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中圖分類號:P641
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)8003705
1引言
不科學的地下水使用和管理模式所造成的后果已經成為嚴重的世界性問題,尤其是在發展中國家[1],我國北部及西北大部分地區水資源嚴重匱乏,其干旱、半干旱氣候特征和糧食作物種植Y構造成陸地實際蒸散發量大于降水量,同時地表徑流量又不斷減少,已經面臨幾乎無地表水可用的客觀問題,而長期對地下水過度的開采使含水層開始疏干,地下水流場發生異變,形成地下水漏斗且導致了嚴重的地面沉降。地下水埋深的預測對實現地下水資源的可持續利用具有重要的指導作用。
相比較于確定性模型,利用隨機模型來解決地下水水文方面的優勢已經非常明顯[2~4]。人工神經網絡(Artificial Neural Network,ANN)作為隨機模型中具有代表性的一種,因其在解決復雜的非線性系統問題上的良好表現使得其廣泛的用于水文預測[5~7],Lallahem等[8]、Sreekanth等[9]和霍再林等[10]分別在不同的地區將ANN用于地下水位的預測中,驗證了不同ANN模型模擬地下水位的可靠性。Yang等[11]使用BPANN(Back-Propagation Artificial Neural Network, BPANN)模型模擬吉林地下水埋深,驗證了ANN優于綜合時間序列模型(ITS)。但傳統的ANN存在固有的缺陷,如需要較多的學習樣本,且訓練速度慢,初始權值和閾值選擇敏感程度高。
隨著電腦技術的發展,使得ANN更為優化和完善,這些改進大致上可以歸納成兩方面:一是使用進化算法優化ANN的計算參數或將其它理論;二是ANN結合優化傳統ANN傳遞函數、網絡結構。基于思維進化優化的神經網絡(artificial neural networks optimized by mind evolutionary algorithm MEANN ),具有很強的全局優化能力,可以大幅提高傳統神經網絡的收斂速度和精度。
為進一步探究優化后的ANN模型在地下水水文預測中的應用前景。首次建立基于MEANN的地下水埋深預報模型,并與目前廣受學者關注的基于小波分析與神經網絡相結合的小波神經網絡模型(waveletCneural network WNN)進行比較。
2材料與方法
2.1MEANN模型
思維進化算法[12](Mind Evolutionary Algorithm MEA),該算法是根據對遺傳算法中存在問題的思考以及對人類思維發展的分析,從而模擬生物進化過程中人類思維進化的方式,并提出了“趨同”與“異化”兩個概念。它可以很大程度上提升全局搜索的效率,具有較強泛化性和全局優化能力[13]。與遺傳算法相比,思維進化算法具有結構上固有并行性及避免交叉與變異算子雙重性的優點,以下為其設計思路。
(1) 在解空間內隨機生成一定規模的個體,根據其得分情況選出優勝個體及臨時個體。
(2) 分別以上一步選出的優勝和臨時個體為中心,在其周圍產生一定量的新個體,從而得到對應子群體。對各子群體內部進行趨同操作至成熟,并以該子群體中最優個體的得分為整個群體得分。
(3) 子群體成熟后,將各個子群體得分在全局公告板上張貼,在子群體之間進行異化操作,完成優勝子群體與臨時子群體間的替換、廢棄及個體釋放的過程,從而計算全局最優個體及得分。
其具體設計步驟流程見圖1。
2.2WNN模型
WNN 結合神經網絡和小波變換的特點,是一種以BPANN拓撲結構為基礎,把小波基函數作為隱含層節點的傳遞函數,信號前向傳播的同時誤差反向傳播的神經網絡。兩種理論的組合有效改善了傳統ANN的模型效率[14,15]。且WNN 在地下水埋深的預測中具有較好的表現,有效提升傳統ANN模型精度[16]。WNN的詳細理論及實現過程見文獻[17]。
2.3數據統計分析方法
采用均方根誤差(Root mean square error,縮寫RMSE)和模型有效系數(Ens)、平均絕對誤差值(MAE)和相對誤差值(RE)計算各模型計算結果和與實際觀測值之間的誤差及擬合程度,計算公式如下:
3實例應用
3.1研究區概況與數據資料來源
石家莊平原區(圖2)為滹沱河流域,屬太行山前沖洪積平原,位于東經114°18′~115°30′,北緯37°30′~38°40′之間,總面積為6976.4 km2,是華北平原中形成最早發展最快的淺層地下水漏斗區,近25年來淺層地下水下降平均趨勢達到0.78 m/年 (圖3)。年平均氣溫為11.5~13.5℃,多年平均蒸發量為1616.6 mm,多年平均降水量為534.5 mm,近年來由于氣候變化的影響降雨量呈逐漸減少的趨勢,平均減少幅度為22.91 mm/10年(圖4)。區內最大河流為滹沱河,渠道為石津渠,在水利工程中影響最大的有崗南水庫和黃壁莊水庫。研究區自上而下可劃分為4個含水組,其第1和第2含水組之間無連續隔水層,加之多年混合開采將其視為統一含水層,統稱為淺層地下水,地下水水力性質屬潛水-微承壓水類型。淺層地下水系統底板埋深在40~60 m之間,表層多為亞砂土、豁土,下部巖性較粗,含水層巖性以卵石、卵礫石、粗砂、中砂為主[18]。
本文采用研究區28眼淺層地下水觀測井1990~2015年淺層地下水埋深資料,其位置和編號見圖1所示, 地下水埋深、滹沱河流量、石津渠流量、黃壁莊水庫水位資料均由河北省水文水資源勘測局提供,地下水開采量和補排量數據來自于文獻[19],灌溉水量來源于《河北省水資源公報》,降雨資料來源于中國氣象科學數據共享服務網。
3.2模型輸入因子選擇與處理
降雨入滲為石家莊平原區區主要補給源超過總補給量的50%;內滹沱河為最大的河流,河床巖性結構簡單垂向連通性好,是重要的河道滲漏補給來源,除96年供水期外河道行洪量小或基本斷流,到2006~2010年河道補給量僅為0.27億m3/年。石津渠為石家莊最大渠道為主要渠系滲漏補給源。黃壁莊水庫的滲漏量為研究區重要的側向補給來源,2001年黃壁莊水庫副壩完成加固防滲工程后,造成水庫滲漏補給量減少57.5%,是近年來側向補給減少的主要原因。側向流出量只有人工開采量的6%可忽略不計,故主要排泄項為人工開采。1991~2010年各項補排情況詳情見表1。
根據以上補徑排條件及變化分析,結合水均衡理論,選取以年為時段:研究區年平均總降水量,滹沱河年平均流量,石津渠年平均流量,S壁莊水庫年平均水位與研究區淺層地下水位埋深差值,研究區年總灌溉水量,分別反映各項補給的物理量以作為補給項因子;研究區年開采量代表排泄項因子;水井的經、緯度y和x代表方位因子,加上水井上一年地下水位埋深,共9個時間序列為輸入因子。其中,因側向補給主要受水力梯度與滲透系數影響,根據達西定律可知,當滲透系數改變時可將這一變化系數反映到水力梯度上,得到滲流速度的物理量不變。因此,為反映黃壁莊水庫于2001年防滲加固后使水庫滲漏補給量減少57.5%這一突變影響,將2001年后的w(t)值進行42.5%的折算以反映物理變量。為消除量綱差異,對各因子進行歸一化處理,其處理公式如下:
xnor=x0-xminxmax-xmin(5)
式中: xnor為歸一化后數據,x0為實際數據,xmax和xmin分別為參數樣本最大與最小值。
3.3模型的建立
采用研究區1~28號水井1991~2010年資料為訓練樣本,2011~2015年資料為檢測樣本,使用MATLAB 2013a分別建立MEANN和WNN神經網絡模型,采用試錯法分別確定MEANN網絡結構為9-12-1,種群大小為200,優勝和臨時子種群個數為5,迭代次數為10;WNN的網絡結構為9-10-1,迭代次數為100。
3.4結果
將模型模擬統計結果列于表2。由表2可知,相比WNN,MEANN可使RMSE減小58.2%,MAE減小53.1%,而Ens提高至0.99(P
繪制模型模擬值與實測值的散點于圖5,圖5所示模擬-實測值散點分布較為集中其趨勢線(實線)的決定系數R2達到0.99,斜率為0.98與模擬值與實測值比例為1的虛線X=Y非常接近,表明MEANN對與實測值的擬合程度極高。而WNN的模擬-實測散點在實線附近分布較為分散,其趨勢線斜率為0.83,距離1的差距較大與虛線相隔較遠,即對實測值擬合程度不高。
利用反距離加權插值法對各模型模擬出的各個觀測井的RMSE進行空間插值(圖6),圖6顯示空間上MEANN模型的RMSE在一個很小的范圍變化(0.50~3.00 m/年)且分布較為均勻,同時RMSE在所有區域上均明顯呈現出MEANN模型小于WNN模型,說明ELM模型空間預測的穩定性較佳,WNN模型RMSE在空間上出現了明顯波動(在區域的南部和東南部RMSE大幅增加),其最小RMSE出現在中部僅為0.50m/a左右,南部地區最大RMSE超過5.00m/a,甚至達到10.00m/a以上,其空間上波動幅度大于9.50 m/a,表明WNN模型在空間上精度和穩定性較差。
