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通過以上對道路橋梁工程中軟土地基的特性的分析,我們可以看出:在道路橋梁施工建設過程中一定要采取科學、合理的施工技術來避免軟土地基對于道路橋梁的危害。從而避免的地基的沉降,提高地基的穩定性。第一,道路橋梁工程中的表層排水法。在道路橋梁施工過程中,由于軟土地基中軟土的含水量較高,可以通過排水法來降低軟土地基的含水量,提高地基的破壞極限,提高軟土地基的滲透能力,充分發揮地基材料的作用,提高整個道路橋梁地基的穩固性。使得地基具有可機械作業的能力。一般來說,這種施工技術比較適于含水較高、土質較好的軟土層。具體的施工方法為:在道路橋梁施工準備過程中,在施工前在土層表面挖好長度、深度、尺度適度的排水溝,并將地基內的表水導出。第二,道路橋梁工程中的添加混合劑法。在道路橋施工過程中,若軟土層的軟土為粘性土質時,可以在粘度達到一定程度時,使用具有增大粘度的混合劑,從而增大軟土表層的密度,從而增強整個軟土結構的抗壓縮力,增加軟土地基的強度。具體的施工方法:在道路橋梁施工前,對軟土地基的土質進行檢測,當土質達到運用添加混合劑法時,加入一定量的混合劑,增加土層的粘度,提高軟土結構的整體強度。在添加混合劑的同時可加入石灰及適量的水泥。第三,道路橋梁工程中的排水固結法。在道路橋梁建設過程中,可以再施工前對施工部分的地基進行預加載荷的碾壓。在進行碾壓時,可以排除部分軟土層中的水分,還可以進一步增加軟土地基的密度及強度。排水固結法則是在這時通過軟土地基自身的固結屬性而進行排水的方法。在經過碾壓之后,軟土地基中的軟土會固結在一起,這樣就增加了軟土地基的強度。為了進一步提高軟土地基的固結率,可以在軟土地基中設立排水柱,增加整個橋梁施工地基的抗剪度。對于較深層次的排水固結施工來說,可以高效地完成作業,大大提高整個道路橋梁施工軟土地基的承載能力。具體的施工方法:排水固結法往往與填土法、加載法一起使用。第四,道路橋梁工程中的加載法。為了有效地避免道路橋梁施工后發生沉降,可以對軟土地基進行加載法施工。實現在道路橋梁施工的軟土地基上增加載荷,提前使得地基沉降。這樣的加載會與道路橋梁建成后的載荷不同,但是可以預先完成部分軟土地基的沉降。所以,在道路橋梁施工的過程中,可以采用一定的方法避免地基的沉降。第五,道路橋梁工程中擠密法。在道路橋梁工程中,可以采用擠密法對軟土地基進行施工,增加軟土的密度和強度。一般來說,擠密法主要適用于厚度較大的軟土地基以及濕度較大的黃土。在運用擠密法時可以就地取材,原地處理。施工方法:在施工過程中在形成的樁孔過程中進行側向擠壓,增大整個土層的密度。并在樁孔中,利用素土與灰土分層進行填裝。第六,道路橋梁工程中的加固技術。在道路橋梁工程建設過程中,通過加固技術可以提高道路橋梁整體的穩定性。我們可以在地基表面進行排水、擠壓、墊層,退需要加固的軟土地基進行加固,采用先進的加固技術提高軟土地基的穩固性。
2軟土地基施工技術運用的注意事項
第一,在道路橋梁工程施工過程中,對于軟土地基施工要注意橋梁的等級要求。不同等級的橋梁對于工程的施工有不同的要求。這也決定了軟土地基加固與處理的不同要求。對于等級要求高的道路橋梁應該采取力度較大的工藝技術來處理軟土地基,避免沉降以及地面裂縫的產生。而對于等級要求比較低的橋梁,可以預先鋪設路面,等軟土土層沉降之后再進行橋梁鋪設。第二,道路橋梁工程的施工環境對于軟土地基的施工也有一定的影響。不同的施工環境,具有不同土質的軟土層,所以應該具體分析軟土的土質,然后采取一定的施工技術進行處理。例如,對于一般粘性的軟土土層可以采取實壓的辦法進行處理。對于砂性土壤的軟土則可以采用擠密法來處理。對于土層較深的軟土地基可以再表層對軟土進行處理之后,再配合其他方案進一步加固軟土層。對于土層較淺的軟土地基的可以先進行表層處理之后,再進行表層挖掘與回填。若軟土地基的圖紙滲透性較差則需要長時間的排水之后,才能進行其他方式的處理,提高地基的穩定性。
