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          高速鐵道工程論文實用13篇

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          高速鐵道工程論文

          篇1

          一、國內外高速鐵路接觸網防雷的現狀

          隨著我國高速鐵路的快速發展,應考慮牽引高鐵線路的結構等級與所經過的地區的雷電災害頻率,所經過的土壤所含電阻率與地形地貌等自然條件的情況,共同來設計牽引系統所進行的防雷設計。歐洲率先就擁有高速鐵路的國家之一,它對雷擊的接觸網造成了牽引性的供電系統災害有著豐富的實踐經驗,設計的標準是一年時間之內 100千米牽引網將會遭受雷擊的次數來做為評定的標準,只是采用牽引變電的配帶綜合性自動重合閘與避雷器來限制雷電電壓過高,避雷器不能夠減少因雷電的侵入而減少損害接觸網的次數,只能夠對接觸網的過電壓起到有效的保護作用。無論是對于歐洲的氣候條件還是經濟等方面的因素考慮高鐵的接觸網進行有效的避雷也是十分重要的。

          二、國內接觸網防雷接地設計的概況

          我國鐵道接觸網的防雷設計主要是依據《高速鐵路設計規范》、《鐵路電力牽引供電設計規范》與《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規定》來進行規定的。根據雷電日的數量來分為4個等級管理區域:年平均雷電日在20d及以下地區為少雷區,年平均雷電日在20d以上、40d及以下地區為多雷區,年平均雷電日在40d以上、60d及以下地區為高雷區,年平均雷電日在60d以上地區為強雷區。《高速鐵路設計規范》中規定重污染或是重雷區以及高路基、隧道口等重要的地段接觸網應該增設氧化鋅避雷器。接觸網中的防雷設備主要是指接觸網上所安裝的避雷器,為了減少對綜合接地系統上其它電氣設備的影響。

          三、高速鐵路接觸網防雷的措施

          (一)接觸網安裝形式

          現有高速鐵路一般是采用AT供電方式,AF線與PW線安裝位置,此時的PW線安裝位置在AF線下方。采用電氣應為:幾何模型與先導發展模型的應計算該安裝形式下的接觸網線路來直接減少落雷的閃絡概率,將它調試為自然雷中的90%為負極性。雷擊閃絡的次數和線路的暴露寬度 D( I)以及地閃密度是息息相關的。再乘以地閃密度即可以求出線路的年雷擊閃絡次數。PW線位置提高后還可對AF線與T線產生屏蔽,AF 線與T線直接落雷的次數將會大大的降低,但PW線落雷的雷電流幅值較高的時侯還是會造成AF線與 T線絕緣子的反擊閃絡,另外AF線與T線絕緣子仍存在雷電感應閃絡的可能。

          (二)合成絕緣子的采用

          雷電所造成的接觸網重合閘失敗,將會導致供電的停止,其最根本的原因就是絕緣子受到了工頻續流電弧燒蝕后的炸裂、破損,線路絕緣不能自行進行恢復,重合閘就會失敗。如上所述,為了防止絕緣子的燒蝕損壞,一定要防止線路閃絡與工頻電弧建立。目前,我國輸配電線路中所采用的絕緣子有瓷絕緣子、玻璃絕緣子與合成硅橡膠絕緣子,線路所具備的重合閘條件,而非瓷絕緣子燒蝕后的傘群已是完全脫落的。合成絕緣子在工頻電化燒蝕之后,硅橡膠材料的成分將會發生變化,材料中遇熱的易分解成分完全揮發,合成的絕緣子對提高線路 重合閘成功概率有一定的優勢,并不能夠完全解決線路的防雷問題,建議作為其它主要防護手段的輔助手段規避。

          (三)接觸網防雷接地

          《建筑物防雷設計規范》中規定:對于國家級的會堂、大型展覽與博覽建筑物、國家級檔案館的重要給水水泵是特別重要的建筑物,應該劃為第二類的防雷建筑物。對第二類的防雷建筑物的外部防雷裝置應接地設置,相應同時設定方閃電感應、內部防雷、電氣與電子系統等接地共用裝置建設,雷擊時都會成為雷電流的引下線路。當采用綜合性的接地系統時,綜合性接地系統的接地電阻不能夠大于1歐姆,在綜合性接地施工的過程中要及時施工完成,還應實測接地的電阻,如果達不到建網的要求,應該采取可靠有效的降阻措施。

          四、結論

          鑒于高鐵的雷電防護問題它從原理上是無論采用何種措施,都只能夠減少雷電所引起的故障概率或是跳閘概率,AF線懸掛的采用合成絕緣子,應認真做好接觸網的防雷接地措施。我國目前的規范都只有相關的措施要求,但是沒有接觸網系統的耐雷水平與跳閘率或是故障率等具體的規避標準,防雷設計的深度不容易把握。總而言之,建議完善我國高鐵的接觸網系統的耐雷水平、跳閘率或是故障率等具體指標,應積極設定科學合理的規避方針,鐵路綜合性接地系統便是極好的雷電引下接地裝置,應該充分利用。

          參考文獻

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          [2] 于增.接觸網防雷技術研究[J].鐵道工程學報,2001,1:89-94.

          [3] 梁曦東,陳昌漁,周遠翔.高電壓工程[M].清華大學出版社,2005.

          [4] 劉靖.牽引網雷擊跳閘研究[D]:[碩士學位論文].北京:北京交通大學, 2009.

          篇2

          在濟南鐵路局長期從事科技管理、科研開發和科普宣傳工作期間,朱瑋先后組織制定了《濟南鐵路局科學技術管理辦法》、《濟南鐵路局科研計劃管理實施細則》、《濟南鐵路局科技成果鑒定管理實施細則》、《濟南鐵路局科學技術獎勵辦法》、《濟南鐵路局“十二五”科技發展規劃》等一系列制度規劃,建立和完善了鐵路局科技創新體系。

          在這些文件的制定過程中,他常常寫到深夜,傾注了很多心血,并多次以各種形式征求各方面意見,認真思考推敲,反復精心修改,確保制定的政策措施能夠符合實際、切實可行、見到成效。

          朱瑋積極普及科學技術知識,傳播科學思想、科學方法。由他組織開展的各年度“科普日”、“科技活動周”活動,是以宣傳鐵路科技為主線,結合各年度活動宣傳主題,精心組織設計活動方案,在車站貨場等地展示設計制作的鐵路科技圖片展板,利用鐵路辦公網舉辦網上科普知識競賽問答,邀請知名專家舉辦高速鐵路技術、TRIZ創新理論與應用原理等科技講座,選購數千冊優秀科技圖書、期刊及編輯制作各年度濟南鐵路局科技成果匯編(光盤)贈發給全局各單位、部門學習參考。由于活動開展的有聲有色,受到了領導的肯定和廣大職工的好評。

          專心致志搞課題

          為保障鐵路安全生產、提高設備質量、促進運輸經營,朱瑋做了很多工作,提供了強有力的科技支撐。他組織編制了10個年度的鐵路局科研計劃,累計安排科研課題及示范推廣項目561項,涉及經費4815萬元;組織申報了鐵道部科研計劃課題,累計承擔鐵道部科研計劃課題23項,涉及經費983萬元;組織開展鐵路科技成果鑒定(評審),累計通過省部科技成果鑒定14項,通過鐵路局科技成果鑒定137項;組織申報省部級科學技術獎,累計獲省部級獎27項,獲鐵路局獎169項。

          在科研管理過程中,朱瑋組織審查篩選科研課題,了解現場需求,明確課題目標,組織審查課題組起草的研究方案;組織了審查修改課題組起草的研究報告、技術報告等結題鑒定技術資料,組織召開科技成果鑒定(評審)會議;組織科技成果申報省部級科技獎的評審推薦和鐵路局科技獎的評審表彰工作。

          在科技工作中,朱瑋堅持科學真理、尊重科學規律,保持崇尚嚴謹求實的學風。他積極參與科研開發,技術創新取得了較好成績。作為主要研究人員,他先后參與完成15項鐵道部、鐵路局科研課題,在研課題10余項。獲得5項省部級科技進步獎、5項濟南鐵路局科技進步獎。結合科研主筆撰寫論文《既有線臨時限速預警控制技術研究與試驗》,發表在《中國鐵道科學》2013年第三期上,獲濟南鐵路局優秀科技論文一等獎。

          此外,2006年組織參與完成鐵道部重大試驗《CRH2等型動車組型式試驗》和《列控綜合試驗》;2011年組織參與完成京滬高鐵先導段第二階段綜合試驗,受到了鐵道部的好評,為高速、提速鐵路發展做出了貢獻。他還牽頭組織濟南鐵路局專項重點技術工作論證,先后組織完成了“膠濟客運專線自動售檢票系統”等8個項目技術論證,為鐵路局領導決策提供了參考建議。

          積極探索求創新

          以濟南鐵路局辦公網絡為依托,朱瑋組織籌建了網上濟南鐵路局科技圖書館,于2007年12月18日舉行了隆重的開館啟用儀式,至今每月組織維護更新圖書期刊內容,確保圖書館運行正常。館內精心挑選收藏了有關鐵路科技各專業技術領域和相關基礎技術領域的電子圖書6萬余冊、期刊論文518萬余篇、技術標準近2千項,供全局10余萬職工上網免費登錄查閱,為廣大職工學習鐵路科技知識、查閱專業技術資料和增強科技創新能力提供了很大幫助。

          在科技圖書館的建設運行維護管理過程中,朱瑋組織了科技圖書館網絡設備的選型、安裝,網站頁面等軟件的設計制作,圖書期刊的挑選、訂購、導入,期刊、標準的更新,不斷豐富圖書館網頁內容,精心維護管理,確保運行正常。

          篇3

          一.前言

          在進行隧道工程中,據筆者多年的施工經驗,在隧道出口處一般而言巖石都風化破碎的厲害,在這種情況下進行對隧道的爆破,將會面臨著比較復雜的力學特征,由于這些巖石的穩定性相對而言比較差,在進行爆破施工過程中,很可能會由于巖石的周圍的應力方向發生的偏轉或者是偏移,在這種情況下,很容易讓爆破不夠準確,難以滿足隧道施工的要求,為了保證工程質量不得不進行重新爆破,這種情形下,很容易造成誤工或者是出現一些安全隱患。伴隨著我國的隧道工程施工規模逐漸擴大,施工環境越發的復雜,在對隧道開挖和爆破的過程中,要嚴格工程的結構設計,科學確定對隧道的爆破相關的參數,如此,可以很大程度的將爆破的振動損害控制在一定的范圍之內。筆者在隧道中有過多年的施工經驗,認為,在進行爆破振動控制過程中,要加強對爆破振動的強度監測,并結合相關的工程實際情況和爆破的振動強度,不斷調整和優化爆破參數,如此,將更有助于加強對爆破振動的技術控制。

          二.隧道爆破振動效應監測與分析

          1.工程實例概述

          在濟南開元寺隧道淺埋段,隧道采用上下導坑方式爆破掘進,上導坑進口段前400 in雖然埋深淺,但上部為山坡林地,局部有基巖,對爆破振動影響并不敏感。只有當隧道進入400 m后,才穿越住宅小區,特別在隧道正上方的別墅建筑群距離洞頂僅20m,對爆破振動特別敏感。該隧道上導坑開挖斷面為半圓形,面積達66 平方米,單循環爆破進尺可在3.5 m左右。根據目前國內常規施工機械裝備條件,國內隧道爆破通常采用手風鉆鉆眼,掌子面設鉆孔裝藥平臺,炮眼直徑為42 mm,炮眼深度4.0~5.0 m,采用楔形掏槽和周邊間隔不耦合裝藥光面爆破技術。

          2.隧道爆破振動效應監測與分析

          在此工程中,常規的掏槽爆破形式如圖1所示。在這一爆破方案中之所以將楔形掏槽區設置在上導坑的下部,主要原因是考慮盡量減小掏槽爆破對上部地面振動的影響。此外,由于“V”掏槽爆破技術較為成熟,對鉆孔定向精度要求不高,巖渣拋擲較遠,在國內得到普遍應用。但楔形掏槽應盡量使成對的斜眼同時起爆才能獲得較好的掏槽效果,而且楔形掏槽爆破夾制作用大,所以引起的爆破振動較大。

          上導坑淺埋段爆破掘進時,采用常規的單級楔形掏槽爆破,測得的地表振動典型波如圖2所示。從圖2分析,該爆破方案的地表爆破振動強度分布特點是:掏槽爆破引起的爆破振動特別強烈,其峰值大大超過了《爆破安全規程》規定的允許范圍,其它部位的爆破(擴槽、周邊、底板等)振動較小都沒超過安全允許范圍。

          擴槽、周邊、底板爆破振動較小的原因除了臨空面條件較好外,高段位普通毫秒雷管延期引爆時間誤差大也有影響,從擴槽眼和周邊光爆眼的爆破振動波形和峰值特點分析,8段以上段位的雷管多孔同段爆破時振動波段明顯分散…。段位越高、炮孔越多,其振動波分散越明顯。所以安排高段位雷管多孔同段爆破,有時能適當減小爆破振動峰值。由此看來大楔形掏槽雖然爆破效果和技術經濟指標較好,但因爆破夾制作用太大,引起強烈的爆破振動,必須調整優化楔形掏槽方案才能保證淺埋敏感區段的爆破振動安全。

          三.降低爆破振動技術措施分析

          雖然爆破施工是整個隧道工程的重要環節,但是其伴隨著的振動也會造成很多的損害,比如造成很多潛在的安全隱患,威脅著整個隧道工程的安全施工。筆者將將結合多年的施工經驗,從以下幾個方面分析降低爆破振動的技術措施。

