理论教育 结构工程施工与安全管理:技术设计阶段的可持续发展

结构工程施工与安全管理:技术设计阶段的可持续发展

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:技术设计阶段一般仅出现在大型的土木工程项目中,因为大型项目中的建设过程复杂,建设分工也比较详细,为了更好地利用资源,在指定工期内完成工程,这就要求各工序间要统筹安排,各工种间要协调作业。因此,岩土工程是整个土木工程的基础工程,我们要改变过去单纯的技术、经济比较的状况,要把对环境的影响考虑进去,即按照工程的技术、经济、社会指标进行比较,确立合理的岩土工程方案。

结构工程施工与安全管理:技术设计阶段的可持续发展

在工程的初步设计阶段,已根据各项目方案对环境的影响关系、影响程度和影响重要度来评价与权衡,并综合评价其他的经济性、高效性等有关方面,然后根据各自的权重,最终选择最佳的工程方案,即项目的立项阶段完成。接下来要做的工作是如何将工程方案实现的问题。一个工程由“理想”变为“现实”,除前期的建筑规划和后期的工程施工外,岩土工程、结构工程(包括桥梁隧道工程)、防灾减灾工程及防护工程、市政工程、供热、供燃气、通风及空调工程等各方面设计图纸的初步拟定、各工种之间的宏观调配是必不可少的。上述工作的内容和性质各不相同,这就要求我们协调好它们之间的关系,在下一阶段工作进行之前拟定好各部分工作的相关文件,为下一步进入施工图设计阶段做好准备,这一系列的工作就要在技术设计阶段完成。

技术设计阶段一般仅出现在大型的土木工程项目中,因为大型项目中的建设过程复杂,建设分工也比较详细,为了更好地利用资源,在指定工期内完成工程,这就要求各工序间要统筹安排,各工种间要协调作业。也就是说,技术设计阶段的主要工作是协调好各有关工种之间的关系,使各工种之间能够密切配合,编制出拟建工程所需的各有关工种的相关文件。该阶段在整个工程中起到了承上启下的作用,具体工作体现在以下几个方面。

(一)岩土工程相关文件的拟定

岩土工程主要考虑的是地质灾害的监测与防治、边坡的稳定与控制、复杂地基基础的分析与设计以及城市地下空间的开发和利用等方面的问题。不同的地质条件和工程功能带来了岩土工程的多样性和复杂性。如何根据实际情况制定岩土方案,从而做到安全、经济,并使工程对环境的负面影响降低到最小,是这一阶段主要要解决的问题。比如,有一项公路工程,碰到一座山,不太高,有大片森林,如何进行方案的确定呢?有两种方案可以选择:一是明挖,即将山挖开或是炸开,爆破便宜,人工也便宜,这样可以节省很多钱;而是暗挖,即搞隧道,从底下通过。从表面上看,前一种做法更经济,这也是国内现在大多数工程的做法,用大量人工开山,高边坡用锚杆土钉支护,环境遭到破坏,也为日后留下安全隐患。欧美国家在这一点上做得比较好,虽然上部很浅,他们仍然坚持搞隧道,从底下通过,因为他们认为,地面是动物植物的桥梁,因为植物的生命是连续的。暗挖的话,上部的生态环境就保护住了。

因此,岩土工程是整个土木工程的基础工程,我们要改变过去单纯的技术、经济比较的状况,要把对环境的影响考虑进去,即按照工程的技术、经济、社会指标进行比较,确立合理的岩土工程方案。然后就按照岩土工程方案拟定相关图纸、说明书和工程概算等等。

(二)结构工程相关文件的拟定

这里所说的结构工程,不是传统意义上的结构工程,它是包含了结构工程、桥梁与隧道工程等工程中有关结构设计的一切工程的统称。结构工程考虑的主要内容包括:钢筋混凝土结构基本理论与应用、混凝土结构抗震性能及设计、钢结构基本理论及大跨度空间结构体系应用、木结构设计理论及应用、现代砌体结构、组合结构受力性能及设计、复杂结构体系及分析、大跨度桥梁的动力稳定性等问题。该阶段的工作相当复杂和精细,通常被认为是整个土木工程的最重要的阶段,这一阶段设计合不合理将直接影响到结构使用的安全性、耐久性以及工程造价的高低、对环境的影响等问题。例如,一个房屋建筑工程,首先我们要确定使用哪种结构形式,砌体结构、钢筋混凝土结构还是钢结构;对于钢筋混凝土结构还分为:框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构等等;对于钢结构还分为:普钢结构、轻钢结构、特种钢结构等等。不同的结构形式要求使用的材料不同,相应的结构构件的选取和布置方式不同,导致结构的自重不同,基础的选择形式也不同,于是,后续施工图设计过程中的计算系数取值不同,随之而来的设计方法、最终的工程造价、对环境造成的影响的大小也就不同。

