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隨著海峽兩岸關系的改善與發展,近年來有關建設臺灣海峽隧道的討論不斷增多。依目前形勢看,興建臺灣海峽隧道與建設連接海峽兩岸的高速公路或鐵路,面臨許多障礙,尤其是政治方面的障礙,但長期觀察,建設連接海峽兩岸的海峽隧道與高速公路并非不可能。終有一天,建設海峽兩岸海底隧道將會成為兩岸共識,若能在未來實現,屆時阻隔兩岸的臺灣海峽將天險變通途。
中華民族新夢想
20世紀以來,隨著科學技術的發展,全球海底隧道建設在全球范圍內迅速展開,尤其連接英國與法國的英吉利海峽隧道于1995年建成,大大縮短了英國與歐洲的距離,加快、加深了英倫半島與歐洲的經濟社會融合。
海峽兩岸盡管分割、分治上百年,中間只有短短的數年統一時間(1945年臺灣回歸中國到1949年敗退臺灣),但實現海峽兩岸統一與民族富強一直是中華兒女的共同夢想。在漫長的歷史進程中,就不斷有人提出建設臺灣海峽隧道的設想。據臺灣媒體報道,1948年夏天,臺灣大學生提出建設臺灣海峽隧道的提議,希望將臺灣與大陸連接起來。到了上世紀60年代,大陸也有人提出要修建連接臺灣的海峽隧道建議。在海峽兩岸特殊的歷史大背景下,這種偶爾的提議與設想很難受到關注,自然不會引起足夠大的反響。
然而,在新的歷史條件下,在海峽兩岸關系發生重大變化的背景下,建設臺灣海峽隧道的設想再次被提議,而且逐步引起海峽兩岸的反響與關注。
1996年,清華大學21世紀發展研究院教授、著名工程專家吳之名遠赴歐洲考察于1995年建成的英吉利海峽隧道工程。隨后,他發表了《英吉利海峽隧道工程的經驗教訓和臺灣海峽隧道的構想》一文,很快引起海峽兩岸學者與媒體的熱烈回應。隨后,臺灣海峽隧道論證中心應運而生,各種關于臺灣海峽隧道的研討會相繼召開,其中福建省就舉辦了多次“臺灣海峽通道工程學術研討會”,探討臺灣海峽隧道的相關論文相繼發表,建設臺灣海峽隧道成為兩岸關系發展中的一個重大工程議題。
三種海底隧道方案
經過海峽兩岸專家長達十多年的研究論證,初步確定了三條可行的海底隧道方案:北線為福建平潭到臺灣新竹;中線為福建莆田到臺灣苗栗;南線為福建廈門到臺灣嘉義。在上述三種方案中,專家更傾向地質條件穩定、距離最短的北線方案。
北線海底隧道由福建福清經平潭島到新竹市,采用橋梁與隧道相連接的方式,總長144公里。其中,福清半島小山東島到平潭島娘宮段為跨海大橋,平潭到新竹為海底隧道,其中隧道海底部分長125公里,陸地段長19公里。專家評估認為,北部隧道經過地區海底地質結構穩定,未發現斷裂帶,也未曾發生過7級以上的強烈地震,現今地震流動屬中性,頻度較低,平均水深為60米左右。尤其是這一隧道兩端分別與省會城市福州與臺北市較近,較具經濟效益。中線起于福建莆田笏石,經南日島至苗栗,全長128公里,位于福建與臺灣中部地區。地質條件相對較差,水深超過70米,不如北部線路理想。南線福建廈門經金門、澎湖島至臺灣嘉義海濱,跨海總長207公里,其中海下174公里??蓪⒏=◤B門、金門、澎湖與臺灣本島連成一線,有著特別的經濟意義,但地質條件復雜,線路最長,投資最大。
上述三條臺灣海峽通道建設的建議,若能在未來實現,也就意味著國務院提出的海峽兩岸高速公路的實現。這是海峽兩岸共同期待的臺灣海峽通道發展遠景。
如果投資興建臺灣海峽海底隧道,造價巨大。英吉利海峽隧道全長53公里,只有臺灣海峽隧道最短距離約150公里的三分之一。按目前世界海底隧道造價每公里27億元人民幣計算,未來可能會增加到每公里50億元,臺灣海峽隧道直接造成約需7500億元人民幣(也有專家預計為4000億至5000億元),加上其他經費預算,估計總造價會超過1萬億元人民幣。
就海峽兩岸經濟實力而言,由海峽兩岸共同負擔興建,通過政府、民間等多方籌集資金并不困難。盡管投資總額巨大,但每年的平均投資額則相對較小,兩岸分攤就更容易一些。海峽隧道建成后,其經濟效益與社會效益是非常巨大的。建成后,海峽兩岸之間的時空距離大大縮短,人員、貨物、車輛往來將會十分頻繁,僅一年間人員往來估計會超過數千萬人次,真正實現海峽兩岸貨暢其流,物盡其利,人盡其便的目標。尤其是興建過程,可能持續十多年,需要大量的資金、物力、原料、技術與人力的投入,對臺灣基礎建設工程與整體經濟的拉動是非常巨大的,可讓臺灣經濟年平均增長至少增加1.5個百分點。
海峽兩岸海上通道的打通,不僅加快兩岸經濟一體化與社會一體的發展,而且有利于兩岸政治融合,在客觀上可有效遏制“”分裂活動,對兩岸的和平統一與中華民族的復興具有重大的戰略意義。
兩岸高速公路規劃
在現階段,興建臺灣海峽隧道仍是一個較為敏感的話題,中央政府對此表態盡管十分謹慎,但仍透露出較為積極的態度。1996年4月,大陸方面曾明確表示,“對于建設跨越臺灣海峽的橋梁或隧道工程,在具備充分的可行性前提下,會考慮實施建設問題”。
目前大陸已將海峽兩岸交通網絡建設納入全國公路交通網規劃方案之中。2004年,國務院審議通過的《國家高速公路網規劃》,提出北京到臺灣的高速公路建設規劃,代號G3,簡稱京臺高速,起點為北京,途經天津、河北、山東、江蘇、安徽、福建,終點為臺北,全長達2030公里,全封閉,全立交。2008年3月,鐵道部與福建省政府在京簽署了《關于推進海峽西岸經濟區新一輪鐵路建設的會議紀錄》,其中包括了京臺、昆臺(昆明一臺灣)兩條高速鐵路建設計劃;福建規劃2010年起再建1200公里鐵路,其中包括京臺高速鐵路建設,計劃以海底隧道方式廈門入海,抵達臺灣。
2009年3月兩會期間,原鐵道部負責人在兩會上表示希望修建大陸至臺灣的鐵路,再次引起關注。據悉,這是大陸方面推動的“369海峽鐵路網”中的兩條線路,即“北京-合肥-福州-臺北”鐵路和“昆明-漳州-廈門-高雄”鐵路。這兩條鐵路均為電氣化雙線鐵路,時速為200至300公里的快速鐵路。預計“369海峽鐵路網”在2015年完成,屆時總里程將達到6000公里,總投資3500億元人民幣。2008年9月,京臺高速鐵路的北京至福州段已經開始建設,建成后未來將考慮選擇海底隧道的方式,讓火車抵達臺灣。
臺灣海峽隧道的建設盡管受到兩岸民間的熱烈討論,大陸也有明確的表態甚至政策上的規劃,但要建設連接海峽兩岸的海底隧道,需要臺灣方面有明確的意向,需要海峽兩岸的共同協商,共同努力,才能夠完成。
在目前島內藍綠對立的政治結構下,臺灣海峽隧道仍屬十分重大而敏感的議題,島內很難達成共識。同時,在現階段海峽兩岸關系現狀下,重新上臺執政的當局,對興建臺灣海峽隧道也沒有迫切性,也不愿就這一可能引起政爭的議題進行規劃。
對于大陸方面的海峽鐵路與海底隧道的規劃,臺灣方面非常低調。2009年3月初,臺“行政院”官員表示,對大陸提出修建跨海鐵路的建議“毫無所悉,也無評論”。臺灣方面表示,如此浩大的工程,勢必有更多政治、安全甚至“國防”方面的考慮,短期內不會考慮,也不會討論?,F在不討論,不等于未來不討論。隨著海峽兩岸關系發展形勢的變化與兩岸交往的增多與更加密切,不排除條件成熟時,兩岸就此展開協商與討論,甚至達成興建共識。
率先啟動金廈跨海大橋建設
海峽隧道建設或京臺高速鐵路、昆臺鐵路建設或福州一臺北、廈門一高雄高速公路建設,其中福建沿海地區與金門的跨海大橋建設是實現海峽海底隧道的重大工程之一。
金廈大橋是由金門縣政府率先提出的政策主張。金門縣政府認為金門與廈門有著廣泛的經濟往來,但交通不便,為促進兩地經濟合作尤其是振興金門經濟,提出三套方案建設金廈大橋:一是由金門縣五龍山經福建角嶼、小嶝島、銜接到大嶝島,全長10.3公里,預計工程投資經費為112億元新臺幣;二是由金門五龍山直接連接大嶝島,全長8.6公里,預計投資經費101億元新臺幣;三是由五龍山銜接泉州市蓮河地區,全長11.4公里,預計投資經費132億元新臺幣。大橋建成后,金門可直接開車到廈門,較目前“小三通”70分鐘時間的船程可節省一半時間。
任重道遠為科普
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。
