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在鐵路工程路基施工中樁基施工的過程大概分為六步,這六步每一部都關系到整個鐵路施工的成敗,關系到人民的生命財產安全,因此在進行每一步的時候,到需要進行嚴格的計劃的仔細的執行,不能夠因為一時的疏忽釀成不可彌補的損失。這不僅要求到了施工者的細心認真,還在于對每一步的了解和運用,主要步驟如下:
(一)試樁試樁分三種
設計試樁、施工前試樁和施工結束后試樁。這里主要說的是施工前的試樁。試樁是整個工程開始的第一步,也是整個工程成功的最關鍵一步,試樁是為了保證樁基灌注的質量能夠滿足規定的標準,是在正式施工之前進行的樁基鉆孔和灌注試驗只有當灌注樁達到了預定的標準,灌注試驗成功后,才能進行正式的開工。
(二)放線施工放線是對鐵路工程定位放樣進行事先的檢測
保證鐵路工程能夠按照審批的結果進行合理的、順利的施工。放線的工作是在試樁結束后,需要對鉆孔的位置進行放線的工作,在放線的過程中,需要精確的保證滿足孔位的位置和大小的確定,不能夠在誤差范圍外的偏離,否則會造成后續工作的失敗。
(三)樁機固定確定樁孔的位置之后
就需要對樁機進行就位工作,樁機在使用之前,應該保證施工場地的平整,符合基本的要求,這樣樁機才能夠進場。在對樁機進行安裝的時候,要保證樁機的垂直和牢固,因為在鉆孔的途中,樁基承受的壓力過大,如果不將樁機固定牢固,就會造成鉆孔的失誤或者偏離。
(四)鉆孔鉆孔是在樁基上進行鉆孔工作
鉆孔要保證先慢后快,慢是在鉆破地表的時候,這時為了保證整個樁基的穩定,需要勻速的緩慢的鉆孔,在鉆進地層之后,就可以加快速度,但是必須保證鉆孔的順暢和穩定。當鉆孔深度達到設計要求時,就要對孔深、孔徑、孔位、孔狀進行一系列的檢測,確定以上系數都滿足標準,并且經過了驗收員的檢驗之后,才能夠進行后續的工作。
(五)灌注混凝土是對混凝土的灌注
混凝土的規格有嚴格的限制,嚴禁用不達標的混凝土進行灌注?;炷凉嘧⒃谒?,使用平順的孔洞進行灌注,在灌注之前,需要進行檢測,確定其密閉和抗壓性能良好。灌注混凝土時要注意勻速,避免混凝土因為速度的原因造成不均勻的情況。
(六)清理并轉移樁機清理即灌注完混凝土后
需要進行清理的工作,對灌注管進行清理,保持其整潔。清孔根據鉆機的種類不同,各有各的清孔方法,具體的清孔方法還要根據鉆機的種類來進行,但不論采取哪種辦法進行清孔,在清孔排渣時必須保持孔內水頭,防止坍孔。在清理完成之后,需要將樁機拆除,再進行下一個位置的鉆孔工作,循環以上流程。
二、對鐵路工程路基施工中樁基施工的質量監理
(一)構建科學、合理、有效的鐵路樁基施工
質量監理體系構建科學、合理、有效的鐵路樁基施工質量監理體系,更加有利于鐵路樁基施工的完善工作的開展,是后續工作的開展的根本保證。這就需要不同的部門各司其職,進行不同的分工合作,各自負起各自的責任,以此來加強對鐵路工程中路基施工中樁基施工的監理體系的建立。這樣才能提高鐵路的安全效益,提高我國鐵路運輸業的發展水平,確保我國的經濟得到更大的提高。這就要求,作為監理人員,要重視質量監理工作,并且對于在運用中的樁基設置中存在的問題進行分析,及時采取解決措施,才能使鐵路質量達到合理水平,造福于社會和人民。
(二)人員專業素養和職業素質的確保
在鐵路工程的建設中,施工人員的素質是直接影響到整個鐵路工程質量的成敗的關鍵,是鐵路質量合格與的決定性因素,因此需要對施工的素質進行全面的提升,加大施工人員的培訓力度,在建立施工團隊的時候,應該嚴格篩選,錄取專業知識過硬,技術能力較強,具有良好職業道德和社會公德的人員,并且要定期對施工人員進行培訓和檢測,確保其不斷進步,以適應施工質量的發展,并且還要不斷加強其責任心和公德心的建設,使施工人員整體素質不斷的提高,從而保證鐵路施工質量的提高。
三、結語
系統組成
系統由攝像機、云臺、車載顯示器和車載處理單元組成。攝像機攝像機安裝臺機車的車頂,由攝像頭和高倍變焦鏡頭組成。利用高倍變焦鏡頭的放大功能將遠處人工看不到或看不清楚的圖像清晰地采集下來,傳輸給車載處理單元,并顯示在車載顯示器上。云臺攝像機安裝在機車車頂的云臺上,其作用是在機車進入鐵軌的彎道時,通過控制云臺的轉向,使攝像機始終能采集鐵軌上的圖像。車載處理單元接收攝像機的圖像,顯示并自動識別鐵軌圖像和鐵軌上的目標,根據目標特性進行預警或報警;同時根據圖像控制云臺轉向,使攝像機始終能拍攝到前方鐵軌的圖像。車載處理單元還前方圖像通過H.264壓縮后,保存在車載處理單元的存儲器上,方便以后的查詢和分析。車載顯示器車載顯示器顯示前方的圖像和分析結果,當線路上有特殊情況時,自動報警并提示機車乘務員,乘務員采取相應措施。無線網絡接口和無線視頻接口(預留)預留的無線網絡接口在地面高速無線網絡建成后,可以將車上的圖像信息傳輸到地面,方便地面查看。預留的無線視頻接口可以使用便攜攝像頭將故障時的機車內部圖像通過無線網絡接口傳輸到地面,方便地面進行故障診斷和分析。