可以發現MEANN的綜合表現(模型有效性、整體精度和空間均勻性)優于WNN模型,WNN 基于梯度下降法調整網絡權值和閾值,使得模型容易陷入局部極小[20]。而MEANN使用思維算法取代梯度下降法,克服了大多數梯度下降方法訓練速度慢、學習率的選擇敏感和易陷入局部極小等缺點, 具有全局搜索性優化權值和閾值,有效提升模型泛化性能。
4結論
(1)利用優化后的組合模型對地下水埋深進行實地預測,實際仿真證明,MEA優化后的網絡模型建模過程簡單,模擬精度極高。與WNN模型相比MEANN可使RMSE減小58.2%,MAE減小53.1%,而高精度樣本要增加25.8%,Ens提高至0.99(P
(2) MEANN模型可對淺層地下水埋深空間分布進行有效模擬,其模擬精度較高誤差分布均勻,空間波動程度小,同時RMSE在所有區域上均明顯呈現出MEANN模型小于WNN模型。顯然ELM模型在精度、穩定性和空間均勻性上更優,可利用MEANN模型較精確地檢驗未來各開采模式下的地下水響應趨勢。
(3) MEANN明顯優于WNN的關鍵原因在于,MEANN模型在借鑒遺傳算法思想上融匯了“趨同”與“異化”兩種功能,可快速地得到整個解空間內的全局最優解,有效地克服梯度下降法容易陷入局部極小的缺點。表明今后針對神經網絡模型優化應著力于權值和閾值調整方法的改進。
(4) 將思維進化算法與傳統神經網絡相結合,避免了單一方法的不足,同時可以有效地反應地下水埋深的非線性動態特征。可作為自然人為雙重影響下淺層地下水埋深高精度預測的推薦模型。
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中圖分類號:S276 文獻標識碼:A 文章編號:
由于改革開放的不斷深入,國民經濟也在不斷發展,于是在建筑市場之中,富裕家庭擁有的別墅建筑日益增多。別墅建筑通常設置半地下室或者地下室,有些地下室中,還有洗衣房與活動室、工人房這些房間,也有采光井與衛生間。所以當前別墅地下室排水的有關問題成為給排水設計之中的關鍵部分。本文結合筆者工作實際,針對以下情況進行分析,和大家共同探討。
一、 對別墅地下室排水設計造成影響的因素分析
第一種影響因素就是室外綜合管網豎向布置,建筑物通常與室外綜合管網互相統一起來,但是按照建筑工程施工管理規范的有關要求,建筑物與室外管線對于標高,做出清楚的規定,排水管線因為通常有著標高與坡度,但是建筑基礎埋深的深度常有著統一性,依據建筑給排水設計規范的一些要求,排水管線距離建筑外墻經常不能多于3m,多于3m的要設計排水井。因為室外排水管受到標高、坡度產生的影響,至管線末端部分,管線管底標高通常比建筑基礎埋深低,所以對于建筑基礎的回填、防水,這些問題處理起來較為困難。
第二種因素就是室外單獨進行集水坑的設置,許多樓盤、別墅,因為地下室功能分區這些要求,于室外進行集水坑的設置,通過排污泵進行強排。這些雖使室外綜合管網的豎向布置得以減少,然而該法還有一些缺陷,按照建筑施工驗收規范的相關規定,地下室排水室外集水坑的池底標高應比建筑至少低一米,于是先建筑物的施工還是集水坑的施工,變成施工與設計之中的困難問題。
第三種影響因素就是居住功能區沒有統一性。由于每層布局以及地下室布局具有的差異性、特殊性,這些不僅使地下室排水設施的設計困難,也使其設置更為困難,有時,地下室衛生間或者廚房通常置于車庫部位,管線至車庫之后難以處理,有些管線恰好處于地下室車庫正中,針對一層排水的單獨設計,致使車庫管線增多,對車庫合理的運用功能產生影響,同時針對車庫的特殊使用性,還不能在車庫頂部進行管線的安置,于是給以后的管線維修帶來更多麻煩,與此同時,對于排水管線的排出物,因為重要接口部位有了損壞,維修更加困難。所以,在相當大的程度上對別墅地下室排水設施設計產生影響。
最后,地下室進行洗浴或者衛生間的安置。許多開發企業通常在地下室之中,進行酒吧或者娛樂室等一些功能分區的設置,通常之下也進行洗浴室、衛生間的設計,同時,地下室當做儲藏室,具有頗多的儲 藏功能,別墅具有的特殊性能決定其復雜性。地下室因為房間不高,一般地,筏板或者獨立基礎常作為多層住宅的基礎,地下室一旦進行 洗浴、衛生間的安置之后,管線通常設于地下室底板以下,按照建筑 設計規范的一些要求,地下室地坪會經受地下水位產生的影響,經常應考慮防 水,運用止水帶,對基礎外墻進行合適的防水處理,于是可見,地下室的洗浴間與衛生間的排水與地下室的地坪及它的基礎外墻防水二者間具有一定的交叉,依照建筑給排水設計的有關規定,全部管線在穿越基礎的時候,要進行基礎不均勻沉降的考慮,所以施工困難程度也較大。
二、關于別墅地下室排水形式的分析
基于一般形式之下,對于別墅地下室排水,要重點考慮運用重力流排水這一形式。運用此形式要有以下條件:一是,室外的排水管道具有的標高應達到需要;二是,接室外管道地方檢查井具有的室外地面標高應比地下室衛生間地面低。保證在室外排水管道出現堵塞或者滿流的情況下,沒有倒灌的發生,避免對室內環境造成污染,以免影響到用戶使用。別墅之中的地下室,一些有著上面條件,就是地下室四周的一側室外地面要比室內地面低,符合上述重力排出的條件,這個時候,要運用重力流排水形式。在未符合重力流排出條件的時候,只有運用壓力流排水形式。
運用重力流排水形式的地下室衛生間的這些排水管道要盡可能地不和上部排水管道進行連接。要單獨地接入室外的檢查井,此方法能夠正確地解決上部立管底部產生正壓對地下室衛生器具運用產生的影響。針對單獨排除的排水管,它的管徑要根據“建筑給水排水設計規范”之中的立管工作高度不大于二米的數值進行定值。排水橫管長度大于10米的時候,要進行清掃口的安置。同時地下室排水管包括二類敷設形式。一是,于地下室底板之下進行埋設,該法存在以下缺點:要于地下室地板施工之前進行埋設,施工存在難度,施工之后的保護工作也有難度;要于基礎梁之下通過,致使出戶管標高變低,使室外排水管具有的埋深變大;在竣工之后,如果出現管道脫節或者下沉的問題,沒有辦法進行修復。二是,于存在排水管道處降結構板與基礎梁,管道在填充層之中進行埋設。針對不同的管長,進行降板高的確定,通常在450mm到600mm。該法彌補了第一種的不足,然而使土建工程造價變多。
對于壓力流排水,其通常通過泵具有的提升作用,把污水直接排入室外檢查井的這一過程。往往運用以下兩種方法:于地下室中,進行潛污泵及污水池的安置,通過液位自動控制這一形式得以運行。進行該法設施的設置要重視以下幾方面:污水泵通過雙電源進行動力供應,通常運用一備一這一形式,正確地自動切換。應該選擇有著切碎功能的自動攪拌潛污泵進行使用;對于接入室外檢查井的從出水管,其端口要比另外的污水管高;對于污水池的有效容積,沒有包括污水泵要求的最低液面之下的部分,要大于或者等于最大容量污水泵5min的出水量;在污水池,要進行封蓋板及通氣管一些防臭設施的安置;還要于水泵出水管的一端進行止回閥、閥門的設置,選用耐腐蝕、流量大及不易產生阻塞的閥門。
還能于室內進行一體式污水提升器的安置,不進行污水泵、污水池的設置,得以全自動運行。該設備大小和坐便器的沖洗水箱相當,外形不但光滑,還美觀,存在一個DNl00接口,二至三個DN40接口,能夠接到坐便器、淋浴地漏以及浴缸排水,其中的提升器出水管DN40,還能接到室外檢查井,更能接到重力流污水系統的立管以及出戶管。排水形式能使污水一次排空,避免了污水池中總有一些污水存于池內的不足,所以室中沒有異味的出現。對于污水提升器,其包括兩種安裝方法,主要為地下式以及地面式安裝。針對地下式安裝,其常把提升器安于設備坑之中,平面尺寸大概達到800x500mm。應根據具體情形計算并確定深度,大概700mm。坐便器以及另外衛生器具的排水都要于地面之下接到提升器。于是并未限制于衛生器具的形式,還能接納地漏排水。針對地面式安裝,其常把提升器設置于坐便器之后,并對水箱下面進行沖洗。坐便器排水接到提升器正面的DNl00,另外的排水接入背面的DN40。該安裝方法常用在以下情形:運用后排水坐便器,同時坐便器后外緣與墻存在大概250mm的空間,浴盆排水管比提升器距離地面大概100mm的最低接口高,沒有設置地漏的衛生間。于是該方法針對衛生器,存在某些限制,不適合用在習慣設置地面地漏的衛生間。
地下室洗衣房排水以及瞬間流量比較大,往往應單設一臺提升器,避免和另外衛生器具一起排水之時,造成水量太大、滿溢的現象發生。同時針對小面積的地下采光井以及下沉式庭院,能夠運用提升器排水。
總之對于第一種設置污水池進行壓力排水,其成本不高,但是占據較大的室內面積。污水池應檢修,還應進行密封,難以處理。具體工程之中,會出現臭味,對室內環境產生很大影響;對于第二種通過污水提升器進行壓力排水,其造價不低,但是占地面積小,沒有異味,對室內環境沒有危害。
三、總結
一般的住宅建筑僅處于地面之上,存在衛生間,都能順利排水。由于別墅增多,在地下室進行衛生間的設計也很常見,別墅地下室排水問題應引起重視,與此同時,別墅地下室的排水形式,要針對實際工程,擇優選用。通常運用重力排水,條件不足的時候,選擇何種壓力排水方式。要根據實用性以及造價等和建設方進行協定。作者結合工作實際,認為污水提升器在檔次比較高的別墅更為合適,成本雖高,然而由于別墅自身針對比較富有的用戶,他們對實用性、環保性以及美觀性更加重視,所以極易被接受。
