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序論:在您撰寫水電工程論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
國際水電工程投標過程中,技術文件編制主要任務為:編制工程施工整體規劃、工程施工總進度計劃及安排、項目組織機構、施工期間水流控制、專項技術方案及施工方法、擬投入勞動力計劃、擬投入機械設備和試驗設備計劃、材料采購計劃、質量安全環境保護措施等。國際水電工程投標技術評審主要針對:技術文件是否完備、施工總體規劃是否合理、施工計劃是否可靠、施工方案是否可行、工程材料和裝備的技術性能是否符合設計要求的評審。投標人應積極響應,突出自己的優勢,提高競爭力。
1.1招標文件研讀風險認真研讀并領會國際水電工程招標文件是技術風險防范的第一步。大部分國際水電工程投標時間緊、任務重,加之語言障礙和對目標市場政治、經濟、法律等資料掌握不多,往往不能深入全面的領會招標文件中合同條款、技術規范等重要內容,從而導致施工規劃和施工方案的不合理,造成承包商損失。招標文件研讀不徹底主要表現在:1)語言不過關,編標技術人員不能全盤通讀招標文件,致使對招標文件的理解片面化;2)編標技術人員缺少國際化的理念和思路,套用國內標的思路考慮問題;3)忽視合同條款中針對本工程特殊合同條款的研究,誤以為合同條款等同于FIDIC標準版本;4)翻譯招標文件占用大量時間,尤其是招標文件為非英語的其他語種,編標技術人員只能憑借圖紙和個人理解做標,容易造成理解偏差;5)對合同引用施工規范和技術標準不重視,未仔細甄別其與中國標準的區別,實施過程中才發現相關技術的標準要求高于國內,要達到規定標準需要付出很高的施工成本。
1.2技術能力風險技術能力是履行合同的關鍵,要綜合考慮工程設計、施工能力和經驗、設備選型等。不具備相應技術能力,就冒然投標接標,將損失慘重。1)工程設計風險。水利水電工程的設計大都采用半經驗半理論的設計方法。設計風險主要包括引用規范不同、設計內容不全,設計缺陷、引用規范不恰當、地形地質條件不完整、選材不合工藝要求、水輪機選型不當等。出現這種情況,執行合同時就會給承包商帶來麻煩,即使可以調整和修正,也會增加成本,影響工期,不利于合同執行;若不能調整,則使工程質量受到影響,進而影響公司聲譽。2)工程施工風險。施工風險主要包括施工技術、施工水平和施工組織與管理、施工經驗等。投標階段要充分考慮施工能力風險,在滿足招標文件要求的前提下,依據行業規范、自身業務技術水平、施工經驗等編制切實可行的投標技術文件。此外,要進行仔細認真的現場考察。由于國際水電工程的特殊性,導致技術人員對工程所在地政治、經濟、法律、外匯、當地勞動力、設備、材料等并不了解,同時出國考察成本高、咨詢費用開銷大,且出國考察不像國內那么便利,因此,認真細致的現場考察顯得尤為重要,為技術人員編制投標文件提供依據。有些承包商在投標階段對施工組織設計中投入的人力資源不足,機械設備不完善,施工方案流于形式,不具備可操作性,同時脫離自身實際,制定過高的質量、安全和環境保護目標,最終導致進場施工困難重重,履約舉步維艱,損失慘重。如在蘇丹羅塞雷斯水電站投標過程中,由于技術人員考慮不仔細,施工總平面圖中額外畫了一個清真寺,中標進場后,業主要求承包商必須依據投標文件圖紙修建清真寺一座,增加了工程前期造價。
1.3工程量復核風險國際水電工程項目招標文件中通常附有工程量清單,承包商按照工程量清單填報單價,匯總出總報價,這樣的方式屬于單價合同。也有部分招標項目不附工程量清單,承包商依據招標文件和圖紙,按照國際慣例,結合自身的經驗自行計算工程量,編寫工程量清單,這樣的方式屬于總價合同。無論單價合同還是總價合同,承包商都要在投標階段復核招標文件中的工程量清單,不復核或者復核不仔細將造成資源配置不足,投標報價偏低等等致命后果。
1.4自然條件風險自然條件風險是指項目所在地存在著洪水、地震、臺風等惡劣的自然條件,如果施工期內經常遭遇惡劣的氣候條件、項目所在地特殊的地理位置和惡劣的施工環境等,這些不利的自然條件將給承包人帶來威脅。自然條件風險難以控制,且給承包商帶來的后果非常嚴重,比如財產損失,人員和設備窩工,還有可能造成人員傷亡。所以在實施項目之前,承包人一定要對工程所在地的自然條件風險進行充分了解。
1.5原材料和設備風險國際水電工程施工,原材料和設備供應是否及時、質量是否合格、設備是否配套很關鍵,供應不及時將造成人工和施工設備的浪費,影響工期。如在貝寧和多哥兩國交界處的Adjarala水電站工程以及塞拉利昂Yiben水電站工程,設計壩型為碾壓混凝土大壩,但當地并無粉煤灰供應,整個工程所需粉煤灰均需進口,因此,粉煤灰采購地、采購數量、儲量等將直接影響施工工期。同時由于水電工程施工受枯水期和汛期影響較大,工期一旦延誤就要拖延一年時間,投標技術文件中若不充分、細致考慮,將造成直接損失。
2技術風險應對措施
2.1組建精干投標人員團隊做好國際水電工程投標技術文件,離不開一個工作有效、精明實干的投標團隊,許多國際工程招標時要求技術文件單獨包封,先開技術標,如果技術標未通過即被淘汰。所以對編制技術標書的人員要求比較高,不僅要熟練掌握水電工程理論知識和項目管理知識,還要有相關的工作經驗,做好整體施工規劃和平面布置,研究擬定合理的施工總進度計劃,制定切實可行的施工方案,同時選擇的設備以及各種質量安全環保目標滿足招標文件的要求。同時,國際工程的編標技術人員要有良好的外語基礎,避免因語言的差異造成理解錯誤。只有這樣,才能結合自身過硬的業務知識,使投標技術文件脫穎而出,為工程中標打下堅實的基礎。
2.2充分考察現場,掌握一線資料和國內水電工程一樣,現場考察既是投標人的權利,也是投標人的責任,充分的現場資料是做好技術標的前提。現場考察要充分了解以下內容:1)工程所在地的地形地質、氣候、降雨、地下水、水文、徑流等;2)工程所在地周邊道路、施工用地、風、水、電、料場、渣場等;3)當地政府對環保及施工的特殊要求、當地房屋、當地服務等;4)當地勞動力、生產效率、材料設備等供應情況。在充分了解這些資料的基礎上,還要針對工程的特殊性進行分析,最大限度降低影響工程的風險。
2.3認真核算工程量應對工程量復核風險的措施主要有:1)研讀招標文件后,先對重大項目、重要工程量進行核算,如土石方、混凝土、鋼筋等;2)技術人員在平時積累核算工程量清單的數據公式,提高投標階段工程量復核的工作效率;3)對于總價承包項目,充分利用現有在建工程資料,以此作為計算參考;4)注意設計引用規范,國外和國內規范引用不同將直接導致工程量計算規則和系數的選用不同。