由于當前國內外盛行的隧道圍巖分級,大多僅適用于長度及埋深較小或勘探工程量很多、或開挖有導洞等條件的圍巖分級。我國多年的勘探設計資料表明,在勘察階段,其工程量是比較少的,特別是深埋長大隧道,即或有較多的勘探工程量,但與埋深和長度相比較,其控制程度遠不如一般的地下洞室,仍是很有限的。在此情況下,如何做好深埋長大隧道的圍巖分級、評價是相當關鍵的。為此,必須對隧道全線工程地質條件做全面、深入的了解,進而尋求一些新的方法去獲得巖石的RQD值、結構面狀態、巖體完整性等資料。
另外,高速鐵路隧道與其他隧道相比有各自的特點。水電隧洞雖然規模大,但勘探工作十分詳細,而且其位置本身就是選地質構造、地層巖性相對優良的地區。鐵路因為展線的需要則有時不得不穿越地質條件很差的地段。所以,在施工過程中因圍巖級別的諸多問題(如設計中確定圍巖級別與實際圍巖級別的差異、按照規范確定的圍巖級別進行支護仍然滿足不了要求等)而往往延誤工期,提高工程造價甚至發生工程事故。作者參與了正在建設的云桂高鐵(昆明到南寧高速鐵路)的施工,在施工中最為棘手的問題就是前期勘察設計階段對隧道地質情況了解不全面,導致工程進度困難、造價調整、事故頻發、高頻率的設計變更等諸多問題。
因此,根據高速鐵路隧道的特點盡快建立有效的圍巖分級方法已成為廣大高鐵建設者的強烈愿望,也成為高鐵工程地質研究急需解決的課題。我認為,所謂有效的圍巖分級就是技術上可行,能充分利用勘察設計、施工階段的工作信息,逐步由粗到細的一種分級,并能立即用于指導施工的分級。本論文就是沿著上述思路開展研究工作的。
1 基于TSP探測成果的圍巖分級
根據設計階段的地質勘察工作成果可以對隧道的圍巖進行分級,這一分級結果對于指導設計和招標、投標均能起到一定的作用。但是,由于勘察工作的現場調查是在地表進行的,對隧道的圍巖分級帶有很大的推測性;鉆探雖然深達隧道位置,但鉆孔數量有限;物探雖然也是進行深部探測,但難以對圍巖的頻繁變化做出較為準確的探測;這種分級的準確性和精度都難以保證,而地質條件本身的復雜性又使其更為困難。所以,更靠近隧道的、更為準確的分級就成為隧道設計、施工人員的迫切需要。
TSP和其它反射地震波方法一樣,采用了回聲測量原理。根據對TSP探測資料的解釋,每次可得到掌子面前方150m左右的范圍內圍巖的地質狀況,并由巖性變化、巖體中富水性強弱程度和換算出的圍巖力學,參數按照《鐵路隧道設計規范》進行圍巖分級。根據TSP探測結果所得的圍巖分級結果這與勘察階段的圍巖分級結果基本一致。但是,根據TSP探測的圍巖分級與勘察階段的圍巖分級相比,又有一定的差別,表現在各類圍巖的距離較短,顯然更為精確,將其直接應用于指導設計和施工更為可靠。另外,同一級圍巖中包括了不同的軟硬程度的巖石,或者巖性類似,但富水情況不同,這顯然更為接近圍巖實際,使設計和施工人員有了更為可靠的依據,也為施工過程中的變更設計提供了極有價值的資料。
2 基于超期水平鉆孔的圍巖分級
利用超前鉆孔確定掌子面前方圍巖級別主要是依據鉆速的快慢機鉆孔中回水的顏色來判斷前方掌子面圍巖的巖性、構造及巖石的破碎程度,進而判斷圍巖級別。其工作程序是,首先對掌子面圍巖特征進行描述,作掌子面地質素描圖,然后進行鉆探,在鉆進過程中記錄鉆進速度、回水的顏色、從鉆孔沖出的巖石顆粒大小等,最后對這些資料進行整理分析,確定圍巖級別。在被鉆的圍巖開挖過程中對圍巖進行詳細描述,并作開挖面地質素描圖,一方面為了驗證分級結果,另一方面,為后續的圍巖分級積累經驗。當然,由于目前還沒有根據鉆進資料進行圍巖分級的定量指標體系,所以,根據我們的經驗,這種分級應該是在一個隧道掘進過程中,特別是在掘進初期就不斷總結完善十分重要。實踐證明,在掘進到幾十米后即可通過信息反饋總結出一些規律。
從云南山區多座隧道的圍巖分級實例發現,不同級別的圍巖在鉆進過程中表現出不同的特征,這些特征就是區分圍巖級別的依據。通過觀察總結,對于鉆進工程中的現象得出如下認識:
(1)鉆進正常表明圍巖節理少,巖體完整;卡鉆表明圍巖破碎,往往是幾組節理交匯的反映,而且顯示節理較為密集;吃鉆表明是從堅硬巖層突然進入軟弱巖層,而且軟弱巖層一般出露寬度大于20cm。
(2)鉆進過程中流出的液體顏色是巖性的反映。
(3)從鉆孔中沖出的巖粉粗表明巖石軟弱或破碎,巖粉細表明巖石堅硬或完整。
(4)從鉆孔中流出的水流量越大,表明巖體中裂隙越發育。
(5)鉆進速度快表明巖石軟弱,鉆進速度慢表明巖石堅硬,但對因裂隙發育而出現的卡鉆現象或巖石軟弱出現吃鉆現象的情況需區別分析。鉆速忽快忽慢表明圍巖變化頻繁。由于對于指導施工來說圍巖級別不宜變化頻繁,特別是不宜在1~2m左右變化,所以,根據鉆速變化進行圍巖分級時必須結合其他現象綜合考慮。
3 基于監控量測資料的圍巖分級
雖然已經有不少的研究者已經提到應用監控量測資料進行判斷圍巖性質,進而確定下一工序的支護參數,但截至目前還沒有一個判斷標準,甚至用哪些指標來判斷也沒有形成統一的認識。而應用監控量測數據進行圍巖分級則一方面開展的較少,另一方面研究程度更低。
總所周知,圍巖級別不同,隧道開挖后圍巖的松動范圍大小不同,圍巖應力調整時間的長短不同,圍巖施加在襯砌上的荷載(特別是施加在初期支護上的荷載)大小也不同。所以,根據以上認識,通過對圍巖與初期支護直接的接觸壓力的分析,我們提出以圍巖與初期支護直接的接觸壓力趨于穩定的時間(d)、圍巖與初期支護直接的接觸壓力變化速率(MPa/d)(監控量測數據穩定之前)兩個指標作為圍巖分級的依據。
綜上所述,高速鐵路隧道圍巖分級雖然已經進行了很多的研究工作,然而,研究工作是沒有止境的,有些問題,限于資料不足,加之作者才學疏淺,目前尚無力進行研究,即使本論文討論的問題,也難免有不盡人意之處,因此,作者懇切希望得到師友們的批評指正。
Tentative analysis on strengthening the practical ability of graduates with professional degree
Zhou Ermin, Liu Zhengping
East China jiaotong university, Nanchang, 330013, China
Abstract: "The national medium&long-term education reform and development plan (2010-2020)" puts forward to speed up the development of graduates with professional degree in education strategy. According to the ministry of education puts forward the requirements of the first master graduate student academic type change to the applications, rely on the university subject special advantages and long-term friendly cooperative relationship between school and enterprise. established the innovation base of multi-disciplinary graduate education. Base on analyzing the enterprise technological innovation and human resources plan, take many forms to strengthen the professional graduate degree in engineering practice areas, explored and formed the security mechanisms of management, reached the training requirements of a full-time graduates with professional degree, and provided the decision-making for the local education authority policy-making and post-graduate training mechanism.
