铁路工程

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铁路上的各种土木工程设施。修建铁路的勘测设计、施工、养护、改建各阶段所运用的科学和技术。

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岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工技术
地方铁路工程建设期风蚀预测探索
影响因子对比预测法 公式推导说明1)仅选用一些影响土壤风蚀强度的主要因子作为预测因子,忽略其它因素对铁路工程中土壤风蚀带来的影响。2)公式中各影响因子对铁路工程中土壤风蚀强度的影响作用是相互独立的,而土壤风蚀是各个因子所产生影响的综合。3)各个影响因子施工时段所产生的微小变化不影响预测结果。预测公式E=WSRCT(1)式中,E为单元地表风力侵蚀模数(年单位面积风蚀量);W为区域气候侵蚀力因子;S为地表土壤抗蚀性因子;R为地表粗糙度因子;C为地表覆盖度因子;T为地形因子。各因子值的确定从式(1)中选定的几个影响因子可以看出。区域气候侵蚀力因子是气候因素决定的一个土壤风蚀量的值,它反映了气候对地表土壤造成风蚀的能力,对于某一铁路工程段的某一地形单元来说,铁路建设前后区域气候侵蚀力因子是不变的。铁路工程对用地范围内地表土壤风蚀产生的影响是通过土壤的抗蚀性、地表粗糙度、地表覆盖度及地形等四个因素决定的。1)S值的确定S值是反映土壤抗侵蚀的能力,与土壤类型有关。具体数据可根据土壤质地、土壤有机质百分含量、土壤结构、土壤透水性等几个主要因子,查土壤可蚀性因子诺谟图获得。如土壤类型主要为黄壤、紫色土等,其可蚀性因子一般为0.02~0.75。也可以利用查图表法确定,可以根据该地段土壤表层的风砂粒(0.050~0.002mm)和黏粒(<0.002mm)的含量,通过查土壤质地三角图,确定相应的土壤质地名称,然后利用该名称和有机质含量,查有关地表土壤抗蚀性因子值表,就可确定该土壤剖面的地表土壤抗蚀性因子值。由于所查表只列有有机质含量≤40g/kg的土壤,对于有机质含量>40g/kg的土壤没法确定,为此制定了一个地表土壤抗蚀性因子值修正系数表。当土壤有机质含量>40g/kg时,先按40g/kg查出地表土壤抗蚀性因子值,再按照实际有机质含量査高有机质含量地表土壤抗蚀性因子值修正系数表(表略),二者相乘,则可得到高有机质含量土壤的地表土壤抗蚀性因子值。实际预测时,还可以利用式(2)计算地表土壤抗蚀性因子值(式略)(2)式中,Dg为土壤的几何平均粒径,mm,可以通过现场取样进行试验测得。部分地段S值计算结果(表略)2)R值的确定:地表粗糙度是影响土壤风蚀强度的重要因子,对气流产生强烈影响,这种影响可分为两个方面:一是改变流速梯度;二是决定各流速梯度的范围。研究表明,同样外部条件和土壤特征条件下,粗糙地表较平滑地表更难以被侵蚀。地表粗糙度不仅作为土壤侵蚀的影响因子对风蚀强度直接产生影响,而且还通过影响其它因子从而对风蚀产生间接影响。如地表粗糙度会影响土壤的渗透率、地表径流以及地表土壤水分的蒸发率等因素,而这些都是土壤风蚀的直接或间接影响因素。地表粗糙度本身受降雨大小、风况以及耕作等因素的影响。Luttrell提出了地表粗糙度系数的概念,Allmaras等提出了“随机粗糙度指数”的概念。Potter提出了一种测量土壤表面粗糙度的方法———钉法;Sale找到一种新的粗糙度测量方法———链法。根据地区环境的特点及工程特点,本文建议地面粗糙度直接由对数公式计算出来。己知两个高度的风速时,可根据式(3)计算(公式略)式中,Z0为地表粗糙度;U2、U1分别是Z1、Z2高度处的风速。在确定地表粗糙度因子时,只要测其下垫面两个高度处的风速即可求得。次是植被的存在,影响地面以上的风能,增加地表土壤被吹蚀的难度。植被覆盖度降低导致生态环境恶化,是沙漠化扩展的主要原因,董治宝等研究认为,植被覆盖度减少引起风蚀率增加的过程体现了自然界量变引起质变的普遍规律。