地下水工程施工论文范文第1篇
摘 要：治疗地下水污染在水体污染控制中具有双重意义。第一，地下水是我国居民用水的重要来源，治疗地下水污染就是对我国水资源与水环境的保护。第二，水系统是一个流通、连接的体系，地表水会变成地下水，地下水也会变成地表水，因此对地下水污染治疗对我国整体水体体系都具有积极的作用。本文主要通过讨论分析地下水污染治理对水体污染控制中的双重意义，为我国治理地下水污染提供更具有建设意义的规划意见。
关键词：地下水污染；污染治理；水体污染控制；意义分析
引言
地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理等特点，而造成地下水污染的原因主要来自人类活动。生活污水的排入與生活垃圾都会在造成地下水的总矿化度、总硬度、硝酸盐和氯化物，甚至是病原体的含量的升高；而工业废水、工业废物和农药的使用，都会增加地下水中有机和无机化合物的浓度增加，造成地下水中硝酸盐含量增高。虽然随着国民环保意识的加强，与国家出台的相关政策，地下水污染治理得到了不错的成果，但我国国土资源部制定的地下水污染防治规划仍然缺乏对地表水体的研究贡献。深化地下水污染治理的双重意义，对我国制定全面的地下水污染规划，提升我国水体控制与治理具有重要意义。
1.我国地下水资源的污染情况
我国国民的环保意识相对与国外发达地区还是存在一定的差异，伴随着经济发展与人口增长迅速等问题，水资源的污染问题日益突出。地下水是我国国民引用水的主要来源，在我国400多个城市中，地下水成为80%的城市主要用水来源，在许多农村，地下水是其生活水源的唯一来源[1]。由此可见，地下水对我国经济发展与国民生活都是不可替代的必须品。
根据国家地下水质量标准，我国地下水质量总体较为理想，有63%的地下水是可以直接使用，17%需要经过处理方可直接饮用，12%不能饮用，8%的属于天然的咸水与盐水[2]。就水资源的分布情况来说，东南部地区比西北部地区的地下水资源要丰富。而我国东南部是我国经济发展迅速的主要区域，人口密集度大，对地下水资源的人为影响也较为频繁。工业排水、生活排水、农业灌溉等都在不同程度污染影响着地下水的水质。根据最近的全国水资源调查评价结果显示，197万m2的平原区浅层地下水中，Ⅰ类和Ⅱ类的水质仅为4.9%，Ⅲ类的水质为35.3%，太湖、淮河等流域地下水污染严重，其污染面积分为达到了91.5%与68.1%，太湖流域的地下水有近50%是不能饮用的[3]。可见，我国地下水污染的情况是非常的严重。
硝酸盐是地下水的主要污染物质，其主要来自生活、工业的排水，如城市的化粪池、污水管道或垃圾堆雨水淋溶；或农业施肥污染，即在农业施肥的过程中，过多使用氮肥，导致12.5%～45%的氮土壤中流失，渗入地下水中。硝酸盐的危害主要体现在对婴幼儿的健康及水质环境的影响上。硝酸盐在人体内很容易转化为亚硝酸盐，导致婴儿出现蓝血症或高铁血红蛋白症，造成婴儿畸形等。而水质中若含有过多的硝酸盐则会出现水体富营养化，引发水藻爆发，破坏水体中的生态平衡。
地下水污染方式可分为直接污染和间接污染两种：直接污染是指污染物直接进入含水层，造成地下水质发生改变，造成污染，这是目前地下水污染的主要方式；间接污染是指地下水污染由于污染物对其他物质产生作用，使得这些物质某些有害的成分进入到地下水中造成污染。间接污染的过程缓慢并不以察觉，若要进行治理也是非常复杂、长期的过程。我国地下水污染划分为以下四个类型：（1）因地下水的过量开采导致沿海地区的咸水入侵；（2）生活或工程污水排放及农耕污染造成的硝酸盐污染；（3）石油和石油化工产品的污染；（4）垃圾填埋场渗漏污染[4]。
地下水污染问题直接关系着我国国民健康与饮食问题，对我国经济发展与国民的身体素质都有着非常长远的影响。因此重视地下水污染的防治问题，保护我国饮用水源的主要来源，是我国进行可持续发展道路的重要举措，也是我国水资源环境保护的重要体现。
2.水污染是地表水体的主要污染源之一
水资源主要可以分为地下水与地表水，二者是相互作用，相互联系的，二者是不能分割开的。一般情况下，地下水主要来自于降雨或积雪融化，并随着地形向地势较低的河流、湖泊流去。尤其是在枯水季节，河流与湖泊均来来自于地下水。因此，地下水可以看作是地表水另一个重要的水源。当地下水被开采过度，地表水也会反渗入地下水中。随着我国对地下水的开采过量，许多地区的地下水水位下降，导致不少河流、湖泊的基流逐步消失。有调查显示，山西基流总量占全省径流量的54%，云南省基流总量占56.2%，江浙地区的基流量占24.2%[5]。可想而知，若这些地下水都受到污染，那么该地区的整体水系都将受到不同程度的影响。同样的，若地表水受到污染，地下水也将受到影响。
最先展开相关研究的是美国，美国联邦和中西部农业州政府投入了发亮的资金用于研究地下水污染治疗对其地表水污染治疗的联系，从而规划出有效的水资源治理方案，大大削减了地下水中硝酸盐的总量[6]。而我国目前对于水资源的治理只局限于对饮用水的保护，即对地下水污染治理，没有充分重视地表水污染对地下水水质的影响。我国在治理地下水污染时，也仅仅是局限于对地下水直接污染的防治，忽略了间接污染对地下水造成的影响。所以在治理地下水污染的过程中，要以动态及宏观的角度去规划治理方案，不要局限地下水污染的范围与影响，充分考虑地下水携带污染物的可能性，重视对地表水的治理，才能规划出全面有效的治理方案。
结论
水是人们赖以生存的重要元素，是维持人类生产与生活的不可替代的必需品。地下水是我国生活用水与饮用水的重要来源，重视对地下水污染治理，不仅对水资源保护，对地表水体也有着重要意义与影响。我国要重视地下水在水污染治疗工作具有的双重意义，宏观的看待我国整体水系，重视地下水与地表水之间的关联，加大地下水污染治疗，减少地下水硝酸盐污染，逐步改变人们的用水、用水、农业施肥等习惯，全面进行地下水治理活动[7]。地下水污染治理是一项长期且艰巨的任务，在治理过程中只有合理规划设计治理方案，全面、有效的地表水污染，才能逐步改善我国整体水系的质量。
参考文献：
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[7]贺震. 科学治水 良法先行[J]. 环境经济，2015，18：4-12.