          1.爆破振動跟蹤監測

          在加強對降低爆破振動的技術措施中,首先要做到的便是對振動實施科學嚴格的振動監測,要通過嚴密的振動監測尋找出爆破振動所帶來的規律,在此基礎上,結合工程的具體實際情況,合理的調整隧道的爆破方案,并做好數據的記錄,并和原有的爆破方案作出對比,結合監測結果采用有效的爆破振動控制措施

          2.減小爆破夾制作用

          在進行爆破振動降低過程中,要能夠據不同時段的隧道地質地貌情況,對掏槽的方案進行及時,科學,合理的調整,同時,要優化爆破過程中引爆的順序,最大程度的減少爆破的夾制作用,如此,可以最大程度的降低整個爆破的振動作用。

          3.充分利用雷管引爆延時分散性

          在進行隧道爆破時候,在遇到隧道斷面實施擴展,且已經擴展到擴槽或者是周邊的眼爆破的情形下,就需要結合工程的實際情況和爆破的目標,安排高段位的雷管并安全引爆,在這種情況下,具有很好的爆破臨空面積,雷管的點火延時分散性很好,在進行爆破設計過程中,可以結合工程情況適當的增加一些爆破炮眼的數量,不僅僅不會讓爆破的振動強度增加,而且有助于讓爆破施工的安全性增加,同時也能夠讓爆破取得更為理想的效果。

          4.減小爆破單響藥量

          要想減少爆破振動所帶來的損害,可以在爆破設計過程中使用一些高精度,延時性較短的雷管,或者使用電子雷管進行爆破,由于電子雷管可以據不同的工程實際情況設置任何的延時時間,而且不會受到段別數量的限制,在使用過程中,可以達到延時精確,錯峰減震的爆破效果,在降低爆破振動的同時,也可以很大程度的讓爆破的效率提高。

          5.其它減振技術措施

          在筆者多年的隧道爆破施工經驗中,除卻上面的一些降低爆破振動的技術措施之外,同時,也可以綜合使用以下幾個方面的減振措施。主要而言,主要是指輔助隔振措施,比如在實施爆破施工過程中,周邊開槽,預裂隔振法等技術措施,也可以在保護物的周邊結合工程的實際情況和爆破振動的強度開挖減振溝,通過多種減振方法的共同使用,提高減振的效果。

          四.結束語

          隧道的爆破施工是整個隧道工程的重要環節,科學的控制爆破帶來的振動損害是整個隧道工程安全施工的客觀要求,也是保證整個工程施工質量的必然舉措,在此過程中,要加強對爆破振動的強度監測,綜合利用多種減少爆破振動的技術措施,在此過程中,要加強對工程施工人員的綜合素質培養,提高其安全施工意識,同時,要加強對爆破振動減振技術研究,不斷引進先進的技術和機械設備,提高施工效率,確保施工的安全進行。

          參考文獻:

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          [2]孫偉剛 小凈距隧道掘進控制爆破技術研究 [期刊論文] 《科技創業月刊》 -2011年6期

          [3]李新 楊興國 吳學智 曲宏略 曹鵬飛 腳泥堡隧道爆破振動監測與控制技術 [期刊論文] 《四川水力發電》 ISTIC -2008年1期

          [4]李啟峰 蘭青復線虎頭崖隧道微振動爆破技術研究 [期刊論文] 《石家莊鐵道學院學報》 ISTIC -2008年1期

          [5]何章義 公路小凈距隧道爆破振動控制技術研究 [學位論文]2010 - 西南交通大學:橋梁與隧道工程

          篇4

          很慚愧,我一直沒去弄清楚五分車、七分車、歐洲車、美國鐵軌的寬度有什么差別,為什么會采用這么不同的規格。這件事拖到2001年初,我讀到Douglas Puffert(2000)的論文后,才把整個事情弄清楚。

          復雜的軌寬

          1995年夏,我在慕尼黑大學三個月,在經濟史研討會上認識Puffert,是個溫文儒雅的年輕學者,他在斯坦福大學的博士論文(1991),就是以北美鐵軌的寬度為主題,在主要的經濟史期刊上發表好幾篇論文。我從維基百科(Wikipedia)查“軌距”,得到許多具體的數字。

          國際上通用的標準軌是143.5厘米,現在歐洲大部分國家都使用標準軌,例外的國家有:愛爾蘭與北愛爾蘭(160厘米)、西班牙(167.4厘米,正在改為標準軌)、葡萄牙(166.5厘米),阿根廷與智利的軌距是167.6厘米,俄羅斯及鄰近國家,以及蒙古、芬蘭都是152厘米。

          日本的軌距是106.7厘米,日據時期修筑的臺灣軌寬也是106.7厘米,這是國際標準軌(143.5厘米)的74%,稱為“七分車”。臺灣的糖業鐵路和阿里山的森林鐵路,是76.2厘米的窄軌,是143.5厘米的53%,簡稱“五分車”。日本在1960年代修建新干線(高速鐵路)時,采用143.5厘米的國際寬軌,提高行駛的穩定性。臺灣高鐵、臺北和高雄的捷運,都采用143.5厘米的標準軌。清朝末年中國的鐵道,由英國和比利時承建,采用143.5厘米標準軌。

          有人說,1937年制定的國際標準軌143.5厘米是英國提出的,這個說法不夠準確,待會兒會詳細解釋。最讓人感興趣的是,為什么143.5厘米的軌寬,會在諸多規格的激烈競爭下脫穎而出?

          1835~1890年間,北美(美國與加拿大)至少有9種軌道:91.4厘米、106.7厘米、143.5厘米、144.8厘米、147.3厘米、152.4厘米、162.6厘米、167.6厘米、182.9厘米。

          為什么會這么復雜?

          原因很多,大致有三種。其一是各地區修筑鐵路時,鐵路工程師的技術來源與傳承不一,有些采用英國體系,有些則不是。其二是故意不兼容,阻擋其它地區的農工業產品進入。其三是各地區的地形地勢不一,對軌道的需求自然不同。

          為什么后來會統一使用145.3厘米,1937年之后這個尺度成為國際標準軌寬呢?這就是本文的要點:說不出合乎邏輯的道理,這是政治與經濟交互角力后,一步步發展的結果,這正是典型的path dependence問題(依發展途徑而異、受到隨機性的因素干擾)。市場機能、競爭、效率、最適合這類的觀念,在這個議題上無法發揮功能,因而稱為“市場失靈”。

          143.5厘米的起源與變遷

          美國最早的鐵道,是承襲英國的142.2厘米規格,這是18世紀末,在英國礦區發展的原初型鐵路,在紐卡斯爾地區最通行。

          有位叫史蒂文生的工程師,在斯托克頓和達靈頓之間建造了一條運煤鐵道。1826~1830年間,他被任命在利物浦(Liverpool)和曼徹斯特(Manchester)之間建造鐵路(L&M),特點是用蒸汽機來推動火車頭。這是第一條靠蒸汽機推動的鐵路,也是第一條完全依靠運載乘客與貨運的鐵路,更是第一條與礦冶完全無關的鐵路,在鐵道史上有顯著的開創地位。不知什么原因,史蒂文生把鐵軌加寬了1.3厘米,成為143.5厘米,這就是日后國際標準軌的規格。

          1826年,史蒂文生在競爭L&M鐵路時,他的對手刻意提出167.6厘米的寬軌(加大24.1厘米),但沒被采用。史蒂文生的兒子羅伯特,后來在國會的委員會上說:143.5厘米軌寬也不是他父親訂的,而是從家鄉地區的系統“承襲”來的。斯邁爾斯是史蒂文生的朋友與早期傳記的作者,他說143.5厘米的軌寬,“沒有任何科學理論上的依據,純粹是因為已經有人在用了。”

          美國早期的鐵路建造者,參觀L&M與其他地區的鐵道,認為L&M的規格較適合,就把整套工程技術搬回美國。另有一批工程師,1829年參觀英國鐵路,回國后在巴爾的摩(Baltimore)與俄亥俄(Ohio)之間筑了另一條鐵路(B&O),將軌寬改為143.5厘米,目的是要和L&M鐵路的火車“接軌”。

          但有幾批工程師卻另有盤算,有些認為152.4厘米較易使用,有些人用144.8厘米,有人堅持147.3厘米也不錯。簡言之,在最復雜的時候,美國鐵路有過9種軌寬并存。

          現在回過頭來看鐵道的發源國英國,他們在建筑Great Western Railways(GWR)時,把軌寬擴大為213.4厘米,幾條較短的路線,用其它規格。有些美國工程師,看到鐵路老大改為寬軌,為了迎頭超越,就把紐約與愛力(Erie)之間的鐵路,建為182.9厘米,希望能達到三個目的:最高速、最舒適、最低成本。

          但事與愿違,有些人認為167.6厘米就夠了。幾經實驗,19世紀中葉的美國鐵道工程師,在考慮火車頭的拉牽力之后,覺得還是以152.4~167.6厘米之間較合適。加拿大的鐵路學者也有同感,而這正是英國當時采用的軌寬。

          1860年之后,又有人感覺寬軌太耗動能,對蒸汽機的負擔過重,認為還是老規格較合適。在地勢變化較大的地區,其實106.7厘米更合用,因為較容易轉彎。在多山的地區,若用91.4厘米寬的鐵軌,就不必挖太寬的隧道,可以省下不少成本:91.4厘米的鐵路成本,比143.5厘米的建造費用便宜三分之一(枕木、石塊、人工、管理都較省)。

          建造鐵路時,美國政府只負責土地與公共事務,對具體的投資、興建、技術規范都不插手。如果你是第一位在某個區域的鐵道投資者,只要考慮自己喜歡哪種軌寬;第二位投資者,或許也可以自由選擇軌寬;但第三位投資者,就必須考慮接軌問題,沒有多大選擇空間。在這種機制下,美國的鐵道系統就出現一項特質:地區性的軌寬整合度很高,但全國性的相似度很低。

          簡言之,美國的軌寬是由民間工程師決定,而這又受到他們之前的經驗影響:或是向英國某個地區學來的,或是依所購買的火車頭帶動力,來決定軌寬。為什么143.5厘米最后會成為主流?因為采用者最多,滾雪球效應最大。

          偶然與必然

          換個角度來問:政府為何不出面協調呢?

          其實很簡單,南北戰爭之前,有誰能預期日后會建造出全國性的鐵路網呢?那時投資鐵路的人,只想運載貨物和非乘客的人員,從河運搶些生意做,占據某個地區的地盤。他們甚至不想和其它區域的鐵路接軌,基本的心態是互不侵擾地盤。加拿大也不希望美國的火車駛入,鐵道的規格因而形成割據。現在美加兩國的鐵路、電話號碼、電壓、影印紙規格都已統一化,那是很后來的事了。

          其實加拿大的國會,很早就知道軌寬標準化的重要性。美國國會把橫跨大陸的軌寬選擇權,授給林肯總統,他決定采用152.4厘米。但是中西部的鐵道業者不愿接受,就和東部的同行結盟,游說國會采用最老式的英國軌寬143.5厘米。

          某些較貧困的地區,資本不夠,希望采用窄軌,就在1872年另組一個“國家窄軌聯盟”:之后全國各地的窄軌,95%采用91.4厘米的規格。在這種“地區性整合度高、全國性相似度低”的結構下,美國的鐵道系統,怎么可能在20年內(1866~1886年),就完成規格統一呢?143.5厘米的規格獲勝,是因為它有特殊的優越性嗎?