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目前在我國城市的基建項目中,地下工程的數量及面積較以前有了明顯的增加,尤其在民用建設項目的建設中,由于土地價格的上升,為了提高土地的利用率,高層建筑隨之增多,而一般的高層建筑均設置地下室,另外利用公園、廣場、綠地等修建地下人防工程、地下停車場工程也將成為一種發展趨勢。建筑防水的施工質量對提高建筑物使用功能、改善人居環境有著極其重要的作用,而地下室防水工程是建筑工程防水的一個主要組成都分,探討高層建筑地下室防水工程質量控制有著非常重要的意義。
1高層建筑地下室防水工程質量的重要意義
有關高層建筑的防水比一般建筑工程防水的要求更嚴格,它是建筑產品的一項重要使用功能,既關系到人們居住和使用的環境、衛生條件,也直接影響著建筑物的使用壽命。
各種房屋的地下室及不允許進水的地下構筑物,其墻與底面長期埋在潮濕的土中或浸在地下水中。為此,必須做防潮或防水處理。防潮處理比較簡單,防水施工比較復雜。在高層建筑或超高層建筑工程中,由于深基礎的設置或建筑功能的需要,一般均設有一層或數層地下室,其防水功能十分重要。
2 高層建筑地下室防水工程質量控制的幾個要點
2.1 組織好設計、圖紙會審和施工隊伍審查
設計是工程防水質量的關鍵,根據建設單位對地下室的功能要求,設計方應在防排并舉、剛柔結合,在采用復合防水,多道設防等多種防水方案中,選擇一最佳的適合方案。嚴把圖紙設計關,要了解設計對地下室防水期抗滲等級,防水構造的做法,以及對防水材料和施工方法的具體要求,與設計人員一起認真分析設計的科學性和可靠性,提高對地下室防水工程的重視,做好圖紙會審工作。要嚴格審查施工隊伍的資質、業績、人員組和質保體系,選擇一支技術水平高,素質好的防水工程施工隊伍,按程序精心施工;要重點抓住事前、事中的質量控制,根據設計,施工規范要求列出質量預控點,加強跟蹤檢查;從原材料的選用到施工工藝各環節以及構造做法等都要嚴格把關。
2.2 防水混凝土的質量控制及準確計量
施工單位要進行嚴格的抗滲混凝土配制的專題試驗,待合格后,按所確認的配合比進行配制,既采用摻外加劑法,還要采用粗細骨料兩級配配制混凝土,以提高混凝土比重,增強其結構抗滲能力。另外,選擇性能良好的膨脹劑,還必須選擇有相應資質和能力的試驗室進行配合比設計,進行配合比設計時的抗滲水壓值應比設計值提高0.2MPa,水泥用量≥300kg/m3,砂率宜為 35%~45%,水灰比≤0.55,入泵坍落度不宜大于 140mm。重視混凝土澆搗的質量控制,嚴格按經過計算后確定的方案進行澆搗,避免產生冷縫造成滲水通道。嚴格施工機具的選用和操作。重視混凝土的振搗環節,保證一個澆筑頭(面)有一個振搗器,混凝土施工由后往前,而振搗則由前往后順序進行施工作業,防止漏振。采用商品混凝土時必須考慮路途遠近及道路運輸狀況,適當延長混凝土的初凝時間,避免澆筑過程中出現冷縫,并推遲水泥水化熱峰值出現時間,減小溫度裂縫。最后要說的是,地下混凝土結構模板不宜拆除過早,否則極易造成混凝土結構內傷,形成意想不到的滲水通道。防水混凝土宜延長帶模養護時間,拆模后的豎向構件,如地下室側壁等,應采用涂刷混凝土保護劑的方法進行養護。
2.3 注重防水構造施工的質量控制比如:
1)底板和墻的交接處嚴禁留設施工縫,如需留,則一定要留設在墻身距底板 500 左右處,而且最好呈槎 (凸) 形;
2)設金屬止水板時,寬厚度要符合規范要求并要焊接接頭,為錨固牢,兩邊應做好短鋸齒狀;
3)變形縫處的橡膠止水帶,一定要使兩邊的拉鐵絲固定在鋼筋上,澆注混凝土時嚴防從一側傾倒,振搗時兩邊均勻插振,以確保止水帶的準確位置;
4)穿墻套管,一定要在中部位置焊上金屬止水盤,并預埋準確;支模用的穿墻螺栓也要在中間焊接金屬止水盤,拆模后抹灰前要貼墻割斷,并用油漆防腐。凡容易形成滲水通道的地方均應焊上金屬止水盤。
2.4“剛柔結合、多道設防”的防水措施
具體做法為:在鋼筋混凝土結構自防水的基礎上,底板鋪設雙層4mm厚Ⅱ型聚酯胎 SBS 改性瀝青卷材,外墻外側先后涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料 (賽柏斯) 和單組分聚氨酯柔性防水涂膜。在上述底板卷材與外墻涂膜相連接的部位,采用了對兩種材料均具相容性的單面粘丁基橡膠膠粘帶 (聚酯無紡布覆面) 作過渡層,使整個柔性防水層與剛性防水層之間實現滿粘,避免了竄水現象。在部分需要種植花、草、樹木的頂板上部,除涂刷水泥基滲透結晶型防水材料和單組分聚氨酯防水涂膜外,還鋪設 1 層高密度聚乙烯土工膜 (HDPE),以防植物根系對防水層的刺穿。
2.5加強特殊施工部位的防水處理
1)施工縫處理。施工縫的處理是地下室防水工程成功的關鍵之一,處理不當將功虧一簣。在工程施工中盡量避免施工縫的出現,在底板與墻體連接處必須留置時,應做成企口并增設鋼板止水帶 (-300mm×2mm),做法是在底板混凝土澆筑完畢,板墻起臺 (200mm 高)時,將已加工定型的鋼板焊接連接后,插入榫頭。鋼板焊接要求滿焊,鋼板帶埋入混凝土上下各一半,施工后起到增加滲水路徑作用達到防滲目的。
2)穿墻螺栓止水處理。混凝土墻板結構施工時,需要采用對拉螺栓對模板進行固定,但在地下室墻板施工時采用,極易形成滲水點,破壞混凝土結構自防水的效果。本工程地下室外墻施工中采用加焊止水環片的螺栓,克服了這一弊病。混凝土澆筑完畢,模板拆除后在對拉螺栓根部剔鑿 20mm 左右的缺口,氣焊燒斷螺栓端桿,用防水砂漿封堵抹平缺口,消除漏點達到防水目的。
3)穿墻管道處理。一般工程地下一層穿墻安裝管道較多,且多位于地下水位以下,施工中均進行了防水處理。在混凝土結構澆筑前于穿墻管道處留置套管,套管焊止水環,澆筑時套管周圍混凝土要振搗密實。
2.6 采用性能好質量可靠的新型防水材料
這是提高防水工程質量的保證,工程施工前應收集各種防水材料性能及使用情況資料,選擇施工方便,性能優良的防水材料。防水材料進入現場,必須檢查其是否符合設計要求,檢查出廠合格證及準用證,還需經抽樣送試合格后方可使用。施工方要派專人進行工序把關驗收,應跟蹤進行工序質量監控,每道工序經過驗收合格后,方可轉入下道工序。在地下室埋得較深、地下水位又較高、抗滲性能要求又高的情況下,設計應選用多層復合防水措施,在做好結構防水的前提下,在外墻做多層柔性防水,并在緊靠地下室外墻周圍分層夯填粘土,墻內側做五層柔性防水,即可收到較好的防水抗滲效果。
3.結語
高層建筑地下室防水工程質量控制,重點應放在工程前期階段,只有做好事前預控、事中監控,才能從根本上控制地下室防水工程的質量。另外,在高層建筑地下室防水工程的質量控制中應遵循以下兩個原則:一是以防為主,多道設防,剛柔相濟的原則;二是細部構造防水應精心施工的原則。
Abstract: The urban underground water supply network is an important municipal infrastructure, how to optimize the design of urban underground water supply network is currently the underground water supply network design focus of attention, therefore, to study and optimize the urban underground pipe network design has very important practical significance. In this paper, underground water supply network as the starting point in the analysis of urban underground water supply network design problems, based on the optimization of the city through the elaborate underground water supply network design principles discussed optimize the urban underground water supply network design strategy, aimed optimize the urban underground in the description of the importance of water supply network in order for the transformation of urban underground water supply network to provide a reference.