3結語
1工藝流程
工程圍護結構地下連續墻施工灌注樁(含格構柱)、旋噴樁、水泥攪拌樁施工第一步土方開挖(至冠梁底)冠梁及混凝土支撐施工打井、降水及降水試驗基坑開挖條件驗收第二~五步土方開挖鋼支撐安裝土方開挖至槽底人工清槽綜合接地施工基槽驗收完成后,墊層施工底板結構施工底板達到設計強度后,拆除第四道鋼支撐地下二層側墻結構施工側墻達到設計強度后,在地下二層施做換撐,拆除第三道鋼支撐,剩余地下二層側墻、中柱、中板結構施工中板達到設計強度后,拆除第二道鋼支撐地下一層側墻、中柱、頂板結構施工混凝土支撐拆除頂板防水層及抗浮梁施工回填土。降水及基坑監測為主體結構施工全過程。
2圍護結構施工
地下連續墻施工在管線影響部位的施工、成槽精度和垂直度的控制、槽壁的穩定性控制、固壁泥漿的各項指標、連續墻接頭的處理、大型超重鋼筋籠的起吊等諸多方面進行了重點控制。地下連續墻在施工前,制定專項地下連續墻施工方案和鋼筋籠吊裝方案。按規劃對施工場地采用C25混凝土進行硬化,厚度25cm,配單層鋼筋準,熱力管道上部配雙層雙向準鋼筋網片,以滿足履帶吊等重載設備行走。按方案部署施工完導墻,在完成前期施工后,在導墻上放出單元槽段大樣,順序標好單元槽段編號,開始施工地下連續墻。成槽施工時安排專人,嚴格按照規定的取樣頻率、部位對泥漿質量進行檢測并進行控制,確保配置的泥漿指標符合施工要求,成槽完成后進行超聲波檢測,檢測槽段的垂直度,每個槽段3次。成槽后進行相鄰槽段接頭刷壁,刷壁次數不少于20次,刷壁的標準是刷壁器上無雜物即為刷壁完成。地下連續墻鋼筋籠制作采用6步驗收法進行驗收,在按照吊裝方案完成吊裝后,在接頭位置填砂袋,砂袋填至基坑底以下3m時下放鎖扣管,之后下放導管。待以上工序完成后,循環槽內泥漿使泥漿指標達到規范要求后開始澆筑混凝土。地下連續墻施工過程中,項目安全專業技術人員現場值班并詳細、真實記錄施工工程。洞庭路站共計完成地下連續墻87幅,依據《天津地鐵建設工程地下連續墻質量評估辦法》規定,結合施工記錄和監理記錄綜合分析判定:A級86幅,B級1幅(D32#)。
3基坑降水
采用疏干降水井,對坑內埋深較淺的潛水層進行疏干降水,有效降低被開挖土體含水量。本車站基坑開挖已經揭穿第一承壓含水層,基坑圍護結構地下連續墻已將該承壓含水層隔斷。共布置16口疏干井,其中盾構井位置各2口井深24m,標準段位置12口井深22m,均為管徑400mm無砂管。布置12口觀測井,其中坑外潛水觀測井6口井深14m管徑400mm無砂管,坑外第一承壓水觀測井6口井深24m管徑273mm鋼管。通過降水試驗分析,結論如下:單井初期出水量約3m3/h,群井試驗期間單井出水量基本穩定在2m3/h;單井抽水影響范圍約20m;試驗抽水期間,基坑內疏干井出水量穩定,各井均未出現斷流。群井試驗坑外觀測井水位變化幅度較小。基坑內降水運行9d,基坑內潛水水位標高約-15.88~-16.15m,滿足基坑開挖到底板標高-13.6~-15.6m的要求。4土方開挖土方開挖遵循“時空效應”理論,嚴格遵守分層、分段、平衡開挖,先撐后挖的施工原則。嚴格控制每步土的開挖深度,不得超挖。