2.4爭取公平合理的合同條款減少風險技術編標人員應該逐條認真研究合同條款,在投標階段針對相應的問題進行答疑,力爭按公平對等的原則劃分各方的風險分擔,以及各自的權利和義務。尤其是有關計量和支付條款,更應該仔細斟酌,認真商洽,明確計量方法、付款條件、幣種以及貨幣比例等。
2.5風險轉移在掌握了工程施工期間可能發生的風險后,將風險進行轉移,從而規避和降低風險。1)將風險轉嫁給社會保險機構,在投標時進行保險設計,明確列出投保險種、保險數額、保險期限和保險費用等,通常能轉移風險的工程險主要有:工程一切險、第三方責任險、工人事故險;2)與合作單位共擔風險。
3結語
關鍵詞:高邊坡抗滑結構錨固減載排水治理水利水電工程
邊坡穩定問題是水利水利和水電工程中經常遇到的問題。邊坡的穩定性直接決定著工程修建的可行性,影響著工程的建設投資和安全運行。
我國曾有幾十個水利水電工程在施工施工中發生過邊坡失穩問題,如天生橋二級水電站廠區高邊坡、漫灣水電站左岸壩肩高邊坡、安康水電站壩區兩岸高邊坡、龍羊峽水電站下游虎山坡邊坡等等。為治理這些邊坡不但耗去了大量的資金,還拖延了工期,成為我國水利水電工程施工中一個比較嚴峻的問題,有的邊坡工程甚至已經成為制約工程進度和成敗的關鍵。我國正在建設和即將建設的一批大型骨干水電站,如三峽、龍灘、李家峽、小灣、拉西瓦、錦屏等工程都存在著嚴重的高邊坡穩定問題。其中三峽工程庫區中存在10幾處近億立方米的滑坡體,拉西瓦水電站下游左岸存在著高達700m的巨型潛在不穩定山體,龍灘水電站左岸存在總方量1000萬m3傾倒蠕變體等。這些工程的規模和所包含的技術難度都是空前的。因此,加快水利水電邊坡工程的科研步伐,開發出一套現代化的邊坡工程勘測、設計、施工、監測技術,已經成為水利水電科研攻關的重大課題。
高邊坡的地質構造往往比較復雜,影響滑坡的因素也很多,因此,我國廣大水電科技人員在與滑坡災害作斗爭的過程中,不斷總結經驗教訓,積極開展科技攻關,總結出了一整套水電高邊坡工程勘測、設計和施工新技術,成功地治理了天生橋二級、漫灣、李家峽、三峽、小浪底等工程的高邊坡問題。本文僅就水利水電工程巖質高邊坡的加固與整治措施作一簡要介紹。
一、混凝土抗滑結構結構的應用
1.1混凝土抗滑樁
我國在50年代曾在少量工程中試用混凝土抗滑樁技術。從60年代開始,該項技術得到了推廣,并從理論上得到了完善和提高。到80年代,高邊坡中的抗滑樁應用技術已達到了一定的水平。
抗滑樁由于能有效而經濟地治理滑坡,尤其是滑動面傾角較緩時,其效果更好,因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。如:天生橋二級水電站于1986年10月確定廠房下山包壩址后,11月開始在廠房西坡進行大規模的開挖,加上開挖爆破和施工生活用水的影響,誘發了面積約4萬m2、厚度約25~40m、總滑動量約140萬m3的大型滑坡體。初期滑動速度平均每日2mm,到次年2月底每日位移達9mm。如繼續開挖而不采取任何工程處理措施,預計雨季到來時將會發生大規模的滑坡,為此,采取了抗滑樁等一整套治理措施。
抗滑樁分成兩排布置在廠房滑坡體上,在584m高程上設置1排,在597m高程平臺上設置1排,樁中心距6m,樁深為25~39m,其中心深入基巖的錨固深度為總深度的1/4,斷面尺寸為3m×4m,設置15kg/m輕型鋼軌作為受力筋,回填200號混凝土,每根抗滑樁的抗剪強度為12840kN,17根全部建成后,可以承受滑坡體總滑動推力218280kN。
第一批抗滑樁從1987年3月上旬開工,5月下旬開始澆筑,6月1日結束。第二批抗滑樁施工是在1987~1988年枯水期內完成的。
抗滑樁開挖深度達3~4m后,在井壁噴30~40cm厚的混凝土。對巖體較好的井壁采用打錨桿、噴錨掛網的方法進行支護,噴混凝土厚度10~15cm。對局部塌方部位增設鋼支撐。抗滑樁開挖到設計要求深度后,進行鋼筋綁扎和鋼軌吊裝。
混凝土澆筑采用水下混凝土的配合比,由拌和樓拌和,混凝土罐車運輸直接入倉,每小時澆筑厚度控制在1.5m內,特別是在滑動面上下4m部位,還需下井進行機械振搗。在澆到離井口5~7m時,要求分層振搗。每個井口設兩個溜斗,溜管長度為10~14m,管徑25cm。
抗滑樁的建成,對樁后坡體起到了有效的阻滑作用。
天生橋二級水電站廠房高邊坡采用打抗滑樁、減載、預應力錨桿、錨索、排水、護坡等綜合治理措施后,坡體的監測成果表明:下山包滑坡體一直處于穩定狀態,而且有一定的安全儲備。
安康水電站壩址區兩岸邊坡屬于穩定性極差的易滑地層,由于對兩岸進行了大規模的開挖施工,所形成的開挖邊坡最大高度達200余m,單坡段一般高度在30~40m。大量的開挖造成邊坡巖體的應力釋放,斷面暴露,再加上雨水的侵入,破壞了邊坡的穩定,致使邊坡開挖過程中發生十幾處大小不等的工程滑坡,嚴重地影響了工程的施工,成為電站建設中的重大技術難題。
采用抗滑樁是穩定安康溢洪道邊坡的主要手段,在263m高程平臺上共設置了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁,每根樁都貫穿幾個棱體,最深的達35m,樁頂嵌入溢洪道渠底板內。為了不干擾平臺外側基坑的施工,樁身用大孔徑鉆機鉆成,孔壁完整,進度較快,兩個月就全部完成。這9根抗滑樁按兩種工作狀態考慮:在溢洪道未形成時,抗滑樁按彈性基礎上的懸臂梁考慮,不考慮樁外側滑面上部巖體的抗力;在溢洪道建成后抗滑樁樁頂嵌入溢洪道底板,此時按滑坡的下滑力考慮。
抗滑樁混凝土標號為R28250號,鋼筋為φ40Ⅱ級鋼??够瑯队?982年1月施工,3月完成后,基坑繼續下挖,邊坡上各棱體的基腳相繼暴露。同年11月,在Fb75與F22斷層構成的棱體下面坡根爆破開挖后,發現在263m高程平臺上沿Fb75、F22斷層及7號抗滑樁外側近南北向出現小裂縫,且裂縫不斷擴大,21天后7號抗滑樁外側的Fb75~F22棱體下滑,依靠7號抗滑樁的支擋,樁內側山體得以保存。
1.2混凝土沉井
沉井是一種混凝土框架結構,施工中一般可分成數節進行。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時也具備擋土墻的作用。
天生橋二級水電站首部樞紐左壩肩下游邊坡,在二期工程壩基開挖澆筑過程中,曾于1986年6月和1988年2月兩次出現沿覆蓋層和部分巖基的順層滑動。滑坡體長80m,寬45m,高差35m,最大深度9m,方量約2萬m3。
為了避免1988年汛后左導墻和護坦基礎開挖過程中滑體再度復活,確?;拥陌踩┕?,對左岸邊坡的整體進行穩定分析后,決定在坡腳實施沉井抗滑為主和坡面保護、排水為輔的綜合治理措施。