Key words: professional degree; graduate student; practice link; path
2009年3月,教育部提出了我國研究生教育結構進行重大調整,開展全日制專業學位研究生招生培養工作。2010年7月29日《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》正式,指出要推行產學研聯合培養研究生的“雙導師制”,加快發展專業學位研究生教育[1]。2011年1月14日,教育部在北京召開全國專業學位研究生教育綜合改革試點工作會議。會議提出要積極調整研究生人才培養類型結構,推動碩士研究生教育以培養學術型人才為主向培養應用型人才為主轉移[2]。要求學位授予單位要加強師資隊伍建設,加快與企業行業的融合。要通過綜合改革,使不同地區、不同學校、不同類別的專業學位研究生教育,走出各具特色、符合規律、滿足需要、質量上乘的發展模式。到2015年,碩士研究生教育結構將轉到以應用型為主,專業學位招生人數將達到研究生招生總人數的50%以上。
1 人才培養與行業需求有效銜接
專業學位研究生教育是大量培養應用型高層次人才行之有效的模式[3]。作為非“211”“985”的地方普通高校,如何根據自身實際,結合地方區域經濟發展和特定行業人才需求培養好應用型碩士研究生,增強研究生教育服務區域發展的能力,拓寬研究生就業渠道,提高對地方經濟發展的貢獻率,是擺在各地普通高校及地方教育主管部門面前一項迫切而艱巨的任務。
華東交通大學于1971年建校,原隸屬鐵道部。作為以交通為主的一所地方普通工科高校,在京九線大提速、昌九城際高鐵項目中承擔了關鍵技術的攻關。在與地方鐵路局、交通廳、汽車集團等交通運輸行業產學研合作中,形成了以交通運輸為核心的應用型研究生培養特色。
專業學位研究生教育“以學術為依托,是內涵創新性的職業教育”[4]。結合在職工程碩士培養特點和企業資源,學校在研究生培養過程中長期追求人才培養與行業需求的有效銜接,注重研究與應用結合,突出產學研培養特色,充分利用學校的教學資源和企業的教學實踐資源,在培養目標、課程設置、培養方式、管理制度、質量評價等環節上盡量滿足研究生個性發展和企業發展的雙重需求,打通學科分界,拓寬知識結構,靈活設置方向,在城際鐵路、高速公路、橋梁隧道建設,城市交通規劃等領域為地方經濟發展提供了有力的智力支持和技術支撐。
2 應用型碩士研究生培養特色
2009年9月以前,學校學術型研究生培養就注重實踐能力和職業素養,結合行業發展需求及自身特點,形成了學術加應用型研究生培養特色。
2.1 學科特色與行業需求結合的課程設置
結合《南昌鐵路局“百千萬”人才培訓工程規劃》[5]和江西省交通廳《江西交通“十一五”教育與培訓發展規劃》(贛交科教字[2007]2號)[6],充分利用交通行業系統教育資源,加強研究生實踐能力的培養。如交通運輸工程一級學科下設的道路與鐵道工程、交通信息工程及控制、載運工具運用工程、交通運輸規劃與管理4個二級學科,結合企業實際開設了城市軌道交通理論與技術、道路與鐵道工程測試技術、載運工具運行安全技術、高速鐵路土木工程、道路交通組織優化、遠動技術等課程,研究生在學習中理論聯系工程實際,提高了解決實際工程問題的能力,增強了對企業生產的感性認知。
2.2 具有生產背景和應用價值的論文研究
長期堅持的校企產學研合作培養應用型研究生的做法,產生了一批批來源于實際、具有明確生產背景的研究生論文。徐春山撰寫的《山區R=250m小半徑曲線鋪設無縫線路研究》,以南昌鐵路局外福山區小半徑曲線無縫線路為對象,利用有限元程序分析了相關因素對無縫線路穩定性的影響,具有較大的技術難度和應用價值;甘雄華的《推行長交路單司機執乘模式的實踐與探索》,以鐵道部在鷹潭機務段推行的內燃機車“大輪乘、長交路、單司機”執乘試點為研究對象,運用對比和優化方法,從機車運用和乘務方式的技術角度,分析了采用長交路單司機執乘方式的實際推廣應用可能性實施條件。學校注重把面向工程實際貫穿于論文選題、課題研究及論文寫作各環節,產生了上述來自工程應用和工程管理實際,能解決企業實際問題的一批研究生學位論文,對企業發展做出了重要貢獻。
2.3 注重質量管理與質量評價
(1)長年按照《研究生教育督導工作方案》開展研究生教育督導工作。該工作方案從督導組的組成、工作原則、工作任務和工作報酬等幾個方面對研究生督導工作做了規定,對規范研究生教育教學行為和培養過程,提高研究生培養質量發揮了積極的作用。督導組工作成效和示范作用受到省學位辦的肯定并在全省高校推廣。(2)實施研究生優質課程建設,建設內容包括:制定科學的課程建設規劃、課程教師隊伍建設、教學內容和課程體系改革、教學手段和教學方法改革、教材建設、實踐教學建設等。(3)采用定性和定量指標來評價培養質量水平。在定性方面,依據學校《學位論文質量與評價(參考標準)》,按照不同論文形式提出的“論文質量評價”和“論文寫作與答辯評價”的具體要求,抓學位論文質量;在定量方面,從學校教學組織評價、學校專家對學位論文的評價和企業專家對學位論文的評價3個方面,按照不同權重得出學位論文質量的總體評價。
3 強化全日制專業學位碩士研究生實踐環節
專業實踐基地作為高校與社會企事業單位產學研聯系的紐帶,它的存在為雙方都能帶來實際或潛在的利益[7]。2009年9月以后,學校開始招收全日制碩士專業學位研究生,其培養過程的核心是專業實踐。由于全日制碩士專業學位研究生都是應屆本科畢業生,欠缺工程實踐鍛煉和對企業運作方式的了解,因此深入企業進行專業實踐,提高解決實際問題的能力,加深企業體驗,增強感性認知,是專業學位人才培養必不可少的環節[8]。
3.1 結合地方經濟發展契機科學制訂規劃
制定了學校2009~2015年專業學位研究生教育發展規劃。規劃突出“以服務求支持,以貢獻求發展”的理念,緊緊抓住國務院正式批復的國家級鄱陽湖生態經濟區規劃、江西省中長期鐵路網發展規劃、昌九城際鐵路建設、南昌城市快速軌道交通(地鐵)工程建設等交通行業大發展的契機,建立政府為指導、企業為主體、高校為支撐的專業學位研究生培養創新體系,并在此體系下結合卓越工程師教育培養計劃,形成產學研結合的實踐性培養模式,進一步提高專業學位研究生教育對地方建設的貢獻率。
3.2 制訂全日制專業學位研究生培養方案
按國務院學位辦專業學位教育指導委員會制定的《全日制碩士專業學位(分類別)研究生指導性培養方案》,制定了本單位培養方案實施細則。專業學位研究生總學分≥36學分,其中:學位課≥18學分;實踐環節10學分(學術型研究生的實踐環節為4學分);選修課≥8學分。
在實踐環節的10學分中,專業實踐6學分;實驗、綜合設計等實踐環節2學分(結合領域和學科特點確定1~2個實踐環節);文獻綜述及開題報告1學分;學術活動1學分。
3.3 制訂專業實踐基本要求及考核工作規定
結合自身實際,制定了《全日制專業學位碩士研究生專業實踐要求及考核辦法》。該規定從專業實踐保障、專業實踐時間、專業實踐內容、專業實踐方式、專業實踐考核5個方面提出具體要求。如在專業實踐組織環節,要求研究生于第二學期結束前與導師一起制訂并填寫《全日制碩士專業學位研究生專業實踐計劃表》,實施中體現“集中實踐與分段實踐”相結合、“校內實踐和現場實踐”相結合、“專業實踐與論文工作”相結合的原則,采取不同方式靈活進行;在專業實踐考核環節,研究生填寫《專業實踐活動-工作日記》,專業實踐活動結束后,研究生需撰寫不少于5000字的專業實踐報告,并填寫《專業實踐環節考核登記表》。由研究生所在學院組織專業實踐專題報告會,由學生本人匯報本人的專業實踐工作,指導教師根據研究生的現場實踐工作量、綜合表現及現場實踐單位的反饋意見等,按優秀、良好、中等、及格和不及格5個等級評定成績。此項成績在及格及以上的學生可獲得6學分。
3.4 培育具有實踐應用能力的導師隊伍
一支既有較高學術含量,又有明顯職業背景、豐富實踐經驗和較強解決問題能力的專業學位研究生教師隊伍是保證專業學位教育質量的關鍵因素,也是專業學位教育可持續發展的根本保證[9]。為此制訂了《關于加強碩士研究生指導教師實踐能力培養的暫行辦法》。每年選派一批年輕教師到大中型企業進行實踐鍛煉。按專業學位招生的學科,每個學科每年選派1~2名,全校每年不超過10名。選派對象是專業基礎扎實、具有一定科研能力的40歲以下年輕教師,具有博士學位或3年以上講師資格。鍛煉年限原則上為半年,根據實際需要,可申請延長至一年。
該辦法還在選派方式、實踐單位、實踐者的責任與義務、考核、鍛煉期間待遇(免除鍛煉期間的教學工作量,按科研情況確定教師年度考核等級;學校每半年提供5 000元的生活補貼,并報銷一趟至實踐單位的往返交通費)等環節做了規定。
3.5 建立多學科研究生教育創新基地
企業資源是全日制專業學位培養中的基礎性資源[10]。充分利用與企業建立的合作關系,創建了一批多學科的研究生教育創新基地:南昌鐵路天河建設股份有限公司、南昌江鈴集團協和傳動技術有限公司、格特拉克(江西)傳動系統有限公司等。通過項目主導、學術交流等有效形式,構建了專業學位研究生培養新模式、新機制,著力找出企業生產實際需求與學校專業學位研究生培養實踐需要的搭接點。同時,對口安排企業技術骨干到學校相關學院擔任一定技術職務并承擔科研任務,學校選派研究生導師到企業掛職鍛煉。聯合制訂專業學位研究生培養方案和培養計劃,抓好進入基地實踐的專業學位研究生的科研實踐環節,實行學校和企業的雙導師制。
通過以上做法,使研究生提高了創新實踐能力及個人綜合素質,初步達到了教育部全日制專業學位碩士研究生培養目的,為地方普通高校如何強化專業學位研究生實踐環節做了有益的嘗試。
參考文獻
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[6] 江西交通“十一五”教育與培訓發展規劃[EB/OL].省略/show.aspx?NewsId=56.
