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水电工程施工技术样本.doc
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1、教 育 部水电工程施工技术工程研究中心全 称:水电工程施工技术工程研究中心 所属行业领域:水利、电力 依 托 高 校:三峡大学 中 心 负 责 人:周厚贵 黄达海 保长汉 罗先启 电 话:(0717)6469384 传 真:(0717)6469384 联 系 人:保长汉 电 话:(0717)6469307 传 真:(0717)6469307 详 细 地 址:湖北省宜昌市云林路32号 邮 政 编 码:443002 填 报 日 期:11月5日目 录一、项目摘要(l)二、项目背景和必需性(6)三、三峡大学现有基础条件 (20)四、关键目标和任务 (35)五、中心组建总体设计和布局结构 (39)六、近
2、期拟实施高新技术产业化项目名称及其可行性分析 (43)七、依靠单位意见(组织、条件、保障等) (61)八、省教育厅意见 (63)九、附件1 投资确保书(64) 附件2 企业章程(65) 附件3 有市场前景关键科技结果介绍(77) 附件4 三峡大学介绍(80) 附件5 三峡大学关键学科、关键试验室介绍(83) 附件6 三峡大学文件(88)教育部水电工程施工技术工程研究中心建设项目可行性研究汇报一、项目摘要三峡地域在长江中上游和中国中西部结合部,宜昌市在三峡出口,它是中国乃至世界最大水电基地,交通发达、运输便利。三峡大学便坐落在湖北宜昌市,在三峡水利枢纽和葛洲坝水利枢纽工程近旁,它是经教育部同意于
3、6月由原武汉水利电力大学宜昌校区和原湖北三峡学院组建而成。新组建三峡大学是一所以水电为关键特色综合性大学,有水工结构工程、水电站仿真、岩土工程研究中心等一批省部级关键学科和关键试验室,学科优势显著,综合实力强,在中国外享受一定声誉。三峡大学所在地湖北省宜昌市,是世界上最大水电基地,宜昌市经济关键特色是水电,建设世界最大水电城是宜昌市奋斗目标。在学校近旁有世界著名最大水电工程三峡工程,中国外多种优异施工机械和施工技术在工程中使用,中国最大水电施工企业中国葛洲坝水利水电集团企业就毗邻我校,曾引进、吸收和开发了一大批新施工技术。学校充足利用行业及地域优势,抓住三峡、清江流域开发大好时机,主动为国家关
4、键工程和地方经济建设服务。近几年完成和现在负担国家关键攻关课题、国家自然科学基金课题、三峡工程建设重大课题、霍英东基金项目等数十项,逐步形成了含有本身特色研究方向,在高坝筑坝和施工技术、监测新技术及安全监控技术、新型建筑材料、爆破新技术、计算机仿真和控制技术、水电工程施工过程计算机多媒体三维动态模拟等方面含有较大优势。 水利水电工程施工是一项复杂系统工程问题,包含原因比较多,从施工技术,施工机械到施工组织管理是十分复杂。就施工技术而言,不一样类型水电工程有不一样施工方法及技术。伴随现代高新技术不停发展,新材料不停涌现,大容量高速计算机出现,使施工方法不停革新,施工技术日新月异。能够说,现代水电
5、工程建设行业是一个知识密集、技术密集、资金密集型产业。引进、吸收、应用新技术,开发新产品,对水利水电工程行业及相关行业来说,是一项含有十分宽广前景高新技术产业。 现在,中国水电工程施工技术,引进和应用技术方面比较多,开发利用、创建自己品牌产品则极少。研究和开发觉有施工技术,形成产品,推向市场,对推进中国水利水电工程建设,改革水电工程施工技术市场相关键理论和实际意义。 水电工程施工技术研究中心建设项目,就是在我校多年科学研究结果基础上,将结果转化为产品,经过市场推广到水电工程施工企业,加速水电工程施工技术改革,将结果转化为生产力,为国民经济建设服务。 本中心现在关键任务是,将我校已完成国家自然科
6、学基金项目,国家“八五”重大科技攻关项目,霍英东基金项目,国家电力企业重大项目标研究结果在水电工程施工领域形成三个优势研究和开发方向,结合三峡工程、清江水布地工程具体实践,在中国长江三峡工程开发总企业,中国葛洲坝水利水电集团企业,湖北清江水电开发有限责任企业支持下进行开发和中试,形成产品,推向市场。三个有特色和优势研究和开发子项目介绍以下: l、工程爆破爆炸能量转化精密控制成套技术研究和开发 关键研究水利水电工程及其它工程爆破中爆炸能量转化精密成套技术,开发系列高效爆破炮眼堵塞材料,改善施工工艺,提升爆破炮眼堵塞质量和技术,避免爆炸气体产生直接由炮眼口外泄,大幅度提升工程爆破过程中爆炸能量利用