系統特點
智能化:能夠利用視頻識別技術判斷鐵路線路上的目標,并根據目標特性進行預警或報警。數字化:視頻全數字化采集、處理和傳輸,集視頻采集識別功能、靈活的操作性、網絡功能和遠程管理(預留)等全方面功能于一身。網絡化(預留):通過WAN網絡,可以傳輸高質量的圖象、聲音、控制信號,非常方便的供管理者隨時隨地查看機車圖象或歷史圖像。安全性:采用數字加密算法保證其傳輸的安全性??煽啃裕翰捎眯阅芸煽?、互相兼容的設備組成系統,確保系統長期可靠的運行。靈活實用性:整個系統的設計貫徹以用戶需求為準則,面向用戶,非常的人性化,操作方便、實用性強。可擴展性:預留接口,具有較強的兼容性和可擴展性,便于系統的充實完善和升級。
系統關鍵技術
1.1超前支護
在此項支護施工進行中,主要采用的是Φ159管棚,對鋼管進行水泥漿的壓注處理。在施工作業中,將鋼管放置于管棚的拱部120°范圍處,鋼管長度均為100m,壁厚值為6mm,環向的間距則為20cm。
1.2初期支護
在進行此項支護施工時,主要采用的是雙層支護方式,在全斷面進行混凝土的噴射施工,其厚度為0.35m。在隧道拱墻上放置好Φ8的鋼筋網,其各網格之間存在的間距為20cm×20cm。在全斷面上進行125a鋼架的鋪設,同時在邊墻處設置好Φ22砂漿錨桿,長度為4m,其相會之間的距離為1m,鋪設方式為梅花形。
1.3二次支護
本次支護所噴射的混凝土應為C25,其厚度值為0.25m。同樣的,在全斷面處設置120a的型鋼,其存在距離為0.6m/榀。在鋼架連接中運用Φ42鋼管,確保其環向存在間距為1m。并且放置好一個雙層網片,型號為Φ8,間距為20cm×20cm。
1.4臨時支護
在臨時側壁及橫撐處進行錨噴支護,具體的噴射混凝土厚度約為25cm,假設125a型鋼鋼架,注意間距為2榀/m。在臨時側壁上進行Φ22砂漿錨桿的放置,L為2.5m,存在間距為1m×1m,呈現梅花形放置。
1.5二次襯砌
此次施工中所運用到的混凝土厚度為0.5m,在其內外側放置2根Φ25﹫200mm的鋼筋。
2隧道下穿既有鐵路施工技術
2.1管幕工作室施工
在隧道中選取一個長約8m的地段作為管幕工作室,此工作室比隧道本身要擴大0.8m。在正式施工作業前,先對120m范圍內的鐵軌作加固處理。對于此工作室的開挖,在一般情況下應采用雙側壁導洞的方式。但是由于可能會出現開挖高度超過工作室所需高度的情況,出于對施工安全及順利性的考慮,需對管幕工作室進行作長處理,其長度為20m,再運用弧形導洞法進行工作時的開挖。
2.2下穿段的施工
2.2.1管棚施工。對于一些圍巖為黃土地質的隧道,無法對其應用水鉆鉆孔方式進行施工。針對此種情況,則可采用風洞導向及管鉆進技術。對Φ159鋼管進行加工處理,改為每節長為6m的鉆桿。運用鉆機工具對其進行鉆入處理,運用壓縮機將桿內的雜物吸出清除,之后再運用導向儀設備對打設精準度進行嚴格控制。
2.2.2弧形導洞法施工技術。第一,當在上臺階進行重復開挖0.5m時,對核心土及其兩邊的拱角進行挖掘處理。注意對拱部的挖掘處理應采用人工的方式。對于上臺階的開挖施工高度及長度值應均為4m,核心土與拱頂處之間存在的距離應保持在1.5m左右,在其兩側實行的開挖應為2m。在完成開挖工作后,再次進行混凝土的噴射施工,其厚度值為0.04m,完成鋼架的設置,并在其拱角約30cm高的地方放置鎖腳錨管,其數量為4根,對錨管做焊接處理。與此同時,在預設處再進行二次支護拱角的錨管鋪設處理,其數量為2根,之后進行混凝土的噴射。第二,中、下臺階的開挖支護施工。上臺階與前階之間存在的距離應為4m厚。對階的左側及下臺階的右側進行交錯式的開挖施工,每次開挖1~2榀。此種施工方式的主要目的為確保拱部支護不會出現懸空的問題。及時進行拱架、掛網等安裝,完成混凝土的噴射。應著重注意的是,階的長度應保持在3m左右。第三,仰拱的開挖支護。當對下臺階進行開挖至5m時,做停工處理,對掌子面進行完全封閉,對仰拱進行施工。此次開挖施工分兩次進行,每次的開挖度均為2.5m,并對其進行初期及二次支護,之后進行襯砌機混凝土的填充施工。每當下臺階長度開挖5m時,均對其進行以上操作一次。第四,二次襯砌。當進行仰拱施工后,其填充長度達到8.9m時,需進行鋼管架平臺的搭設,對防水板及襯砌鋼筋進行安裝處理。待全面檢查合格后,對鋼管件進行檢查,運用臺車進行混凝土的澆筑處理,其長度應為8.9m。
