透水框架工程經濟論文范文
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透水框架在促淤固灘方面的作用和特點已經得到了實踐的檢驗，正是透水框架所具有的這些特點使得其在長江航道整治工程中的得到了廣泛的應用。從目前已建航道整治工程中透水框架的應用范圍看，透水框架的作用主要在以下幾個方面［2］。1)已建護灘帶邊緣沖刷破壞部位修復和維護。長江下游東流水道航道整治工程老虎灘護灘帶守護工程中，護灘帶建成初期，其護灘帶邊緣發生了比較嚴重的沖刷崩塌，工程建設維護期，對沖刷崩塌嚴重的7#、8#護灘帶邊緣拋設透水框架，經過1個水文年，護灘帶邊緣普遍淤積1～2m，顯示了良好的促淤效果。2)丁壩壩頭護底排邊緣的防護。長江中游周天河段航道整治控導工程中，在丁壩護底排邊緣迎流頂沖部位，布置了20m寬的透水框架帶，經過2個水文年，壩頭護底排結構穩定，施工區普遍淤積2～3m，透水框架對壩頭護底排邊緣的防護效果十分顯著。3)促進淤積，穩定、鞏固灘體。長江中游沙市河段河道變化劇烈，主流擺動頻繁，造成洲灘互為消長、主支汊興衰交替，航道非常不穩定，在沙市河段航道整治一期工程中，在該工程三八灘灘頭頂沖部位以及灘體兩側，采用軟體排護底加20m寬透水框架帶進行防護，并在灘體尾部銜接段布設了1條433m的透水框架封閉段和2條守護帶，經過1個水文年，水下透水框架施工區域淤積在1m以上，而陸上區域，大部分框架被淤沙掩埋，穩定、鞏固灘體的效果十分明顯。透水框架已在長江航道整治工程中得到了廣泛的推廣應用，但在實際應用中發現，由桿件焊接連接成的透水框架使用起來存在一定的局限性，傳統的透水框架由6根長度、大小一樣的四棱柱型桿件采用鋼筋焊接的方式連接起來，組成一個三棱錐式的四面體結構(圖1)，焊接點進行防銹處理。工程使用中發現，當其工程部位全年位于水下時，其功能和作用能夠得到長期保持;當其工程部位在中、枯水期露出水面時，框架的焊接點暴露在空氣中易銹蝕，致使焊點脫落、框架解體、透水框架的功能失效，雖然焊點涂刷防銹漆進行處理，但實際效果依然不理想。究其原因在于透水框架的制作工藝存在缺陷，致使其解體失效。因此設計單位對解決方案進行了研究，決定采用一次成型的制作工藝制作的透水框架(圖2)替代桿件焊接的制作工藝制作的透水框架。一次成型透水框架鋼筋骨架被整體澆筑的混凝土所保護，從而避免了透水框架自行解體的可能，與桿件焊接工藝的透水框架相比，一次成型透水框架既具有透水框架的作用和特點，又消除了桿件焊接點暴露在外，容易造成焊接點銹蝕、脫落引起框架解體的問題。
2在工程中的應用及經濟適用性分析
如前所述，透水框架根據制作工藝的不同分為桿件焊接式和一次成型式。兩種形式的透水框架在工程中的功能和作用是一樣的，但桿件焊接式的透水框架在露水的工程部位使用時存在一定的缺陷，而一次成型的透水框架則克服了上述缺點，適用于任何需要使用的工程部位，無論是水上或是水下，從功能上來講，一次成型的透水框架很好地彌補了桿件焊接式的透水框架的缺陷，完全可以替代其在工程中大力推廣，但是從工程經濟的角度來看，兩種制作工藝還是有明顯差異的，主要表現在:1)預制所需的堆場面積有差別。①預制1件透水框架所需的堆場面積。桿件焊接式透水框架由6根長方形桿件組成(圖3)，桿件長度為0.6m加上兩端各0.13m出露鋼筋的長度，總長度為0.86m，桿件斷面為邊長0.1m的正方形，每個桿件之間堆放間距為0.01m，2個堆場之間的間距為0.4m(虛線為堆場之間的邊線)，則預制1件透水框架所需的堆場面積為0.8316m2。如圖4，一次成型透水框架底面所占面積為0.44m2，底面三角形的高度為0.866m，框架之間的堆放間距為0.05m，2個堆場之間的間距為0.4m(虛線為堆場之間的邊線)，則預制1件透水框架所需的堆場面積為:0.6953m2。