工程监理在我国的发展(10篇)
1.工程监理在我国的发展 篇一
掘进机技术在我国隧道及地下工程中的应用与发展
郭陕云万姜林
中铁隧道集团有限公司
提要:简要介绍了我国采用岩石掘进机和盾构修建隧道的发展情况,阐述了我国掘进机法与盾构法的技术进步及存在的主要问题,展望了我国掘进机与盾构技术的发展前景,并提出了发展掘进机和盾构技术及产业化的几点建议。
关键词:隧道及地下工程,岩石掘进机,盾构,产业化,展望与建议,前言
本文所谓的隧道掘进机法是指应用掘进机开挖隧道的方法,隧道掘进机英文全称为(Tunnel Boring Machine,简称TBM).应用于岩石隧道的称为岩石掘进机(本文简称掘进机),用于软土层隧道的则称为盾构。
盾构法和掘进机法是修建隧道的一种先进方法。最近十多年来,随着我国隧道和地下工程的快速发展,盾构法和掘进机法也得到了快速发展,尤其在城市地铁、水利水电隧洞中越来越多应用盾构法和掘进机法修建。我国是目前世界上应用盾构数量较多的国家之一,并且随着我国隧道和地下工程的发展,对盾构和掘进机的市场需求仍会有较大的增长。由于盾构和掘进机技术在一定程度上反映了国家的综合国力和科技水平,并且对我国的制造业和建筑业影响较大,因而也引起了国内业内外的普遍关注。近几年来在国内已召开过许多国际、国内的盾构和掘进机技术交流会或专题研讨会;2001~2002年国家科技部已将盾构研发技术列入国家“863”发展计划,并在国内就盾构研发试制进行了招标,落实了中标单位;2002~2003年10余位全国政协委员提出“实现隧道掘进机本地化生产”和若干政策建议的提案;2004年3月,钱伟长同志上书胡锦涛主席,提出充分发挥盾构作用,推进我国隧道掘进机产业发展的建议,得到中央领导的重视。2004年4月,建设部、中国土木工程学会和中国岩石力学与工程学会在北京联合召开了推进隧道掘进机技术及产业化的专家座谈会。可见,隧道盾构和掘进机技术的发展已成为当前国内工程技术界和政府部门关注的一个重大课题。本文就我国掘进机和盾构技术的发展情况、技术发展动态及应用前景等作一简介,并就今后的技术发展以及其产业发展提出若干建议,以抛砖引玉。我国隧道盾构法和掘进机法的应用情况
2.1 开始于二十世纪五、六十年代,发展于二十世纪九十年代
2.1.1盾构
我国研究应用盾构法修建隧道是从20世纪50~60年代开始的。1956年在东北矿山采用直径
2.6m的手掘式盾构在砂层中修建疏水巷道,这是我国的第一条盾构隧道。1957年北京采用2台直径2.0m和2.6m的手掘式盾构施工下水道。上海从1963年开始研究应用盾构法技术,用于城市地下排水隧道修建,1965年研制两台直径5.8m的网格式盾构用于地铁区间隧道修建试验,掘进长度1200m。1966年研制直径10.22m的网格式盾构并辅助于压气稳定开挖面施工打浦路越江隧道。从此之后,我国陆续研制应用手掘式盾构总计达30台用于各种排水隧道施工,施工总长度约20km。
1985年引进日本的1台直径4.33m的土压平衡盾构施工排水隧道,之后研制应用了几台土压平衡盾构,但效果并不理想。二十世纪九十年代初,随着上海、广州地铁的建设,开始大量引进国外的土压平衡盾构施工地铁区间隧道。1994年开始引进日本的直径11.2m泥水平衡盾构修建延安东路越江隧道。由于采用土压平衡式、泥水平衡式等现代盾构修建隧道具有安全、可靠、快速、环保等优点,因而盾构法在我国特别是地铁建设中得到了迅速的发展。继上海地铁1号、2号线区间隧道、1
广州地铁1号、2号线部分区间隧道成功采用盾构法外,北京、天津、深圳、南京地铁以及上海、广州地铁的其它地铁线区间隧道等也相继大量推广采用盾构法,并且在越江道路、输气和市政排水隧道等也越来越多采用盾构法。盾构法目前已成为我国地铁隧道的一种主要方法。据不完全统计,我国各城市地铁采用的盾构已有60多台,掘进完成的和正在掘进的隧道总长度已超过200km(单线),采用的盾构类型为土压平衡(包括加泥式土压平衡)和复合式盾构计50余台,泥水加压平衡盾构10 台。采用的盾构直径3.3m~12m不等,其中以6.3m左右直径的居多。
2.1.2岩石掘进机
1964年,经周恩来总理批准,在国家科委领导下,成立全断面岩石隧道掘进机攻关小组,完全自力更生,先后制造出50多台掘进机。由于核心技术不过关,在地下工程建设中基本没有发挥作用。80年代初,国家科委成立掘进机办公室,采取联合攻关方式制造了8台掘进机,先后在云南西洱河水电站等工程应用,但与国际水平相比差距甚大。80年代中期,在天生桥水电站引水隧洞采用了罗宾斯公司的一台直径10m的二手掘进机施工,但效果并不理想。
进入九十年代以后,在甘肃引大入秦工程中,山西万家寨引黄入晋工程中,由外国承包商采用岩石掘进机施工多条输水隧洞取得成功。在2000年后,云南昆明掌鸠河引水工程也由外国承包商应用掘进机施工,并且中国第二重型机械集团与美国罗宾斯公司合作制造了一台双护盾岩石掘进机在该工程中使用。九十年代初,铁道部在西安~安康铁路18.4km长的秦岭铁路隧道,引进2台德国的8.8m直径的敞开式掘进机由国内单位操作使用成功建成隧道,之后采用该2台掘进机在西安~合肥铁路成功完成了6km长的磨沟岭和7km长的桃花铺隧道施工。由此也推动了我国掘进机技术的应用。
2.2 工程应用技术得到快速发展提高
2.2.1 盾构应用技术水平迅速提高
随着盾构法应用的增加以及对技术研究的深入,我国在盾构隧道的设计计算、盾构的选型及配套、盾构的使用及施工技术等方面都得到了快速提高和发展。技术已基本成熟,有的(尤其在地铁隧道盾构技术)达到了国际先进水平。
以城市地铁盾构法技术为代表,目前已有二十家国内承包商在使用近60台盾构施工,不仅采用了土压平衡盾构,也采用了泥水平衡盾构,还有复合式盾构;除区间单圆盾构外,在上海地铁还采用了双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道;盾构隧道地面环境除复杂的建构筑物外,也有在江下、湖下穿越的(上海穿越黄浦江、广州穿越珠江、南京穿越玄武湖);盾构穿越地层除粘土、淤泥质软土、砂粘土外,还有砂层、砂砾层、卵石层、以及较高强度的岩石地层等。需要特别指出的是,广州地铁2号线越三区间研究采用具有土压平衡、气压平衡和局部气压平衡模式的新型复合式盾构成功修建了既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的区间隧道,打破了长期被认为的盾构法应用的地质禁区,大大拓宽了盾构法的应用范围。
目前,我国地铁盾构法隧道管片环宽已从1.0m,普遍加大到1.2m,在广州地铁2号线率先采用了1.5m环宽的管片,是目前地铁区间隧道所用的最宽管片,有利于提高隧道结构的整体刚度,拼装接缝减少,安装效率提高,并节约成本。接缝防水大多采用遇水膨胀橡胶或三元乙丙橡胶弹性密封防水,使隧道建成后不渗不漏,达到A级防水标准。
采用激光导向或陀螺仪导向,并辅于人工测量技术等,以及运用盾构推进油缸分区操作和姿态控制与纠偏技术,管片排版选型和拼装技术等,可将隧道线形精度控制在30~50mm以内,管片错台高度控制在5~10mm内。
管片背后环形间隙注浆除采用日本常用的即时注浆和欧洲常用的惰性浆液同步注浆外,也已开发应用非惰性浆液的同步注浆技术,具有更好的早期稳定管片和控制地层沉降效果。在掘进控制、泥水与土压力和排碴管理、碴土改良、防刀盘结泥饼技术等方面也已作的很好。端头加固、联络通道施工、始发到达、安全换刀、信息化施工等方面都已掌握。在盾构的故障诊断及管用养修上已有很高技术,可以达到55%~67%的高机时利用率。
我国盾构施工中的地表隆沉一般可控制在+10~-20mm以内,可以在距既有建构筑物很近的距离下安全掘进隧道。广州地铁2号线越三区间隧道穿越既有14股铁路轨道,轨面沉降控制在5mm以内,轨道沉降差小于2mm。上海地铁2号线近距离下穿地铁1号线区间隧道、引水箱涵和地下室,地面沉降控制在3.5~8.5mm。我国盾构掘进速度平均一般为180~200m/月以上,广州地铁2号线越三区间最高月进尺405m,平均进度为236m/月。在相似地质的广州地铁三号线大汉区间,盾构施工进度平均已达334米/月,最高月进度达到562.5米,达到国际先进水平。
在城市地铁隧道盾构法得到快速发展的同时,我国采用盾构法修建越江隧道技术也得到了发展。上海采用直径11.2m的泥水盾构已建成穿越黄浦江的大连路隧道,平均进度超过200m/月。上海、广州地铁也成功采用土压平衡盾构修建地铁越江区间隧道。此外,也建成了或在建一些地层复杂、水头高度超过60m越江隧道,南京三江口、湖北忠县红花套、湖南城陵矶采用泥水盾构修建穿越长江输气隧道(直径3.3m),已建成2条,第三条即将建成;重庆正在采用直径6.5m的泥水盾构修建穿越长江的排污隧道,计划于今年建成。
2.2.2岩石掘进机应用技术开端良好,且在运用中不断创新
以西安-安康铁路秦岭隧道为标志,我国已掌握了岩石掘进机隧道的设计施工及掘进机的使用技术,不但在秦岭特长铁路隧道施工中得到成功的使用,而且在磨沟岭、桃花铺隧道长距离破碎带岩石中施工也发挥了它的优异的机械性能,在配件、配套国产化上迈出了第一步。秦岭隧道全长18.4km,采用2台直径8.8m的岩石掘进机相向施工,由铁道第一设计院设计,中铁隧道集团和中铁十八局集团施工。结合设计、施工和掘进机的管用养修等开展了6大课题24个子课题的研究和攻关,解决了极硬岩和不良地质的掘进、刀具布置及磨损与围岩特性的关系,高地应力圆形衬砌、掘进机的故障诊断与维修保养等一系列技术难题,隧道掘进最高月速度达到573m,平均达到300m以上。掘进机机时利用率平均达到58.31%的高水平。该工程技术成果获国家2003科学技术一等奖。在西安-合肥铁路,采用敞开式岩石掘进机成功完成施工磨沟岭隧道和桃花铺隧道,运用超前管棚支护、超前周边预注浆加固地层等辅助技术较好解决了不稳定破碎围岩的安全掘进施工难题,拓宽了敞开式掘进机的应用范围。同时实现了17英寸盘形滚刀和部分部件及部分后配套设备的国产化。
2.2.3 设备的设计制造有了新的进步
我国已完全能够自行设计制造手掘式盾构。而对现代盾构的设计制造则是从二十世纪八十年代末、九十年代初以后,通过与国外公司合作,设计制造了一定数量的盾构,包括上海、广州、北京等城市的重型机械厂或造船厂等,由国外公司设计,国内制造组装,在工程应用基本能够满足要求。通过中外合作,我国在设计制造的关键技术有所提高,已经掌握了结构件的设计及制造技术与工艺,已实现了部分部件的国产化,如盾构用于软土和软硬不均地层的刀盘、刀具已基本能够自行设计制造;盾构和掘进机的后配套设备、运输设备和高精度管片钢模具等已能自主设计制造,因此也降低了设备的采购和使用成本,也有利于促进掘进机和盾构技术的发展。
2.3 存在的主要问题
总体说来,经过多年来在掘进机和盾构技术上的应用研究,我国在盾构施工使用技术方面已达到了国际先进水平,在岩石掘进机施工使用技术方面已接近国际水平,有的盾构监控软件已具有自主知识产权,在盾构和掘进机的选型设计、维修、零部件、后配套设备的设计制造等已接近国际水平,但也还存在不少的问题,主要有以下几个方面:
(1)岩石掘进机和盾构的设计制造的关键核心技术尚未完全掌握,与国际先进水平尚有相当大的差距,目前国内使用的盾构和掘进机基本都是国外公司设计制造的,依赖国外的局面未得到改变;
(2)岩石掘进机的应用仍然较少,掘进机数量少、机型和应用方法单一;
(3)在盾构和岩石掘进机施工中仍然出现过一些问题,如盾构施工时隧道端头塌陷、沉降过大、有的甚至引起地面建筑物的损坏等;在岩石掘进机施工中出现围岩坍塌、掘进方向严重偏差等。我国盾构和掘进机技术的前景展望及发展建议
3.1发展前景广阔
21世纪是我国隧道及地下工程大发展的世纪,据有关专家预测,到2020年,我国将要完成近6000km的地下隧道建设,平均每年约300km。到2010年,国内各种地下工程建设约需岩石掘进机、盾构约180台(不包括微型机),年均需求量约为30台,可见市场需求巨大,发展前景广阔。
(1)城市地铁快速发展,对盾构需求最多。我国城市地铁正处在高速发展期,地铁和轨道交通规划总长度已超过3000km。目前已建成和在建的数量仅占规划数量的10%多,未来城市地铁建设仍将快速发展。除上海、北京、广州、南京、深圳、天津地铁将继续需要采用较大数量的盾构施工外,武汉、杭州、苏州、成都、沈阳等城市地铁也有采用盾构施工的需求。城市地铁仍将是今后对盾构需求最多的领域。
(2)越江隧道建设方兴未艾,对大直径和超大直径盾构的需求将有快速增长。除上海、广州地铁区间越江隧道外,上海计划在2010年采用盾构法建成20多条越江隧道,穿越黄埔江的中环隧道已开工,盾构直径14.87m;穿越长江的双向六车道公路崇明隧道,采用直径15.2m的盾构施工,计划于2004年底开工;武汉长江隧道为双向四车道,采用直径12m的盾构施工,计划于2004年下半年开工建设;南京穿越长江双向六车道公路隧道已通过预可研设计,目前正在前期准备;举世瞩目的南水北调中线工程,采用2条3.9km隧洞穿越黄河,计划采用直径9m的盾构施工。此外,拟建的浦东铁路越江段也计划采用盾构法施工;北京站至北京西站的地下直径线也在考虑盾构法施工;温州欧江道路隧道、哈尔滨松花江隧道也计划采用盾构施工,正在规划之中。
(3)城市各种地下管线隧道有待发展,对盾构的潜在需求大。有关专家预测,我国城市的给水、排水、电缆、电讯、热力、输气等隧道工程的长度将超过1000km,其对小型盾构、微型盾构或掘进机的需求量也相当大。