嚴格控制每一工況挖土地下連續墻暴露長度,做到上撐與開挖之間的時間不得超過8h。開挖前進行探挖同時結合降水試驗,及時發現并判定漏水位置,做到開挖前不留隱患。嚴格控制每步土的開挖深度(支撐下60mm),不得超挖。嚴格控制每層土方開挖起始點的基坑暴露長度,不得超過10m。基坑開挖前,按審定的應急預案備齊應急搶險設備、物資。土方開挖前首先使用120挖掘機在地下連續墻接縫處進行探挖,探挖到其下一步土深度,觀察檢測接縫處有無異常,如出現異常及時用反壓土封堵處理,如未見異常再進行下部土的土方開挖。地下連續墻評估中B級墻(D32#)為探挖重點。61、61t1、61t5層粉質粘土均為軟~流塑土質,根據天津地區地質分布特點該層土中結合水很強,因此計劃采用提前降水,利用基底下粉土層做一次性降水,不分層降水。開挖中對淤泥土采取局部工程土換填的方法防挖掘機沉降。土方開挖過程中應對臨時邊坡范圍內的立柱與降水井管采取保護措施,除在交底中貫徹保護要求外,上述位置隨施工進度設置標的警示物,防止意外磕碰;在開挖降水井、立柱樁周邊土體時小挖掘機清理不到位的統一由人工配合清理,嚴禁采用長臂挖掘機及小挖掘機盲目開挖導致對立柱、降水井、支撐的碰撞損壞。臨時立柱、降水井周邊50cm土體采用人工清除,避免立柱承受不均勻的側向土壓力并在臨時立柱和降水井上粘貼紅黃相間的反光警示標識。基坑底部土方開挖至設計標高后,立即施做綜合接地,完成后進行基槽驗收,及時澆筑250mmC25P8混凝土墊層。澆筑墊層前,檢驗坑底表面平整度,要求槽底表面應堅硬無積水與地下連續墻接觸面進行鑿毛處理并清刷干凈,使新老混凝土接合牢固。施工時嚴格控制好頂面標高,振搗密實并用鐵抹子抹平、抹光,做到表面平順光潔,無蜂窩麻面裂縫。澆筑完約24h后,方可進行底板防水及底板、底縱梁的施工。
二、施工監測
綜合考慮基坑的安全等級,施工階段,施工區域影響范圍,監測對象的特點及設計和規范要求等因素,確定如下監測頻率:地下連續墻施工期間周邊道路沉降監測1次/3d;降水期間對坑外水位監測1次/d,其他測項1次/2d;基坑開挖期間H≤5m,1次/2d;5m<H≤10m,1次/d;10m<H,2次/d,;底板澆筑后≤7d,2次/d;7~28d,1次/d;>28d后,1次/3d;支撐拆除期間1次/d;應急狀況下的監測頻率4次/d或更高。當變形速率或變形超過警戒值時,及時與監理、設計、業主溝通,及時采取措施,保證基坑及周圍建筑物的安全。
三、結論
1.1混凝土防滲墻常見的堤壩防滲漏技術中,混凝土防滲墻施工技術是最為常見的一種,主要用在顆粒狀土層防滲工程中混凝土防滲墻技術的應用,能夠有效地保障地基發揮長久性防滲作用的目的,尤其是已經出現漏水或險情的堤壩,防滲效果更加明顯。混凝土防滲墻的施工可從以下四個方面進行:
(1)澆筑混凝土型截水墻。混凝土型截水墻是通過鋸槽成墻的施工方法:先在導空內部,使用鋸槽機里面的刀桿,按照某一傾斜度,進行重復性的上下切割,并且逐漸向前推動。根據堤壩的透水情況對壩基進行防滲處理,從而得到混凝土防滲墻施工的相關數據。
(2)混凝土面的處理措施。如何有效處理混凝土的防滲面和基礎面,對堤壩防滲工程起了至關重要的作用。因為混凝土的防滲面在施工過程中,使用高壓水槍噴漿灌入以及人工鑿毛等實施工程處理,必然會出現浮皮、廢渣、廢漿等廢棄物在混凝土防滲面殘留,必須徹底清除,以保證混凝土防滲面的質量。
(3)測量與放線。防滲工程施工人員使用測量網或測量導線,對防滲墻施工過程中的各個控制點要清楚明白,同時在防滲墻施工軸線上進行有目的的測量。首先用導管經過回轉鉆機和套管固定面壁,抽取地質芯樣,然后進行細致分析,了解地質狀況,確定好不透水層的界限,以便更好地施工。