②達到規定強度后，堆放1件透水框架所需的堆場面積。桿件焊接式透水框架由6根長方形桿件組成，桿件總長度為0.86m，桿件斷面為邊長0.1m的正方形，根據實際施工情況，桿件一般堆高為1.5m，2個堆場之間的間距為0.4m，則堆放1件透水框架所需的堆場面積為:0.0504m2。一次成型透水框架底面所占面積為0.44m2，底面三角形的高度為0.866m，框架之間的堆放間距為0.05m，成型框架堆放層數為4層，2個堆場之間的間距為0.4m，則堆放1件透水框架所需的堆場面積為:0.1738m2。③透水框架出場齡期按28d為一個周期，1件透水框架從預制到出場所需的堆場面積。根據施工情況，桿件焊接式透水框架的桿件在強度≥50%時進行堆放，一次成型透水框架在強度≥75%時進行堆放，2種透水框架出場齡期均按28d為一個周期，分別對環境溫度為20、10、1℃(加早強劑［3］，提高混凝土的早期強度)時，1件透水框架從預制到出場所需的堆場面積進行比較(表1)。由表1可以看出:在不同的溫度條件下，一次成型透水框架預制堆放所需的堆場面積均比桿件焊接式所需的堆場面積大。一般情況下，一次成型透水框架所需的堆場面積約為桿件焊接式透水框架的2倍左右，一次成型透水框架所需堆場面積平均每件比桿件式透水框架所需堆場面積多出0.2781m2，征用預制場地的費用按照年產值17520元hm2(1168元畝)的3倍計算，土地征用1a，復墾費按1.35元m2計算，則預制1件一次成型透水框架需多付出占地費為0.14元，而預制1件透水框架的費用約為25.3元，相當于提高了透水框架的預制成本0.56%，雖然理論上增加的成本不大，但對于當今社會寸土寸金的情況下，土地征用本身就比較困難，征地矛盾很多，因此，征地越多，對工程本身影響越大，從工程經濟的角度來說，征地面積增加約1倍是不經濟的。2)預制1件框架所需的模具費用有較大差別。桿件焊接式透水框架由6根桿件組成，1套模具1次可預制2根桿件，預制1件透水框架需3套模具，脫模時間為1～2d;一次成型透水框架預制1件需1套模具，脫模時間為2～3d，2種透水框架的脫模時間分別按2d和3d計，其所需模具費用見表2。由表2可以看出，在不要求工期相同的情況下，實際預制1件透水框架所需模具攤銷費一次成型的比桿件焊接式的多1.33元，而預制1件透水框架的費用約為25.3元，相當于提高了透水框架的預制成本5.26%;而在要求工期相同的情況下，需多投入數量50%的模具，實際預制1件透水框架所需模具攤銷費一次成型的比桿件焊接式的多4元，而預制1件透水框架的費用約為25.3元，相當于提高了透水框架的預制成本15.79%，大大提高了預制成本。3)兩種透水框架的施工難易程度不同。桿件焊接式透水框架是由6根桿件焊接而成，桿件預制使用鋼模，鋼模制作簡單，使用方便，桿件的預制、焊接拼裝工藝簡單易行，脫模后的模具清洗也很簡單;而一次成型透水框架的模具是由幾個鋼構件拼裝而成，模具結構較為復雜，拼接處還存在漏漿的問題，脫模后模具的清洗整理較為困難，所需人力較多，施工工藝較為復雜，施工效率較低，難度較大，從工程經濟的角度看，一次成型透水框架的經濟性不如桿件焊接式透水框架。
3結語
一次成型透水框架和桿件焊接式透水框架在功能作用上是一樣的，但前者所需預制堆場較大、模具費用較高，施工難度較大，其工程經濟性不如桿件焊接式透水框架，所以，一般情況下，在水下部分宜盡量使用桿件焊接式透水框架。但一次成型透水框架整體性好、外觀漂亮、整齊劃一，克服了桿件焊接式透水框架焊接點易銹蝕、結構稍顯松散的缺點，具有更廣泛的適應性，特別是露水部分的工程宜采用一次成型透水框架。隨著一次成型透水框架的施工工藝逐漸成熟，在工程條件需要和施工條件允許的情況下，可以推廣使用一次成型透水框架。
作者：湯光新單位：長江航道規劃設計研究院