地下水工程施工论文范文第2篇
【关键词】地下建筑;关键部位;底板;外墙;防水技术
近年来，我国土地资源越来越短缺，城市建设用地相对紧张。因此，地下建筑的建设也就越来越多。地下建筑的开发和利用虽然在一定程度上解决了土地资源短缺的难题，但是地下建筑的防水问题也是一个不得不面对的施工难题。地下建筑一旦防水施工质量得不到保证，将会影响建筑主体结构的稳定性和使用寿命。因此，地下建筑建设方应对地下建筑工程的防水施工予以高度重视，必须制定周密的设计方案和采取切实可行有效的防水技术。
1、地下建筑防水特点
地下建筑的类型分掘开式和掘进式两种。两者的防水技术基本相同，只是在技术细节上略有差异。本文以掘进式地下建筑的防水技术为研究对象。
掘开式地下建筑多见于城市地下空间开发，如人防地下室、地下库房、地下商场等。掘开式地下建筑又分为单建式和复建式两种，单建式地面不建其他建筑，复建式则有建筑。
单建式地下建筑防水比复建式地下建筑多一个顶板防水界面。复建式是建在地面建筑下面的，故顶板防水比较简单，其他五个面防水做法两者没有区别。
在地下水丰富的南方地区，单建式建筑还必须考虑抗浮问题。
地下建筑的防水技术措施一般采用混凝土自防水和附加材料防水两者相结合的形式。混凝土自防水的做法，是指利用混凝土自身的防水特点作为第一道防水层，也是最为保险的防水措施。附加防水材料有卷材和涂料，附加材料要做在迎水面才能起到好的防水效果。
2、地下建筑关键部位防水技术
2.1 地下建筑底板防水技术
地下建筑的底板，在掘开式地下建筑中是结构受力的重要部分，对人防地下室更是如此。一方面，要承受一部分建筑的部分结构荷载;另一方面地下水的反作用力，在战时遭炸弹攻击时还要承受爆炸的冲击力，故一般地下建筑的地板都比较厚，钢筋混凝土板厚都250mm以上。底板比较厚对防水比较有利。底板的防水一般构造做法：在浇注底板混凝土之前先要把附加防水材料这道工序做好，在此基础上再进行混凝土底板施工。
对面积大的地下建筑，底板在施工时需要设施工缝或变形缝。施工缝是底板防水的重要部位，通常的做法是在设施工缝处放置钢板止水带，并辅以聚合物防水砂浆，能够达到很好的防水效果(见图1)
图1 施工缝(变形缝)大样图
2.2 地下建筑侧墙防水技术
掘开式地下建筑侧墙的防水与底板方法类似，地下建筑侧墙施工场景。由此可以看到侧墙的防水采用了防水卷材，使用粘合剂贴于墙外侧，为了保护防水卷材不被破坏，卷材敷设完成后又做砖砌护墙。
2.3 地下建筑顶板防水技术
顶板防水技术与底板类似，所不同的是工序与底板正相反，先做好混凝土结构层，然后再做防水层。防水层上部用细石混凝土按1%找坡，其作用是避免土壤中的水在顶底上部积存滞留，保证顶板的防水效果。
在实际工程中经常会遇到地下建筑的上部做水景的情况，此时不能只靠地下建筑的顶板承受上部水池的防水，而应该在做水池时做好自身的防水(见图2)。
2.4 管道穿过外墙的防水技术
掘开式地下建筑管道穿过墙壁、顶板、底板的节点处，是防水的重点部位。
图3给排水管道穿过墙壁时的施工场景。在所有地下建筑的设计与施工中，都必须严格遵守管道(水管、电管、风管)穿过墙壁及顶板、底板时要预埋套管的规范。严格禁止事后在壁板上凿孔洞，其原因是事后凿孔洞一则破坏建筑的结构，二则不利于防水。套管的大小取决于管道的大小，套管在中间部位焊有止水钢板，钢板呈圆形状。套管以焊接的方式固定在墙体钢筋上。
图3中看出，管道穿墙节点有一套比较完整的防水系统，除了穿墙处需要做套管外，还要在建筑外部设置检修窖井，窖井内设集水井，及时排除窖井内的积水。套管穿墙在安装管道时，要在套管与管道之间填充防水材料，可以使用油膏麻丝或防水泡沫膨胀剂填充，以避免外部水的渗入。
地下水工程施工论文范文第3篇
摘 要：地下防水工程施工是建筑工程的重要组成部分，对于建筑物的整体安全和使用性能都具有重要影响。良好的建筑工程地下防水施工能够有效的节约建筑工程的运行维护成本，因而加强建筑工程地下防水施工具有重要性，满足建筑工程的实际要求。本文就此进行简要分析，以供相关人员参考。
关键词：建筑工程；防水施工；防水技术
建筑工程地下防水施工的质量与建筑物的使用寿命和结构安全之间存在着密切的联系，在建筑工程施工的质量控制中占据着重要地位。建筑工程地下防水施工是建筑工程施工的重要环节，因而加强地下防水施工的技术探讨是非常必要的，应当对施工技术进行分析和有效的应用，促进建筑工程地下防水施工的顺利进行。
1 建筑工程地下防水概述
建筑工程地下防水施工具有特殊性和复杂性，在实际施工过程中，主要通过可行性防水材料的合理使用，對渗水部位进行标准的封堵，以维护建筑物的实际性能和结构安全。建筑工程地下防水施工中，应当采取满足施工实际情况的防水施工技术，并对其进行合理的应用，以有效地保证建筑工程地下防水施工的质量。
