本站小編為你精心準(zhǔn)備了城市軌道交通發(fā)展趨勢(5篇)參考范文,愿這些范文能點燃您思維的火花,激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
第一篇:城市軌道交通供電設(shè)備狀態(tài)評估研究及應(yīng)用
摘要:針對城市軌道交通供電設(shè)備計劃維修模式逐漸暴露出維修不足和維修過剩的問題,以及設(shè)備的老化和失效無法實現(xiàn)在線監(jiān)測的現(xiàn)狀,本文采取多種方式對多種設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析,形成城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備性能的狀態(tài)評估和服役壽命的預(yù)測,在保證城市軌道交通供電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上,為城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備的維修策略提供可行性建議,改善目前城市軌道交通供電系統(tǒng)的檢修模式。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;供電設(shè)備;狀態(tài)評估;壽命預(yù)測
近年來,城市軌道交通成為解決我國現(xiàn)代城市交通擁堵問題的主要工具之一,在我國快速發(fā)展。而供電系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分,其運(yùn)行可靠性和安全性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著軌道交通進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段,供電設(shè)備的運(yùn)行維修決策問題也越來越突出,當(dāng)前供電設(shè)備采用的計劃維修模式逐漸暴露出維修不足和維修過剩的問題。以城市軌道交通供電設(shè)備可靠性和安全性為中心的狀態(tài)維修模式充分考慮供電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行可靠性因素,成為供電設(shè)備維修決策的重要考慮方向。針對不同類型的供電設(shè)備,監(jiān)測其一次狀態(tài)信息,結(jié)合既有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和檢測試驗數(shù)據(jù),利用科學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘方法,掌握供電設(shè)備狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù),研究運(yùn)用不同的方法建立供電設(shè)備健康狀態(tài)評價模型,開發(fā)集合設(shè)備狀態(tài)評價、設(shè)備剩余壽命預(yù)估、設(shè)備故障率預(yù)測以及設(shè)備維修策略建議等功能于一體的設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng),改善目前城市軌道交通供電系統(tǒng)的檢修模式,具有大范圍推廣的價值。
1供電設(shè)備狀態(tài)評價原理
城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備包括110KVGIS、33KVGIS、油浸式變壓器、干式變壓器、交聯(lián)電纜、直聯(lián)電纜、直流開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜等,設(shè)備種類較多,進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)評價時采用的評價原理也存在差異。但基本原理都是通過各種輸入量確定設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù),運(yùn)用科學(xué)的方法,建立供電設(shè)備的健康狀態(tài)模型、壽命預(yù)估模型、可靠性模型,分別評判設(shè)備的健康狀態(tài)、剩余壽命和故障率。本文以油浸式變壓器為例,介紹設(shè)備狀態(tài)評價的原理。
1.1計算繞組熱點溫度
油浸式變壓器繞組熱點溫度是指繞組中最熱的那個點,通常在該點的絕緣老化速率最快,由于該點的位置不便確定,因此需要通過估算的方法進(jìn)行計算。
1.2計算等效運(yùn)行時間
油浸式變壓器的絕緣壽命是指在變壓器絕緣材料溫度給定的情況下,從絕緣材料投入使用到發(fā)生電氣故障所經(jīng)歷的總時間。絕緣材料老化和時間及溫度的關(guān)系服從阿倫尼烏斯反應(yīng)原理。在服役時間T內(nèi),變壓器可能運(yùn)行在不同的條件下。將服役期T劃分為n個區(qū)間t1,t2,…,tn,并認(rèn)為每個區(qū)間ti的繞組熱點溫度(℃)θH(ti)保持恒定。
1.3計算靶心度健康指數(shù)
灰靶理論是灰評估和灰決策理論,需要在沒有標(biāo)準(zhǔn)模式的情況下設(shè)定一個灰靶,通過灰靶變換找到靶心,然后將待評估狀態(tài)與靶心進(jìn)行比較計算靶心度,通過靶心度來判斷油浸式變壓器所處的狀態(tài)等級。
2供電設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng)的主要功能
2.1數(shù)據(jù)獲取
供電系統(tǒng)設(shè)備較多,每種設(shè)備的有效數(shù)據(jù)分別來自不同的地方。設(shè)備的一次狀態(tài)數(shù)據(jù)通過增加傳感器實時監(jiān)測獲取;設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)由現(xiàn)有的供電自動化系統(tǒng)共享獲取;設(shè)備的檢測試驗數(shù)據(jù)由供電系統(tǒng)定期的檢測試驗共享獲取;設(shè)備的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)由設(shè)備出廠資料信息化獲取。一次狀態(tài)數(shù)據(jù)包括:設(shè)備運(yùn)行溫度、壓力、微水含量等;電纜的表皮溫度;設(shè)備局部放電量、放電次數(shù)。設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括:設(shè)備的電流、電壓、功率因素、有功功率、無功功率、設(shè)備位置狀態(tài)、故障報警信息等。設(shè)備基礎(chǔ)信息和檢驗數(shù)據(jù)包括:設(shè)備出廠檢驗數(shù)據(jù)、設(shè)備型式試驗報告、設(shè)備銘牌數(shù)據(jù)、設(shè)備巡檢記錄、設(shè)備故障檢修報告、設(shè)備定期實驗報告等。
2.2數(shù)據(jù)存儲
由于獲取的數(shù)據(jù)種類眾多、數(shù)據(jù)海量、數(shù)據(jù)格式差異較大,為保證數(shù)據(jù)庫能夠有序存儲數(shù)據(jù)、快速檢索數(shù)據(jù),所以采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)命名規(guī)則,對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、重命名后,利用可配置壓縮精度的分段壓縮手段將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。同時利用內(nèi)置歷史緩存和歷史預(yù)讀功能,提高數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)統(tǒng)計能力。
2.3功能規(guī)劃
供電設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng)對系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃,確保用戶在使用系統(tǒng)時能夠有良好的體驗,如圖1所示。
3系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)上述的設(shè)備的健康狀態(tài)、剩余壽命和故障率計算原理,結(jié)合供電設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu),設(shè)計開發(fā)城市軌道交通供電設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng)。在供電設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng)中可以看到整條線路、整個站點所有設(shè)備的狀態(tài)信息概況、設(shè)備狀態(tài)占比。如圖2所示。同時,對設(shè)備狀態(tài)評估結(jié)果的顏色進(jìn)行了規(guī)劃,有利于用戶對設(shè)備狀態(tài)評估結(jié)果進(jìn)行識別。如圖3所示,系統(tǒng)也可以查看具體設(shè)備基礎(chǔ)信息、運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備的剩余壽命、設(shè)備的預(yù)計故障率、設(shè)備的評價打分狀態(tài)以及輔助的設(shè)備維修策略。用戶可以很清晰地了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)制定高效的維修計劃。
4結(jié)語
本文利用運(yùn)用阿倫尼烏斯定律、加權(quán)灰靶理論、威布爾分布法、模糊層次分析法、聯(lián)合電熱應(yīng)力模型等,設(shè)計開發(fā)的城市軌道交通供電設(shè)備狀態(tài)評估系統(tǒng),具有完整的設(shè)備狀態(tài)評估、設(shè)備壽命預(yù)測、故障率預(yù)測等功能,可為供電設(shè)備的維修策略提供可行性建議,有助于改善目前城市軌道交通供電系統(tǒng)以計劃檢修為主的檢修模式。且隨著智能算法應(yīng)用的深入以及設(shè)備數(shù)據(jù)的不斷積累,該系統(tǒng)的模型還可以進(jìn)行優(yōu)化修正,以便實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)評估達(dá)到更高的預(yù)測精度。
參考文獻(xiàn)
[1]王師霜,魯斌,周慶捷等.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在二次設(shè)備狀態(tài)評價中的可行性分析報告[J].計算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用,2012(02),251-254.