2.3Φ159管幕施工
在管幕的鉆進施工中,需對隧道坡度全面考量,在正式鉆進前將空壓機開啟,待渣土清理完畢后,再進行鉆進施工。管口不出渣時需立即停止施工,待渣土清完后再開鉆。為了有效避免出現抱鉆問題,需對鉆桿表面進行處理。鉆進速度的選取依照具體地質狀況進行。隨著鉆進范圍的逐漸擴大,相關工作人員需對鉆頭角度變化細致觀察,及時進行糾偏處理。整個鉆進活動中,風壓至少應達到0.5MPa,而風量范圍應為6~9m3/min,回風速度則應達到15~20m/s。另外,在接長鉆桿、接線施工中,首先需對其進行全面檢查,確保其質量。管材不可出現任何彎曲問題,絲扣四周壁厚也應均勻完好。在運輸、安裝中需避免材料與硬物之間發生碰撞,以此避免對管扣造成損傷。在接頭處需注意運用熱縮套管對其進行包裹處理,運用吹風機將其吹烤貼牢。
2.4變形控制
2.4.1在進行下穿鐵路的底部開挖施工時,其開挖長度應控制在4~5榀范圍內,間距則為2.5范圍內。
2.4.2上、中、下臺階的長度最長分別為4m、3m、2m。佯攻及二次襯砌與上臺階掌子面之間存在的距離不應超過14m、18m。
2.4.3在進行基礎式的開挖及拱角擴大施工作業時,均需采用人工方式,且應確保不存在虛土、浮渣等物。在鋼板的底處進行墊塊的放置,并完成32槽鋼的焊接。
2.4.4在開挖施工后,應及時完成對拱架的設立,完成混凝土的噴射。
2.4.5在開挖及初期支護施工作業中,應對用水問題加強關注,避免出現初期支護遭受嚴重浸泡、整體下沉的情況。在施工中,對于隧道的陷穴、暗溝、人工洞穴等均需及時進行回填施工處理,避免出現任何意外狀況。對與地表相比高出0.3m的地方,應對其實行全面防水施工處理。
3應急預案
3.1成立應急組織,做好應急準備
在隧道下穿鐵路施工中,為了確保整個工程的順利進行及工作人員的生命安全,需及時進行應急組織的成立。應急組織主要包括現場指揮、搶險幫助、醫療救護、安全防護等組織。另外,在施工洞內還應確保籃筐、編織袋、放牧、沙袋等施工用料及相關機器準備充足,確保在施工中不會出現任何施工工具不足的問題。對施工材料、用具需進行統一放置處理,不可隨意將其挪動另用。在施工中,需安排好裝載機器、自卸汽車各2臺;挖掘機、吊車各1臺,在施工現場待命。
3.2裂縫封閉處理
在既有線路的塹邊坡處如果出現裂縫問題,施工人員需及時運用三七灰土對其進行更換填充處理,并對其進行封閉。換填深、寬度均為50cm,頂面應較高,且其與原地面之間的距離應為10cm在裂縫產生的附近進行排水坡的設置,對裂縫的發展狀況進行嚴密監控,避免出現雨水滲入的問題,導致各類施工危害產生。如果在邊坡處出現滑坍問題,應及時對其進行全面清理,與現場人員取得聯系,并指派專人對邊坡進行監管。
4結語
交通運輸設施是城市基礎設施的重要組成部分,它在城市經濟發展和市民生活中具有舉足輕重的地位。如何提高城市交通的供給效率,是我國交通部門當前一項緊急任務。然而作為綜合動力時代的新興代表——城際軌道交通,在近幾十年來的技術發展及規模擴張有目共睹,因此我們以廣州為例選取了城廣珠城際軌道作為研究目標,淺分析軌道交通的發展對于經濟的影響。
二、廣珠城際鐵路
1、廣珠城際鐵路
廣珠城軌,又稱廣珠城際鐵路,從廣州南站出發途經佛山市順德區、中山市,終至珠海市拱北口岸的珠海站,整條線路總長177.3千米,設計時速為200KM/H,2012年12月31日全線通車,廣州南站至珠海站最快只需59分鐘,珠海站至廣州南站最快只需58分鐘。2014年調圖后,廣珠城軌鐵路由D字頭(動車組)改為C字頭(城際動車組),其他沒發生改變。現保持全天通車約40輛,每小時2-3輛,運行時間6:30am-22:45pm(廣州始發),二等座70元的票價。
2、主要優勢
高速鐵路彌補了普通鐵路速度較低的不足,高速列車等一系列高科技的創新和應用,使之與高速公路的汽車運輸和中長途航空運輸相比具有明顯的優勢:
1)城際鐵路運行速度快
高速鐵路行車速度的提高帶來的是時間的節約。目前,城際高速列車一般運輸速度在300km/h左右。與民航運輸比較,短程高速列車經濟實惠,在票價上具有很大優勢,遠途如廣州至北京,在機票價格浮動打折較大的情況優勢并不是十分顯著。
2)城際鐵路效率高運量大
城際鐵路班次固定,載客量大,適用于相鄰城市間居住交流。大巴承載量約每車不到50人,城際鐵路載客量遠大于該數字約為1600-1800人。在德國、日本等國家的運行經驗來看,城際鐵路都得到了有效利用。