在实验风速12.7m/s条件下,植被覆盖度>60%时,风蚀率几乎为零,随着植被覆盖度减少,风蚀率开始缓慢增加,当植被覆盖度减少到20%左右时,风蚀率骤然增加。研究者对植被覆盖度与土壤侵蚀量的关系从不同角度进行了分析,均说明随着植被覆盖度的增大,土壤侵蚀量下降,50%~60%的植被覆盖度能够稳定地减少风蚀强度。除植被覆盖度外,植被对地表土坡的保护作用还与植被的存在状态、高度和大小等因素有关。植被的存在状态对保护地表土壤免于风蚀的影响非常大,直立生长的庄稼保护地表土坡免于被风蚀的能力约为同等数量倒伏庄稼的6倍。由此可见地表覆盖因子在土壤风蚀中的重要性。对于植被降低地表风速方面可以采取式(4)计算(式略)式中,SLRS为土壤风蚀量的减少比率,SA为直立植被或残茬的侧面轮廓面积,等于1m2范围内直立植被的棵数乘以植株的平均直径(cm),再乘以植株的平均高度(cm)。植被对地表土壤的遮盖保护作用可以采用式(5)计算(公式略)式中,SLRc为因植被的遮蔽保护作用而使土壤风蚀量减少的比率,cc为地表覆盖度。因铁路施工后地表植被遭到完全破坏,植被对地表土壤的保护作用及降低风速作用均不存在,故对于工程建设中植被被全部破坏而产生的裸露地表,地表覆盖度因子C等于1。根据有关研究成果,部分地段C值可参照表4取值。T值可根据开发建设项目设计资料,各开挖或回填边坡、开挖或回填场地的坡度和坡长进行计算。平坦场地不考虑地形因子,取T=1。利用项目区大比例尺地形图和土地利用现状图,制作地类属性坡度图,同一地类属性同一坡度划分为一个图斑。求得各图斑顺坡向(垂直于等高线)长度最大值作为坡长水平投影长度Y1,由式(7)采用三角关系计算坡长Y(公式略)式中,Y为坡长,m;a为百分比坡度;B为坡度角;m为坡长因子,n为坡度因子。当25°<B<35°时,m=0.4;当15°<B<≤25°时,m=0.3;当5°<B<≤15°时,m=0.2;B≤5°时,m=0.1~0.15。坡度因子n值为1.3~1.4,可取1.35。
铁路工程的管理与控制措施
铁路工程建设安全管理探讨
铁路工程勘察系统的介绍说明
铁路工程基桩常测量法的局限性概述
对于完整桩,只有桩端反射波,若桩尖持力层为一般土质,其反射波与入射波同相位;若桩尖持力层为岩石,其反射波与入射波反相。由安装在桩顶的加速度或速度传感器接收反射波,经信号放大、采集、滤波和数据处理后,可识别来自桩身不同部位的反射信息,据此判断桩身完整性。使用中的局限性尽管低应变法具有适用范围广、仪器设备操作简便、检测速度快、成本较低等优点,但在实际检测中还是有一些问题和局限性是不容忽视的。(1)影响深度问题,从桩顶往下一倍半径内,各截面都不能满足平截面假设,典型的一维应力波反射现象将会不明显。对于这一深度范围内的缺陷,仅凭一维理论很难做出十分准确的识别和定位。实际检测时远不止这个影响深度,由于检测人员技术水平的差异,在检测时选择的激励脉冲太宽,导致应力波的波长较长,就很容易把浅部缺陷漏掉。例如某工程一根基桩,桩径1.0m,桩长49.5m,采用声波透射法检测,1.2m处明显缺陷(Ⅲ类桩),;用低应变法做对比试验,第一次选用长桩常规检测使用的锤击方式和锤垫,测试信号看不出缺陷,;第二次采用提高锤击力的高频成分,提高采样率,准确无误地测到了缺陷信号(图略)(2)桩侧土阻力很大的话(特别是预制打入管桩),应力波在很短的传播距离内就已消耗殆尽,造成无法接收桩身或桩底反射信号,也就无法对桩身完整性做出判定。例如某工程地质条件为砂土,使用预制管桩进行地基处理,施工时打入困难,桩侧土阻力很大,低应变测试信号如图略;而打入前进行测试,桩底多次反射都很清晰,,由此可见桩侧土阻力对低应变的检测深度是影响巨大的。(3)最大有效检测深度问题,由于受桩周土约束、激振能量、桩身材料阻尼和桩身截面阻抗变化等因素的影响,应力波在传播过程中能量衰减很大,往往尚未反射回桩顶甚至尚未传到桩底,其能量已完全耗散或提前反射,对桩的有效检测深度影响极大,故规范不宜规定统一的适用桩长。通过我们大量的工程实践,一般长径比(L/D)在20~30左右时能比较好地检测到桩底反射信号而不是单单由桩长一个指标控制的。(4)对于桩身截面阻抗多变的桩,由于不同深度桩身阻抗变化引起的反射信号交叉重叠,无法准确判断反射信号的位置和性质,不适宜采用低应变法检测。(5)激励脉冲作用点与接收传感器之间有一定的距离,造成时间的滞后导致所测得的波速比真实值偏高或缺陷定位偏浅,而当桩身截面尺寸改变时由于一维理论只考虑波的直线传播,不考虑应力波绕行距离的增加,又导致测定的波速比真实值偏低。