[2]黃成剛.監(jiān)控組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連理工大學(xué),2008.
[3]劉京.實時狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D].華中科技大學(xué),2007.
[4]劉建輝.關(guān)于電網(wǎng)供電變壓器的安全運(yùn)行分析[J].黑龍江科技信息,2013(36):52.
[5]鄭含博.電力變壓器狀態(tài)評估及故障診斷方法研究[D].重慶大學(xué),2012.
[6]郭曉斌,程樂峰,王國平,許愛東,簡淦楊,余濤,魏文瀟.基于動態(tài)修正技術(shù)的電力變壓器可靠性評估模型研究[J].電力自動化設(shè)備,2016(06):148-155.
[7]潘樂真,張焰,俞國勤,杜成剛.狀態(tài)檢修決策中的電氣設(shè)備故障率推算[J].電力自動化設(shè)備,2010(02):91-94.
[8]張翔,宋子彤,楊致慧,周勤,郭創(chuàng)新.一種基于負(fù)載率和設(shè)備檢測信息的油浸式變壓器故障率模型[J].電網(wǎng)技術(shù),2013(04):1159-1165.
[9]劉四維,劉燕.談阿倫尼烏斯方程在干式變壓器負(fù)載導(dǎo)則中的應(yīng)用[J].變壓器,2009(01):14-15.
[10]張翔.油浸式變壓器故障率建模及可載性研究[D].浙江大學(xué),2013.
作者:徐欽煒1;呂利民1;張俊強(qiáng)2;王亞東2;李巖2 單位:1.廣州地鐵集團(tuán)有限公司,2.廣州白云電器設(shè)備股份有限公司
第二篇:城市軌道交通電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)
摘要:城市軌道交通系統(tǒng)中環(huán)控和機(jī)電設(shè)備、供電系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)等技術(shù)的飛速發(fā)展為城市軌道交通的高效運(yùn)營提供便捷,但同時也為供配電系統(tǒng)引入了各類電能質(zhì)量問題。本文首先闡述了城市軌道交通電能質(zhì)量研究現(xiàn)狀,然后詳細(xì)介紹了城市軌道交通電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn),重點描述了前置采集層、數(shù)據(jù)庫層和應(yīng)用層的實現(xiàn),最后簡單介紹了系統(tǒng)的主要功能。實驗室運(yùn)行結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠提供合理的能效策略,有效提供能源的利用效率,帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:軌道交通;電能質(zhì)量
當(dāng)前近年來,國家發(fā)改委和科技部明確提出了“建設(shè)我國節(jié)能型綜合交通運(yùn)輸體系”的設(shè)想。城市軌道交通系統(tǒng)中環(huán)控和機(jī)電設(shè)備、供電系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等技術(shù)的飛速發(fā)展為城市軌道交通的高效運(yùn)營提供便捷,同時為供配電系統(tǒng)引入了非線性、波動性、沖擊性和不平衡特性等電能質(zhì)量問題。低效的電能質(zhì)量可能會造成設(shè)備退出運(yùn)行,使保護(hù)裝置誤動、拒動,同時還會影響系統(tǒng)工況,嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全,從而大幅降低運(yùn)載效率,對社會經(jīng)濟(jì)造成較大損失。電壓波動和閃變也會降低設(shè)備使用壽命,增加設(shè)備運(yùn)維成本。不僅如此,電能質(zhì)量的污染還會對通信產(chǎn)生干擾,影響車輛及站內(nèi)信號傳輸。目前城市軌道交通的運(yùn)營部門已提高了對電能質(zhì)量的認(rèn)識,越來越多的用戶參與到前期建設(shè)中,提出了更高質(zhì)量的用電需求。提高電能質(zhì)量、滿足生產(chǎn)發(fā)展需求已經(jīng)成為供用電雙方的共同愿望。深入分析和研究電能質(zhì)量問題,是適應(yīng)市場競爭和可持續(xù)發(fā)展所必需的。本論文將從系統(tǒng)理論出發(fā),建立系統(tǒng)級平臺,通過采集數(shù)據(jù),對系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn),為軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計、應(yīng)用改造、管理規(guī)范的制定提供理論基礎(chǔ)。
1系統(tǒng)設(shè)計思想
1.1系統(tǒng)架構(gòu)
本系統(tǒng)采用分層設(shè)計,共分三層系統(tǒng)監(jiān)管中心層、車站層和網(wǎng)絡(luò)層。
1.1.1系統(tǒng)監(jiān)管中心層
系統(tǒng)監(jiān)管中心負(fù)責(zé)采集各車站或車輛段的電能質(zhì)量數(shù)據(jù),并對其進(jìn)行統(tǒng)計分析。該中心主要包括前置采集系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、操作工作站等設(shè)備。
1.1.2車站層
車站層主要包括數(shù)據(jù)集中器和各種監(jiān)測設(shè)備。數(shù)據(jù)集中器對車站或車輛段內(nèi)的監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、存儲,及與系統(tǒng)監(jiān)管中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互功能。監(jiān)測設(shè)備。監(jiān)測設(shè)備負(fù)責(zé)實時監(jiān)測、采集相應(yīng)線路的各種電能質(zhì)量信息。
