港口工程施工論文范文
時間:2023-04-08 04:13:30
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篇1
關鍵詞:港口;施工;鉆孔灌注樁
U65
1.主體施工項目和具體方法
1.1碼頭主體工程
(1)樁基礎工程:①鋼筋砼鉆孔灌注樁 成孔;安裝鋼筋籠;(如鋼筋籠過長時,分段吊放,焊接時,可先將下段掛在孔內,吊高第二段進行焊接,逐段焊接,逐段放下,吊入后校正位置垂直,勿使扭曲變形。)清孔;混凝土澆筑:采用垂直導管水下澆筑混凝土的方法。②挖孔樁 挖孔樁,在開工之前,要做好支護設計方案;挖孔:挖土由人工從上至下逐層進行,遇到堅硬風化巖時,采用風炮機輔助進行;綁扎鋼筋:鋼筋籠外形尺寸要控制好,防止鋼筋籠扭曲變形;混凝土澆筑:下料采用混凝土導管,砼要垂直灌入樁孔內,避免砼沖擊孔壁造成塌方。砼要連續分層澆筑,每層厚度不超過 50cm,并用插入式振搗器振密實后,才進行下一層混凝土的施工,直至樁頂。在混凝土初凝時抹壓平整,避免出現干縮裂縫,表面的深度漿層鑿除,保證上部承臺或底板的良好連接。③砼預制管樁 砼預制管樁的采購、運輸及堆放,應按規格樁號分層疊置在平整、堅實的地面上,堆放層數小于四層;錘擊法沉樁;接樁。
(2)模板工程
(3)鋼筋工程:①準備工作:核對成品鋼筋的鋼號,直徑、形狀、尺寸和數量等是否與料單料牌相符。如有錯漏,應糾正增補。準備綁扎用的鐵絲,綁扎工具(如鋼筋鉤、帶板口的小橇棍),綁扎架等。準備控制混凝土保護層用的水泥砂漿墊塊。②樁帽鋼筋:四周兩行鋼筋交叉點應每點扎牢,中間部分交叉點可相隔交錯扎牢,但必須保證受力鋼筋不移位。③水平系梁鋼筋:縱向受力鋼筋采用雙層排列時,兩排鋼筋之間應墊以直徑≥25mm 的短鋼筋,以保持其設計距離。箍筋的接頭(彎鉤疊合處)應交錯布置在兩根架立鋼筋上。④柱鋼筋:柱中的豎向鋼筋搭接時,角部鋼筋的彎鉤應與模板成 45°角,箍筋的接頭應成交錯布置在四角縱向鋼筋上,箍筋轉角與縱向鋼筋交叉點均應扎牢,綁扎箍筋時綁扣相互間應成八字形。⑤梁與板鋼筋:縱向受力鋼筋采用雙層或多層排列時,每層之間應用≥25mm 的短鋼筋隔離,箍筋的接頭應交錯布置在在兩根架立鋼筋上,其余同柱口板的鋼筋網綁扎與基礎鋼筋網綁扎相同,但應注意上部的負筋,在澆搗砼時,防止被踩下。
(4)砼工程:①準備工作:根據設計圖紙各部位混凝土標號,送樣到檢測中心做混凝土配合比設計和各項原材料技術性能檢測。根據澆搗砼方量做好原材料采購工作。②混凝土拌合采用現場攪拌站拌合,用混凝土運輸車送到各施工現場澆搗點。③混凝土澆搗時,嚴格按照施工規范施工,柱澆筑時,分層鋪筑,每層鋪筑厚度不宜超過 50cm,并用插入式振搗器振搗密實后才進行下一層砼的鋪筑。梁板澆筑采用趕漿法,由一端開始,用振搗器振搗并將砼漿向前趕,梁板砼一次性連續澆完,不留施工縫,振搗完畢后用木抹子抹平,其上面沒有其他結構的部位,在砼初凝時用鐵抹尺子抹平收光。④混凝土澆搗完畢達到終凝后,淋水養護 14 晝夜,使混凝土表面保持濕潤,不得出現時干時濕的現場。
1.2清港池工程施工方法:
(1)碼頭主體內港池用挖掘機清理。當樁基礎完成后,用挖掘機根據設計圖紙高程進行,泥漿用自卸汽車運至業主指定的棄土場堆放。(2)碼頭主體外側港池在主體施工過程中,用抓斗式挖泥船清理,泥砂用運泥船運到業主指定的棄土回填場。用抓斗式清挖時,一定要按照擬定線路進行,挖掘時,分層開挖,條與條之間重疊開挖,避免出現漏挖和欠挖。(3)水下鉆孔爆破施工,碼頭前沿部位港池,有一部分強風化泥巖必須清理,根據地質資料顯示,用挖泥船和挖掘機無法施工,準備采用水下鉆孔爆破施工。在進行樁基礎施工前,用挖掘船將河床上部泥砂清理,在工作船上鉆孔,埋設藥包,用電雷管引爆。當爆破完成后,用抓斗式挖泥船清理石碴,運泥船運到業主指定的棄土回填場。港池驗收采用硬式掃床的驗收方法,測出掃床軌跡圖,如發現欠挖的地方,立即進行返工,直至達到設計要求為止。
2.港口施工工程常見質量問題及防治方法
由于沖孔灌注樁存在著混凝土灌注技術復雜、施工難度大等弱點,導致施工過程中產生了多種質量缺陷。以下主要對港口工程沖孔灌注樁施工過程中存在的孔壁坍陷、樁孔偏斜、鋼筋籠上浮、樁底沉渣量過多、斷樁、卡管、混凝土流失等質量缺陷進行了分析并提出了處理措施。
2.1初灌未封底,導管堵塞,導管漏水,導管拔出混凝土面
處理措施:須由有經驗的工程師現場指導,導管長度、吊預制混凝土球閥鐵絲長度、鐵絲抗拉強度、混凝土面實際位置等數據,必須在事先正確確定。提升導管要準確可靠,灌注砼過程中隨時測量導管埋深,并嚴格遵守操作規程。
2.2鋼筋籠上浮
處理措施:當灌注到鋼筋籠底部時,應緩慢放料,盡量減小埋深,減小對導管的沖力。確定放置鋼筋籠的初始位置一定要準確,并且鋼筋籠要與孔口固定牢固;加快混凝土灌注速度,使灌注時間縮短,也可采用摻外加劑的方法,使混凝土頂面進入鋼筋籠時的流動性保持在較大范圍內;混凝土灌注接近鋼筋籠時,導管的理智深度控制在 1.5~2.0m 左右;灌注混凝土時,混凝土澆注的標高及導管埋深數據應隨時掌握并控制好,當混凝土沒過鋼筋籠底端 2~3m 時,要將導管及時提至鋼筋籠底端以上;切不可把導管提至混凝土面以上,導管應埋在混凝土面以下 2~4m 不能大于 5m 也不能小于1m。如果施工中出向鋼筋籠上浮,要及時停止灌注混凝土,對導管埋深和已澆混凝土面的標高進行準確計算,提升導管之后再進行灌注,上浮現象即可消失。
2.3孔壁坍陷,樁頂空心
導管埋得太深,拔出時底部已接近初凝,導管拔上后砼不能及時沖填,造成泥漿填人。如果導管插入混凝土中的深度較大,供應混凝土間隔時間較長,且混凝土和易性稍差,極易發生“埋管”事故。處理措施:可以將樁錘提起,用小石塊、粘土塊填孔,使其比塌孔位置高 1~2m,對填好的小石塊、粘土塊進行反復沖擊,使孔壁更加牢固。適當埋深護筒,并選用優質的泥漿、粘土密實填封護筒四周。成孔后,盡量縮短混凝土的灌注時間。針對松散易坍的土質,要加大護筒埋深,護筒四周用粘土密實填封,采用優質的泥漿,使泥漿的比重和粘度提高,確保護筒內泥漿水位比地下水位高。安放鋼筋籠時,要對準孔位,不要碰撞孔壁,接長鋼筋籠時,焊接速度要加快,要縮短沉放時間。鉆孔完成后,待灌時間不能超過 3h,同時在保證施工質量的前提下,要盡可能縮短灌注時間。
2.4樁孔偏斜,樁身有央渣、夾泥、蜂窩
灌注砼過程中,因導管漏水或導管提漏而二次下球也是造成夾泥層的原因。
處理措施:澆注過程中,須不斷測定混凝土面上升高度,并根據混凝土供應情況來確定拆卸導管的時間、長度,以免發生樁身夾渣、夾泥、蜂窩事故。選用鉆桿剛度大的鉆機,安裝鉆機的時候,要求轉盤中心與鉆架上起吊滑輪在同一軸線。在斜度大的地方施工時,要把場地夯實平整,使軌道枕木均勻著地,同時安裝導正裝置。碰到大的探頭石或其它硬物時,可將鉆機的速度跳到慢檔。
2.5斷樁
處理措施:鉆孔完成后, 要做好清空工作,常用的方法是采用沖洗液清孔,同時根據孔內沉渣情況控制好清空時間,清孔后一定要及時灌注混凝土,以免孔底部的沉渣超過規范規定。混凝土灌注之前一定要進行孔徑測量,準確地計算出全孔以及首次混凝土的灌注量。在混凝土的澆注過程中,導管的埋深和混凝土面標高要進行實時精確的控制,導管的提升要嚴格遵守操作規程做到準確可靠。掌握好混凝土配合比例,使混凝土具有較好的和易性和流動性,將坍落度損失控制在滿足灌注要求的范圍內。施工前要用水泥或套管對地下水活動較大的地段進行處理,止水后才可以進行混凝土灌注。灌注混凝土時,準備灌注的混凝土要足量,從導管內灌入,灌注過程要連續、快速,灌注混凝土過程中盡可能不要出現停電、停水現象。根據首次混凝土灌入量的多少選擇綁扎水泥隔水塞的鐵絲,保證不斷裂。根據導管外混凝土的上升高度決定導管的拆卸長度,同時確保導管的密封性良好,不要拔起過多。