(4)模板的架立工藝。混凝土防滲墻的施工主要是固定模板,澆筑過渡料,填充混凝土,同時,要墊鋼筋固定,避免模板變形或移動位置,有效提高混凝土防滲墻的質量。
1.2帷幕灌漿防滲帷幕灌漿防滲技術在施工過程中,主要使用各種施工材料,按照一定的比例進行配制,從而形成符合帷幕灌漿防滲施工條件的水泥漿液,然后通過鉆孔經過高壓水槍壓入巖層裂縫內部,當水泥漿液和巖層融合在一起并產生凝固時,堤壩壩基的強度會大大增強,抗滲能力也會逐漸提高。帷幕灌漿防滲施工流程主要經過以下四個方面:
(1)成孔工藝。首先要對施工現場進行徹底的清理,再根據施工的實際需要鋪設地板,搭建鉆機架所需要的平臺,使鉆機在安裝時牢固、穩定、準確,讓鉆機平臺、灌漿孔、鉆桿在同一直線上。鉆機安裝完成后,然后進行施工試驗,使鉆機在施工過程中能夠很好地施工。同時,對鉆機的各個部位要認真檢查、檢測,絕對不允許使用彎曲變形的設備。由于金鉆頭施工時鉆孔空隙太小,水口非常窄,必須要有較大的壓力才能達到施工質量要求。
(2)沖洗與試壓。鉆孔完成后,要對鉆孔底部和鉆孔壁實行沖洗,這就需要導管經過高壓水流,對鉆孔反復沖洗,直到水流出后變得清澈為止。單個鉆孔的沖洗時間一般在30min以上,串通孔使用時間經常需要兩個小時以上,鉆孔底部的殘留泥渣不能超過20cm,裂縫沖洗的壓力一般低于灌漿壓力的20%,在對裂縫沖洗完成后,還要對水的壓力進行測試,也使用單點法,試驗壓力不能高于灌漿壓力的80%。
(3)灌漿工藝。在灌漿的施工過程中,可以使用分段施工的方法,在壓力條件一定的情況下,如果注入率為0.5L/min,應該持續灌漿30min;如果在1.2L/min以下,應該持續灌漿一小時。如果按照灌漿工藝遵循的是從上至下的分段施工原則下的施工方法,灌漿時間應再增加半小時或者一小時。
(4)封孔工藝。水泥灌漿完成后,封堵灌漿孔時,可使用壓力灌漿或置換灌漿的方法。然后以4∶1配合比水泥漿和鉆孔內部漿液進行交換,再經過高壓水槍通過相同配制比的水泥漿液實施壓實,并作記錄。
1.3高噴灌漿防滲高壓噴射灌漿防滲施工技術是通過高壓水槍噴出漿液對堤壩壩基的裂縫實施滲透、覆蓋,并灌入一定量的水泥漿液,并與壩基里面的土層顆粒相互滲透融合,從而形成統一的整體,使防滲墻體更能體現防滲效果,保證工程質量。具體施工過程如下:
(1)噴射角度。高壓噴射灌漿時,要按照一定的噴射角度,保證噴射流暢、有力,確保工程施工正常進行。
(2)漿液配合比。要按照工程施工技術要求,合理配置水泥漿液,一般誤差不能大于1%,如果發現水泥漿液的配合比的誤差過大,應停止灌漿,重新配制漿液。
(3)擾動地層結構。由于高壓噴射的水泥漿液對壩基土層構成強大的沖擊力,使堤壩地層結構發生了很大的變化。
(4)穩固地層結構。正確設計高壓噴射灌漿的弧度,使水束在壓縮空氣周圍形成氣霧,減小水束的摩擦力,更能夠有效提高灌漿壓力,有利于土層顆粒、水泥漿液相互融合,相互滲透,增強了地層結構的穩定性,增加了防滲墻的穩固效果。
(5)灌漿工藝。通過氣體、水泥漿液切割線噴射灌漿,使壩基地層產生強烈的壓力,能有效地使水泥漿液澆筑得更加平整,使水泥漿液的灌注施工能夠有效地進行。
(6)漿液滲透與凝結。經過水泥漿液的灌注,由于水泥漿液的壓力很大,很容易地與周圍土層產生滲透,從而形成較大的凝聚體,有效地避免了滲漏現象發生。
2實例分析