7、率。提升破碎岩体效果,显著地提升工程爆破经济效益和安全性,同时降低爆破有害效应。该技术含有以下优点:材料起源可靠,工艺简单;使用方便,安全可靠;适用范围宽,易推广;耐久性能好,易存放;总投资少,收效快,利润高。 该研究方向在中国长江三峡工程开发总企业等单位资助下,进行 了大量研究工作,研究出了一批有价值科研结果,有一项结果曾获第二届国际“爱因斯坦”新发明、新技术(产品)博览会“国际金奖”,并已申请专利。该技术及产品通常可节省炸药2030,降低炮孔1520,效益十分显著。该研究和开发方向将对这种堵塞技术及产品进行深入研究和开发,包含不一样种类新材料开发,使之性能、特征产品质量更安全、可靠、经济、
8、实用,形成系列产品和成套技术,增强市场竞争能力,并在建筑行业各市场中推广应用。 2、分布式光纤传感监测技术及光纤传感器系列研究和开发 该方向关键从事分布式光纤传感技术及光纤传感器系列研究和开 发,分布式光纤传感技术是传感技术发展中尖端领域和研究开发烧点, 属高新技术。它关键是研究光纤传感技术在大坝、道桥、机场、港口、电厂施工及运行期间安全监测中应用,并研制成份布式光纤传感器系列,形成高新技术产品在工程中应用。光纤传感技术和传统传感技术相比,含有显著优点,可实现远距离 测量和监控,范围广,信息量大,成本低,精度高,在含有强电磁干扰、易燃易爆或强腐蚀严酷条件下,分布式光纤传感器含有没有可比拟优点。
9、本方向关键从事以下方面研究和开发: 各类光纤传感器和埋设工艺及定位技术; 各类光纤传感器及细部结构、连接和检测技术; 光纤和结构材料高分子粘接材料研究; 各类光纤传感器及其阵列传感信号处理; 各类光纤传感器及其适用性、耐久性和稳定性问题研究。 该方向在国家自然科学基金项目,国家电力企业重大项目标资助下,已研究和开发了一批有价值科研结果,在周围部分工程中应用,效果好,深入研究和开发可形成产品,含有十分宽广应用前景和市场。3、水电工程施工多媒体计算机仿真系统研究和开发 该研究方向关键从事三维计算机图形图像技术和可视化技术在水电工程施工过程中应用。它以工程所处地形、水文、相关工程为基础数据库系统,以
10、三维动画图形方法显示整个施工区域地形地质条件,同时建立了友好人机界面和相关工程施工过程计算机图形显示系统,选择优化施工方案,对施工过程动态显示技术进行研究。关键方向有以下多个: 水电工程施工导截流计算机仿真动态模拟; 水电工程混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟; 水电工程土石坝填筑施工计算机仿真动态模拟; 水电工程上石方开挖计算机仿真动态模拟。 在三峡工程专题科研项目、霍英东基金项目、国家电力企业重大项目资助下,上述研究已开发形成了若干套动态仿真系统,有些正在工程中应用,如施工截流计算机仿真动态模拟和混凝土浇筑施工计算机仿真动态模拟在三峡工程中应用,受到了用户高度称赞。深入研究可开发形成产品,在
11、水电工程及相关工程施工中应用,也含有宽广开发应用前景和市场。 另外,主动拓展新研究开发方向,近期将发展多个方向以下: 水电工程施工中大型现代化机械精密检测及其仪器仪表研究和开发; 电力生产全过程计算机仿真技术及系统研究和开发; 水电工程岩土加固系统工艺、方法及材料研究和开发; 系列胶粘剂技术及产品开发研究。 本中心目标将是依靠世界最大水电工程三峡工程,及长江。清江流域梯级开发,水电工程最密集、且以水电为经济增加点城市宜昌市,结合我校水电学科优势,和学校综合实力,建成中国乃至世界水电施工技术研究和开发基地。加速中国水电施工产品开发和利用,促进水电工程施工技术产业化发展。上述产品也可应用于相关行业