2.6混凝土流失
處理措施:鉆孔完成后,若孔中水位低于其他相鄰的孔或水位突然降低是,將一定量的較大的石塊投入孔中,使待孔中的水位上升,迅速灌注混凝土;適當增加水泥用量,利用水泥將混凝土與原先投入的石塊更好的混合在一起。
3.港口工程施工展望
隨著社會的進步與發展,我國的港口建設取得了很大的成就,也為我國社會主義經濟建設做出了巨大的貢獻,但是也應該同時看到這其中存在的問題。在研究港口工程建設中的環境工程地質問題也很重要。
具體的工程地質問題主要有:(1)港口淤積。北方港口淤積的程度要輕于南方的港口淤積,同時隨著世界自然環境總體的惡化,港口淤積程度也在不斷加深。(2)港工地基變形。港口工程的地基就更不穩定,承擔著比陸地相似建筑物大得多的負荷。港口周圍生態環境惡化。(3)港口周圍生態環境惡化。港口工程建設使大量建筑物填塞河道,港口建設過程中,在航道疏浚、港池挖泥過程中,底內生物和底上生物因航道底部的底泥開挖、搬運,將全部損失,部分游泳能力差的底棲游泳生物如底棲魚類、蝦類也將因躲避不及而被損傷或掩埋;此外,挖泥施工產生的高濃度的懸浮物和重金屬溶出物質也可能會對水生生態環境產生不利影響,從而造成海洋生物資源的破壞,開發建設港口應采取必要的環保措施,盡可能的保護海洋生態環境不遭破壞。
因此,要根據港口的特點,搞好資源調查,使不良影響減少到最低限度,使之發揮最大經濟和社會效益;防治污染,保護環境;采取措施,防止港口周圍水土流失。
篇2
關鍵詞:鉆孔灌注樁;問題分析;防治措施
Abstract: This paper combine the work practice analyzed the problem of bored pile construction in dock project often, and point out the corresponding countermeasures and prevention measures for reference.Key words: bored piles; problem analysis; control measures
中圖分類號:U443.15+4 文獻標識碼:A文章編號:
前言
鉆孔灌注樁是一種比較常見的樁型,在各種地基上均可使用,能建造比預制樁的直徑大的多的樁,因此廣泛用于港口工程中。某石化項目碼頭工程采用高樁預應力梁板結構及高樁墩式結構,共有273根φ1000mm鉆孔灌注樁,均須鉆入強風化層,總工期為300個日歷天,與鋼管樁沉樁施工相互交叉干擾,施工壓力很大,因此,必須落實施工技術措施,并加強施工質量管理,密切注意控制好施工過程中每一個環節的質量,力爭將隱患消除在成樁之前,確保樁基工程施工質量。筆者就樁基施工中常遇到的問題及防治措施試述如下:
1、鉆孔問題及防治措施
1.1鉆孔位置和垂直度偏差過大
造成原因:鉆孔過程中遇到地下障礙物產生孔位偏差;鉆機安裝就位穩定性差,作業時鉆機不穩或鉆桿彎曲;地面軟弱或軟硬不均勻;水上施工平臺穩定性差或高低不平;遇斜狀變化分布土層或土層中夾有大的孤石或其它硬物等。
防治方法:鉆孔施工選用沖抓鉆機,利用沖擊功能將石塊等障礙物擊碎,并抓出塊石碎體;陸上場地夯實、整平,軌道枕木均勻著地;水上施工平臺確保排架穩定,平臺頂面標高不受位影響;安裝鉆機時要求轉盤中心與鉆架上的起吊滑輪在同一軸線,鉆桿位置偏差不大于200mm;在不均勻地層中鉆孔時,選用自重大、鉆桿剛度大的鉆機;進入不均勻地層或碰到孤石時,鉆速要放慢檔;安裝導正裝置防止孔斜;如遇鉆孔偏斜,可提起鉆頭,上下反復掃孔幾次,以便削去硬土,萬一糾偏無效,應在孔內填粘土至偏孔處500mm以上,重新鉆孔。
1.2孔壁坍陷
造成原因:土質松散、泥漿護壁不好、護筒周圍未用粘土緊密填封、護筒內水位不高等是孔壁坍陷的主要原因。另外,鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長也會引起孔壁坍陷。
防治方法:在松散易坍的土層中,適當加大護筒埋深;用粘土密實填封護筒四周;使用優質的泥漿,提高泥漿的比重和粘度,保持護筒內泥漿水位高于地下水位;鋼筋籠搬運和吊裝過程防止變形,安放時要對準孔位,避免碰撞孔壁;鋼筋籠接長應加快焊接時間;成孔后待灌時間一般不大于3h,并控制混凝土的灌注時間,在保證施工質量的前提下,盡量縮短混凝土的灌注時間。
1.3縮頸
造成原因:塑性土膨脹。
防治方法:采用優質的泥漿,泥漿的比重要加大,降低失水量;成孔過程加大泵量,成孔速度要加快,在成孔一段時間內,孔壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,亦不會引起膨脹;如出現縮頸,可采用上下反復掃孔的辦法擴大孔徑。
1.4孔底沉渣厚度過大
造成原因:清孔不干凈或未進行二次清孔;泥漿比重過小或混凝土注入量不足而難以將沉渣浮起;鋼筋籠吊放過程中未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落孔底;清孔后待灌時間過長,致使泥漿沉積。
防治方法:成孔后,鉆頭提高孔底100~200mm,保持慢速空轉,維持循環清孔時間不小于30min;采用性能較好的優質泥漿,控制泥漿的比重和粘度;吊放鋼筋籠時,鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁;鋼筋籠對接可采用鋼筋冷壓接頭工藝加快對接速度,減少空孔時間,從而減少沉渣;鋼筋籠就位后,檢查沉渣量,如果沉渣量超過規范要求,則利用導管進行二次清孔,直至孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規范要求;開始灌注混凝土時,導管底部至孔底的距離以30~40mm為宜;混凝土的儲備量要足夠,使導管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目的。
2水下混凝土灌注問題及防治措施
2.1鋼筋籠上浮
鋼筋籠上浮是指鋼筋籠的位置高于設計位置的現象。
造成原因:鋼筋籠放置初始位置過高;混凝土流動性過小,導管在混凝土中埋置深度過大,混凝土頂升鋼筋籠;當混凝土灌注至鋼筋籠底時,若此時提升導管,由于導管底端距離鋼筋籠底僅有1.0m左右,澆筑的混凝土自導管流出后具有較大的沖擊力,推動了鋼筋籠上浮。
防治方法:鋼筋籠初始位置應定位準確,并與孔口固定牢固;加快混凝土灌注速度,縮短灌注時間,或摻外加劑,防止混凝土頂面進入鋼筋籠時流動性變小;混凝土灌注接近鋼筋籠時,控制導管埋深在1.5~2.0m;混凝土灌注過程中,應隨時掌握混凝土澆注的標高及導管埋深,當混凝土埋過鋼筋籠底端2~3m時,應及時將導管提至鋼筋籠底端以上;導管在混凝土面以下的埋置深度一般宜保持在2~4m,不宜大于5m也不應小于1m,嚴禁把導管提至混凝土面之上;萬一發生鋼筋籠上浮現象,應立即停止灌注混凝土,準確計算導管埋深和已澆混凝土面的標高,提升導管后再進行灌注,上浮現象即可消失。
2.2卡管
造成原因:初灌時,隔水栓堵管;混凝土的和易性、流動性差,造成混凝土離析;混凝土粗骨料粒徑過大;鋼筋籠吊裝后彎曲變形嚴重;施工機械故障引起混凝土澆注不連續,混凝土在導管中停留時間過長;導管不密封進水造成混凝土離析等。防治方法:使用的隔水栓直徑應與導管內徑相配,同時具有良好的隔水性能,保證順利排出;鋼筋籠箍筋間距不能過大,箍筋與主筋要焊接牢固;鋼筋籠吊裝時,注意不要與樁機等碰撞防止彎曲變形;混凝土澆注時,加強對混凝土攪拌時間和坍落度控制,坍落度控制在180~220mm為宜;混凝土必須具備良好的和易性,配合比設計通過試驗確定,粗骨料最大粒徑不得大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4,且應小于40mm;為改善混凝土的和易性和緩凝,水下混凝土宜摻外加劑;導管使用前應試拼裝、試壓,確保導管連接部位的密封性,防止導管進水(試水壓力為0.6~1.0MPa);混凝土澆注過程中,混凝土應緩緩倒入漏斗導管,避免在導管內形成高壓氣塞;施工過程中加強機械設備監控,避免機械發生故障。