          其實在1860年代時,誰也不知道143.5厘米會成為日后的國際標準,當時存在9種規格,工程師并無明顯的偏好。為何會有統一化的認知呢?主要是各地區的經濟發展后,運輸量大幅增加,東西兩岸的產品與人員相互運送,無法透過較受地域性限制的水運。當時東西橫向的鐵路,大都采用143.5厘米,產生大者恒大的雪球效應,市場占有率愈來愈高。各地區的鐵路公司,在利益的考慮下愈來愈合作:發展跨區的鐵道系統,共同管理相互協助,這是推動鐵道標準化的重要因素。

          大家會問:把原來不是143.5厘米的軌寬,不論是拉寬或縮窄,轉換的成本不是很高昂嗎?是的,費用看起來是不小,但相對于鐵道的總價值,百分比并不高。主要的花費是整修路基,尤其是在擴寬軌道時,如果只是把軌道稍微拉寬或縮小,這屬于“移軌”的問題,成本并不高。較貴的部份,是更換為143.5厘米的車廂和火車頭(機頭)。

          1871年時,把俄亥俄和密西西比鐵路,從182.9厘米縮為143.5厘米的平均成本,是每英里1066美金,再加上價值5060美金的新車頭。到了1885~1886年間,這些成本更低了:更改南方軌道與設備的成本,每英里約只需150美金。把窄軌拉寬的成本,每英里約7500美金。對那些和143.5厘米較接近的軌道,就建造可以調整輪子寬度的車體,來相互通車。一旦整合的意愿明確化,確知每英里的更改成本,占鐵道總價值的百分比不高后,20年內很快地就整合完成了。143.5厘米成為美加的標準規格,1937年成為國際標準,沿用到今日。

          美國軌寬的故事告訴我們:市場的需求,是規格統一化的重要推手。1880年代統一的143.5厘米,以今日的車頭牽動能力而言,并不是最具能源效率的規格;但這已是國際標準,改動不了了。143.5厘米能一統天下,并不在于規格上的優越性,而是歷史的偶然造成,并不是最有效率、最具優勢的東西,就能存活得最好。這種path dependence的現象,在度量衡上最常見。聽說1英尺的定義,就是某位國王鼻尖和手指之間的距離。

          鏈接:

          馬屁股距離決定軌寬

          經濟學中有個名詞稱為“路徑依賴”,它類似于物理學中的“慣性”,一旦選擇進入某一路徑(無論是好的、還是壞的),就可能對這種路徑產生依賴。這個美國鐵軌的故事,也許有助于我們理解這一概念,并且加深對其后果的印象。

          美國鐵路兩條鐵軌之間的標準距離,是4.85英尺。這是一個很奇怪的標準,究竟從何而來的?原來這是英國的鐵路標準,因為美國的鐵路,最早是由英國人設計建造的。

          那么,為什么英國人用這個標準呢?原來英國的鐵路,是由建電車軌道的人設計的,而這個4.85英尺,正是電車所用的標準。

          電車軌標準又是從哪里來的呢?原來最先造電車的人,以前是造馬車的。而他們是用馬車的輪寬做標準。

          好了,那么,馬車為什么要用這個輪距標準呢?因為那時候的馬車,如果用任何其它輪距的話,馬車的輪子很快就會在英國的老路上撞壞。為什么?因為這些路上的轍跡寬度,為4.85英尺。這些轍跡又是從何而來呢?答案是古羅馬人定的,4.85英尺正是羅馬戰車的寬度。如果任何人用不同的輪寬,在這些路上行車的話,輪子的壽命都不會長。

          我們再問:羅馬人為什么用4.85英尺,作為戰車的輪距寬度呢?原因很簡單,這是兩匹拉戰車的馬的屁股寬度。故事到此應該完結了,但事實上還沒有完。

          篇5

          一.沉降常用的預測方法

          通過大量的沉降觀測資料的積累,可以找出地基沉降過程中具有一定實際應用價值的變形規律,這是工程中最為常用的方法。通常利用沉降資料進行預測路基沉降隨時間發展的常用方法有以下幾種:

          1.雙曲線法

          (1)規范雙曲線法

          雙曲線方程為:

          (1)

          =+(2)

          ――從滿載開始的時間;

          ――初期沉降量();

          ――最終沉降量();

          ――將荷載不再變以后的實測數據經回歸求得的系數。

          由對實測沉降進行回歸,如圖1:

          圖1a,b的求解方法

          總之,沉降計算的具體順序:

          (1)確定起點時間(),可取填方施工結束日為;

          (2)就各實測計算,見公式(1);

          (3)繪制與的關系圖,并確定系數,見公式(2)及圖1(由實測各點在圖中構成的直線的斜率及截距即可求出值)。

          (4)計算;

          (5)由雙曲線關系推算出沉降―時間曲線。

          (2).修正雙曲線法

          假設沉降時程曲線近似于雙曲線,可以用以下方程進行描述:

          ,其中,(3)

          式中

          ――自土方工程開工以來時間(天);

          ――時刻的沉降();

          ――時刻的荷載[];

          ――設計最大荷載[];

          可以利用直線的斜率計算出最大沉降: 。采用修正雙曲線法,可以計算在任意最大荷載下產生的沉降。在這樣的情況下,可以利用下式計算填方的當前荷載和最大荷載:

          (4)

          式中――填方高度;

          ――填方材料重度()。

          2.固結度對數配合法(三點法)

          (1)固結度的理論解表達式為:

          (5)

          式中: ,――與地基土的排水條件、性質等有關的參數。

          (2)路堤地基的沉降按發生的先后和機理不同可分為瞬時沉降、主固結沉降、次固結沉降三部分,可由下式表示:

          (6)

          式中:――時刻地基的沉降量;

          ――地基的瞬時沉降量;

          ――地基的主固結沉降量;

          ――地基的次固結沉降量;

          ――時刻地基的固結度。

          (6)式可化成下面的形式:

          (7)

          式中――地基的最終沉降量;其他參數同上。

          對于大多數工程,次固結沉降量與固結沉降量相比是不重要的,可忽略不計。因此,地基的最終沉降量可表示成初始沉降量與固結沉降量和的形式,即。

          即,地基的固結度可化成下面的式子:

          (8)

          由式(5)和式(8)聯立可得:

          (9)

          這就是固結度對數配合法地基沉降計算公式,也稱作三點法。

          (3)為求時刻的沉降量,上式右邊有四個未知數,即,,,。由實測的初期沉降―時間(曲線)上任意選取3點(),(),(),并使可得如下三個方程:

          (10)

          (11)

          (12)

          由此解得:

          (13)

          (14)

          (15)

          3.指數曲線法

          指數法方程為(16)

          式中:――最終沉降;

          ――系數求法與雙曲線法中的求法相同。

          此外,還有Verhulst法、Asaoka法以及灰色理論方法等等。這些方法各有各自的特點,一種計算模型對某一種實際情況的預測可能是有效的,但對另一種情況未必適用。因此通過這些模型對工程進行沉降預測,并進行相互比較,確定一個合理的適合其條件的計算模型。

          二.計算實例

          本文實測數據選取京滬高鐵滄州段某標段施工結束后的某個定期觀測數據(設為A點)。對比實測數據和預測模型數據,沉降點的測量頻率為7天/次,分別采用上述預測模型進行沉降分析。具體的沉降預測結果分別見表1及圖2、圖3。

          1.A點沉降情況:

          表1A點各時期沉降預測結果對比

          圖2A點各時期預測模型的沉降圖

          注:圖2是表1沉降值的對應圖。從圖表中可以看出,固結度對數曲線法、灰色系統GM(1,1)和指數曲線法的沉降預測值和實測沉降值比較接近;Asaoka法的沉降預測值較實測值偏小,且偏差較大;Verhulst法在前110天的預測值與實測值較接近,但110天后,其預測結果與實測值有很大的差異,預測值很不穩定;修正雙曲線法的預測值在前40天和200天以后擬合較好,其它時段很不穩定。其中在最接近的幾種模型中,固結度對數配合法與實測沉降值最為接近,可看其為此A點的最優預測模型。具體情況看輸出的最優模型的沉降圖。

          圖3A點最優模型與實測值的對比圖

          通過該實測數據的計算分析,對該段路基沉降預測方法進行了一些探討。從實測結果來看,可以發現不同方法推算的沉降量與實測值有一定的差異,且各種預測模型對不同點的適合度不同,但大多數的模型預測值與相對應時間的實測值比較接近。說明這些模型的預測精度很高,在路基沉降預測中有一定的可信度和適用性。

          參考文獻:

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          篇6

          引言

          巖溶是指水對可溶性巖石作用時,以化學溶蝕為主,水的機械作用沖蝕、潛蝕等為輔的地質作用所產生的一些現象的總稱,也可叫做喀斯特。因為喀斯特作用形成的地貌,叫做喀斯特地貌。目前許多的研究者已經對其展開了多方面的研究,并且在一些領域取得了比較好的成就。但是,隨著我國在巖溶地區建設的工程越來越多,在進行工程勘察時遇到的問題也就越來越多。雖然工程技術人員在勘察的過程中,也不斷的總結了許多經驗,但是巖溶地區的地質地貌繁雜多樣,地質勘察技術還有待進一步的研究。

          1巖溶地基的類型

          巖溶在發育的過程中,可溶巖的表面常常會出現石芽、溶溝,并且表現的參差不齊,在底下的溶洞又常破壞巖體的完整性,巖溶的覆蓋土層又受到溶水動力的變化而產生開裂、沉陷的現象。這些現象的存在不同的方面對建筑物地基的穩定性造成了威脅。因此,對巖溶地基的類型加以區分,也就顯得非常重要。按照碳酸鹽巖出露條件和其對地基穩定性的影響,可將巖溶地基分為以下三種:

          1.1埋藏型的地基

          在碳酸鹽巖之上覆蓋著的厚度大小不一的非可溶性巖,當其厚度和強度能夠支撐起建筑物并保證建筑物的穩定性時,對于下部所發生的巖溶情況可不加以考慮。

          1.2型的地基

          型主要指的是由于地表只有較少的植被和土層覆蓋,碳酸鹽巖大部分在地表的情況。按照具體的情況細分,它又可以分為石芽地基和溶洞地基。

          石芽地基:它所形成的的原因是由于大氣降水和地表水沿,碳酸鹽巖,在節理、裂隙溶蝕的擴展作用下形成的。這種石芽主要分布在山嶺的斜坡上、巖溶洼地的邊坡上和河流谷坡,石芽的表面表現的非常陡,而且溶溝和溶槽的深度有超過10米的,且與下部的溶洞裂隙相互連在一起。這就大大的導致了地基的不穩定,加重了施工的困難。

          溶洞地基:它主要是由溶洞頂板的穩定性來決定的,而溶洞頂板的穩定性又主要是由巖石的性質、頂板厚度洞內充填情況以及溶洞形態和大小等決定的。

          1.3覆蓋型的地基

          根據碳酸鹽巖所覆蓋的泥土,如風成黃土、殘坡積紅粘土等的厚度大小,可分為深、淺兩種覆蓋型。這種類型的存在對地基造成的影響主要是塌陷、不均勻沉降等,要穩定地基需從建筑荷載和土洞的共同作用兩個方面來進行考慮。

          2巖溶工程地質研究的現狀

          在進行巖溶地質的研究過程中,由于本身巖溶發育就存在著不確定性和隱蔽性,又常常使用隨著樁基礎,給工程的建設帶來了極大的麻煩。在面對這些麻煩時,不少的方法和經驗在一些學者和專家的總結下得以形成。比如,對于彈性體內存在的孔洞,受雙向均勻應力場作用所形成的應力集中現象,有的學者采取用平面問題的有限單元法進行對溶洞的分析。有的學者和專家通過對覆蓋型巖溶區的樁基礎進行分析,找出適合建筑工程穩定性的最佳方式。這些研究和研究成果的出現,在對于我國進行巖溶地區工程建設地質勘察的問題上有著很大的幫助,在進行對這些資料的統計、分析上,可以總結出相應的合理的勘察方法。

          3巖溶地區工程建設地質勘察的方法

          巖溶地區的地質地貌情況非常的復雜,在進行勘查工作時,已經不能單憑槽探、坑探等傳統的方法進行,只有在詳細的了解巖溶地區的不同情況下進行才具有現實意義。因此在進行工程建設的的過程中,必須先進行地質的勘察。那么采取合理而有效的方法進行勘察就顯得尤為重要。

          3.1采用遙感技術

          遙感技術用來探測識別目標物的整個發展過程的一種技術,主要運用電磁輻射的理論,將遠距離的目標物輻射成電磁波信息,經過探測器的接受,傳到地面的接收站,最后由接收站加工成具體的圖像或數據資料。這個過程綜合應用了現代物理學、電子計算機技術、數學和地學規律的相關原理。遙感技術的應用,能夠大范圍的將巖溶地貌形態顯現出來,而且遙感圖像能夠從宏觀上具體真實的將地表特征和地表的現象的關系顯示出來,特別是在對巖溶層組劃分和地質構造等方面特別的適用。

          3.2采用地球物理勘探技術

          將地球物理勘探技術應用到工程地質的勘察中,能夠有效地提高工作質量,節省成本費用以及加快勘察工作的進度。它主要是對巖溶場地的各種參數進行詳細的地質解釋,因為人工的或天然的物具具有一定的“透視性”。這種方法也可以簡稱為“物探”技術,適用于地面、地下的測量和地下與地面之間的洞穴的測量。

          3.3采用靜力觸探技術

          靜力觸探技術的應用,可以精確的確定軟土、粘性土以及砂類土的承載力,特別適用于對覆蓋型巖溶工程的勘察。在進行勘察的過程中,這種技術主要是用來查明第四系的覆蓋層中的隱蔽土洞的有無、規模、位置和疏松裂隙帶的分布、范圍。靜力觸探技術技術在一定的程度上可以代替物探技術,在探明隱蔽土洞和擾動土層方面具有明顯的成效。

          4結論

          綜上所述,對巖溶地區工程建設地質進行有效的勘察是非常有必要的。巖溶地區的喀斯特發育狀況是一個非常麻煩的問題,它的不確定性及隱蔽性加重了技術勘察上的難度。因此,在進行巖溶地區工程建設時,我們必須針對具體的工作情況,在現實的地質地貌條件下,結合相應的地質勘察技術,詳細的了解和地巖溶的相關變化情況,從而做出合理的工程建設方案。但是,在具體的勘察過程中,還有很多問題會出現,這些問題有可能是以前我們從來都沒有遇見的,用現有的技術也無法加以解決的。面對這種情況時,只有不斷地加強技術方面的更新以及尋找出新的技術方法,我們才能夠更好的完成巖溶地質條件下的工程建設。

          參考文獻:

          中國學術期刊網絡出版總庫 中國博士學位論文全文數據庫 中國優秀碩士學位論文全文數據庫 中國重要會議論文全文數據庫 國際會議論文全文數據庫 中國重要報紙全文數據庫 中國年鑒網絡出版總庫 中國專利數據庫 中國標準數據庫 國外標準數據庫 國家科技成果數據庫 Springer期刊數據庫共找到 10 條