在建筑工程地下防水施工中，应当坚持良好的施工原则和施工目标，对限制地下防水施工的各项因素和环境条件等进行全面系统的分析和衡量，进而对可能导致水损坏的情况及时进行有效的预防，结合建筑工程施工的实际情况进行统筹规划和安排，选取最适宜的防水材料进行地下防水施工，从整体上提高防水的效果。在进行地下水防水施工时，应当遵循预防为主，防治结合的原则，并度细部构造进行精心施工，以保证地下防水施工的实际效果。尤其是地下防水施工中的施工缝以及预埋构件位置和变形所产生的裂缝等，应当进行精心的施工处理和维护。对于需要焊接处理的部位应当进行规范化的焊接并确保焊接的严密性满足地下防水施工的实际要求。地下防水施工中相关的安装操作应当确保做好密封处理和封堵处理等环节，以保证地下防水施工的实际质量。
2 地下防水施工技术探讨
2.1 防水混凝土施工技术
防水混凝土施工技术在进行实际应用过程中，应当对防水混凝土材料进行合理的选取，确保水泥强度和砂子的含泥量满足地下防水施工的实际要求，进行挑选石子，以保证石子的粒径在地下防水施工的标准范围内。与此同时应当掌握好混凝土的实际配合比率，结合地下防水工程的实际情况进行科学且标准的配比操作，尽可能减少漏浆情况的出现，最大程度上保证施工模板的稳定性和强度满足施工的实际要求。对防水混凝土进行运输的过程中，应当尽可能减少离析的情况，并且在通过机械设备对混凝土进行搅拌时，应当掌握好搅拌时间和搅拌强度，以保证防水混凝土的实际性能。相关施工人员应当掌握好防水混凝土浇筑的实际效果，确保振捣的密实性，根据地下防水工程的实际情况对施工缝进行合理的预留，为施工的质量控制奠定可靠的基础。在施工过程中，应当做好相关的养护工作，从整体上提升防水混凝土的抗渗能力，促进防水混凝土施工技术得到有效的发挥，促进地下防水施工的顺利进行，从整体上提高建筑物的实际质量，更好的为社会群体提供服务。
2.2 防水砂浆的施工技术
在地下防水施工中，防水砂浆施工技术的有效应用对于地下防水施工的质量控制具有重要意义能够有效的提升地下结构物的抗渗能力。在实际施工过程中，应当确保水泥砂浆的各层之间紧密结合，尽可能避免空鼓的情况出现。在此过程中应当对水泥砂浆的防水层材料进行合理的质量控制，掌握好水泥、砂和水之间的配制比率，掌握良好的水泥砂浆铺抹工艺，确保防水层的施工质量满足设计的要求和标准，确保水泥砂浆防水基层的表面平整和洁净，实际湿润度满足施工的实际要求，施工人员应当对基层表面的孔洞进行规范的处理，有效地保证地下防水施工的实际防水效果。水泥砂浆防水层施工技术在实际应用中，应当遵循相关的操作原则，根据防水层迎水面和背水面的实际情况进行规范化的抹面操作，对素灰层进行科学的操作处理，通过一系列标准的施工操作促进防水砂浆施工技术的有效应用，提高地下防水施工的实际效果。
2.3 桩头防水施工技术
在桩头防水施工中，为确保防水质量，应从水泥基的防水涂料、橡胶条、防水砂浆的防水施工来进行，且在建筑工程地下防水施工中，桩头防水施工的主要选用渗透结晶型的水泥基防水涂料、缓膨型遇水膨胀的橡胶条、聚合物水泥类的防水砂浆。水泥基防水涂料的防水施工技术应严格按照施工实际比例对浓缩涂料和净水进行调和，一般调为稠糊状即可，且严格按照实际需要配制相应的需要量，并在一个小时之内用完，若调制的混合物变稠，则应适当加大搅动频次，应当注意的是在施工中不能添加水。在涂刷第二层时，必须确保第一次已经初凝且湿润的前提下进行，若已初凝但呈现干燥状态，则应喷水润湿之后方能进行；若选在较热的夏季进行施工，应尽可能地在早晚和夜间施工，严防涂层因过早的干燥导致表面起皮和龟裂，从而对渗透性能产生不必要的影响。需要注意的是，此类防水材料的施工不能在雨中进行；当涂刷完毕之后，涂层是半干半湿状态时就应喷射雾状水进行防护，且选用相对较为干净的水源，并严格控制水流量，严防涂层被破坏，一日四次即可，连续养护48小时左右，尤其是在施工后的两昼夜以内，应及时关注天气变化并根据气候变化情况，及时采取有针对性的防护措施进行科学化标准化的防护。
2.4 卷材防水施工技术
底板的基础导墙的防水施工方面，一般选用的是内贴法，而经常用点粘法对卷材进行永久性保护。外墙的防水处理方面，经常采用的处理方法是外贴法，防水保护层通常选用的是厚度为100mm、重度为30kN/m2的聚苯板，而在基础导墙上进行水平铺设卷材。后浇带的防水处理。基础底板有温度后浇带和结构后浇带，因地下水位高，结构后浇带则是采取超前止水做法。地下室外墙后浇带在做防水之前以1200mm*1200mm*60mm的预制钢筋混凝土盖板封闭，后浇带随侧竖向施工缝可以用止水钢板等材料对其进行防水。
结束语
建筑工程的地下结构跟建筑的外墙、屋顶以及室内等部位有所不同，所以对其的防水要求也就相对更高。作为一个隐蔽的工程结构，做好建筑工程的地下防水施工，如果只是单单从材料方面做处理是不够的，应该结合工程实际，针对不同的结构形式采取合适的防水施工技术，从预防工作做起，把被动的治水变成主动的防水，完成地下防水的目标，促进建筑工程地下防水施工的质量和效果满足建筑施工的实际要求，更好的提高社会群体的生活质量。