沉井結構設計根據沉井的受力狀態、基坑的施工條件和沉井的場地布置等因素決定,沉井結構平面呈“田”字形,井壁和橫隔墻的厚度主要由滿足下沉重量而定。井壁上部厚80cm,下部厚90cm;橫隔墻厚度為50cm,隔墻底高于刃腳踏面1.5m,便于操作人員在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3節。
沉井施工包括平整場地、沉井制作、沉井下沉、填心4個階段。
下沉采用人工開挖方式,由人力除渣,簡易設備運輸,下沉過程中需控制防偏問題,做到及時糾正。合理的開挖順序是:先開挖中間,后開挖四邊;先開挖短邊,后開挖長邊。沉井就位后清洗基面,設置φ25錨桿(錨桿間距為2m,深3.5m),再澆筑150號混凝土封底,最后用100號毛石混凝土填心。
沉井工程建成至今,已經受了多年的運行考驗。目前,首部邊坡是穩定的,沉井在邊坡穩定中的作用是明顯的。
1.3混凝土框架和噴混凝土護坡
混凝土框架對滑坡體表層坡體起保護作用并增強坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風化??蚣茏o坡具有結構物輕,材料用量省,施工方便,適用面廣,便于排水,以及可與其他措施結合使用的特點。
天生橋二級水電站下山包滑坡治理采用混凝土護面框架,框架分兩種型式?;娓浇蚣埽涔濣c設長錨桿穿過滑面,為一設置在彈性基礎上節點受集中力的框架系統;距滑面較遠的坡面框架,節點設短錨桿,與強風化坡面在一定范圍內形成整體。
下山包滑坡北段強風化坡面框架采用50×50cm、節點中心2m的方形框架,節點處設置兩種類型錨桿:在550~560m高程間坡面,滑面以上節點垂直于坡面設置φ36及φ32、長12m砂漿錨桿,在565~580m高程間坡面則設垂直于坡面的φ28、長6m的砂漿錨桿,相應地框架配筋為8φ20和4φ20??蚣芤笤谄旅嫱?0cm深,50cm寬的槽,部分嵌入坡面內,表層填土并摻入耕植上,形成草本植被的永久護坡。
在巖性較好的部位可采用錨桿和噴混凝土保護坡面。
1.4混凝土擋墻
混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。
在1986年6月,天生橋二級水電站工程下山包廠址未定之前,由于連降大雨(其降雨量達91.2mm),550m高程夾泥層上面的巖體滑動10余cm,584m高程平臺上出現3條裂縫,其中最長一條55m長,2.2cm寬,下錯2cm。為此采取了在550m高程澆筑50余m長的混凝土擋墻和打錨桿等措施。
天生橋二級水電站廠房高邊坡坡頂設置了混凝土擋土墻,以防止古滑坡體的復活,部分坡面采用漿砌塊石護面加固,坡腳680m高程設置混凝土防護墻。
在漫灣水電站邊坡工程中也采取了澆混凝土擋墻及漿砌石擋墻、混凝土防掏槽等措施,綜合治理邊坡工程。
1.5錨固洞
在漫灣水電站邊坡工程中,采用各種不同斷面的錨固洞64個,形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前,已完成2m×2m斷面小錨固洞18個,每個洞可承受剪力9000kN。此外,還利用地質探洞回填等增加一部分剪力。由于錨固洞具有一定的傾斜度,防止了混凝土與洞壁結合不實的可能性,同時采取洞樁組合結構的受力條件遠較傳統懸臂結構合理,可望提供較大的抗力。
二、錨固技術的應用
采用預應力錨索進行邊坡加固,具有不破壞巖體,施工靈活,速度快,干擾小,受力可靠,且為主動受力等優點,加上坡面巖體抗壓強度高,因此,在天生橋二級、漫灣、銅街子、三峽、李家峽等工程的邊坡治理中都得到大量應用。
在漫灣水電站邊坡工程中,采用了1000kN級錨索1371根、1600kN級錨索20根、3000kN級錨索859根、6000kN級錨索21根,均為膠結式內錨頭的預應力錨索,采取后張法施工。預應力錨索由錨索體、內錨頭、外錨頭三部分組成。內錨頭用純水泥漿或砂漿作膠結材料,其長度1000kN級為5~6m,3000kN級為8~10m,6000kN級為10~13m;外錨頭為鋼筋混凝土結構,與基巖接觸面的壓應力控制在2.0MPa以內。
為提高錨索受力的均勻性,漫灣工程施工單位設計了一種小型千斤頂,采用“分組單根張拉”的方法,如3000kN錨索19根鋼絞線,每組拉3根,7次張拉完;6000kN錨索37根,10次張拉完,既簡化操作程序,又提高錨索受力均勻性。錨索在補償張拉時可以用大千斤頂整體張拉(如3000kN錨索),也可繼續用分組單根張拉方法(如6000kN錨索),都不會影響錨索受力的均勻性。
在小浪底工程中大規模采用的無粘結錨索具有明顯的優點,其大部分鋼絞線都得到防腐油劑和護套的雙重保護,并且可以重復張拉。由于在施工時內錨頭和鋼鉸線周圍的水泥漿材是一次灌入的,漿材凝固后再張拉,因此減少了一道工序,提高了工效,但其價格相對較高。
在高邊坡施工過程中為保證開挖與錨固同步施工,必須縮短錨索施工時間,及早對巖體施加預應力,以達到加快工程進度,確保邊坡穩定的目的。為此,結合八五科技攻關,在李家峽水電站高邊坡開挖過程中,成功將1000kN級預應力錨索快速錨固技術應用于工程中。室內和現場試驗表明,采用N-1注漿體和Y-1型混凝土配合比可以滿足1000kN級預應力錨索各項設計技術指標,而施加預應力的時間由常規的14~28d縮短到3~5d。該項成果對及時加固高邊坡蠕變和松弛的巖體具有重要的現實意義,充分體現了“快速、經濟、安全”的原則。
三峽永久船閘主體段高邊坡工程規模之大、技術難度之高均為國內外邊坡工程所罕見,其加固過程中,采取了噴混凝土、掛網錨桿、系統錨桿、打排水孔、設置排水洞、采用3000kN級預應力錨索等綜合治理措施,其中,3000kN對穿錨束1924束,在國內尚屬首例。系統設計3000kN級預應力對穿錨束1229束,孔深22.1~56.4m,主要分布在南北坡直立墻和中隔墩閘首及上下相鄰段。南北坡直立墻布置兩排,水平排距10~20m,孔距3~5m,第一排距墻頂8~10m,第二排距底板高20m左右,均于兩側山體排水洞對穿。中隔墩閘首布置3排,排距10m,孔距3.5~6.4m,第一排距墻頂10m。此外,動態設計3000kN級預應力對穿錨束695束,孔深16~66m,主要布置在中隔墩閘室和豎井部位。對穿錨束分為無粘結和有粘結兩種型式,其結構主要由錨束束體和內外錨頭組成。由于錨索采取對拉錨索的形式,將內錨頭放在山體內的排水廊道中,因此,內錨頭不再是灌漿錨固端,而是置于廊道內的墩頭錨或雙向施加張拉的預應力錨。這類加固方式將排水和錨固結合起來,減少了約占錨索長度1/3~1/4的內錨固段,是一種理想的加固形式。
預應力錨桿也是常見的一種加固形式,如天生橋二級水電站廠房高邊坡工程中實施了減載、排水、抗滑樁等技術后,滑坡位移速度雖有明顯減小,可未能完全停止。為了確保雨季在滑坡體前方的施工安全,穩定抗滑樁到滑坡體前緣的約20~40m長,10余萬m3的滑坡體,決定在565m高程馬道上設置300kN預應力錨桿。錨桿分兩排,孔距2m、孔徑90mm,孔與水平成60°夾角,用36的鋼筋,共實施了152根預應力錨桿,保證了工程的安全。