本地區有一水利工程需要鞏固堤壩長度為11.5km,況且該堤壩防洪能力不強,堤壩本身的厚度不夠,并多處出現滲漏,所以,使用高壓噴漿防滲技術來處理,防止滲漏的總長度為2085m,水泥灌漿鉆孔深度為2.5~11.09m,高壓噴射高度為8665m。該堤壩土層結構情況由下到上的順序是:黏性土層及基巖層、粉土性質的黏土層、飄石層、雜填土、層礫石層。從上面分析可以看出:堤壩施工地層多樣,土層厚度也有明顯的差別。
2.1相關參數
(1)水泥漿液密度值分別為1.7~1.9g/cm3。
(2)回漿密度值是1.36~1.56g/cm3。
(3)噴射壓力值是22~45MPa,流量速率值為79L/min。
(4)壓縮氣的壓力值為0.8MPa,流量速率值為7m3/min。
(5)漿液壓力值為0.78MPa,流量速率值是87L/min。
1.1導墻施工階段
導墻結構是地下連續墻施工過程中的重要結構內容,其能夠為地下連續墻施工技術提供基坑與溝槽彼此位置的準確測量提供相應的測量幫助,同時能夠有效的增強挖槽標高以及挖槽垂直度測量的精度。本次工程施工過程中為了保證導墻結構自身的連續性,采用了“”類型的整體式現澆鋼筋砼結構。其中導墻之間的距離為1040mm、肋下厚度為200-300mm、上口平板寬度為1m。其施工過程中的具體施工技術包括以下內容:(1)導墻施工放樣工作指的是施工單位在導墻結構的施工過程中必須憑借工程施工設計圖紙中地下連續墻結構的相關參數完成對導墻結構相關參數的放樣測量工作,同時有效的排除外界影響因素對于導墻結構的實際參數的影響。(2)導墻結構的施工過程中施工單位應該保證導墻結構的相關施工材料的質量和性能符合工程施工的要求,保證導墻內壁的垂直度應達到規定標準,保證導墻結構在施工過程中始終具備良好的連續性和整體性,保證導墻結構施工過程中預留連接鋼筋和相鄰導墻的水平鋼筋實現緊固良好的連接。同時施工單位還應該注意保證導墻結構在施工完畢之后迅速完成對導墻結構的支撐設置工作,在導墻溝內采用上下兩檔、水平間距1.5m的方木或圓木完成對導墻結構的支撐工作,防止導墻結構產生位移,注意做好導墻兩側回填土的夯實工作。(3)導墻結構的施工過程中應該密切注意對導墻結構拐角處的相關處理工作,施工單位應該在導墻施工過程中額外延長導墻的外放距離在30cm左右,避免因為地下連續墻施工過程中機械設備對導墻結構造成的槽斷面不足的影響,避免對地下連續墻后續施工內容中的鋼筋籠下放造成影響。
1.2成槽施工階段
成槽施工階段是地下連續墻技術應用過程中的重要階段內容,其對連續墻結構的整體穩定性有著至關重要的影響,施工單位在成槽施工階段開始之前必須做好導墻結構施工質量的檢查,確保其能夠股有效的保證成槽施工的施工質量。同時施工單位應該在成槽施工的過程中做好機械設備的控制工作,盡量減少機械設備在操作使用過程中對成槽槽孔的承載力造成影響,做好已經完成槽孔的質量檢查和參數記錄工作,施工單位在成槽施工的過程總如果發現了泥漿大量流失或者地面突然下陷的現象時應該立即停止成槽施工,在完成相應的檢查工作之后才能繼續進行成槽作業。
1.3鋼筋籠起吊施工階段
本工程采用雙機五點抬吊空中回直、整體入槽的鋼筋籠起吊方式來完成鋼筋籠的起吊作業,其中主要起吊設備為一臺一臺200噸履帶吊和一臺150噸履帶吊雙機抬吊。鋼筋籠起吊的過程中施工單位應該注意做好鋼筋籠吊放的相關參數計算共走,保證吊點參數結算結果的安全性以及精準性,同時注意在鋼筋籠的吊放過程中應該嚴禁鋼筋籠直接沖擊進槽現象的發生,保證鋼筋籠基面坑面與迎土面相互之間的有效連接,禁止出現放反現象,鋼筋籠吊放入槽將注漿管注滿清水后密封。
1.4墻體混凝土澆筑施工階段