1.1.3網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層完成系統(tǒng)監(jiān)管中心與各車站或車輛段的通信。實現(xiàn)大容量實時數(shù)據(jù)的高速匯集傳輸,確保系統(tǒng)監(jiān)管中心能夠快速、準(zhǔn)確得到所有監(jiān)測數(shù)據(jù)。
1.2系統(tǒng)軟件方案
依據(jù)大數(shù)據(jù)分析技術(shù),并結(jié)合本公司在軌道交通能源監(jiān)測、控制和運(yùn)營管理方面的研究成果,提出一套城市軌道交通電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案。該方案共分三層前置采集層、數(shù)據(jù)庫層和Web服務(wù)器層。前置采集層從各個車站或車輛段的數(shù)據(jù)采集終端采集電能質(zhì)量數(shù)據(jù),并進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計計算,最后把原始電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析結(jié)構(gòu)都存儲到入庫文件中。數(shù)據(jù)庫層一方面實時搜索入庫源文件,然后把源文件中的數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中;另一方面為Web服務(wù)器層提供數(shù)據(jù)源。Web服務(wù)器層主要是提供各種實際的應(yīng)用功能,以供用戶對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的查看和設(shè)置。
3關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)實現(xiàn)
3.1前置采集層程序?qū)崿F(xiàn)
前置采集層分兩個功能模塊:采集服務(wù)和計算模塊。該層采用ACE(AdaptiveCommunicationEnvironment)框架進(jìn)行設(shè)計。
3.1.1采集服務(wù)
采集服務(wù)主要建立與數(shù)據(jù)采集器建立傳輸通道和定時生成采集任務(wù)。(1)建立傳輸通道:采用ACE異步連接類和服務(wù)處理類。建立連接的過程:創(chuàng)建異步主動連接,在進(jìn)行異步連接時,創(chuàng)建新的服務(wù)處理類,并將該服務(wù)類傳遞給異步連接類,這樣數(shù)據(jù)的傳輸就交給服務(wù)類去執(zhí)行。實現(xiàn)服務(wù)處理子類中提供的掛鉤方法,并通過創(chuàng)建ACE_Sock_Stream和異步讀寫流類來進(jìn)行異步通信。(2)定時生成采集任務(wù):定時采集任務(wù)的生成主要使用ACE_Reactor的定時機(jī)制,該機(jī)制接受事件處理器,以及以ACE_Time_Value對象形式出現(xiàn)的延遲對味參數(shù)。此外,可以指定時間間隔,使定時器在它超時后自動恢復(fù)。在事件超時的時候適當(dāng)?shù)恼{(diào)用事件處理器的handle_timeout()方法。
3.1.2計算模塊
計算模塊接收從規(guī)約模塊傳遞過來的源電能質(zhì)量數(shù)據(jù),然后對其進(jìn)行統(tǒng)計分析。本系統(tǒng)目前只實現(xiàn)了如下對象統(tǒng)計分析功能:電量、三相電壓/電流的系數(shù)換算(CT\PT);三相電壓/電流的最值、均值、參考值和偏差;基波電壓/電流的的最值、均值和參考值;諧波電壓/電流含有率的最值、均值和參考值。其中參考值的取法為:95%概率值,即將各次測量值按從大到小的順序排列,去除總數(shù)的5%的較大值,取其剩余95%中最大的那個測量值作為代表值。
3.2數(shù)據(jù)庫層設(shè)計
數(shù)據(jù)庫層可分為兩部分:數(shù)據(jù)庫和入庫模塊。數(shù)據(jù)軟件采用Oracle數(shù)據(jù)庫,用來存儲和管理電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)中各站點監(jiān)測裝置上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)、經(jīng)統(tǒng)計分析程序處理后的數(shù)據(jù),以及系統(tǒng)的配置信息,并為系統(tǒng)中的Web服務(wù)器模塊提供數(shù)據(jù)檢索等服務(wù)。入庫模塊是前置采集層和數(shù)據(jù)庫之間的通道,前置采集模塊產(chǎn)生入庫文件,入庫模塊則把入庫文件中的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。下面將對這兩部分做詳細(xì)介紹。
3.2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計
通過對用戶需求的調(diào)研分析,本系統(tǒng)涉及到的數(shù)據(jù)分為四類:設(shè)備信息、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息、事件信息、其它信息。從這四類中信息中共抽象出車站資料表表、監(jiān)測設(shè)備資料表、用戶表、設(shè)備小時電量原始數(shù)據(jù)表、設(shè)備日統(tǒng)計電量表等實體。數(shù)據(jù)檢索是城市軌道交通電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能,而且電能質(zhì)量的統(tǒng)計及分析也要以大量數(shù)據(jù)檢索為基礎(chǔ)。所以數(shù)據(jù)檢索速度的快慢直接影響系統(tǒng)的性能,并結(jié)合本系統(tǒng)的特點,采用索引和分表存儲來改善系統(tǒng)性能。索引的建立:本系統(tǒng)中對訪問比較頻繁的逐時電能質(zhì)量數(shù)據(jù)表,在其表計號,日期列上建立樹索引。分表管理:對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量較大的表采用分表存儲,每個表都可以單獨(dú)管理。在執(zhí)行針對小范圍的語句時,所有和本次操作無關(guān)的表都不會參與運(yùn)算,能大大減少語句執(zhí)行所需的時間。