[7] 文冠華,姜文忠,陳宏量.抓好專業實踐環節確保全日制專業學位研究生培養質量[J].學位與研究生教育,2010,8:1-4.
中圖分類號:U213文獻標識碼: A
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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[5] 張麗萍.兩種指數曲線法在公路地基沉降計算中的對比.西部探礦工程.2007
[6] 劉勇?。z傳算法在軟土地基沉降計算中的應用.工業建筑.2001
[7] 吳帥彬.Asaoka法在軟土地基中的應用.山西建筑.2007
1 引言
在現代城市建設中,地下空間的開發利用已成為一個重要的組成部分。而盾構法隧道,由于其先進的施工工藝和不斷完善的施工技術,使得其在城市地下空間的開發中取得了巨大的成功,并被越來越多地應用于城市地鐵、上下水道以及地下共同溝等隧道工程建設中。在我國的各大主要城市,如上海、北京、深圳、廣州和南京等地,已建和在建的地鐵隧道大都采用盾構法施工。但是,一方面伴隨著各主要城市為解決制約城市經濟發展的交通瓶頸問題,對發展地下軌道交通有著較大的需求,另一方面,采用盾構法施工的隧道,從工程造價上來看是非常昂貴的,這在一定程度上制約了城市地下空間的開發和利用。
因此,如何合理地控制盾構隧道的建設成本、降低工程造價,已成為當前地下空間開發必須認真研究的課題。目前,這一研究工作已取得階段性成果,如日本建設省制定了“降低土木工程造價的指導方針”[1],要求從設計階段開始就采取縮小結構物斷面、結構物形狀單純化、構件預制化、材料規格化和標準化以及施工技術標準化等5大措施。關寶樹[1]總結了影響地下鐵道造價的主要因素,并指出降低建設費主要應從以下三個方面入手:降低車輛等設備購置費、降低運營管理費,以及降低作為基礎設施的土建工程的費用。張鳳祥[2]等人基于當前我國盾構技術發展的現狀和特點,提出了今后我國盾構技術開發的方向:降低成本、提高質量、施工高速化、使用壽命長等,即通過機械化、智能化、信息化、設計規范化、新材料和新工藝的采用等幾個方面來實現。Y.TAYAGAKI[3]等人提出了增加盾構隧道管片寬度,提高經濟效益,從而降低成本的措施。最近,日本和中國[4][5]都在開展預應力高強管片的應用研究,由于這種管片省去了接頭螺栓和二次襯砌,使得盾構隧道的外徑縮小,從而降低總的建設費用。本文在分析了盾構法隧道成本構成的基礎上,總結了國內外眾多的施工業績,并結合現有的技術水平,從設計和施工技術的角度論述了如何進行成本縮減,從而達到降低工程造價的目的。
2 盾構隧道的成本構成
表1是對中、日兩國盾構隧道建設成本的構成分析[7],從中我們可以看出各主要項目在整個隧道建設成本中所占的比例。并且,還可發現構成費用的主體主要有這幾大項:管片襯砌、機器設備、廢土運輸處理及豎井建造的防護費用。因此,本文對成本縮減研究的重點也在于此。
3 盾構隧道的成本縮減研究
3.1 管片和襯砌的成本縮減
3.1.1 合理的設計方法
盾構隧道的設計主要是針對管片和襯砌的設計,而目前應用較多的就是慣用設計法。慣用設計法是一種不考慮管片接頭剛度降低而將其視作剛度均勻的圓環的設計方法,計算時假定土體隨管片環的變形而產生地基反力。這種設計法由于沒有考慮管片接頭剛度的降低,因而計算出的結果相對來說要偏高。而梁—彈簧模型法[6]則是將管片環模擬為梁的構架(直梁或曲梁),用旋轉彈簧和剪切彈簧分別模擬管片接頭和環間接頭,將其彈性性能用有限元法進行構架分析,計算截面力。據認為,這種計算法是一種解釋管片環承載機理的有效方法。
在某高速公路隧道的設計中,應用梁—彈簧模型法計算出的管片厚度為40~45cm,而采用慣用設計法計算出的則為50~65cm。可見,使用前者可以提高計算的精度,降低的管片厚度,一方面使得隧道斷面縮小,另一方面則降低了制造費用。
3.1.2 二次襯砌的省略
盾構施工法中施作二次襯砌的作用在于:防腐、放水、防火、隧道內表面光滑、管片拼裝蛇行修正以及隧道襯砌的補強作用。在確保襯砌強度和結構安全性的條件下,二次襯砌的省略,其優點主要有以下幾點:
(1) 由于二次襯砌的省略,直接導致成本的降低;
(2) 由于二次襯砌的省略,工期得以縮短;
(3) 由于掘削斷面的縮小,排出的棄土將會減少,從而使得機器設備、始發及到達豎井等的規模縮小。
3.1.3 增加管片寬度
通過增加管片的寬度,則沿隧道縱向管片接頭的數目可以減少,從而管片的生產費用就會降低;在隧道長度不變的情況下,增加管片寬度,組裝次數減少,日推進量增加,工期可以縮短;增加管片寬度,相應減少了隧道的環縫數量,不僅改善隧道的防水狀況,而且還減少了接縫止水材料以及連接件的投資。但是,管片寬度的增加可能會出現這樣的問題:由于管片環接頭螺栓處產生的剪切力的作用,導致管片彎曲應力增加,并且主要集中于管片斷面的邊緣部位。對此,Y.TAYAGAKI[3]提出將加寬后的管片按錯縫拼裝使其具有很高的強度,以此來保證隧道的結構安全;另外,采取高強連接接頭、管片邊緣部位鋼筋加密以及等分布置管片等措施,能很好的消除接頭部位的應力集中。
轉貼于 3.1.4 預應力高強管片的使用
這是一種新型的盾構隧道用管片,其作法是將在工廠制作的混凝土管片在盾構機后方組裝成一個環,并將預應力鋼絞線插入預先埋設在管片內的套管中進行張拉和錨固,從而形成一個預應力管片環,并具有無裂縫,以及真圓性、止水性、耐久性等均好的特點。
使用這種結構的優點在于:
(1) 由于省去了二次襯砌和減小了構件厚度,使盾構隧道的外徑縮小,這樣可以降低總的建設費用。
(2) 由于省去了管片之間、環之間的接頭螺栓類,提高了施工性,有利于縮短工期。此外,由于接頭部分省去了螺栓等金屬物件,使得管片鋼筋配置簡單化。
(3) 不使金屬物件露在表面,不僅提高了止水性也使內表面相對平滑,這對省去二次襯砌也具有很好的適應性。
3.2 機器設備的成本縮減
3.2.1 合理的盾構機選型
盾構機選型主要包括:盾構類型的選擇,如泥水式還是土壓式;盾構機具體結構的選擇,如刀盤形式、刀頭配置、開口位置及開口率、推進千斤頂的推進行程等。盾構機選型不僅直接關系到設備的購置費,更與造價的合理性有關。不合理的選型,一方面會因為設備的預留儲備過多,設備的利用率低,從而造成設備購置費用占整個工程造價的比重過高,形成不必要的浪費;另一方面,如果所選盾構不具有很好的地層適應性,不僅會造成高能耗低產出,而且會造成工期的延誤,從而最終導致工程造價的劇增。因此,合理而科學的盾構選型應結合擬建隧道的功能、總長度、埋深、地質條件、沿線地面建筑物、地下構筑物和管線等環境條件,以及對地表變形的控制要求等做綜合的分析后決定,從而使得所選盾構產生最大的費效比。
3.2.2 特種盾構機的使用[7]
(1) 適應長距離掘進的盾構機
盾構掘進的長距離化,一方面有助于減少同時施工的盾構機臺數,另一方面也有利于減少中間連接豎井的數量和進出洞時的地層改良次數,從而達到降低工程造價的目的。
(2) 適應斷面形狀變化的盾構機
地鐵隧道大多是圓形的,在地鐵建設過程中,往往會遇到兩種不同斷面形狀的隧道在地中結合的情況(如地鐵車站等處)。通常,都是在斷面變化處建造豎井,并分別采用不同斷面形狀的盾構機來施工。無論是不同斷面形狀的盾構機的使用,還是中間連接豎井的建造,都勢必造成整個施工成本的高漲。因此,應對的措施是采用斷面形狀可伸縮變化的特種盾構機。舉例來說,就是當遇到地鐵隧道與車站相連的情況時,在相鄰車站間的隧道采用圓形盾構,而到達車站時,則兩翼展開成三圓盾構進行車站的掘進;當遇到斷面直徑由大突變至小的情況,宜采用母子盾構機,并在變徑處實現母、子盾構機分離。所有這些情況均只采用一臺盾構來施工,而將中間的連接豎井省略掉,從而達到降低造價的目的。