(4)长大、特长山岭隧道增加,对掘进机需求增加。在山岭隧道工程领域,铁路和水利水电工程都将出现越来越多的长大、特长隧道,对掘进机的需求也越来越大。85km长的辽宁大伙房输水隧洞,采用3台直径8m的掘进机施工,掘进机施工长度约60km,掘进机计划2004年下半年进场掘进。云南、青海、陕西、山西、新疆等拟建的水利水电隧洞总长超过200km,约需掘进机10台。规划修建的南水北调西线工程一期约有240km输水隧洞,也计划大部分采用掘进机施工。拟建中的锦屏二级水电站4条长16.6km、直径13m的输水隧洞,也有采用掘进机施工的方案设想。
3.2 几点建议
鉴于我国盾构和掘进机巨大的市场需求以及存在的问题,实现盾构和掘进机的国产化,全面提升工程应用技术水平已是必然的趋势。作者提出如下几点建议:
3.2.1加速盾构和掘进机的研发步伐,掌握设计制造等关键技术,形成具有自主知识产权的产品,推进我国掘进机的产业化
(1)组织力量协同攻关,尽早突破核心关键技术
现代的盾构和掘进机是高科技设备,其设计制造涉及机、电、液、气、控、测、计算、结构、材料、制造、自动化、信息化、管理科学等多学科领域,是复杂的系统工程,难度很大。必须有效组织整合国内的各有关学科领域的优势技术资源共同努力方能完成。在引进技术、合作制造的同时,应组织国内设计、施工、研发、制造等单位对掘进机的核心技术、综合集成技术等进行攻关,在国外现有技术基础上进行创新,形成具有自主知识产权的全套技术和掘进机产品。
(2)国家应加大力度扶持盾构和掘进机的研发
原国家经贸委将全断面岩石掘进机技术研究与开发列为“十五”重大攻关项目,国家科技部于2002年将直径6.3m盾构掘进机研发列入了“863”重大专项,并由中铁隧道集团、上海隧道公司分别牵头,联合国内有关单位正在进行研究攻关,已在河南和上海建立盾构研发基地和设计试验中心,前期计划研制两台样机,目前正在进展之中。由于盾构和掘进机的研制风险高,基地建设及样机研制资金投入大,回报难于预期。建议国家重点扶持,在政策上实行优惠,在资金上加大投入,以使尽快建立起盾构从研究、设计、制造、工业性试验和改造,以及集产、学、研、用等为一体的研发基地。同时也避免一哄而上,粗制滥造和重复建设,造成不必要的浪费。研发的思路必须正确,不搞象计划体制下那样的“大而全”或“小而全”。
(3)建立实验工程或示范工程
盾构和掘进机样机的现场工业性试验必不可少并且十分重要。由于样机可能存在缺陷,试验性施工可能出现一些问题,甚至实验失败的可能等,由研发承担单位找寻并通过有关业主来确定试验段工程的方法不太现实,难度很大。建议国家给予特别支持,在适当的地方分别划出若干典型的专门的国产盾构和掘进机的试验性工程。
(4)加强修理改造研究和配件及消耗材料的研发
如前所述,我国目前及今后使用的盾构和掘进机数量很大,而盾构和掘进机是对地质高敏感的非标设备,并且我国地域广大,地质类型多样,因此应加强对盾构和掘进机旧设备的修理和更新改造的技术研究,以尽可能延长设备的使用寿命,提高设备利用率;同时也应加强盾构和掘进机配件和消耗材料的国产化研发,以降低工程费用。
(5)盾构和掘进机类型的多样化
我国地质类型多样,各地区环境条件不同,隧道功能和断面各异,需要的盾构和掘进机有所不同,因此,盾构和掘进机的研发宜多样化。
3.2.2进一步创新发展设计与施工技术,全面提升盾构和掘进机的工程应用水平
由于我国掘进机和盾构技术的应用将迅速增加,应用范围不断加大,遇到的地质水文条件、周边环境条件会千变万化,并且对其应用的可靠性、安全性、经济性、以及效率的要求也会随之提高,因此建议在以下几个方面加强其工程应用技术的创新研究:
3.2.2.1在盾构法方面:
(1)进一步研究盾构与地质的适应性关系,以及地中障碍物的超前探测技术,开发盾构在复杂地质条件及穿越障碍物时的安全、高效掘进技术及配套技术;
(2)深入研究高水压下和长距离隧道盾构(包括超大断面盾构)掘进技术,尤其在防突水涌水、停机检修和换刀安全技术方面应有所突破;
(3)城市地铁车站多采用明挖法,拆迁量大,对地面干扰大,费用也不断增加,因此应研究采用异型盾构修建地铁车站或单圆盾构先行掘进然后扩挖的修建车站的成套技术;
(4)应研究完善盾构辅助工法的应用配套,尤其是始发、到达端头加固技术以及联络通道的安全施工技术;
(5)简易的盾构如插刀盾构、网格盾构等在我国仍然具有一定的适应性,并且其价格低,设计制造简单,适合中国国情,目前已完全具备自行设计制造能力。建议加强对简易盾构及施工配套设备的研究开发与工程应用,研究压缩混凝土衬砌与简易盾构的成套技术。
3.2.2.2岩石掘进机法方面:
(1)进一步研究掘进机法的适应性、可靠性和经济性等方面的综合对比研究,尤其要进一步研究完善掘进机在不良地质的安全掘进技术及配套与辅助技术,以为扩展掘进机的应用提供依据和技术支持;
(2)研究应用岩石掘进机与钻爆法结合的“混合法”施工成套技术;
(3)进一步研究完善适应掘进机施工的围岩分类(或岩石分级)和地质工作规范,尤其要完善创新掘进机施工中的配套的地质超前预报技术和手段。
3.2.3 规范市场,完善法规,有序发展
目前在我国掘进机法和盾构法隧道工程的招标、投标中,还在一定程度上存在不公正、不公平,地方保护和行业保护以及无序竞争等现象,在一定程度上影响着盾构和掘进机的国产化;建筑队伍“鱼龙混杂”、低价中标,缺乏统一的权威的规范、规程等也影响着我国盾构和掘进机工程应用技术水平的提高。因此建议:
(1)建立健全并严格执行相关的政策法规,努力做到招投标的公正、公平、科学、有序,营造有利于我国盾构和掘进机产业的形成与发展及工程应用技术水平提高的市场环境,尤其要避免无资质、无业绩和无技术的队伍进入盾构和掘进机市场,要改变不合理低价中标现象;
(2)要认真总结国内外盾构和掘进机应用的经验与教训,在此基础上,结合我国国情,尽快组织编制我国盾构和掘进机研发、设计制造、和施工生产的系统完善的技术法规,使规划、设计、研制、工程建设、施工等都有法可依,有章可循。
3.2.4加速人才培养,建立数量足够的、技术过硬的队伍
目前我国在盾构和掘进机研发人才特别是高素质的复合人才十分匮乏,建议尽快培养和引进,有关高校和研究机构设置相关课程和实验室,以尽快建立起数量充足、技术过硬的研发、生产、设计、施工队伍。
五、结束语
综上所述,我国的隧道盾构和掘进机技术历经四、五十年的“波折”,特别是经过最近十多年来的快速发展,取得了显著的成就,积累了比较丰富的技术和经验,已成为世界上应用数量最大、发展最快、今后需求最大的国家。但在掘进机和盾构设计制造及工程应用技术方面总体上与先进国家相比尚有相当的差距,需要我们广大科技工作者携手努力,不断创新,迎头追赶。
作者简介:
1、郭陕云,大学本科学历,现任中铁隧道集团有限公司董事长,中国土木工程学会隧道及地下工程分会理事长,教授级高级工程师。
2、万姜林,硕士研究生学历,中铁隧道集团有限公司副总工程师,中国土木工程学会隧道及地下工程分会秘书长,教授级高级工程师。
通讯地址:河南省洛阳市陵园东路3号院,邮编:471009
联系电话:0379-2632027,2632757(总工办),***(万姜林)
email:crtgzgb@163.com,wjlctg@163.com
2.工程监理在我国的发展 篇二
随着大量高层、超高层建筑以及地下工程不断涌现, 深基坑工程及支护设计与基坑开挖出现的问题也越来越多, 深基坑支护工程引起了各方面的广泛重视。基坑工程是一门系统工程, 既涉及土力学中典型的强度与稳定问题, 又涉及变形土体与支护结构共同作用的问题, 以及对周边建筑物、市政设施及环境保护等诸多方面。综合了工程地质, 土力学, 基础工程, 结构力学, 原位测试技术, 施工技术及环境岩土工程等学科知识[1]。建筑基坑的设计与施工, 其影响因素很多, 工程地质情况, 周边环境, 施工技术, 施工经验等无一不影响基坑的设计与施工。既要保证支护结构在施工中的安全, 又要控制结构及其周边土体的变形, 以保证相邻建筑及地下设施的安全。同时, 在保证安全的前提下, 又要经济合理, 方便施工, 缩短工期, 这些对设计人员提出了很高的要求。
1 深基坑工程的特点
1.1 区域性和实践性
岩土工程区域性强, 岩土工程中的深基坑工程区域性更强, 如黄土地基、砂土地基、软黏土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中, 深基坑工程差异性很大, 即使是同一城市不同区域也有差异。由于岩土性质千变万化, 而其地质埋藏条件和水文地质条件极其复杂, 往往造成勘察所得到的数据离散性很大, 精确度低, 难以代表土层的总体情况。因此, 深基坑开挖要因地制宜, 具体问题具体分析, 不能简单地完全照搬经验。
1.2 单一性和综合性
深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关, 还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。因此, 对深基坑工程安全等级进行分类、对支护结构允许变形规定统一的标准是非常困难的, 每一个工程都具有项目单一性, 应结合施工场地实际情况具体问题具体分析。
深基坑工程涉及土力学中强度、变形和整体稳定、渗流等基本课题, 往往需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾, 有的土中渗流引起土体破坏是主要矛盾, 有的基坑周围地面变形是主要矛盾。深基坑工程的区域性和个性强也表现在这一方面。同时, 深基坑工程是岩土工程、结构工程及施工技术相互交叉的学科, 是多种复杂因素相互影响的系统工程, 是理论上尚待发展的综合性学科。
1.3 时空效应和环境效应
深基坑的深度和平面形状, 对深基坑的稳定性和变形有较大影响。在深基坑设计中, 要注意深基坑工程的空间效应。软土土体, 特别是软黏土, 具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化, 蠕变将使土体强度降低, 使土坡稳定性减小, 故基坑开挖时应注意其时空效应。
深基坑工程的开挖, 必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变, 导致周围地基土体的变形, 对相邻建筑物、构筑物及市政地下管线产生影响, 严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。施工过程中还会产生噪声和浮尘, 土方及材料运输会干扰交通, 对周围环境和居民生活都有较大影响。
1.4 大工程量和高风险性
由于深基坑开挖深度一般较大, 工程量比浅基坑增加很多。降雨以及开挖土体暴露时间长, 都对结构稳定不利。因此, 抓紧施工工期, 不仅是施工管理上的要求, 它对减小基坑变形、周围环境的变形及减少事故都具有特别的意义。
深基坑工程是个临时工程, 安全储备相对较小, 因此风险性较大。由于深基坑工程技术复杂, 涉及范围广, 事故频繁, 因此在施工过程中应进行监测, 并应具备应急措施。深基坑工程造价较高, 但一般为临时性工程, 业主一般不愿投入较多资金, 一旦出现事故, 造成的经济损失和社会影响往往十分严重。
1.5 不确定性和事故率
土体内部物质成分、结构构造、强度特征、应力历史、物理力学性质以及环境、荷载条件等不同使得任一点土性都可能有较大的变异性, 其所能提供的土抗力 (基床) 系数、抗剪强度指标存在很大的离散性;另外, 采取土样受扰动而与现场土样不一致;仪器本身存在着一定的精度;统计样本数量少或统计方法本身存在不足, 另外还有土性参数间的相关性等, 这些因素都使得土性参数具有极大的不确定性。由于荷载传递机理、荷载间的相互叠加及扩散、力学模型的不足或人为的简化处理、地下水位变化、工程施工 (基坑开挖、降水、周边堆载、施工机械行走等) 导致作用在深基坑支护结构上的土压力和水压力处于不断变化中, 有很大的不确定性。另外, 还有支护材料参数和截面尺寸的不确定性等多种不确定因素。深基坑工程自身的许多不确定性, 加之工程施工周期长, 从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程, 常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件, 安全度的随机性较大, 事故的发生往往具有突发性。据有关资料统计, 深基坑工程事故的发生率一般约占基坑工程数量的20%, 有的城市甚至占30%左右。
2 我国深基坑支护工程的发展
我国在20世纪80年代以前, 高层较少, 楼房高度较低, 因此, 开挖的基坑较浅, 上海的高层建筑地下室大多埋深在4 m左右[2]。80年代以后, 随着城市建筑业的发展, 高层不断涌现, 高层楼房的总高度不断增加, 相应基础埋深不断增加。广州地下室较深的已建到4层~5层, 基坑深约20 m[3]。由于城市化的快速发展, 建筑空间愈来愈小, 放坡施工这一传统施工方法已无法实现, 特别是进入90年代以来, 高层、超高层的快速发展, 大多数城市进入了旧城改造的阶段。密集的建筑群, 大深度基坑及基坑周围复杂的地下设施, 如何控制深基坑的开挖支护, 以及环境效应问题引起了各方面的广泛重视。基坑工程问题已成为我国工程界的热点问题之一。中国土木工程学会和中国建筑学会组织了大量的科研与研讨工作, 促进了深基坑开挖技术的研究和发展, 产生了许多先进的计算方法, 众多新的施工工艺, 武汉、上海、深圳、北京等地区相继编制了国家地方行业标准及有关法规[4]。但由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当, 工程事故的概率仍然很高。