关于施工安全距离的具体规定
强夯在铁路工程中的实用性
强夯和钻探验证施工过程(1)试夯工作在第一个夯击点的A1夯点进行,夯点距离填土边坡3.25m,边坡虚填加宽宽度为0.5m,夯点距离实际路堤边坡的路堤边坡线为2.75m。通过采用单点夯击能3000kN?m进行试夯,发现在单点夯击能3000kN?m夯击下,边坡变形很小,地面隆起不明显。(2)通过试夯,确定DK147+325~+375强夯试验段的强夯第一、二遍点夯的单击夯击能为3000kN?m、即夯锤提升高度为15m;最后再以单击夯击能1500kN?m、即夯锤提升高度为7.5m满夯一遍。(3)夯点布置及夯距:夯击点按梅花形布置;试验段路基总长50m,填筑路基的顶面宽16.5m,强夯布点分3列、10行,列间距5m,行间距5m,共30个,两侧夯点距离路肩3.25m。第一遍和第二遍的布置点相互错开,布置点情况详见图略。(4)沉降位移桩布置:沉降位移桩按断面布置,共4个断面(DK147+330、DK147+345、DK147+360、DK147+375),断面间距15m,桩布置在路基两侧:路基边坡、坡脚、水沟沟班、及坡脚外10m,每个断面共8个桩。(5)强夯过程及强夯结果:①强夯前放样夯点,并测出原地面标高、位移桩的坐标和标高,记录原始数据。②强夯机就位后,对机械性能进行测试:包括吊绳完好情况、落锤速度、齿轮咬合,轴承转动、起吊高度等,并对桁架吊臂进行加固(在桁架吊臂顶端处安装轮胎防护,以防夯锤脱钩后。掉钩摆动直接打击桁架吊臂,引起吊臂损伤)。③机械性能测试完成后,起吊夯锤与A1夯点对位,保持夯锤水平,测出夯锤锤顶面标高并记录。夯锤起吊时,机械10m范围内严禁站人,起吊时,观察吊臂弯沉情况,夯锤落地后,待扬尘过后观察吊臂,确认无坠落物后,测量夯锤落地后锤面标高并记录,与夯前标高比较,计算下沉量。按上述程序继续夯击,待一锤夯击下沉量≤50mm时,完成该夯点夯击并记录此次夯击后夯锤锤面标高,计算总下沉量。具体夯击过程如下:完成一个A1夯点操作后,机械移位C1夯点,按A1步骤完成夯击施工,计算C1总下沉量;完成C1夯击后移位至C2,按A1步骤完成夯击施工,计算C2总下沉量;完成C2夯击后移位至A2,按A1步骤完成夯击施工,计算A2总下沉量;完成A2夯击后移位至B1,按A1步骤完成夯击施工,计算B1总下沉量。按上述步骤完成一环梅花形夯点夯击,参照该环梅花形夯点夯击过程,完成第一遍路基夯击。记录各夯点的总下沉量。最大单点夯沉量为夯击点C3的91cm,最小单点夯沉量为夯击点B3的46.5cm,夯击此次为5~9次,大部分在6~8次。④第一遍强夯完成后,用推土机将路基面推平,碾压机静压一遍强振三遍。放样第二遍夯点位置,重复第一遍强夯步骤,完成第二遍强夯。记录各夯点的总下沉量。第二遍最大单点夯沉量为夯击点D2的80.5cm,最小单点夯沉量为夯击点E7的32cm,夯击此次为4~8次,大部分在5~6次。⑤第二遍强夯完成后,用推土机推平,碾压机静压一遍强振三遍,用低冲击能(1500kN/m,即提锤高度为7.5m)满夯一遍,完成夯击施工。推土机推平,碾压机静压一遍强振三遍,测出沉降位移桩位移值和原取芯位置的标高值,比较测量值。满夯整平后标高对比见(表略)比较两次标高差,完成全部夯击施工后,路基面标高平均下降了30cm。⑥位移观测结果分析K147+325~DK147+375路基强夯补强试验段位移观测分析K147+345左边桩位移为57mm、DK147+330右边桩位移为43mm,DK147+360右边桩位移为55mm、DK147+375右边桩位移为32mm,其他都在测量误差范围内,因此强夯后路基边坡位移较小。
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