(1)做好澆筑準備工作。對首開幅槽段進行鎖口管吊放拼裝,并將鎖口管插入槽底土體50CM左右,然后用頂升架鎖定,鎖定前采用粘土將鎖口管外側填堵,以防澆筑砼時繞流。吊放澆筑架,接導管,采用兩根導管,導管口距孔底約為30-50cm,不宜過大或過小。在導管內放入隔水球膽,球徑為¢250mm.在槽口吊放泥漿泵,接好泥漿回收管路,直通泥漿池。(2)澆筑砼工藝。砼開澆時,首澆管砼應滿足開澆砼量的需要,確保導管埋入砼中,做好施工記錄,球膽浮出泥漿液面后回收,以備繼續使用,在砼開澆時,開動泥漿泵回收泥漿,最后4米左右泥漿如已嚴重污染,則抽入廢漿池。在澆注過程中,導管埋入砼內的深度應控制在2~4m。兩根導管最好同時拆卸同樣長度的導管;如不能同時拆卸,也要控制導管底口的高差不大于1.5~2.0m。要保持槽孔砼面高差不大于0.5m。墻頂面混凝土高于設計標高0.3~0.5m。砼澆注應連續進行,因故中斷時,不得超過30min。槽孔砼上升速度不得小于3.0~3.5m/h。
2地下連續墻施工質量控制措施
2.1鋼筋籠吊放困難應急預防措施
施工單位在鋼筋籠吊放過程中如果出現吊放困難的現象應該立即停止鋼筋籠的吊放作業,重新完成對鋼筋籠的外形設置以及尺寸的計算工作,保證其尺寸參數符合工程設計的要求,同時針對鋼筋籠的中心進行重新設計和計算復核,確保鋼筋籠吊放作業中能夠始終保持垂直向下的重心方向,更加有利于鋼筋籠的吊放入槽。
2.2地下墻露筋現象的預防措施
針對地下墻施工技術應用過程中可能出現的地下墻露筋現象,施工單位首先應該保證鋼筋籠的制作質量,保證鋼筋籠制作過程中能夠具備優秀的剛度、強度、結構空間以及外形類型符合工程的設計要求,同時施工單位在鋼筋籠的吊放過程中應該做好鋼筋籠的保護層墊塊施工工作,確保每一條鋼筋籠都有相應的保護層墊塊。如果在鋼筋籠吊放的過程中出現了槽壁坍塌現象,那么應該立即停止鋼筋籠吊放作業。
2.3施工環境保護措施
施工單位在地下連續墻技術的應用過程中應該做好對施工行為中產生的粉塵、污水以及噪音和其他施工垃圾的處理工作,針對地下連續墻施工技術的全部過程采取相應的施工環境保護措施以減少地下連續墻施工技術應用過程中對周圍環境產生的不良影響。施工單位應該秉承預防為主、合理規劃、有效利用工藝以及減少資源浪費的原則完成對施工環境保護措施的應用和管理。
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關鍵詞:地熱技術 溫室供暖 技術應用
中圖分類號:TE44文獻標識碼: A 文章編號:
前言
地熱技術是一種地面采暖技術,地面底層鋪設的管道內有不超過60度的熱水流經,熱量也因此地面也因此被輻射、傳導到地面。在管道內部施加不大于0.8mpa的氣壓,讓熱水循環性在通過管道在地底流動,從而將地面的熱量提升。整個地面猶如散發熱量的機器,將從熱水管處得來的熱量散發至溫室內的空氣中,一般高度的溫室地面溫度適宜20至24度,而1.8米高的溫室地面溫度只需18至20度即可。我國北方地區由于冬季寒冷農作物難以生長的問題因地熱技術的應用被徹底解決了。地熱技術與日光溫室以及地膜栽培技術相比,經濟上所得的效益要高上幾倍。通過地熱技術將農作物的生長環境控制到如夏天一樣。優點有,投入低,獲得收益快,只需投入一次,就可長期使用等。其便捷的管理,可以實現最大限度節約能源,將現有耕地面積充分利用以達到高產的原則。解決了北方地區冬季嚴寒,晝夜溫度相差大的生產難題,使其也能自產冬季蔬菜水果,并對國家建設節能型社會的國策做出了響應。由于氣候變更、自然災害很難對其造成損傷,所以經濟效益較穩定,適宜在進行大面積推廣,提高農民收入,改變農業生產經濟鏈。