3.2.3 高效高能切削刀具的使用
為了適應長距離化掘進,對于所選盾構機及其配套設備有如下的要求:
(1) 盡量減少損耗材料的更換次數
這里主要指的是切削刀具和密封材料的更換,減少它們的更換次數,就避免了更多的停工延誤時間。同時,為了解決長距離推進過程中刀具的更換問題,一些制造廠商開始研制可在常壓下能夠隨時安全、快速進行刀具更換的盾構機。最近,日本三菱重工與石川島播磨重工已聯合研制成功了一種新型盾構機,其刀盤采用“球體”技術,可旋轉180°后,在大氣壓下更換刀具。
(2) 切削刀具耐久性的提高
耐久性的提高,主要有賴于刀盤、刀具材質的提高(如在刀具上鑲嵌超硬合金刀頭,對刀頭磨損有明顯的減輕);刀盤和刀具形狀的合理選擇;以及各種切削刀頭的合理布置。此外,刀頭的大型化也是提高耐磨性的必要手段之一。
(3) 施工材料和掘削土砂運輸的高效化
長距離掘進,由于減少了中間豎井數,則運輸距離相對延長。因此,對材料輸送設備提出了新的要求,如設備的大容量化,以及運輸的高效化。
3.3 豎井建造的成本縮減
一般來說,地鐵隧道的總長度越長,則所需的地中結合豎井也越多。為此,豎井建造費和盾構機進出洞處的地層改良費也就越高。因此,合理地選擇豎井數量及其結構形式,將直接關系到成本總量。為了盡量減少豎井建造的成本,可采取的有效措施包括:盾構掘進的長距離化,減少中間豎井的數量;采用特種盾構,使地中分叉、地中變徑處的豎井得以省略;在操作空間得以保證的前提下,盡量減少豎井的建造面積。此外,選擇合理的施工工法(地下連續墻、SMW工法、沉箱法)和豎井結構形式的選擇(矩形、圓形)等也很重要,對此須做詳細的技術經濟比較。
3.4 施工高速化
高速化施工,可明顯縮短工期,有助于降低設備維護費和人工費用,從而有利于總建設成本的降低。為達到高速施工的目的,可采取的措施有:
(1) 掘進速度的提高:即采取大功率、大容量的設備;
(2) 管片拼裝的高效化:增加管片寬度,減少接頭數量;簡化接頭形式,如改變螺栓式接頭為插入式接頭;
(3) 管片拼裝和盾構掘進的同時進行;
(4) 運輸高速化:包括運輸設備大容量化和運輸速度的提高。
4 結語
影響盾構隧道建造成本的因素有很多,如隧道長度、隧道埋深、隧道斷面形狀、隧道線性條件、盾構穿越地層的地質條件、隧道沿線的環境條件以及障礙物情況等。因此,盾構隧道的成本縮減研究要從多方面著手。本文則是在分析國內外眾多工程實例的基礎上,研究了盾構法隧道的成本構成,并結合現有的技術水平,從管片和襯砌、盾構機器設備、豎井建造和高速化施工等四個主要方面論述了如何進行成本縮減,從而達到降低工程造價的目的。此外,新技術的開發、新材料和新工藝的應用,正越來越成為降低建設成本的主要對策。
參考文獻
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中圖分類號: TU74文獻標識碼: A
一.引言
滬寧高鐵是我國第一條設計速度大于200km/h的高速鐵路。其中雙何特大橋全長703.33m,梁體為單線箱梁,橋梁位于兩個曲線及其間的夾直線上,縱坡為9.9‰和-1.5‰。為提高旅客乘坐的安全性、舒適性,減小橋梁振害,橋上采用了板式無碴軌道。
二. 無碴軌道結構設計及特點
板式無碴軌道是由預制的軌道板、混凝土底座,以及介于兩者之間的CA 砂漿填充層組成,在兩塊軌道板之間設凸形擋臺以承受縱、橫向水平力。京滬高速鐵路設計時速350km/h,總投2209.4億元,總工期為5年左右。該鐵路為新建I級干線,全長144km,速度目標值160~200km/h,最小曲線半徑1600 m,限制坡度6‰。無碴軌道試驗段位于遂渝引入工程新北碚嘉陵江大橋(含)一蔣家橋大橋(不含),正線全長13.157 km,其中路基總長5.398 km;特大橋、大橋、中橋各一座,總長0.711 km,嘉陵江大橋94m+168m+84m剛構橋為目前世界上鋪設無碴軌道的跨度最大的橋梁;隧道4座,全長6.980 km;無碴道岔8組,其12和18道岔各4組。
三.高速鐵路橋梁板式無碴軌道施工技術
1. 施工方案
板式無碴軌道的施工方案如下:采用左右線先后施工,通過工作面的逐步前移,完成底座混凝土施工;施工所需的鋼筋、混凝土、軌道板、鋼軌、扣件等物料由施工便道運輸到現場;自行研制的輪胎式雙向行駛軌道板運輸車將軌道板從橫洞運輸到鋪設現場,龍門吊吊裝就位,三向千斤頂調整軌道板;移動式CA砂漿灌注車拌和灌注CA砂漿;長鋼軌推送列車推送鋼軌入槽;移動式接觸焊列車焊接長鋼軌;移動式灌注小車施工充填式墊板;GRP3000軌道檢測系統檢測軌道狀態。
2. 施工前質量控制要點
由于板式無碴軌道施工完成后,軌道線型維修調整的余量有限,因此,在施工之前,保持基礎穩固,后期變形小是主要的關鍵項目,具體表現在:
1)、調高扣件的可調量最高為30mm,因此要求預應力混凝土梁自無碴軌道結構施工之日起產生的殘余徐變上拱度不大于10毫米,無碴軌道底座施工完成后,墩臺沉降量不超過20毫米。為此施工單位在無碴梁體上和墩臺上分別建立觀測點,對無碴軌道箱梁殘余徐變上拱度及墩臺沉降量進行觀測。
2)、無碴梁架設精度要求嚴格控制,確保梁面實設高程符合箱梁架設技術條件。無碴軌道結構施工前,按精度要求對梁面實設高程進行精測。無碴軌道結構施工不早于箱梁張拉完畢后60天。
3)、嚴格控制方向及標高,施工前,在無碴軌道施工范圍內對線路的中線、高程進行貫通閉合測量及平面控制測量,在橋附近選取兩個相鄰的定測導線點通過橋面做閉合環導線。
4)、板式無碴軌道施工為自下而上,施工控制是由上反推至下,施工誤差積累于底座頂面,由CA砂漿調整層進行調整,施工單位根據設計軌面高程及鋼軌、扣件、軌道板尺寸反算CA砂漿需設厚度,當其值在39~80mm范圍內時,底座可按設計厚度施工,當反算所得CA砂漿需設厚度超出上述范圍時,底座厚度應相對其設計值進行調整,且調整量應符合限值。底座施工完成后,應對其頂面高程進行精測,確保底座高程符合設計要求。
3.軌道板制造。
軌道板是板式無碴軌道的重要組成部分之一,列車荷載和振動等產生的巨大能量均由其傳給橋梁。軌道板的平整度、預埋件位置直接影響鋪軌質量。軌道板的制造尺寸要求精度高,板式軌道一旦鋪設成型后線路的平順性只能靠扣件的調整量來調整,因此軌道板只有嚴格控制公差才能保證有足夠的精度。軌道板預制采用鋼模板,便于加工、具有可靠的穩定性,不易變形、翹曲,耐久性較好,適于大量生產。
4. 底座混凝土基礎
底座混凝土基礎是板式無碴軌道基礎的找平層及橋上曲線段超高設置的調整層,施工的關鍵是施工控制測量及凸形擋臺的準確定位。凸形擋臺模型的安裝,曲線段遵循調平、對中、再調平的原則,反復調整直至滿足要求為止。將底座結構鋼筋與預埋基礎連接鋼筋、凸形擋臺鋼筋綁扎成整體骨架。鋼筋交叉點采取絕緣措施,以保證軌道電路的傳輸。依據CPⅢ控制點或加密基樁支立底座模板,曲線地段應滿足曲線超高的設計要求,同時應考慮底座頂面合理的排水坡度。檢查鋼筋及模板狀態并檢測鋼筋骨架絕緣性能,符合要求后灌注底座混凝土?;炷敛捎眉邪韬?,由罐車運輸到施工現場,機械振搗。在底座混凝土拆模后24h,進行凸形擋臺的施工。在混凝土未達到設計強度之前,嚴禁各種車輛在底座上通行。凸形擋臺采用圓形鋼模,并設有加強肋。擋臺模型支立時采用精密測量的辦法控制其位置,進行反復對中調平,使其距離的偏差小于±5mm;與線路中心線的偏差小于7mm。凸形擋臺混凝土的灌注、振搗應采用插入式振搗器。凸形擋臺施工達到設計高程后,抹平表面,測設加密基標,為軌道板的鋪設做好準備。