参考文献
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地下水工程施工论文范文第4篇
【摘 要】混凝土施工技术在水利水电工程中具有重要作用，将混凝土施工做到位，有助于确保工程质量。混凝土施工过程中，需要严格遵守施工规范，将施工质量把控工作做到位，从而为混凝土工程的施工质量提供保障。鉴于此，本文对水利水电施工中混凝土施工技术的应用进行了分析，以供参考。
【关键词】水利水电施工；混凝土；施工技术；应用
引言
建设水利水电工程能为国民经济发展提供助力，因此，水利水电工程建设长期受到關注，混凝土施工是水利水电工程建设的重要组成部分之一，为了确保水利水电工程的建设质量，有必要对混凝土施工技术进行探讨。
1水利水电工程中混凝土的浇筑原则
1.1遵循先浇筑较高建筑物的原则
在浇筑前要对建筑物高度以及施工条件等进行充分的考虑，了解建筑物高度和施工条件会给混凝土浇筑带来的限制因素，从而保证浇筑工作的顺利开展，遵循先浇筑较高建筑物的原则。
1.2遵循先浇筑自重较大结构的原则
在混凝土工程中，经常会遇到一些自重较大的混凝土结构，在混凝土还没有达到拆模强度时就将其拆掉，严重影响周边混凝土结构的稳定性，因此，要先对自重较大的结构进行浇筑，这样才能保证混凝土浇筑的稳定性。
1.3遵循先浇筑重点区域的原则
水利水电工程中分很多环节和部分，想要保证水利水电工程的施工质量以及施工重要部分的安全性，就应将多样化的浇筑方式进行结合，根据施工的具体情况进行使用，先浇筑重点区域，再对其他区域进行浇筑。
2利水电工程中混凝土施工特点
水利水电工程具有很强专业性、综合性和系统性，需要多项精细技术的支持才能顺利完成，混凝土施工技术在应用过程中需要对各项标准进行全面细致的把控。就本工程而言，在应用混凝土施工技术时，既要混凝土具有最够的强度，又要满足水利水电工程对防渗漏、放冻胀、高耐久性的需求。混凝土施工技术几乎贯穿整个水利水电工程施工的全过程，和其他工作交叉进行，因此，在实际施工建设中，需要考虑的因素比较多。再加上本工程规模比较大，工期比较短。为有效提升混凝土施工质量，需要综合考虑自然因素和人为因素的双重影响，其中自然因素包括：气温、地质灾害等因素，而人为因素则包括：施工技术的应用、施工质量控制等。
3水利水电工程混凝土施工技术应用重要性和目标
3.1水利水电工程混凝土施工技术应用重要性
水利水电工程的施工质量的控制，需要多种技术的综合应用进行保障。其中的混凝土施工技术就是比较关键的技术类型。实际施工当中为能提升工程施工的质量，将混凝土施工技术科学的加以应用，就能保障水利水电工程的耐久性，施工中混凝土施工技术应用涉及到的环节比较多，从各环节的质量控制方面加强重视，为实际工程质量的控制打下坚实基础，这就能保障整体工程质量。另外，水利水电工程混凝土施工技术的应用质量的控制，对工程企业的经济效益最大化目标的实现也能发挥积极作用，从而在成本的投入上能有效减少，为水利水电工程企业的良好发展打下基础。
3.2水利水电工程混凝土施工技术应用目标
水利水电工程的施工当中，采用混凝土施工技术能从整体上提升工程施工质量。施工中所涉及到的施工环节比较多，在各环节的质量控制方面都是比较重要的，将混凝土施工技术进行科学应用下，就能为提高工程施工质量提供帮助。混凝土施工中在准备工作环节要加强重视，这一环节是保障工程质量的重要环节，施工当中就要能做好整体的规划设计，为后续的施工打下基础，保障后续施工的质量。混凝土施工技术的应用最为重要的目标就是保障水利水电工程的整体质量，延长工程的使用周期，这一目标的实现就需要在实际施工的各环节加强质量的控制。
4混凝土施工技术在水利水电施工中的应用
4.1混凝土配比的优化
混凝土是由多种不同材料组合而成的，为了保证工程建设质量，在施工前，需要对混凝土原材料和调配比例予以严格把控，确保混凝土性能。而水泥作为混凝土中的关键材料，在选购过程中，要对其质量和性能进行检测，避免水热化反应的产生破坏混凝土结构。一般情况下，会选择低热硅酸水泥来削弱水热化反应。在混凝土调配过程中，需结合水利水电工程的具体要求合理配置原材料用量，优化混凝土配比，以强化工程建设效果。同时混凝土配合比的合理优化还能够降低水热化反应的影响、避免混凝土在使用中出现变形等问题，进而实现对混凝土水量和凝固时间的控制。另外，在调配完成后，还应对混凝土展开合理的检测工作，让其强度、收缩性能符合工程建设的具体要求，并加强对混凝土运输环节的监管，以降低不利因素的影响。
4.2水闸底板施工技术