1傳統的溫室供暖方式
蔬菜、水果大棚是傳統溫室種植方式中的一種,其也是冬季種植的蔬菜和水果的方式之一。有些氣候相當寒冷的地區其所搭建的蔬菜、水果大棚往往會由于墻等結構的缺陷,被室外冷空氣侵入,從而導致大棚內種植的蔬菜、水果等受到損傷。這些地區人們往往在大棚內部布置取暖設施,以免經濟收入被影響。內部放置爐子是常用的方式,但這些方式管難以將大棚內部的溫度整體提升,管理上也不易,而且供熱很不穩定。所以新型供暖設施的研發刻不容緩。
當前,冬季溫室大棚的主要供暖方式是自然光。四周封閉嚴密的溫室大棚,將陽光透過大棚上部光膜傳遞進來的熱量積蓄起來,提升棚內的溫度。但提升的溫度僅能為棚內植物的葉、莖光合作用服務,扎于土壤內部的植物根系溫度卻沒有得到提升。地表溫度過低,造成植物在土壤內部吸收的養分、水分根本不足以滿足其生長所需。同時根系溫度過低也會影響植物的生長。一般情況下植物在距地表20到25cm的位置扎根,地表溫度20到30℃才能滿足植物正常生長的需求。大棚內的植物要想生長正常,就必須將棚內地表溫度白天保持在20到22℃,夜晚保持在15到18℃。
使用傳統采暖方式的溫室大棚,具有晝夜溫度相差大,溫度變動大等缺點。而棚內室溫和地表溫度相差大,也容易引起植物發生病害,防治病害會投入更多成本。棚內溫度不穩定,導致植物出現各種病害,生長周期也因此被影響。減產的蔬菜和水果直接減少了農民的經濟收益。
此外,傳統形式的日光溫室大棚還有很多缺陷。如結構不完善,高度和跨度較小,采光保溫性能低等,冬季若低溫連綿或冷空氣盤桓植物低溫冷害及病蟲害就易發生。
冬季氣溫過低,種植的種類單一, 棚內地表溫度過低,高桿及有莖桿的植物難以生長,只能種植因受冬季寒冷氣候的影響,種植品種單一,因地面溫度低而不能正常種作物,只有種植菠菜、香菜等無桿的短莖作物,產量往往都不高。人們的經濟收益低,而勞動強度卻沒有減輕。
2 溫室大棚中的新型地熱供暖技術
溫室大棚中采用地熱技術供暖的原理是:地底靠近地表的位置鋪設熱水管道,讓溫度在50℃以下的熱水在管道內以循環的形式流動。熱量從地表傳出將土壤溫度提升,進而提升整個大棚的溫度。該方式原本是在民用建筑、工業建筑中應用的,現在被擴展應用在蔬菜大棚中。加熱管道的埋藏位置一般是距地底40cm處,因為多數蔬菜和水果的生長根系一般在地表40---50cm以下,側根系分布在5到20cm處,側根一般長30至40cm處,所以將熱水管道埋藏在40cm處對植物的生長并不造成影響。冬季時,管道內循環性流動40到50度的低溫熱水來加熱,并安裝自動溫控熱源生熱保護混流器及溫控分水器,埋設感溫探頭,與混流器相連,以便可以人工控制水管水溫,從而控制室內及地表的溫度。地熱技術是現代農業科技溫室供暖技術中一種先進技術,它的優點有,無蔭蔽處,不額外占據土地,提高溫室利用效率,不影響生產活動等。
蔬菜大棚冬季供暖方式采用地熱技術,從根本上解決寒冷氣候制約蔬菜、水果生長的問題。傳統的供暖方式無法提升大棚地表溫度,由于生長根部所需的溫度不足,蔬菜一會長一會停,甚至進入冬眠,生長的周期被嚴重影響,植物經常處于生病狀態。該技術將棚內環境營造成夏季狀態,穩定合理的地表、棚內溫度促進植物健康的生長。
3地熱技術在溫室供暖應用中需要解決的技術問題
溫室大棚在使用地熱技術生產反季蔬菜時需要解決下述技術問題。
3.1.果菜類蔬菜生產需較高的土壤溫度