5. 軌道板鋪設、調整
軌道板在預制場內集中生產,采用運板車運輸到鋪設地點,龍門吊吊裝就位,三向千斤頂精調對位。輪胎式軌道板運輸車可以雙向行駛,一次最大載重為4塊軌道板,吊裝完成后,上緊加固螺栓及加固裝置,防止軌道板運輸過程中移位。清理底座混凝土頂面,不得有雜物和積水。并預先在兩凸形擋臺問的底座表面按設計位置放置支撐墊木。將CA砂漿灌注袋鋪設就位,保證CA砂漿灌注袋位置居中、平展,曲線地段CA砂漿灌注袋進行必要的加固。支撐墊木處CA砂漿袋先進行折疊,待軌道板調整時抽出墊木,鋪展CA砂漿灌注袋。軌道板運輸到位后,龍門吊吊裝軌道板,人工輔助就位。曲線地段每塊軌道板必須按相應的偏轉角放置。軌道板大致就位后,安裝軌道板支撐裝置,由三向千斤頂將軌道板頂起,抽出支撐墊木,鋪展CA砂漿灌注袋。用鋼板尺精確測量兩相鄰凸形擋臺問的縱向距離,旋轉三向千斤頂上的縱向調整裝置,將軌道板調整至兩凸形擋臺的中央位置,保證軌道板與凸形擋臺之間的間隔相同。旋轉三向千斤頂的橫向調整裝置,使軌道板上中心線與凸形擋臺上兩軌道板鋪設基標連線重合。利用水準儀測量軌道板上4個點的高低。測量位置在軌道板承軌槽位置。通過三向千斤頂頂升或下降使軌道板的高程達到設計要求。曲線地段軌道板高低的調整要滿足線路設計超高的要求。曲線且處于線路縱坡地段的軌道板高程調整應兼顧四點進行調整,最高點按負偏差調整,最低點按正偏差調整,使每點的高差均在偏差允許范圍內。軌道板狀態符合要求后,擰緊支撐螺栓,拆除三向千斤頂。
6. CA砂漿灌注。
CA砂漿配合比設計首先選定水泥、砂、乳化瀝青的比例,在滿足強度及彈性模量指標前提下,通過水量的加減調整流動度,通過乳化瀝青內摻加表面活性劑,調整流動度及可工作時間;通過消泡劑及引氣劑的摻量調整空氣含量;通過鋁粉的摻量調整膨脹率;反復進行試驗,根據影響性能的各種因素調整配合比,直至合格?,F場配合比的修正在基本配合比的基礎上,根據現場的實際情況及使用的攪拌機的拌和容量,對基本配合比進行修正,求出現場施工配合比。CA砂漿的配制CA砂漿的拌和采用移動式CAM1000型砂漿攪拌機,其原材料的投入順序如下:乳化瀝青一水(消泡劑)一細骨料(砂)一混合料一水泥(引氣劑)一鋁粉。CA砂漿現場配制時,應根據原材料及環境溫度進行現場試驗,確定適宜的攪拌速度與時間。在灌注時,要注意:① 由砂漿袋一側的灌注孑L進行灌注,灌注過程中應防止空氣的進入。② 一塊板下CA砂漿宜一次灌注完成。③灌注完成24 h,且CA砂漿強度達到0.1Mpa時,拆除支撐螺栓。
7. 軌道狀態調整。
充填式墊板的充填厚度以4~6mm 左右為宜,超出部分應在鐵墊板下墊入預制的調高墊板。在每塊軌道板范圍內,每股鋼軌的軌底與板頂之間插入3個調整墊塊,調整墊塊前后的扣件必須按規定的扭矩擰緊,其它扣件螺栓用手擰緊即可。
四.結束語
板式無碴軌道結構新穎,施工技術含量高,施工工藝復雜,無碴軌道經過工程實踐,采用專門設計的整體鋼模,實現了軌道板工廠化制造,模板及預埋件的安裝、鋼筋的加工和制作、混凝土施工、預應力施工、壓漿和封端等工序,以及混凝土底座、凸型擋臺、鋪板、CA砂漿灌注、無縫線路的鋪設等工序實現了流水作業,大板制造和鋪設過程中嚴格質量控制,嚴格工序檢驗,保證軌道板制造、鋪設的質量,保證CA砂漿灌注質量,保證軌道工程的鋪設質量和鋪設精度。
參考文獻:
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1 我國高速公路瀝青路面的檢測現狀
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。
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中圖分類號:U285 文獻標識碼:A文章編號:1007-9599(2011)07-0000-02
Railway Integrated Services Digital Dispatching Communication System
Cao Qing
(Chengdu Communications Section,Guiyang Integrated Workshop,Guiyang55003,China)
Abstract:Railway dispatching communication system is the section of road dispatcher for the command section of its jurisdiction and within the operational links between the station attendant special communications equipment for the rail transport industry to provide real-time information and achieve unity command of the important railway means of transport,thus scheduling the production of communication in railway transport plays a significant role.With high-speed rail is accelerating the process,developed in line with China Railway operating characteristics,with digital,integrated,flexible networking features such as dispatching communication system is of great significance.This paper describes the overall structure of the railway digital dispatching system,the railway scheduling system discussed the strengths and weaknesses,about the railway scheduling system introduced features of the hardware components
Keywords:Railway dispatching communication system;Networking; Digital relay
一、現有調度通信系統存在的問題及解決思路
鐵路調度通信作為一項專用通信手段,因其功能的專業性和應用的特殊性造成與公網在通信、信令、組網方式上有很大的不同,在政策、技術、市場等客觀條件的限制下,鐵路專用通信網不可能得到像公網一樣的發展機會。首先,通信系統有全程全網的特點,網絡達到一定的規模才可以產生效益,如果僅僅用來滿足鐵路運輸行業內部需求并依靠自身的投入產出而達到迅速發展是非常困難的。其次,為了保證專網的安全性、完整性,鐵路專用通信網的發展也受到各種政策條件的限制。故鐵路調度技術發展緩慢,現有的鐵路調度電話多為模擬制式,設備故障率高,通話質量較差,且業務單一,難于適應日益繁忙的運輸生產形勢。