2.3混凝土流失
造成原因:孔底遭遇地下暗流,混凝土灌注下去后被地下水沖走。
防治方法:成孔后,發現孔中水位明顯低于其他臨近的孔或水位突然降低較多時,可往孔中投入一定量的較大的石塊,待孔中水位上升后,馬上灌注混凝土;首次灌注混凝土的強度等級比設計要求提高一個等級;適當加大水泥用量,使混凝土與原先投入的石塊能較好混合在一起,確保樁的質量。
2.4斷樁
造成原因:由于導管底端距孔底過遠,混凝土被沖洗液稀釋,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土填充;受地下水活動影響或導管密封不良,沖洗液浸入混凝土,使混凝土水灰比增大,形成樁身中段出現混凝土不凝固;在澆注混凝土過程中,導管提升和起拔過快,露出混凝土面,或因停電、待料等原因造成夾渣,出現樁身巖渣沉積成層,將混凝土樁上下分開;違反操作規程,沒有從導管內灌入混凝土,而是采用從孔口直接倒入混凝土的辦法,產生混凝土離析現象,造成混凝土凝固后不密實堅硬。
防治方法:成孔后,必須認真清孔,一般采用沖洗液清孔;沖孔時間應根據孔內沉渣情況而定,沖孔后應及時灌注混凝土;灌注混凝土前認真測量孔徑,準確計算全孔及首次混凝土灌注量;混凝土灌注過程中,應隨時控制混凝土面標高和導管埋深,嚴格遵守操作規程,準確可靠提升導管;混凝土的配合比要保證有良好的和易性和流動性,坍落度損失應滿足灌注要求;在地下水活動較大的地段,事先要用套管或水泥進行處理,止水成功后方可灌注混凝土;灌注混凝土要從導管內灌入,灌注過程要連續、快速,混凝土用量要足夠;預防停電、停水,確保導管的密封性。
3、結束語
碼頭工程中的鉆孔灌注樁施工大部分是在水下進行的,施工過程無法觀察,成樁后也難以進行開挖驗收。施工中任何一個環節出現問題,都將直接影響到整個工程的質量和進度,甚至給業主造成巨大的經濟損失和不良的社會影響。因此,很有必要對鉆孔灌注樁施工過程容易出現的質量問題進行分析,并總結出相應的對策及防治措施,保證工程質量,控制好工程進度和造價。
參考文獻:
1方偉強; 黃明政灌注樁在港口工程中的應用[J].湖南水利水電,2008(05)
2沈輝港口工程水下鉆孔灌注樁施工分析[J].中國新技術新產品,2011(17)
篇3
【關鍵詞】土木工程概論;課程;改革措施
【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089 (2012)02-0014-02
前言
土木工程概論是在教育部1998年進行專業目錄調整,大土木專業建立后新出現的一門面向入學新生的必修課程,也是一門新興課程。主要介紹土木工程(專業)內涵、土木工程形式、特點、最新成就、發展方向以及土木工程材料、建造方式等內容,還包括土工程學生應具備的知識、能力和學習方法。目的是使學生一入學就了解土木工程的廣闊領域[1],感覺到專業成后可以大有作為,從而產生強烈的學習欲望,建立對專業的深厚感情,樹立投身祖國建設事業的信念。
該課程具有以下特點:
(1)課程較新,不同于力學、建筑學、結構設計等傳統課程,還未形成非常成熟的教學體系;
(2)受眾特殊,面向的是沒有任何基礎的新生,講授的卻是專業性較強的內容;
(3)內容涉及面廣,涵蓋土木工程(專業)的方方面面,即包括專業情況、知識體系、能力要求及學習方法,還包括各種工程形式、建造以及管理等方面的知識;
(4)教學目的特殊,其他課程以傳授知識、培養能力為主,該課程要求學生掌握的內容不多,主要是幫助學生了解大土木的內涵、樹立專業觀念、培養專業學習興趣、了解研究發展的方向。
由于上述原因,導致在目前的課程教學實踐中存在一些問題,未能很好地發揮該課程的的重要作用,為改善教學效果,許多開設土木工程的院校對該課程教學改革進行了有益的探索,在分析了目前土木工程概論教學存在問題的基礎上,我們也結合自身情況進行了相應的教學改革實踐。
1 存在問題
重視不足。由于課程的新興性和介紹性特點,一些學校對該課程重要性認識不足,選派教師、安排學時、教師授課以及學生學習等環節往往不如骨干課程受重視。
課程內容把握差距大。這有教材的原因也有教師的原因,有些教材內容帶有很強的作者或學院背景,本人(學院)哪些方面比較強,往往重點介紹;有些教材重理論介紹,有些教材重建設實例展示;有些教材注重過去發展,有些教材注重未來展望,故此教材內容、形式不統一。因為該課程內容相當寬泛,很少有教師能夠熟悉課程涉及的全部內容,教學實踐中有些授課教師熟悉部分多講,不熟悉部分少講、不講,所以各院校該課程的學習相差較大。
講授方式不固定。目前教學實踐中一般由一名教師主講和多名教師共同講授兩種方式。一人講存在局限性,如前述,土木工程涵蓋過去的多個專業,涉及工程建設的各環節,某一教師不可能是各方面的行家;有些院校組織各方面資深學者就土木工程的某些方面作專題講座的形式來講授,深度和前瞻性都能滿足,但作為課程的系統性不能保證。
教學方法單一。我國高校傳統的教學方法通常只關注教與學,對學生怎樣學、學什么、學多少及學生的認同感關注不夠[2],在教與學的關系中,“教”雖然起著指導作用,但終究是外在的東西,只有“學”才是內在的。學生只有通過主動刻苦的學習,才能把知識內化成自己的才能[3]。目前土木工程概論的教學實踐中也存在重知識、輕方法,重灌輸、輕互動,重教師、輕學生等問題。
教學改革實踐
選擇優質教材,結合專業方向設置制定教學大綱,課程內容既考慮土木工程豐富內涵和知識的系統性,又有學院自身的特點。我院土木工程專業共開設建筑工程、道路與橋梁工程兩方向,擬開設港口工程方向。首先參考了江見鯨等[4]、羅福午[5]、丁大鈞等[6]、陳學軍[7]等多版本教材,最終選定了江見鯨先生、葉志明教授主編的土木工程概論教材及相應CAI教學課件作為教材,其余作為參考教材。江見鯨教材的優點,根據我院專業培養目標要求對其內容做適當的詳略處理,30學時課程,建筑工程、交通土建、土木工程施工各用4課時,工程材料、基礎工程港口工程、土木工程師設計方法各用2學時,其余適當介紹主要內容。
由于教材編制的時效性,至少落后工程實踐2年以上,所以教材使用中,應注意及時將土木工程的新理論、新技術、新方法、新材料及新建典型工程等信息補充至教學中,保證課程的先進性。
2.組織課程組,系統授課。結合前述兩種授課方式的特點,我們成立了以專業負責人主的土木工程概論課程組共5人,其中教授2人、副教授3人,有博士學位2人,碩士學位2人,專長涉及建筑工程、巖土、交通工程、施工組織與管理等方面,這些教師不但有較高的專業水平還有深厚的工程或研究背景。課程組共同討論修訂教學大綱,由負責人進行課程統籌,制定教學計劃,基礎工程、交通工程、施工和設計方法等章節由4名教師主講,其余內容由課程負責人講授。
3.根據課程特點采用啟發性、典型工程實例引導等教學方式。總理在會見第五屆高等教育國家級教學成果獎獲獎代表和北京市優秀教師時提出,孔子說:“不憤不啟,不悱不發”,這八個字的意思就是要實行啟發式教育,把學生作為教學的中心,使學生在學習的整個過程中保持著主動性,主動地提出問題,主動地思考問題,主動去發現,主動去探索。啟發式教育的核心就是要培養學生獨立思考和創新思維。所謂教是為了不教,就是要使學生自己掌握學習的方法,提高創新的能力。該課程面向剛入學還沒有建立工程、專業概念的新生,既要向他(她)們介紹土木工程形式、建造技術、發展等知識,更要傳授他(她)們專業的知識體系、學習方法[8],包括課程學習、設計、實習和實驗等環節的注意問題,幫助他們轉變思維方式,還要幫助他(他)們樹立專業觀念、工程意識,通過課程學習讓他(她)們熱愛上建設事業,熱愛上土木工程專業,激發起學好專業的興趣,使學生在進一步接觸專業的其他課程前,充分了解將來可能的工作崗位、工作環境,極大提高學生在本科的學習過程中尋找適合自己的方向,有目的性地學習,提高學習的有效性。
