管理难度,相应的提高了安装的技术要求。
2.安装强度高,设备要求精度高。
在水利水电工程施工中,建设规模不断扩大,需要安装的机组台数也逐渐增多,导致机组安装强度越来越高。同时,水利水电工程的机电设备对安装的精度要求较高,以水轮发电机组安装为例,其安装误差范围通常都是采用1/100mm来进行控制,部分工程中误差要求甚至更小,这就要求具备高超的安装技术,追求安装“零”误差。
3.安装工艺复杂,交叉作业较多。
水利水电工程机电安装时,受制于工程运输条件的约束,许多发电机组的部件都无法在制造厂完成加工和组装后,运输到工地进行安装,而是需要将零散的部件运输到施工现场后,在现场进行组装,导致原本就不宽敞的施工工地上堆放了大量的待组装零件,同施工现场其他工程施工造成作业交叉,加大了安装的复杂程度,增加了安装工作量。
四.水利水电工程施工中机电安装容易出现的问题及防治措施。
1.安装施工过程中容易出现的问题。
(1)设备的基础尺寸、位置和标高出现偏差。
设备的基础尺寸、位置和标高出现偏差,出现此类问题绝大多数原因都是由于施工图纸标注的尺寸和机电安装时的尺寸存在偏差导致的,例如在土建施工图纸上所标注的机组标高和水利机械图纸上所标注的标高不完全相同,在土建施工图纸上未考虑垫铁厚度因素,对设备进行绷重梁配筋布置时,就缺失对垫铁高度的计算,导致在机组进行安装就位时,无法按照设计的高程进行安装,而只好采取去除基础表面的混凝土,降低高度,或是放弃使用可以调节的垫铁,来保证机组的安装高程。
(2)安装前预留的孔洞存在位置偏差和尺寸误差。
机电设备安装前,在进行基础混凝土浇筑时,由于支撑模板的材质较差,导致在振捣时因为挤压而使模板变形,从而导致混凝土凝结后,出现预留的孔洞位置和尺寸与设计的标准存在误差,另外,土建工程施工时,对孔洞的定位时,参照的基准线不准确,也对导致孔洞的偏差。
(3)遗漏预留的电缆孔洞、电缆沟转弯位置的空间不够。
在泵站工程中,机电设备的结构较为复杂,电缆的数量较多且走向非常复杂,由于土建工程施工时,极容易遗漏预留的电缆孔洞,在进行电缆转向操作时,没有电缆转向的空间,另外由于工程设计的原因,导致电缆转弯半径太小,无法满足电缆转向的要求。
2.防治质量问题的相关措施。
1.做好安装工程施工前的准备工作。
在水利水电工程施工过程中,工程项目的施工图设计阶段时,要由具有机电安装专业知识的设计人员对土建结构设计、机电安装工程等提出自己的技术要求,如:穿墙管道预埋、电气设备和线路的固定件预埋、主机组地脚螺栓的孔洞预留、电缆孔洞预留、通风设备构件预留等。要将核心的技术要求在土建结构图上反映出来。在进行土建施工之前,土建施工技术人员要和机电安装人员共同对土建工程和机电专业的施工图纸进行审核,以避免后期施工出现差错。这就要求机电安装人员要有一定的土建相关知识,以看懂包括结构预留孔洞图等土建施工的图纸,要了解土建施工进度计划和施工管控,同时也要求土建施工技术人员要熟悉机电安装的施工图纸。
2.提高机电安装施工方案的合理性。
水利水电工程施工中,土建工程和机电安装的施工方案存在一定的交叉,有时也存在一定的相互矛盾,相互受到影响。如土建工程施工过程中,浇筑混凝土和预埋的部件时,对预留的孔洞位置要确保准确,而在进行立模和振捣操作时,又容易造成预留的孔洞和预留位置发生偏差;在进行主机组安装调试时,要求工作环境保持安静和清洁,而施工现场往往存在室内装饰施工和工程的机械作业等交叉作业,这就要求要保证机电安装施工方案要保持灵活性,要适合工程实际情况,在拟定方案时,要考虑其他因素的影响,注重各项因素的协调配合,这样才能设计出合理的安装施工方案。
3.做好交叉施工的配合。
水利水电工程施工时,机电安装过程中交叉作业较多,不仅仅涉及到施工场地,甚至出现工序相互交叉,相互影响。为了提高机电设备的安装水平,就有必要提高整体工程的施工质量,在保证施工安全的前提下,做好工程的配合和协调,共同做好工程施工。
五.结束语。
水利水电工程施工过程中,机电安装时出现的问题较多,设备安装单位要提前采取相关措施,做好质量事故的预防工作,通过加强施工管控,提高设备安装质量,保障水利水电工程的安全性。
参考文献:
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一、我国土建结构工程的发展
大多数土建结构由混凝土建造.混凝土结构的耐久性是当前结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,加大耐久性研究工作是今后的发展方向,重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。
长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到20世纪70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。我国建设部于80年代一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25-30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15-20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30年~40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重,由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训,还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥,仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥,其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3 cm~4 cm厚的保护层厚度。有专家估计,我国基础设施工程建设的还可延续20年,但由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的,这个可能不用很久就将到来,其耗费将数倍于当初这些工程施工建设时的投资。
二、我国土建结构工程的耐久性主要存在的问题及原因
(一)我国土建结构工程的耐久性的问题
①我国工程设计人员和项目管理人员对土建结构工程的安全性与耐久性尚未引起足够重视,尤其是系统安全管理观尚未形成,由于人为差错或人为错误导致的违反强制性详规的结构安全问题时有发生,直接影响结构的安全性和耐久性,甚至危及人们的生命财产安全;
②我国土建结构工程抵御地震、火灾作用的设计要求相对而言偏低,而且抵抗其他灾害的设计要求偏少甚至没有。存在着较大的结构安全隐患;
③我国现行的设计规范基本上只考虑到结构在使用期间的承载力极限状态,而国外则着重考虑结构经济合理的使用寿命;
④设计单位出的施工图一般并不考虑施工方法,而施工单位一般又不掌握设计计算书,因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定,缺乏科学的理论依据。
(二)使土建结构混凝土耐久性问题进一步加剧的原因
①由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成分比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。
②工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要足够的施工养护期加以保证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上加大宣传的所谓几个月就修成一条大路,建成一座大桥,或盖成一栋高楼的工程及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被处罚,因为意味着工程质量有遭受到损害的可能。
③环保力度不足导致的环境不断恶化,如废气、酸雨(我国的酸雨面积已超过国土的30%),也是导致混凝土不耐久的重要原因。
三、对提高土建工程的耐久性的几点看法
(一)编写出相应的设计施工技术文件,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一。混凝土的耐久性研究牵扯到原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果。
(二)混凝土结构的耐久性是可持续发展的需要。要提高高性能混凝土的占有量,减少水泥用量。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。
(三)土木结构工程使用阶段的正常检测与维护结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国目前有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范.有些国家对于结构损坏可能影响公众安全的建筑物与桥梁、隧道等公共工程,规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求.我国由于施工管理水平和工程操作人员素质与国外相比有差距,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建或在建的工程中往往存在一些隐患,所以更有必要从法律上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求.对于土建结构工程的安全、质量问题,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性.要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。
(四)完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。
总之,土木工程结构的安全性与耐久性一直是设计者与使用者非常关注的问题,关系到安全与经济的协调、基础设施的投资,并与国家现行政策、法规以及未来的经济发展息息相关,是一个复杂的系统工程问题。笔者认为,在国家有关可靠性设计统一标准的基础上,运用可靠性研究的新技术理论,并且结合结构耐久性方面的研究,适当提高土建结构设计的安全水准、结构耐久性和使用寿命,就能够使工程结构的可靠性和耐久性,更好的适应我国现代化建设的需求,适应经济市场的需求。
参考文献
[1]马志华,土建工程的耐久性分析,建筑工程
[2]杨会胜,浅议土建结构工程的耐久性,山西建筑
鉴于这一会议的论坛性质,以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳,提交与会专家考虑并审议。
一、土建结构工程的安全性
结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。
1.我国结构设计规范的安全设置水准
对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。
1.1构件承载能力的安全设置水准