随着科技的发展和计算机的应用, 先进的设计理论和测试技术不断地应用到建筑基坑工程中, 室内外的调查和测试正在实现着自动化和半自动化, 有效地减轻了劳动, 提高了效率, 建筑基坑的设计原则正从强度破坏极限状态向变形极限状态控制发展。
目前正向概率极限状态控制的方向发展, 以便尽早与已经按照可靠性原则进行设计的上部结构设计方法相匹配。近年来, 大功率、强动力施工机械和大型静动态测试仪器的问世, 推动了深基坑工程理论和技术的迅速发展, 新的基础施工法 (如SMW工法等) 相继问世。随着改革开放和经济建设高潮的兴起, 许多城市正在进行新建、改建和扩建, 特别是近年在沿海开放城市中, 高层建筑的大量兴建和地下空间的逐步开发和利用, 基坑工程设计和施工技术的开发和实践形成了近年国内岩土工程中建设的热点[5,6,7], 多种形式的围护结构如排桩挡土, 排桩与水泥土复合围护, 水泥土搅拌桩支护, SMW工法以及地下连续墙等, 已逐步打破了以前单一的板桩 (钢板桩, 混凝土板桩等) 围护的模式而形成了多样化格局, 呈现出前所未有的技术发展与国内更新的势头。
3 结语
随着大量高层、超高层建筑以及地下工程不断涌现, 深基坑工程及支护设计与基坑开挖出现的问题也越来越多, 深基坑支护工程引起了各方面的广泛重视。
深基坑工程包括基坑支护体系设计与施工, 是一项综合性很强的系统工程。基坑工程具有很强的区域性和个性, 支护体系承受的土压力也具有较强的时空效应。研究深基坑稳定性、支护结构的内力及变形、周围地层的位移对周围建筑物和地下管线的影响及保护的计算分析, 以便采取安全经济的基坑支护方案, 具有重要的理论意义和实际效益。
尽管深基坑工程具有综合性、复杂性、不确定性和风险性, 在我国也出现了一些工程事故, 但是与总工程量相比, 事故率还是很低的, 这与我国科研人员的科技攻关、施工人员的细心负责和管理人员的严格管理是分不开的。随着理论研究的深入, 工程设备的革新, 设计手段的完善, 施工组织的规范, 加上科学全面的行政管理, 我国的深基坑工程的研究、设计和施工必将达到国际领先水平。
摘要:分析了深基坑工程的特点, 阐述了我国深基坑支护工程的发展, 指出基坑工程具有很强的区域性和个性, 支护体系承受的土压力也具有较强的时空效应, 研究深基坑稳定性、支护结构的内力及变形等具有重要的意义。
关键词:深基坑,特点,支护技术,发展
参考文献
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[7]崔江余, 梁仁望.建筑基坑工程设计计算与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999:11-52.
3.小水电工程在我国发展前景 篇三
1小水电在我国的发展前景
中国的小水电经过50多年的艰苦奋斗,取得了世人瞩目的成就。随着我国经济、社会的不断发展,人民群众生活水平和生活质量的不断提高,中西部地区、少数民族地区经济发展差距缩小的需求,特别是保护和改善环境,是人类二十一世纪面临的共同课题。所有这一切都赋予了小水电历史的新使命,都为小水电的发展提供了广阔的空间。国家于2005年2月份颁布的《可再生能源法》,鼓励包括小水电在内的可再生能源的开发。小水电从容量角度来说处于所有电站的末端,它一般是指容量5万千瓦以下的水电站。据2003年世界水能大会估计,世界小水电可开发资源大致为1.2—1.44亿千KW。我国的小水电资源分布广泛,特别是广大农村地区和偏远山区,适合因地制宜开发利用,既可以发展地方经济解决当地人民用电困难的问题,又可以给投资人带来可观的效益回报,有很大的发展前景,它将成为我国21世纪前20年的发展热点。
2小水电在我国有一系列的政策扶持
我国政府歷来重视小水电建设,在小水电建设过程中,我国政府为地方自力更生办电制订一系列的优惠政策,鼓励各级政府和当地群众就近开发山区丰富的小水电资源。60年代初出台的“自建、自管、自用”的三自方针,一直是指导我国小水电发展的正确方针。“自建”就是允许和鼓励地方政府和当地群众发扬艰苦奋斗、自力更生精神,利用当地的资源、技术和原材料,自行规划、建设地方小水电站。资金筹措也以地方为主,甚至一些地方还包括自己生产需要的小水电设备。“自管”表示谁投资归谁所有,避免了政策上的平调,保护了地方政府办电的积极性,因此小水电的管理体制是很超前的,几十年前就出现了当今市场经济的雏型。“自用”是指小水电站发出来的电应发当地就近使用为主。为就意味着小水电必须要有自己的供电区,要形成发供用一体化的统一的小水电市场。
2.1小水电与我国经济、社会发展有着密切的关系
2.1.1与西部大开发的关系
实施西部大开发是我国21世纪的国家发展战略,是保障中国经济未来50年可持续发展的关键所在。我国西部地区资源丰富,但开发程度低,造成了经济落后。制约我国水电发展的根本性矛盾在于水能资源分布和电力负荷分布的不均衡性。电力负荷集中 在经济发达的东部沿海地区,而水能资源集中在西部地区。西部地区经济相对落后,既缺资金投入,又无电价承受力。解决这一矛盾将成为西部大开发战略的重要组成部分。一方面国家要增加投资开发西部的水能资源,另一方面应通过市场机制实现资源优化配置,即东部投资开发,西电东送,这既有利于满足东部地区对电力的需求,又可以带动西部大开发。
2.1.2与农业产业结构升级的关系
小水电的开发和建设,带动了地方工业、乡镇企业的飞速发展,农副产品加工告别了工作坊,工副为逐步上升到经济主导地位,吸纳了大量农村剩余劳动力,为稳定农村起了重要作用。如全国第一批109个农村水电初级电气化县,实现了10年经济翻两番,工农业总产值增长5.58倍,工业产值增长24.4倍,县财政收入增长8.8倍,农民人均收入增长5.3倍。第二批209个电气化县,实现了5年经济翻两番,工农业总产值年均增长19.37%,乡镇企业产值增长3.8倍,县财政收入增长8.8倍,农民人均纯收入年递增16%。
2.1.3与居民生活水平提高的关系
目前,在我国近40%的国土面积上,有25%的人口,786个县以小水电为主供电。在209个第二批电气化县中,5年内人均用电量由144千瓦时增长到320千瓦时,户通电率由79.9%提高到96.6%,解决了1770万无电人口的用电问题,儿童入学率提高了7.8个百分点,电视覆盖率达89%以上。农村教育条件也随着电的普及不断改善。统计分析表明,居民的生活水平与人均电力消费呈正比例关系。按人均计算,我国人平装机容量仅为0.24千瓦,用电量仅为1045千瓦时,均不及世界平均水平的一半。全国还有6000万人未用上电。在实现初级电气化的县中,人均年用电量仅300千瓦时,还不到全国平均水平的1/3、世界平均水平的1/8。电力消费过低,使我国居民特别是农村居民的取暖、制冷、照明和家用电器、炊事的舒适度、满意度还很低,生活质量还很差。小水电发展的空间广阔。
2.1.4与保护和改善环境的关系
上世纪90年代以来,可持续发展成为我国社会、经济发展的战略选择,农村能源建设和生态建设迫切需要发展小水电。据估计,一户农村家庭一年需烧柴4.3立方米,许多生活在山区的人们世世代代靠伐木做饭、取暖,随着人口的增加,对生态环境破坏越来越大,造成水土流失和环境污染。以湖南省炎陵县为例,据不完全统计,全县87%的农村户烧柴,一年毁林1.9万亩,森林覆盖面积每年以2%的速度递减。电气化县建设使该且人均年用电量达390千瓦时,大部分城乡居民使用电炊,每年节约近14万立方米的林木资源,退耕还林近万亩,有效地控制了山区水土流失,从根本上遏制了毁林、破坏植被问题。
3存在的问题和建议
1.明确小水电在国民经济发展的地位。应把发展水电,尤其是发展小水电作为今年可持续发展战略中的一项重点工作来规划和建设。2.科学规划,有序开发。新中国成立以来,国家曾经部署过三次水力资源普查,这些普查成果为水力资源的开发提供了重要的技术基础,目前国家正在进行全国范围的水力资源复查和大中型河流的规划工作。利用当今最新技术,建立一套完善的科学合理的水力资源评价体系和水力资源数据库,可以为优化配置资源提供依据,确保小水电的开 严格按建设程序、在科学规划的基础上进行,防止无序开发。3.通过积极的财政政策解决小水电的投资和激励民间投资。积极的财政政策实施以来,我国经济保持了高速发展,产业结构正在发生积极的巨大变化。小水电综合效应甚至超过一般的基础设施项目,通过扩大国债来解决小水电发展的部分投资,并引导全社会投入和吸引外资,必将促进小水电快速发展。4.用税收政策促进小水电良性发展。水电建设一次性投资大,施工期相对较长,统一的无区别税收政策,必然使水电发展处于不利地位。国家应该采取低税率或部分免税政策,来推动小水电的发展。5.加快配套设施建设,为小水电进入市场创造条件。完善的地方电网是发展小水电的可靠支持。国务院统一部署实施的“两改一同价”工作和“十五”水电农村电气化建设。为小水电事业的健康发展打下良好的基础。小水电代燃料生态工程和县城电网改造,将给小水电发展带来勃勃生机。国家电力体制改革方案的出台,打破了电力市场的垄断,确立了农村水电在电力市场中的合法地位,为小水电进入了市场创造了条件。
参考文献
1 欧洲小水电协会 .小水电工程初级指南.北京:中国水利水电出版社, 1998
2 2006年中国新能源行业年度报告2006.北京:中国水利水电出版社,2006
3 水利部.SL291-2003.小水电工程钻探规程.北京:中国水利水电出版社,2003
4 吕尚泰.水电站概论.北京:中国水利水电出版社,1999
5 水电站机电设计手册.北京:中国水利水电出版社,1988
4.工程监理在我国的发展 篇四
工程造价管理是指遵循工程造价运动的客观规律和特点,运用科学技术原理和经济及法律等管理手段,解决工程建设活动中的工程造价确定与控制、技术与经济、经营与管理等实际问题,力求合理使用人力、物力和财力,达到提高投资效益和经济效益的全部业务行为和组织活动。工程造价管理的基本内容是:合理确定,有效控制,提高效益。
随着科学技术的迅猛发展以及我国加入WTO,国际竞争变得日益激烈,我国工程造价管理将向何方发展,我们必须采取哪些措施才能迎接经济全球化和知识经济时代到来呢?将就此作以简要论述。
一、我国工程造价管理的现状
我国工程造价在唐朝就有记载,但发展缓慢。新中国成立后,有很大的发展,但未形成一个独立的系列学科。党的十一届三中全会后,党的工作重点转移到了经济建设上来,特别是社会主义市场经济体制的逐步完善,使工程造价管理得到了很大的发展,已经形成了一个新兴学科。1985年成立了中国工程建设概预算定额委员会,1990年在此基础上成立了中国建设工程造价管理协会,1996年国家人事部和建设部已确定并行文建立注册造价工程师制度,对学科的建设与发展起了重要作用,标志着该学科已发展成为一个独立的、完整的学科体系。经过十多年的发展,应该说我国的工程造价管理工作取得了可喜的成绩,对我国的社会主义现代化建设做出了重大贡献。但是,我国的工程造价管理与西方发达国家相比还有很大差距,工程造价管理工作还有许多问题有待解决,其具体表现在以下几方面。
1.工程造价管理观念落后。我国工程造价管理的产生有其复杂的背景,在实际工作中计划经济模式的烙印还相当深。绝大多数工作仍然停留在“三性一静”(定额的统一性、综合性、指令性和工、料、机价格的静态性)的基础上,往往“四算”(估算、概算、预算、决算)分离,“三超”现象严重。因此,我们必须树立“全过程、全方位、动态工程造价管理”的新理念。
2.法律、法规不健全。尽管我国已经有了相关的法律、法规,但是由于各方面的原因,这些法律、法规还不够健全,在实践贯彻中存在着许多问题。同时“有法不依,执法不严”的现象屡见不鲜。比如招投标法在实际中经常被扭曲,议标、串标现象还很严重。因此,加强行业立法,与国际惯例接轨已成当务之急。
3.工程造价管理从业人员素质较低。目前,我国工程造价管理领域的从业人员有80多万。这80多万的从业人员中本科毕业生还不到三分之一,绝大多数是大专、电大、函大毕业,有的甚至还没有专科文凭。从专业上来看,正规高等院校工程造价管理专业毕业的还不到1%,大部分都是工程经济、投资经济、工程管理、概预算等相近专业,这些人从事工程造价管理往往只停留在概预算上,他们不能也不可能进行全过程、全方位、动态的工程造价管理。另外,造价工程师执业资格考试刚刚起步,目前取得证书的还不足1%,能够充当总经济师的更是凤毛麟角。所有这些都严重影响了我国工程造价管理的发展。
二、我国工程造价管理的发展趋势
1.工程造价管理的国际化趋势