3)城際鐵路安全系數高
城際鐵路的安全性領先于其他高速交通方式,且受制于天氣原因的情況較少。據統計,公路運輸每10億人的平均死亡人數為140人/km,全世界公路運輸均死亡2530萬人/年。1989年全世界墜毀飛機47架,385人喪生。與公路和民航運輸相比較,高速鐵路的為了科學的安全距離,確保追尾及正面沖撞事故的不會發生,采用了集中控制的現代化控制技術,因此事故率要低得多。
4)城際鐵路經濟效益好,土地使用率高。
據測算,一條高速鐵路的基礎設施投資比4車道高速公路投資約低17%,與一條雙向16車道公路具有相似的運輸能力,而占地僅為公路的1/8。5)城際鐵路的節約性、環保性。城際鐵路每一單位運輸量的能源消耗量僅為公共汽車的五分之三,私人用車的六分之一,而以公路為主的城際交通發展模式(如美國洛杉磯),其人均交通能耗比鐵路交通和軌道交通為主的城市(如東京)高2.5~4倍。城際鐵路都是以可再生能源——電力作為動力,電力是近些年備受重視的新興清潔型能源,對于環境的污染遠小于石油、汽油等燃燒物。
三、城際鐵路帶來的經濟效應
1、解決雙城問題
以燕郊、北京為例,燕郊由于特殊的地理位置在近幾年擴速發展,在約50萬人口中,有30萬這樣龐大的數字跨?。ㄑ嘟茧`屬河北省)上班。與之類似的還有住在天津的部分居民,他們靠津京城際鐵路30多分鐘可到達北京的列車完成雙城生活。以此類推,廣州與珠海等城市間也存在這樣的需求,珠海的平均房價是10495元/平米(15年數據),中山為5965元/平米,而廣州是18484元/平米,廣州遠高于其他兩個城市。
2、城市連鎖效應
1)空間集聚效應
“集聚效應”是指各種產業和經濟活動在空間上集中產生的經濟效果以及吸引經濟活動向一定地區靠近的向心力,是導致城市形成和不斷擴大的基本因素。城際軌道交通的發展建設將帶來空間內區位成本的下降,從而提升空間集聚效應。
2)群效應
城際列車的群效應主要體現在產業集群效應和城市集群效應,例如廣珠城際軌道交通開通對珠三角一小時交通圈的形成將可能帶動一種新的居住模式“城市群居住”,市民可以在中心城市工作,到副中心城市居住。中心城市與副中心城市共處一個城市群落,距離近、交通非常便捷,一個小時內就能到達。一小時交通圈將大大增加廣州的核心地位。
3)旅游效應
由于珠海特殊的地理位置,是大陸游客通往澳門的“關口”,廣珠城際鐵路的發展促進了珠三角地區經濟發展,改變經濟結構;增加了政府收入,連鎖旅游效應可以帶動幾所城市的旅游發展,增加就業機會、稅收、調整產業結構、增加社會效益來說都具有正面價值。
四、城際鐵路發展前景
隧道襯砌結構及輔助施工措施
本工程具有周邊環境復雜、工程及水文地質條件差、結構形式及受力復雜、施工工序多、地面沉降控制嚴格、工期緊等特點。由于鐵路無法設置便梁等臨時保護措施,在臨時支撐拆除時為確保隧道有效控制沉降及鐵路的運營安全,隧道采用3層襯砌結構[2](1次初支、2次模筑襯砌),全環設置299超長管幕預加固[5],按雙側壁導坑六部[6]微臺階開挖方式進行施工。2.1襯砌結構1)初期支護。①噴混凝土:C25耐腐蝕混凝土,厚度35cm;②鋼筋網:8鋼筋,網格間距15cm×15cm,全環雙層;③鋼架:I25工字鋼架,全環設置,間距60cm。2)一次模筑襯砌。采用C40耐腐蝕防水鋼架混凝土,厚40cm,鋼架采用25四肢格柵鋼架,間距50cm,一次模筑是在中壁臨時支護不拆除的情況下施工。3)二次模筑襯砌。采用C40耐腐蝕防水鋼筋混凝土,厚50~60cm。在一次模筑襯砌的保護下,分段拆除臨時支護后施工。4)中壁臨時支護。臨時支護采用C25噴混凝土(中壁厚30cm、橫撐25cm)、工字鋼架(中壁I25、橫撐I20a)、8鋼筋網聯合支護,鋼架間距同主鋼架,并對掌子面噴混凝土進行封閉。2.2輔助施工措施1)299超長管幕。全環設置299鋼管管幕[5],隧道管幕左線長度110m,右線長度76m。鋼管環向間距35cm,與隧道外輪廓凈距25cm,鋼管采用299×12mm的無縫鋼管水平鋪設在土體中,299鋼管之間打入60鋼花管,通過60鋼花管對管幕外的土體進行注漿加固并使之與299鋼管成為一個整體。鋼管之間的連接采用273mm的內接管箍,管箍長400mm,直接對焊連接。2)洞內深孔注漿。管幕施工完成后,采用超細水泥-水玻璃漿液對掌子面進行全斷面超前注漿加固地層,防止隧道開挖過程中出現坍塌引發地表下沉。3)地面注漿。為有效保護鐵路,采用超細水泥漿對隧道拱部管幕以上1.5m、邊墻管幕以外2m范圍進行注漿,對管幕以外的松散土體進行加固,防止土體從管幕之間的薄弱環節掉塊。
