水利施工机械发展方向探讨

2007-08-17 03:59:14

目前水利建设正面临着前所未有的大好形势和发展机遇。预计在“十五”期间，全国水利发展建设投资规模为5 300亿元，其中防洪工程建设投资为2 800亿元。与水利施工机械行业有关的项目主要有两个方面，一是包括堤防建设、水利枢纽建设、病险水库加固、城市防洪、蓄滞洪区在内的防洪工程建设；二是包括调、蓄、引、提水在内的水资源利用工程。
　　水利建设离不开水利施工机械，大规模的水利建设需要大量的水利工程施工机械。但我国水利施工机械存在的问题是，
　　１?品种少、成套性差、型号不全、没有形成系列，用户选择余地少；
　　２?性能差；
　　３?可靠性差，寿命低；
　　４?基础部件差；
　　５?产品的技术含量低；
　　６?创新性差，缺乏自己的独特技术和具有自主知识产权的产品。
　　笔者就水利施工机械的发展方向谈以下几点问题。
1 水利施工机械的发展方向
　　据分析，在水利工程建设中，施工机械方面的费用占30%左右。从近年情况看，水利建设的机械化程度逐年提高，以往人海战术及小型机械装备为主的施工方式，逐步被采用较为先进的的大中型工程机械的施工方式所取代。水利建设对—般通用的士石方机械、混凝土施工机械、清淤机械设备的需求明显增加，如：挖掘机、装载机、推土机、铲运机、混凝土搅拌站等。与此同时，还需要大量水利建设专用的特殊机械，如深水型清淤机、轻型快速打桩机、防渗墙施工机械、斜坡压实机、碾压混凝土机械等。另外，由于水利建设对设备安全性、可靠性要求较高，对质量要求较严，这也对水利机械的产品的性能、质量及可靠性等方面提出了新的要求。
　　从我国水利建设的需要出发，应重点支持和发展的水利机械与装备主要有以下几方面。
　　（1）防汛抢险机械装备跟踪国际防汛装备的先进技术，研制开发适用于汛期紧急抢险特殊要求的施工机械。该类机械应具备操作简单、轻便灵活，便于在道路条件较差、大气和环境等较恶劣的情况下使用的特点。最好是模块式结构，便于现场运输安装，如轻型快速打桩机、移动式泥土装袋机、编笼及抛笼机、超长伸缩臂式挖掘机、快速堵口设备、多功能抢险船、抗洪抢险指挥车(船)等。
　　（2）堤坝加固及病险水库改造专用设备及仪器主要是要加强堤防基础处理机械、堤坝加固建设和病险库改造所需专用施工机械的研制开发，并提供成套服务。特别是成墙深度大于30 m、成墙厚度较薄(小于30 cm)、工程造价较低的高效率超薄型连续防渗墙施工机械等。
　　（3）河道疏浚机械针对我国江河湖库众多，水情、气候、地质地理条件、淤积情况各不相同，需要开发生产门类、品种、规格比较齐全的系列机械清淤设备。重点要发展高效率、大输送距离而且能够自动监测并显示挖掘性能的大型挖泥船，以及深水型清淤机、环保型清淤设备和水面漂浮物消除设备。
　　（4）以节水灌溉为主的农田水利施工机械为配合发展高产、优质、高效和节水农业，重点抓好各类节水灌溉设备的研究开发工作。如：渠道开沟、修坡、连续衬砌机械、小型隧道凿岩机等沟渠施工机械、沼泽地治理施工机械、节水灌溉设备、卷盘式喷灌机关键技术的消化吸收等。
　　（5）大型水利施工机械重点是大型渠道开挖衬砌技术装备和混凝土施工成套技术装备的研制开发。针对南水北调等重点工程建设研制开发多种形式的低扬程大流量水泵、盾构机及其配套系统、大断面渠道衬砌机械、斗轮式挖掘机（用于渠道开挖）、全断面隧道掘进机（TBM）。研制开发人工制砂设备、成品砂石脱水干燥设备、特大型预冷式混凝土搅拌楼、混凝土快速布料塔带机和胎带机、大骨料混凝土输送泵、混凝土侧卸车、碾压混凝土筑坝成套设备等。
　　对工程机械行业而言，水利工程施工逐渐成为一个较大的市场，而这个市场对水利施工机械的要求，一方面总量大；另一方面类型品种多，同一品种规格的批量不大，并有很多特珠的要求。
2 水利施工机械技术发展展望