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          篇7

          現階段,國家不斷加大對山區高速公路建設投入力度,這就致使山區高速公路巖土工程大量出現,如高邊坡防護、隧道工程、滑坡整治、橋涵特殊基礎處理等,這就增加了山區高速公路巖土勘察工作難度,進而對山區高速公路巖土工程施工提出了更高要求,因此,為了確保山區高速公路巖土工程質量,必須加強山區高速公路巖土勘察工作。基于此,筆者結合以往類似工程的經驗與自身工作實踐對山區高速公路勘察主要巖土問題進行了以下幾方面的分析探討,為山區高速公路巖土勘察工作的順利進行提高良好保障。

          1.山區高速公路巖土工程概述

          山區高速公路巖土工程是一項系統而又復雜的工程,主要是通過采用復雜的綜合技術對巖體與土體進行改造與利用。山區高速公路巖土工程主要內容依次為:巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程施工、巖土工程監測、巖土工程監理;這就對巖土工程的工作人員提出了更高要求,要求其必須正確掌握工程施工方法,熟悉施工現場地質、水文條件,具備專業的巖土工程知識,以便有效處理工程中存在的問題。隨著國家對交通事業的大力投入,公路工程的建設標準也在逐漸由低向高發展,進而公路工程的勘察設計重點也在不斷變化。現階段,由于交通事業的飛速發展,我國山區高速公路也得到了大力建設,鑒于山區高速公路建設的復雜性導致巖土工程項目也在大量增加,這就對巖土工程的勘察工作提出了更高要求,然而在進行勘察工作中難免會出現這樣或那樣的問題,因此,必須對造成這些問題出現的原因進行認真分析,從而采取科學合理的方法有效解決這些問題,確保巖土工程勘察工作的順利進行,以便為山區高等級公路建設奠定堅實的基礎[1]。

          2.山區高速公路勘察主要巖土問題

          2.1高邊坡防護

          山區高速公路建設施工時,應對公路兩側的高邊坡進行防護,防護的力度根據實際情況進行。通常應在矮邊坡上進行植草防護,從而避免雨水沖刷,保持邊坡穩定;對于高邊坡應才襯砌拱、護面墻、植草等方式進行防護,從而防止局部失穩,保持邊坡穩定。若是邊坡高度在16米以上,必須減緩坡度,為防止出現失穩情況,就必須采用針對性地特殊措施進行防護,這就稱之為高邊坡防護。進行高邊坡方法時,通常主要是采用圬工類擋土墻進行防護,如鋼筋混凝土擋土墻、漿砌片石擋土墻等。且擋土墻通常是采用的方式是對巖土體內部進行加固,如預應力錨桿擋土墻、錨桿擋土墻等。進行高邊坡防護設計時,必須充分考慮邊坡穩定情況與擋土墻最大承壓度,并進行驗算,從而確保設計的高邊坡防護科學合理,符合邊坡穩定要求。邊坡去穩形式較多,因而必須結合地形條件、地質結構分別進行對待,如硬巖層主要是崩塌,軟巖層主要是順層滑動,土質邊坡主要是整體滑動等,同時還與軟弱結構層及地下水位情況有密切關聯[2]。

          2.2隧道工程

          高速公路隧道的修建,應先結合隧道地區的地質條件再進行勘察設計工作。隧道工程是一項復雜、技術要求高、施工要求嚴格的系統工程,隧道工程屬于巖土工程,是一項對巖土工程技術含量要求極高工程項目。

          隧道工程技術的復雜性主要有:第一,隧道支護結構的荷載與多種因素有關,如隧道形狀、地形條件、地形條件、地質條件、施工方法與施工質量、支護型式與強度等等;第二,支護形式具有多樣性;第三,支護結構與周圍巖體相互作用,支護結構與施工方法的相互作用,增加了設計與質量控制的難度;第四,巖體穩定性越差,荷載就越大,而支護結構強,荷載、結構、圍巖以及施工方法幾方面的相互作用、影響就越大,增加設計施工難度。其中地質形狀、隧道形狀以及開挖跨度直徑對隧道建設控制有著直接的影響。隧道地形越復雜、地質條件越差,跨度就越大,增加了設計施工難度,而隧道洞口地質條件越好,就越有利于設計施工。隧道工程的施工技術難點主要有:建設工期長、技術復雜、施工質量控制困難等。

          2.3滑坡

          滑坡是一種常見的地質災害情況,但是在山區高速公路工程建設中出現滑坡則是一個非常棘手的問題,其整治處理不方便且代價也極高。不論滑坡的性質,只要滑坡規模大、滑動面深,進行整治處理都非常困難。滑坡的整治處理從某種程度來說也能認為是高邊坡防護,一般主要采用的方法有抗滑擋土墻、抗滑樁、抗滑明洞、抗滑注漿、抗滑錨索。進行滑坡整治時,為了確保達到理想效果,應將上述方法進行有機結合使用,如滑坡力度較大時,應將抗滑樁與抗滑錨索進行結合使用等。

          2.4橋涵特殊基礎處理

          公路橋涵基礎主要有擴大基礎、擴大基礎、樁基礎等三種。通常在地質條件好的區域不會出現太大難度,但是也會偶爾出現特殊情況,如地基承載力低導致施工困難等等。因此,在適宜的情況下采用巖土工程技術對橋涵特殊基礎進行處理,不僅能降低設計方案成本,讓施工更簡便,還能進一步增加其使用安全性。巖土工程技術處理基礎的方法有注漿、錨桿、錨索等,應根據橋涵基礎特點并結合現場地質條件進行使用。采用注漿法處理基礎通常適用于基礎局部加固,基礎后期加固或整治;采用錨桿法處理基礎主要適用于對巖質地基的處理;采用錨索法處理基礎主要適用于對受力較大的基礎進行加固[3]。

          3.山區高速公路勘察需注意的問題

          做好巖土工程勘察設計工作的首要條件就是應符合設計要求,其次設計要求應符合施工要求,而后按照設計文件順利進行施工并對施工質量進行檢查與評定。地質條件的分析、評定貫穿于巖土工程全過程,地質條件能決定設計時選用的工程方法,又能決定工程方法中各項措施力度,還能對施工方法進行決定。因而巖土工程勘察設計不僅應有豐富的專業知識,還應有豐富的經驗。

          山區高速公路勘察需注意的問題:一是區分巖石與巖體的差別,利用相關的實驗室進行檢測,而后通過檢測數據區分巖石與巖體的差別。當然,若是條件允許最佳的方法就是進行現場測試。二是區分巖體與軟弱結構面的差別,相較于對邊坡穩定性的分析,對巖土體中軟弱結構面更為重視,通常軟弱結構面綜合值比較巖體更低。三是區分原狀土體與設計取值間的關系,巖土體測試中對于原狀土體的測試更為重視,原狀測試能進一步反映真實情況。若是出現大量降雨及地下水活動將對巖土體造成嚴重影響,一旦原狀土體在進行測設時,沒有在規范條件下進行,直接將原狀測試值當作設計取用,將導致工程陷入十分危險的境地。

          四是必須對重視工程影響區域內的巖土層分布狀況的勘察,重視工程影響區域內的巖土層物理力學性質的全面勘察[4]。

          4.結語

          總之,對山區高速公路勘察主要巖土問題進行分析探討具有非常重要的意義,有利于山區高速公路勘察主要巖土問題巖土勘察工作的順利進行,能為山區高速公路建設奠定堅實的基礎,進一步保證工程質量,以不斷促進我國交通事業的可持續發展。

          【參考文獻】

          [1]程勉沖.山區高速公路勘察設計淺析[J].鐵道勘察,2011,01:94-97.

          篇8

          目前,我國高速公路路面養護、檢測手段基本上仍以低等級公路的檢測與養護思路為主,即主要靠養護巡查(肉眼判斷為主),僅在需要大、中修時進行檢測,檢測方法基本上為一些效率與技術含量較低的方法,且多以人工方式為主。由于檢測手段落后,效率低,不可能對路面經常性地進行全面檢測,結果往往導致各種小修保養行為存在一定的盲目性,甚至不合理,也導致必要的大、中修養護不及時,或養護策略不一定能很好地針對破損原因來確定。

          路面使用性能檢測的范圍主要包括:①路面平整度,②路面車轍深度,③路面彎沉,④路面摩擦系數,⑤路面破損,⑥路面構造深度。

          2 高速公路瀝青路面使用性能的評價

          瀝青路面狀況評價范圍包括平整度、破損、強度及抗滑系數,目前養護規范推薦的路面狀況指數(PCI)、路面強度系數(SSI)、行駛質量指數(RQI)、橫向力系數(SFC)等指標來評價,分為優、良、中、次、差5個等級。也有文獻建議高速公路路面使用性能評價采用強度、平整度、破損率、車轍和抗滑性能等五項指標。

          在路面性能評價研究方面,以美國、加拿大、日本等為首的發達國家在這個領域的研究比較早,其中最有代表性的評價模型包括AASHO的PSI、日本的MCI和美軍工程研究實驗室的PCI。

          3 高速公路瀝青路面使用性能衰變方程

          本論文主要采用利用預測的方法對數據進行擴充,建立一個應用廣泛的衰變方程

          針對京秦高速公路實測數據,我們假設了以下幾種衰變方程。[2]

          ①挪威模型

          F=IRI1994/IRImean

          式中IRI1994――1994年與1993年的IRI值之差

          IRImean――1998年與1994年6年間IRI的平均值

          ②北京模型[2]

          北京模型選用路況指數PCI、行駛質量指數RQI和結構性能(以路表彎沉和現有交通量共同特征)作為路面使用性能變量,使用性能變量選用路面使用年數。

          PCI=100e■ PQI=ce■ L=■

          式中y―路齡

          a、b、c、d、m―參數

          ③路面使用性能的標準衰變方程

          PPI=PPI01-exp-■■

          式中PPI――使用性能指數(PCI、RQI或其綜合)

          PPI0――初始使用性能指數

          y――路齡

          β、α――模型參數

          衰變方程的確定:根據上述三個衰變方程,運用檢測公式3.1確定最優衰變方程,取偏差率最小者為最優。

          h=|實測數據-預測數據|/實測數據 (3.1)

          依據京秦高速檢測數據中的RQI(行駛質量指數)值與PSSI(路面強度指數)值,進行分析并確定最優檢測周期。

          最后經過公式3.1比較得出標準衰變方程的偏差率為0.033,北京模型偏差率為0.0396,挪威模型明顯與實測數據不符所以排除。由上可知標準衰變方程最優。通過標準衰變方程預測與實際檢測數據比較,發現通過標準衰變方程預測值和實際值接近。

          4 檢測周期的確定

          經過對京秦高速各年檢測數據的分析并經過X2檢驗得出各年RQI和PSSI數據符合正態分布。根據各年的實測數據得各年的方差值利用軟件對方差σ進行預測。

          得到σRQI=0.3784X2.0609

          σRSSI=0.4465X1.6997

          AASHTO《路面設計指南》對于不同功能等級的公路提供了所建議的可靠度水平,確定瀝青路面高速公路檢測的可靠度為95%。根據《公路瀝青路面養護技術規范(JTJ073.2-2001)》和文獻[5],確定當RQI與PSSI≥75時的可靠度小于95%時要進行檢測。當檢測結束后對PSSI和RQI指標小于75的路段進行修補使該路段的PSSI或RQI達到100。然后再對PSSI和RQI的平均值和方差進行預測,確定接下來的檢測周期。利用可靠度理論算得的檢測周期見表4.1。

          表4.1 以可靠度理論為基礎的檢測周期

          5 結論

          ①現在使用的檢測周期大多都是固定不變的,不符合道路性能變化的實際情況。本文建議使用一種基于可靠度理論隨路面性能變化而變化的檢測周期。

          ②道路在使用初期各種病害較少,路面性能衰變較少。所以在使用初期可以適當減少檢測頻率,避免人力物力的浪費。

          ③道路在使用后期各種病害較多,路面性能衰減較大。所以在道路建成后期要避免檢測過于稀疏,使道路病害無法得到及時的排查和修復。

          ④而本文推出的檢測周期是基于京秦高速公路路面檢測數據得出的變檢測周期。這樣就可以避免出現前期檢測過于頻繁,后期檢測過于稀疏。

          參考文獻:

          [1]喬立群,馬震,郭楣.高速公路瀝青路面路況檢測[J].黑龍江:黑龍江交通科技,2008年,第11期.

          [2]David Pushkin P.E. Integrating Preventive Maintenanee and Pavement Management[J],TRB2004AllllualMeeting,2001.

          [3]孫立軍等.《瀝青路面結構行為理論》[M].上海:同濟大學出版社.

          [4]婁峰.基于模糊理論的瀝青路面可靠性分析[D].湖南:湖南大學道路與鐵道工程碩士論文,2004.

          [5]支喜蘭,王威娜,張超.高速公路瀝青路面早期性能評價模型[J].西安:長安大學學報,2009.3.