組織學生根據自己的愛好結合課程內容進行專題演講,可極大地提高學生的學習興趣,鍛煉學生的能力,效果更好。
有條件的話課余時間安排若干場有關土木工程各領域發展前沿的講座,聘請設計或施工企業知名的設計、建造師、和其他專家,讓學生與工程領域的專家學者見面,探討土木工程發展成就、專業技術現狀及發展前景等彌補課程教學之不足。
五、采用豐富教學方式,采用多媒體教學、典型工程實例介紹、工程現場講解、教師網絡答疑等多種方式,配合課堂教學。充分利用豐富的多媒體資源,有效使用各種媒體的信息傳遞手段,提高授課效果與效率。為使土木工程專業的新生能盡早對本專業有一定的了解,培養其學習興趣,多媒體授課時,盡可能采用圖片、動畫、視頻內容,充分展示了土木工程各個領域的典型實例,以生動活潑的方式,以聲音、視覺的沖擊加強學生的感性認識。
教學中應充分利用教師的個人特點,利用自己豐富的專業背景和工程及研究經驗,將他們多年積累的工作經驗、解決問題的思維方式傳授給學生,以自身的經歷與成就感染學生,增強學生的認同感和專業榮譽感,才可能給予剛入大學校門滿載熱情、焦慮、迷茫的新生指明專業方向[2], 滿足他們的求知欲,充分挖掘和發揮學生的自學能力和表現能力。
改革學生成績評定方法。應綜合考察學生的學習表現、知識水平、能力水平,要真正了解學生的課程學習效果。所以學生成績至少應由四部分組成:平時出勤情況,大約應占10%左右;課堂互動環節表現,大約占10%左右;課程作業,應作為主要考察內容,可以用小論文形式或調查報告形式。考慮到要求受教育者接受綜合課程的教育, 以便他們能夠在從事工程活動的同時考慮到自然界和人類社會的普通聯系, 并且學會從綜合的角度對這樣一些問題加以思考和解決[9],作業不應是簡單的問答形式,一般需要學生對課程知識的綜合理解和應用,通過觀察和思考,需要學生的主觀思維和邏輯判斷才能做出,以培養學生的辯證思維方法和自學能力,例如關于工程實例的調查研究報告或學習某種工程材料、形式、建造方法的收獲體會,通過作業還可以鍛煉學生理論聯系實際能力,既增加學生對土木工程的充分了解,也鍛煉了寫作的能力,此部分成績至少占50%;對課程知識的掌握程度以測驗形式檢驗,可安排2-3次測驗,成績占30%左右。通過這樣的評價體系可以更好、更客觀地反映學生的學習效果,也更符合課程的性質及特點。
經過幾年的改革探索,本院土木工程概論課程教學團隊已基本形成,教學效果明顯提高,學生對專業的認知有明顯提高,專業學習興趣十分濃厚,學生對該課程的評價在同專業內名列前茅,由主講教師編制的的教學課件獲得全國高等學校土木工程專業多媒體教學課件競賽二等獎和河北省第十二屆多媒體教育軟件大獎賽三等獎。今后我們還將繼續努力進行土木工程概論課程的改革探索,為更好的實現專業培養目標做貢獻。
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篇4
會議收到論文報告58篇并印發了文集,有140人參加會議,在第一天的大會和第二天的分組會上分別有17位和26位專家作了報告,另外還安排了半天時間進行自由發言和討論。會議氣氛熱烈,取得了預期的效果,不同觀點之間也進行了較為充分的交流。
鑒于這一會議的論壇性質,以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納,提交與會專家考慮并審議。
一、土建結構工程的安全性
結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力,是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準,也與結構的正確使用(維護、檢測)有關,而這些又與土建工程法規和技術標準(規范、規程、條例等)的合理設置及運用相關聯。
1.我國結構設計規范的安全設置水準
對結構工程的設計來說,結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結構的設計規范在這些方面的安全設置水準,總體上要比國外同類規范低得多。
1.1構件承載能力的安全設置水準
與結構構件安全水準關系最大的二個因素是:1)規范規定結構需要承受多大的荷載(荷載標準值),比如同樣是辦公樓,我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現已確定在新的規范里將改回到200公斤),而美、英則為240和250公斤;2)規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小,前者是計算確定荷載對結構構件的作用時,將荷載標準值加以放大的一個系數,后者是計算確定結構構件固有的承載能力時,將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。這些用量值表示的系數體現了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度,在安全系數設計方法(如我國的公路橋涵結構設計規范)中稱為安全系數,體現了安全儲備的需要;而在可靠度設計方法(如我國的建筑結構設計規范)中稱為分項系數,體現了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數或分項系數越大,表明安全度越高。我國建筑結構設計規范規定活荷載與恒載(如結構自重)的分項系數分別為1.4和1.2,而美國則分別為1.7和1.4,英國1.6和1.4;這樣根據我國規范設計辦公樓時,所依據的樓層設計荷載(荷載標準值與荷載分項系數的乘積)值大約只有英美的52%(考慮人員和設施等活載)和85%(對結構自重等恒載),而設計時據以確定構件能夠承受荷載的能力(與材料強度分項系數有關)卻要比英美規范高出的10~15%,二者都使構件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規范在某些方面比英美還要保守些。一些發展中國家的結構設計多根據發達國家的規范,就如我國解放前和建國初期的結構設計方法參照美國規范一樣。至于中國的香港和臺灣,至今仍分別以英國和參考美國規范為依據。這里需要說明的是,在其他建筑物的活荷載標準值上,與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同,比如鋼結構的差距可能相對小些。
公路橋梁結構的情況也與房屋建筑結構類似,除車載標準外,荷載分項安全系數(我國規范對車載取1.4,比國際著名的美國AASHTO規范的1.75約低25%)與材料強度分項安全系數均規定較低。
盡管我國設計規范所設定的安全貯備較低,但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的,這里的問題主要在于設計墨守陳規,在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創新。
1.2結構的整體牢固性