水闸底板施工技术应用前，需要把8～10cm素混凝土铺设在软土地基上，确保地基的承载力，更好的满足施工需求。除此之外，在水闸底板立模施工时，还需要在水闸的四周安装侧模板，并用木桩进行固定。最大限度上保证底板层面在浇筑时具有良好的状态，需要确保混凝土强度和浇筑位置的强度相一致，确认达到设计标准后才能开展钢筋加固作业。在进行水闸底板混凝土浇筑时，需要对钢筋分布情况进行确定，现场施工人员还要对混凝土浇筑强度进行全方位校验，确保混凝土施工强度能达到设计要求，从而提升水利水电工程施工质量。
4.3水闸闸墩施工技术
在闸墩施工过程中，由于闸墩埋入结构复杂，闸墩本身厚度较小、高度较高，闸槽钢筋非常密集，混凝土施工难度会有所增加。在施工过程中，如果混凝土浇筑和施工缝的倾斜度不匹配，混凝土结构就会出现裂缝，影响闸墩的质量，水也会渗透到裂缝中。因此，在浇注闸门槽的过程中，必须计算闸门墩的厚度和垂直度引起的浇注误差，并预留足够的空间进行二次浇注。此外，必须在闸底板和闸墩的连接处浇筑混凝土，以确保两者不会因沉降而分离。
4.4混凝土施工后期养护
混凝土施工技术是水利水电施工中较为关键的技术种类，其对于施工质量有着决定性作用。为此，在施工完成后，为了保证工程质量，有必要加强对混凝土养护，防止密实性不严、钢筋腐蚀、混凝土块剥落等问题的产生，进而降低水利水电工程施工质量，增加工程后期使用的危险性。另外，在施工过程中，也要对混凝土施工质量予以严格控制，加强施工的标准性、有效性，提高工程整体质量。再者，注意加强对混凝土施工的后期养护，确保施工的协调性，增强混凝土的密实性。在施工项目后期养护的过程中，通过先进的技术进行动态的实时掌握，根据科学的分析和管理，避免危险情况的发生，延长工程的使用寿命。
结束语
一般来说，水利施工工程中应用混凝土技术主要为整个建筑物主体建立适当的框架机构，这样能够保证整体施工的高效率，同时为以后的施工打下基础。而混凝土的施工质量主要受到成分配比以及成分质量的影响。因此，要想保证高质量的应用技术，工作人员一定要严格管控相关材料，根据不同的施工目标进行合理控制。
参考文献：
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地下水工程施工论文范文第5篇
隧道岩爆一旦发生，破坏力较大，可能伤及人员和设备。传统隧道岩爆分级：一是通过工程类比、经验判据;二是利用数值分析，主要有剪切抗压强度比法、应力比法、临界深度法等。文章旨在研究国内外22个项目104组岩爆分级数据，通过机器学习LGBM分类算法预测隧道岩爆分级。该分析方法可用在其他室内试验或监测检测领域，为工程决策提供依据。
隧道; 岩爆分级; 机器学习; LGBM算法
U456.3+3B
[定稿日期]2021-06-22
[作者简介]刘永红（1979～），男，硕士，高级工程师，从事岩土工程设计与施工工作。
隧道岩爆是隧道掌子面或洞壁在高地應力条件下出现岩块爆裂、剥落、弹（抛）射、气浪、发声甚至产生震动的现象，它是由于原先岩体在三向应力状态所积蓄的应变能在开挖暴露形成临空面后，使围岩失稳，突然瞬间转换为冲击动能的地质灾害，破坏力较大，可能伤及人员和设备[1]。
2009年11月28日四川凉山州冕宁锦屏水电站发生岩爆坍塌事故，造成多人死亡，数亿元人民币的经济损失[2];2014年3月9日，云南贡山县独龙江公路隧道内发生因岩爆造成的岩石结构坍塌风险事故，3名施工管理人员不幸被坠落的岩石砸中遇难[3];2015年5月31日，巴基斯坦NJ水电站引水隧洞发生岩爆，造成TBM严重损坏、3人死亡17人受伤[2].随着埋深的增加和应力水平的增高，地下工程岩爆呈频发趋势[3]。
传统隧道岩爆分级：一种方法是通过经验判据、工程类比;二是利用数值分析，主要有剪切抗压强度比法、应力比法、临界深度法等。随着数据挖掘技术和深度学习技术的不断发展，全面考虑多个影响因素的非线性岩爆预测方法取得了良好的预测效果，是一种值得研究、推广的方法[4]。
本文通过研究天生桥二级水电站、龙羊峡水电站、李家峡水电站、挪威Sewage隧道、意大利Raibl铅硫化锌矿、秦岭隧道、江边水电站、金川二矿、马路坪矿、北洺河铁矿、锦屏二级电站、苍岭隧道、二郎山隧道等22个工程，共104组岩爆分级数据，通过机器学习LGBM分类算法预测隧道岩爆分级。
1 数据描述
本次所采用的数据主要由4个参数组成每组数据，分别为：X1隧道岩石最大切向应力与岩石单轴抗压强度之比σθ/σc;X2岩石单轴抗压强度与单轴抗拉强度之比σc/σt;X3弹性能量指数Wet;X4爆烈分级。岩爆可分为4个等级，轻微岩爆（Ⅰ级）、中等岩爆（Ⅱ级）、强烈岩爆（Ⅲ级）和极强岩爆（Ⅳ级）。
岩爆的发生是多因素导致的，但是从根本上来讲，岩体的内部因素与外部条件决定了岩爆的发生。其中，内部因素是指岩体本身的岩石力学性质，包括岩体自身的脆性、岩石的抗压强度和储存弹性能等因素;外部条件是指岩体工程的整体地质环境以及环境的变化，如工程围岩的地应力水平和工程开挖方法等因素（表1、表2）。