三、減載、排水等措施的應用
3.1減載、壓坡
在有條件的情況下,減載壓坡應是優先考慮的加固措施。如天生橋二級水電站廠房高邊坡穩定分析結果表明,滑坡體后緣受傾向SE的陡傾巖層影響,將向S(24°~71°)E方向滑動。該方向與滑坡前緣滑移方向有近20°~60°的夾角,將部分下滑力傳至滑坡體前緣及治坡建筑物上,對滑坡整體的穩定不利,因此能有效控制后坡滑移也就能減緩整體滑坡。
在滑坡體后緣覆蓋層最厚的部位,在保證施工道路布置的前提下,盡量在后緣減載。第一次減載14萬余m3,至610m高程,第一次減載后,滑動速度明顯降低。緊接著再減載12萬余m3,至600m高程。兩次減載共26萬余m3,滑坡抗滑穩定安全系數提高約10%。
烏江渡水電站庫區左岸岸坡距大壩約400m,有一石灰巖高懸陡坡構成的小黃崖不穩定巖體?;孪虏寇浫醯捻搸r被庫水淹沒,地表上部見有多條陡傾角孔縫狀張開裂隙,最大的水平延伸長度達200m,縱深切割190m。4年多的變形觀測結果表明,裂隙頂部最大累計沉陷量達171.1mm,最大累計水平位移量達56.0mm,估計可能滑動的體積約50~100萬m3。為保證大壩的安全,對小黃崖不穩定巖體先后進行了兩次有控制的洞室大爆破,共爆破石方20.8萬m3。從處理后的變形資料可以看出,已達到了削頭、壓腳、提高巖體穩定性的目的。
3.2排水、截水
地表水滲入滑坡體內,既增加滑坡體的重量,增加滑動力,又降低了滑動面上巖層的內摩擦力,對滑坡體的穩定是不利的。對于滑坡體以外的山坡上的地表水,采取層層修建攔水溝、排水溝的方法排水。在坡體范圍內的地表水,對開裂的地方用黃土封堵,低洼積水地方用廢碴填平,順地表水集中的地方設排水溝排走地表水。如天生橋二級水電站廠房邊坡工程治理中總共修建攔水溝、排水溝近10km。地下水的排除采取在滑坡體的后緣開挖總長384m的兩條排水洞(距滑動面以下5~10m),并相聯通,形成一個∪形環,在排水洞內再設排水孔,把滑動體內地下水引入排水洞。
關鍵詞:水利水電工程物流系統優化
引言
水利水電工程原有的物流體系很薄弱,難以與社會物流系統相結合。因此,對水利水電工程現代物流系統的構建研究是很有必要的。
一、水利水電工程物流系統的特征
水利水電工程物流系統具有整體性、相關性、目的性、環境適應性,同時還具有規模龐大、結構復雜、目標眾多等大系統所具有的特征。①水利水電工程物流系統是一個“人——機系統”:水利水電工程物流系統是由人和形成勞動手段的設備、工具所組成。②水利水電工程物流系統是一個大跨度系統:這反映在地域跨度大和時間跨度大。③水利水電工程物流系統是一個可分系統:作為水利水電工程物流系統,無論其規模多么龐大,都可以分解成若干個相關聯系的子系統。④水利水電工程物流系統是一個動態系統水利水電工程物流系統聯結多個供應商和工程施工需要,隨需求、供應、渠道、價格的變化,系統內的要素及系統的運行經常發生變化。⑤水利水電工程物流系統的復雜性:水利水電工程建設所耗用物資的數量大、品種繁多、專業性較強、且具有不均衡性和不確定性。并且受物流系統中的采購、運輸、倉儲、信息、供應等子系統的制約,這些子系統的組織和合理運用,是一個非常復雜的問題。⑥水電工程物流系統是一個多目標函數系統:水利水電工程物流系統的總目標是實現宏觀和微觀的經濟效益。解決最優訂貨策略、信息管理、隨機情況下的庫存風險管理和安全庫存量的確定,使之有效的對水電工程物流進行管理,達到工程項目的投資、進度、質量三個控制的預定目標等都是水利水電工程建設管理者面對且必須解決的問題。
二、水利水電工程物流優化系統構建
物流從控制論的觀點,其管理過程就是信息的收集、傳遞、加工、判斷和決策的過程,以工程建設為例,其全部活動可概括為兩大類:一類是生產活動,一類是管理活動,圍繞和伴隨著一系列生產活動,執行著決策,計劃和調節職能,以保證生產有序高效進行,伴隨著生產活動的是物流,伴隨著管理活動的是信息流。在水利水電工程物流系統管理中,大量的信息量通過有效的管理,將會更加有力的保證工程進度,降低工程成本,提高經濟效益。
水利水電工程物流信息的基本內容基本包括七個方面的內容:①需求信息:包括工程設計、施工預算、施工圖文件、施工方案、工程進度計劃、物資需求數量、物資的品種規格、資金計劃、招投標文件、投標書、合同文件等。②資源信息:包括資源的分布、結構和潛力情況。③供應信息:包括各種供應渠道的變化和競爭的信息。④消耗信息:包括物資消耗的原始記錄,主要材料的核銷情況、單位產品消耗、同類工程消耗情況、降低消耗的主要措施和經驗。⑤資金信息:即各工程物資采購資金使用情況、資金周轉次數等。⑥儲運信息:包括運輸路線、運輸工具、裝卸、運輸費用、運輸條件、運輸方式、交通運輸狀況、倉庫設施及設備狀況、倉儲條件、入庫及出庫信息、庫存情況、大型機電設備運輸的沿途狀況和倉儲裝卸情況、物資在工程各標段的流向等。⑦物資經濟政策及管理信息:包括國家對有有關物資的方針政策和措施,物資市場的管理措施和要求,國民經濟計劃安排對物資市場供求的影響,還包括各種物資的經濟訂購批量,各種調查報表、專題報告、物資管理方面的指令、條例和規章制度,物資綜合利用情況以及回收、修復、再生、復用的情況等等。通過上面的分析我們可以看出,物流信息系統是水利水電工程物流系統中的一個重要的子系統,是通過對水利水電工程物流相關的信息進行加工處理來實現對物流的有效控制和管理,并為物流管理提供戰略及運作決策支持的系統。
三、物流信息系統管理兩類活動流中的信息
調控活動包括水電工程建設的總體安排調度與需求計劃,具體為工程設計、施工方案、資金計劃、進度計劃、采購計劃等。物流運作活動包括供應商的綜合能力、訂單的產生與跟蹤、貨物運輸、庫存配置、物資消耗等。調控活動流程是整個物流信息系統框架的支柱。整個調控活動中的計劃指導水電工程的物資從采購到送貨過程中的分配與調度,使物流運作活動有序的完成。
庫存管理直接與調控信息流和物流運作信息流相聯系,是兩大信息流的集成與結合部分,因此,如何加強對庫存的管理,確定合適的安全庫存量,選擇最優庫存策略是需要重點研究的問題。由以上分析,我們可以得出水利水電工程物流優化系統圖。
由于水利水電工程設計、施工計劃、工程進度、資金、工程物資需求量、采購、運輸、包裝、倉儲、配送、貨運等各物流功能和要素的管理涉及到的眾多部門,為了協調一致,必須建立相關的物流信息系統,加強專業化物流系統的建設,轉化原來水利水電工程建設中的單純物資供應概念,注重與專業的物流公司合作,保證物流體系的不斷優化和高效運作。
參考文獻:
[1]齊二石,周剛.物流工程.天津:天津大學出版社.2001.P10~17.