除了結構構件要有足夠承載能力外,結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力,或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度,用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果,可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當地房屋結構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發生故意破壞的惡性爆炸事件,一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞,竟導致整棟樓的連續倒塌,也是房屋設計牢固性不足的表現。
1.3結構的耐久安全性
我國土建結構的設計與施工規范,重點放在各種荷載作用下的結構強度要求,而對環境因素作用(如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕)下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故,其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害,所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求,如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級,都顯著低于國外規范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高結構構件承載能力的安全設置水準,在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。
2.調整結構安全設置水準的不同見解
我國結構設計規范的安全設置水準較低,與我國建國后長期處于短缺經濟和計劃體制的歷史條件有關。但是,能夠對土建結構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產與生活需求,而且業已歷經了較長時間的考驗,這是國內土建科技人員經過巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全儲備較低,抵御意外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內發生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現在提出要重新審視結構的安全設置水準,主要是基于客觀形勢的變化,是由于我們現在從事的基礎設施建設要為今后的現代化奠定基礎,要滿足今后幾十年、上百年內人們生產生活水平發展的需要,有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經濟條件下具備商品屬性的需要。國內近幾年來已對建筑結構安全度的設置水準組織過幾次討論,在如何調整的問題上存在較大的意見分歧,這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解:
1)認為我國現行規范的安全設置水準是足夠的,并已為長期實踐所證明,而國外就沒有這種經驗。我國取得的這一成功經驗決不能輕易丟掉,在安全度上不能跟著英美的高標準走;安全度高了是浪費,除個別需調整外,總體上不必變動。
2)認為我國規范的安全度設置水準盡管不高,但在全面遵守標準規范有關規定,即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下,據此建成的上百億平米的建筑物絕大多數至今仍在安全使用,表明這些規范規定的水準仍然適用;但是理想的“三正常”很難做到,同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續發展和提高耐久性的需要,在物質供應條件業已改善的市場經濟條件下,結構的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度,因為我國目前尚屬發展中國家。
3)認為我國規范的安全設置水準應該大體與國際水準接近,需要大幅度提高。這是由于隨著我國經濟發展和生活水平不斷提高,土建工程特別是重大基礎設施工程出現事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重,而為了提高工程安全程度所需要的經費投入在整個工程(特別是建筑工程)造價中所占的比重現在已愈來愈低,材料供應也十分充裕。過去的低安全水準只是適應了以往短缺型計劃經濟年代的需要,但決不是沒有風險,如果規范的安全水準較高,曾經發生過的有些安全事故本來是可以避免的,而規范的這一缺陷在一定程度上為“三正常”的提法所掩蓋。在建的工程要為將來的現代化社會服務,安全性上一定要有高標準。低的安全質量標準在參與將來的國際競爭中也難以被承認,即使結構設計的安全設置水準能夠提高到與發達國家一樣,由于我們的施工質量總體較差,結構的安全性依然會有差距。
3、結構設計規范的概率可靠度設計方法
自1984年國家建委和國家建設部頒布了建筑結構設計統一標準以來,我國的建筑結構設計規范已從80年代末期起拋棄了傳統的多安全系數設計方法,從而統一采用以概率理論為基礎的可靠度設計方法;其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結構設計規范也正在或計劃作這樣的轉變。我國規范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經過國內科技人員努力后得以實施的。將可靠度設計方法用于結構設計規范,在國際學術界內通常被看成是一種發展趨勢,但在工程內界則存在不同看法。盡管有了ISO2394,國外卻鮮有重要或著名的結構設計規范已直接采用了可靠度設計方法,至今仍采用多安全系數設計方法或稱荷載抗力系數法。在我國,對于建筑結構設計規范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業的各種結構設計規范都用可靠度方法統一起來的做法,雖然工程設計界頗有微詞,但學術界持贊成和肯定者是主流,不過仍不時有人對可靠度方法用于設計規范的適用性提出質疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規范可靠度方法的意見分歧。
對我國規范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步,可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數更清晰、更科學、更合理,當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷,有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為,結構設計規范所面向的是類型多樣的復雜群體,在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜,并不是“從統計數學觀點出發的概率定義”所能科學描述或處理;規范可靠度方法在我國十多年的實踐表明,它并沒有給結構設計的安全性帶來明顯實效,反而造成了安全概念上的某些混亂;對工程技術人員來說,結構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系數那樣從安全儲備出發的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題;現行設計規范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他們認為半概率的多安全系數方法更適用于規范,也不排斥可靠度分析的結果可以作為一種參考,在綜合判斷安全系數的合理取值時予以考慮。