与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;2)规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2,而美国则分别为1.7和1.4,英国1.6和1.4;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力(与材料强度分项系数有关)却要比英美规范高出的10~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。
公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取1.4,比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。
尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。
1.2结构的整体牢固性
除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。
1.3结构的耐久安全性
我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。
2.调整结构安全设置水准的不同见解
我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解:
1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。
2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。
3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要,但决不是没有风险,如果规范的安全水准较高,曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的,而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务,安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认,即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样,由于我们的施工质量总体较差,结构的安全性依然会有差距。
3、结构设计规范的概率可靠度设计方法
自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来,我国的建筑结构设计规范已从80年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法,从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法;其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准ISO2394并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范,在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势,但在工程内界则存在不同看法。尽管有了ISO2394,国外却鲜有重要或著名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法,至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国,对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法,虽然工程设计界颇有微词,但学术界持赞成和肯定者是主流,不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论坛上则较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。
对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步,可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理,当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷,有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为,结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体,在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂,并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理;规范可靠度方法在我国十多年的实践表明,它并没有给结构设计的安全性带来明显实效,反而造成了安全概念上的某些混乱;对工程技术人员来说,结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题;现行设计规范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范,也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考,在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。
二、土建结构工程的耐久性
土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。
1、土建结构工程的耐久性现状
大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题,并非我国所特有,但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。
长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化;据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施,如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害,钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40,桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面至今仍无明确要求,对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm与C25,与上面提到的加拿大50年代水准一致。国内按这种标准设计的一座大桥,建成后仅8年,由于盐冻侵蚀,现已不得不部分拆除重建。
我国建设部于80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重,由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用,使用十几年后就出现问题,有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害,东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料,密实度和抗渗性差,不耐地下水与机车废气侵蚀,开裂与渗漏严重;对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明,漏水的占50.4%,其中1/3渗漏严重,并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电,影响正常运行,而1999年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策,如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。
耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训,还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥,仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥,其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3~4cm厚的保护层厚度。
有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的还可延续20年,由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的,这个可能不用很久就将到来,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。
使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有:
1)由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成份比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。
2)工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。
3)环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30%。
当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例,修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命,在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走,很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文,本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段,国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料,而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外,工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法,对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂,而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段;又如,希望加大水泥用量来保证混凝土强度,而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。
