渠道襯砌設備研制獲突破 國產化就在眼前
對大型渠道襯砌設備的研究在我國還屬于初級階段,如今,依托南水北調東線工程,襯砌成套設備應用技術的相關研究課題通過了國家驗收。
經過三年努力,該課題成功研制出了CDM系列混凝土布料機、CCFM系列振動碾壓襯砌成型機、SCFM系列振搗滑模襯砌成型機及大型渠道混凝土機械化施工工藝技術,這些技術工藝以及相關設備適合于南水北調渠道襯砌的成套技術裝備及施工工藝,滿足了整個南水北調工程渠道建設的需要。
突破空白
南水北調基礎設施工程的大規模展開,涉及到許多技術和裝備需求,其中包括大型渠道混凝土機械化襯砌成型技術與裝備。由于經濟和技術上的原因,我國在以往的水利工程和大型渠道建設中幾乎沒有采用過自動化程度較高的機械襯砌設備,國內也沒有任何一家研究單位或企業研制生產過這種設備。在我國,無論是大型渠道襯砌施工技術及設計標準,還是采用大型渠道襯砌施工設備的設計制造等方面均屬空白。
依據混凝土成型方式的不同,大型渠道混凝土機械化襯砌成型設備可分為碾壓成型、滑模成型。根據設備的行走方式不同,有履帶式和導軌式之分。施工過程中,根據不同渠道設計要求,兩種成型設備均需配備不同的配套設備進行施工。
此次課題研究的設備及其施工工藝成功研制不僅填補了國內多項空白,而且對南水北調東線和中線工程等長距離調水渠道工程建設,工程技術提高,施工標準的編制,以及我國大型渠道混凝土機械化襯砌成型設備的國產化和產業化都具有重要意義。
國內曾有試用
我國曾于1986年購進美國GOMACO公司一套C-450渠道襯砌機用于“引黃濟青”輸水渠道襯砌施工試驗段(共2.1公里),這是國內首次引進國外大型渠道襯砌設備,通過試驗為我國大型渠道襯砌技術和施工工藝的應用積累了寶貴的經驗。
國外長距離大斷面輸水渠道工程多采用機械化襯砌施工,例如:美國中央峽谷渠道工程、澳大利亞、突尼斯、伊拉克以及巴基斯坦等許多國家的渠道建設。機械化施工作業具有混凝土密實性好且均勻、表面質量好、施工速度快、工程壽命長、經濟效益好等特點。
渠道機械化襯砌成型設備在國外已有幾十年的發展歷史,其中以美國和歐洲公司的產品最具有代表性。主要有:美國高馬克(Gomaco)公司、意大利瑪森薩(Massenza)公司、美國G&Z公司、美國拉克·漢斯(Racho.Hasson)公司和德國維特根公司。
從混凝土布料技術來看,各生產商大同小異,均采用皮帶機輸送布料。行走方式有導軌式也有履帶式。動力傳動方式多為柴油發動機帶動液壓傳動。
這些公司都能生產各自類型規格的渠道自動化襯砌成套設備,包括全斷面襯砌成套設備和半斷面襯砌成套設備等,也具有先進的大型渠道施工技術和經驗。無論哪家的產品都在朝著機械、電子、液壓一體化和智能化、人性化的方向發展。
已經掌握關鍵技術
大型渠道混凝土機械化襯砌成型設備的研制涉及很多關鍵技術,關鍵技術為設備的成功應用實施提供了良好的基礎。
課題組研制的產品在整體布置結構型式及修整系統、控制系統、布料系統、振搗密實系統等方面有顯著創新,并獲國家多項發明和實用新型專利。該課題成果主要性能指標達到國外同類設備技術水平,而價格是國外同類設備的1/3至1/4。
在振搗技術方面,采用自主專利技術的高速電動振搗棒,并選用國際先進意大利成熟技術的振搗電工及控制技術,具有振搗效果好、可靠等優點。
相關技術研究及分析計算結果經過實驗檢驗與實際情況相結合。研制的設備及施工工藝在山東省南水北調濟平干渠工程第29合同標段、襯砌試驗標段等渠段施工,累計40余公里。施工質量滿足設計要求,通過測量和抽樣試驗等檢測方式表明,完成的單元工程合格率100%,優良品率90%以上。同時,也驗證了所研制設備的各項性能指標達到或超過了設計要求。
到目前為止,課題組已生產該型式的振動碾壓襯砌成型機、布料機和振動碾壓襯砌成型機累計17臺,均用于南水北調工程建設,研制成果正在推廣應用之中。
應用前景廣闊
南水北調工程建設規劃東線全長近1800公里、中線工程干渠全長1420公里,是迄今為止世界上最長的調水工程,其中所需襯砌渠道就有1500多公里。已經開工的南水北調東線濟平干渠和膠東供水干渠總長就達701公里,擬建或在建的新疆北水南調等其他大型調水工程需襯砌的渠道也有上千公里。
這些工程的建設時間緊、工程量大、要求質量高。采用大型渠道混凝土機械化襯砌成型設備是保證施工質量、降低工程運行成本的必然選擇。
全國399座大型灌區擬在今后十年內完成續建配套改造,需完成渠道襯砌有上萬公里之多。根據“山東省大型灌區續建配套與節水改造規劃報告”,僅山東省大型灌區65座(其中引黃灌區36座),渠道防滲長度19968.2公里,其中:引河灌區39座,規劃襯砌骨干渠道長655.1公里;引黃灌區36座,規劃襯砌長度13418.1公里。其中100萬畝以上9座,襯砌長度5154.41公里,“十一五”期間需要完成的渠道襯砌長度1856公里,擬建數十座平原水庫。由此可見,該設備在我國已構成巨大的市場需求。
在滿足國內市場的同時,還可以向周邊國家出口該成套設備及施工技術等,承擔完成周邊國家的工程建設項目,為我國的經濟發展增添新活力。隨著該設備在國內的推廣應用系列化、產業化工作的完善和我國在亞洲地區的經濟核心地位日益加強,大型渠道混凝土機械化襯砌成型設備應用前景也將非常遠大。
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