随着我国改革开放的进一步加快,中国经济日益深刻地融人全球市场,在我国的跨国公司和跨国项目越来越多,我国的许多项目要通过国际招标、咨询或BOT方式运作,同时,我国企业走出国门在海外投资和经营的项月也在增加。因此,伴随着经济全球化的到来,工程造价管理的国际化正形成趋势和潮流。特别是我国加入WTO后,我国的行业壁垒下降,国内市场国际化,国内外市场全面融合,外国企业必定利用其在资本、技术、管理、人才、服务等方面的优势,挤占我国国内市场,尤其是工程总承包市场。面对日益激烈的市场竞争,我国的企业必须以市场为导向,转换经营模式,增强应变能力,自强不息,勇于进取,在竞争中学会生存,在拼搏中寻求发展。另一方面,人世后根据最惠国待遇和国民待遇,我们将获得的机会,并能更加容易地进人国际市场。同时,加入WTO后,在国际市场上,作为一名成员国,我国的企业可以与其他成员方企业拥有同等的权利,并享有同等的关税减免,在“贸易自由化”原则指导下,减少对外工程承包的审批程序,将有的公司从事国际工程承包,并逐步过渡到自由经营。随着经济全球化的到来,工程造价管理国际化已成必然趋势,各国都在努力寻求国际间的合作,寻找自己发展的空间。
2.工程造价管理的信息化趋势
伴随着INTERNET走进千家万户,工程造价管理的信息化已成必然趋势。作为当今更新最快的电脑技术和网络技术在企业经营管理中普及应用的速度令人吃惊,而且呈现加速发展的态势。这给工程造价管理带来很多新的特点,在信息高速膨胀的今天,工程造价管理越来越依赖于电脑手段,其竞争从某种意义上讲已成为信息战。另一方面,作为21世纪的主导经济知识经济已经来临,与之相应的工程造价管理也必将发生新的革命。知识经济时代的工程造价管理将由过去的劳动密集型转变为知识密集型。知识经济可以理解为把知识转化为效益的经济;知识经济利用较少的自然资源和人力资源,而更重视利用智力资源;知识产生新的创意,形成新的成果,带来新的财富。这一过程靠传统方式已无法实现,这时先进管理手段电脑又发挥了不可替代的作用。目前西方发达国家已经在工程造价管理中运用了计算机网络技术,通过网上招投标,开始实现了工程造价管理网络化、虚拟化。另外,工程造价管理软件也开始被大量使用,同时还有专门从事工程造价管理软件开发研究工作的软件公司。种种迹象表明21世纪的工程造价管理将的依靠电脑技术和网络技术,未来的工程造价管理必将成为信息化管理。
三、我国工程造价管理的对策
面对我国工程造价管理的客观现状以及工程造价管理国际化、信息化、网络化的日益加强,我国工程造价管理将以怎样的姿态来应对加人WTO的挑战,我想应当从以下几方面来考虑。
1.必须加强法律、法规建设,与国际惯例接轨
《建筑法》和《招标投标法》已经相继实施,相信中国建筑市场将越来越规范,工程造价管理作为工程建设项目的一部分,应该积极贯彻这两个法律,使我国工程造价管理走上法制化轨道。是国家法律只能从宏观上加以规范,不可能对工程造价的各个方面都作出详细的规定,因此工程造价管理自身应该加强相关法律、法规的建设,与国际惯例全面接轨。特别是我国已加入WTO,中国建筑业要走出国门,参与国际竞争,开拓国际市场就必须全面与国际惯例接轨。面对变幻莫测的国际竞争市场,我们只有懂得并真正吃透国际惯例、法规、标准等,才有可能按国际惯例进入国际市场,同时受到国际法律的保护。
2.必须大力推行“工程量清单”办法
2000年1月1日,正式开始实施的《招标投标法》中规定:中标人的投标报价不得低于成本价。何谓不低于成本价呢?是指不低于社会平均成本还是企业个别成本呢?如果是指不低于社会平均成本也就是预算成本,那么就与我国的社会主义市场经济不相符。市场经济条件下,随着科学技术的发展,新材料、新工艺、新技术的引入,许多施工企业以低于社会平均成本报价已成完全可能。如果是指不低于企业个别成本,那么我们怎样才能知道一个企业的真正成本呢?面对这些问题,我们有必要改变过去完全依靠定额的做法。2000年12月19—20日,中国建设工程造价管理协会在北京召开了工程量清单招标投标方法座谈会,表明在社会主义市场经济条件下推行“量价分离”是完全必要的,同时也越来越受到各界人士的高度重视。“量价分离”已经在许多大、中城市开始实施,并取得了较好的效果。目前我国所采用的定额是“量价合一”的参考性文件,企业根据定额做出的报价往往比市场价格高出许多,不能真实反映市场情况。采取新的投标报价法,可以鼓励企业把自己最新的设备,先进技术、方法展现给业主,以最合理、最能反映目前市场运营情况的报价进行投标。可以进一步规范建筑市场,使我国的建筑市场真正向国际市场接轨,以迎接加入WTO的挑战。众所周知,“量价合一”的定额与市场经济运行规律是不相符的。然而定额又是完成单位产品消耗量的标准,它是客观的、科学的,具有法定的属性。既然定额是标准,其属性是法定的,因此定额实际上是工程量计算规则与计量标准。所以,我们不但不能废除定额,而且应该加大定额编制补充的力度,为推行"32程量清单”的办法奠定良好的基础。
3.必须加强项目库的组建,香港工料测量师协会是相当于中国造价管理协会组织,他们在进行工程造价管理的实际中,具体做法是参考过去类似项目,根据经验来确定工程的造价。实践表明,他们的做法是非常有效的,他们有个优势在于,类似的历史项目资料相当丰富,也就是通常所说的项目库相当完善,内容丰富,这为准确确定工程造价提供了可靠保证。近年来,也有许多人把神经网络理论用到了工程造价管理中,神经网络方法也就是模拟人脑的思维进行各种活动。在工程造价管理中,神经网络模拟人脑搜索类似历史项目资料,最后凭经验来确定工程造价。实际上神经网络方法与香港的模式是一样的,只不过把这一复杂工作交给计算机来完成而已,我们有必要在工程造价管理中引入这些先进方法,这就要求我们必须有相当丰富、完善的项目库,这恰好也是我们所缺少的。项目库的组建应该从两个方面来考虑,一是社会平均水平,一是企业个别水平,这样我们也可以避免在评标时去判断企业报价是否是低于成本报价这一敏感而又复杂的问题。
4.必须加强工程造价管理人才培养
在市场经济条件下,工程造价管理人员的工作已从被动反映造价结果转向能动影响项目决策。但人才质量与企业需求之间的矛盾还相当突出,因此如何造就一批适应社会主义现代化建设需要的工程造价管理人才已成为迫切需要解决的问题。一方面,高等院校应该担负培养现代工程造价管理人才的重任。自1986年南方冶金学院创办第一个工程造价管理本科专业以来,工程造价管理的学科已受到建设部、教育部的重视,到目前为止,全国已经有十多所高等院校设立了这一学科。但是,就十多年来看,所培养的毕业生大部分还只是停留在概预算的层次上,很少有人符合全过程、全方位、动态工程造价管理理念的要求。所以,我们必须加强工程造价管理的学科建设,在高校建立硕士点、博士点,以培养一批懂技术、懂经济、晓法律、善管理,同时精通计算机和外语的高素质的工程造价管理人才。另一方面,大力推行注册造价师执业制度。注册造价工程师1997年在全国九个省试点考试,1998年在全国考试。几年来,已培养了一批注册造价师,但是这部分人还不到整个工程造价管理80万从业人员的1%,离10%的目标还差很远。因此,我们必须大力推行注册造价工程师执业制度,以培养的符合社会主义现代化建设需要的高素质造价工程师,同时为造就总经济师以及高级管理人才打下良好的基础。5.工程造价管理必须信息化、网络化
5.工程监理在我国的发展 篇五
我国对外工程承包的发展现状与趋势
摘要:改革开放以来,随着“走出去”战略的实施,我国对外承包工程持续高速发展,取得了令人瞩目的成就。2008年当年完成营业额566亿美元,同比增长39.4%;新签合同额1045亿美元,同比增长34.7%。截至2008年底,我国对外承包工程累计完成营业额2630亿美元,签订合同额4340亿美元。随着业务规模的不断扩大,我国对外承包工程业务的增长方式进一步转变,越来越多的企业开始重视向规划、勘探、设计咨询等领域发展,通过带资承包和投资获得工程项目等方式,积极探索采用投资与工程相结合,通过与境外合作进行房地产开发、资源合作开发等方式,推动公司业务向高端业务发展。其次,我国对外承包工程的专业领域也不断扩大,除了房屋建筑、道路交通等领域外,已经发展到了石油化工、工业生产、电力工程、矿山建设、电子通讯、环境保护、航空航天、核能和平利用以及工程咨询服务等诸多领域。再者,我国对外承包工程市场向多元化深入发展,业务已经遍及世界180多个国家和地区。除了亚、非传统市场外,在拉美市场、欧洲市场和北美市场呈现较快的增长势头,市场结构得到进一步优化。中国公司承揽的项目数量逐年增长,规模和档次不断提升,队伍日益壮大。中国在国际工程承包市场的地位明显提高。当前国际工程承包领域的竞争也日趋激烈。欧美日等国的大型承包商已在技术和资本密集型项目上形成垄断,中国企业在对外工程承包过程中多处于价值链的低端,多数企业靠单打独斗,相互之间还存在着低价竞争的情形。此外,受到所在国政治、种族冲突、恐怖活动等因素的影响,中国对外承包工程企业面临的安全问题也日趋严峻。(来源于商务部网)
6.工程监理在我国的发展 篇六
摘 要: 生物医学工程(BME)是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的BME技术及产业 与世界先进水平相比尚存在着很大差距,国内市场处于被西方发达国家垄断、瓜分的状态,产 品贸易逆差巨大。在发达国家跨国公司的强力冲击下,我国BME产业在21世纪初面临着严重的 生存危机。当前,国内在技术标准、贷款担保、进口税收等方面的滞后政策,很大程度上制约 了我国BME产业的发展进程。因此,迫切需要比照发达国家经验,找出国内相关政策存在的缺 陷,有针对性地提出扶持政策,以便抓住机遇,实现我国BME产业的跨越式发展。 关 键 词:生物医学工程;政策缺陷;政策制定
生物医学工程(bio-medical engineering,简称BME)是理、工、医相结合的边缘学科,是多 种工程学科向生物医学领域渗透的产物。它运用现代自然科学和工程技术的原理与方法,从 工程学的角度,在多种资源上研究生物体,特别是人体的结构、功能及其他生命现象,研究和 开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品装置、系统和工程技术。BM E是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。美国国家研究委员会于1987年发表的“ 美国生物与工程系统研究”专门报告中,提出了11个领域作为当前生物工程研究的重要领域, 其中除三个属生物技术外,其余八个均属生物医学工程。BME技术及产业是知识密集、资金密 集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域,并与诸多高新技术产业有密切关联,能够有效 地带动嵌入式软件、集成电路、新材料等产业的发展。它是一个国家先进制造业和高科技尖 端水平的标志之一。最近几年,BME产品的国际贸易额每年以25%的速度增长,销售利润达40% ~50%[1],被认为是21世纪最活跃的新经济增长点和最被看好的朝阳产业。
一、我国BME产业的市场潜力与发展现状
以来,中国BME市场成为继美国和日本之后世界第三大市场,并且在以每年14%左右的速 度增长[2]。制药业和生物医学工程是当代健康产业的两大支柱,在20世纪90年代, 以美国为代表的发达国家BME产业与制药业的销售额比例已经达到1∶1,而在我国目前这个比 例为?1∶6[3],?这也预示着我国BME产业具有广阔的发展空间和巨大的潜在市场 。
但令人忧虑的是,我国的BME技术及产业与世界先进水平相比,存在着非常大的差距,主要产品 的技术水平与世界先进水平相差近[4]。从市场总量看,国内有近70%的医疗器 械市场已被发达国家的公司瓜分;在高档医疗设备市场,更呈现出进口产品几乎独霸天下 的局面,其中以GE、西门子和飞利浦三大医疗集团为突出代表[5-6]。业内人士透 露,我国医院90%的心电图机、80%的中高档监护设备和将近100%的高档成像设备都是舶来 品[7]。近年来,我国BME产品贸易逆差巨大且呈逐年增加的态势。
据不完全统计,仅美国一国生产的BME产品就占了全世界总量的40%以上,欧洲占了30%左右,日 本占了15%~18%,加起来几乎垄断了世界市场。而中国BME产品总产值仅占世界总销售额的2% [8]。
7.我国临床工程发展方向的探讨 篇七
1 我国医院目前临床工程的现状
据最新统计,目前我国在医院工作的医学工程技术人员有11.5万人,其中县级医院为2~10人/所,共约5万人,省、市级大医院8~40人/所,共约6.5万人。总体来说,县级医院工程技术人员的文化水平和专业技术水平普遍偏低,绝大多数人员不具有大学学历,科室组织建设也不完善。而且人员年龄结构偏大,知识也老化,所做的工作是维修一些技术含量不高的简单设备;市级医院医学工程技术人员只有百分之四十左右具有大学学历,年龄结构和知识结构也不合理,日常工作是开展基本设备维修和管理;省级医院医学工程技术人员具有大学学历以上的占到百分之六十左右,年龄结构和知识结构逐渐趋向合理,日常工作除了设备的维修和管理外,部分医院开展了科研和教学工作。综上所述,我国医院目前临床工程的现状已经远远不能适应医疗和信息技术的发展。
2 美国医院目前临床工程的现状
美国自70年代初,绝大部分医院设立了临床工程部门,并且属于医院的一个医技科室。在医院工作的医学工程技术人员约20万人,百分之九十的人员具有大学学历,其中百分之二十左右的人员具有硕士或博士学位。美国建立并完善了临床工程师的资格认证制度。认证机构是由一些非官方的、非盈利性学术组织组成,负责对临床工程技术人员进行上岗资格考核认证。
