探讨在锦屏大坝3#深孔支撑大梁施工平台中运用TRIZ理论的价

探讨在锦屏大坝3#深孔支撑大梁施工平台中运用TRIZ理论的价

杨文艳

中国水利水电第十一工程局有限公司

摘要：锦屏大坝3#深孔支撑大梁施工过程当中使用的TRIZ理论可以有效提升建筑工程的整体质量。文章中对该项目进行简单的概述，并针对其中存在的问题提出可行性的方法，同时根据实际项目状况讨论TRIZ理论的价值，保证工程的顺利完成。

关键词：锦屏大坝3#；深孔支撑；TRIZ理论的价值

引言：

当前的建筑工程当中蕴含的内容比较多，尤其是在使用TRIZ理论当中可以其中存在的问题优化与改进，同时被更多的建筑单位所认同。从某种程度上来说，利用先进技术也可以更好地达到新时期建筑发展要求，因此有关人员必须引起重视。

一、问题描述

（一）项目背景

锦屏水电站位置是在四川省凉山州盐源县与木里县交界处，在世界上占据一定的地位。与此同时，其发电站的整体发展也更加符合现阶段要求，能够对沙子起到重要的阻拦作用，这同时也是川电外送的主要电源点之一。在2014年工作人员对遥控使用不同的方式进行测试，保证在工作状态下其运行的正常。与此同时，根据这一项目在大梁冲刷的情况分析，采取具有针对性的保护措施来对其表面碳纤维布粘贴进行重新固定增加螺母来保证稳固性能有效增加。另外，也需要对当前的防护系统做好优化与改进，建立施工安全平台来保证后续工作的有效性。

（二）发明问题初始形势分析

大部分的拱坝其泄洪的整体流量是比较大的，要想更好地发挥其自身价值那么就必须要根据实际情况做好协调与配合。但从当前的了解情况来看，在进行深孔泄洪的过程当中由于弧门开合的程度较大，所以导致对于闸门的支撑大梁会造成冲击力较大的冲刷，因此这就要确保大梁的整体安全避免对其造成伤害。这样的情况下，如何选择安全有效的施工平台建立，就是确保支撑大梁混凝土保护工作安全有效性的开展策略。在具体落实过程中需要从以下几个方面来共同完成：第一，脚手架搭设重视基础建设。连接时要与整体的墙面进行充分结合，但由于支撑的大梁整体断面面积比较大，同时其跨度也要更长一些，所以支撑大梁地表现在建设过程当中会导致整个脚手架高度较高；第二，悬吊式笼状平台。这种平台建立具有更加良好的便捷性，同时在采用笼状平台建设过程当中还可以恰好位于支撑大梁的下方位置，对其进行充分的支撑，在一定程度上降低施工难度。

二、TRIZ法问题分析

（一）系统功能分析

文章当中对于施工平台作为研究的具体对象，这其中包含了对于施工的支撑以及加固系统。整个系统在建设过程中所处的环境是锦屏3#深孔支撑大梁截面尺寸为5.2m×7.95m，长度为6米，与闸室净宽相同。除此以外，要在支撑大梁的上表面以及上游的引水位置进行利用钢衬进行施工保证整个平台系统的安全性及有效性。与此同时，控制各平台消耗的一些成本经济费用，对于人员的安全性施工也要有所控制，约束工作人员行为来保证工作人员的人身财产安全问题。

（二）TRIZ技术系统进化综合运用

通过利用TRIZ的方法可以有效对该项目建设过程中的问题进行深入分析，利用较强的综合性方式来对整个系统进行优化与改进。除此以外，也要充分地了解当前的整个系统当中是否存在进化的必要性，并且根据理想水平模式考虑实现系统的进化有效策略，选定符合现阶段标准的最终目标，确保可以制定更加具有针对性的解决方案与计划。

（三）施工平台系统历年获得有关的专利数量

在最近9年以来，我国施工平台相关系统的专利公开量从2011年至2016年，呈现总体上升的趋势，在2017年和18年是整体数量呈现较高的两年。我们国家的水利水电修复行业正在快速发展，并且经过多年的运行过程当中都会出现破损的情况，如果能够运用好修复的手段，就能更好地节约资金同时达到最终的目的。施工平台作为施工行业最常见的工具，其专利等级相对较低，施工平台在施工行业使用最频繁，整个产业的经济效益比较可观，故施工平台系统应处于生命曲线的成长期和成熟期的交汇处，未来的发展前景还是比较大的。