但是,需要注意的是,没有严格意义上的最好的结构方案,我们只能在限定的经济条件下,考虑施工和使用阶段的荷载大小的影响、结构建成后可能受到的风、雪、地震等外来因素的影响、结构使用功能的要求等各方面的因素,结合技术、经济、环境的条件,选择较为合理的结构设计方案,初步拟定相关图纸、说明书和工程概算等等。

(三)防灾减灾工程及防护工程相关文件的拟定

工程的防灾减灾工程及防护工程主要考虑工程结构的抗震、抗风、抗火等方面的问题。我国地大物博,地质条件多种多样,断裂带等地质活跃地区广泛存在,因此在复杂的地质构造上建造工程,必须做好结构的抗震工作。沿海地区的工程结构常受日常海风、突发台风等的影响,工程结构尤其是高层建筑的抗风工作就显得尤为重要。突发火灾的可能概率比较小,但是一旦发生,损失将非常惨重,911 事件中两幢高层钢结构建筑的倒塌成为上世纪末火灾引发的历史性悲剧。

因此,做好工程的防灾减灾及防护工作,在技术设计阶段就拟定好相关的规范、条文和设计、施工、使用措施等,对防治地震灾害、风灾和火灾等自然或人为灾害的影响,具有举足轻重的作用。(www.daowen.com)

(四)市政工程相关文件的拟定

市政工程主要考虑的是城市水资源的可持续利用与水环境的管理、水污染的控制与水质的保障、污泥的处理与资源化、以及城市水系统的健康循环等方面的问题。因此,它是与可持续发展直接相关的工程。如何合理处理上述问题,编制好相关的文件,是一项极为重要的工作。例如,给排水工程中的雨水排放设施,传统上都是通过渠道、雨水管网系统将地表径流收集起来并输送到河道、海域或下一个排水系统。这种设计思想的目的是迅速排除路面、停车场、公园的雨水,以保障设施功能的恢复。这种结果是破坏了地下水系生态,使地下水难以像排水系统建立之前一样迅速得到水量补充。近年的排雨水系统的设计中,开始考虑到可持续发展,虽然也仍然是要求快速有效地将公共场合的地表水收集和排走,但是更考虑到如何设法让这些径流缓慢地释放到河道水域中,并允许渗入到土壤中去

因此,市政工程图纸、说明等相关文件的拟定是技术设计阶段工作不可缺少的一部分,是保证工程可持续发展的重要环节,我们一定要做好相关方面的研究和应用工作。

(五)供热、供燃气、通风与空调工程相关文件的拟定

在结构设计阶段一般都要部分考虑到供热、供燃气、通风与空调工程的管道、线路的布置路线,预留出孔道和结构层,方便后续附属工程的设计和施工。除此之外,供热、供燃气、通风与空调工程的管线如何布置才一能节省材料和能源,管道和相关设备如何放置对周围环境的影响较小并易于修理,如何利用可再生及清洁能源技术等工作具体如何进行,还是需要在技术设计阶段进行方案的制定。

供热、供燃气、通风与空调工程比起岩土和结构工程虽然是附属工程,但它们在日后的工程结构运作中必不可少,因此,要意识到这类工程在技术设计阶段中的重要性,在技术设计阶段协调好它们与结构工程的关系,结合技术、经济、环境等各项指标的要求,选择较为合理的设计方案,初步拟定相关图纸、说明书和工程概算等等。

(六)环境管理相关文件的拟定

大型土木工程的建设会给生态系统带来破坏与不利的影响,也会给周围环境造成不便和麻烦。因此,制定相关的环境管理文件,形成工程中的规定,用以指导相关图纸的设计和日后的施工,势在必行。例如:施工运输会与工地附近或经过工地的交通发生冲突;设备的运转会造成噪声污染;施工中挖掘和干扰地面土壤暴露之后更容易受天气的影响,造成大气粉尘污染。因此只有首先认识到工程建设会对周围的生态环境产生各种负面作用,才能在技术设计阶段,将预防负面作用的各种措施写入相关的说明书或工作条例中,或日后详细标注在施工图上。这种在技术设计方案中强调环境保护的做法,也能对施工人员提供有效的指导。通过对某些指标的规范化,很快就会理所当然地成为以后施工文件中的组成部分。如为了控制因桥梁建设产生的河床冲刷和淤积、污染问题,可在设施的设计与使用说明中对某些方面实施规范化,最终成为合同中的一部分。典型的情况有:避免在河道附近进行设备的加油和维修;要求施工单位清理沉积物并维护挡渣板,并采取措施防止或减少因施工产生的尘埃;不允许在合同规定的范围内焚烧树木和处理建筑垃圾等。

上述几个方面的工作仅仅是要求在技术设计一阶段进行了解和规划的众多工作中的一部分,对此我们不再一一列举。这里我们想要强调的是,对于一项大型土木工程而言,这一阶段的工作必不可少,做好该阶段的工作,可以避免后续工作中遇到一些措手不及的问题,或是即使遇到问题也能够做到有所准备、及时一作出反应,从而顺利完成整个工程,缩短时间,减少不必要的环境污染,真正做到可持续发展。

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