(一)鐵路調度通信存在的問題:
1.技術落后:既有的專用通信設備大部分仍為模擬電路,選叫速度慢,接續時間長,通話質量不高。
2.組網方式單一:調度總機與其所管轄的調度分機的拓撲結構為模擬共線方式,且僅完成調度選叫和通話功能。而且鐵路現有專網內通信基礎設備繁多、機型復雜、各種專用設備自成體系,造成了分散在鐵路現場的專用通信設備重復設置,無法實現技術綜合,也造成了極大的資源浪費。這種單一的組網方式,難以滿足現場復雜多樣的需要和向數字化、寬帶化、綜合化演進的要求。
3.可靠性低:系統采用分立器件構成,易損件多,故障多,維護費用高,可靠性差。針對現有鐵路調度系統的弊病,應采用一種全新的數字調度系統淘汰原有模擬調度設備,改變鐵路專用通信落后的局面。在數字調度系統的開發研制中,筆者認為應從以下方面進行考慮。
(二)解決思路
1.采用先進的程控交換技術、數字通信技術、計算機控制等技術開發研制新一代的數字調度系統設備仁總機、分機、通話選叫設備),使其具有模擬調度設備無可比擬的集成度高、容量大、呼叫處理能力強、接續快、服務功能豐富等特點;傳輸平臺選擇光傳輸網,使其信號在傳輸過程中,具有全數字化、低衰耗、高清晰度、高容量等優點,以適應現代通信網數字化、智能化、寬帶化的發展方向。
2.設計多種網絡拓撲結構,改變模擬調度電話組網單一的弊病,適應各種傳輸業務和傳輸技術;具備數字中繼、2B+D、環路中繼、模擬等多種接口,適應鐵路專用通信網內設備機型的復雜多樣。
3.系統采用無阻塞交換技術,具有大話務量處理能力;采用模塊化設計,保證系統易于升級、擴充方便;重要模塊雙熱備份;采用自愈技術提高傳輸通道保護能力等,從多方面保證統穩定可靠工作。
二、鐵路數字調度系統總體結構
鐵路數字調度系統由調度總機(主系統)、調度分機(分系統)、調度所通話選叫設備(調度臺>、傳輸通道組成。
一般地,調度總機(主系統)設置在各鐵路局或大站,是系統的調度指揮中心;分機(分系統)設置在鐵路沿線各車站,供車站值班員使用。通話選叫設備放置在調度所內,主要為調度員提供一個適合工作環境、符合人機工程學原理的操作平臺。調度總機通常設置在調度所附近的調度機械室內。
由于調度總機與分機之間、調度分機與分機之間的物理距離較遠,所以需要通過傳輸系統實現通信業務,可用實回線、電纜、光纜作為傳輸通道。
(一)鐵路調度通信的特殊性
鐵路調度通信的特殊性主要體現在:
1.通信方式;總機到分機為指令型,分機到總機為請示匯報型
總機(調度員)對各車站分機(值班員)的通話有主控權,根據工作需要,總機能單呼、組呼、全呼該調度區段內的分機,可隨時與分機通話、下達調度命令、收點、詢問列車運行情況等。分機呼叫總機按熱線方式。而各車站分機之間不經調度員同意不允許互相通話,亦不允許監聽調度區段內的通信。
2.操作方式:雙向呼叫一鍵到位
調度指揮要求時實性高,操作簡單,只需按鍵,呼叫自動實現,無須撥號過程。
3.區段調度通信網絡結構:點對多點,網內設備復雜
區段調度電話完成的是調度所調度員仁總機)與其所管轄的調度區段仁沿鐵路沿線)內各車站值班員之間的通信,屬于集中式多點專用系統,通常需要在一個車站上下幾條話路,且區段內各種調度設備和種類繁雜多樣。
(二)鐵路調度系統功能需求分析
鐵路調度通信由于其功能的專業性和應用的特殊性,決定了其應具備以下基本功能:
1.鐵路調度指揮功能
鐵路調度指揮功能是調度通信設備最重要的功能,且具有與其他通信設備不同的重要特點。調度員具有主控權,與值班員之間可以實現優先通話和無阻塞通話。調度員利用按鍵或摘機,直接呼叫或應答某個被調度用戶,也可同時呼出或應答一組或全部被叫調度用戶,實施調度分接或并接功能。調度員可進行中繼調度、中繼匯接、限制出中繼等有關調度通信事項,還可直接利用中繼與上級調度通信連接,構成樹型調度指揮網。
2.自動交換功能
調度員與值班員員間、值班員間、調度用戶與中繼間可直接撥號。需要說明
的是,調度通信的自動交換功能屬于輔助功能,對新業務的增設要依據用戶的要求設定,必要時,可限制撥外線和長途電話。
3.中繼組網功能
調度系統設有標準的2Mbit/s接口,可與其他數字傳輸系統配合,組成數字調度系統網絡。調度系統具有數字、模擬兼容組網能力,配備環路、數字、磁石等各種中繼接口,整合現場各種現有設備,滿足專用通信網各種業務傳輸的需要。調度系統設備可多臺互連,組成自動數字調度網,或與其他調度設備配合,實現多級調度。
4.其他功能
通過鍵盤、鼠標、觸摸屏的配置,為調度用戶提供友好界面,實現遠端實時視頻監測,通信狀態顯示直觀,操作簡單方便;數據傳輸功能;電話會議功能等。
三、調度系統硬件組成特點
(一)開放平臺上的模塊化設計
系統基于全數字程控交換技術,采用開放平臺上的模塊化設計思想,其軟硬件均采用模塊化結構,幾用戶可以根據需要選擇不同的軟硬件模塊,構成自己的應用系統。機架采用國家標準尺寸的積木式結構,根據不同容量的需求,進行靈活配置,任意疊加。主要模塊有:主處理機模塊、時鐘模塊、普通用戶模塊(Z),2M數字中繼模塊、調度臺2B+D)接口模塊、雙音多頻仁DTMF)模塊、會議模塊、環路中繼模塊、模擬電路模塊及各種數據接口模塊、無線適配口仁RI)等。除主處理機模塊、時鐘模塊、電源模塊外,其余模塊主要完成對外接口及對內通信功能。各模塊均有自己的CPU單元,模塊間做到相互獨立,其中主處理機及時鐘模塊可1:I冗余配置。為完成調度通信、數據傳輸及不同組網要求,主處理機的數字交換網((D SN)的PCM母線分別直接和用戶電路、2B+D電路、2M數字中繼電路、信號收發電路等連接以實現話音、數據處理和處理機間通信。
(二)具有多種中繼方式便于組網
系統配備數字中繼模塊和環路中繼模塊,通過數字中繼與長途通信系統組網.數字中繼上傳送的信令既可以是中國一號信令,也可以是七號信令。系統通過環路中繼與公用電話交換網連接,完成調度用戶與公用電話交換用戶之間的通信,通過環路中繼還可與其他調度系統相連接,完成通信功能。系統終端接口方式還有磁石用戶線接口、模擬用戶線接口、ISDN接口等。
(三)分級控制提高系統可用性
調度總機的控制方式采用主處理機和功能模塊處理機兩級方式控制,每塊功能電路板上的微處理器都具有智能處理功能,負責本模塊的一些基本操作并通過異步串行通信總線與主CPU通信。采用多處理機可以提高系統的處理能力,提高可靠性與可用性,改進實時響應速度和方便地進行擴容。
(四)信號方式靈活
使用的信令方式有用戶信令和局間信令兩種。用戶信令有模擬用戶信令和數字用戶信令,模擬用戶信令用于普通電話終端與交換機之間的協議;數字用戶信令在ISDN的用戶終端與網絡接口間使用的協議,通過ISDN的基本數率接口或基群數率接口的D通道進行信令的雙向傳送,局間信令具有中國一號信令和七號
信令功能。
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第5期
中圖分類號:TU471.8文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言