12、,如交通、铁道、机场、建筑等。二、项目背景和必需性水电工程施工技术是一个系统工程问题,包含内容很多。作为本工程研究中心建设项目,拟处理关键技术问题和目前拟实施产业化项目关键有以下三个子项目。子项目1工程爆破爆炸能量转化精密控制成套技术开发和研究工程爆破,是工农业生产、国防建设及人民生活中不可或缺一个极为关键特殊行业。不管是公路铁路建设、水利水电建设等包含国民经济发展重大基础建设,还是采矿等关键基础工业,也不管是国防、人防等关系到国家和人民安全基础建设,还是城市、房屋建设等关系人民生活基础建设,全部离不开它。冒前,爆破已广泛地用于岩矿破碎、土壤压实、建筑物拆除等很多方面。不仅如此,爆破工程量也是
13、十分巨大。70年代,美国工业炸药耗量就高达12亿千克,而且以后还有所增加;多年来,中国工业炸药耗量也达此水平。这些炸药,绝大部分全部用于岩矿爆破。有些岩矿爆破工程一次用炸药量就多达万吨以上,爆破方量达千万立方米,单项工程如三峡工程总用药量达百万吨,爆破方量多达几亿立方十。所以,精密控制爆炸能量转化,有效地提升爆炸能量利用率,一直是工程爆破一项艰巨任务,也是工程爆破界为之努力奋斗目标。不过,过去大家仅仅只是把它作为节能降耗、提升经济效益一个关键手段,现在天,伴随全人类环境保护意识普遍提升,精密控制爆炸能量转化已成为人类保护环境、降低爆害、提升爆破安全性一大新需要。工程爆破,最少有100多年历史。
14、100多年来,尽管世界各国科学技术人员对爆破进行了广泛而深入研究,并取得了很多关键研究结果。但因为传统观念束缚,迄今为止在爆炸能量转化精密控制方面所取得成效仍然很有限,以致于现在土岩爆破过程中仍然只有1113爆炸能量转化成岩矿破碎有用功,其它近90能量全部以光能、声能、热能和震动能等不一样形式白白浪费。所以而造成人力、物力、财力和时间严重浪费,并所以而产生过量有毒气体,空气遭受污染。不仅如此,有时还会造成过分震动,产生过量飞石,使围岩遭到严重破坏和扰动,增加滑坡、塌方危险和围岩、边坡处理工程量,甚至使周围建筑物和设施遭受破坏,造成人员伤亡,设备受损。所以,发展炸药能量转化过程精密控制技术,提升
15、炸药能量利用率,降低爆破有害效应,已成为新世纪工程爆破发展战略。中国著名老科学家钱学森先生、中国工程爆破协会理事长郭声琨先生和协会秘书长汪旭光院士全部强调,要深入研究,大力创新,经过精心设计、精心施工,确保装药堵塞质量、合理分段和起爆次序等尽可能提升炸药能量利用率,尽可能地降低爆炸能量转化过程中损失。迄今为止,中国外岩矿爆破用炮眼,仍然是采取土、砂、小石、钻孔屑、纸、草或流体等堵塞。实践早已证实,这些材料所形成炮孔堵塞体,既不具较高强度,也不能和炮孔壁挤紧。在极高爆炸气体压力作用下,它们不是被整体推出炮孔,就是被剪破,所以失去对爆炸气体封闭作用,使爆炸气体直接由炮眼口冲出而形成“冲天炮”,引发
16、卸压,造成爆炸能量严重损失,使爆炸气体压力难以上升到较高值,爆炸气体对被爆岩矿作用难以维持较长时间,更不能将作用在堵塞体里端面上爆炸气体压力传输到被爆岩矿上使之成为有效破坏力。所以,爆炸能量利用率很低,仅为1113左右。即使有些人进行过炮眼堵塞质量研究,但相关研究关键集中在要不要堵塞,或堵塞质量对爆破效果到底有多大影响等方面,至于炮眼堵塞所用材料,则一直没有新突破,一直停留在传统堵塞材料上。之所以会出现上述局面,关键有以下三方面原因:(1)传统观念束缚。大家总认为,土、砂、石、钻孔屑和水等全部是天然材料,而装炸药瓦棱纸箱和塑料袋等则是废弃物,这些材料就在身边,随手能够拈来,用来堵塞炮眼,不用增
17、加额外开支。假如采取其它材料堵孔,则须花钱购置,这将增加爆破成本。(2)采取土、砂、石、钻孔屑、纸、草和流体等堵塞炮眼,操作十分方便,尤其是用于堵塞正向炮眼,只要填入炮眼,并用炮棍捣紧即可,无须其它任何操作,也无须运输和保管。(3)明知用上述材料堵塞炮眼难以确保堵塞质量,但找不到更适宜堵塞材料,所以不得不将就使用。上述三大原因中,前二者是最关键。它们挡住了大家视线,使大家安于现实状况,不思进取,结果致使炮眼堵塞质量一直没有显著提升。子项目2分布式光纤传感监测技术及光纤传感器系列研究和开发大坝等水工建筑物和桥梁、高层建筑、高陡边坡安全监测,现在正面临技术更新换代新形势。传统监测方法是以电阻式应变