临床工程部的主要工作和职责是:负责医疗设备的维修、保养、质量控制、管理和报废的论证与审定工作;开展医疗设备的有效性和安全性检测工作,只有经过临床工程师检测合格后的设备方能使用;包括购置前对设备的可用性、有效性和安全性的评估,购置后的检查、验收。另外,临床工程师的一项重要工作是对设备操作人员进行操作培训。在临床工程部,医学工程技术人员是按医疗设备种类进行分工的,临床工程师对自己分管范围内的设备的操作非常熟悉,而这一点正是我国医院医学工程技术人员的不足之处。在美国医院里,临床工程师和科研机构或者医疗设备制造商合作开展科学研究,研发新产品,并在新产品投入市场前进行可用性和安全性评估和检测工作。由此可见,临床工程师在美国医院里具有举足轻重的地位,临床工程部的工作完全跟上了医疗技术发展的需要。
3 我国临床工程发展的方向和对策
对照中美医院目前临床工程的现状,我们应该清晰地认识到存在的差距。下面就几个方面提出我国临床工程发展的方向和实施对策。
3.1 优化人员结构,规范我国临床工程技术人员制度建设
首先,各级各类医院的领导应该重视临床工程部门的组织建设和队伍建设。总体来说,我国医院医学工程技术人员的文化水平和专业技术水平还很低,因此第一步要做的工作就是提高工程技术人员的文化水平和专业技术水平,应该有计划有步骤地对医院现有的工程技术人员进行继续再教育和技术培训,使他们的知识及时得到扩充与更新。有条件的医院,还可以选派一些技术骨干到国外去培训与学习,适应医学工程新技术的发展,不断了解和掌握最新技术成就,跟上国外医学工程发展步伐。其次,各级各类医院应该有计划地招收生物医学工程专业或相关专业的大学毕业生、硕士或博士生,充实到医院工程技术人员队伍。有条件的大医院,可以从大专院校、科研机构或者医疗器械公司引进一些有专长的人员作为临床工程学科带头人,开展教学和科研工作,因为医院临床工程部门的发展方向必然是一个集设备维修、管理、教学和科研为一体的临床医技科室。另外,为对临床工程技术人员实现统一管理,我国必须尽快实行临床工程技术培训和考核制度,工程技术人员必须持证上岗。目前,由中华医学会医学工程学分会组织的临床工程师资格认证考试取得了很好的效果。这种临床工程师资格认证考试是参照了美国临床工程师认证标准进行的,为我国临床工程师资格认证制度的建立打下了良好的基础。根据发达国家的先进经验,建立适合我国国情的临床工程师资格认证制度,已是我们行业学会和有关主管部门的一项重要工作,不仅能够推动医院临床工程的发展,而且也有力地推动整体医疗技术的发展。
3.2 提高技术业务水平,开展多方位的临床工程技术工作
我国临床工程技术人员必须尽快提高专业技术水平和外语水平,在此基础上,积极开展多方位临床工程技术工作。
(1)设备维修是医院工程技术人员的最基本工作。随着科学技术的发展,医疗设备也变得越来越复杂,现在已完全不是凭借万用表和螺丝刀解决问题的年代了。维修到元器件或者电路板的可能性将越来越少,特别是对于一些进口精密设备。许多故障是靠计算机自动诊断程序来进行检测的,因此工程技术人员应该改变以往维修工作思路,尤其是要更新我们的知识结构,要熟练掌握计算机技术、基本信息技术和通信技术。只有这样,才能适应日益复杂的维修工作的需要。设备管理也是工程技术人员的一项重要工作。现代设备管理与过去的管理概念有很大的区别,以往的管理只是简单的设备维修、保养和帐目等管理工作,而现代设备管理,除了传统的管理工作以外,制定设备购置计划、设备购置前的认证、招标文件中技术参数的编写、运行过程中的经济效益分析、使用率分析以及设备风险管理,都是工程技术人员的工作。这些工作可为医院领导的决策提供科学的数据,也是使设备管理能够取得经济效益的唯一途径。另外,我国工程技术人员还应学习并熟悉国家有关医疗器械的法规和执行标准,设备管理与国家有关医疗器械的法规和执行标准密切互关,它是我们做好设备管理的基础与保障。
(2)与发达国家的临床工程师相比,我国医院工程技术人员在对医疗设备的安全性和有效性进行评估方面所做的工作十分有限。一方面是我国大部分工程技术人员的专业技术水平还达不到做这一工作的要求,另一方面医院领导和工程技术人员本身没有认识到医疗设备安全性和有效性的重要性。医疗设备的安全性和有效性直接关系到病人的安全和检查或治疗效果。美国的临床工程师在上个世纪80年代就开展了这一项工作,到了90年代,就成为了美国临床工程师们的一项重要日常工作。实践证明,对医疗设备的安全性和有效性进行评估在美国取得了显著的成效,无论是医护人员还是病人对临床工程师所做的工作给予肯定和认可。我国工程技术人员应该借鉴美国临床工程师所取得的经验,积极地开展这方面的工作。首先,从观念上认识到开展这一工作的重要性,其次是努力提高自身的专业技术水平。在日常工作中,工程技术人员要深入到设备使用科室,学习并掌握设备原理,熟练地掌握设备的操作。与操作人员一起讨论设备的可用性和安全性问题,为今后对设备的安全性和有效性评估积累数据和材料。我国工程技术人员普遍存在重维修轻操作的问题。事实上,熟练地掌握设备的操作不仅对维修有较大的帮助,对设备进行安全性和有效性评估更是不可缺少的基本技能。
(3)美国临床工程师与医护人员、科研机构、大专院校以及设备制造商紧密合作,在科学研究、新产品开发等方面取得了显著的成就。而我国工程技术人员在这方面几乎还是空白。虽然,目前我国工程技术人员的专业技术水平还达不到这一要求,但这是临床工程今后发展的方向与趋势。我国有条件的工程技术人员应该积极地朝这方面去努力去发展,做一些尝试性的工作,积累经验,争取成功,从而带动我国整体临床工程的发展。另外,我国工程技术人员应利用医学工程技术优势,开展教育与培训工作。它不仅有利于医护人员对设备原理的掌握和操作水平的提高,更有利于工程技术人员自身专业技术水平和综合素质的提高,也极大地推动了临床工程知识的普及。
虽然我国的临床工程与美国相比差距还很远,但重要的是我们要认识到这一差距,认清我国临床工程的发展方向,并朝着这一方向不断地努力,就一定能够建立适合我国国情的临床工程体系。
参考文献
[1]David M.Dickey.Clinical engineering helps reduce equipment costs,Healthcare Financial Management,200509:22-23
[2]U.S.Department of Health and Human Services.Food and Drug Administration,Office of Regulatory Affairs,GUIDANCE FOR INDUSTRY,Product Recalls,Including Removals and Corrections,March3,2003.
[3]姜远海.我国临床医学工程学科的现状和发展.中国专科医师培养,2007,1
8.试论我国工程机械的发展趋势 篇八
摘要:我国工程机械近些年有了长足的发展,但仍然存在着诸多问题,与世界发达国家,特别是工程机械强国之间还存在着较大的差距。因此,正视现状,分析问题,找出差距,采取有效措施,以期使我们这个工程机械大国变成工程机械强国。
关键词:工程机械 现状 发展趋势
0 引言
经过多年的迅速发展,我国工程机械产品以信息技术为先导,在发动机燃料燃烧与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面,进行了大量的研究,开发出许多新结构(或系统)和新产品,提高了工程机械的高科技含量,促进了工程机械的发展。但我们仍要对行业形势及企业自身发展有一个清醒、客观的认识。
1 我国工程机械的现状
我国是世界上工程机械生产大国,但离机械强国的距离较远。一方面国产机械产品的技术、质量距国际先进水平还有较大差距,行业的生产集中化程度比较差,企业经营效率仍很低,自主开发能力和企业盈利能力差距仍大,还缺乏在国际市场上有竞争力的品牌。虽然经过多年的市场经济的引导,通过引进技术、与跨国公司合资和合作生产,在技术要求上力争贯彻ISO质量管理体系标准,全行业总体的产品质量水平有所提升,但我国工程机械产品质量水平依然不能令人满意,主要表现为可靠性差,寿命低,早期故障多;从产品的市场包装上看,外观造型呆板,设计单一,等。这些来自产品本身的原因,导致工程机械产品的市场反应差,在国际市场上占有率与发达国家还有较大差距。
同时,部分工程机械行业由于仅仅限制于国内市场,在量上大做文章,使得生产的机械产品存在着产能过剩的危机。
2 国外工程机械新技术、新结构与发展趋势
目前,国外工程机械发展总的趋势是发展快,水平高,工程机械产品向着系列化、模块化、大型化和微型化方向发展;电子化、信息化、智能化水平不断提高,而且这几个方面又高度交叉融合,彼此间的界限越来越模糊;环保节能新技术得到推广;可靠性、安全性、舒适性得到高度重视;面向工程机械产品生命周期的系统设计广泛采用,面向施工工艺的研究不断加强。广泛应用微电子技术与信息技术,完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统;采用单一吸声材料、噪声抑制方法等消除或降低机器噪音;通过不断改进电喷装置,进一步降低柴油发动机的尾气排放量;研制无污染、经济型、环保型的动力装置;提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性;在控制系统方面,广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换挡变速装置;用于物料精确挖(铲)、装、载、运作业的工程机械将安装GPS定位与重量自动称量装置;开发特种用途的“机器人式”工程机械等。工程机械发展正由动力革命变成控制革命,由液压手动控制发展为机群集中控制,电气设计由仪表检测、断电器控制发展到现场总线控制系统。产品的发展走过了从工程机械机电一体化发展到机器人化的过程。工程机械机器人是21世纪发展的重要标志。
3 我国机械工程的发展趋势
3.1 系列化、特大型化 系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程,形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时,产品更新换代的周期明显缩短。特大型工程机械产品特点是科技含量高,研制与生产周期较长,投资大,市场容量有限,市场竞争主要集中少数几家公司。因此,我国必须加大研发力度才不至于在此常受制于国外。
3.2 多用途、微型化 为了全方位地满足不同用户的需求,我国工程机械在朝着系列化、特大型方向发展的同时,应发展多用途、微型化的工程机械。一方面,工作机械通用性的提高,可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能,能完成更多的工作;另一方面,为了尽可能地用机器作业替代人力劳动,提高生产效率,适应城市狭窄施工场所的使用要求,小型及微型工程机械有了用武之地。
3.3 电子化与信息化互动 随着控制及信息等技术的发展,必然导致多行业的交叉创新,从各个层次各个角度去应用新技术,满足不同行业不同客户的发展需要。机械产品的智能系统应广泛应用于工程机械的产品设计,使工程机械向信息化、智能化方向大步前进,从而提高工程机械的高科技含量,促进工程机械的发展。
随着工程施工技术的不断发展完善,用户对工程建设机械也提出了更高的市场要求,实现工程机械工作过程的在线状态监测和自动故障诊断,预测并根据一定的智能体系排除可能出现的故障是日前机械行业的最新发展动向。
3.4 节能与环保 随着工程机械品种和数量的不断增加,大量工程机械所消耗的资源、排放的污染物对环境产生了难以估计的负荷。为提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求,应主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。
3.5 制造和管理要向智能化 在当今信息技术高速发展、经济全球化趋势不断加剧,我国制造业正面临着难得的机遇和严峻的挑战。市场变化频繁和难以预测,产品的生命周期日益缩短,产品更新速度不断加快,顾客对产品的需求趋向个性化、多样化,生产自动化技术不断提高,生产者的创新作用愈来愈重要,信息化技术的应用愈来愈广泛……这些因素使制造业的生产模式和管理方式发生了根本的改变:企业生产从面向产品转变为面向客户、面向需求、面向服务;企业的主要生产要素正从劳动力和资本转向知识;企业的生产过程正从流水线式和自动线式、单品种固定式规模生产转向多品种、柔性、并行式、智能化的集约生产。与此相应的企业管理模式,也应从低效率、多层次金字塔式、分级递阶管理转向能够充分发挥人的智力和创造性,能够快速反应市场需求的、智能化分布式网络合作生产管理系统。
3.6 选拔和培养高素质的人才 现代企业要在激烈的竞争中不断地向前发展,关键是人才。现在最需要的是两类复合型人才:一类是掌握高科技诀窍、懂技术、懂经营、有创新的复合型高级专业人才(工程师);另一类是有战略眼光和创新勇气,懂得科技、经营、管理的复合型高级管理人才(企业家)。企业要创造一切条件引进和留住这些人才,同时还要选择对象,重点培训。对以上这些人才,都要委以重任,让他们在实践中锻炼成长。我国当前的教育体制还不够完善,这种复合型的工程技术人员和管理人员往往还不能在大学现有的专业中培养出来,所以现有的大学生走上岗位后,还需要企业进行培训。企业培训还有一个任务,就是要围绕产品和企业生产向全体职工普及现代科学技术,特别是当前工厂应用的信息技术和智能技术。
参考文献:
[1]周尊秋,邓爱民,李万莿.现代工程机械[M].北京:人民交通出版社.1997年.