Keywords: urban underground water supply network optimization
中圖分類號:TU821.3文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
一、城市地下給水管網設計存在的問題
當前,城市地下給水管網設計的現狀不容樂觀,還存在著諸多亟待解決的問題,這些問題主要表現在供水管漏耗嚴重、管網布局不合理和供水安全性較差三個方面,其具體內容如下:
供水管漏耗嚴重
供水系統是城市中的基礎設施,供水管漏耗嚴重是城市地下給水管網設計存在的問題之一。供水系統中的給水管道由于年久失修,管材質量差,供水管網漏耗嚴重,造成爆管以及各種形式的明漏、暗漏。由于給水管網埋于地下,看不見,較容易被忽視,在給水管網設計中,往往使給水管網的輸配水能力小于凈化處理能力,致使管網的輸配水能力與水廠的生產能力不配套,管網超負荷送水,增加了供水管的能耗和漏耗。
管網布局不合理
管網布局不合理也在一定程度上制約著城市地下給水的發展。在城市地下水管網布局中,管網布局不合理受兩個因素的制約,一是傳統供水管網規劃的束縛,現有的供水管網沒有跟上時代的要求,無法滿足當前形勢的需要;二是由于城市經濟、文化中心的調整,原本不發達的地域變成商業繁華地區,人口集中的區域增大,人們對生活用水的質量和要求逐步提高,使得水管網已經不適應當前的供水要求。
供水安全性較差
城市地下給水管網設計中存在的問題,還表現在供水安全性較差方面。給水管網系統是一個龐大復雜的“反應器”,經水廠處理合格的水,在管網中會發生一系列的物理、化學及生物反應而導致水質下降。另外,供水安全性較差還由于天氣的影響,供水壓力過高、道路的施工措施欠妥、地下管道埋設過淺、抗重壓能力較差等原因,導致管道因不堪重負而經常發生爆管現象。
二、優化城市地下給水管網設計的原則
優化城市地下給水管網設計,應遵循三個原則,即結合實際,有的放矢;實事求是,協調發展;強化服務,提高水質,下文將逐一進行分析。
結合實際,有的放矢
結合實際,有的放矢,是優化城市地下給水管網設計應遵循的原則之一。在城市地下給水管網設計中,應根據城市供水管網的實際情況,統籌規劃,改造原有的城市地下給水管網設計的不足之處,與此同時,突出近期改造重點,有的放矢地對供水漏損和供水安全影響較大的管網以及對管網后續改造起到承上啟下作用的部分主干管,優先實施改造。
實事求是,協調發展
實事求是,協調發展,是優化城市地下給水管網設計的又一原則。在優化城市地下給水管網設計中,為確保規劃目標可行,應通過調查研究,核實基礎數據,在實事求是的基礎上,依據工程實施條件和地方財力,分階段合理調整工程規模和目標。另外,優化城市地下給水管網設計,還應從大局著眼,依據城市總體規劃,考慮到城市建設與地下給水管網的協調發展,緊密結合城市建設進行改造。
強化服務,提高水質
優化城市地下給水管網設計還應遵循提高服務水平,促進節約用水的原則。在設計城市地下給水管網的過程中,應緊密圍繞提高服務水平和節約資源的目標,不斷強化服務,提高水質,進而提高管網整體質量。對城市地下給水管網建設而言,只有逐步完善供水系統,增加配水能力、提高供水服務壓力、改善供水水質,才能減少管網事故率、降低供水損失、保障供水安全、促進節約用水。
三、優化城市地下給水管網設計的策略
城市地下給水管網是重要的市政基礎設施, 優化城市地下給水管網設計,要把握好兩個方面的內容,一方面要優化城市地下給水管網設計內容;另一方面要優化城市地下給水管網設計模型。下文將進一步深入探討。
優化城市地下給水管網設計內容
城市給水系統規劃是城市總體規劃的組成部分。城市給水系統作為供給城市生產和生活用水的工程設施,其規模非常龐大、性能日趨復雜。從城市給水系統的系統構成上來看,城市給水系統一般由取水泵站、水處理廠、給水泵站、增加泵站、供水管網和水塔、蓄水池等設施組成。給水管網系統的基本功能是經水處理廠處理過的符合國家衛生標準要求的水由給水泵站經給水管網送到用戶。為滿足城市供水的要求, 保障工業生產和群眾生活,優化城市地下給水管網設計,應綜合優化對水源,供水系統、排水系統的設計,主要應把握好兩個關鍵點,一是管線布置的優化方案。在優化城市地下給水管網設計的過程中,給水管網規劃、定線是管網設計的初始階段,必須在管網規劃和設計階段進行合理的規劃和優化設計,管網應布置在整個供水區域內,保證供水安全可靠,力求以最短距離敷設管線;二是管線布置既定條件下管道系統的優化設計。管線布置既定條件下管道系統的優化設計,應對新建的給水管網適當加以簡化,去掉不影響管網的水力計算的支管或管線。
優化城市地下給水管網設計模型
要想對水管網系統進行更好的優化和設計,還應優化城市地下給水管網設計模型。對優化城市地下給水管網設計而言,應建立城市地下給水管網設計模型,對水管網系統進行細致的分類,分類標準的不同使分類后產生的效果也不盡相同。一般來說,按水源是否用加壓可以分為壓力流和重力流給水管網;按照水源的個數可以為單水源和多水源給水管網;按照管網形式可以分為枝狀和環狀給水管網。其中,環狀管網的特征是管道縱橫相互接通,形成環狀。對環狀給水管網的優化最先采用的是線性規劃的模型,它是利用目標函數對其流量進行預分配;其次在計算目標函數基礎上,反復調整流量分配,從而達到較理想的效果。這種模型對城市地下給水管網設計而言具有一定的優越性,突破了給水管網樹狀的困境,但仍存在著非線性弊端。近年來,隨著對環狀網的深入研究,對環狀網非線性弊端的彌補采取了一種新的方式,即采用泵站送水的方式,但泵站送水在城市地下給水管網建設的費用和造價上提高了成本,包括了管網的靜態費用和泵站的動態費用,其約束條件是非常復雜的約束集合,無形中增加了非線性規劃的求解難度。目前,許多學者通過簡化模型或限定某些約束條件,利用非線性規劃的方法解決實際問題。
結語
總之,城市給水管道工程是城市基礎設施建設工程不可或缺的部分,城市地下給水管網設計是一項綜合的系統工程,具有長期性和復雜性。在了解城市地下給水管網設計存在的問題的基礎上,遵循結合實際,有的放矢;實事求是,協調發展;強化服務,提高水質的原則,把握好優化城市地下給水管網設計內容和優化城市地下給水管網設計模型兩個關鍵點,不斷探索優化城市地下給水管網設計的策略,只有這樣,才能促進城市地下給水管網設計水平的提高,進而提高整個城市供水系統的使用效率。
參考文獻:
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一、工程概況
遷安市市區西出口第二通道延伸線起點位于遷安市西出口第二通道與彭李公路(楊店子至遷西界)平交口處,以第二通道道路中線向西延伸,終于萬太公路,全長4.072km。
其中在K1+280~K1+600段為深挖方地段,并且有地下水。K1+280處為鐵路橋涵中心點,向兩側延伸均有縱坡,是該段的最低點。該段挖方最深為5.4m,最淺為0.054m(挖方深度均指到路基頂面)。根據鐵路橋涵八字墻開槽可以看出,此段地表向下1.5m左右為砂性土,1.5m左右向下為粘土和淤泥,并有地下水。
二、施工難點
(一)、K1+280處為最低點,開挖時的地下水無法順邊溝全部排出。
(二)、開挖深度較高,且有粘土及淤泥,并且挖掘機無法一次性挖到底部。
(三)、開挖深度較深,不安全因素較大。
三、施工方案的選擇
(一)、由西向東進行開挖
1、先將路基兩側邊溝挑出,接著進行主路的土方開挖:先全幅開挖20m長,直至需要的換填層,緊接著用30cm~50cm的石料進行換填,再用10cm~20cm碎石填充空隙(此時的積水會隨著邊溝排出去一部分,別一部分會在第二段開挖時排到第二段),接著用22T振動壓路機進行充分碾壓,直至無輪跡。