[2]日本日通綜合研究所.物流手冊.吳潤濤等譯.北京:中國物資出版社.1986.P34~42.
[3]王曉東.現代物流管理.北京:對外經濟貿易大學出版社.2001(9).
[4]丁立言,張鐸.物流系統工程.北京:清華大學出版社.2000.
[5]顧培亮.系統分析與協調.天津:天津大學出版社,1998.
[6]onaldJ.Bowersox,DavidJ.Closs.林國龍,宋柏,沙梅譯.物流管理供應鏈過程的一體化.北京:機械工業出版社.1999.
水利水電工程物流系統具有整體性、相關性、目的性、環境適應性,同時還具有規模龐大、結構復雜、目標眾多等大系統所具有的特征。①水利水電工程物流系統是一個“人——機系統”:水利水電工程物流系統是由人和形成勞動手段的設備、工具所組成。②水利水電工程物流系統是一個大跨度系統:這反映在地域跨度大和時間跨度大。③水利水電工程物流系統是一個可分系統:作為水利水電工程物流系統,無論其規模多么龐大,都可以分解成若干個相關聯系的子系統。④水利水電工程物流系統是一個動態系統水利水電工程物流系統聯結多個供應商和工程施工需要,隨需求、供應、渠道、價格的變化,系統內的要素及系統的運行經常發生變化。⑤水利水電工程物流系統的復雜性:水利水電工程建設所耗用物資的數量大、品種繁多、專業性較強、且具有不均衡性和不確定性。并且受物流系統中的采購、運輸、倉儲、信息、供應等子系統的制約,這些子系統的組織和合理運用,是一個非常復雜的問題。⑥水電工程物流系統是一個多目標函數系統:水利水電工程物流系統的總目標是實現宏觀和微觀的經濟效益。解決最優訂貨策略、信息管理、隨機情況下的庫存風險管理和安全庫存量的確定,使之有效的對水電工程物流進行管理,達到工程項目的投資、進度、質量三個控制的預定目標等都是水利水電工程建設管理者面對且必須解決的問題。
2水利水電工程物流優化系統構建
物流從控制論的觀點,其管理過程就是信息的收集、傳遞、加工、判斷和決策的過程,以工程建設為例,其全部活動可概括為兩大類:一類是生產活動,一類是管理活動,圍繞和伴隨著一系列生產活動,執行著決策,計劃和調節職能,以保證生產有序高效進行,伴隨著生產活動的是物流,伴隨著管理活動的是信息流。在水利水電工程物流系統管理中,大量的信息量通過有效的管理,將會更加有力的保證工程進度,降低工程成本,提高經濟效益。
水利水電工程物流信息的基本內容基本包括七個方面的內容:①需求信息:包括工程設計、施工預算、施工圖文件、施工方案、工程進度計劃、物資需求數量、物資的品種規格、資金計劃、招投標文件、投標書、合同文件等。②資源信息:包括資源的分布、結構和潛力情況。③供應信息:包括各種供應渠道的變化和競爭的信息。④消耗信息:包括物資消耗的原始記錄,主要材料的核銷情況、單位產品消耗、同類工程消耗情況、降低消耗的主要措施和經驗。⑤資金信息:即各工程物資采購資金使用情況、資金周轉次數等。⑥儲運信息:包括運輸路線、運輸工具、裝卸、運輸費用、運輸條件、運輸方式、交通運輸狀況、倉庫設施及設備狀況、倉儲條件、入庫及出庫信息、庫存情況、大型機電設備運輸的沿途狀況和倉儲裝卸情況、物資在工程各標段的流向等。⑦物資經濟政策及管理信息:包括國家對有有關物資的方針政策和措施,物資市場的管理措施和要求,國民經濟計劃安排對物資市場供求的影響,還包括各種物資的經濟訂購批量,各種調查報表、專題報告、物資管理方面的指令、條例和規章制度,物資綜合利用情況以及回收、修復、再生、復用的情況等等。
通過上面的分析我們可以看出,物流信息系統是水利水電工程物流系統中的一個重要的子系統,是通過對水利水電工程物流相關的信息進行加工處理來實現對物流的有效控制和管理,并為物流管理提供戰略及運作決策支持的系統。物流信息系統管理兩類活動流中的信息
調控活動包括水電工程建設的總體安排調度與需求計劃,具體為工程設計、施工方案、資金計劃、進度計劃、采購計劃等。物流運作活動包括供應商的綜合能力、訂單的產生與跟蹤、貨物運輸、庫存配置、物資消耗等。調控活動流程是整個物流信息系統框架的支柱。整個調控活動中的計劃指導水電工程的物資從采購到送貨過程中的分配與調度,使物流運作活動有序的完成。
庫存管理直接與調控信息流和物流運作信息流相聯系,是兩大信息流的集成與結合部分,因此,如何加強對庫存的管理,確定合適的安全庫存量,選擇最優庫存策略是需要重點研究的問題。由以上分析,我們可以得出水利水電工程物流優化系統圖
由于水利水電工程設計、施工計劃、工程進度、資金、工程物資需求量、采購、運輸、包裝、倉儲、配送、貨運等各物流功能和要素的管理涉及到的眾多部門,為了協調一致,必須建立相關的物流信息系統,加強專業化物流系統的建設,轉化原來水利水電工程建設中的單純物資供應概念,注重與專業的物流公司合作,保證物流體系的不斷優化和高效運作。
參考文獻:
[1]齊二石,周剛.物流工程.天津:天津大學出版社.2001.P10~17.
[2]日本日通綜合研究所.物流手冊.吳潤濤等譯.北京:中國物資出版社.1986.P34~42.
[3]王曉東.現代物流管理.北京:對外經濟貿易大學出版社.2001(9).
[4]丁立言,張鐸.物流系統工程.北京:清華大學出版社.2000.
[5]顧培亮.系統分析與協調.天津:天津大學出版社,1998.
[6]onaldJ.Bowersox,DavidJ.Closs.林國龍,宋柏,沙梅譯.物流管理供應鏈過程的一體化.北京:機械工業出版社.1999.