18、计等电测仪器为代表进行点式监测。实践证实它存在若干缺点:(1)对测点物性有影响;(2)耐久性差;(3)易受强磁场于扰;(4)信息量受局限,(5)不易形成自动监测系统。所以,研究水利水电工程安全监测高新技术显得很必需。同时,要真正使大坝安全监测自动化技术向实时在线监控、远程自动化网络方向前进,新传感技术是成败关键。在各国竞相开发安全监测高新技术中,光纤传感技术处于中心地位,是研究开发烧点。和传统传感器相比,它含有以下优点:(1)集传感和传输于一体,可实现远距离测量和监控;(2)一次测定就可取得整个光纤区域一维分布图;(3)能在一条长达数千米传感器光纤环路上取得几十、几百条信息,单位信息成本大大降
19、低;(4)测量范围宽,含有高空间分辨率和高精度;(5)抗强电磁干扰;(6)易于实现自动监测和预警功效监测系统。所以,它含有广泛应用前景。我们经过近几年研究和现场试验,在分布式光纤埋设工艺、大坝裂缝监测、高陡边坡和滑坡深部变形及传感器研制方面取得了一定进展。以三峡工程临时船闸为背景,在中国首次进行斜交分布式光纤裂缝传感高新技术现场试验研究,所探索出大致积混凝土光纤埋设工艺和细部结构基础可行。混凝土面板堆石坝原型监测是现在亟待处理重大难题之一,因面板和压实堆石坝变形模量相差悬殊,二者不协调易使面板和上水系统受到损伤,进而造成漏水,给大坝安全造成威胁。对此我们将自己研制传感器埋入大坝周围缝和板间缝;
20、利用所研制专用粘接剂,将光纤传感网络胶接在混凝土面板表面;以监测其随机裂缝产生和发展,并取得了一定经验和结果。为适应周围缝监测,我们正和国防科工委所属238厂合作,研制开发新大量程(100mm以上)传感器,可望近期生产出样品。我们目标是将上述产品经过再次试验后,努力争取用到清江水布垭水电工程(世界上最高破面板堆石坝,坝高237米)中去,为深入推广应用发明条件。为了监测高陡边坡及滑坡体深度变形,我们还研制了一个螺旋式胶棒光纤传感器。分别埋设在清江隔河岩厂房高边坡和库区军家田滑坡,现在正在测试之中。上述研究,不仅取得了国家自然科学基金(5987002)资助还列入了国家电力总企业重大科研项目。同时,
21、还取得了湖北省清江水电开发有限责任企业,葛洲坝水利水电工程集团企业,湖北省兴山天星水电集团,宜昌市长途电信传输局等单位大力支持和帮助。长江三峡水电工程,清江高坝洲水电工程,古洞口水电工程,清江隔河岩水电工程全部是我们研究开发依靠工程。重庆大溪河水电开发企业鱼跳水电工程将作为我们新一轮现场试验基地。伴随光电技术发展,生产光纤成本将大幅度降低,光纤测试仪器(OTDR)及光纤溶接机也相继降价,专用传感器和粘接剂若未来批量生产,成本也不高。总而言之,光纤传感技术作为大坝安全监测新技术将大大低于常规监测费用。目前存在关键问题是:(1)光纤通讯所用光纤和测量仪器还不完全适适用于土木工程,需做一定改善。现在
22、,我们正和信息产业部电子第46研究所取得联络,拟采取她们生产特种光纤。(2)光纤本身细小脆弱,埋设工艺是关键,需在不一样工程做大量试验。(3)要将此种新技术转化成生产力,首先要纳入水电工程设计,这需得到设计单位和业主认可。清江水电开发有限责任企业对我们研究很关注,还有协议将结果用于水布垭水电工程。(4)现在中国外传感器产品很多,但真正能用于土木工程,尤其是用于征面板堆石坝监测传感器极少,关键靠自己研制专用传感器,包含设计、加工、埋设、测试全部有一定难度。本方向研究和开发水工建筑物智能化损伤识别技术光纤传感监测系统理论和技术,攻克关键监测项冒(裂缝、变形、应变力、温度等)关键技术,开发出新一代安
23、全监测新仪器、新方法和新产品。美国开始光纤传感器研究最早(大约是1977年),投资最大,仅1983年就投资1214亿美元,关键集中在光纤传感器系统(FOSS);现代数字光纤控制系统(ADOSS);光纤陀螺(FOG);核辐射监控(NRM);飞机发动机监控(AEM)等计划。英国政府尤其是贸易工业部(DTT)十分重视光纤传感技术,最早在1982年以该部为首成立了英国光纤传感器合作协会(OSCA)。德国光纤陀螺研究规模和水平仅次于美国而居世界第二位。法国、瑞士、意大利等国也开展了光纤传感器研究工作。日本制订了1979年1986年“光应用计划控制系统”七年计划,投资70亿美元。Chen和Nawy在高强度
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