从表2检测结果整体描述可以看出该数据集无缺失值以及各数据的分布范围。
2 特征重要性分析
2.1 特性向量相关性
在统计分析中，会用到相关系数进行表达，常用的相关系数有3种：Pearson相关系数、Spearman相关系数和Kendall相关系数。其中，Pearson相关系数是英国统计学家皮尔逊于20世纪提出的一种计算直线相关的方法，按照线性代数学水平理解，可以看做是两组数据的向量夹角的余弦，计算如式（1）所示。
ρx，y=cov（X，Y）σxσy=EX-μxY-μyσxσy
=E（XY）-E（X）E（Y）EX2-E2（X）EY2-E2（Y）（1）
r通常表示样本相关系数，希腊字母ρ用于表示总体参数。相关系数的取值范围为（-1，1），相关系数的正负号表示相关的方向，相关系数的含义理解如下：
（1）正值表示正相关，负值表示负相关，绝对值表示相关的程度。
（2）越接近1，表明两个变量相程度越高。
（3）r=1为完全正相关，r=-1为完全负相关，r越接近0，表明两个变量相关程度越低，r=0为零相关。
经计算分析，与隧道岩爆分级相关因素之间的相关性如图1所示。
根据图1可以看出，X1与X3呈正相关;X2与X3呈负相关。假定岩石单轴抗压强度为定值，围岩最大切向应力越大，X1越大，即X3弹性能量指数越大;单轴抗拉强度越小，X2越大，X3弹性能量指数越小。这些规律与岩爆多发生在高地应力区硬质岩中的常识是一致的。
2.2 特征重要性排行
为进一步分析各因素对的影响程度，对各特征向量的重要性进行排行，如图2所示。
根据图2，可以看出对于岩爆分级的影响X1>X3>X2，硬质岩在高赋能下，开挖出现临空面，在剪应力（切向应力）作用下，极易发生岩爆。
3 LGBM回归分析
3.1 LGBM计算原理
LGBM在原理上与GBDT及XGBoost类似，都是利用损失函数的负梯度作为当前决策树的残差逼近来拟合新的决策树。LGBM采用histogram算法，Histogram算法的基本思路是先把连续的浮点特征值离散化成k个整数，同时构造一个宽度为k的Histogram。在遍历数据的时候，根据离散化后的值作为索引在Histogram中累积统计量，当遍历一次数据后，Histogram累积了需要的统计量，然后根据Histogram的离散值，遍历寻找最优的分割点[7]。
假设训练集中有n个实例x1，…，xn。每次梯度迭时，模型分析数据研究变量的损失函数的负梯度发展方向可表示为g1，…，gn，决策树通过一个最优分割点（最大信息系统增益点）将数据分到各个不同节点[6]、[8]。GBDT通过分割后的方差来度量信息增益，例如O表示一个固定节点的训练集，d表示特征j的分割，定义为：
Vj|O（d）=1nO∑xi∈O：xij≤dgi2njl|O（d）+∑xi∈O：xij>dgi2njr|O（d）（2）
式中：nO=∑Ixi∈O，njlo=∑Ixi∈O：xi≥d，njr|O=∑Ixi∈O：xi>d
遍历每个特征的每个分裂点，找到dj=argmaxdVj（d），并计算得到最大的信息系统增益Vj（dj），然后，将数据可以根据不同特征j的分裂点dj将进行数据分到左右子节点[5]。
3.2 LGBM训练分类
本文分析使用Python语言，安装LGBM库，在Jupyter Notebook中加载数据进行分析[10]。
图3中，y轴1～4分别对应岩爆分级Ⅰ～Ⅳ，y轴分别为精确率（Precision）、召回率（Recall）、F1分数、每行标签出现的次数（support）。由于训练数据相对较少，模型整体得分71.5。
在分类模型混淆矩阵中T、F、P、N的含义：T真，F假，P阳性，N阴性。其两两组合后，TP：预测为1，实际为1，预测正确;FP：预测为1，实际为0，预测错误;FN：预测为0，实际为1，预测错误;TN：预测为0，实际为0，预测正确[9]。
精確率（Precision）=TPTP+FP（3）
召回率（Recall）=TPTP+FN（4）
精确率和召回率以称为查准率和查全率，通常情况下，根据他们发展之间的平衡点，定义进行一个新的指标：F1分数。F1评分兼顾了精确率和召回率，让两者同时达到最高水平，取得平衡。
F1=21Precision+1Recall（5）
3.3 模型测试
随机选择10行数据进程测试，用机器学习训练好的模型进行预测，结果见表3。
4 结论
（1）岩石切向应力与蓄能指数正相关，在工程中通过超前钻孔注水，提前释放岩石中蓄积的能量，可以有效降低岩爆发生的风险。
（2）单轴抗拉强度与蓄能指数负相关，也就是说硬岩抗拉强度越小，岩爆的风险越大。
（3）数据集样本数量偏少，在实践中需要继续搜集相关数据，以提高预测的准确度。
（4）本文的分析方法可用在其他室内试验或监测检测领域，为决策提供依据。
参考文献
[1] 冯夏庭，陈炳瑞，张传庆，等.岩爆孕育过程的机制、预警与动态调控[M].北京：科学出版社，2013.