3.2.2入庫模塊的設(shè)計及實現(xiàn)
入庫模塊的主要功能是把入庫文件中的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)中。數(shù)據(jù)入庫的方式包括:批量入庫(插入insert)。批量入庫會設(shè)置一個批量提交的變量,當(dāng)插入的數(shù)據(jù)達(dá)到該變量所設(shè)的值時,自動執(zhí)行提交事務(wù),如果提交成功則執(zhí)行下一次批量插入,否則該次插入的所有數(shù)據(jù)均插入失敗,要一條一條的更新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)更新(更新updata)。只能一條一條的執(zhí)行,所以該時候入庫速度較慢,該方式發(fā)生在批量插入失敗的時候,而且要更新數(shù)據(jù)的表一定要有主鍵存在。
3.3Web服務(wù)器層
為了更好的實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理,軌道交通電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用層采用B/S架構(gòu)。Web服務(wù)器選用Apache。該軟件平臺的主要功能包括電量查詢、電壓分析、報表、告警等功能。
3.3.1電量查詢
電量查詢主要功能是查詢車站、線路、監(jiān)測點的電量數(shù)據(jù),可按統(tǒng)計類別(小時,日,月,年)等類別進(jìn)行查詢。
3.3.2電壓分析
電壓分析模塊可以按日、月、年查詢?nèi)我庥嬃奎c的三相電壓最大值及發(fā)生時間、最小值及發(fā)生時間、平均值和參考值。
3.3.3報表定制
提供靈活的圖形界面報表工具,可生產(chǎn)任意格式自定義報表;所有系統(tǒng)報表均支持手動生產(chǎn)和定期自動生成功能,支持Excel、PDF等多種格式,用戶可方便進(jìn)行編輯和打印;提供自定義報表功能,用戶可以定制自己喜歡的各類報表的樣式和內(nèi)容。
3.3.4報警管理系統(tǒng)
提供靈活、豐富的告警管理功能,對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、儀表故障、數(shù)據(jù)異常等事件進(jìn)行告警;可靈活設(shè)置不同的預(yù)報警條件、目標(biāo)限值等;支持聲音、閃爍條等多種報警方式;報警信息支持通過消息或短信方式提醒管理人員。報警管理展示如圖7所示。
4結(jié)論
本文從系統(tǒng)理論出發(fā),建立了一套適用于城市軌道交通電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的軟件平臺,為軌道交通系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計、應(yīng)用改造、管理規(guī)范的制定提供理論基礎(chǔ),協(xié)助運(yùn)營單位提高電能的管理效果和管理水平。通過對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的綜合評估,提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,并根據(jù)電能的實際使用情況和電能質(zhì)量的綜合評價,減少供電設(shè)備實際損耗、提高供電系統(tǒng)電能質(zhì)量效率、延長設(shè)備的運(yùn)行使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1]馬學(xué)鵬,夏國臣.城市軌道交通能源管理系統(tǒng)研究[J].城市軌道交通研究,2014.
[2]韓治.城市軌道交通能源管理系統(tǒng)設(shè)計方案[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2013.
[3]路宏偉.大型公共建筑能耗監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J].江蘇建筑,2011(05):114-116.
[4]孫藝敏,何藝.大工業(yè)用戶能效監(jiān)測平臺的設(shè)計及開發(fā)[J].廣西電力,2012(01):17-20.
作者:張振華 單位:天津凱發(fā)電氣股份有限公司
第三篇:探究城市軌道交通勘察巖體完整性評價
[摘要]主章要介紹巖體完整性評價的思路和方法,以理論加案例的方式闡述巖體完整性評價對于城市軌道交通工程的意義,提出勘察階段應(yīng)重點關(guān)注的問題和建議,為城市軌道交通勘察巖體完整性評價提供科學(xué)依據(jù)。
[關(guān)鍵詞]城市軌道交通;勘察;巖體完整性評價
0前言
巖體完整性能夠綜合反映巖體結(jié)構(gòu)[1],是巖體受構(gòu)造運(yùn)動影響和表層改造后的完整程度,取決于地質(zhì)界面發(fā)育程度、巖石塊體尺寸以及塊體間結(jié)合狀況等要素。巖體完整性評價在城市軌道交通中意義重大,對于城市軌道交通工程勘察、設(shè)計及施工具有重大的影響。在車站和高架段,影響支護(hù)樁及樁基進(jìn)入中風(fēng)化巖層的深度;在地下盾構(gòu)區(qū)間,影響軌道結(jié)構(gòu)底板埋深、刀盤的選擇、掘進(jìn)的路線和端頭加固的方式,是隧道圍巖分級的影響因素之一。在明挖法施工中,影響基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選型、穩(wěn)定性,地下水控制,施工工藝及工程造價;在蓋挖法施工中影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型,中間柱的承載力及入巖深度,工程造價;在礦山法施工中影響圍巖穩(wěn)定性判別、開挖方式、支護(hù)形式、加固方式等。
1巖體完整性評價方法