70年代以前,在用算盤和計算尺作為計算工具的年代,用拱冠梁法計算一個拱壩,三個人要算上半年;用圓弧滑動法分析土壩的壩坡穩定,一天只能算一個圓弧,而要找出最危險的滑動弧,往往要算上數十個甚至上百個圓?。灰粋€土壩下埋著的涵洞,其結構計算,三個人要算上三個月;水電站的調壓井,其水位震蕩過程,一個人要算上幾十天,……。水利水電工程的繁瑣設計計算還可以舉出很多很多,而這些計算項目直至今日,在工程設計中還是必不可少的。這樣的計算效率,對于“”前的工程技術人員來說,可能都有體會。所以,從繁瑣的計算中解放出來,使更多的精力用于工程的優化,一直是水利水電工程師的愿望。工程設計圖是工程師的語言和論文,那復雜、密密麻麻的線條,凝結著多少人的艱苦勞動,特別是那個樞紐總平面布置圖,牽一線而動全局。當年,工程師們整天爬在圖版上,近視眼的度數不斷增加,挺直的腰干不得不彎下來。改了一次又一次,作廢了多少圖紙。所以,水利水電工程不但需要在分析計算上采用先進的計算手段,而且需要在工程繪圖上采用CAD手段。
《水利水電工程設計計算程序集》是全國水利水電勘測設計部門中較為完整和系統化的程序集,可以完成中小型水利水電工程的絕大部分常規計算,已經在本行業的40多個甲級設計院和眾多的市、地、縣一級勘測設計部門得到應用。另外,還有一些沒有收集到《水利水電工程設計計算程序集》的程序也在一些設計院使用著。若干中型、大型工程的分析計算軟件還沒有匯集成冊。
在計算機輔助工程設計方面,土石壩CAD、拱壩CAD、重力壩CAD、閘門CAD、廠房CAD、樞紐布置CAD、水能CAD、隧洞CAD、渠系CAD、河道整治CAD等等,已經在有些設計院得到很好的應用,對于優化設計,提高設計質量,加快設計進度,減輕設計人員的勞動強度,發揮了積極的效果。
時至今日,很難設想,沒有水利工程方面的軟件,怎么進行設計工作,這就是科學技術進步的表現。這些軟件,為水利水電工程采用先進技術,為優化設計、節約投資作出了巨大的貢獻。
貢獻雖大,卻經歷了一個痛苦的過程。7、80年代,有一些設計部門的領導,羞羞答答的擬投資計算機,花幾萬、幾十萬元,買一些計算機設備,還勉強通得過,說要花幾百、幾千元買軟件,無論如何也想不通。這種思想狀態,現在仍然殘留在社會上。設備是看得見的,價格不容懷疑,不能無償拿回。軟件是看不到的,它是否有價值,他們懷疑,更有甚者,我也可以盜版來。有些設計單位的領導花幾百幾千元請客吃飯,眼都不眨一下,要他拿出幾百元幾千元買軟件,根本不于考慮。無償或低價使用軟件,仍然是大家的習慣。水利部規劃設計總院在80年代曾投入上千萬元,支持各甲級院開發軟件,但各院用于開發的人力價值,遠遠超過了規劃設計總院的投入,開發成果屬于誰,總院無權,各院也不愿無償提供,但也賣不出好價錢,以收回成本,最后只有本院獨享,好在它著實提高了我們國家的水利設計水平。沒有軟件的設計院怎么辦,只有重復開發。當年軟件的開發者,多數是出于對科學技術的熱愛,對事業的執著,是不計報酬的,干著高水平的工作,拿著單位的平均工資,無怨無悔的工作,這樣,遂產生了當前這么多水利應用軟件。這一批人老了,退休了,年輕人上來了,也有不少好的軟件問世,更豐富了水利軟件的陣容。年輕人最講究自我價值,這種扭曲貢獻與報酬的關系,能夠吸引高水平的技術人員長期投入嗎?
現在,人們慢慢懂得了軟件的威力,但相當多的人仍然不懂它的價值。我們可以花幾十萬、上百萬買國外的軟件,卻不愿意用1/10的價格買國內的軟件,特別是水利軟件,有些人還罵有償轉讓的人是銅臭。當真水利軟件的作者就如此低價嗎?,F在不是軟件漫天飛,你可以不買這個買那個,現在經常會遇到好的軟件不愿意拿出來。
除了《水利水電工程設計計算程序集》向用戶推廣使用以外,還有一些設計院也在把自己的一些軟件推向社會,但更進一步的交流仍然存在著一些障礙。特別是各種CAD軟件,很難找到賣主。
為什么會出現這種情況呢?
一、CAD軟件及其所出的設計成果,代表了一個設計院的水平,在設計投標中,誰也不愿意競爭對手由于工具的先進而打敗自己。
二、水利水電行業的軟件銷售價格,嚴重的與其實際價值不相稱。軟件編制者從事的是雙專業的高水平技術工作,就因為你不能為本單位掙回更多的收入,無論待遇和地位都不能與你對社會的貢獻相一致。作為設計單位的領導者,也不愿意將高水平的雙專業人員,壓在不掙錢的軟件開發崗位,于是。設計單位紛紛撤消7、80年代建立的計算機室、處,或者改變它的性質:只管管電腦設備。作為軟件編制者,寧愿多攬幾個工程設計任務,而不愿意過多的編制軟件和賣軟件。因為設計費遠遠地高于軟件的價格。
三、由于水利水電工程的多樣性,應用條件的千變萬化,程序編制者很難一次預見到所有的工程條件,經常要對程序做某種修改,有一個逐步完善的過程。這就要求程序使用者非常熟悉軟件的性能,因而程序的售后服務工作量相當大,有些得不償失,還不如不賣。
雖然存在著這些障礙,但是,仍然有一些熱心人士和單位,執著的從事著軟件開發工作,愿意將軟件貢獻給社會。在推廣應用《水利水電工程設計計算程序集》的過程中,我們了解到,市、地、縣級設計單位很需要更多的水利水電工程的應用軟件,特別是CAD方面的應用軟件。水利工程網站開辟了應用軟件的交流園地,加強應用軟件的程序交流和信息交流。歡迎各級領導、工程技術人員參與。
您可以采用下面的任意一種交流方式:
一、有愿意將自己編制的應用程序作為自由軟件,提供給大家無償使用,接受大家的檢驗的,我們衷心的歡迎你們,并向你們表示謝意。
二、愿意將自己編制的應用程序,有限制的提供大家使用,當需要完全版本時,可以與您具體商議轉讓辦法。
GPS越來越廣泛地應用于水利水電工程地質勘察測量及定位控制,它在高程控制方面能較好地解決跨河、跨溝水準難以傳遞的問題,以及在勘察區控制點較少,或在山區、林區等通視條件較差、觀測條件受限的區域進行工程地質勘察時,運用GPS可大大減少作業時間,提高測量精度。
二、遙感技術的應用