　　近年来，水利施工机械的发展主要是操纵和控制机构的改进。水利建设的扩展，如防汛抢险、堤坝加固、堤坝防漏、防堵、防溃等危险和紧急作业，人无法接近十分恶劣的场所和作业环境去作业，要采用远距离操纵。各种水利机械设备的操纵越来越方便，更加简单化。
２．１水利施工机械的电子化、自动化和机器人化
　　电子化、自动化和机器人化是水利施工机械产品更新换代的发展方向。从其作业特点来看，大致可分为完成多种作业的通用性水利施工机械和完成单一作业的专用性水利施工机械。
　　（1）通用性水利施工机械向机电信一体化方向发展通用性水利施工机械具有多种功能，需要完成复合性作业。操作、工作环境复杂，难以分解成简单的模式动作，实现自动化很困难，需要由人来操纵和掌握。目前，电子控制技术正在不断地向这类机械渗透和普及，出现了新一代所谓的电子挖泥船、电子清污船等。闸门启闭机群的远程智能遥控遥视操纵和控制就是机电信一体化集成的体现。
　　（2）特定工程专用机械向建设机器人方向发展水利建设工程中有些比较单纯的作业能够与其它工作分开成为单独的作业操作，往往采用专用施工机械来施工，也有根据施工要求将施工技术和施工机械相结合创造出新的施工法，即结合施工法设计的特殊用途的专用机械。类似这类机械国外大多采用电子控制技术，以实现自动化和无人化操作施工。国外往往把这类采用机电信一体化技术、能自动地进行作业的机械和系统称作建设机器人。在水利工程施工中，需要大量的专用施工设备，如南水北调西线工程使用的全断面岩石掘进机（TBM）就是集机械、电子、自动化控制等一系列技术的集成系统，它能够自动完成超前钻探、预警预报预处理、全断面掘进、自动出渣、隧洞衬砌等一系列复杂工作。防汛抢险水下机器人可在非常危险的场合实现堤坝管涌的排查和堵漏作业。
２．２水利施工机械新技术展望
　　目前，先进国家正在不断创造先进的建设技术和采用高新技术开发高性能的水利施工机械，例如全自动化渠道衬砌系统、大规模无人化的土方施工系统和工厂化全自动混凝土搅拌系统等。同时，对当前的工程施工机械提出了新要求。
　　（1）施工领域的扩展带来设备形式的多样化　地下、沙漠、海洋等新的施工领域不断扩展，要求人们开发研究能够适应这些新领域的水利施工机械。如沙漠绿化用的沙漠用水利施工机械、海洋探测和海水资源开发利用的海洋用水利施工机械、沿海软地基改造和围海造地的海滩水利施工机械、节水灌溉的专用水利施工机械以及地下水资源开发和利用的专用施工机械。
　　水利工程建筑物的超高、超大使得施工规模愈来愈大，大型水利工程、防洪工程、超深地下工程、超长隧道、大跨度渡槽等工程的施工高速化和低成本化的要求对水利机械提出了新的高要求，如三峡水利枢纽工程就对施工机械有快速、优质、规模超大、功能强等特殊要求。
　　（2）现有设备的操纵方式标准化为了提高设备的安全性和减少机械设备事故，需要对设备操纵方式实行人性化的设计。在日本，对主要施工机械（挖掘机和起重机）实行统一操纵方式。1992年开始实施标准操纵方式建设机械的评定；对符合标准操纵方式的施工机械贴上特殊的标记。操纵方式的统一避免了各厂家采用不统一操纵方式使司机不习惯而造成的事故和影响生产率。在施工机械操纵方式标准化的过程中，可以深入探讨如何使操纵简单化和自动化。
　　（3）绿色环保型水利施工机械随着人们环保意识不断增强，施工建设已成为城市最大公害，特别是对于水利施工机械，因为与水有密切关系，因此应该特别研究施工机械在水上施工时，如何防止水污染和水资源破坏等。未来使用的水利施工机械的设计必须考虑环境保护。有公害的施工方法和水利施工机械必然被淘汰，绿色施工和环保型机械将是发展的方向。
　　（4）水利施工机械管理的信息化水利施工机械设备种类众多，性能各异，技术状态不一，如何充分利用网络和信息技术解决水利机械管理的现代化和信息化是目前的研究热点。开发水利机械管理信息化系统，为水利机械的研究、生产、使用、维护、保养、租赁、状态监控等提供信息和决策支持。对于大型水利工程，建立水利机械设备机群控制信息系统，以提高设备运行的安全性和调度决策效率。