巖體完整性評價宜采取定性與定量相結(jié)合的方法[2],其中定性評價可根據(jù)地質(zhì)界面發(fā)育程度、結(jié)合程度、主要地質(zhì)界面類型以及相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型劃分為完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎5個類別(見表1)。巖體完整性的定量評價方法主要有Kv法、JV法和RBI法[3]。Kv法是利用聲波探測技術(shù),記錄發(fā)射與接收兩點之間巖體斷面上的聲波波速,測得巖體壓縮波速度(Vpm)和巖石壓縮波速度(Vpr)后,利用Vpm和Vpr之比的平方求得Kv,Kv與巖體完整程度的對應(yīng)關(guān)系詳見表2。JV法的實質(zhì)是按照公式(1)計算巖體體積節(jié)理數(shù),即:JV=X1+X2+X3+X1+…+Xn+Xk(1)式中,Xn為每米測線上第n組節(jié)理條數(shù),Xk為1m3巖體非成組節(jié)理條數(shù)。鉆探RBI法是基于傳統(tǒng)RQD法而產(chǎn)生的新方法,將巖芯按實際采取長度3cm~10cm、10cm~30cm、30cm~50cm、50cm~l00cm和大于l00cm的巖芯采取率作為權(quán)值(巖芯采取率Cqk,k=3、10、30、50、100),與各自對應(yīng)系數(shù)乘積的累加值。
2巖體完整性評價的意義及實例分析
巖體完整性評價在城市軌道交通中意義重大,例如南京地鐵4號線花園站基坑支護(hù)應(yīng)用了吊腳樁,是基于對基底巖體完整性正確認(rèn)識上實現(xiàn)的。車站底部為完整中風(fēng)化閃長巖,滿足了吊腳樁的設(shè)計條件,有效地節(jié)省了造價,節(jié)約了工期。盾構(gòu)刀具是盾構(gòu)機(jī)切削巖土的唯一工具,合理的刀盤配刀是保證盾構(gòu)工程施工可行性的前提[4]。巖體完整性是影響盾構(gòu)刀盤配刀的主要因素,結(jié)合工程實際并總結(jié)國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn):對于極破碎巖體,其結(jié)構(gòu)主要為散體狀結(jié)構(gòu),地質(zhì)界面的結(jié)合很差,切刀的切削能力完全能夠應(yīng)對該種地層。如若在破碎地層中存在結(jié)合面較好的巖體,切刀切削能力不足的問題就會突顯,須配置有攪動切削能力的齒刀先行切削,以此為切刀創(chuàng)造較好的切削條件。對于較破碎巖體,齒刀切削的破碎效果將會降低,刀具磨損速度急劇增加,須采用具有多重破巖機(jī)理的滾壓型刀具來滾壓破碎,對于該類地層配用雙刃滾刀即可滿足需求。但對于完整程度較高的巖體,受限于雙刃滾刀較小的正壓力,難以滿足該類地層的切削,此時須考慮配用具有較大承載能力的單刃滾刀甚至是重型滾刀。對于RBI=50~100或RQD>90%的巖層,就目前的技術(shù)水平來說,還不宜采用盾構(gòu)機(jī)來掘進(jìn)。隧道圍巖分級是隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ),關(guān)系到工程的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。圍巖分級偏低將會使得工程投資額增大,圍巖分級偏高可能引起隧道產(chǎn)生病害甚至事故[5]。有關(guān)洞室圍巖分級方面的研究發(fā)展迅速,圍巖分級方法眾多,《地鐵設(shè)計規(guī)范》將巖體完整程度作為基本控制因素之一,可想巖體完整程度評價對于城市軌道交通中意義重大。
以某市軌道交通山體隧道為例,根據(jù)勘察成果,對沿線隧道圍巖進(jìn)行分級判定和穩(wěn)定性分析,提供針對性的工程措施建議,為隧道設(shè)計、施工提供科學(xué)依據(jù)。該隧道全長約1.5km,起止里程K28+670~K30+170,隧道橫穿山脊,沿線地勢起伏較大,線路縱向地形地勢呈現(xiàn)中間高、兩邊低的特點,橫向則是北高南低。山體植被茂盛,第四系覆蓋層主要為含碎石粘性土,厚度在1.8m~5.0m范圍,進(jìn)出洞口處厚度較大,局部可達(dá)20.0m。下伏全~微風(fēng)化基巖,巖性判定為凝灰?guī)r,柱狀節(jié)理發(fā)育,強(qiáng)風(fēng)化層厚約3.0m左右,局部地段有輝綠巖侵入。此時需要結(jié)合勘探成果,因Ⅱ級圍巖段局部巖體較破碎,且節(jié)理裂隙較發(fā)育,故圍巖級別修正為Ⅲ級。另斷層破碎帶位置,巖體破碎,圍巖級別降為Ⅳ級。Ⅲ級圍巖段節(jié)理裂隙發(fā)育,斷層破碎帶對其影響較大,圍巖級別修正為Ⅳ級。進(jìn)出洞口段風(fēng)化嚴(yán)重且受到斷層破碎帶影響嚴(yán)重,巖體較破碎,圍巖級別調(diào)整為Ⅴ級。隧道圍巖分級前應(yīng)先行分析隧道拱部圍巖的自穩(wěn)性,影響分析的因素包括巖性、巖層厚度、地下水狀態(tài)以及巖體的完整性。
3結(jié)論
根據(jù)本文對巖體完整性評價方法的分析,結(jié)合巖體完整性評價在城市軌道交通工程中的應(yīng)用特點,提出以下建議:(1)實際勘探時重點關(guān)注巖芯采取率、RQD指標(biāo)、地質(zhì)界面的結(jié)合及發(fā)育程度、結(jié)構(gòu)類型、風(fēng)化程度、堅硬程度、破碎程度、均勻性等。(2)資料整理階段重點關(guān)注巖土層特征描述、物理力學(xué)指標(biāo)、圍巖類別劃分、巖土施工等級評判以及巖體完整性評價依據(jù)分析。(3)加強(qiáng)原位測試工作,如重點關(guān)注波速試驗孔的數(shù)量及布置、測試深度、地層的代表性等。
參考文獻(xiàn)
[1]王清玉.巖體完整性系數(shù)的確定問題[J].勘察科學(xué)技術(shù),1994(03):63-65.
[2]工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn):GBT50218-2014[S].中國計劃出版社,2014.
[3]胡文壽,張顯志.論工程巖體完整性的評價方法[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報,2001(03):50-54.
[4]夏毅敏,羅德志,周喜溫.盾構(gòu)地質(zhì)適應(yīng)性配刀規(guī)律研究[J].煤炭學(xué)報,2011(07):1232-1236.
[5]葉榮華,王和坤,唐江.寧波軌道交通育王嶺隧道巖土工程勘察與評價[J].鐵道勘察,2015(06):36-40.