地熱技術在沒有實行前,大棚內部的傳統供熱方式是,自然光通過棚頂光膜加熱棚內溫度、再使用火爐、散熱器等加熱裝備進行補充性加熱,溫室內采用上述方式,陰天氣溫僅有12℃左右,夜晚更低6℃左右,10到20cm深的土壤溫度只有9℃左右。這樣的溫度條件,溫室內僅能種植一些葉菜類,無法生產一些果菜類蔬菜;此外山區的一些逆溫帶溫室,冬季灌溉水源的溫度僅有4℃左右,棚內地表溫度在灌溉后大幅下降,也是影響果菜類蔬菜生長的一大問題。
3.2大棚溫室內地溫不均勻
太陽光并不能完全均勻的照射在溫室中,栽培床土壤勢必會出現受熱不均的情況。一般情況下,溫室大棚南側散發熱量的速度快,所以地溫通常是呈南低北高的不均勻形式分布。因此必須要采取一定的措施,將溫室的地表溫度有效提升,使其分布較為均勻,以確保果蔬類蔬菜有一個好的生長環境。
3.3創造各種作物根系需要的適宜地溫
《蔬菜作物主要根群深度及溫度要求表》上明確說明了各類作物的根系深度不同,對氣溫及土壤溫度的需求也各不相同。因此大棚內種植的果菜類蔬菜作物生長所需的溫度條件只有通過人工創造才能得到滿足。
3.4技術關鍵要點
地熱技術在溫室供暖中的應用是一種補充性的供暖方式,溫室內的主要熱源是太陽輻射,而溫室吸收太陽輻射的能力與其結構、材料、朝向以及保溫方式等有關。我們將土壤作為傳播熱量的媒介,將用來給地表增熱的熱水管埋入其中。土壤與一般的工程建設中的傳熱媒介不同,其導熱能力不能簡單的套用公式計算,而需將各種作物的生長機能以及土壤的傳熱性能考慮進去。對土壤傳熱性能造成影響的因素主要有土壤導熱率、土壤的熱容量及土壤的熱擴散率等幾方面。
3.5技術難點
為作物創造一個適宜的生長環境,是使用地熱技術為溫室供暖的目的,以期取得更好的經濟收益。然而各種作物所需的溫度(氣溫、地溫)、水分及養分等需求各不相同,甚至同一作物在不同時期的需求也不同,必須隨時要對溫度進行調整。這也為地熱技術在溫室供暖中的運行增加了難度,若使用機器調控溫度成本太高,當前只能是人工進行觀測調節。
3.6創新性
我國北方一些省市首先將地熱技術應用在園藝中,依據該地區的氣候特性和土壤、溫室結構及栽培技術,研究出日光溫室中需補充熱量的計算方法及地表溫度的調節措施。將困擾新疆地區多年的冬季地溫偏低影響果菜生長的技術難題攻克。不僅可以在冬季為該地提供新鮮果菜還可以提高農民的經濟收益,有助農民奔向小康社會。。
4效益分析
推廣一向新技術的目的都是為了取得更高的經濟收益以及社會效益,否則該技術就沒有推廣的必要。
4.1經濟效益
經過幾年的效益估算,使用地熱技術與傳統的供熱措施(火爐供熱)相較,一年的收入便可將鋪設熱水管道的全部成本收回。該項目的效益系數(靜態下)E為0.96,項目的效益費用比R值為10.29,項目的內部回收率(內部報酬率)為95.8%。
4.2社會效益
溫室中使用地熱技術進行供暖夠,既降低了能源消耗又將供熱的效率提升了,將人們的勞動量減輕,勞動強度降低。也促進了能源的多樣化,在燃料稀少的地區,特別是廣大農牧區都能得到應用。
地熱技術在一些冬季氣候嚴寒的北方地區得到應用后,既能大量的生產反季果菜類蔬菜和花卉以及水果以滿足市場對新鮮蔬菜、瓜果的需求,又能提升農民的收入,從而為農民造就一條園藝致富的道路。
小結
采用地熱技術進行地面增溫后,溫室內將不會出現由于火爐而引起的煙塵彌漫、煤灰充斥的現象,使溫室內的空氣環境得到很大改良,為溫室工作人員營造了一個健康衛生的工作環境,為瓜果、蔬菜提供了一個良好的生長環境。該技術的應用將溫室作物的生長環境徹底改善,也提升了溫室吸收太陽光照的能力,為作物的光合作用提供良好條件。
參考文獻
[1]蔡龍俊,蔡志紅,魯雅萍;農業溫室供熱系統的研究和設計[J];能源研究與信息;2010年04期