遙感技術按照遙感平臺的高度不同,一般分為航天遙感、航空遙感和地面遙感共3大類。遙感技術由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛星影像成周期性重現以及獲取資料快速等特點,被廣泛應用于水利水電工程中有關重大工程地質問題及相關的環境等問題的調查與研究。
(一)區域構造穩定性研究。由于遙感圖像能提供大量宏觀的線性構造信息,較好地反映區域地質特征、水系分布特征和地貌形態,所以對研究區域構造格架,確定斷裂體系及活動性以及評價工程及其周緣地區的構造穩定性有重大作用。因此遙感技術的應用也成為研究此問題必用的手段。
(二)水庫區塌、滑坡、泥石流調查。在大型水利水電工程庫區岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體的調查中,有一些工程應用遙感技術利用航衛片或彩紅外片進行地質解譯,結合野外現場觀察、復查和檢查查明了許多久拖不決的影響庫岸穩定性評價的大型或較大型、塌滑體的數量,分布及其穩定狀態。
(三)巖溶調查。利遙感影像,特別是彩紅外影像進行巖溶及巖溶水文地質調查有其特殊的優勢,像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現象,而且還可以充分利用和其它介質紅外光譜的差異,判斷地下水的分布和泉水分布等。清江招來河、高壩洲,黃河萬家寨等工程曾利用彩紅外航片解譯來研究巖溶及巖溶滲漏問題,都取到了良好的效果。
(四)中小比例尺地質測繪填圖。推廣遙感技術,在保持必須的野外工作量和成圖現場校核工作的前提下,中小比例尺地質圖以遙感成圖取代常規地質測繪;建筑物及其它重要地區大比例尺工程地質圖優先考慮遙感成圖。這是十年前在全國水利水電勘測工作會議上由水利水電規劃總院提出的“勘測技術發展目標”文件所確定的。
(五)巖土工程開挖面地質編錄。為適應大型水利水電工程施工中進行反饋設計、安全預報和存檔備查的需在人工開挖高邊坡、大型地下建筑物和大壩基坑的開挖中采用地面遙感技術,進行地質編錄,并為有關的穩定分析和現場預報提供翔實的地質資料和數據是很必要的。為此長江勘測技術研究所在“七五”、“八五”和“九五”科技攻關中開發和完善了“高邊坡快速地質編錄系統”,并成功地應用于長江三峽永久船閘、瀾滄江小灣、清江水布埡等工程的巖質高邊坡開挖中的地質編錄。該項技術采用的是數碼像機攝影,微機現場采集及預處理,自主開發的軟件處理可隨時提供巖質高邊坡的連續彩色影像圖和地質所需的將邊坡開挖面置于任意方位的線劃圖。
(六)水土保持、防洪與移民安置容量研究。如1994年,長江勘測技術研究所承擔的長江上游水土保持重點治理區滑坡、泥石流發育程度與穩態區域研究項目,該項目在研究中利用TM衛片對隴南、金沙江下游、三峽庫區3大片進行解譯與發育程度的劃分(滑坡分四級,泥石流分五級)作出了區劃圖,提出了防治意見和預警系統建立的基本設想。1990年地礦部航空物探中心與長江委規劃處、綜勘局一道,開展長江中游干流防洪工程現狀遙感調查,用TM衛片和1∶3萬~1∶5萬彩紅外航片進行解譯和編寫報告,提交的成果獲得了較好的成效。移民安置容量研究,航衛片,尤其是彩紅外航片,以其對土地利用類型的可判讀性和現實性,為移民安置容量分析確定提供了新手段。
三、地理信息系統(GIS)
GIS技術可自動制作平面圖、柱狀圖、剖面圖和等值線圖等工程地質圖件,還能處理圖形、圖像、空間數據及相應的屬性數據的數據庫管理、空間分析等問題,將GIS技術應用于工程地質信息管理和制圖輸出是近幾年工程地質勘察行業的熱點和發展趨勢。目前,國內應用較多且比較成熟的專業軟件是由中國地質大學開發研制的MAPGIS,是一種專業的地理信息系統軟件。
四、工程物探技術
在我國工程物探雖然起步較晚,但在水利水電工程勘測設計單位從20世紀80年代初至90年代初逐漸引進和裝備了一些必要的儀器,如信號增強式地震儀、綜合測井儀、電法儀、透視儀、聲波儀、管線儀、地質雷達和鉆孔彩色電視系統等,使物探儀器得到了全面的更新,其中有些是當時或至今都是世界水平的新儀器,大大地提高了數據采集精度和野外工作效率,促進了物探的發展。
(一)地球物理層析成像技術(CT)。CT技術是利用已有的平洞或鉆孔,通過對采用一定發射和一定接收方式產生的透射波的采集與處理,反演孔洞間巖體的波速值,并對區間巖體進行判斷、評價的一種技術方法。當前在勘探孔洞間了解巖體情況尚沒有一個經濟的、有效的技術措施做進一步工作的情況下,CT技術不失為是一個查明孔洞間巖體總體完整性程度的好方法。做得好,不僅能節約一定的勘探工作量而且還會對巖體物理力學性的整評價質量的提高有所促進。所以“七五”國家重點科技攻關以來,包括“八五”和“九五”攻關幾個涉及水電建設的項目,涉及水利水電工程地質勘探的課題和專題中大多數都涉及CT技術攻關的內容,并獲得許多很有成效的成果。
(二)鉆孔彩色電視系統。a53mm的鉆孔彩電是為適應水利水電工程勘察的大多數鉆孔都是a56mm的金剛石鉆孔而設計制造的;50mm的鉆孔彩色電視是在電子技術發展的基礎上為適應水平風鉆孔觀察而設計制造的,并首次將CCD光電偶合器件應用于鉆孔電視。該產品的特點是電路設計合理,集成度高,性能穩定,與傳統的攝像管探頭相比,具有彩色圖像重現性好、幾何失真小、壽命長、耐沖擊、體積小、重量輕、功耗低等特點,是一個更新換代產品。當前,隨著數字技術的發展,鉆孔彩電又在開發的圖像處理系統基礎上研制出多功能鉆孔彩色電視系統,系統采用工控級主機,形成控制器、監視器、錄相機三合為一的一體化主機。主機可配接多種不同口徑的鉆孔電視探頭,實現圖像數字化實時采集壓縮存儲,成果可刻錄成VCD光盤,還可進行后期圖像處理及制作。
參考文獻:
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[3]封云亞、沈春勇,喀斯特地區水利水電工程勘測與處理新技術[J].水利水電技術,2005,36(9):70~73.