[2]皮钧,何刿.工程机械的技术发展动吿[J].工程机械.2003.11:27-32.
9.工程监理在我国的发展 篇九
1 我国桥梁工程转体技术发展的情况
在我国社会的不断发展过程中,在20世纪70年代起,很多相关的施工单位都开始研究桥梁的转体技术,在1977年期间我国首次把平转技术实施在四川遂宁的桥梁建造之上,再次之后平转施工之后我国建造的拱桥跨径一般都在100mm以下,也是在那个阶段之后我国转体施工技术也得到了良好的发展。
2 桥梁转体施工分类以及其组成
2.1 转体施工的分类以及组成
按照我国桥梁的结构,以及桥梁的转动方向能够把桥梁的转体施工技术和方法分成几个类型,分别为:竖转型施工技术、平转型施工技术以及竖转和平转相结合的施工技术,在这三种技术之中,平转型技术在桥梁的建造过程中应用的范围最广泛。但是近年来随着我国社会需求量的增加,越来越多的大跨径桥梁转体建造需求呈现出来,因此越来越多的桥梁建造开始使用平转和竖转相结合的建造方式。这也是现阶段我国比较重视的一种技术类型。
2.2 转体施工工艺特点以及其适用范围
10.土工合成材料在我国的发展 篇十
数]
现对我国土工合成材料技术的应用与发展,进行一次较全面的回顾。回顾过去是展望未来的必备条件,所以仅凭着编者个人的回忆,难免不会出现差错,希鉴谅。现以条文形式,大体分为初始阶段、发展历程和与时俱进三个部分来表达。
1.上世纪70年代末80年代初
杜邦公司赠送铁科院土工织物被引用于铁道基床防治翻浆冒泥,试点达30多个。
黑龙江省将土工织物用于分散性土地区的水利工程; 吉林省、河北省将土工织物用于病险库土坝处理(反滤);
辽宁省除将土工织物用于病险库处理之外,还应用土工膜在季节性河流上进行截潜灌溉。
这些都是我国农田水利工程中应用土工合成材料的先驱。
2.上世纪80年代初,江苏泰州地区南官河上,第一次引用土工膜袋护坡和无锡市第一毛纺织染厂研制模袋成功,是我国推广应用土工膜袋的基础。由于其整体性强、有利于水下施工,且施工速度快、工程质量便于掌控等特点,在水利、水运工程中,在缺少石料和运输条件下,有许多适用之处。但由于膜袋的成本较高,成了推广应用中的主要障碍。1998年三江特大洪水之后,人们对于膜袋使用的优点有所认识,与传统的护坡护底相比,知道了它们之间的真正贵贱,加之国外(澳大利亚)趁机的宣传,所以此后几年土工膜袋在我国的应用形成了一个高潮,生产厂家也迅速猛增,并出现辽宁大洼平原水库用量最多的护坡工程。然而企业间只顾价格上的竞争,忽视了质量和对产品应用优势的发展,反而造成了工程使用中的负面影响,也是导至不能持续大规模应用的教训。
3.天津新港北疆东突堤扩建工程最早大量使用塑料排水带,对软基进行真空预压处理并获得成功,对以后的软基处理中推广应用起到了关键作用;尤其是在国家沿海最先宣布的14个开放城市建设中,几乎都发挥了软基处理非常主要的作用。
4.上世纪80年代中期,我国公路建设速度比较慢,尤其是三北地区的无铺砌路面或经过一冬春尚未正式修建路面的公路,很多地段均发生翻浆冒泥现象,严重影响交通。针对这一弊病,辽宁省锦州市公路局,首次采用针刺土工织物,铺设在路面下50-60cm处,有效地阻止了冰冻期毛细水地向上转移,使路面下50-60cm厚的路基(压实)土的含水率保持基本稳定,不会在顶层形成大量冰结晶体,从而也不会在春暖时融化翻浆。这是一种不以保温方式来解决工程冻害的措施,效果出奇地好,随后在东北、华北几个省区都有所推广。严寒地区的新建铁道也有所效仿。
5.广西田村水库和甘肃夹山子水库是我国高坝大规模应用土工膜防渗的范例,前者主要解决了当地缺乏合适填料问题,后者包括坝体和砂石库区都需要防渗,实践证明是非常成功的,也同时取得了施工方面的经验与教训。为以后的防渗工程,特别是水头较大的防渗工程打下了应用基础。土工膜防渗的效果关键在工程全面的施工质量,国内外的实践都说明这一点。
6.河北省涿州市的人工湖和北京市的团结湖是我国应用土工膜防渗比较早的休闲水景设施;山西太原晋祠内的养鱼池也是应用土工膜防渗比较早的人工设施。此后又在山西榆次、河南的郑州、河北的廊坊、辽宁的沈阳等很多城市修建了人工湖和社区间的水上景观。其中用量最大的是近期济南市郊新建的人工湖,土工膜用量达150万m2。
7.我国第一条高速公路京津塘的天津至塘沽45km的全部,几乎都采用了塑料排水带加堆载(路堤)预压和土工织物的技术,获得了肯定效果;为以后的众多高速公路建设中,特别是东部及沿海地区道路的软基处理打下了基础;它与粉喷桩、砼搅拌桩等方案方案相比,多种情况下具有一定的优势。
8.上海市宝山陈行水库是我国首次采用大管袋充灌技术筑坝,并取得了多、快、好、省的突出效益。此后又在上海的船坞工程和金山湾化工基地用作围海筑堰(埝)的同时,积累了十分宝贵的经验;这些实践为管袋充灌技术的推广起到了非常积极的作用。
9.陕西公路界应用加筋带修建挡土墙和重庆市沿江的加筋土路堤,是我国加筋土工程的先锋,虽然都是从应用加筋带开始,但墙体填土和高度都是不一般的。表明了我们的工程师勇于实践的精神是很可贵的。对以后逐渐使用单向拉伸格栅筑挡土墙打下了很好的基础。
10.上世纪90年代土工网的陆续出现和协会1993年宜昌第一次加筋土会议之后,我国在扩坡工程方面有了较大的发展;同时由于土工网的结构形式与双向土工格栅相似,曾有一个阶段以土工网代替了双向土工格栅用以地基加固;而在较短时间内,土工网进口设备竟达8条生产线之多,有一定促进性,但对国外主要用于平面排水这一功能没有认真领会;同时由于三维网的出现和双向格栅的国产化,很快土工网的应用即日落西山,也暴露了引进项目的盲目性与重复性。
11.新疆石油开发第一次应用土工织物在沙漠地区多、快、好、省地修建了250多公里通向塔克拉莫干(死海)的公路,至今已正常运行近10年,为我国沙漠地区的交通工程树立了典范。目前正在快速修建第二条大沙漠公路,将为西部开发作出更大贡献。
12.秦(皇岛)沈(阳)客车专用铁道,是我国第一条全面采用土工合成材料技术修建铁路的实例,很多有关院校和科研院所都参与其子课题的研究,并且自始至终参与观测、分析和总结,获得了实实在在的、系统的经验和教训,为以后的客车专用线建设作出了示范。铁道的高速与路基的变形很有关系,但与机车性能乃至钢轨也不无重大关系,对我们而言要解决的是通过土工合成材料技术保证地基变形稳定。这在今后200km/时以上行车速度的铁道建设中会逐步得到体现。
13.长江在湖南和湖北境内的航道整治,是水运工程应用土工合成材料技术的首例;较早之前长江航道局科研所和湖北长江航道管理处的工程人员就十分致力于应用土工织物软体排和充填丁坝、顺坝技术来防冲、清淤,改变水流态势的探索;为长江航道工程建设所广泛重用,并在较短时间内取得了突出效应。
14.吉林省水科所针对化纤土工膜袋的许多优点和比较贵的缺点,刨造性采用编织物缝制成简易膜袋,在嫩江护岸和土坝护坡上应用,既凸显出它的经济性,又反映出它的优势。但是它不宜利用机械充灌和水下施工,所以用起来有一定局限性。
15.上世纪80年代,在“土工布”的名字响彻全国市场的时候,在岩土工程界注视到其反滤排水功能的时候,国内的机场、尾矿坝、粉煤灰库、自来水厂、隧道、地铁、球场等一些相关的工程,也纷纷开创试用,一般都获得较好的效果。其中尤以蓄水池及地下工程底板下的抗浮(拨)措施最为凸显,用土工布包裹砂石排水,可顺畅降低扬压力,比采用抗拨桩等方案要快、要省得多。
16.南京工程兵学院与舟桥部队曾为克服黄河滩地道路泥泞合作过课题研究,以土工织物复合排体攻克过辎重车快速抢过滩地渡河的难点,取得了成功。但毕竟限于粉土性的黄河滩地,且是相当临时性;而华北油田橡塑技术研究所,为配合浅海石油开发,在潮汐带滩地上主要依靠土工织物和土工格室的技术,经过潮汐的考验,完全满足了一定范围内多井开发的运输要求。
17.江苏省江都市,是我国在水闸前设置土工织物软体排防治闸前海漫受冲蚀的典范,他们曾多年观测,对其效果和耐久性都给予充分肯定。以后在江苏境内的长江边沿,也有用于防治冲蚀的。河北省张家口地区除用作软体排之外,还应用常州产防老化编织土工布,筑砂石丁坝、顺坝,虽然裸露在外,但经10年的汛期考验,其织物强度尚保持在60%以上。后来在河北唐山滦河下游等地,也有应用。
18.河北张家口地区应用编织土工布,挂在河槽断面的短桩上(高约1m),用于汛期抬高水头,自动引水上岸进入灌溉渠道。虽受地形限制,但适用的地方非常受欢迎。
19.自从福建省水利部门针对汛期闽江大堤背后发生管涌、流土、潮泽化的问题,创造性地采用了在迎水面坡脚处,垂直开槽铺土工膜防渗的办法,取得很好的效果。以后在山东、江苏、辽宁等省陆续采用,并纷纷对开槽设施进行改进创新,使铺膜深度最大达到16m左右。1998年三江特大洪水之后,在江堤工程中为防止管涌而有所发展。
20.软式透水管和方便面式排水块的出现,是岩土工程中条带状集中排水的好方法、好设施,但由于初期都比较贵,难以推广;随着我国市场经济的不断发展,生产企业增多,竞争机制一形成,应用起来就没有“过贵”的顾忌。它们在高速公路的隔离带及一些地下工程等建设中发挥了很大的作用。软式透水管有全方位排水、无须再加滤层,以及运输、接头、三通等安装优势,目前应用较广。
21.上世纪80年代中期,国外公司与协作网合译了分层加筋法的资料给大家;我国第一次采用编织土工布,于北京亚运村安慧立交桥,修筑分层加筋式桥台(16座),高度的达4m以上,垂直立面;预制桥面板操直接搭在加筋土体的砼枕上。后在海南岛的海口市,又有用分层加筋法修建世界首座加筋土桥墩。这两个首创工程至今运行情况良好。在江浙一带高校中,开展了与此有关的摩擦和拉拔试验仪的研制。
22.随着我国成立初期,对东北的丰满和桓仁水库混凝土坝裂缝,以表面防渗处理取得成功后;上世纪九十年代河北省的秦皇岛温泉堡水库碾压砼薄壳拱坝,又第一个应用复合土工膜作表面防渗设施;并且很快即验证了用与不用的区别。后经全面补设(增高),至今效果良好。淮南煤矿为了减少巷道排水量,将相关河道采取土工膜防渗,也受到很好的效果。核四院对于高碱性尾矿的填埋,对土工膜的材质进行过应用研究,试验证明对PU值小于12的尾矿,用PE膜是可行的。
23.在不少防渗工程中,排水应是同时分不开的。特别是地下水位较高的地区和地下工程等都必须加以认真考虑。山东引黄济青工程是用得比较早的工程,京广铁路复线大瑶山隧道也是其中之一;各地垃圾填埋场、北京市地铁等也都在应用防渗设施之时应用了排水设置。近期在南水北调和济南人工湖湖底防渗中,也应用了新型排水阀设置;它们基本反应了我国在这方面的进步过程。
24.成都到达县的铁道,是大部分穿越山区的新线,铁道设计二院的工程师们,考虑到雨水及地下水对路基土的软化及翻浆冒泥问题,除加强各种排水设施外,还第一次在路床上下,铺设防渗复合土工膜,实践证明效果非常凸显。经过铁道部门的观测总结,现已大面积推广应用;近期又有所发展,用膜与排水网相复合,来增强膜上排水能力,进一步保证基床稳定。公路、市政工程以及其环境和条件相类似的工程也已在推广之。
25.在南(宁)昆(明)铁路上,有不少膨胀土分布,设计人员考虑到雨后膨胀土路堤的稳定性,而用土工网分层水平铺设,进行边坡加固;经过几年的运行证明,在连续降雨后,反映出(例如百色地区)用与不用而获得稳定与发生滑塌(坡)的不同;而这两个地段是紧相连的。
26.万泉河在汇入博鳌河时,应用三维网植草护坡防止冲刷获得成功;先后两次经受过较大洪峰及上游水库同时泄洪的考验,没有再发生未设防前的冲刷破坏。此后这种技术措施,在博鳌国际会议中心附近的海边及宜昌长江岸边,又发挥了同样的作用。总结其经验是,网与草的密切配合和草比较高(50cm左右),形成了以柔克冲、以网保土、而不受淘刷的威胁。
27.哈尔滨市郊用袋装砂被(厚10cm左右),治理哈尔滨市的“龙须沟”,他们认为既减少了淤泥的清理量,治理了污染,又保护了河坡的稳定及整个河槽的生态问题。编注:土工织物夹薄层中细砂做成类似GCL型式的垫子,在国际上也是早有的;它是针对缺砂和砂体易流失的情况而制作的一种材料;有其适用的地方与一定的条件限制。所以至今尚未发现有更多的实例。
28.80年代末,海河水利委员会以织造和针刺土工织物,预制成双抗洪抢险的各种排体,用在堤防或岸坡的迎水、背水面,可以迅速地防止冲刷、塌岸,散漫和管涌等险情;为国家防汛办所公认,并编入《土工合成材料工程应用手册》。实际这比织物袋替代草袋还要早;1998年我国三江连续发生特大洪水时,土工合成材料在抗洪抢险过程中再次发挥了很大作用,一些场景是国人有目共睹的。过后朱熔基总理也在外界建议的同时,就土工布作出了批示;并引起经贸委及有关职能部门的高度重视。当总理作出第二次批示后,我们协会向总理直接做了我国土工合成材料发展的书面汇报,具体告之国内产品和应用已具有一定规模(以后又有一次)。当然这也是土工合成材料进—步快速发展的大好机遇;各行业在宣传推广应用中的热情也空前高涨,建设部、水利部、交通部、铁道部在协会会员的参与下,用较短时间制订了全国及行业的应用技术标准和规范(共七本);质量技术监督局、轻工、纺织等部门也统一制订国家产品标准。与此同时,水利、交通、铁道部门都组织了应用土工合成材料的示范工程,组织了宣贯标准学习班,并组织了检查、验收和鉴定。而这些都是在经贸委统一领导和部分拨款下进行的,最后以国家经贸委为主拿出了整个总结。这是有关我们事业发展过程中的一件大事!