工法選擇及施工組織
隧道施工工法根據隧道的結構形式、工程及水文地質和周邊環境條件,經綜合比選后,隧道采用雙側壁導坑六步微臺階法[6]施工工法,詳見圖3。1)施工299管幕,全斷面注漿,采用雙側壁導坑法分六步分部開挖并支護[5]。2)鑿除一次模筑襯砌范圍的中壁臨時支護噴射混凝土,保留臨時支護鋼架,施作一次模筑鋼架襯砌,每循環長度為6m。3)待一次模筑襯砌達到設計強度后,在其保護下,分段拆除中壁豎向臨時支護,鋪設防水板,施作二次模筑襯砌底板。4)采用襯砌臺車施作拱墻部位的二次模筑襯砌。管幕與注漿施工順序的選擇對于超長管幕與注漿的施工順序有先施工管幕后注漿和先注漿后管幕2種。1)如采用先施工管幕后注漿,管幕擴孔施工是在原狀松軟地層中進行,較容易推進,但注漿需要分2種方式,在管幕以內部分需要洞內水平注漿,管幕以外需要在地面垂直注漿,這樣就存在2種注漿方式的工序轉換,且洞內注漿效果沒地面效果好。2)如采用先注漿后管幕,由于埋深較淺,均采用地面注漿方式,施工容易,注漿效果較好,但對管幕的施工影響較大,由于注漿后會提高地層的強度,對管幕的擴孔造成較大的困難,對工期和管幕的施工質量均有較大影響。經綜合比較后,選擇先施工管幕后注漿的施工順序。(a)(b)圖3隧道雙側壁導坑微臺階法步驟圖Fig.3Sequenceoftunnelconstructionbydoublesidedriftminibenchmethod3.3管幕施工工藝為控制地表及鐵路沉降,保證鐵路運營的安全、暢通,在綜合比較108雙層大管棚、299鋼管管幕、600管幕后,根據施工現場的工程及水文地質條件,并結合目前各施工工藝情況,根據計算和工程類比,確定超前支護采用299鋼管管幕??紤]到管幕最長為110m,采用前拉后夯[5]施工工藝進行施工,即首先利用水平導向鉆機打設127的水平孔,然后通過前拉后夯工藝將299鋼管拉到指定位置。具體施工方法為:采用127鉆桿每隔4孔打設一個導向孔,要求導向孔的導向精度控制在5cm以內,利用導向孔進行擴孔作業,擴孔作業要采用擠擴的方法,不能采用通常水循環方法,防止引起地層擾動,導致地面沉降;擴孔完成后采用前拉后夯法,將299鋼管連同60注漿管同時拉入;在拉入時,可能會遇到回填及不均勻的硬地層引起卡鉆現象,局部用夯錘夯法,在鋼管后部施以夯力使鋼管順利通過,直至將鋼管拉出對面掌子面。管幕導向孔利用有線和無線2種導向方法,嚴格控制導向精度。利用高精度有線導向儀及管內光學測量系統,其精度控制在3‰以內;利用無線導向儀器在地表進行測量定位,將偏差控制在5cm以內。為了避免相鄰管幕施作后引起地層松動,確保地面無沉降,在管幕施工過程中須適時在管幕外側進行回填注漿,補償地層的松散變形,更加有效地控制地層的擾動變形。跟進回填注漿采用60mm鋼花管注漿。根據本項目管幕的施工情況統計,一般正常情況下3d可以施工2根長管幕。當地層中遇到障礙物時就會較長,最長1根管幕花了5d才完成。地層條件對管幕的工期影響較大,在選用時應慎重考慮。
鐵路保護措施
鷹廈鐵路是進入廈門本島的主要鐵路通道,每天有13對客車與17對貨車通過,交通十分繁忙。隧道下穿段既有鐵路有3~4條股道交錯設置,平面布置十分復雜;與擬建下穿隧道交角較小,影響范圍長,專用線道岔位于隧道拱頂位置??刂茦藴矢鶕惰F路線路修理規則》,線路軌道靜態幾何尺寸容許偏差管理控制標準值如表1所示。對鐵路的保護措施1)采用強大的隧道支護結構和措施,控制隧道及地表變形。隧道采用3層結構,施工階段荷載由初期支護與一次模筑襯砌承擔,使用階段荷載由一次模筑襯砌與二次模筑襯砌承擔。一次模筑襯砌達到強度后,拆除臨時施工支護,施作二次模筑襯砌。2)洞口管幕端頭設置支撐于樁基的導向墻,從而管幕形成剛度較大的縱梁,控制隧道周邊地層變形及地表沉降。3)與鐵路工務部門密切配合,為避免沉降累計,影響鐵路的正常行車,可分階段起道填碴或墊鋼板(如管幕施工完成、開挖過半、開挖完成等不同階段),根據監測數據,分別對軌道做出調整。4)隧道施工中,鐵路應限速,每趟列車經過前監測一次(由第三方進行自動化監測),軌道變形接近控制標準的70%時,應立即對鐵路進行起道填碴或墊鋼板,保證鐵路的安全暢通。應遵守現行《鐵路線路修理規則》、《鐵路工務安全規則》等規范。5)左、右線隧道錯開30m施工,并采用小于0.7m的短進尺開挖,避免地面沉降累計,降低單位時間的沉降量。6)應有工務部門的專人負責鐵路的安全評估,當影響列車通行時,應停止隧道施工,對鐵路進行整修和保護。緊急預案1)每趟列車經過前監測一次(由第三方進行自動化監測),軌道變形超過控制值時,應立即與鐵路運營部門聯系,征求其處理意見,原則上貨車應以慢性方式通過,客車應停止通過。并立即組織人員進行搶修,盡快恢復鐵路正常的運營。2)隧道施工前,應備齊鐵路搶險整修的材料、工具,整修人員到位,保證鐵路搶險及時,列車安全通過。3)接受工務部門專人負責鐵路的安全評估,整修不到位,嚴禁列車通行。