二、土建結構工程的耐久性
土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系,是使用期內結構保持正常功能的能力,這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性,而且更多地體現在適用性上。
1、土建結構工程的耐久性現狀
大多數土建結構由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題,并非我國所特有,但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。
長期以來,人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期,發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內就出現劣化;據1998年美國土木工程學會的一份材料估計,他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內基礎設施工程存在的問題,僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無,而現在聯邦政府每年為此的撥款只有50~60億美元。另有資料指出,美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環境下橋梁的1/4。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經費并積極采取應對措施,如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融損害,鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40,橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求,對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25,與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內按這種標準設計的一座大橋,建成后僅8年,由于鹽凍侵蝕,現已不得不部分拆除重建。
我國建設部于80年代的一項調查表明,國內大多數工業建筑物在使用25~30年后即需大修,處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30~40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重,由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差,許多工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落,需要大修。京津地區的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用,使用十幾年后就出現問題,有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害,東北地區一條高等級公路只經過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料,密實度和抗滲性差,不耐地下水與機車廢氣侵蝕,開裂與滲漏嚴重;對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調查表明,漏水的占50.4%,其中1/3滲漏嚴重,并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電,影響正常運行,而1999年頒布的鐵路隧道設計規范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當的對策,如適當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。
耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內的大量慘痛教訓,還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋,仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋,其主體結構在浪濺區仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3~4cm厚的保護層厚度。
有專家估計,我國“大干”基礎設施工程建設的還可延續20年,由于忽視耐久性,迎接我們的還會有“大修”20年的,這個可能不用很久就將到來,其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資。
使混凝土結構的耐久性問題進一步加劇的原因有:
1)由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準,導致水泥工業對水泥強度的不適當追求,使水泥細度增加,早強的礦物成份比例提高,這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規定的最低許可值,而國外則同時還要求不高于規定的最高值,如果強度超過了也被認為不合格,這種要求還有利于水泥產品質量的均勻性。
2)工程施工單位不適當地加快施工進度,尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養護期加以保證,早產有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程,很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工期的在國外要被罰款,因為意味著工程質量有遭到損害的可能。
3)環境的不斷惡化,如廢氣、酸雨,我國的酸雨面積已超過國土的30%。
當前迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例,修訂補充現行規范中對結構耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎設施工程的設計工作壽命,在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走,很重要的一個原因是工程設計施工技術人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據。更為嚴重的是現行規范中的有些條文,本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術手段,國外有的規范甚至規定在橋梁等混凝土結構中必須加入粉煤灰等摻合料,而我國的鐵路混凝土橋隧施工規范仍在明文禁止使用。此外,工程技術界還存在長期形成的一些過時的看法,對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑,而引氣本應作為改善混凝土耐久性和工作性的常規手段;又如,希望加大水泥用量來保證混凝土強度,而盡可能低的水泥用量本應是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。