交通是經濟發展的先行官,國家也越來越重視道路的建設。伴隨著我國公路建設的飛速發展,也有越來越多的公路投入使用。但是調查顯示橋頭跳車的現象已經十分的普遍,高速公路尤為突出。特別是軟土地基處顯得格外嚴重,已經嚴重的影響到道路的行車舒適度,也存在安全隱患。這不僅僅增加了交通管理部門的道路維護成本,由于其頻繁的修理施工,還嚴重影響到了道路的正常運營。在我國南方,軟土地基路很多,所以橋頭跳車更為嚴重。車輛行駛到橋頭時會有明顯的顛簸,由于其沖擊力大所以對橋的損壞十分嚴重,不僅如此對車輛本身的損壞也十分明顯,這就不僅僅直接縮減了公路的使用年限而且損害了公共效益。
二.橋頭跳車的危害性
橋頭行車受到很多因素的影響,其行車機理比較復雜。橋頭搭板的長度不同對道路及車輛的影響度會不同,還有車輛的類型,重量不同也會有不同的影響,當然車速也是一個很重要的因素。如果發生橋頭跳車現象,車輛在通過橋頭時會發生跳動以及沖擊.由于其沖擊力又可以形成對橋梁及道路的附加衙載,對路面以及橋頭搭板都有很大的損壞作用,與此同時對車輛的損壞也是很大的,嚴重影響大車輛的使用壽命。除此之外,橋頭跳車導致車輛突然發生顛簸,會影響駕駛員的正常駕駛,也會導致乘客身體及心理的不適,嚴重的甚至有可能造成交通事故。由此可見橋頭跳車的危害是十分大的,必須引起有關部門的高度重視,駕駛員也必須重視這一問題,在行駛至橋頭時要適當減速。
三.橋頭跳車的原因分析
橋頭跳車不僅僅是一種安全隱患,而且還無形之中增加了有關交通管理部門的維修費用。橋頭跳車不僅僅降低了行車的速度,而且還對橋梁的路面造成了巨大的沖擊荷載力,嚴重的可以造成橋面搭板的脫落。其形成原因是多方面的,影響因素也是多方面的,包括自然環境的因素,也包括人為的原因。比如路基下沉,路堤變形、橋臺的形式、搭板的長度等等都會對其有很大的影響。我們在此主要介紹以下幾種較為重要的影響因素。
1. 橋頭跳車的一個重要原因是由于其土質不良而產生的路基下沉。通常來說低洼地帶的地下水位都比較高,而橋基往往位于這些低洼溝壑地帶,其土質酥軟,橋基填料物質量不高,當這些填料物在受到較大壓力是極易被壓縮變形,導致路基的下沉。再加之橋頭路基填筑的高度一般都較高,會承受較大的壓力,在車輛及橋身的長久負荷下,極容易引起橋頭地基的下沉。就從施工的角度而言,由于橋頭一般處于河道或溝壑帶,其施工空間的限制比較大,大型機械無法使用,所以在這種條件下橋頭路基的壓制工作質量會大打折扣,一般而言很難使橋頭地基的堅實度達到標準的要求,正是因為如此在橋梁通車以后,經過長時間的輾壓,以及維護期的加長,很容易出現橋頭路基下沉,這樣就形成了橋頭跳車。
2.我們知道任何物體都具有其固有的壓縮徐變性質,理所當然路基填筑物也具有這種性質。就是因為這個原因,即使橋頭路基已經得到了很充分輾壓,其堅實度也達到了應有的標準。但是在橋梁通車以后,隨著時間的不斷推移,橋梁長時間的承受巨大的壓力,這種壓力最終也是通過橋梁傳遞到了橋頭路基,這時物體的固有壓縮徐變性質就會顯現出來,路基因為受到長時間的壓縮變形下沉,最后形成橋頭跳車。這也是形成橋頭跳車的不可忽視的重要原因。
3.在施工時橋涵和路堤的結合部位會不可避免的存在一定的縫隙,正是因為如此雨水會源源不斷的沿這這個縫隙向下滲透,下滲的雨水會對橋頭路基產生巨大的破壞作用,其主要的破壞作用表現在對路基填充物產生侵蝕和軟化作用,特別是那些輾壓不夠的部位侵蝕作用更明顯,長時間的侵蝕最后導致填方體的變形。再加之外部強大的車輛荷載沖擊力,就會極容易造成橋頭路基的下沉,形成橋頭跳車現象。
4.施工時其施工程序不對,施工質量不達標,是形成橋頭跳車的最直接的原因,比如橋梁的臺背填筑速度過快,缺乏相應的輾壓,其臺背下沉的速度也會比較快。再如橋頭臺前護坡墻砌筑不合格或是時間不及時,那么就極容易以引起整個土體滑移的問題出現,這樣的滑移就會直接危害橋梁的基礎。一般而言再給臺背進行填土時,由于在這個階段一般施工時間都會比較緊,再加之施工空間受到嚴重的限制,自然其施工質量很容易出現問題,這種問題出現后極易引起橋身變形,形成橋頭跳車。
5.軟土路基十分常見,再加之橋頭路基一般位于河道溝壑低洼帶,地下水位高,橋基承受能力有限,極容易出現軟土下沉,最終形成橋頭跳車。
四.防止橋頭跳車的有效措施
1.軟土地基處理方法
我們在施工的過程中經常會碰到軟土地基,軟土地基由于其固有的軟弱性,使得其地基不夠堅固,如果處理不恰當那么地基的局部承載力不足,導致地基的沉降,引起橋頭跳車現象。再者軟土地基土壤含水量過高,正是由于局部地段含水量過大,極易造成地基軟彈,甚至出現翻漿等現象。所以為了防止橋頭地基下沉拉裂而造成橋頭跳車現象的出現,就需要采用有效的措施對軟地基進行適當的處理,使其變得足夠堅固,通過提高軟地基的固結度和穩定性,來減少橋頭跳車。在此我們需要根據施工地軟土的具體性質及施工期限的要求采用不同的軟土地基處理方法,其主要方法有以下幾點:
(1)真空預壓結合塑料排水板處理軟土地基,這種方法主要適用于淤泥土質,因為淤泥土質強度極低,淤泥的可壓縮性高,極易導致自己下沉,在這種地段采用真空預壓結合塑料排水板處理方法,使排水板低端穿過淤泥層,梅花形的布置,這樣施工后再通過沉降觀測,采取相應的措施可以取得良好效果。
(2)堆載預壓處理軟土地基,這種方法主要適宜我國東南沿海分布比較廣泛的海相,湖相等深厚軟粘土層,這種土層壓縮性大,強度低,空隙大,滲透性大,采取這種方法可增加土層密實度,減低壓縮性,這種方法是工程上應用比較廣泛的,效果明顯。
(3)水泥攪拌樁處理軟土地基,適用于處理粉土,黃土以及固結的淤泥這類土質,這種方法主要是在冬季施工,低溫對處理效果具較大的影響。
(4)預應力管樁處理軟土地基,采用這種方法,通過在樁頂澆灌妝帽等方法形成樁網結構,使上部壓力比較均勻的傳到持力部位,可以有效的提高地基的承載力,控制沉降。
2.減輕橋坡堆土質量,控制橋坡沉降。橋的質量過大也是橋基沉降的一個重要原因,為此我們要盡可能的減輕橋坡的堆土質量,以減輕橋的整體質量,減少橋自身對橋基的壓力,其最主要的方法是使用輕質土來堆填橋坡,可以有效減輕橋的質量。
3.控制回填土施工質量,減輕橋坡沉降,回填土的施工質量對橋有直接的影響,其橋基回填土的施工質量直接關系到橋基的沉降問題,我們在施工時必須注意的是要合理的選擇回填土的材料以及配料,選擇合適的壓實機械,并且按照科學的施工方法施工,來提高壓實度,保證施工的高質量。
五.結束語
軟土路段施工難度較大,再加之軟土自身的特性以經決定了其不穩定性的存在,所以在這種路段出現橋頭跳車的現象較多。我們要解決跳車這一問題,不僅僅要認真分析對待施工地的自然環境,在理論上做好準備工作,認真對待,從設計著手,考慮周全之后定出完整的設計方案。與此同時施工的監理單位以及施工單位要不斷的加強提高高質量的意識,嚴格照圖要求來施工,監理要嚴格履行監理工作的程序,努力控制好每道工序,保證每一道工序的質量能夠過關,只有這樣才能從根本上解決橋頭跳車的問題,其各方責任重大且意義深遠。
參考文獻:
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[5]曹曉旭 防止軟土地基橋頭跳車處理措施的質量控制 [期刊論文] 《遼寧交通科技》 -2001年1期
中圖分類號: TU74 文獻標識碼: A
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
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