在修订规范的耐久性要求上,交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验,尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果的。
重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。
2.土建结构工程使用阶段的正常检测与维护
结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀,如果有定期的检测要求,这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。
现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治,也有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估,要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。
从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,英国1978年的土建维修费上升到1965年的3.7倍,1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40%公路桥梁的桥龄已大于25年,加上进入90年代以后交通量猛增,超载严重,以往的设计标准又低,路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证,造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上,希望有关部门能加大已建工程维修的费用。
为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。
三、技术规范的作用与管理
这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。
长期以来,受计划经济体制的影响,我们往往视技术规范为法,将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程,与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准,本身不具有法律作用,只当工程各方(业主、设计、施工企业)认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上,才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行,不利于技术进步和创造性的发挥,反而容易成为推卸责任的借口。当然,政府部门从国家和公众的整体利益出发,需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规,但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法,后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。
土建工程有着强烈的个性,需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题。所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。如果规范条文看作为一般意义上的法律条文,就有可能束缚设计施工人员的主动创造性并阻碍新技术的应用。。我国土建工程在结构设计上与国外相比的最大差距就在于方案与技术上的创新,这与以往过分强调规范的法律地位从而形成所谓“结构设计就是规范加计算”的倾向不无关联。我国的技术规范在编写风格上也有模仿法律的倾向,极少提及使用者需要注意规范可能存在的某些不足之处或允许并鼓励使用者在某些问题上可以另辟蹊径。如果在设计施工中要取代规范中已经落后过时甚至有害的技术规定,则无异于违法行为。相反,只要墨守规范,即使出了事故,就可不负法律责任。这样就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求,不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质以及参与今后的国际竞争。为了消除这些负面影响并杜绝钻规范条文的空子进行偷工减料,应有必要建立这样的共识并作出规定,即遵守了规范条文并不意味着就可免除法律责任。国外有些规范就是这样规定的。
企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故,不是解决问题的有效途径。现在,有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来,明确列为强制性条文,同时规定各个设计单位完成的设计,须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查,而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求,其任务已类似于执法;这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因,主要在于管理不善,特别是管理环节上的腐败;其次是施工操作人员素质低,又难以短期解决;过分强调规范的地位与作用,未能建立与规范配套的完整标准体系,比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件,可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节,也有一定的关系。从设计角度看,出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定,而是方案性的错误或忽略主要的设计条件;也有一些工程则因过去的设计标准过低,耐久性不足,在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实,要做到设计规范强制条文的要求最为容易,为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核,其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎,个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点,反而造成麻烦。
我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,技术力量悬殊,环境条件各异,客观上要求规范能给设计人员更多灵活性,少一些强制性,这样才能更好地在规范的指导下,根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之,在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些,在抗震防灾要求上,更应区别对待。全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。
技术标准中的强制性越多,也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重,而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求,在安全设置水准上,政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。对于土建结构的抗震设计,政府有关部门至今仍规定任何部门和个人不得随意提高抗震的设防标准(建抗586号文件)。事实上,如将商品房的抗震设防烈度提高1度,抗震能力可提高约1倍,而增加的房屋造价相当有限,在众多城市中可能仅及居民用于室内装修费用的几分之一。政府的这一规定无异于限制居民只能购置抗震安全质量标准最低的房屋,如果发生地震造成损害,有关部门如何解释?
规范等技术标准的管理体制亟待改善。建国以来,由政府部门负责统管并指定有关企事业单位分别承担每本规范编写和修订工作的做法已越来越不能适应当前的形势,有些在经费和人力上得不到保证,平时基本上没有专门人员去搜集了解规范使用中的问题并及时修改补充规范条文;面对新的结构型式、新的材料和新的工艺,规范的过时条文不但成为推广新技术的阻力,而且有被误用或盲目套用而造成工程质量安全事故。
发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理,规范的翻新周期短,不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置,分工不明,并且至今还依附于某一政府部门,基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用,距离独立和富有活力的健全机构还差的很远,如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入,整顿合并有关的学会、协会,加强其职能,并逐渐成为技术标准编制管理的主体。
四、准备提交政府有关部门考虑的建议
为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑,:
1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性,已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则,一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证,我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失,并将给生产和公众生活带来长期困扰。
建议国家建设部、交通部、铁道部主管土建工程设计标准的部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证;
建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持;
建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助;
建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中,联络国内有关专家,促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。
2、土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。
建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规,编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。
建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。