在修訂規范的耐久性要求上,交通部于2001年頒布的港工混凝土結構防腐蝕技術規范已為其它土建工程行業起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內外已有的資料和經驗,盡快編寫出相應的設計施工技術文件以應急需,另一方面則要安排系統的研究項目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一,而我國在這一方面相當落后。混凝土的耐久性研究離不開原材料和環境等特定條件,需要考慮本國的特點,是不能完全依賴國外研究成果的。
重視混凝土結構的耐久性也是可持續發展的需要。生產混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床,水泥生產排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5~1/6,而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現在每年生產5億多噸水泥,與之相伴的是年耗20多億方的砂石,長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料,而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業廢料)用量較高的混凝土,所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年,有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費,國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢,如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。
2.土建結構工程使用階段的正常檢測與維護
結構耐久性和使用壽命的概念,與使用階段的檢測、維護和修理不能分割,對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用過程中,應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范,但沒有如何使用的規范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜賓的南門大橋發生橋面坍落事故,就是因為橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發生銹蝕,如果有定期的檢測要求,這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程,強制規定必須定期檢測;即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件,因其墜落后容易傷及公眾,也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對較差,質量控制與質量保證制度不夠健全,規范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低,已建的工程中往往存在較多隱患,所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量,雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定,但是這種要求執行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度,還應以預防為主,通過例行檢測及時發現問題。
現在國內有大量土建工程因步入老化期需要診治,也有大量已建的違章工程需要評估,更有許多工程發生病害需要診斷和加固,各地已涌現了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍,并有蓬勃發展成為一種新興行業的趨勢。出現問題和病害以后再來治理固然重要,但是我們應該更加強調預防。對于在役土建工程的檢測和評估,要建立相應的法規和標準,要有從業人員的注冊和從業機構的資質認證制度,在管理體制上予以規范。
從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看,需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出,很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用,不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能,而且經濟上算總賬會很不合算。在發達國家,由于新建工程少,用于維修的費用往往更為主要,英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍,1980年的維修費占當年土建費用總支出的2/3。我國雖是發展中國家,現在正大興土木,可是過去建成的大量工程已經或過早老化。國內40%公路橋梁的橋齡已大于25年,加上進入90年代以后交通量猛增,超載嚴重,以往的設計標準又低,路、橋的維修問題十分突出。由于養護維修費用得不到保證,造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上,希望有關部門能加大已建工程維修的費用。
為加速路橋等公共工程建設,國家現在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規,就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經營時的良好功能,對于設計工作壽命為100年的橋梁,至少還可正常使用70年,而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。
三、技術規范的作用與管理
這次科技論壇對于土建結構工程技術規范的定位、作用與管理也進行了討論并提出了一些看法。
長期以來,受計劃經濟體制的影響,我們往往視技術規范為法,將規范的具體規定和要求等同于法律條文來對待。技術規范或規程,與各種技術條例、技術要求、工法、指南等技術文件一樣都是技術標準,本身不具有法律作用,只當工程各方(業主、設計、施工企業)認同作為設計與施工的依據并在契約的基礎上,才能作為法律仲裁的依據。將技術問題法制化并強制執行,不利于技術進步和創造性的發揮,反而容易成為推卸責任的借口。當然,政府部門從國家和公眾的整體利益出發,需要在安全、環保等重大原則上對土建工程的設計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應的法規,但法規一般并不需要提供如何達到這些要求的具體技術途徑和方法,后者是技術標準的任務。政府也可以原則認可或批準某些重要的技術規范或其中某些內容使用。