2、進行第二段的開挖:將挖掘機和運輸車放置在已換填好的路基上進行第二段的開挖及運輸。全幅開挖至需要的換填層,緊接著用30cm~50cm的石料進行換填,再用10cm~20cm碎石填充空隙(此時的積水會隨著邊溝排出去一部分,別一部分會在第三段開挖時排到第三段),接著用22T振動壓路機進行充分碾壓,直至無輪跡。
3、進行第三段的開挖:此時由于開挖深度較深,需分兩層進行開挖。將挖掘機和運輸車放置在第二段已換填好的路基上進行第三段第一層全幅的開挖及運輸;接著將挖掘機放置在已開挖完的第一層上,運輸車依然放置在第二段換填好的路基上進行運輸:開挖第二層時,先將路中心一側開挖至需要的換填層,緊接著用30 cm~50 cm的石料進行換填,再用10 cm~20 cm碎石填充空隙,再進行另一側的開挖。最后用22T振動壓路機全幅進行充分碾壓,直至無輪跡。
4、在K1+280最低處挖一個集水坑,以使流至第三段的積水最后流至集水坑,再用泥漿泵抽走。
5、換填深度的確定:由于K1+280鐵路橋涵在頂進施工以后整體下沉了約有2.0m。因此確定在K1+380~K1+280段換填深度為2.5m,以西地段逐漸降至0.8m。
6、不安全因素的預防:在開挖土方的同時,將兩側邊坡削出1:1.5的坡度,用彩色帶設成警示標志,白天派專人看護,預防安全事故的發生。
(二)、由東向西進行開挖
1、將此段兩側的排水溝按標高挑出,作為路基挖方排水溝,并在K1+280最低處挖集水井備用。
2、先從K1+280處開始,逐漸向西進行全幅挖掘。由于K1+280~K1+420段挖方深度在5.4m~1.718m范圍之間,需分2層由東向西進行,積水會隨著開挖逐步流到排水溝和集水井,再用泥漿泵抽出。
3、在挖掘第一層時,由K1+280處開始,挖掘深度以挖掘機的最大限度為準,并保證東低西高的縱坡面,一直到K1+420處。
4、挖完第一層后,做一條施工便道,再進行第二層的開挖。由K1+280處開始,挖掘機站在便道的兩側進行裝料,運料車停在便道上向外運料,直至換填層底部。
5、接著由K1+420向西至K1+600開始全幅一次性挖掘到位,(此段挖方深度在0.054m~1.718m范圍之間),直至換填層底部。
6、此段全部挖完后,由西向東進行全寬換填。
7、挖掘時按路基頂設計標高試挖,當發現粘土或淤泥質土時,及時同建設單位和監理聯系確定加深尺寸。
8、換填深度的確定:由于K1+280鐵路橋涵在頂進施工以后整體下沉了約有2.0 m,因此確定在K1+380~K1+280段換填深度為2.5 m,以西地段逐漸降至0.8 m
9、不安全因素的預防:在開挖土方的同時,將兩側邊坡削出1:1.5的坡度,用彩色帶設成警示標志,白天派專人看護,預防安全事故的發生。
四、施工方案的確定
(一)原因分析
第一套施工方案:
1、當各段進行換填后壓路機進行碾壓時,挖掘機和運輸車沒有進行下一段土方開挖的工作面,浪費時間
2、由于地下水位較低,且兩側會向路基方向滲水,所以水量較大,當每一段在進行換填時,隨事先挑出的邊溝流出時很可能會造成塌方,不安全因素會增大
3、無法隨邊溝排出的水會流到下一開挖段,給土方開挖增加難度,同時也不符合現場文明施工的要求。
(二)因此選擇第二套施工方案。
五、施工要求
施工方案確定后,項目部立即指派有經驗的施工人員,并組織15臺自卸汽車,2臺挖掘機和2臺裝載機,于4月1日開始施工。
(一)工期要求
此施工段有地下水,又是深挖方地段,因此要避開雨季施工。施工日期為4月1日至5月1日。
(二)質量要求
路基是承受荷載的承載體,如果其穩定性和剛度達不到要求,會直接影響到路面整體性,造成路面的破壞。該路段是深挖方地段,又有地下水,因此必須要嚴格按施工規范施工,各項檢測指標要達到評定標準和設計值的上限,尤其是彎沉。
(三)安全要求
安全是質量的基礎,是效益的保障。該地段施工作業面較窄,機械較多,要嚴格機械施工次序,派專人指揮車輛,保證安全施工。尤其是該路段是深挖方地段,又有地下水,施工過程中必須要保證邊坡的穩定,避免塌方事故的發生。
六、體會:在高挖方且有地下水的施工段,水的處理及解決方法是關鍵,否則無法保證路基的穩定性;其次是換填料的選擇,粒徑太大,造成空隙較大,經過長時間的行車,會造成路基的不均勻沉降,粒徑太小,會造成路基的不穩定,應用小粒徑石料填充大粒徑石料的空隙,再經過充分的壓實;再其次是安全防護問題,高挖方地段且有水地段很容易發生坍塌事故,要增強安全意識,加強防護措施,避免安全事故的發生。
參考文獻
《公路工程質量檢驗評定標準》第一冊土建工程人民交通出版社2005年1月1日實施
近幾年,由于經濟的發展帶動建筑市場的繁榮,樓房建筑越來越密集,土地資源的短缺,在既有的土地上增建的建筑越來越多,對于規劃容許的條件下做局部的增建改建,以最有限的土地獲取最大的使用空間,同時為了滿足一定的使用功能要求,對相鄰的地下建筑進行連接,筆者在近幾年接觸的改建擴建工程中新舊結構的連接及細部構造采用了下面的做法,特別是針對地下有防水要求地下室結構連接,收到了較好的防水效果。現選以一個較為典型的工程實例剖析如下:
1.工程概況
遼寧電力有限公司綜合樓工程新舊車庫連接,連接位置位于新建綜合樓底下一層車庫與原辦公樓一層車庫相連。連接部分位于地下一層基底標高為-5.700m,頂部標高為-1.500m,該地區常年穩定的地下水位為-3.500m,地下水位較高,因此本工程的施工對于防水要求較高,特別是接建的工程,連接部分為8m寬汽車通道和3m寬人行通道。具體的連接做法為將原有的辦公樓地下一層400mm厚的防水剪力墻鑿出相應的通道口,然后對鑿出的剪力墻洞口頂部進行植筋增加梁進行加固,對于剪力墻的洞口同新建通道洞口進行植筋,增加四周剪力墻、板及樓板連接帶,通過橡膠止水帶與新建通道進行連接。
2.施工操作具體方法及步驟
2.1根據放線要求,在新、舊樓通道連接之前,需要先將原車庫與新車庫之間的外墻體拆除,同時不能破壞所需要的建筑結構。具體做法是用水鉆先在即將拆除墻體的四周打孔,為防止打孔位置發生偏移,要求打孔前每隔一定距離都要用水準儀和經緯儀來測量定位。
2.2結構連接處植筋施工。
根據設計圖紙的要求,在原建筑物上需要有新鋼筋植入的地方,采用鉆孔植筋的方法來植入鋼筋并使之和原建筑結構相連接牢固。
施工工藝:定位 鉆孔 清孔 鋼材除銹 錨固膠配制 植筋 固化、保護 檢驗
植筋過程中,應注意的幾點問題為:首先植筋的位置應準確,植筋的長度必須符合設計要求,植筋膠應現配現用,植筋膠有一個固化過程,植筋后夏季12小時內不得擾動鋼筋,若有較大擾動宜重新植。 植筋膠在常溫、低溫下均可良好固化,若固化溫度25℃左右,2天即可承受設計荷載;若固化溫度5℃左右,4天即可承受設計荷載,且錨固力隨時間延長繼續增長。 植筋后3~4天可隨機抽檢,檢驗可用千斤頂、錨具、反力架組成的系統作拉拔試驗。一般加載至鋼材的設計力值,檢測結果直觀、可靠。植筋的質量與結構連接的質量牢固與否有直接的關系,必須嚴把植筋質量關。植筋后養護并檢驗合格后方可進行下一工序施工。
2.3結構連接處C60高強灌漿料施工
由于本工程對于原剪力墻墻體連接部位植筋增加的剪力墻體及底板、樓板,由于增加部位梁的截面及剪力墻的截面都比較小,同時接建部位的混凝土的強度要求也較高,設計上要求為C60高強無收縮灌漿料。再此處施工中最關鍵的部位就是施工過程中的新舊混凝土的連接處的界面處理,由于設計中未考慮到此處的界面處理,筆者根據幾年的施工經驗,特別是地下防水混凝土的施工及維修,通過市場的實地考察,最后確定采用水泥基滲透結晶材料來對本工程的新舊混凝土連接處進行專業處理,此處的界面處理是最關鍵的環節,同時也是考慮到在竣工使用過程中此處是否存在滲漏的關鍵施工步驟。同時對于水泥基滲透結晶防水材料用于此處的施工步驟必須嚴格按照要求進行施工,因為此處的施工是最關鍵的環節,也是本工程施工成與敗的關鍵,因此對于此處的界面處理筆者當年的施工步驟如下:
①清理基面:對于鑿除完的剪力墻基層表面應干凈、牢固,對基層表面的油污、油漆、泛堿等必須處理清除干凈。陰陽角等特殊部位預先進行細部處理,再進行大面積施工。
②濕潤基面:施工前15分鐘左右將施工面提前用干凈水澆透,但注意不得有明水。
③秤量凈水:嚴格掌握好水灰比,一般凈水重量按晶威10份:3份凈水,用秤稱量。
④配比攪拌:水泥基滲透結晶防水涂料使用前應特別注意攪拌均勻,因為防水涂料有較多的填充料,如果攪拌不均勻,不僅涂刮困難,而且未攪拌均勻的顆粒留在涂層中,將會影響防水效果,拌料時要掌握好料、水的比例,一次拌料不宜太多,混合時用手提式電動攪拌器攪拌約5分鐘;料漿需在30分鐘內用完,料漿變稠時要頻繁攪拌,中間不能加水。
2.4 待養護三天后方可進行下一步C60高強無收縮灌漿料施工。
2.5同時對于相連接處的伸縮縫部位應注意的關鍵問題是在C60高強無收縮灌漿料及新建通道的防水混凝土施工過程中橡膠止水帶的位置必須正確,嚴格杜絕由于澆筑混凝土導致的止水帶移位而影響伸縮縫部位的防水效果,并且施工過程中嚴格保證止水帶的搭接長度。
3.結束語
通過近幾年施工過的改擴建工程的施工經驗,筆者在有防水結構連接的工程中有以下的體驗,對于防水結構要求的建筑物的連接,最重要的環節就是下面的三點:一是將新舊連接處的界面處理問題解決好,二是凡是連接必然涉及到的就是植筋,對于植筋的強度必須保證,以此來保證結構的牢固性,三是涉及到接建的部分必然涉及伸縮縫和止水帶,止水帶在施工過程必須要保證不移位,保證施工質量。并滿足使用功能。
參考文獻:
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低碳經濟是我們現代社會吹響的一個號角,在低碳經濟的大背景下,水路運輸已經在逐漸成為我們現在發展交通運輸的一個重點內容。加強我們的內河建設,并且在一定程度上加強政策的扶持力度,較大幅度的加大了水水中轉與海鐵中轉的比重,最終形成了交通運輸節能低碳的長效型機制的建議。
一、水路運輸與低碳經濟之間的關系
公路運輸是我們日常生活中較為常見的一種運輸方式;航空運輸對我國的對外貿易起到的重要作用是我們所不能忽視的;鐵路運輸較公路運輸以及航空運輸來說是一種比較節能的運輸方式,符合我們低碳經濟的口號以及主題。水路運輸作為所有運輸方式中的一種,承擔著我國外貿運輸中很大比重的運輸量,除此之外,水路運輸是我們現有的運輸方式中最節省能源,最為經濟的一種運輸方式。對于水路運輸的環保性,根據官方數據顯示,水運二氧化碳的排放量僅僅占全球全部排放的溫室氣體總量2.7%,而且僅占全球二氧化碳全部排放量的3%到4%。水路運輸的節能性也是我們有目共睹的,現在我們在水路運輸中多使用集裝箱船,這種船具有很好的節能特點,排放廢氣量少并且所承擔的運輸量大,是我國運輸行業中不可忽視的重要存在。經濟性也是水路運輸的一大特點,與我們的低碳經濟的主題相吻合。水路運輸的平均成本較少,相比較鐵路運輸以及公路運輸而言可以節約不少的運輸成本,這種現象在長距離運輸中表現的更加淋漓盡致,是我們節約成本的一種經濟的運輸方式。總而言之,水路運輸在節能、經濟以及環保等多個方面與我們的低碳經濟掛鉤,并且為我們現代社會所追求的低碳經濟貢獻了自己的一份力量。
二、水路運輸在低碳經濟背景下的優勢
水路運輸在我們的現代社會的經濟領域承擔著不小的重擔,它在我們現代社會中低碳經濟的大背景下可以得到很好的生存。之所以會產生這樣的現象,主要是因為水路運輸較鐵路運輸以及航空運輸而言能夠更好的與低碳經濟掛鉤,并且能夠更好的為低碳經濟服務。下面我們就水路運輸在低碳經濟背景下的各種各樣的優勢進行簡要的介紹以及分析。
(一)經濟性以及低碳優勢
隨著我們經濟的發展,對于能源的消耗也越來越多,這就造成了我們所用的各種能源的價格逐漸攀升。在這種情況下,水路運輸相對于公路運輸以及鐵路運輸的各種優勢立刻被展現了出來。目前,我們全球范圍內都正面臨著能源危機以及環境危機等,石油價格正在以出乎我們意料的速度攀升,我們正在尋找汽油等能源物質的替代物,在取得重大突破之前,水路運輸仍是最經濟最低碳的運輸方式。
(二)政府扶持水路運輸
在我們的經濟逐漸邁入低碳這種模式的大背景下,政府也逐漸開始出臺各種政策以及措施等來對運輸模式的改變加以引導,從而能夠有效的緩解各大城市中各個道路的交通阻塞以及擁擠現象,減少對資源的浪費以及土地的占用等。在這種情況下,政府開始對水路運輸進行大力扶持。內河成為了政府的扶持重點,經此一來水運運輸更加的興盛,在節約能源的基礎上也收獲了不小的經濟利益,是我們低碳經濟社會的主要表現。
(三)水路運輸高強的環保性
經過計算,運輸同樣重量的貨物,水路運輸所產生的溫室氣體的量更少,約為鐵路運輸的1/5,產生的有毒氣體一氧化碳約為鐵路運輸的1/4。因此,水利運輸在保持其運輸價值的基礎上有著更高的環保性,更加符合我們低碳經濟的主題,能夠在節約能源的同時保護我們的環境。在我們的日常生活以及對外貿易中,采用水路運輸的方法來進行貨物的運輸,可以有效地減少溫室氣體的排放,保護我們的環境,保護我們的地球。
三、發展水路運輸的建議
隨著我們低碳經濟的口號的提出,水路運輸這種在低碳經濟方面有著明確優勢的運輸方式逐漸脫穎而出,并且很快就得到了大家的廣泛認可,與此同時也得到了來自于政府方面的大力支持。關于發展水路運輸的問題,以低碳經濟為背景我們提出以下幾條建議,從而可以更好的味低碳經濟服務。
(一)發展內河運輸
在各大城市中,交通擁擠、交通阻塞已經成為了我們生活中的一個組成部分,對我們的生活造成了很多的困擾以及不便。水路運輸盛行的今天,我們可以加大對內河運輸的建設,從而緩解城市的交通阻塞現象。公路運輸造就不堪重負,高速公路堵車的事件對我們來說已經不再新奇,水水中轉以及水水聯運可以有效的緩解這個問題,在實現低碳經濟的同時保護我們所生存的環境。
(二)海運以及鐵路運輸的有效結合
水路運輸在低碳經濟的實現等方面有著十分重大的貢獻,但是為了確保可以收貨更多的利益,將快速的鐵路運輸與水路運輸相結合是我們新提出的一種辦法。水路運輸與鐵路運輸實現完全無縫的對接之后,我們的海鐵聯運就得到了有效的保障,從而提高運輸的速度以及運輸的廣度,從而與低碳經濟更為有效的結合在一起。
四、結束語
水路運輸是現代社會以低碳經濟為背景的大環境下的寵兒,它不僅具有節約能源的優勢,還能在實現經濟利益的基礎上有效的減少廢棄物的排放,減緩了全球變暖的步伐。正因為它相對于鐵路運輸以及公路運輸的優勢,政府開始對其進行大力的扶持,它也正逐漸成為我們低碳經濟的實現的主要動力來源。
參考文獻:
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A文章編號:
1、引言
地下工程的防水質量是工程質量的一項重要內容,在某些地段由地質原因,地下結構易發生滲漏水而影響使用功能事例在國內外都屢見不鮮。在防水措施各個環節中,防水混凝土的施工等工藝上,最易發生一些細節上的疏漏。本文就某工程項目地下室工程防水方案優化,同時,談談個人的見解。
2、工程情況分析
某大夏位于杭州城區,工程分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區,每個區的地下均為連為一體的兩層地下室,上部則是由多幢獨立的高層商務辦公樓組成的商務區。本文以Ⅰ、Ⅱ區的地下室防水工程為例,分析原防水設計方案存在的問題及對原方案的優化設計。Ⅰ區的地下室建筑總面積為 35631m², 其中地下一層建筑面積為17444m²,地下二層建筑面積18187m²;Ⅱ區的地下室建筑總面積為33867m²,其中地下一層建筑面積為16316m², 地下二層建筑面積17551m²。
3、原有防水設計方案分析
本地下工程防水等級為二級,其中變配電部分一級,工程設計使用年限為50年。原防水設計概要如下:
地下室底板防水:底板下墊層2厚濕鋪法高分子復合雙面自粘防水卷材鋼筋混凝土自防水結構底板C25 細石混凝土找平。
地下室側壁防水:鋼筋混凝土自防水結構側板刷界面劑一道1.2 厚水泥基滲透結晶型防水涂料(以下簡稱 CCCW)一道2 厚濕鋪法高分子復合單面自粘防水卷材外 120 磚墻保護層(地下室頂板上側墻保護用 60 厚磚)素土分層夯實。
地下室頂板防水(上覆土時):鋼筋混凝土自防水結構頂板1∶8 水泥陶粒 1%找坡層 (最薄處 30厚)20 厚1∶2.5水泥砂漿找平層1.2厚水泥基滲透結晶型防水涂料1道2厚濕鋪法高分子復合單面自粘防水卷材無紡布隔離層40厚C25細石混凝土(內摻微膨脹劑,配 Φ6@150 雙向,分格縫縱橫與排水溝結合,縫寬400mm,縫內填碎石)塑料板排水層植被(遇道路、廣場等硬地時按市政設計)
地下室頂板防水(上部為室內):鋼筋混凝土自防水頂板建筑垃圾回填分層夯實80厚C20 細石混凝土隨搗隨抹平(面層見各單體樓面)。
設備管線穿墻的防水設計:參照 02J301-1/46《地下建筑防水構造》(柔性防水穿墻管)內容;若群管穿墻時,參照 02J301-55 部分內容。
4、防水工程優化思考
對于本地下工程的防水設計優化參照了《地下工程防水技術規范》(GB 50108—2008)、《混凝土結構設計規范》(GB 50010—2010)、《地下防水工程質量驗收規范》(GB 50208—2011)、《混凝土結構耐久性設計與施工指南》(中國土木工程學會標準 CCES 01—2004)(2005 年修訂版)等標準規范。
4.1結構混凝土自防水工程的優化
在原設計中,并沒有針對結構混凝土自防水進行全面設計,而是僅在結構說明中提到混凝土的強度≥C30,抗滲等級≥S8,混凝土中摻加膨脹劑等要求。混凝土自防水是與混凝土的耐久性相輔相承的,是地下結構防水的重要環節。 建議混凝土自防水及耐久性的設計優化措施如下:
設計應具體提出混凝土的抗滲等級、強度等級、長期致密性及耐久性檢測等性能指標要求。根據結構的埋深確定混凝土的抗滲等級,一般當結構埋深≤10 m 時,混凝土抗滲等級≥S6;當10m≤結構埋深≤20 m時,混凝土抗滲等級應≥S8。但結構混凝土的抗滲等級也可根據結構的重要性和使用年限作適當提高。原設計的抗滲等級≥S8 是可取的。混凝土強度首先應滿足結構的計算要求,在此前提下,防水混凝土最低的結構強度等級≥C30。
隨著現在混凝土技術和材料的發展,再加之混凝土自防水和耐久性的高要求,混凝土的強度等級往往會遠超出最低要求,因此原設計的混凝土強度等級≥C30偏低,建議改為≥C35。混凝土長期致密性主要靠混凝土的耐久性檢測來檢驗,即包括混凝土的氯離子擴散系數及快速碳化深度兩項。混凝土的氯離子擴散系數的檢測方法多種多樣,大致分為自然擴散法和加速擴散法兩類,后者還分若干種方法。現在氯離子擴散系數的檢測相對快速的方法為 RCM 法,用此方法測得的現澆混凝土氯離子擴散系數
一般認為碳化進行到混凝土中鋼筋表面時鋼筋才失去鈍化膜產生銹蝕,因此常把二氧化碳擴散到鋼筋表面的時間作為預測鋼筋混凝土構筑物壽命的一個重要手段。
4.2 結構外包防水層工程優化
原設計外包防水層是采用“厚濕鋪法高分子復合自粘防水卷材”,這里面出現了幾個常見的問題。水泥基滲透結晶型防水涂料作為一種剛性防水涂料可以單獨作為結構的外防水層。 如果使用在混凝土新老結構的交接面上, 則可以作為界面劑使用。而原設計將加強側墻及頂板防水的水泥基滲透結晶型防水涂料看作是防水卷材與混凝土結構的界面劑,這是不對的。
其次,防水卷材的使用方法問題。 原設計從施工角度出發,在結構底板采用雙面自粘防水卷材,此種做法利用卷材的雙面自粘,在鋪設時先和混凝土墊層固定,然后再和現澆結構底板粘結。 但這種做法欠妥當,即卷材受雙面的變形約束,不利于卷材長期防水。因此,對于一般地下結構的外包自粘性卷材,應強調卷材與被保護的結構混凝土的長期粘結,而盡量使卷材不受外部墊層、圍護結構等的影響。自粘防水卷材 (尤其是后鋪的自粘防水卷材)應強調與結構混凝土本體基面直接的粘結,而原設計的頂板卷材卻是粘結在找坡與找平層之上,這是典型的造成卷材與結構面間“竄水”現象的錯誤設計。對于結構外包防水層的設計優化意見為:底板應采用能與現澆混凝土粘結的自粘性防水卷材,側墻與頂板也應選用能和混凝土基面長期粘結的、防水性能好的自粘性防水卷材。
上述所用自粘性防水卷材命名要規范,且均應補充相應的技術性能指標,以便控制工程質量。 原設計的側墻與頂板外防水層的保護層還是符合有關規范要求的,只是頂板細石混凝土保護層厚度,規范規定≥50 mm,如無特殊要求,則可以不用摻加膨脹劑和設置鋼筋網片。
4.3 結構接縫防水處優化設置
該工程結構設計說明中,談到本地下工程結構采用后澆帶,并在圖中有后澆帶的具置,但缺少所有結構接縫的具體防水做法。一般民用建筑的地下結構接縫以施工縫為主,只有在出入口通道等位置設置結構變形縫。 本工程的結構施工縫主要分為側墻的水平施工縫與貫穿結構底板、側墻、頂板的垂直后澆帶施工縫,圖1為水平施工縫防水構造處理的通常做法,建議原設計補充。圖1中的止水帶、密封膠或注漿管等防水材料應根據結構側墻的寬度確定具體安裝位置,并在正式圖紙中標定。 鋼板止水帶可選 200~300 mm 寬的鍍鋅鋼
板,形狀除圖示外,還可選擇波紋形或其他形狀。
水平施工縫兩種常用的結構防水處理(圖一)
底板后澆帶施工裂縫常用的兩種防水處理(圖2 )
側墻后澆帶施工裂縫常用的兩種防(圖3)
圖2 和圖3分別是底板和側墻后澆帶施工縫的常用防水構造處理,頂板后澆帶施工縫防水構造參照底板。 后澆帶施工縫防水設計多種多樣,可以選擇可超前止水的后澆帶防水構造,也可參考上海市建筑標準設計 《地下工程止水帶應用圖》(DBJT08—99—2004)。 后澆帶混凝土應采用高出相鄰混凝土一級的高標號、膨脹混凝土,施工的時間間隔應滿足有關施工規定。 值得注意的是水平施工縫與垂直后澆帶施工縫中的防水材料(止水帶、止水條、注漿管等)在交對于防水混凝土結構,由于結構構件要承擔地下水的水頭壓力,同時在結構接縫處還要預埋一些防水材料等,因此從防水角度出發,規定了防水混凝土結構構件的最小厚度不應小于 250 mm。 在原結構設計中,局部頂板就出現了 200 mm 厚的地方,因此建議加大結構頂板的厚度。對于全包防水的帶樁基的地下結構,樁頭防水處理也是關鍵,但原設計中卻缺少此節點的設計。 防水從根本上講是為結構服務的,而結構構造要求樁基嵌入結構底板要有一定的深度,卷材的加強層卻將樁頭嵌入底板部分包圍了,看似達到了結構防水作用,但卻破壞了樁頭與結構底板嵌固的結構要求。 另外,卷材一層又一層的加強,看似對此節點的重視,但越是復雜的節點施工難度越大,為了避免上述問題,建議采用圖4所示的樁頭防水設計。
中圖分類號:K242 文獻標識碼:A 文章編號:1673-2596(2016)09-0036-02
唐宋時期的黃河中下游地區是我國主要農業產區,在社會發展歷史中占有重要地位,同時,歷史記錄中該地區地區也是水旱災害頻發地區。唐宋時期各級政府對黃河中下游地區水旱災害問題十分重視,并制定有預防、抗災減災以及災后救治等較為全面系統的政策措施和救助機制。由于近年來我國黃河中下游地區自然災害頻發,損失巨大。因此,研究唐宋時期該區域水旱災害發生狀況及政府應對,對現代社會防災減災工作具有重要借鑒和指導意義。
一、唐宋時期黃河中下游地區水旱災害及其影響
(一)水旱災害的成因