29.自国产塑料拉伸格栅问世之后,单向格栅曾因材质的不同而引起“蠕变”问题的争论,但是都忽视了无论哪种材质,都必须重视其强度、变形和融熔指数的配方问题;只有这样,才能在一定的机械和工艺条件下,做到蠕变性最小。然而人为地扩大了PP与HDPE两材质的区别,起初有人提出PP的蠕变折减系数过分偏大,后来又因忽略了配方和工艺的改进,实际HDPE的强度与蠕变之间也不匹配,致使单向格栅的设计强度标准越做越大。一个不高的挡墙,竟要求格栅的强度达120KN/m,有的甚至要达到180KN/m以上。却忘记了分层布设筋材,本身的应力状况和允许的变形是多少,造成不切实际的浪费;也形成了片面追求单肋强度,而忽视结构效应和格栅与土之间的相互作用问题。于是各式各样的格栅应运而生,给工程设计人员眼花暸乱。目前这种现象仍在蔓延,有的不论软基性质,想以超高强双向格栅处理之,完全忽视了排水固结的基本要素,这是欠科学的。应当承认企业的积极性和对加筋材料发展的贡献;但是各种格栅都有其不同的特点和特征;也都有其相应的应用条件和环境(如不同填料。具体说塑料拉伸格栅、经编格栅、玻纤格栅、钢塑格栅,都有它们各自的优缺点,也就是有各自适宜的使用条件,不能随意相互替代。
30.1998年大洪水之后,模袋的应用曾形成高潮,其中澳式模袋因结构(连接)的不同,适宜充灌厚度在15cm以下的水泥砂浆,从而具有做铰链型、框格型、滤点型模袋的特点。特别是宜于水下大面积充灌及大面积连续铺设、连续浇筑、经过缝合而无接缝,并具有表面平整、凝固后无裂缝、充灌率高等优势。广东的东江、西江等都有用于防止江堤、江岸和江底冲刷的。但售价较高,不实行国产化恐很难推广。
31.土工合成材料的出现,也使屋面防渗引起了一场变革,起初是针刺织物加改性沥青,替代纸质沥青油毡;后又进一步发展到高密度聚乙烯复合土工膜防渗,不仅结构简单、省钱、更利于检查保养,而且经久耐用;已从黑龙江等省向全国各地扩展。现在房屋建筑的节能、保温又提到议事日程,已有工厂在配合建筑业进行这方面的试验研究,预计屋面(顶)保温与屋面防水将对合成材料的应用起到进一步的促进作用。
福州大学采用土工织物碎石桩作为房屋建筑地基的处理,开创了桩基工程应用土工合成材料的先例,实践证明对于不太高的楼层而言,其承载能力与沉降变形是能满足要求的。上海等地在桩位间或建筑物之间插入袋装砂井或排水带,能有效减小打桩发生的孔压和拥土现象,避免对周围建筑物的影响。深基坑开挖中及时对围桩之间垂直铺设土工布既利于排水,又能防止砂性土体坍塌。
32.扬州市古运河上的垂直加筋土岸坡是我国水利工程中比较早的加筋土挡墙,也是国内比较早的应用预制弧形模块和插屑(玻纤合成)结构的工程。它与对岸的堆石、砌石岸坡相比,在经济上和施工速度上有很强的优势,并在保护环境、少开山取石等方面形成了显明的对照。
33.自河北廊坊应用编织土工布预加应力铺设于公路加固路面后,经编格栅在江苏、浙江问世,起初并不引起广大工程师们的认同,经过节点结构的改革和外包层的处理,方才引起应用者的注意。特别是玻纤和涤纶经编格栅,在耐高温、抗低温和铺设服贴等方面的优势,在沪宁高速镇江段首次试用后,多数用于公路路面防治反射裂缝;也有取材于材料的高强和易于平整性,而作为复合制品或替代双向塑料拉伸格栅使用。今后在大规模公路建设中仍有较大的用量。
还有以化纤编制成立体形的植被网,在江苏常州、南通问世之后,在多雨的丘陵或缓坡地区使用,也显示出一定的优势;它比东南亚国家所用的黄麻绳网护坡植被,更具优越性。
34.我们的环保工程是由边坡的防护结合绿化开始的,接着是垃圾填埋,以经济发达比较早的深圳、北京、上海开始,应用土工膜作为填埋场防护,后逐步在全国普通应用:并进一步发展到土工织物膨润土垫(GCL)和用土工膜两层来防渗;这可以说是我国环保工程发展的里程碑。目前GCL在北京市等地已扩大应用到河流湖泊及地下工程中。
35.冰上沉排在我国东北三省都有过使用和尝试,都获得了成效;其中尤以第二松花江的冰上沉排次数多、规模大。水利部东北院考虑到冬天枯水季节,江上冰厚水浅、农闲有劳动力等特点,对易冲刷的位置在冰上布设缝制好的土工织物排体,然后在预设部位压载适当块石,并同时沿择体的三边线(上、下游与辽内侧)破冰沉排。这是一项技术与经验并重的工程,排体下的冰块绝大部分可在沉排的同时窜出水面,而使整个排体准确地服贴到江底设计位置。从而比汛前的水上沉排或水下施工,做得更快、更好,更省。
36.随着大规模工程建设中的软基处理,塑料排水带的用量日益俱增,排水带的产品设计和施工也不断改进。针对打设速度慢,改进了打设机械,可以做到一次插入多根,效率提高几倍;针对打设深度弄虚作假,最终改进了自主测深;针对国外羡慕我们的带芯,而改进了外包滤膜,促进了出口创汇。目前质量过次的排水带已逐步遭到淘汰。
37.在潮汐海滩中利用大管袋充灌围堰,常遇到合拢和必须抢速度,或对堰身进行防冲和产生负压倒吸的问题。天津港在管袋充灌围堰中,采用模袋沿堰身成马鞍形布设,并迅速浇筑,这会在做到及时防冲的同时,又能使模袋充灌后做到与软基、堰身整体变形的相对适宜性。此外对管袋就地充灌填料颗粒偏细的问题,采用人为掺砂促固结,或加水泥促凝固的办法,也是成功的尝试。
昆明滇池为解决环保清淤的堆场问题,由合力通公司用国外特种织物缝制的大直径充灌袋,经多次试验研究,能够使粒径小于0.075mm、含量大于80%的淤泥充进去,只排水、不漏土;从而形成由1.3m高的围埝清淤堆场。不仅完全免除了远处开山取土、取石(护坡)和运输、破坏自然环境,而且还减少了充灌围堰后的清淤量,围埝更适应地基变形。这可以算是解决应用条件十分苛刻的精典之作。
38.引额济乌(包括至克拉玛依及沙漠地区)工程创下了输水渠道土工合成材料用量之最以后,又迎来了南水北调中线方案设计的大用量。前者虽然整个处于西北严寒地区,但由于渠道主要用于季节性引水,第四季度输水即已停止;所以后者的华北段,保温问题反比前者更为重视。除去设保温层之外,还对外表保护层的建筑缝加以周密的防水设计,使其为脱离因水的冻胀破坏提供了双保险。
39.长江口深水航道的整治是我国水运工程应用土工合成材料的一个里程碑,在设计方案上,施工机具及方法上及所有材料制备上,都有所创新的记录。也可以说是我国应用土工合成材料技术以来节省造价、缩短工期最多的工程。参与的专家、工程师,边研究、边改进、边实践的科学作风和实干精神是值得学习的。
40.在高原严寒地区修建青藏铁路,对于冻土问题基本分两种,一种是多年冻土部分,所要应对的是,如何保护基土土温不上升,保持冻土层处于长期(冻结)稳定状态;另一种是海拔相对比较低,最低气温相对比较高,地层有随季节变化而发生较大差异的部分,所要应对的是如何使路基、路堤,在季节温差发生较大变化时,减轻冻融病害,保持稳定。其中相当多的措施是,采用各种土工合成材料技术所发挥的综合作用。实践证明,其成效在国际上也是少有的。
41.新疆建设兵团所开创的滴灌机具和设施,是农田水利工程中一项节水灌溉的上好佳作,这种合成材料制品还完全符合了经济实用和易操作的原则,在雨水稀少的干旱地区容易得到推广。浙江省的吕伟元先生是纺织行业的专家,却十分热爱土工合成材料事业,他在推动西北缺水地区的水窖工程贡献了力量。
42.自上世纪90年代天津一家(军工)企业参与研制膜结构材料之后,开启了协会内关于高强合成膜应用的序幕。辽宁省水科院依据橡胶坝的原理,在中小型水库的溢洪道上,以高强膜结构可以自由立闭、倒放的灵活性,无形中多拦蓄了几万方以上的水,大大提高了灌溉效益。后来纺织和轻工部门又引进国际先进经验,以玻纤织物与四氟乙烯塑料相复合,制成具有各种优点的膜结构材料,广泛用于大跨度的建筑物或街道、旅游区的挡风避雨点;在北京奥运会的体育场馆也有应用之处,是一种颇有前途的结构材料。
43.圆明园湖底采用土工膜防渗,这本来是一件很正常的工程设计,在施工过程中,却被一些高人和媒体炒得沸沸扬扬;借清理现场,砍伐了灌木,借土工膜下透水会影响地下水及自然环境,借高分子塑料的成分有污染水质之嫌等罪名,大有一杠子打死在世界上已发展40年左右的新生事物。加之当时国家的环保部门也参与其中,给我国的土工合成材料事业造成很大的压力,给一些正在或将要应用的工程带来负面影响;使土工膜的应用受到较大的挫折。但是科学的东西是不怕随意攻击的,实践才是检验真理的唯一标准,在协会广大会员的积极反应下,在许多业内老专家、老教授的参与下,写文章、讲道理、驳斥反击,先后达10多篇;并举出既改善了环境又获得成效的人工湖应用例证达几十处之多。相反他们在大小多次的听证会上,拿不出一个负罪(面)的人工湖名称,都是在哪里猜想、推论、空谈。尽管我们协会的内部《通讯》影响范围很小,但阅读者除平常会员外,还有我们的顾问院士们,各有关部的部长、司长们和相关社团及刊物出版社;他们不仅对土工合成材料有认识,而且接触、参与、领导或研究过工程与材料,对土工膜的应用是认知的、赞同的。连圆明园管理处也在网站上闻讯来电求知;最后所谓委托某高校再次论证的实情是什么?虽然不太清楚,但后来吉林省一次真正的环境污染大事,有人被免职,则是人人皆知的。
44.关于防止蒸发、净化水源在我国也有尝试和进展,利用合成材料的整体轻质的特点,设计成条块结构形式,一种是水平漂浮在水面上,起防止蒸发的作用。一种是垂直半潜半浮在水中,但入水深度要靠排架来控制,并做到基本不阻水流,只吸附水中杂物;特别在无一定流向的人工湖泊、池塘中使用,有很好的净化作用。
45.防渗与排水已用于屋顶绿化,西方国家在发展,我国上海等城市也有在尝试。这是在屋顶上首先铺设2-5cm厚的防渗、扩面(保护)及平面排水结构物,然后铺有一层4-12cm厚的培养基(主要为透气而松软的沃土及少量肥料);最后种植绿化植物或花卉。对我们来说是提供防渗和排水,但对绿化而言,要依据当地的气候及屋顶结构条件而定。颇有前途。
46.我国是一个煤炭资源大国,广泛用于发电和生活及工业燃煤,为了保护环境,现在要求燃煤脱硫,摆脱硫的污染,但经脱硫工艺所排出的烟气湿度大,在雾状的烟气排出过程中,仍含有一定的腐蚀性,对砼或砖质烟囱易产生较强的腐蚀。这在河北、四川已有用特种合成材料,内衬烟囱壁进行防腐的策划;并已制订出必要的施工程序和规定,使广大电厂的已建烟囱得以按筹划实施和改进。此外在电厂的吹灰管道内,防结垢、保耐用;在石油管道和输水管道的防腐、保温等方面,也都有大量应用合成材料的地方。