作者:王寧1;楊洋1;胡韻2 單位:1.南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司,2.江蘇華東工程設(shè)計有限公司
第四篇:城市軌道交通現(xiàn)澆梁施工安全防護(hù)體系探討
【摘要】我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處于大規(guī)模、高速度發(fā)展階段,現(xiàn)澆橋梁在城市軌道交通建設(shè)中應(yīng)用已很廣泛,但施工過程中常會遇到超高壓線路障礙影響,極大地增加了施工難度及安全風(fēng)險,甚至無法施工。論文通過工程實例,分析采用合理、安全的防護(hù)體系對超高壓線下橋梁施工加以防護(hù),可以解決遷改周期長而導(dǎo)致工程延期的難題。
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)澆橋梁;超高壓線下;防護(hù)體系
1工程概況
武漢市軌道交通21號線工程途經(jīng)武漢市江岸、黃陂和新洲3個區(qū),兩端均預(yù)留延伸條件,一期工程從江岸區(qū)后湖大道至新洲區(qū)金臺,線路全長33.7km,共設(shè)車站16座。本標(biāo)為三標(biāo)段,均為高架段,起始于軍民村站(不含)—武生站高架,經(jīng)武生站、武生站~平江路站、平江路站、平江路站—陽邏開發(fā)區(qū)站、陽邏開發(fā)區(qū)站、陽邏開發(fā)區(qū)站~施崗站(不含)、施崗站(不含)—金臺站,止于金臺站,本標(biāo)段同時還包括倒水河車輛段出入線區(qū)間、倒水河車輛段及施崗主變電站,共4站6區(qū)間及車輛段1座,主變電站1座,正線全長11.178km(不含倒水河車輛段的長度)。本標(biāo)段共有簡支箱梁250孔,連續(xù)梁26聯(lián)。本標(biāo)段范圍內(nèi)有17條超高壓線路與軌道相交,共影響簡支梁23孔,連續(xù)梁2聯(lián)。超高壓線的遷改周期普遍都在1年以上,而如此高的影響比例致使工程無法實現(xiàn)按時履約,因此,開展“如何在超高壓線下安全施工”的研究勢在必行。
2研究思路
在超高壓線路下施工的風(fēng)險高、難度大,表現(xiàn)在2方面:(1)超高壓線下施工的人員及設(shè)備安全;(2)對高壓線路運(yùn)行安全的影響。要解決以上問題,主要從以下幾方面考慮:隔離、防護(hù)、削弱場強(qiáng)以及高效施工。其中,隔離和防護(hù)可有效防止人員誤操作引起線路放電;削弱場強(qiáng)可保證在線路下施工的人員安全、健康;高效施工,就是從設(shè)備和工藝入手,盡量縮短在線路下的施工時間,以降低風(fēng)險。
3施工方案
本標(biāo)段受超高壓線影響的簡支梁23孔,連續(xù)梁2聯(lián)。其中有7孔簡支梁和1聯(lián)連續(xù)梁的軌頂標(biāo)高高于既有超高壓線,必須待線路遷改后才能施工,剩余16孔簡支梁和1聯(lián)連續(xù)梁,高壓線距離軌頂?shù)木嚯x在6.3~11.4m,高壓線距離地面的距離在13~23.4m。高架橋梁施工主要包括樁基、承臺、墩柱以及梁體施工4道工序,針對每道工序的特點,制定相應(yīng)的解決策略。
3.1樁基施工
樁基施工主要包括樁基礎(chǔ)鉆機(jī)鉆孔,鋼筋籠吊裝以及混凝土灌注作業(yè)。在超高壓線路下進(jìn)行樁基施工,危險性最大的是鉆機(jī)鉆孔和鋼筋籠的吊裝。其中,鉆機(jī)鉆孔可以從設(shè)備選型入手,結(jié)合地質(zhì)條件,在滿足安全及質(zhì)量的前提下,選擇施工高度及鉆進(jìn)速度的最優(yōu)組合。主要是鉆機(jī)選型及鋼筋籠分節(jié)的要求,尤其是大型機(jī)械在高壓線下的施工作業(yè)極易引發(fā)高壓線放電。針對以上情況,在施工前需根據(jù)線路高程數(shù)據(jù)及地質(zhì)情況進(jìn)行鉆機(jī)選型。根據(jù)超高壓線距離地面的實際情況,最小值12.7m,最大值24m,要保證施工期間的安全,鉆機(jī)的最高點距離超高壓線不能少于6m;根據(jù)地勘資料,表面為覆蓋層,以下分別有粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土混卵礫石、殘積粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖及中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。綜合以上情況,符合條件的施工鉆機(jī)有汽車回旋鉆和沖擊鉆2種。根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況,施工1根直徑1.25m、樁長30m的灌注樁,汽車回旋鉆采用1.5d(d為樁的直徑),沖擊鉆采用3d,考慮工期,最終優(yōu)選汽車回旋鉆進(jìn)行超高壓線下的樁基施工。施工過程中結(jié)合地面與超高壓線的凈空高度,經(jīng)過技術(shù)與質(zhì)量分析,將鋼筋籠分節(jié)制作、現(xiàn)場連接,分節(jié)長度有4.5m和6m不等,以降低提升高度,保證順利下籠。截至2016年9月26日,正線的樁基全部順利完工。
3.2承臺施工
承臺施工主要包括基坑開挖、鋼筋制作安裝、模板安裝及混凝土澆筑。超高壓線距離地面的高度在12.7~24m,針對不同的高度情況,采用不同的施工工藝,達(dá)到安全、快速施工的目的。對于高差較大能保證機(jī)械安全施工的部位,結(jié)合地質(zhì)情況,基坑開挖采用鋼板樁支護(hù)或直接放坡開挖;鋼筋制作安裝采用機(jī)械吊裝;模板采用機(jī)械吊裝;混凝土澆筑采用溜槽或天泵澆筑。對于高差較小不能滿足大型機(jī)械安全施工的部位,基坑開挖全部采用放坡開挖;鋼筋全部采用人工制做安裝;模板采用木模板,人工制做安裝;混凝土采用溜槽或者地泵澆筑。
3.3墩身施工