          篇9

          一、CA砂漿的配制及施工流程

          1、CA砂漿的配制

          (1)設備:調溫調濕試驗箱(SH-100),微機控制電子萬能試驗機(CMT5504型),溫度計(TES-1310型),水泥膠砂攪拌機(JJ-5型),砂漿攪拌車(I/Ⅱ-s-L/G-600型)。

          (2)試驗室試驗:先加水、乳化瀝青、聚合物乳液和消泡劑,慢速攪拌30s;再加入干粉料;干粉料加完后,慢速攪拌30s,再加入引氣劑,高速攪拌3min;再慢速攪拌30s。

          (3)現場試驗:按試驗室確定的比例設定原材料數量及攪拌參數,啟動攪拌程序,低速攪拌同時加入乳化瀝青、水、P乳劑、消泡劑,全部加入后進入中速攪拌,加入干粉料、引氣劑、減水劑;持續攪拌10s進入高速攪拌180s,再低速攪拌60s,卸入卸料斗低速攪拌卸入中轉倉低速持續攪拌。

          2、CA砂漿施工工藝流程

          CA砂漿施工工藝要求特別嚴格,CA砂漿施工工藝主要包括軌道板檢查、驗收、安裝和調整,CA砂漿灌注袋的鋪設,CA砂漿的拌合、性能試驗、灌注、養生和質量檢查等。每個環節對CA砂漿的質量均有很大的影響,任何一個環節不滿足規范要求,均不能進行下一環節的施工。特別是在CA砂漿拌合后的性能試驗時,CA砂漿的溫度、流動度和含氣量等任何一個性能不能滿足要求,均不得進行CA砂漿的灌注;另外在CA砂漿養生后的質量檢驗與驗收時,如不能滿足《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》(TB10754-2010)時,需重新進行CA砂漿的灌注施工,確定的CA砂漿施工工藝流程見圖1。

          圖1 CA砂漿施工工藝流程圖

          二、CA砂漿灌注施工質量影響因素

          砂漿的灌注施工質量受多種因素的影響,這些因素主要有原材料、配合比、新拌砂漿的性能、灌注工藝、施工環境條件、養護環境條件、相關工序質量控制等。

          1、原材料

          CA砂漿是由乳化瀝青、干粉料、聚合物乳液、水、引氣劑、消泡劑、減水劑等多種原材料組成,每種原材料的質量都將直接影響砂漿的施工質量。

          乳化瀝青是砂漿的核心和基礎,它的性質在很大程度上決定了CA砂漿的性能。CA砂漿的性能指標、揭板檢查的結果都與乳化瀝青的質量有密切的關系。干粉料通常是由水泥、細骨料、外加劑等按照一定比例經機械攪拌制得的均勻粉體材料。在拋開干粉料生產、運輸過程中造成的離析影響外,干粉料對CA砂漿性能的影響實際上就是干粉料的各組分對砂漿性能的影響。水泥的質量直接影響砂漿強度、可工作時間、材料分離度和泛漿率指標,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、充填層斷面勻質性與密實性。細骨料的細度模數、顆粒級配直接影響到CA砂漿的材料分離度、泛漿率指標,進而影響到揭板檢查中充填層表面有無瀝青皮層、充填層斷面勻質性與密實性。

          細骨料的含泥量直接影響到砂漿的可工作時間、含氣量指標,也對砂漿的可工作性、穩定有重大影響,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、充填層表面有無瀝青皮層、充填層斷面勻質性與密實性。

          外加劑的質量直接影響到砂漿的含氣量、抗壓強度、膨脹率、抗凍性和耐候性指標,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。聚合物乳液的質量直接影響到砂漿的可工作性能、抗壓強度、抗凍性和耐候性指標,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。

          引氣劑和消泡劑的質量對氣泡直徑、氣泡穩定性有重要影響。直接影響到CA砂漿的含氣量、抗壓強度、抗凍性和耐候性,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、有無毫米級的大氣孔積聚區或孔徑>0.2 mm的

          氣泡聚集層。原材料的溫度直接決定了砂漿溫度,在各種原材料溫度相差不是很大的情況下,砂漿溫度≈乳化瀝青溫度±2℃。砂漿溫度又直接影響砂漿的含氣量、可工作時間,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度,以及砂漿的長期耐久性能。

          2、配合比

          砂漿配合比有理論配合比、初始配合比、基本配合比和施工配合比。砂漿施工過程中采用的施工配合比,它是在基本配合比的基礎上,適當調整水、引氣劑、消泡劑用量,通過試拌合、檢測拌合物性能確定。水的用量直接影響到砂漿的流動度、抗壓強度、泛漿率指標,進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。因為如果外加水量較大,灌注后泌水量必然較大,整個砂漿漿體體積損失就較大,容易造成充填層飽滿度不滿足要求(見表1)。

          表1加水量與初始流動度關系

          引氣劑和消泡劑的用量對氣泡直徑、氣泡穩定性有重要影響。在一定范圍內增加引氣劑用量可以起到提高含氣量的效果,但是當引氣劑用量增加到一定程度后,其對含氣量增大的貢獻就不明顯了,而且還會影響砂漿的早期強度,并造成沉砂、泌水等病害;減少消泡劑用量可以明顯地起到提高含氣量的效果,但是當消泡劑減少到一定程度后,砂漿中會有大量有害的大氣泡不能被消除掉,其對揭板檢查效果和抗凍性都有不利影響(見表2,表3)。

          表2引氣劑對砂漿含氣量的影響

          表3消泡劑對砂漿含氣量的影響

          3、攪拌工藝

          砂漿攪拌工藝為:先低速攪拌加入乳化瀝青、聚合物乳液、水、消泡劑,然后調到中速加入干料、引氣劑,再調到高速攪拌規定的時間,最后調到低速攪拌規定的時間。中速攪拌的速度如果過低,將會使干粉料不能及時分散開,造成干粉料在砂漿內形成聚集的結塊,影響砂漿揭板的斷面效果。高速攪拌的速度如果過低或是高速攪拌的時間過短,將影響砂漿的勻質性、含氣量,進而影響砂漿揭板檢查的勻質性;高速攪拌的速度如果過高或是高速攪拌的時間過長,容易使砂漿的含氣量超標,并容易引入較大的有害氣泡,并且可能造成乳化瀝青的破乳現象,進而影響揭板檢查的勻質性,見表4。

          表4攪拌時間與含氣量關系

          4、灌注工藝

          (1)灌注速度

          灌注速度對砂漿揭板檢查斷面的勻質性有重要影響。如果灌注速度過慢,容易使充填層表面出現瀝青皮層;如果灌注速度過快,灌注袋內的氣體來不及排出,容易使砂漿內夾雜≥10 mm大氣泡。一般情況下,灌注直線段“4962”板,時間控制在4~5 min,灌注曲線段“4962”板,時間控制在5~6 rain。整個灌注過程,遵循勻速灌注的原則,在灌注過程中保證砂漿的流速恒定,以保證整個砂漿層的均勻性。

          灌注壓力

          灌注壓力直接影響充填層飽滿度。如果壓力不夠,將造成充填層四角不飽滿,如果壓力過大,短時間內將引起砂漿泌水量大,造成充填層飽滿度不滿足要求,在灌注過程中,要保證灌注漏斗中砂漿液面的高度恒定,以此來保證灌注壓力恒定。

          (3)施工工況

          灌注后泌水現象可能導致出現的砂漿不飽滿,四角下塌。所以灌注后,灌注袋進出漿口要預留長度約30cm砂漿,傾斜放置于三角木楔上,頂面略高于軌道板頂面(見圖2),保證灌注結束后,灌注袋內砂漿具有一定的壓力,以此來保證砂漿的飽滿度。

          圖2 進出漿口

          三、施工質量控制措施

          1、灌注前做好砂漿拌合物的檢測試驗,保證溫度、含氣量、流動度等指標達到設計要求。

          2、充填層厚度較小時,砂漿在軌道板與底座板間隙或灌注袋內流動的阻力較大,當砂漿的流動度較大時,容易導致充填層的兩頭和四個角充填不飽滿。當充填層厚度較薄時,應選擇流動度較小的砂漿灌注。

          3、新拌砂漿的勻質性不好,則灌注的砂漿充填層不均勻,新拌砂漿的勻質性是保證砂漿充填層勻質性必要條件。新拌砂漿的穩定性不良,即砂漿灌入充填層后直到凝結硬化的這段時間內不能保持其勻質性,也不能保證砂漿充填層的勻質性。解決措施為保證砂漿的穩定性是使其能夠快速并且勻質的充滿砂漿袋。

          4、新拌砂漿的含氣量過大,尤其是孔徑較大的氣泡較多時,這些大氣泡容易上浮在砂漿充填層的表面或在中間層積聚,形成氣泡夾層或表層,或形成氣泡積聚區,造成充填層勻質性不良。解決措施為嚴格控制新拌砂漿的含氣量和氣泡孔徑。

          5、灌注施工作業時,砂漿由中轉倉流入灌注袋的流動過程中,砂漿輸送管道的接口應密封,中轉倉管道出口應埋入灌注漏斗砂漿液面以下,避免空氣夾入。

          參考文獻

          篇10

          一.前言

          由于現澆箱梁具有外形美觀、剛度大的等優點,因此,在高速公路、城市高架橋等建設工程中被廣泛的應用。但是,由于工作范圍的逐漸擴大,橋梁建設的施工工藝也越來越復雜,因此,我們需要嚴抓連續箱梁支架安裝施工技術和現澆梁施工工藝,只有這樣,才能保證橋梁的質量。對連續箱梁支架安裝施工技術、現澆梁施工工藝進行探討和分析,希望為今后橋梁建筑運用連續箱梁施工技術提供一些參考。

          二.連續箱梁支架安裝施工技術

          1.連續箱梁支架安裝前的準備工作在安裝現澆箱梁支架前必須做充足的準備工作。

          (1)要保證橋梁施工場地的平整,并且還要對搭建支架的場地進行處理,可以在地基較軟的地方用碎石塊換填,這樣可以使地基的承載力達到最大荷載的設計要求,避免混凝土澆筑后發生沉降的現象。在橋梁施工之前首先要把排水溝內的松散土、淤泥、垃圾等清理出去,保持排水溝的通暢;

          (2)分層填入砂礫石等合格材料,填入的高度要比路面高度要低,在分層填筑同時用壓路機進行碾壓,直到不再出現沉降為止;

          (3)用分層的方式填筑灰土,而且一定保證土層的壓實度在93% 以上。與此同時,使灰土的頂面和道路平面保持齊平,再做出橫坡,這樣,可以有助于排水;最后,清理地表的碎石、垃圾等,并保持施工場地的平整,將地表的土層翻松,填入生石灰粉且壓實。在地基周圍處挖幾條排水溝,及時把雨水引入排水溝,防止地基被雨水浸泡現象的出現,進而避免支架出現不均勻的沉降。

          2.連續箱梁支架搭建施工技術在箱梁搭建之前

          (1)需要測量人員進行測量放樣,而且在中心處要有標記,按照中心線不斷向兩側延伸,對稱搭建箱梁支架。

          (2)按照立桿的位置設置立桿墊板,而且在每一個立桿最下端都設置木墊板,墊板不僅要平整,而且不能處于懸空狀態,使立桿在墊板的中心位置,同時根據設計要求布置剪刀撐。

          (3)結合立桿和橫桿的設計要求,將立桿和橫桿依次由下向上安裝。在安裝過程中,一定要使立桿放置在墊塊的中心位置,通常情況下,先要將其中一個面的立桿和橫桿安裝完畢,然后再逐層依次由下向上安裝所有的橫桿。在立桿和所有橫桿安裝完之后,還要安裝斜撐桿,這是進一步保證支架穩定的裝置結構。通過扣件連接斜撐桿和支架,而且盡量使斜撐桿放置在支架的結點處。

          (4)在立桿的最頂端處安裝具有調試功能的支托,安裝時要在支托內放人橫向方木,根據設計距離安裝縱向方木。事實上,地基的不均勻沉降、支架結構的穩定性決定了整體鋼管的穩定性。橫桿必須要按照支架的連接要求,合理控制立桿的垂直度和剪力撐之間的間距和數量。然而,順橋要支架、墩身連接,這樣可以抵消順橋的水平力。

          3.連續箱梁支架的堆載預壓施工技術

          在安裝過程中,保證支架的承載能力達到設計要求、減小支架的形變以及消除地基不均勻產生的沉降,從而提高了混凝土橋梁的澆筑質量。將縱梁和橫梁安裝完之后,還需要對支架進行預壓施工。首先,預壓施工使用砂袋,主要是對箱梁底部進行預壓處理,而且要求砂袋重量不能小于箱梁重量的1.2倍,結合設計要求分級進行加載,一般來說,每一級持荷時間不能低于10 min。加載要按照一定的順序進行,從支座向跨中進行。當達到滿載后,持荷時間不可以低于24 h,同時還要分別測量各級荷載支架的變形程度。在測量完數值之后,還要進行逐級卸載,如果支架的沉降量出現較大偏差時,必須及時調整支架。由于懸臂板質量較輕,因此,根據得到的預壓結果,可以適當調整懸臂板的預拱度。

          三.現澆梁施工的工藝

          1.模板安裝施工

          安裝模板要根據鋼筋和預應力管道的設置依次進行安裝。在安裝之前,要檢查模板是否平整、光潔等。特別是模板的接口處,一定要保持干凈。檢查模板的連接處、底腳是否出現碰撞而出現變形,甚至是無法繼續使用的缺陷;支架和模板連接處的焊縫是否有裂縫的現象出現,如果存在上述現象,需要及時采取有效的措施進行補救。底模的鋪設一般使用人工和接卸設備配合使用的方法進行施工。在安裝底模之前,需要充分考慮到支架預留拱度的調整范圍大小、支座板安裝情況等。在安裝側模時,保證側模可以進行滑動,同時底模板的相對位置要準確校對,用頂壓桿適當調整側模的垂直度,而且要和端模連接牢固。在安裝完側模之后,用螺栓加固,進而連接全部的拉桿。在保證其它緊固件都調整到適合的位置之后,再檢查模板的安裝尺寸和不平整度,同時要有完整的記錄。如果檢查結果不符合設計要求,還要及時采取有效的措施調整,由于內模的安裝要依據模板結構才能確定,因此,模板結構一定調整到適合的范圍,如果內模采用了拼裝式結構,則需要吊裝方式安裝內模。完成內模安裝后,必須要檢查各個尺寸是否符合設計要求。在安裝端模過程中,把膠管逐一插入端模的孔內。待插入端模之后檢查是否處于設計要求的位置。一定要保證端模安裝位置的準確和緊密。模板預埋件的安裝要嚴格按照設計要求進行施工,保證預埋件位置的準確。