工程實施效果及變形分析
管幕直徑較大且密排布置,其施工對其周邊土體擾動較大,地面及鐵路的變形對其影響的敏感性較強。左、右線隧道在下穿鐵路段管幕施工引起的地表沉降主要規律及特點如下:1)管幕施工造成的地表變形量較大,剛開始施工時正線甚至出現隆起現象。管幕施工完成后,造成的地表沉降累計一般有40~50mm,多的達70~80mm,最大一天的沉降量為3mm。局部沉降較大,是因為在施工中,當管幕拉進困難時,部分段落采用高壓水沖切土體超挖引起的。由于現場采用了起道填碴措施,所以沒有對鐵路運營造成大的影響,起道填碴頻率一般為1~2次/周。2)管幕施工引起的地表沉降有3個原因,分別為成孔時的應力釋放、成孔過程中的水土流失、成孔施工偏差及擾動引起的沉降。3)管幕施工引起地表沉降大小除與地層條件、埋深和施工工藝等因素有關外,還與管幕之間的施工間距和施工持續時間有關系。施工間距越大,沉降越小;施工持續時間越長,沉降越大,對周圍環境造成的影響也越大,因此應盡量保持管幕施工的連續性。4)一般管幕施工期間都會引起地表沉降,而本工程局部出現隆起現象,是因為在施工過程中,正線下方遇到較多的錘坡石,給拖管或夯管造成一定的難度,強行夯或拖管會導致石塊擠壓土體,而管幕的埋深較淺,強夯會造成地表或軌面隆起現象。隧道開挖及初期支護施工隧道開挖采用雙側壁六步微臺階法施工,在管幕的保護下,考慮到到初支剛度較大,每循環進尺控制為1m(2榀鋼架距離),在開挖后及時進行初期支護和臨時支護。上臺階均采用人工開挖,下臺階采用小型挖機配合人工修邊開挖。上下臺階的長度均控制在3~5m,待③部開挖支護10m后,隧道中導洞⑤部即展開施工。根據以上施工工序,要完成以上①~⑥步一個循環,最短的長度是23m。在施工開挖及支護施工過程中,由于有管幕對隧道周邊的保護和注漿加固對地層的改良,施工進展較順利,沒有發生影響施工及鐵路運營安全的事故,在自動化監測和鐵路養護部門的配合下,保證了鐵路的運營安全。隧道一次模筑襯砌施工隧道一次模筑在初支噴射混凝土達到強度后,即可進行一次格柵鋼架模筑混凝土施工。只能鑿除一次模筑鋼架格柵混凝土范圍的臨時支護噴射混凝土,保留臨時支護鋼架,每次鑿除長度為6m。一次模筑的格柵鋼架和初期支護的型鋼支撐間隔布置,格柵鋼架的縱向間距與型鋼鋼架相同,兩者的接頭也錯開位置至少1.0m。為保證隧道拱頂處混凝土的密實性和兩者的較好結合,在拱頂采用自流平、免振搗混凝土。隧道二次模筑襯砌施工隧道二次模筑混凝土采用鋼筋混凝土,在一筑混凝土強度基本達到設計強度要求后施工。由于初期支護和一次模筑襯砌可以承擔全部的荷載,所以可以根據二次模筑臺車的長度,逐段全部拆除中間2道臨時支護鋼架及噴混凝土。先施工仰拱防水層及仰拱混凝土,其超前于邊拱混凝土襯砌約30m,然后采用模板臺車進行拱墻襯砌的施工。施工監測情況為了確保鐵路的正常運營和施工安全,第三方監測對鐵路鋼軌沉降、地表沉降、隧道拱頂沉降和隧道收斂情況共4個主要項目進行了監測。共布設地表沉降測點152個,拱頂沉降測點108個,圍巖收斂測點52個,鋼軌沉降測點73個。1)鋼軌沉降和地表沉降監測如表2所示,通過表2可以看出,由于下穿鐵路隧道地質條件差,土層松軟,在管幕施工和隧道開挖期間,兩者均發生了較大的沉降,由于現場采用了起道填碴措施,所以沒有對鐵路運營造成大的影響,起道填碴頻率一般為1~2次/周。根據監測數據和各階段的綜合分析,各階段的累計沉降比例如下:管幕施工階段約占25%;在上、下臺階開挖階段差別不大,兩者累計約占55%;二次模筑襯砌及拆撐階段約占20%。從各階段的沉降比例對比分析,由于采用了二次模筑襯砌,較以前常規采用一次模筑襯砌相比,在拆撐階段引起的地表沉降比例大大降低,從而體現出采用二次模筑襯砌的重要性。2)隧道拱頂沉降和圍巖收斂監測。鑒于下穿鐵路隧道地質條件極差,土層疏松,并且隧道上面還有火車動荷載的反復作用,隧道開挖引起的沉降變形較大,拱頂測點和水平收斂測點間距均為5m,具體的監測結果如下:左線隧道①部拱頂最大累計沉降值50mm,③部拱頂最大累計沉降值118mm,⑤部拱頂最大累計沉降值63mm。右線隧道①部拱頂最大累計沉降值74mm,③部拱頂最大累計沉降值84mm,⑤部拱頂最大累計沉降值50mm。左線隧道①部最大累計收斂值-6.54mm,③部最大累計收斂值-7.05mm。右線隧道①部水平收斂最大累計收斂值-7.37mm,③部最大累計收斂值-7.96mm。根據監測數據和各階段的綜合分析,隧道拱頂下沉主要是因為下臺階施工引起的。水平收斂較小,與隧道的支護剛度及強度較大和上下臺階之間的臨時仰拱發揮了較大的作用有關。