三、施工平台矛盾分析

（一）技术矛盾分析

首先，由于支撑大梁的整体跨度比较大，所以在进行上端及下端的施工过程当中要求整体形状要与之匹配。但是，由于各种因素的影响在进行施工平台建设与大量匹配之后会导致支撑点位更加靠近坝体的一侧，进而使整个平台稳定性会更差一些，这就造成了技术形状及稳定性的矛盾出现。这就需要采用动态化原理，将施工平台分为支撑系统和加固系统，利用悬吊式技术作为支撑系统，加固系统为作业平台；其次，为了使施工平台能够顺利安装在支撑大梁的外围，需要施工平台的安装和拆卸方便，安装和拆卸方便会引起施工平台的结构稳定性降低，构成了可操作性和结构稳定性之间的技术矛盾。采用分割原理，把施工平台分割为多个部件，使施工平台容易组装和安装，便于将施工平台顺利安装在支撑大梁的外围；最后，由于支撑大梁的环境比较特殊，施工平台形状与支撑大梁相匹配能够确保施工需要，施工平台与靠近坝体一侧的表面会产生压力，构成物体产生的有害因素与压力之间的技术矛盾

[1]。采用预防原理，在施工平台上靠近坝体一侧的部位安装滑轮。

（二）物理矛盾分析

在建设过程当中，既希望设计的施工平台具有较强的安全性，同时又希望他们可以对其进行有效拆卸，节约一定的经济成本，对于移动方面也具有较强的便捷性。故决定所设计的施工平台采用解决物理矛盾中的空间分离的原理，将现有的施工平台分离成多个桁架结构，彼此容易组装和拆卸，通过悬挂式技术进行吊装，能够更加方便对于整个应用的便捷性，并能够实现施工平台与支撑大梁外围之间的密切配合。

四、解决方案

（一）方案一：悬挑式型钢组合脚手架，此方案被否决

在这里组合脚手架来进行工作过程当中，闸墩上面通常会采用Φ25植筋作为固定点，并且与10#工字钢形成脚手架平台支撑面。与此同时，作业平台上的脚手架会采用钢管以及扣件等多种形式进行共同搭配，使整个升降可以通过5个电动葫芦能够共同完成[2]。在脚手架升降过程中需要5个电动葫芦密切配合，才能保证悬挂脚手架水平上下移动，这也导致在建设过程当中有着较高的安全风险问题，并且因闸墩混凝土结构钢筋密布，锚固点难以设置，搭设拆除工作同样困难，因此在专家评审过程中被否决。

（二）方案二：采用平面悬挂钢架结构，与钢结构结合进行改进，该方案被否决

在建设过程中，必须要根据现场的实际情况通过对详细图进行绘制来完成相应的计算工作，在具体落实时需要从以下几个方面来进行：第一，组合剖面1-1、部分6-6剖面的杆件构成上游构件，再组合剖面2-2、部分5-5剖面的杆件构成下游构件，组装高度为12.1m，上游及下游构件再次进行组装成“倒门”型构件。大梁顶部净空间为7.0m，同时人工在已搭设防护平台使用牵引绳及倒链配合缆机作业，使构件平稳安放至指定区域；第二，人工将剩余剖面4-4杆件运输至深孔内高程1800.0m平台，使用倒链及安全绳吊装完成剖面4-4构件组装，并与已吊装入位构件连接组装成3-3构件[3]。

（三）确定最终方案

通过综上分析与考虑最终选用的方案则是经过充分改进与创新的，能够更好地突出整体优势性，利用TRIZ原理设计一个适用于支撑大梁施工的施工平台。在具体落实过程当中，需要从以下几个方面来进行：一方面利用悬挂式钢桁架结构施工平台，这种平台的主要特点包含了螺栓的连接以及连接后的直角特性。桁架四的上表面设置有水平钢板，水平钢板与桁架三的内侧面通过钢丝绳加强连接，桁架四的两侧设置有护栏。