发展中一些标志性的工程和典型还有许多,一时不易全部回顾周全,例如上世纪80年代中期云南曲靖与南科院合作,在麦子河水库应用土工布替代砂砾石反滤料,是很典型的带头工程。后来他们又以桩膜围堰的方式,于库区准确地探测出喀斯特溶洞,并以土工膜加以处理。
土工合成材料,又称“土工布”、“土工织物”,它是以合成纤维、塑料、合成橡胶等 为原料制成的不同种类产品,使用过程中具有分离、加固、排水、过滤、防护、防渗六大基 本功能。国外在三十年代就开始了使用,迄今其产品从单一纺织品发展到其它合成材料及其 复合材料。现在土工合成材料已被称作与钢材、水泥、木材齐名的“第四种工程材料”,并 广泛的应用于岩土、水利及土木工程等领域中。1 土工合成材料的种类及应用
土工合成材料种类很多,一般按功能及生产方法分为四大类,即土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料。下面概述几种土工合成材料的特点及应用。
1.1 机织土工布
是我国使用最早的一种土工布。现我国使用较多的机织布材料有长丝机织布和扁丝机织 布两种,材料以聚丙烯为主,单位重量一般为100~300克/平方米。它的应用以制作反滤布的 土工模袋为多。机织土工布具有强度高、延伸率低的特点,广泛使用在水利工程中,用做防 汛抢险、土坡地基加固、坝体加筋、各种防冲工程及堤坝的软基处理等。其缺点是过滤性和 水平渗透性差,孔隙易变形,孔隙率低,最小孔径在0.05~0.08 mm,难以阻隔<0.05mm 以下的微细土壤颗粒;当机织布局部破损或纤维断裂时,易造成纱线绽开或脱落,出现的孔 洞难以补救,因而应用受到一定的限制。
1.2 经编土工布
用经编机生产经编土工布的方法较少单独采用,经常与其他方法联合使用,如将经编布 与非织造布交织形成纤网型缝编土工布,也可与纸带一起编织成可降解的经编土工布。经编 土工布主要应用于排水沟、水坝或烟筒过滤,无中间层的海岸保护,阻截自流水压,加固垂 直地面、倾斜面和堤岸基层等。
1.3 非织造土工布
非织造土工布的出现比织造土工布晚,其生产方法主要有纺粘法和针刺法两种,其中针 刺法在我国所占比例较大。采用的原料以涤纶为主,其次是丙纶和维纶,单位重量为100~800克/平方米。非织造土工布具有较大的延伸率,能适应较大的变形,可以根据需要制成适当 大小的孔隙,并在水平与垂直方向均具有较好渗透力。因此,非织造土工布的发展速度很快,并已成为土工布的主要组成部分。现已广泛应用于解决路基沉陷及翻浆冒泥问题,用于土 石坝的排水系统、地下排水管道、软弱地基加固,各种堤岸的护坡垫肩等工程的滤层。此外,还可用于土加筋材料,使软基加固或修筑轻型挡土墙,同时,还能降低路堤下的孔隙水压。
1.4 土工格栅
我国以聚乙烯材料为主的塑料土工格栅居多,它是将高聚物薄膜经有规律的刺孔、加热,然后在一个方向拉伸,使高聚物中大分子链沿拉伸方向取向,并获得单轴向格栅。也可继 续在另一方向拉伸,得到双轴向土工格栅,使两个方向都有较高强度,土工格栅主要应用于 软土基础加固及护坡、护堤等工程中。
1.5 复合土工布
复合土工布是由两种或两种以上不同功能、不同种类的土工布及其他材料复合而成,复 合材料可以是纺粘或针刺型非织造布、机织布、聚乙烯薄膜、塑料网、塑料管等。其生产方 法主要有以下两种:(1)机械方法:采用针刺复合和缝编工艺技术;(2)热熔粘合法:采用超 声波粘合及热轧粘合技术。复合土工布在我国应用较多的是复合土工膜和塑料排水管,可应 用于软地基和地基下具有坑洼的路基,堤岸的增强,路边排水,桥座和挡土墙下排水,蓄水 池、废物处理池的密封层,传统沙石层排水系统的替代等。复合土工布在原有单层材料基础 上使其性能得到很大改善,如层压后的土工布力学性能得到很大提高,机织布与非织造布经 针刺复合后的过滤性能得到改善等。国内土工合成材料应用现状及存在问题
2.1 应用现状
土工合成材料在我国的发展较晚,大约在60年代中期开始,机织土工布应用于河道及涵 闸工程。80年代初,非织造布始在铁路工程和水利工程上试用,截止到1986年,我国累计土 工布总产量约100万平方米。进入90年代,土工布应用发展更快,1992年机织土工布耗用量 达9000多万平方米。1998年发生特大洪水,编织布用量已超过1亿平方米/年。非织造土工布1995 年耗用量达到6500万平方米,至今其使用量也已超过1亿平方米/年。目前,土工布在我国应用 规模较大、效果较好的有以下几方面:
(1)水利工程建设方面。江苏省采用土工布对沿江沿海堤坝进行加固,这些航道、河道 护坡成功地经受了1998年的特大洪水侵袭的考验;河北省黄壁庄水库下游减压进井冒浑水,采用土工布封堵后,在1998年特大洪水冲击下没有出现险情;天津北塘水库使用土工布后,工程质量明显提高;我国最大的水运工程长江深水航道疏浚工程,在工程设计中决定试用土 工布构筑导堤,经试验段测试,取得了其他材料难以达到的良好效果。另外,上海陈行水库 工程、江苏太仓中远国际城等工程也均采用了土工布。
(2)公路建设方面。我国公路建设使用土工布现还局限于高速和等级公路,使用规模较 大的工程有东北锦大公路、浙江杭甬高速公路、广州环城高深汕高速西段、上海沪宁高速公 路等。
(3)铁路建设方面。我国铁道部门从1981年开始采用土工布处理路基损坏及其他问题,如用在京九铁路建设中的地基处理与边坡加固、京广铁路翻浆冒泥的整治、上海地铁二号线 龙东路西段工程等。
(4)环境保护方面。土工布在环境工程方面的应用比例还不很大,但在垃圾场及废水排 放治理等工程中的应用会越来越多。至今,我国土工布在环保方面应用较多的是在贮尾矿和 灰坝的处理,如上海外高桥电厂、嘉兴电厂、上海石洞口电厂的灰坝、铜山尾库矿等工程中。
2.2 存在问题
土工合成材料在我国从试验、生产、试用到大工程应用,已有近20年历史,虽然在应用 上已有一定的广度,但和我国基础设施的巨大规模相比应用比例较低。(1)工艺与技术装备方面。我国现有非织造布生产设备除部分为国产针刺加工设备外,多为引进。在这些引进设备中,仍以针刺短纤土工布的生产为主,纺粘、化学粘合、热粘合 设备工艺仅占很少部分,而在这部分中还有一些是为生产地毯、服装、装饰布、人造革、化 肥袋等设计的,与专门生产土工布的设备存在着一定程度的区别。
机织编织土工布的生产能力完全可以满足我国“九五”期间各项工程的要求,但缺少抢 险抗滑用材料的编织设备和多轴向编织机。
复合土工布生产设备国内现已具备4 m宽以下的生产能力,6 m宽以上的生产设备在国内 尚属空白,无法满足工程的需要。
(2)产品结构方面。主要表现在原料单一,产品品种单一。我国土工布所选用的原料主 要是涤纶、丙纶、维纶及少量的锦纶。同时由于生产设备的限制造成了以短纤非织造土工 布及丙纶编织布为主导的单一产品结构。国际上原料的选用除涤纶、丙纶外,还有锦纶、黄 麻、特种纤维,有的甚至织入钢丝等,产品品种除短纤针刺产品外,高强度土工格栅、土工 片、纺粘法长丝针刺产品品种及复合土工布的品种也很多。由于实际工程中对土工布的功能 及品种有着不同的要求,因而单一的产品结构阻碍了土工布应用的扩大及工程质量的提高。
(3)产品检测体系方面。最近,我国已相继发布了土工布产品国际标准及土工布产品的 使用规范,但在产品质量的实验方法、考核指标内容以及土工布与土相互作用性能实验等方 面还缺乏统一的标准,而国外则成立有土工布专业委员会,来对此进行规范化处理,因其具 有相当的权威性而得到各自国家的认可。因此,在我国加快一系列检测体系标准制定的步伐,将更有助于土工布在我国的生产和推广应用。
(4)应用与设计方面。由于土工布涉及到岩土、水利、土木、纺织、塑料等诸多领域,而一种行业的设计人员缺乏其他行业的专业知识和实际经验,一些工程单位对土工布的特性 不是真正了解,不清楚这一能够部分取代传统沙石料的新型材料,再加上在施工过程中偏重 于一次性投资的降低等因素,造成了我国土工产品低水平重复严重及各种工程应用量偏低的 局面。发展趋势
国内土工布的发展将由以纺织技术生产为主的形式转向以适应各种实际工程需要为目的 进行生产,产品总的发展趋势向系列型、复合型、综合型发展。复合土工布是这几年国外大 公司竞相开发的产品,其产品包括排水管与土工布复合,机织布与非织造布复合,大流量排 水板与土工布复合等许多新型复合材料。我国在这方面则处于起步阶段,现有的复合产品为 复合土工膜、针刺机织布和非织造布复合土工布、非织造布复合结构的排水管,并且,还都 处于试制和试用阶段。因此,复合土工布在我国的生产和应用极具开发前景。据统计,在“ 九五”期间,我国将新建公路30万km,其中高等级公路1.45万km;在铁路建设中,每年预计 要修复1000 km翻浆路段。1998年长江、松花江的一场特大洪灾后,国家又增加了资金投入 基础设施建设,这其中包括长江堤防的修复和加固、三峡工程、黄河治理、小浪底工程、南 水北调、长江口深水航道等巨型工程,这些工程建设都需要大量土工布。现在,我国土工布 已经有5项产品标准和20项试验方法标准,土工布的使用规范也已正式颁布,这对生产、推 广和使用土工布提供了条件和机遇。4 几点建议
4.1 由于土工合成材料是一种新型岩土工程材料,且应用时一次投入成本较大,应用 部门在不了解这种材料的条件下偏重于使用成本较低、后期维护费用大的砂石、沥青等材料。因此,建议水利、交通、建筑、纺织等方面联合成立土工合成材料协会,大力宣传土工合 成材料在工程建设中的使用方法、效果及经济合理性,并制定土工合成材料应用的强制性国 家标准与技术规范,使工程部门从不得不用到自愿采用。
4.2 加大土工合成产品协作开发的力度。土工合成材料涉及到建筑、水利、纺织等多 领域,各行业之间应保持经常性的信息沟通,使产品的设计与开发为不同的行业、不同的工 程条件服务。因此,建议科研部门、企业及工程单位组成科研、生产、应用体系,形成工程 部门需要什么科研部门研制什么,再由企业投入生产,形成全新的产品开发系统。
4.3 做好引进设备的消化、吸收及开发创新工作。我国现有引进设备中有一些不适合 土工产品的生产。因此,对这部分设备在进行改善的基础上,应再填平补齐,建议政府部门 应在这方面给予一定的技改及技术创新倾斜政策,以充分发挥现有设备的潜力及企业的积极性。
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