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[3] 中新网云南频道.近期隧道坍塌事故汇总[OL].[2014-09-16].http：//www.yn.chinanews.com/pub/html/spe-cial/2014/0916/20967.html.
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[5] 李航.统计学习方法.清华大学出版社，2012.
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[8] 王向鹏. 基于不平衡三分类LGBM模型的贷后风险预警研究[D].兰州：兰州大学，2019.
[9] 唐华松，姚耀文.数据挖掘中决策树算法的探讨[J].计算机应用研究，2001，18（8）：18-19.
[10] XGBoost：A Scalable Tree Boosting System. Chen T，Guestrin C. ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining . 2016.
地下水工程施工论文范文第6篇
摘 要：本文中的第一部分主要是从地铁给水工程设计和排水工程设计这两个部分对给排水工程设计进行详细的分析和介绍；第二部分主要是针对在地铁给水排水工程设计中存在的问题以及能够采取的针对性改进措施进行了深入研究和探讨，这样在后期进行地铁给排水工程设计中，就能够及时的采取有效措施来处理和解决可能会存在的问题，从根本上保证了地铁给水排水工程施工质量，确保地铁交通的正常运行。
关键词：地铁给排水工程；工程设计；存在问题；改进措施
对于整个地铁工程来说，给排水是核心组成部分之一，工程设计的技术含量比较高，而且也很容易会出现各个方面的问题。如果地铁给排水出现问题的话，就会直接影响到整个系统的正常运行，对城市交通产生严重的影响，严重的话甚至会乘客的生命财产安全形成威胁。因此，在进行地铁给水排水工程设计的时候，一定要充分的考虑到各个方面可能存在的问题，并及时的采取针对性的措施有效解决，这对保证地铁的正常运行，城市交通经济效益的提升，以及维护人们的生命财产安全都具有重要的意义和作用。
1 地铁给水排水工程设计概述
1.1 地铁给水工程设计
对于地铁中的给水工程来说，主要可以分为水消防系统和生活生产给水系统这两个部分，其组成要素主要包括用水设备、给水管道、电动蝶阀、止回阀、水表以及引入表等，多是采用枝状的管网形式从市政供水管道中的消防系统中引到用水点位置。在地铁中的生活生产用水主要包括冷却塔用水、空调冷水机组用水等，都是从给水管道中直接引入。一般对于给水管道的材料来说，多是使用球墨铸铁管、热镀锌钢管以及复合塑料管等，其耐腐蚀性能比较高。在地铁中加入给水管道的主要目的是为了满足相关设备用水、清洁卫生以及乘客和工作人员的用水实际需求[1]。其具体的给水系统如下图所示。
一般来说，地铁都是在城区的地下位置进行建设，在周边都会具备较为完善的市政给水网。在进行地铁给水系统设计的时候，由于实际的用水需求，这就会对给水系统中的水压提出一定的要求，而刚好与市政给水系统中的水压具有一致性，因此市政给水系统也就直接成为了地铁中给水系统的来源。对于地铁中的消防给水管和生活生产给水管来说，是具有明显差异的，这也就表示两者之间的阀门井、水表以及给水系统都是不同且相互独立的，另外在水压设置方面也需要根据自身的实际情况来明确。
1.2 地铁排水系统设计
由于地铁建筑主要是属于地下建筑类型，为了有效的处理好区间隧道和车站的卫生间污水、渗漏水、冲洗废水以及雨水等廢水污水，设置排水系统是十分必要的。地铁中的排水系统主要包括雨水系统、废水系统以及污水系统3个子系统，并且在洞口及风亭雨水排水泵站、车站扶梯基坑排水泵站、隧道区间主排水泵站、车站内主排水泵站以及卫生间集水泵房等位置均设有排水泵。以某一地铁卫生间污水泵为例，应用的主要是格兰富一体化泵，在这种封闭式的集水箱中就会收集卫生间中的各种污水废水，大大的提高了清洁工作的便捷性，将一体化泵中的压力提升就能够将当中收集的废水污水排进化粪池，并最终进入市政管网。
2 地铁给水排水工程设计存在的问题及其对策
2.1 给水排水管道阻塞和渗漏问题