五、技术创新

（一）创新点分析

本课题研究的施工平台采用TRIZ创新方法进行分析研究，根据工程特性和支撑大梁的施工环境、要求提出了现有施工平台存在的问题。并采用TRIZ法问题解决流程进行研究，对问题进行分析之后；采用技术系统进化综合运用的方法，搜集市场同类系统的专利情况和历年性能指标进步情况。分析判断本系统是否有进化必要，并根据增加理想化水平模式，考虑实现系统进化的途径，选定阶段性的理想化目标，确定系统中相关的关键技术做创新改进，利用TRIZ法工具获得问题解决方案，对候选方案进行评价，检验候选是否满足系统目标要求，是否符合进化模式[4]。通过对候选的三个方案进行分析验证，确定方案三为最佳方案，能够满足系统目标要求，符合进化模式，通过对方案三的进化过程进行分析，总结出以下主要技术创新点：首先从技术原理的角度上来说，利用桁架结构的受力合理性特点以及整个工程的实际情况来充分进行优化与改进。对于局部的结构连接杆件，通常要采用交连接的方式来代替传统的钢丝绳，这样可以有效地保证整个工程的安全性对于吊装和拆除工作来说又能提供有效的便利条件，这样的方式就能降低了大量需要人工临空、悬空作业的风险；其次从关键的施工技术角度来说通常会采用悬吊式以及空间钢桁架结构进行充分结合。与此同时，利用3D3M技术进行结构验算、建立BIM模型进行模拟吊装、TEKLA软件进行结构优化；最后，其中的主要创新点包含了整体吊装的相关技术，在运用过程当中具有较高的施工效率，并且能够有效地降低风险问题提升施工进度。解决原方案中存在大量的人工组装时临空、悬空作业安全风险问题和大量材料需要人工和设备吊装倒运所需成本费用和工期问题。除此以外，也要使用较为健全的设计软件，对整个方案进行充分的优化与改进，将整个连接件结构利用心形的方式来进行使用，确保整个桁架结构吊装过程中能顺利吊装到位，保证了方案的可行性、安全性、适用性。

六、推广应用情况

（一）市场竞争力

文章当中充分地研究了有关施工平台结构成果的应用在锦屏一级水电站3#深孔支撑大梁保护工程。在建筑过程当中应用了悬挂式的桁架结构，确保整体结构的稳定性以及安全性能使实际的使用过程在可控的合理范围之内。进而使整个项目具有较强的安全可靠性，整体结构均可在地面完成加工制作。这样就能充分解决了施工人员在现场作业当中的安全问题，以免发生安全事故，这同时也能保证在规定时间内完成工程，以免造成延误工期的情况出现。工程结束后将桁架结构恢复至初始吊入的状态，钢桁架整体吊离作业面，拆除方便快捷；在设计中使用同济3D3M计算软件进行节点和杆件的验算，建立BIM模型在计算机中进行模拟演示，使用TEKLA软件进行深度优化设计

[5]。在进行模拟安装的工作当中，要进行全尺寸的实际测量，确保吊装可以符合当前项目的实际要求。采用了多种方法验证了方案的可行性、科学性、安全性和适用性，为以后遇到类似较大危险性结构施工时，取得宝贵经验。从当前的情况上来看，我国国内已经建设完成的以及正在建设一些超大型拱坝形式的水电站，比如雅砻江二滩水电站、雅砻江锦屏一级水电站、金沙江溪洛渡水电站等，这些拱坝的泄洪中孔、底孔支撑大梁如果需要进行检查、维修等工作，可以参照此种施工平台，具有推广借鉴的意义。

（二）经济效益和社会效益

锦屏一级水电站大坝3#深孔大梁保护工程采用了空间悬挂钢桁架施工平台进行施工，解决了施工人员临空、悬空作业问题，保证了安全，提高了功效，工程结束后将桁架结构恢复至初始吊入的状态，钢桁架整体吊离作业面，拆除方便快捷；为单位创造经济效益达50万元。目前国内已建和正在建设一些超大型拱坝形式的水电站，这些拱坝的泄洪中孔、底孔支撑大梁如果需要进行检查、维修等工作，可以参照此种施工平台，具有推广借鉴的意义[6]。

结论

综上所述，锦屏水电站是我们国家较为重要的一项建设工程，不仅可以保障民生同时也能促进经济方面的落实。为了更好地完成这一项目工程，文章对于施工平台中运用TRIZ理论并采用空间悬挂钢桁架施工平台进行施工来保证达到最终建设要求。以此来为我国相关行业发展提供较为有效的帮助。

参考文献：

[1]高俊锋.浅谈预制混凝土模板技术在白鹤滩大坝施工中的应用[J].四川水泥,2020(03):349.

[2]郭金婷,李桂林,罗永钦,吴楠.大岗山水电站大坝深孔泄洪水垫塘原型水力特性分析[J].大坝与安全,2019(01):36-39.

[3]胡洪亮.某水电站大坝大高差深孔门槽安装双层施工吊篮的研究与实践[J].中国水运(下半月),2018,18(12):182-183.

[4]杨洪一.大坝深孔钢衬底板混凝土工程施工技术[J].江西建材,2013(05):177-178.

[5]周震钧.溪洛渡水电站大坝泄洪深孔混凝土施工关键工艺控制[J].广西水利水电,2013(03):45-48.

[6]朱素华. 特高拱坝快速施工关键技术及其在溪洛渡工程上的应用[D].清华大学,2013.