          2.箱梁鋼筋和安裝

          在對鋼筋進行加工的過程中,依據設計尺寸進行加工,在安裝時要控制好鋼筋之間的間距和數量。同時綁扎要牢固,對于可以事先焊接的鋼筋要提前分批分次進行焊接,這樣可以大大提高施工效率。而且都要嚴格遵守焊縫長度、飽滿度的要求。在加工鋼筋和安裝時需要值得注意的是根據鋼種、質量等級、規格大小等的不同要分開放置。存放鋼筋通過下墊上蓋的方法,這樣可以避免鋼筋腐蝕現象的出現,混凝土保護層的厚度要嚴格按照混凝土的設計要求進行施工。在安裝鋼筋時,對預留孔道、預埋件的位置進行合理的調整,保證安裝位置的正確和堅固。當安裝鋼筋的位置和預應力管道位置出現沖突時,需要及時對鋼筋位置進行調整,保證預應力構件位置的合理。在焊接鋼筋過程中,避免電焊燒傷,防止出現混凝土堵塞管道阻礙壓漿工序的進行。在完成鋼筋加工和安裝過程后,等待監理人員的檢查,如果檢查合格,那么即可進行下一道工序的施工,整個安裝過程都要嚴格按照順序進行。

          3.箱梁混凝土澆筑

          通常情況下,箱梁混凝土要進行兩次澆筑。第一次澆筑底板和腹板;第二次澆筑頂板和翼板。混凝土澆筑采用梯狀分層澆筑的方式,兩層之間的澆筑距離一般在2 m,等到下層混凝土初凝前要將上層混凝土澆筑完。在澆筑混凝土之前,必須要模板上的臟物清理掉,檢查所有的支架結構,而且也要對安裝的機械設備進行檢查。澆筑時要從中心處開始,然后進行兩側對稱澆筑。振搗混凝土利用插入式振動棒,并且和側模之間有一定的距離,振搗棒不可以和模板等接觸,防止破壞模板。振搗上層混凝土要將振搗棒插入下層混凝土10 cm左右進行振搗。對澆筑的混凝土振搗要充分,直到混凝土不再下沉、沒有氣泡產生、不再泛漿為止,同時也不要過振。混凝土在第一次澆筑時,必須要達到腹板的頂部,與此同時,還要做好施工裂縫的處理工作。如果混凝土的澆筑高度比腹板的頂部要高,需要把腹板頂端的混凝土鑿掉,露出堅硬的混凝土,并且要用清水洗干凈。混凝土的第二次澆筑要澆筑箱梁頂板,要嚴格控制頂板混凝土的澆筑高度和橫坡坡度。等到混凝土振搗密實且平整后,先進行真空吸水,然后用提江棍滾壓,這樣會在混凝土的表面出漿,有利于表面的平整。混凝土表面出漿后要由施工人員進行抹平,不可以直接踩在混凝土的表面進行抹平,可以在混凝土的表面搭建木板,這樣可以保持混凝土表面的平整。待混凝土表面抹平半小時后,用抹光設備進行再次抹平,最后還需要人工抹平一次。在澆筑箱梁預留孔混凝土之前,要及時將箱梁內的雜物清除掉,這樣可以防止排水孔被堵塞。對澆筑完成后的混凝土還要對混凝土進行保養處理。

          4.預應力施工

          預應力施工,首先要進行下料,在下料之前要檢查鋼絞線質量是否合格,同時使鋼絞線的表面沒有裂縫出現和損壞。在用鐵絲進行綁扎時,應盡量將鋼絞線松緊相當。預應力施工值得注意的是在張拉之前必須將管道內的積水或者是廢棄物處理干凈。并且張拉力的次數、大小、順序等都必須嚴格按照設計要求進行施工。通常情況下,使用四臺千斤頂,在兩端對稱放置,嚴格按照張拉順序進行同步張拉。

          5.壓漿施工

          壓漿應在后期張拉完畢并靜停12~24h進行,但最遲不得超過3天,以免預應力筋銹蝕或松弛。壓漿水泥采用普通硅酸鹽水泥,摻入JM-HF(低水泌、微膨脹)高性能灌漿外加劑,水灰比0.4―0.45,壓漿順序由下至上,采用單端壓 漿,待另一端溢出水泥凈漿后封閉端口,保持壓力不小0.5Mpa,穩壓2秒以上最后封閉進漿口,使灰漿充滿孔道。 壓漿按設計和規范相關要求進行。壓漿將前對波紋管孔道進行檢查,必要時進行沖洗以清除有害物質。壓漿機應能制造合格稠度的水泥漿,壓漿機必須能以0.7MPa的常壓連續作業,保證壓漿緩慢、均勻進行。壓漿停止時,壓漿機要照常循環并攪拌。在泵的全部緩沖板上應裝上1.0mm標準孔的篩式濾凈器。 壓漿結束后,初凝之時,按要求封錨,待水泥漿強度達到2.5Mpa后才可對鋼絞線工作長度進行切割,切割采用手提式砂輪機實施,絕不允許用氧焊燒斷。最后進行封錨。

          四.結束語

          目前,現澆箱梁在高速公路、城市高架橋等建設工程中被廣泛的應用,而且人們也非常重視對施工技術和施工工藝的研究,然而,由于橋梁建設是一個既復雜而且又有一定困難的項目,如果不謹慎,那么將直接影響橋梁的施工質量。因此,我們需要嚴抓連續箱梁支架安裝施工技術和現澆梁施工工藝,在橋梁建設過程中要合理、科學的運用施工技術,與此同時,還要制定安全保護措施,從而進行文明施工。只有這樣,才能保證施工的質量,為企業帶來更大的經濟效益。

          參考文獻:

          [1]王景元 軟土地基現澆連續箱梁支架設計與施工技術 [期刊論文] 《中外公路》 ISTIC PKU -2008年2期

          [2]龔寅 武廣客運專線南環線特大橋連續箱梁懸臂澆筑施工技術 [期刊論文] 《鐵道標準設計》 ISTIC PKU -2008年5期

          [3]張強 橋梁現澆連續箱梁施工技術探討 [期刊論文] 《黑龍江交通科技》 -2012年5期

          [4]李拉普Li Lapu跨線連續箱梁橋平面轉體施工技術 [期刊論文] 《鐵道標準設計》 ISTIC PKU -2009年8期

          [5]趙薦 鄭曉龍 徐曉芬 賴友兵 馬家 排互通主線橋現澆連續箱梁施工技術 [期刊論文] 《公路與汽運》 ISTIC -2008年1期

          篇11

          1工程概況

          中建四局珠海公司路橋分公司承接的新建武漢至黃石城際鐵路葛店南站站線為高架橋車站,站線起止里程:DK23+750~DK25+750,全長2000m,其中站場路基392m, 6組道岔;站場高架橋長1608m,8組道岔。線路由雙線經道岔連續梁轉換分為四線,再由兩聯并行的道岔連續梁轉化為6線,進入車站為6股道。

          葛店南站站場范圍內設計為60kg/m-18號單開道岔14組,均為無砟道岔,并按無縫道岔設計。雙線一次建成,全線鋪設無縫鋼軌。根據設計要求葛店南站道岔區采用軌枕埋入式無砟軌道結構。

          圖1 道岔區平面布置示意圖

          2 高速鐵路道岔施工的技術

          2.1道岔施工總要求

          該鐵路屬于客運專線,道岔的鋪設施工技術要求嚴格,誤差控制在毫米之內。為了適應鐵路跨越式發展的新形勢,強化過程控制,本項目積極推廣新技術、新工藝、新材料,確保工程質量。全部工程達到國家及鐵道部客運專工程質量驗收標準,工程一次驗收合格率100%,開通驗收速度滿足設計速度目標值。

          2.2道岔施工技術準備

          (1)長枕埋入式無碴軌道工序繁多,精度要求高。首先,進行現場調查,詳細了解道岔施工工藝與主要技術措施,熟悉設計意圖與道岔技術標準,確保道岔鋪設精度滿足要求。

          圖2 長枕埋入式道岔整體工藝流程圖

          (2)每組道岔在廠內組裝調試合格后,鋼軌、扣件、轉轍設備分組、分件包裝。道岔扣件拆解后,按編號、類型等分別裝箱運輸。道岔配件為散件,道岔轍岔段、尖軌段整體運輸。

          (3)道岔吊裝。道岔所有零部件吊裝搬運過程中,應保證產品零部件表面的清潔,不得污染產品表面,卸車時的鋼絲繩上與軌枕接觸的地方套上橡膠皮(套)。道岔尖軌與基本軌組裝件、可動心軌轍叉組裝件、配軌的裝卸,多吊點吊裝作業,岔軌上標記好吊點。

          (4)道岔進場后對道岔進行檢查驗收。道岔存放后及時對其保護。道岔存放場地應平整堅實,存放平臺頂面水平高差不大于10mm,基本軌和尖軌組件、可動心軌轍叉組件、鋼軌件的碼垛層數不得多于4層。

          圖3 道岔吊卸

          2.3高速鐵路道岔施工的技術

          (1) CPIII樁的復測

          道岔的位置要求嚴格,所以在道岔施工前測量人員對CPIII控制網進行檢查復測。

          (2)支撐層及轉轍機平臺檢查及交接

          嚴格按照設計圖紙關于支撐層的要求及標準對線下單位施工的底座混凝土及轉轍機平臺進行檢查。主要檢查項目:檢查支撐層的外表、長度、寬度及伸縮(假)縫位置。轉轍機平臺的布置及尺寸,檢查其位置是否正確,有沒有尺寸不符或位置偏斜的情況。復測支撐層的標高。支撐層設計有預埋鋼筋時,檢查底座預埋連接鋼筋是否按設計要求進行設置。

          表2 底座支承層外形尺寸允許偏差

          (3)道岔關鍵點測設

          道岔控制基樁測設應遵循以下步驟:

          ①以軌道控制網CPIII為基準,利用全站儀測設道岔直股中線及外移控制基樁:岔前點、岔心點、岔尾點以及每5m一個的加密點;

          ②用電子水準儀自由選取并測量道岔高程控制基樁;在底座(支承層)上標記道岔控制基樁位置。

          (4)道岔原位組裝

          ①墊板安裝。按照道岔設計圖進行道岔的調高墊板及彈性基板安裝。

          ②將道岔配軌、岔尖、岔心吊至岔位,安裝道岔彈條扣件,進行道岔組裝,期間還要對岔枕間距不合格的進行最后一次排查整改。

          ③道岔尖軌心軌調整密貼后,需安裝足夠數量的勾鎖器,以便后面的精調。

          ④,需安裝一段工具軌(最少搭接5m),以便于后面的精調搭接測量以及順接。

          ⑤道岔軌縫處應當安裝無眼夾具、無眼夾板。

          圖4 安裝夾板夾具

          (5)道岔精確定位

          按照測設的岔前岔尾點對整組道岔進行精確定位,并按照測設的中線點對道岔軌排進行撥正,保證基本線形、道岔全長。

          (6)安裝道岔支撐系統(豎向精調螺桿)

          根據先前布置的標高控制基樁,用手搖式起道機同時將道岔軌排起至標高位置(控制標高低于設計標高5mm左右),對每一根枕木的螺栓孔逐個安裝豎向支撐螺桿,之后拆除道岔組裝平臺。

          圖5 道岔支撐系統

          (7)道岔粗調

          首先內業完成道岔線形的計算并導入小車軟件。

          由于道岔組裝過程中,偏差較大,應在安裝橫向調節設備之前對道岔進行粗調。利用精調小車測得道岔數據:道岔中線位置偏差、左右軌標高偏差、軌距。還需要對道岔的頂鐵、尖心軌密貼進行檢查,以便保證后續的精調作業中數據的真實性。

          (8)安裝橫向調節系統

          橫向調節地錨如下圖所示。在支撐層上、枕木兩端橫向對齊枕木下面鋼筋桁架的位置,利用取心機取孔(直徑5cm、深度視加工的地錨的長度而定,每三根枕木取孔兩側各一個),用早強砂漿將地錨植入孔內,地錨螺栓的另一端與枕木的鋼筋桁架進行平齊焊接。

          圖6 橫向調節系統圖

          通過調節與岔枕底部鋼筋焊接的螺桿完成對道岔中線位置的調整,同時可以穩固道岔。

          (9)綁扎上層鋼筋

          按照設計的鋼筋布置圖綁扎上層鋼筋。上層縱向鋼筋與枕木下面的鋼筋桁架連接綁扎。鋼筋縱向鋼筋搭接點應按設計安裝絕緣套管,鋼筋采用絕緣卡綁扎。

          圖7 鋼筋綁扎及絕緣處理

          (10)道岔精調

          利用軌道幾何狀態測量儀完成對整組道岔的精調。

          按照操作規范完成全站儀設站和精調小車調試后,精調小車軟件施工模式界面上可以顯示出各項指標(道岔中線位置偏差、左右軌標高偏差、軌距、水平)的數據(如下圖)。利用調高螺桿完成左右軌高低和水平的調整,利用橫向調節地錨完成道岔方向的調整,對于軌距不良的位置也要進行整改。