首先,氣候條件方面:黃河中下游地區位于我國中東部,屬于大陸季風氣候,降水集中于夏秋兩季,冬春降水較少,全面降水偏低,因此在唐宋時期黃河中下游地區降水實況呈現兩極分化態勢――冬春旱災,夏秋水災。其次,地勢條件方面:受構造運動影響黃河中下游地區呈現出中間偏低而南北偏高的階地性地形,地貌以高原、山地為主,境內河流呈網狀密布,渭河兩岸支流眾多,受階梯狀地形影響河流比降大水流湍急。一方面,地勢平均海拔偏高,阻礙水汽進入從而誘發旱災,另一方面河網直流密布,夏秋雨水集中時期容易誘發水災。再次,生態條件方面:黃河中下游地區在唐宋時期地表覆蓋率較低,缺少地被植物的保護,對空氣的濕度調節能力弱導致土壤保墑性差,加之降水量低容易發生旱災;另一方面,雨水集中的夏秋季節,由于缺少植被保護,土壤固結性差,容易發生泥石流,加重水災影響。
(二)水旱災害的影響
1.對農業的影響
水旱災的發生無疑對黃河中下游糧食產區的農業生產帶來了極大破壞,常引起農作物減產、絕收,農業用田遭到毀壞。春末、夏末是黃河中下游地區旱災多發期,而這時也是小麥和水稻等主要糧食作物生長需要大量水分的關鍵時期,旱災會致使其減產甚至枯死絕收。夏秋多發的水災不僅會淹沒農田,摧毀農作物,還會沖垮田地,導致大批良田被毀。
2.對社會發展的影響
一方面,水災會直接導致百姓傷亡、房屋被淹、農作物被毀,就史料記載,唐咸亨元年大雨造成山洪溺死者超過五千。另一方面水旱災害導致農業發展受阻,糧食生產大幅減少,在農業為天的唐宋時期,大量百姓因饑餓而死。此外,水旱災后過后通常會頻發瘟疫等各類疾病,由于醫療衛生條件差,造成大批災民死亡。
3.對統治王朝的影響
唐宋時期黃河中下游地區水旱災害頻發,一方面,災民數量驟升,為賑災救濟,中央財政面臨著巨大的財政壓力,而災民聚集也容易誘發社會動亂,影響內部安定團結。另一方面,受封建思想的影響,許多災民將水旱災害歸因于天譴,一些不利于統治階級的言論在民間散播,統治階級對民眾的思想管制受到了一定威脅。
二、唐宋時期黃河中下游地區水旱災害的治理策略
(一)災前預防
災前預防措施對于真正解決災害問題有著重要意義。首先,完善水利工程機構及設施。唐宋時期政府大興水利工程建設,建立并完善了自中央至地方全國性的水利管理機構,嚴格制定相關法令對農業灌溉、河渠提防的修筑及保護等問題進行了監管,將水利管理作為官員考核重要指標;其次,通過賦稅方式建立了諸如太倉、正倉等倉廩積極進行糧食儲備,隨時應對水旱災害造成的糧食短缺問題。再次,唐宋時期建立了完備的水旱災害申報機制和檢查制度,災害發生后得以通過縣――州――中央逐級奏報,保證了中央及地方機關應對災害的實效性,搶占災害防治先機。水利工程的完善、儲糧備荒舉措的推行以及災害申報機制的健全使政府在面對水旱災害時有了更多的應對空間。
(二)災害治理
唐宋時期,政府在面對黃河中下游地區頻繁發生的水旱災害時積極采納了系列措施,全力降低災害帶來的損失。首先,統治者將祈禳歸入到國家禮儀制度中。唐宋時期受封建思想的影響,從中央到百姓普遍將水旱災害歸咎于天譴,是上天神明對人類活動的懲罰。唐宋時期便采用多種形式的祭祀活動祈求神靈眷顧,陰陽平衡;以帝王為首的統治階級采取“避正殿、減膳、撤樂”等舉措回應上天譴責,表達自我反省、憂國憂民、與民眾共渡難關的決心。從統治者的角度來看,這種祭祀活動雖有祈求神明的初衷,但其真正的效果卻體現在向百姓展現統治階層與民共苦的思想,實現穩定民心的效果。其次,在政策方面免除受災地區的賦稅,并調動賑濟糧實行災民救助,靈活采用賑給、賑貸、賑糶等賑濟方式保證災民生命安全,“開倉放糧”是唐宋時期解決水旱災害最直接、最有效的手段,一方面強化了民眾對政府的信任力度,統治階層地位得以鞏固;另一方面災民數量大幅減少,消除了社會不安定因素。再次,地方與中央的無縫配合,地方政府雖然在中央的統一調配下之行救災任務,但同時與中央共同承擔災害造成的損失,也就是說用于賑災的資金一部分來自中央財政,還有一部分則有地方自己承擔。
(三)災后修復
災后的補救措施同預防、救治相輔相成。應災救治雖然能夠在短時期內取得實效,但并不能使災民完全擺脫災害影響。由此,唐宋時期政府采取了多種有利于人民修養生息的措施。首先,采取制度化的e復(e免、給復)舉措減免災民經濟負擔,災后一段時間內受災地區可免交賦稅,保證了寬松的生產恢復環境,這有助于穩定受災民眾的情緒,促使其投入的新生活當中。在相對寬松的賦稅環境下,受災地區的生產、生活得以恢復,經濟發展逐漸復蘇。其次,政府綜合采取幫助喪葬、房屋修葺、贖子等慈善恤民舉措安撫民眾,及時解決受災民眾的吃住問題,緩和社會矛盾,減低了水旱災害造成的次生危害。再次,統治階層厲行節儉為減輕賦稅創造條件;利用授田等優惠措施鼓勵流民返鄉恢復農業生產。
三、唐宋時期黃河中下游地區水旱災害對現代社會的啟示
(一)重視民本思想
唐宋政府在水旱災害時的各種應對機制從本質上講是為了鞏固中央對地方對百姓的統治地位,只有從民眾那里才能獲得長遠利益。所謂的“仁政”實施的物質基礎歸根結底還是來源于百姓,所以上述種種舉措未能從根本上使民眾擺脫水旱災帶來的悲苦境遇,在唐宋時期水旱災害肆虐 、餓殍遍地、民眾窮困的現象依舊周期性出現。盡管如此,我們也應正確認識到在賑災過程中民本思想體現出的價值。對保護民眾生命財產、推動農業發展以及維護社會穩定等多方面都起到了重要的積極作用。從災前預防、災害治理到災后修復,從中央到地方都是以民眾利益為根本出發點,盡管從長遠看利益最大方是統治階級,但不可否認的是民眾的困難得到了切實解決,生產生活得到了有效恢復。
現代社會中,自然災難發生時政府方面應樹立強烈的民本意識,從受災群眾的基本需求出發,在政策上、執政上體現出對民眾的支持和關懷。今天的社會主義建設與唐宋時期的封建統治大不相同,當今社會的實際統治者是人民,政府的執政思想體現的就是廣大民眾的思想,只有切實解決了民眾所需,民眾所求,才能幫助受災群眾從困難中走出來。
(二)提高執政能力
唐宋時期黃河中下游地區水旱災害的防治效果與政府的執政能力息息相關:快捷高效的災情申報制度,完善健全的倉儲應對機制,以及中央到地方從上到下的貫徹執行力都能影響到水旱災害的實際防治效果。在以農業為主要經濟支撐的唐宋時期,人類活動對環境的破壞影響并不大,水旱災害的發生主要是不可抗力因素,因此無論在政通人和的年代還是在社會動蕩的年代,水旱災害并無規律可循。但值得注意的是,不同社會背景下的水旱災害所造成的生產、生活、經濟、社會影響是不同的。政通人和背景下,中央和地方執政能力強,社會的抗災能力強,災害發生后能夠得到及時有效的治理,所造成的危害較小。例如,貞觀十三年魏征的一封上諫書中提到,貞觀初期自然災害頻發,但在政府的有效應對下政局動蕩年代或統治者昏庸無能,地方官員貪污受賄的時期,水旱災害發生后處于無人過問狀態,社會救差,必然會加劇惡劣影響。而到了后期卻因吏治黑暗而導致一般的災害也能使得人們怨聲載道。
(三)維護生態平衡
唐宋時期黃河中下游地區水旱災害頻發的一個重要原因是生態條件不佳,主要表現在地被植物覆蓋率低,土壤松散、固結性差不利于調節生態平衡。黃河中下游地區屬大陸季風氣候,降水集中,水旱兩極現象嚴重,因此維護好生態平衡,構造和諧的氣候條件是根治水旱災害的重要方式。一方面,選種抗旱能力較強的本地樹種,擴大高原、山地等地形的植被覆蓋率,固結土壤,防治水土流失,同時調節氣候條件,增加空氣濕度。另一方面,研發培育新樹種應用到生態建設當中,發揮綠色植被的生態價值。此外,強化群眾的生態意識,注重對現有植被進行保護,抵制亂砍濫伐,從而構建和諧的生態平衡關系。
四、結語
不可否認,水旱災害的發生與自然環境和有關,然而人類活動造成的影響同樣不容忽視,亂砍濫伐、植被破壞等現象,必然會導致水旱災害的加速發生,鑒于生態環境對人類生存環境的重要作用,走人與自然和諧發展的道路勢在必行。因此,面對水旱災害,進行科學應對;預防和規避黃河中下游地區水旱災害,是我們目前最重要的工作,也是作為人類生存,留給子孫們最好的禮物。
參考文獻:
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