土建工程有著強烈的個性,需要工程技術人員針對具體特點去解決設計與施工問題。所以規范作為技術標準宜強調其指導性而不是強制性。如果規范條文看作為一般意義上的法律條文,就有可能束縛設計施工人員的主動創造性并阻礙新技術的應用。。我國土建工程在結構設計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術上的創新,這與以往過分強調規范的法律地位從而形成所謂“結構設計就是規范加計算”的傾向不無關聯。我國的技術規范在編寫風格上也有模仿法律的傾向,極少提及使用者需要注意規范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設計施工中要取代規范中已經落后過時甚至有害的技術規定,則無異于違法行為。相反,只要墨守規范,即使出了事故,就可不負法律責任。這樣就在客觀上降低了對工程技術人員的業務技能要求與職責要求,不利于提高我國建筑企業和從業人員的素質以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負面影響并杜絕鉆規范條文的空子進行偷工減料,應有必要建立這樣的共識并作出規定,即遵守了規范條文并不意味著就可免除法律責任。國外有些規范就是這樣規定的。
企圖不斷加強技術規范的強制性來解決屢禁不止的工程事故,不是解決問題的有效途徑。現在,有關主管部門將建筑結構設計規范中的部分條文抽出來,明確列為強制性條文,同時規定各個設計單位完成的設計,須通過有關部門或其授權委任的其他企事業設計單位的審查,而審查的主要內容就在于對照規范強制性條文的要求,其任務已類似于執法;這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因,主要在于管理不善,特別是管理環節上的腐敗;其次是施工操作人員素質低,又難以短期解決;過分強調規范的地位與作用,未能建立與規范配套的完整標準體系,比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術文件,可以用來指導和規范設計與施工的各個具體環節,也有一定的關系。從設計角度看,出現事故主要不是由于沒有按照規范強制性條文的規定,而是方案性的錯誤或忽略主要的設計條件;也有一些工程則因過去的設計標準過低,耐久性不足,在使用過程中又缺乏應有的例行檢測而導致失效。其實,要做到設計規范強制條文的要求最為容易,為此請專業人士審查似無必要。重要的工程設計應規定請專業單位全面審核,其要點也應在結構方案、構造方法與計算分析的原則上。從結構設計的國家規范中抽出的強制性條文不免支離破碎,個別條文的規定也不一定適合某些地區和某些工程的具體特點,反而造成麻煩。
我國幅員廣闊,各地經濟發展很不平衡,技術力量懸殊,環境條件各異,客觀上要求規范能給設計人員更多靈活性,少一些強制性,這樣才能更好地在規范的指導下,根據工程的特點和具體條件去解決問題。總之,在規范標準上,要擺脫計劃經濟年代遺留下來的過分強求統一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規范,在工程的安全性和耐久性標準上,可有不同的設置水準。比如上海、北京、廣州這些大城市應該高些,在抗震防災要求上,更應區別對待。全國性的規范訂得愈詳細,其適用性可能變得愈差,造成的混亂也可能愈多;特別象巖土工程那樣的規范更是如此。
技術標準中的強制性越多,也意味著政府有關部門在具體技術問題上需要承擔的責任越重,而這些本來不該是政府部門的職責。規范中的要求是最低要求,在安全設置水準上,政府需要干預的也應是保證公眾安全的最低要求。對于土建結構的抗震設計,政府有關部門至今仍規定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設防標準(建抗586號文件)。事實上,如將商品房的抗震設防烈度提高1度,抗震能力可提高約1倍,而增加的房屋造價相當有限,在眾多城市中可能僅及居民用于室內裝修費用的幾分之一。政府的這一規定無異于限制居民只能購置抗震安全質量標準最低的房屋,如果發生地震造成損害,有關部門如何解釋?
規范等技術標準的管理體制亟待改善。建國以來,由政府部門負責統管并指定有關企事業單位分別承擔每本規范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應當前的形勢,有些在經費和人力上得不到保證,平時基本上沒有專門人員去搜集了解規范使用中的問題并及時修改補充規范條文;面對新的結構型式、新的材料和新的工藝,規范的過時條文不但成為推廣新技術的阻力,而且有被誤用或盲目套用而造成工程質量安全事故。
發達國家有關土建結構工程的規范及與之配套的各類技術標準多由行業協會或專業學會編制及管理,規范的翻新周期短,不象我們要長達10年以上。我國的學會與協會重復設置,分工不明,并且至今還依附于某一政府部門,基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用,距離獨立和富有活力的健全機構還差的很遠,如何發揮這些機構在技術標準編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入,整頓合并有關的學會、協會,加強其職能,并逐漸成為技術標準編制管理的主體。
四、準備提交政府有關部門考慮的建議
為了改善我國土建結構工程的安全性與耐久性,這次論壇中提出了以下建議供政府有關部門考慮,:
1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎設施工程的混凝土結構耐久性,已是當前亟待采取措施應對的重大問題。否則,一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證,我國的現代化建設和國民經濟會蒙受巨大損失,并將給生產和公眾生活帶來長期困擾。
建議國家建設部、交通部、鐵道部主管土建工程設計標準的部門,能對工程的耐久性要求作重點審查,明確土建工程的設計應有最低使用壽命的要求,重要工程的設計文件中應有正常使用壽命和耐久性設計的獨立章節與論證;
建議國家自然科學基金委員會能在今后一段時期內對混凝土工程耐久性的基礎理論研究給予重點支持;
建議國家安全生產監督管理局為在近期內編訂有關法規標準給以立項資助;
建議中國工程院土木水利建筑學部在其咨詢研究項目中,聯絡國內有關專家,促進土建結構耐久性設計指導性技術條例的編制。
2、土建工程使用過程中的安全性,應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程,我國尚無必須進行安全檢測的法規。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向,不利于工程壽命和投資效益。
建議對橋、隧等重要公共基礎設施和公共建筑物,在其使用期內實施強制性的定期安全檢測。為此,需要制定法規,編制相應的技術標準;對于土建結構工程的檢測與評估,需要建立從業人員的注冊制度和從業機構的資質認證與監管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業。
建議政府有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上,根據需要,加大工程維修費的比例。
3、完善技術標準體系與管理體制,發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用;逐步淡化技術規范條文的強制性質;鼓勵編制地方性規范(標準)和企業標準,適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異,并鼓勵科技創新和技術進步。