          精調時方向、高程、水平、軌距等各項指標以確保直股控制在±1mm誤差范圍內,同時兼顧曲股。

          圖8 精調軟件施工模式界面圖

          (11)鋼筋綜合接地及接地端子設置、銷釘布置

          按照圖紙設計完成綜合接地鋼筋和接地端子的布置。布置銷釘,先用電鉆在支撐層上打孔,銷釘用植筋膠植入。

          圖9 接地端子圖

          (12)模板安裝及固定,先用墨線在支撐層上打出道床板邊緣的位置,然后進行模板安裝及加固。

          圖10 模板加固圖

          (13)道岔精調合格、報檢。

          道岔最后一次精調數據合格后,應對道岔各個檢查項進行:鋼筋及接地、銷釘布置、模板安裝、支撐調節系統、道岔幾何線性等全面檢查。按客專長枕埋入式無砟高速道岔鋪設技術條件中的項逐項檢查,各項滿足設計要求時方可進行混凝土澆筑。最后一次精調結束24小時內,必須進行混凝土澆筑,否則需要重新精調。

          (14)道岔幾何狀態檢測及后續精調

          道岔道床板混凝土澆筑完成后利用精調小車采集道岔直曲股數據,觀察混凝土澆筑前后的數據變化。

          (15)安裝道岔轉換設備及調試。

          安裝道岔電務轉換設備。以垂直于道岔直股基本軌定位,在各牽引點分別安裝轉轍裝置和鎖閉裝置。以各牽引點動程控制,調整連接桿件定位。各部螺栓應緊固,開口銷應齊全。各部絕緣安裝正確,不遺漏,不破損。 電動轉轍機通電后,檢測各牽引點動程和牽引力,檢查轉換機構工作狀態,調試到位。

          (16)道岔焊接及探傷

          道岔采用鋁熱焊工藝進行焊接,焊接順序遵照規定執行。焊縫打磨后利用超聲波探傷。岔內鋼軌焊接施工宜按先焊轉轍器及可動心轍叉前后焊縫,再焊邊直邊彎,最后在中直中彎進行焊接鎖定的順序進行。

          1)焊接前準備工作

          ① 用預熱槍烘烤鋼軌焊縫兩側各30cm范圍,以防油污、油漆等。

          ② 用角磨機和電動鋼絲刷清理待焊鋼軌接頭端面及距軌端200mm范圍,全斷面去除氧化物,待焊兩軌頭端面和軌底邊緣必須嚴格保證干燥清潔。

          ③嚴格檢查待焊軌端尺寸,確認待焊軌頭無裂紋、低塌、補焊等缺陷。

          ④ 焊接區域為端頭間隙兩側各0.5米的范圍。

          ⑤ 正確地對正要進行鋁熱焊接的鋼軌端頭:間隙(即垂直對正)、水平對正、縱向對直、鋼軌的扭轉矯正。使用兩個對軌架對一個鋼軌焊頭進行接頭校正,不準用鐵錘撞擊鋼軌或強行對正及間隙調整。

          ⑥ 水平對正

          ⑦ 縱向對直

          ⑧ 鋼軌的扭轉矯正

          用1米直尺測量,兩端鋼軌軌頭內側表面和軌腰底部必須同時對直。

          ⑨ 復查一遍整個對正情況,若無問題在待焊接頭兩側適當的軌枕上,用手且無需用力放上楔鐵。墊上楔鐵后,禁止任何人、物觸碰對正后鋼軌,以保證焊后質量。

          2)裝卡砂型

          ① 和封箱泥。

          ② 拆焊接材料的包裝,并記錄焊劑的的生產批號及編號;檢查砂型,焊劑等。

          ③ 安裝砂型,要求砂型的中線與焊縫中線對正,并用夾具夾好,再次檢查砂型底部對中。

          ④ 用拌好的封箱泥封堵砂型及夾具,按要求封堵嚴實,但必須防止封箱泥掉進焊縫里形成夾沙。

          ⑤ 再次確認封堵情況,以防鐵水泄露。

          3)預熱

          ① 將預熱槍架于支架上,調整噴嘴對準砂模中心且鎖死支架。

          ② 從支架上取走預熱槍,點燃噴火嘴。

          ③ 調整液化氣(0.08~0.01Mpa)和氧氣(0.25~0.30Mpa),控制氧氣流量,以得到中性火焰,使燃燒器端頭的焰尖達到 15~30mm,且呈藍色。

          ④ 調整好火焰以后開始計時,預熱時間如下表,砂芯放于砂模邊緣上進行加熱2分鐘,靠近火焰但不在火焰中。

          鋼軌類型 60kg/m

          氧氣流量(升/小時) 4200

          預熱時間(分鐘) 5

          ⑤ 不間斷地注視整個預熱過程,注意觀察使預熱器燃燒嘴出口與軌縫平行,同時不要使燃燒嘴與鋼軌接觸;還要注意從砂型兩邊的冒口反上來的火焰是否通暢,是否一樣。

          4)點火及澆注

          ① 預熱進行至最后10秒時,開始倒計時,當數至3秒時立即移開預熱槍,迅速放入軌頂砂芯,點燃高溫火柴,迅速插入焊劑且將坩堝轉至砂型中央,蓋上坩堝蓋。

          ② 焊劑反應17~30秒左右鐵水會自動注入焊縫中,反應的鋼渣廢物會自動流入廢渣斗。

          ③ 若確認焊劑未被點燃,10秒內可重新點燃,超過10秒應拆除砂模待鋼軌冷卻后重新裝卡砂型預熱。

          ④ 特別注意焊藥“凍結”,焊藥“凍結”指在焊藥點著后,一分鐘內沒有熔化的鋼水澆注下來。焊藥發生“凍結”,操作人員應立即遠離坩堝,并離開焊接現場,等坩堝內焊藥反應完全之后再回來,此焊頭必須報廢!

          5)拆模及推瘤

          ①澆注完畢大約5分鐘可以拆開夾具,去掉底板及兩半塊模具。

          ②清理干凈砂模兩側的防漏泥。

          ③放上推凸機,6分半鐘后迅速推瘤。

          ④推凸后殘余部分不大于2mm,也不得小于0.8 mm。

          ⑤將砂模等廢棄物全部清除入防火坑,以保證道床的清潔。當焊縫金屬冷卻后,除掉整個冒口柱,也可采用熱切辦法除去冒口和澆口。

          6)熱打磨

          ①穿戴好安全保護用品。

          ②打磨焊頭表面,焊頭處的焊料凸過鋼軌表面的高度最多不能超過0.8mm。

          ③打磨焊頭使其輪廓半徑和原狀鋼軌相同。

          ④打磨焊頭的內側及外側使其與兩側的鋼軌面平齊。

          ⑤打磨時須與鋼軌保持一定距離。

          ⑥在澆注結束15分鐘后,去掉對正架或其它對正設施,以便讓焊頭冷卻至水平。

          ⑦若使用了起軌器將軌端降低,則在澆注結束30分鐘后撤除。

          7)冷打磨

          ①對鋼軌表面進行冷打磨使其整體平齊。

          ②千萬不得在某一處過度打磨,避免損傷鋼軌。

          ③打磨焊頭下必須放置廢渣接盤,以免污染道床。

          ④千萬不要打磨得過快、過猛,否則會造成鋼軌淬火或發藍。

          ⑤不允許橫向打磨,母材打磨深度不超過0.5mm。

          ⑥焊縫兩側100mm范圍內不得有明顯的奪痕、壓痕、碰痕、劃傷缺陷,焊頭不得有電擊傷。

          ⑦打磨標準:軌頭:0~0.30mm/m;內側工作面:0~0.30mm/m;軌底:0~0.50 mm。

          8)探傷

          注意:必須盡可能保證一次焊接成功率,若有焊接缺陷需要切除時,確保軌縫在焊接的規定以內(即26±2mm)。

          9)收尾工作

          ①檢查焊好的接頭,做好原始記錄并在焊頭附近軌腰上寫焊接編號。

          ②清理道床表面雜物。

          ③將軌道恢復到正常狀態并進一步清理焊接現場。

          10)道岔焊接后復位、復測

          焊接施工結束,再次檢測道岔幾何形位,復測線路標高、方向,對因鋼軌焊接作業產生的偏移及時調整復位,再進行道岔精細調整。

          5 總結語

          通過對高速鐵路道岔整個施工過程中的監管、控制,使本橋道岔施工技術完全達到了設計和規范的要求,確保了施工質量。目前高速鐵路道岔在客運專線鐵路使用較大,隨著客運專線的快速發展,將會有更多相似的客運專線道岔鋪設施工,因此通過對武黃城際鐵路二標段葛店南站道岔箱梁的施工技術總結,也為同類道岔施工提供借鑒意義。

          參考文獻

          [1](鐵建[2006]158號)-客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術指南[S]

          篇12

          中圖分類號:F407文獻標識碼: A 文章編號:

          超前地質預測預報工作是隧道工程建設施工過程中較為重要的環節之一,而且也是隧道地質工作的主要組成部分。借助超前地質預測預報,能夠進一步印證勘察階段地質工作成果的有效性,進而準確確定出工程的相關施工措施。同時還能夠查清前期地質勘察工作中遺漏的地質隱患問題,有助于針對不良的地質構造采取相應的施工方案和工藝,并制定防災預案,從而達到降低地質災害發生幾率的目的。此外,超前地質預測預報的結果還能為設計變更提供相應的地質依據,為竣工文件的編寫提供詳細資料,其對于我國類似地質條件下的隧道工程建設水平的提高作用巨大。

          一、超前地質預測預報方法分類

          (一)按距離分類

          按照超前地質預測預報的距離,可將其分為長期和短期兩大類。長期即長距離,其預測預報距離長度能夠達到前方工作面的250-300m左右,有時會更遠,其目的是準確查明工作面前方一定范圍內影響隧道工程施工以及容易造成塌方情況的不良地質體的具體性質、位置和規模大小,為工程開挖指明前方的地質輪廓。因該方法的預測距離相對較長,能夠給施工決策提供充足的時間做好相應的技術準備工作,并對施工以及支護方案進行調整,以此來應對圍巖級別變化和不良地質條件,做到防患于未然,該預測方法的精確度能夠達到1m左右;短期即短距離,也被稱之為追蹤預報,實際預報距離約為15-30m左右,它的主要作用是通過量測、觀察、分析并結合長期超前預測結果,對工作面前方20-30m范圍內可能出現的巖性變化和地層情況進行推斷,并對該范圍的地下水涌出情況進行預判,以此為依據提出準確的超前支護方案。無論是長距離還是短距離預測預報其最終目標都是為隧道工程建設施工作業面前方距離的具體地質和圍巖情況進行準確探查。

          (二)按工作原理分類

          按照超前預測預報的具體工作原理可將其分為物探法、地質調查法和超前水平鉆探法。其中物探法又分為地質雷達預測法、地震波探測法、紅外探水法、聲波發、電阻法等;地質調查法具體包括地表地址資料調查、地質素描法預測、地質作圖預測以及地下地質構造相關性分析等;超前水平鉆探法則包括深孔鉆探、淺孔鉆探和常規鉆探等。上述各種方法均有著各自的原理和操作程序,它們適用于不同的地質條件,每一種方法也都有著優點和不足,為此,在方法的選用上,應當了解其工作原理,并從實際角度出發選取最為適宜的方法進行預測預報,這樣才能為工程建設提供準確的地質信息,從而確保隧道安全施工。

          二、超前地質預測預報在復雜地質條件下的應用研究

          下面結合某公路工程隧道開挖實例,對超前地質預測預報在復雜地質條件下的應用進行研究。

          (一)工程及地質情況簡介

          本工程為靖西至那坡高速公路N0.2標隧道,在該標段上共計有6條隧道,分別為百針1號和2號隧道、果亂隧道、坡荷隧道、巖信隧道以及金龍巖隧道。其中,除百針1號隧道和巖信隧道為小間距之外,其它4條隧道均為分離式隧道。本工程的主線隧道是按照高速公路標準進行設計的,采用的是雙洞單向行駛。

          1.地理位置。百針1號和2號隧道均位于靖西縣與那坡縣的交界處,隧道的進出口無交通道路,交通極為不便;其與四條隧道的出入口均有交通道路,交通較為便利。

          2.地形地貌。百針1號、2號和果亂、巖信這四條隧道的地貌單元均屬峰林地形,坡荷隧道屬于構造、剝蝕低山及巖溶峰林地貌;金龍巖隧道屬于中低山峽谷地貌區。

          3.水文氣象。由于本工程地處廣西境內,該地區屬于亞熱帶濕潤季風性高原氣候,具有雨熱同季、干濕分明等特點,年降雨量的80%均集中在5-10月之間。

          4,地層巖性。按照地質測繪和鉆探結果顯示,本工程隧道穿越的地層主要為第四系全新統殘坡積層及石炭系下統巖關組。

          (二)超前預測預報

          由于本工程的地質條件非常復雜,不但會對工序轉換造成一定程度的影響,而且工程施工過程中,還存在諸多不可預見的因素,尤其是巖性接觸帶等地段都可能會產生突水、突泥以及塌方等地質災害問題,為此經綜合考慮決定采用TSP203進行長距離地質預測預報,借此來探查不良的地質位置及其規模,為預案的準備工作提供參考依據。同時,采用地質雷達、紅外探水以及直流電法等最30m以內進行短距離地質預測預報,以此來為注漿、開挖、支護等施工方案的確定提供參考依據。