本工程橋墩主要為簡支梁獨(dú)柱墩、門式墩、連續(xù)梁橋墩、變截面連續(xù)梁橋墩、出入線雙線墩,橋墩模板采用廠制鋼模板拼裝,鋼筋在加工場加工好后運(yùn)至現(xiàn)場綁扎,混凝土由附近商用混凝土站生產(chǎn)供應(yīng),混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送至現(xiàn)場,混凝土一次整體澆筑成形,混凝土通過泵送入模,墩身模板和鋼筋采用吊車垂直吊裝作業(yè)。墩身澆筑完成后先帶模澆水養(yǎng)生,拆模后覆蓋塑料膜養(yǎng)生。超高壓線下墩身施工前,需對現(xiàn)場情況進(jìn)行分析,針對不同的工況,采取相應(yīng)的解決策略,以達(dá)到安全、快速施工的目的,具體如下:1)墊石頂高程與超高壓線之間的高差在15m以上的,可不進(jìn)行防護(hù),采用常規(guī)方法施工;2)墊石頂高程與超高壓線之間的高差在10~15m的,須在防護(hù)棚或防護(hù)網(wǎng)保護(hù)下進(jìn)行施工,模板采用定型鋼模板拼裝,鋼筋及其他材料可由機(jī)械或人工搬運(yùn)至倉面安裝,混凝土澆筑采用地泵供料,人工振搗;3)墊石頂高程與超高壓線之間的高差在6~10m的,須在防護(hù)棚防護(hù)下進(jìn)行施工,模板采用定制的組合木模板,鋼筋及其他材料均由人工搬運(yùn)至倉面安裝,混凝土澆筑采用地泵供料,人工振搗;4)墊石頂高程與超高壓線之間的高差小于6m的,視情況可在防護(hù)棚下先施工半個墩身,或者完全不施工,待升塔或者遷改后再施工。
3.4梁體施工
超高壓線下現(xiàn)澆梁施工安全風(fēng)險高、難度大,是整個項目的重中之重,關(guān)系到項目部的人員設(shè)備安全和項目能否按時履約,因此,施工前需做好充足的準(zhǔn)備。
3.4.1防護(hù)基本原理
通過軌行式防護(hù)棚車、線下及線側(cè)防護(hù)網(wǎng)3種防護(hù)形式達(dá)到了隔離、防護(hù)、削弱場強(qiáng)以及增效的目的,保證在線路下施工的人員安全和健康。1)軌行式防護(hù)棚車防護(hù)原理軌行式防護(hù)棚車由絕緣材料、棚車骨架、報警器、行走裝置等組成。報警器安裝在頂棚下部,當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定值時報警器報警,提醒作業(yè)人員迅速離場;棚車結(jié)構(gòu)及絕緣材料不僅起到隔離作用,且有效降低了作業(yè)面電場強(qiáng)度,基于目前國家規(guī)定的人體安全電場強(qiáng)度不超過4kV/m,經(jīng)現(xiàn)場檢測,梁體頂面的最高電場強(qiáng)度綜合量為7.22kV/m,經(jīng)過軌行式防護(hù)棚車削弱后的場強(qiáng)為0.02~0.36kV/m,滿足要求;通過軌道及牽引裝置進(jìn)行快速移動,可節(jié)約時間,高效完成施工。2)線下防護(hù)網(wǎng)防護(hù)原理線下防護(hù)網(wǎng)由限高繩、支撐立柱及密目網(wǎng)組成。限高繩由紅白相間的高強(qiáng)度尼龍繩構(gòu)成,非常醒目。密目尼龍網(wǎng)上有非常醒目的紅白相間的條紋及夜間反光標(biāo)識,不但將施工區(qū)域與超高壓線進(jìn)行隔離,更有效防止人員及設(shè)備突破安全距離而引起超高壓線放電。3)線側(cè)防護(hù)網(wǎng)防護(hù)原理線側(cè)防護(hù)網(wǎng)由支撐立柱和密目網(wǎng)組成。防護(hù)原理同線下防護(hù)網(wǎng)。
3.4.2防護(hù)策略的確定
施工前,經(jīng)過與國電部門關(guān)于防護(hù)體系的共同研究,針對超高壓線與梁體相對位置的不同,得出相應(yīng)的防護(hù)策略:(1)超高壓線在梁體上方6~10m的,采用軌行式防護(hù)棚車防護(hù);(2)超高壓線在梁體上方10m以外的,采用線下防護(hù)網(wǎng)防護(hù);(3)超高壓線在梁體側(cè)方10m以外的,采用線側(cè)防護(hù)網(wǎng)防護(hù);(4)超高壓線在梁體上方6m以內(nèi)的,必須升塔或遷改后再施工。
3.4.3防護(hù)策略的實施
防護(hù)策略確定后,按照對應(yīng)的方法安裝防護(hù)設(shè)施,梁體施工均在防護(hù)設(shè)施下進(jìn)行。防護(hù)設(shè)施的安裝如下。防護(hù)棚車的部件全部采用螺栓連接,工廠加工,在高壓線外進(jìn)行組裝,通過軌道及牽引裝置進(jìn)行快速移動,且通過測量提供的高程數(shù)據(jù),預(yù)先加工不同長度的立桿,以解決棚車高度在不同部位、不同高度工況下的快速調(diào)節(jié),頂部鋪設(shè)的絕緣毯,經(jīng)過試驗檢測,可高效削減棚車內(nèi)部電場強(qiáng)度(4kV/m以上最低削減至0.02kV/m),滿足安全施工需求。防護(hù)網(wǎng)由支撐立柱、限高繩及密目網(wǎng)組成。(1)在梁體及高壓線外側(cè)將支撐立柱豎立牢固;(2)由專業(yè)人員登高掛設(shè)紅白相間的限高繩;(3)在梁體施工范圍內(nèi),在限高繩上增設(shè)密目網(wǎng),防止人員、設(shè)備誤操作。
4結(jié)論
依托武漢軌道交通21號線BT三標(biāo)段橋梁工程,對超高壓線下橋梁施工防護(hù)技術(shù)展開研究,結(jié)合工程實踐和應(yīng)用效果,總結(jié)歸納了以下防護(hù)體系:1)超高壓線在梁體上方10m以內(nèi)的,采用線下軌行式防護(hù)棚車,通過牽引裝置實現(xiàn)快速移動,以加快防護(hù)棚車的安置及撤出速度。軌行式防護(hù)棚車在牽引至指定位置后利用兩側(cè)設(shè)置的拉錨進(jìn)行固定,在固定完成后進(jìn)行全面接地處理;2)超高壓線在梁體上方10m以外的,采用線下防護(hù)網(wǎng)防護(hù),防護(hù)網(wǎng)由限高繩、密目網(wǎng)和支撐立桿組成,通過在施工梁體上方形成一張封閉網(wǎng),施工人員及機(jī)械在封閉網(wǎng)下作業(yè),有效防止誤操作,避免人員觸電及引起高壓線放電;3)超高壓線在梁體側(cè)方10m以外的,采用線側(cè)防護(hù)網(wǎng)防護(hù),防護(hù)結(jié)構(gòu)及防護(hù)特點同2)。5結(jié)語當(dāng)前城市化建設(shè)加速發(fā)展,市政基礎(chǔ)設(shè)施與城市內(nèi)外架空線路之間的空間位置沖突越來越多,尤其是城市高架橋梁。在超高壓線路下高架橋梁施工的風(fēng)險高、難度大,其中對高壓線路安全造成潛在影響的主要是樁基礎(chǔ)鉆機(jī)鉆孔和鋼筋籠、模板吊裝、混凝土灌注等作業(yè),尤其是大型機(jī)械高壓線下的施工作業(yè)易發(fā)生高壓線觸電以及因觸電而造成的城市電網(wǎng)斷電,導(dǎo)致廠礦企業(yè)生產(chǎn)停滯所產(chǎn)生的重大經(jīng)濟(jì)損失。為了避免上述突發(fā)事件產(chǎn)生,本文論證的施工防護(hù)體系就很好地解決了人們擔(dān)憂的問題,且為其他類似工程提供借鑒經(jīng)驗。