给水排水管道出现渗漏问题的主要原因是由于材料质量不合格，比如材料的硬度和强度不达标等问题。由于地铁中的给水排水系统始终处于湿度较大的环境中，同时含有大量的化学成分，就会在一定程度上损坏管道，导致废水污水渗漏。因此为了有效的预防管道渗漏，首先就需要保证管道材料符合规定要求，比如在前期采购环节中，采取公开竞标的方式尽可能的选择质量合格、性价比高的管道材料，另外在堆放的时候做好保护和防潮工作，以免出现施工事故砸压、材料碰撞等人为因素以及环境因素对材料质量造成影响[2]。其中需要注意的是，在管道与设备、管道与官道之间容易出现故障的区域及时的采取有效的保护措施，以免出现不必要的损害。在管道施工的过程中，施工人员一定要严格的按照相关施工规定要求进行操作，避免在施工过程中出现不必要碰撞或者是大力度摩擦，在每一个施工环节中都应该积极的做好保护和预防工作。
在地铁给水排水工程中常常会出现管道阻塞问题，导致这一问题出现的主要原因是由于在施工期间，由于必要的施工中断现象，导致管道的防护薄弱环节处进入建筑垃圾、水泥砂浆等各种建筑杂物，这样在后期废水污水流通的过程中，这些建筑杂物就会在弯头或者是三通位置处停留，最终导致管道阻塞。针对这一问题，最关键的是应该采取相关的预防措施和技术，首先将管道中已经存在的阻塞物进行及时的清理，其次是对管道中的可疑部位或者是可疑物体及时的进行防护和处理。如果管道中的阻塞现象较为严重的话，难以有效的进行清理，则可以及时的进行更换，避免在后期使用阶段出现连锁反应。
2.2 给排水管材料问题
关于地铁中给水排水工程项目中的提升技术来说，主要是为了进一步的优化和完善给排水管道施工的部分，其基础和前提是根据地铁工程建设的实际需求来选择恰当的管道材料。对PE、PPR给水管道热熔连接环节中的连接插入深度和加热时间进行有效的把握，以免接口处强度和管道断面出现问题。了解压环套和橡胶圈存在的螺帽较松或者是位置调整不当等方面因素，都会导致管道出现渗漏问题，因此当所有的配件尺寸都符合标准，而且相关清理工作也按标准完成之后，还应该应用专门的施工机具调整位置，用艳阳密封胶密封处理管道接头，并使用聚四氟乙烯生胶和防锈密封胶对螺纹进行有效的缠绕。管道交叉施工常常会导致出现管道渗漏和阻塞问题，这也就要求在进行管道安装的过程中，首先需要认真的做好杂物清理和管道疏通工作，其次还可以根据实际的施工需求，来使用现代化的排水配件，并保证其合理性和科学性。对于地铁结构的特殊性，在安装排水管道的过程中，立管施工和横向埋地排水管施工相互之间应该避免相互连接，加强对立管托板支牢的检查，当其可靠性得到确认之后，才可以将临时支撑拆除，并进行管道连接，其中一定要避免管道中落入砂浆等杂物[3]。
2.3 地铁项目不安全问题
就地铁项目自身而言，本身就存在着一些不安全因素，比如环境因素、地质条件等都会对地铁安全造成严重的影响，因此在给水排水工程施工过程中加强安全监督是十分必要的，特别是对于一些高危施工设施和施工地段的管理和检查，对管道施工中应用的材料质量标准和尺寸做出明确的规定和统一要求，并严格审查和核对进场材料质检报告，对主要施工设备和物资材料的生产日期、质量合格证明等方面信息数据的准确性进行严格的检查，另外在施工前期和施工过程中对材料的审查与使用情况都进行实时监督，这样在施工过程中能够有效的避免出现偷工减料或材料浪费等现象。在竣工环节中应该按照规范要求完成吹洗工作，保證用水安全。
对于地铁工程施工的监管人员来说，一定要对重要工序和关键部分的施工进行重点监督和控制，加强对主要构配件、原材料质量的检测和校验，同时对承包商制定出的纲领性施工组织计划相关文件进行有效的监督和审核，保证施工的安全。建立施工质量监控体系也是地铁监管体系中的重要组成部分之一，这会关联着整个施工过程中的各个环节。在组织技术监督管理中，最主要的目的就是分析施工方案设计方案的可靠性、合理性以及可行性，如果出现不符合规范要求或者是违反合同情况的话，应该立即制止。在各个施工阶段中工程监理人员需要关注会对工程质量产生影响的因素，有效的保证工程质量能够满足要求，并严格要求操作工艺水平。
3 结束语
由此可见，在进行地铁给水排水工程设计的时候，需要加强对施工材料质量、工程施工的不安全因素以及管道中容易出现渗漏和阻塞问题等方面加强注意，这样在设计环节中就能够保证后期施工的质量和安全。在整个地铁工程中，给水排水工程项目设计会对交通体系的长期发展和正常运行产生一定的限制和影响，因此在设计和施工环节，表现加强管理和有效控制，保证工程项目的整体质量。这对加快我国城镇化建设，促进国民经济的发展，保障人们的正常出行，提高地铁交通运行效率都具有重要的意义和作用。
参考文献
[1]杨琦，何宏涛，费艳林，等.上海地铁11号线南段站给排水和水消防设计特点[J].中国给水排水，2013，（2）：49-52.
[2]陈新，刘爱芳，刘学志 沈阳地铁1号线车辆段给排水、水消防工程布局及设计要点[J].铁道标准设计，2014，（3）：122-126.
[3]祁帆.上海地铁地下车站排水系统的设计要点[J].城市轨道交通研究，2015，（3）：128-132.
（作者单位：中铁十二局集团电气化工程有限公司）