結構計算
計算條件隧道按荷載-結構模型進行計算。襯砌結構分2種工況進行計算:1)施工階段,一次模筑混凝土與初期支護共同承受荷載;2)使用階段,考慮初期支護失效,一次模筑襯砌與二次模筑襯砌共同承受荷載。荷載考慮圍巖壓力、結構自重和列車活載,覆土厚度3m,圍巖壓力根據《公路隧道設計規范》確定,結構自重及列車活載根據《鐵路橋涵設計基本規范》確定。由于隧道頂覆土厚度h≥1m,不計列車豎向動力作用。施工階段一次模筑襯砌結構計算在施工階段,根據《公路隧道設計規范》并考慮初期支護厚度0.35m,一次模筑襯砌的厚度0.45m,按兩者的厚度比例并適當考慮初期支護弱于一次模筑襯砌,確定一次模筑襯砌的荷載分攤比例為60%。經模擬計算,一次模筑襯砌主要控制點的內力值如表3所示。使用階段二次模筑襯砌結構計算在使用階段,考慮一次模筑襯砌的厚度0.45m,二次模筑襯砌的平均厚度0.55m,按兩者的厚度比例并適當考慮一次模筑襯砌性能降低,確定二次模筑襯砌的荷載分攤比例為60%。經模擬計算二次模筑襯砌主要控制點的內力值如表4所示。
本文作者:牛建偉工作單位:中鐵七局集團鄭州工程有限公司
冬期施工中關于混凝土的各項技術措施
(一)混凈土攪拌冬期施工中的混凝土原材料需要在攪拌的時候進行加熱,經過計算在溫度低于8度的時候,只需要進行加熱就可以滿足溫度的需求,但是在溫度低于零下8度的時候就需要把原材料放在一個封閉的空間之內,然后在房間內進行供暖的方法來提高原材料的溫度以保證其溫度可以滿足要求。其中對于溫度的規定,首先對于拌合水來說其溫度要求準確并且其供應應該及時,這樣才可以保證混凝土的坍落度可以保持一致。在施工時要讓拌合物的溫度保持一致,這就需要我們對水的加熱溫度經常進行調節。其次,在冬期對混凝土進行攪拌時,對于投料的合理順序應該和材料所需要的加熱條件互相適應。應該首先投入加熱水以及骨料,等到攪拌一定時間之后等溫度降低到40度時,再投進水泥進行攪拌,直到規定的時間。在進行投料的時候,一定要注意不可以把帶有冰雪或者凍團的骨料加入到攪拌機內,因為一旦這些帶有冰雪以及凍塊的骨料進入攪拌機內時就會給拌合物的溫度帶來非常大的損失,并且如果這些凍快如果其直徑大于8厘米的話是很難在攪拌機內進行粉碎的。最后就是對拌合站的料倉和輸送等都需要進行封閉式的保溫處理,或者是通過設置熱水罐、火爐等進行保溫。(二)混凝土運輸為了防止在運輸的過程之中出現混凝土的塌落度出現變化,就需要對運輸工具進行嚴格挑選,要讓運輸工具可以具有保溫防風的功能,并且還應該做到嚴密、不漏水等,梁場采用混凝土攪拌車運輸混凝土,要保持運輸混凝土的道路平坦暢通,保證混凝土在運輸過程中保持均勻性,運到澆筑地點時不分層、不離析。其次對混凝土攪拌車采取保溫隔熱措施。第三當罐車到達澆筑現場時,使罐車高速旋轉20~30s,再將混凝土拌合物喂入地泵受料斗。第四混凝土的罐車應該采用篷布以及土工布來進行包裹以盡可能的減少在中間會出現的倒運環節,可以有效的縮短運輸的時間,這樣可以減少在運輸過程中混凝土熱量的散失。(三)冬期混凝土的澆筑在冬期進行混凝土的澆筑之前要首先清除在模板以及鋼筋上的冰雪或者污垢等,澆注之前應該采取防風和防凍等保護措施,在模板的底面以及側面直接接通蒸汽來有效的對模板進行預熱和保溫工作。在頂面搭設棚架或者混凝土澆筑采用從中間向兩邊全斷面的防風就可以有效的減少混凝土在這個過程中的散熱面積來進行保溫工作。
冬期施工的保證措施
首先是在質量上的保證措施。主要包括以下幾點:首先是要建立一個完善的質量保證體系和管理制度。其次就是完善質檢以及實驗體系,要嚴格的執行三級檢驗制度。再次就是加強對于施工過程的控制。其次就是安全的保證措施。包括:對于養護的管路以及設備要一周檢修一次,并且設備要安排專門的工作人員來進行負責,嚴防火災等。最后就是要求所有的工作人員都應該注意自己的安全問題,負責高空作業的人員要系好安全帶并且穿防滑鞋,工作人員上下支架的時候要謹慎小心,加強個人安全防護工作來避免事故的發生。鐵路的簡支箱梁預制的施工最主要的就在于對混凝土溫度的控制,并且這個溫度的控制主要包括了對混凝土原材料以及施工中各個環節的具體管理和控制。希望本文的介紹對于實踐有較好的指導意義。