作者:王波;張立軍;章昊 單位:中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司
第五篇:城市軌道交通工程的基坑施工影響分析
【摘要】隨著城市地下軌道交通工程的發(fā)展,臨近既有城市軌道交通的工程越來越多。新建地鐵車站基坑工程,會引起臨近既有地鐵車站、區(qū)間隧道等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形,因此,需要對類似工程施工影響分析進(jìn)行深入研究。論文以臨近既有2號線莫愁湖站的南京地鐵7號線新建莫愁湖站基坑施工為實例,運(yùn)用有限元軟件對施工過程進(jìn)行了建模分析,提出了相應(yīng)處置措施,為類似工程施工提供參考。
【關(guān)鍵詞】基坑工程;既有工程;施工風(fēng)險;數(shù)值模擬
1工程概況
1.1工程地質(zhì)概況
擬建場地位于漢中門大街與莫愁湖西路路口,莫愁湖公園內(nèi),地形平坦,現(xiàn)地面高程約在6.01~7.30m,地貌類型屬秦淮河漫灘[1],其具體地質(zhì)詳圖如圖1所示,根據(jù)圖1可知:車站明挖范圍內(nèi)自上至下分別為①-2b素填土、②-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②-2c3-4粉土、②-3c2-3粉土、②-4b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②-4c2-3粉土。基坑底板主要位于②-4c2-3粉土。坑底以下主要②-6b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②-6d1-2粉細(xì)砂、K2p-2粉砂質(zhì)強(qiáng)風(fēng)化泥巖、K2p-3粉砂質(zhì)中風(fēng)化泥巖。
1.2工程水文概況
場地地下水類型屬孔隙潛水,深部砂性土層中地下水具微承壓性[2]。潛水位埋深介于0.87~0.96m,平均埋深0.90m,相應(yīng)高程約6.10m;承壓水位埋深介于0.83~0.93m,平均埋深0.88m,相應(yīng)高程約6.12m。各鉆孔穩(wěn)定水位埋深0.50~1.10m,相應(yīng)高程介于5.50~6.00m。觀測結(jié)果表明:本勘察場地深部地下水具一定的承壓性[3]。
2新建基坑對既有結(jié)構(gòu)影響分析
2.1對既有車站的影響分析
7號線莫愁湖站與既有2號線地鐵車站相互關(guān)系。7號線莫愁湖站緊鄰已建地鐵2號線莫愁湖站,為地下五層明挖島式站臺車站,車站寬度21.5m,頂板覆土約2.15m。7號線莫愁湖站與已建地鐵2號線車站側(cè)墻距離約28m。本次采用二維有限元進(jìn)行計算,流程如下。
2.1.1有限元計算模型及計算工況
根據(jù)兩工程相對位置關(guān)系,建立二維有限元模型如圖2所示。計算時的邊界條件為:側(cè)向水平約束,頂面為自由面,底部為水平和豎向約束。
2.2對既有區(qū)間隧道的影響分析
7號線莫愁湖站與既有2號線地鐵區(qū)間的相互關(guān)系。本次采用二維有限元進(jìn)行計算,步驟如下。
2.2.1有限元計算模型及計算工況
根據(jù)兩工程相對位置關(guān)系,建立二維有限元模型如圖7所示。計算時的邊界條件為:側(cè)向水平約束,頂面為自由面,底部為水平和豎向約束。
2.2.2二維有限元計算結(jié)果
7號線地鐵車站基坑施工完成后。
3風(fēng)險分析
應(yīng)對措施針對莫愁湖周邊特殊的地質(zhì)環(huán)境,結(jié)合新建車站自身及環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果,分別采取相應(yīng)施工風(fēng)險處置措施,處置后風(fēng)險等級均為Ⅲ級。
1)提高基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度及強(qiáng)度,減少基坑變形。
2)基坑封閉,坑內(nèi)僅疏干排水,禁止降水。
3)為減小基坑開挖對既有地鐵2號線莫愁湖站的影響,在車站基坑中間設(shè)置一道臨時封堵墻,基坑分2次跳倉施工。
4)新建車站與既有車站之間設(shè)置600cm厚地下連續(xù)墻隔離樁。
5)采取措施控制基坑變形,基坑施工過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測。
6)施工前制定施工風(fēng)險預(yù)案、建立應(yīng)急搶險機(jī)制,監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)報警時及時分析原因、進(jìn)行處理,必要時應(yīng)通過注漿加固等措施抑制變形[4~6]。
4結(jié)論
1)地鐵施工前,應(yīng)該采用合適的有限元數(shù)值軟件進(jìn)行建模,分析地鐵施工對臨近既有地鐵車站、區(qū)間隧道等結(jié)構(gòu)的影響。
2)經(jīng)過計算分析,主體基坑施工時對既有2號線莫愁湖車站、2號線區(qū)間隧道存在一定影響,此段主體基坑外側(cè)采用隔離樁且采用跳倉開挖等措施分段施工。
【參考文獻(xiàn)】
【1】顧美婷.合肥地鐵深基坑開挖對臨近建筑物沉降的影響分析[J].安徽建筑大學(xué)學(xué)報,2016,24(6):30-34.
【2】陳思明,歐雪峰,韓雪峰,等.臨近既有地鐵隧道新建基坑的數(shù)值計算分析[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2016,13(8):1585-1592.
【3】石鈺鋒,方燾,王海龍,等.基坑開挖引起緊鄰地鐵隧道力學(xué)響應(yīng)與處理方案研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2016,13(6):1100-1107.
【4】高文偉,向偉明,鄭偉鋒,等.某基坑開挖對鄰近地鐵隧道影響的三維有限元分析[J].建筑科學(xué),2012,28(7):28-30+46.
【5】劉占民.基坑突發(fā)事故的應(yīng)急處理對鄰近地鐵隧道的影響[J].城市軌道交通研究,2010,13(11):77-81.
【6】葉丹,丁春林,侯劍峰,等.地鐵深基坑逆作施工的數(shù)值模擬與實測分析[J].華東交通大學(xué)學(xué)報,2009,26(4):13-17.
作者:楊慶剛 單位:南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司