          1.TSP203超前地質預測預報。該系統主要是借助小藥量的爆破產生出來的地震波信號在巖層中以球面波的方式進行傳播,采用該系統的最終目的是為了對隧道施工掌子面前方的地質情況進行預測。利用相關軟件提供的地質變化位置、和巖性參數等,對掌子面前方可能出現的不良地質情況進行分析。

          2.定性預報。所謂定性預報具體是指采用地貌、地質調查以及推理相結合的方法對掌子面前方的地質情況進行定性預測。具體方法如下:先按照本工程隧道現有的地質資料,并收集工程區域地形、地質和水文資料,利用對隧道所處地區的巖溶和風化情況以及隧道施工中揭示的溶洞規模、形態、位置等,對隧道周圍巖溶地貌的規律和形態進行分析預測,同時按照隧道的實際高程與區域內的水平溶洞高程進行對比,以此來確定隧道曾經所處的地下水動力帶,準確預測出隧道溶洞的規律和規模,進而推測出隧道發育溶洞的具體段落。

          3.地質雷達超前預報。地質雷達是超前預測預報中常用的設備之一,通過對雷達接收的數據進行分析處理,并按照雷達的波形、電磁場強度等參數便能夠主播卻推斷出掌子面前方的具體地質構造情況。設目標體到掌子面的距離為d,則

          上式中,v代表電磁波的傳播速度,單位是cm/ns,代表電磁波的雙程走時,單位是ns。

          介質當中電磁波的傳播速度為v,

          上式中代表電磁波在空氣當中的傳播速度,30cm/ns,代表介質相對介電常數。通常情況下,電磁波在介質的界面上產生出來的反射主要是因為兩側介質的介電常數有所不同,兩者之間存在的差異越大,反射信號就會越強烈,反之信號便會較弱。為此,結合對反射電磁波的頻率和振幅的分析,便可以獲得被測目標的準確位置、深度以及幾何形態。應當地質雷達進行超前探測的主要技術參數如下:50MHz非屏蔽天線,間距為1m;100MHz屏蔽天線,間距為0.5m,通過雷達圖像能夠清晰地探測出掌子面前方是否存在異常情況。

          結論:

          綜上所述,在隧道工程施工過程中,為了降低復雜地質條件對施工作業的影響,應當采取合理的超前地質預測預報方法。由于隧道工程項目經過的地質條件均有所不同。為此,在超前預測預報方法的選用上,應當做到因地制宜,這樣才能使預測結果更加準確,從而確保隧道工程建設順利完成。

          參考文獻

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          [2]胡運兵.吳燕清.陳家清.馬曉莉.三峽深埋長隧道地質超前預報及影響分析[A].第三屆全國巖土與工程學術大會論文集[C].2009(6).

          篇13

          隧道和礦山坑道等長期大量涌水或大量排放地下水,造成工程地區含水層被疏干,使生態環境惡化,主要表現為:地表水和泉、井枯竭;生活、工農業用水缺失;地表沉降、巖溶塌陷、土壤沙化、水土流失;建筑物被破壞。鎮勝高速公路槽箐頭隧道施工中的大量涌水,使地表“四道溝”所有泉水干枯,從而截斷了該溝下游發電用的水源和農業用水。巖溶地區隧道內的長期涌水,引起的環境問題也更加嚴重。

          2 隧道環境水文地質工作

          隧道環境水文地質工作是一項十分重要的工作,既要查明工程地區的水文地質條件及變化趨勢,又要對由于水的作用可能引起的地質災害和環境惡化的可能性和程度作出預測預報。水文地質工作應貫穿工程建設的全過程,不同階段的工作重點有共同點又有不同點。

          2.1 勘測設計階段

          2.1.1 水文地質勘測主要任務

          (1)探明工程區內水文地質條件,進行水文地質劃分,查明含水層的位置、水理性質、水位等水文地質參數和地下水的補給來源和排泄路徑;

          (2)對隧道內在施工階段的最大涌水量和運營期間的穩定涌水量作出預測,并預測可能發生集中(或突發)涌水的地段;

          (3)評價地下水對圍巖分類、隧道掘進和支護結構的影響;

          (4)評估排出地下水后對工程周圍生態環境的影響程度和發展趨勢,充分估計隧道開挖引起表水漏失、地面沉降、巖溶塌陷等的程度和范圍,提出防治意見。

          2.1.2勘測的重點地段

          根據調查研究和大量的工程實踐,認為下列地質環境是容易發生集中涌水和可能引發生態環境惡化的地段,也是水文地質勘測的重點地段。

          根據調查研究和大量的工程實踐,認為下列地質環境是容易發生集中涌水和可能引發生態環境惡化的地段,也是水文地質勘測的重點地段。

          (1)巖體破碎帶.包括斷裂帶、節理裂隙密集帶、褶曲軸部等;’

          (2)滲漏層與非滲漏層交界面(帶).主要有地層不整合接觸帶、可溶巖與非可溶巖交互帶、不同巖性和不同結構巖體接觸帶等;

          (3)地表水系發育或匯合地段,主要有:地表水體、古河床、山間河谷、盆地等地段;

          (4)巖溶地區主要有:巖溶洞穴、洼地、地下河發育地段。

          上述重點地段的勘測,除應按有關規范、規則執行外,還應注意如下工作內容,

          ①對巖體結構破碎帶,應查明斷層的力學屬性、產狀、上下盤巖層和巖體裂隙發育程度及斷層帶的充填、膠結性質;對節理裂隙密集帶及褶曲軸部,主要應查明裂隙發育程度及裂隙的張開性、延伸性。上述地質因素,決定著巖體的導水性和富水性。

          ②對滲漏層與非滲漏層交界面(帶),主要查明交界面的產狀、交界面(帶)的特性以及交界面底板的滲漏特性。若沿交界面有發育巖溶洞穴時,應查明洞穴標高與隧道標高的關系及洞穴的充水特性。

          2.2 施工階段

          施工階段環境水文地質工作的重點是調查分析3地表水、地下水露頭的變化;隧道內涌水、漏水狀況;水對圍巖穩定性的影響以及各種防治措施的作用和效果。

          (1)水文地質觀測2①地表水體(如河水、溝流水、山塘、水庫)水位、流量及下滲量觀測;②井泉流量、鉆孔水位等觀測;⑧洞內涌水、漏水調查,觀測出水部位、出水量、水質、含泥沙量變化規律。

          (2)調查隧道內涌、漏水對圍巖穩定的影響以及地下水與隧道內各種地質災害的關系。

          (3)調查分析隧道內大量涌水或排放地下水的環境效應,進行因地下水位迅速降低造成周圍生態環境惡化的可能性和災害程度的預測預報,了解環境影響的范圍及發展趨勢。

          (4)調查分析防水治水措施的作用和效果。

          2.3 運營階段

          隧道建成后,若仍有地下水涌入和滲漏入隧道內,則運營階段仍需加強水文地質工作,其重點是:

          (1)調查水對隧道工程的襯砌、道床及線路上部建筑物的影響程度中建立工點履歷卡片;

          (2)進行隧道內工作環境分析;

          (3)進行地表生態環境現狀調查和發展趨勢預測;,

          (4)提出災害治理措施及環境保護措施。

          3 新建公路隧道水文地質及生態環境影響的評估

          回顧以前的有關規范、規則,幾乎都未把隧道工程建設與環境工程作為一個系統來考慮,沒有關于隧道開挖對生態環境影響評價的專門條款和規定。在公路隧道設計規范中,對隧道防排水提出“以排為主,排、截、堵相結合的原則”,在實施中,由于突出了以排為主,大多數隧道工程(特別是山區公路隧道),不論涌、滲水的補給來源及水量大小與否,施工中多不作預防處理,因而隧道成了泄水洞,把周圍大量的地下水吸奪過來,破壞了原有的水文地質環境

          在總結前人經驗和教訓的基礎上,通過近年來的研究,我們認為在新建公路隧道工程及其它地下工程項目的整個過程中,要把隧道工―環境水文地質―生態環境影響作為一個系統工程來考慮,把穩定原有隧道水文地質環境和保護生態環境作為環境影響評估的重點。

          3.1 隧道環境水文地質評估方法

          3.1.1 環境水文地質及影響的評估范圍

          隧道水文地質勘測和環境影響評估的范圍與水文地質條件復雜程度以及隧道埋深和長度有關。根據我國若干隧道因開挖改變地下水環境、并影響地表生態環境的實例,隧道兩側的影響寬度為400~2600m或更大,因此,隧道環境水文地質勘察和環境影響評估的范圍以隧道兩側各1000~5000m為宜。這較“公路工程建設項目環境影響評價技術標準”第3.1.1條規定的“一般情況下宜為線路兩側各300m”范圍值要大。

          3.1.2 環境水文地質評估項目與方法

          (1)環境水文地質評估項目,主要包括:地形地質;水文地質條件;水文地質分區;水文地質參數計算、選擇;預報涌水量的方法、公式、成果。

          (2)環境水文地質評估方法

          3.1.3 環境因素調查的主要項目及內容

          (1)地表水體(河流、井、泉、水庫、貯水池、水渠等)的長度、面積、容量、水位及其重要性分類;

          (2)農田、林業用地的類型、面積,需保護的重要性或名貴植物的數量和范圍;

          (3)人口密度;

          (4)建筑物和構筑物的數量、類型和分布,特別注意有無重點保護文物景點;

          (5)其它,如棄碴堆放場地的地形和水文條件、水土流失狀況、不良地質現象等。

          3.2隧道環境影響的評估方法和標準

          當隧道通過強富水區(段)及中等富水區(段),以及巖溶發育區(段)時,即工程施工及運營期間大量地下水涌入或從中排放時,對周圍環境將有較大的影響。因此,在新建鐵路隧道時應對環境影響的內容)程度和范圍進行評價,并應提出有關補救措施或相應對策。

          3.2.1 生態環境評價內容

          主要評價由于隧道內大量涌水或排水引起的環境問題。

          (1)地表水、地下水的可能疏干程度,生產、生活用水缺失程度;

          (2)淺埋隧道地面下沉的程度和范圍,對地面建筑物基礎的可能破壞程度;

          (3)地表沉降、巖溶塌焰發生的程度和范圍;

          (4)地表水、地下水可能被污染的程度;

          (5)隧道內環境可能惡化的程度;

          (6)隧道開挖棄碴堆放引起的泥石流等環境問題的可能程度;

          (7)工程竣工后,排出的地下水作為水資源的可利用程度;

          (8)防治發生上述災害及環境惡化問題的對策。

          3.2.2 隧道環境影響評估技術標準

          (1)隧道環境影響評估范圍,一般情況下為隧道軸線兩側各1000m,巖溶發育區范圍可擴大至隧道軸線兩側3000m~5000m。

          (2)隧道生態環境影響評估,不同的地下水類型和埋深狀態其評價的主要項目及評價的深度不同,可按表3建議的進行。

          3.2.3 隧道工程防排水原則

          隧道工程防排水措施是否恰當,是隧道環境保護質量好壞的關鍵之一。就大多數隧道工程而言,施工和運營隧道的防排水,“以防、截、排、堵相結合及因地制宜綜合治理的原則”進行是合適的,但從環境保護的目標出發:只是一般性的規定是不夠的,應該根據隧道等地下工程的長、短、重要性和隧道水文地質條件的復雜性,以及隧道地區的人口密度、農牧業發達程度等生態環境,采用不同的防治措施。

          (1)淺埋隧道、城市地下鐵道及水下隧道,為防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等災害,應采取截、堵表水下滲和洞內全封閉、洞內不允許滲漏水的防治措施。

          (2)山嶺隧道工程,可按下列情況采用不同的防排水對策:

          ①非巖溶隧道.若覆蓋層較薄或圍巖屬強滲透性的地層,對地表水應及早處理,以采用防止表水大量下滲的措施為主;若隧道埋深超過50m,除通過斷層破碎帶等富水區段采用預注漿堵水措施外,一般可按常規措施來處理。

          ②巖溶隧道.若隧道標高處于巖溶水循環的充氣帶,可不作防水的特殊處理;若隧道標高處于季節性充水帶或水平循環帶及深循環帶,一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞內注漿堵水等措施為主,其中若碰到原有動、靜水壓變化較大的集中股流(如暗河管道流),視對環境影響的程度,即可采用輔助工程引排,又可采用在未揭穿集中股流前進行預注漿封堵的措施進行處理。巖溶隧道地表覆蓋層若厚度較薄(小于20m)時,則應在隧道開挖前作地面預處理,以防止地面塌陷。

          ③生態環境需特殊保護地區的隧道工程。無論隧道長短和埋深如何,修建時均應采取全封堵水的措施。

          4 結束語

          隧道工程對環境水文地質條件及周圍的生態環境會帶來程度不同的影響,其中地表、地下水的大量涌入或隧道內地下水的大量排放是其主要原因。因此,我們認為,今后在新建隧道等地下工程時.-要認真開展隧道水文地質環境變化規律及其對生態環境影響的評估這一重要工作。

          (1)新建隧道環境影響評估應貫穿于隧道勘測設計、施工及運營各個階段。

          (2)新建隧道環境影響評估范圍應規定為隧道軸兩側各1000~5000m為宜,特長巖溶隧道可根據需要適當擴大評估范圍。

          (3)從保護環境的大目標出發,新建隧道工程的防排水原則應以截、堵措施為主,以改變過去山嶺隧道建設中,以排為主的做法。

          (4)環境影響評估應包括地表環境影響程度、范圍的評估和對隧道內環境影響的評估兩方面的項目和內容。

          參考文獻

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