鐵路路基工程施工現場的進度管理主要是為了順利完成合同工期約定的目標任務,在約定工期內按時竣工。在鐵路路基工程施工現場進度管理過程中應該注意以下幾個問題:第一,在鐵路路基工程實施之前項目經理組成相關人員制定科學合理的進度計劃。路基工程施工進度計劃是在工程開工前對路基工程整體項目的選擇施工工藝、核算工程量以及部署人力資源、原材料和施工機械等問題進行確定,根據合同提出的質量要求和成本要求做出合理的進度計劃目標。第二,鐵路路基工程在實施過程中嚴格執行項目部制定的進度計劃,實施全過程施工進度管理。作為鐵路路基工程施工過程中重要環節之一,進度管理控制主要有四階段循環:制定進度計劃—執行進度計劃—動態檢查進度計劃—調整進度計劃,如果調整后科學合理則繼續開始進入一個新的循環管理。在項目經理組織相關人員編制進度計劃過程中,必須掌握施工團隊當前技術水平、施工管理能力及資源配備能力,緊密結合合同要求,編制具有可操作性的施工進度計劃,然后把進度計劃上報監理和業主方審批通過后方可開工執行。在鐵路路基工程實施過程中所有施工團隊必須嚴格執行進度計劃進行施工操作,項目部每次下達的施工任務書必須寫明每月的作業進度計劃和對應的施工任務表,并且作業進度計劃、每項施工任務都必須落實到班組,然后由班組落實到個人,從而做好認真做好資源配置和調配工作。在施工過程中一定做好進度計劃檢查工程,隨時了解現階段的施工實際情況,施工班組必須隨時記錄施工進度情況,如有延期必須及時上報并記錄導致施工拖延的原因,從而及時作出資源配置調整等補救工作,通過合理的獎懲措施提高施工管理人員和施工執行人員的工作積極性,確保完成施工項目總目標的實現。項目管理人員需要隨時檢查時標網絡圖計劃,一般鐵路路基工程施工現場的進度管理利用時標網絡圖計劃進行施工進度的動態管理及時對進度計劃進行糾偏調整。最常用的進度管理和糾偏方法為“工期成本”優化方法,也就是如果檢查發現施工進度晚于計劃要求時,充分考查壓縮工期的可能性以及壓縮工程所增加的成本,在增加成本費用最低的前提下,選擇合適的階段進行壓縮工期,從而保證最后施工總目標的順利實現。
2鐵路路基工程施工現場的質量管理
鐵路路基工程施工現場的質量管理需要從以下幾個方面具體操作、嚴格把關:第一,施工原材料的質量。鐵路路基工程施工現場的質量管理工作人員應該嚴格執行“三把關,四檢驗”的原則確保施工原材料材料的質量,其中,三把關就是原料供應人員、技術檢驗人員、操作人員嚴格把關建設材料的質量,四檢驗就是工作人員必須認真檢查建設材料的規格、品種、質量、數量是否符合要求。第二,施工人員的工作質量。在我國鐵路路基工程施工工藝中仍以手工操作為主。我國目前還沒有建立科學完善的技工教育體系和技工培訓體系,而且我國的施工人員仍以農民工為主,因此施工現場施工人員參差不齊的技術水平和任務理解能力會嚴重影響鐵路路基工程的施工質量。因此,在工人上崗之前加強施工工人的技術培訓和安全培訓,幫助他們了解技術標準、操作規范以及安全注意事項,保證每一次技術交底都能夠順利進行,保證每階段的工作都能順利、按時完成。第三,施工工藝的質量。在鐵路路基工程的施工過程中,施工工藝水平會直接影響工程質量,因此重視對施工工藝質量的檢查,及時淘汰落地的生產工藝,引進先進的施工工藝,確保施工質量符合各項標準。第四,施工工序的質量。在鐵路路基工程的施工過程中,每道施工工作都有一定的施工工序,加強施工工序的質量動態管理,及時發現施工實際過程與質量計劃的偏差,并且分析施工工序質量的影響因素,針對分析原因采取有效的策略進行調整,從而保障施工工序的質量符合合同要求。
3鐵路路基工程施工現場的成本管理
鐵路路基工程的施工成本指完成路基工程施工全過程后產生的各項費用總和。鐵路路基工程的成本管理采用科學合理的技術和管理方法成本預測、成本決策、成本控制、成本核算、成本分析以及成本考核六項成本管理內容實現對施工過程中產生的人工費、機械使用費、材料費以及其他間接費用的成本管理全過程控制。鐵路路基工程施工現場的成本管理措施主要注意以下幾個方面:第一,參考合同內容、施工定額以及當前市場的建設材料價格,合理確定工程量清單的成本單價以及管理費用。第二,采用成本承包責任制,合理劃分成本責任及確定成本管理評價體系和獎懲制度。施工團隊從上自下做好施工方案優化工作,從各方面提高成本效益,同時做好施工方案變更及索賠工作,通過科學的成本管理確定成本目標的實現。
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