1.1大型水電站施工供電的重要性
很多水電站施工現場對施工供電的重視程度往往停留在口頭和書面資料上,對其真正的重要性認識很淺薄,認為施工供電系統是輔助生產系統,只要電量能基本滿足施工即可。其實不然,為讓大家了解大型水電站施工供電的重要性,下面列舉幾個實例進行說明。二灘水電站建設過程中曾發生一起大壩混凝土澆筑冷卻系統特種變壓器故障的事件,由于沒有備用變壓器,為減少損失,業主動用了伊爾-76大型運輸機從北京特種變壓器廠“搶”了1臺變壓器到現場,大壩混凝土澆筑前后停了5d,由此產生的直接費用(停工損失、變壓器運輸費用及間接費用(工期損失已遠遠超出變壓器本體價格。長河壩大壩防滲墻灌漿時,由石造成供電線路癱瘓,設備失電造成正在鉆孔的鉆頭無法拔出,灌漿管路漿液凝固在管內,導致這批進口鉆頭全部報廢,給業主和施工方均造成巨大損失。黃金坪在大壩基坑清理時正值汛期,一次突然的停電,造成基坑水泵及各種施工機械設備全部被水淹沒,險些引發重大安全事故,事故停電只30min,卻造成了重大損失。
1.2大型水電站施工供電負荷都很重
從上面的數據看出目前已建和在建的大型水利水電工程的施工供電負荷,都呈現負荷重的特點,其規模不遜于城市用電量。
1.3大型水電站施工供電電壓等級高
一般大型水電站施工區面積達幾十平方公里,工程浩大,作業點多、面廣,且負荷較重。為保證電能質量需要進行高電壓輸送,這是導致施工供電電壓等級高的直接原因。如三峽工程施工主供電源和備用電源額定電壓分別是220kV和110kV,下設35kV變電系統和6kV供電網絡;錦屏一級電站建設現場規劃設計有子耳河110kV線路和兩回110kV磨錦線;錦屏二級規劃有110kV磨瀘線、110kV聯松線和來自磨房溝的110kV線路;長河壩水電站現場規劃有35kV金長Ⅰ回、35kV金長Ⅱ回和35kV長江線,并下設6條10kV供電主線;黃金坪規劃有甘孜州州網110kV供電線路一回,35KV黃江線一回,下設5條10kV供電主線??梢娫谶@些大型水利水電工程現場,施工供電的電壓等級都是萬伏級的。
1.4大型水電站施工供電網絡復雜
大型水利樞紐工程主要包括大壩系統、導流泄洪系統、引水發電系統三大系統。每個電站的樞紐布置都不盡相同,同時巨大的庫區帶來延伸幾時公里的復建公路,這些分散的作業面決定了大型水利水電工程供電網絡的復雜性。如三峽工程6kV配電變壓器200多臺套,6kV架空線路約125km,供電網絡十分復雜;長河壩與黃金坪為相鄰的梯級電站,其施工供電線路相互延伸,10kV輸電線路共計11條,長約90km,35kV輸電線路4條,長約30km,供電網絡呈樹枝狀發散分布。
2存在的問題
大型水利水電工程施工供電系統與傳統施工供電系統相比,因為它的重要性高、負荷大、電壓等級高和供電網絡復雜,若仍以以往的傳統供電模式運轉會產生較多的困難。總結以往參與施工供電管理工作的經驗,借鑒其他大型水利工程用電管理模式,認為普遍存在如下問題:1施工供電負荷重、變化頻繁、變化幅度大,電壓波動不易控制。施工供電系統負荷受工程進度的影響,一般在施工初期、末期用電較少,中期用電量多。1d之內,白天用電多,晚間用電少,峰谷差較大。加之很多水電工程在經濟不發達的山區,外部電網和施工區內部電網抵抗故障能力差,且自然環境惡劣,極端氣候和地質災害時有發生。施工區供電線路長,電壓壓降大。電網故障及大負荷的投、切,均易引起電壓大幅波動。2施工供電系統負荷分布離散,線路和設備故障率高。水利水電施工現場多為大山深處,沿河道進行布置,工程結構復雜、作業面多,工區范圍半徑長達幾十公里,受這些因素影響,施工供電線路多為樹枝狀分散布置。同時由于作業面隨施工進度不停在增減變遷,加上高邊坡開挖、區域爆破和地方公共設施影響等多方原因,造成施工供電支線不斷地改遷和增加。隨著工程進展,多年之后施工現場供電網絡變得分散復雜,在自然災害(泥石流、飛石、大風、雷雨等和施工措施不當(爆破、短路等情況下,使得供電線路故障率大大增加。而終端用電設備這方面因為工區灰塵大,空氣污穢度高,供用電設備露天安放,絕緣降低,使工區設備的故障率平均比城市電網高,還有一部分設備使用在陰暗潮濕的隧道內,加上防護措施不當也極易發生故障。且施工單位為節省成本,使用的供配電設備往往采用低標準設備或三無產品,有些供用電設備維護不當、超期服役,造成故障率居高不下。3施工供電系統臨時性設備多,線路變更頻繁。一般大型水電站的建設周期在10年左右,隨著工程的進展,施工作業面交替開工,供、用電設備經常移位,線路架設、拆除頻繁。從控制成本角度考慮,施工用電單位采用的臨時性設備較多。由于臨時用電線路拆除成本高,考慮地理環境多為高山陡坡,很多施工用電單位在局部工程完成進行設備清場時都不愿意拆除廢舊線路,這些失去維護的不規范線路隨時會爆發連鎖的安全問題。4施工供電系統備用電源不足,超半徑供電。由于大型水電站的建設基本在深山峽谷中,各施工作業面基本上是沿河的左、右岸鋪開。加上受其他供電網絡輸電線路走廊影響,施工供電走廊有限,變電站的選址和出線布置又受地形、施工的影響,線路架設困難,大多采取單電源輻射形式供電,合環點少,備用電源不足,有些負荷超半徑供電。特別是電站復建的省道或國道施工,其最遠施工點與電站樞紐區相聚幾十公里。例如長河壩S211復建公路長約35km,而施工供電電壓等級為10kV,已遠遠超出供電范圍半徑,導致末端電能質量極差。5功率因素普遍偏低。水利水電施工用電設備中動力設備占絕大多數,均為感性負荷,導致施工供電網絡功率因數偏低。施工區中的用電設備多為大功率電動機,工作時段集中,功率因數控制困難,不僅增加供電線路的損失,降低電壓質量,同時也降低了工區供電設備的有效利用率,增加了工程成本。嚴重時還會造成用電設備燒毀,受到地方供電電網的經濟處罰。6“外行”管理,隱患較多。水電工程施工用電單位眾多,隊伍參差不齊,且前期多為土建單位,在用電管理上存在專業薄弱問題,且責任心不強。水電站施工單位流動性大,人員更換頻繁,真正取得《電工進網作業許可證》的“電工”很少,缺乏專業基礎知識,不僅對自身所轄范圍不熟悉,對電網調度系統也是異常陌生,規章制度的執行落實不到位,甚至抗拒執行工區供電系統調度命令,在線路或設備發生故障后,巡查不到位或誤報、瞞報,拖延了事故處理時間,有時甚至擴大了事故范圍,給人身安全帶來極大的威脅。同時施工單位的主要精力放在主體工程施工任務上,對供用電等輔助生產系統的重要性認識不夠,投入的資金、人員不足,安全意識淡薄,管理松懈,施工單位往往只在業主供電管理的部門辦好報裝手續,將供電電源終端建好,其他的事就依靠施工單位的“電工”完成。沒有認真嚴肅地進行用電技術措施、安全措施、管理措施等施工組織設計工作,至于安全工器具,則是因陋就簡。很多施工單位根本沒有執行建設部JGG46—88《施工現場臨時用電安全技術規范》,試驗設備基本沒有,甚至弄虛作假,嚴重影響了電網的安全運行。常見的不合格用電例如:施工方架設線路不規范,變壓器、避雷器、斷路器、線路等未進行驗收試驗和年度試驗。設備安裝也不規范,現場電纜泡水泡油、設備護欄高度不夠、安全距離不夠、標識警示牌沒有、設備接地不可靠等,存在極大的安全隱患。7施工供電系統通訊不暢,應急反應慢。一般水電站的建設都是在經濟不發達地區,基礎設施較差,特別是通訊系統很不可靠。因地處山區,信號覆蓋面不全,各種電網信息不能及時、準確匯集到調度員處,調度指令也不能順利傳達;另一方面施工單位的用電負責人無固定值班點,人員頻繁更換又不及時通報,并且通訊手段配置單一,施工供電系統調度員指令下達時往往找不到接令人。這些都對負荷調整、電網操作、事故處理造成嚴重影響,延誤最佳的處理時間,造成供電質量下降,甚至擴大停電范圍。
3優化措施