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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区域地质概况 自然地理及气象线路位于埃塞俄比亚中部高原,西起亚的斯亚贝巴西南方向的Sebeta,向东经Akaki、Gelan、Dukem、BISHOFTU、Mojo、Adama、Welenchiti、Metehara、Awash、Asebot至Mieso,线路海拔从ADDIS的2300m逐渐下降到AWASH的860m再上升到MIESO的1480m。埃塞俄比亚境内多高原。虽地处热带,但由于纬度跨度和海拔高度差距较大,各地温度冷热不均。总的来说该国以热带草原气候为主,部分地区为高原山地气候,热带沙漠气候。总体来说,气候温和,6至9月为雨季,10至次年5月为旱季,3至5月是埃塞俄比亚最热的时期,最高会达到37℃的高温;每年11月至次年1月是埃塞俄比亚最凉爽的时期,高原地带甚至会出现0℃的低温;7至8月则是降雨最多的季节。首都亚的斯亚贝巴(平均海拔2450m)等高原地区气候凉爽,年平均温度为15℃;每年2—5月为小雨季,6—9月为大雨季,10—1月为旱季,高原地区年平均降雨量为1000~1500mm,低地和谷地为250~500mm。河流水文沿线地表水主要为沟水、沼泽水、AKAKI河河水、AWASH河河水及BESEKA湖湖水,全线除了AWASH河及AKAKI河以外基本没有常年有水的河流,但是当雨季到来时,沿线河水、沟水暴涨,经常淹没附近农田村舍,在位于WELENCHITI附近段落,每年雨季都会引发平原洪水,公路主干道经常被淹。雨季时节一般对铁路的勘察和施工都会造成很大影响,基本无法开展工作。地形地貌全线属埃塞高原台地、低山、浅丘地貌,地势开阔,分段地形起伏不大,道路稀少、交通不便,地形较好,一般相对高差数十米。沿线从地貌上可分为高原台地及浅丘区(起点~DK114+370)、低山及浅丘区(DK114+370~DK268+800)和浅丘区(DK268+800~终点)。高原台地及浅丘区(起点~DK114+370)线位穿行于高原台地与丘陵间,分段地形起伏不大,海拔高度在1500~2300m,相对高差近100m,由于季节性洪水长年累月的冲刷掏蚀,地表深切的干涸冲沟随处可见,有的深达十几米,Debrezeit附近(DK60~DK68)分布有沼泽和火山湖。低山及浅丘区(DK114+370~DK268+800)线位穿行于丘陵间,分段地形起伏不大,局部为低山河谷地貌,海拔为850~1650m,相对高差近100m,地表以浓密、带尖刺的灌木丛为主,沿线破火山口、火山锥及孤立浑圆堆积的火山角砾分布广泛。平原及浅丘区(DK268+800~终点)线路过Awash河之后,进入地形较为平坦的浅丘区,海拔为950~1500m,相对高差数十米,地表以浓密、带尖刺的灌木丛为主,地形稍有起伏。地层岩性全线地层覆土以黑棉土、粉质黏土、松软土及软土为主,厚度变化较大,软土一般不发育,黑棉土一般具中等~强膨胀性。下伏近代~现代(第三~第四系)玄武岩、火山熔岩、火山灰;玄武岩、凝灰岩等火成岩厚度变化较大,与黏土、火山灰、火山角砾交替产出。地震由于埃塞俄比亚国内没有做详细的地震专题研究,基础地震动参数区划资料相当匮乏,因此无法得出准确、权威及可靠的地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期等地震参数。此项专题工作的重要性和必要性在可研工作开展之前我们已经向业主书面提了出来,我们也已书面建议业主做全线的火山地震专题研究,用于抗震设计工作。
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1下穿桥梁的设计方案1.1下穿铁路框构桥、公路桥方案滑翔站—吉力湖街站区间下穿揽军路高架、铁路框构桥、城东湖高架桥,下穿桥梁段范围173m。揽军路桥由框构桥和高架桥组成,框构桥为两个单孔12.5m钢筋混凝土框架结构,长48.03m,宽13.9m,高架桥桥桩分别为Φ2000钻孔灌注桩及Φ1500钻孔灌注桩,横桥向桩间距为10m,纵桥向桩间距为19m;秦沈铁路框架桥为两个单孔19m钢筋混凝土框架结构,长40.03m,宽20.8m,桥上有6股既有铁路线。城东湖街高架桥为多跨连续梁桥,桥桩为Φ1200钻孔灌注桩,纵桥向桩间距为4.9m。现场如图4所示。左右线区间分别从两跨桥下穿过,采用盾构法施工,穿越主要土层为粉砂层、粉质粘土层、中砂层、砾砂层、圆砾层,勘察期间水位埋深9~12m。隧道与桩基水平距离约为6m,与框构底竖向距离约为10m,如图5所示。下穿段隧道主要设计方案:(1)施工前对现有桥梁做全面评估,确定合理的变形控制指标,并提出相应的应急预案,施工过程中进行严密监视,当量测结果达到警戒值后,根据监测结果考虑是否采用补强措施。(2)控制盾构掘进速度、土压、总推力和刀盘扭矩等盾构施工参数,减少盾构的超挖和欠挖,以改善盾构前方土体的坍落或挤密现象,降低地基土横向变形施加于建筑物基础上的横向力。(3)桥区范围内,及时进行盾构管片同步注浆及二次注浆,减少盾尾通过后隧道外周围形成的空隙,减少隧道周围土体的水平位移及因此而产生的对桩基的负摩阻力,必要时进行多次补浆或地面注浆加固桥桩。(4)秦沈铁路桥区,铁路线路加固采用3-5-3扣轨加纵横梁加固体系,加固长度为距最外侧框构结构14m。(5)加强监测,采取相应措施,包括对建(构)筑物的变形、沉降的监测,如发生较大的变形,应及时反馈设计、施工相关单位以调整施工参数。(6)应急措施①根据现场事故情况,在分析工程地质资料、水文地质资料和相关设计、施工和地面环境资料的基础上,由技术负责人召开技术会议确定采取的应急措施(如临时排水、注水、封堵、注浆等);②项目管理人员、技术人员和施工人员根据应急措施对事故进行救援,并在施工过程中严密关注事故的发展趋势和出现的新情况,及时沟通并根据现场情况对应急措施进行优化和调整;③救援施工时应密切注意周围环境的变化,采取相关应急措施,防止事态的进一步发展和避免次生灾害的发生。1.2下穿哈大高铁桥梁方案沈苏西路站—胜利南街站左右线区间下穿哈大客专马总屯大桥,桥梁中间跨80m,边跨48m,三跨连续梁,群桩基础,桩底标高为8.302~13.742m。两线选择从哈大高铁马总屯大桥80m主跨间通过。平面如图6所示。区间采用盾构法施工,穿越地层主要为中密~密实粗砂、圆砾层。地下水属松散岩类孔隙潜水,地下水水位埋深10.00~8.40m。下穿段隧道主要设计方案:(1)区间结构外皮与铁路桩基最小净距18.7m,隧道结构底距桩底4.5~9.5m,使桥桩尽量避开区间施工对土体影响范围。(2)区间两侧打设直径600@1000钻孔灌注桩隔离。(3)降低掘进速度,采取合理速度值,可以使土体将盾构掘进所产生的应力充分释放,避免产生应力过大或过于集中。(4)随时调整盾构施工参数,减少盾构的超挖和欠挖,以改善盾构前方土体的坍落或挤密现象,降低地基土横向变形施加于建筑物基础上的横向力。(5)采用同步注浆,减少盾尾通过后隧道外周围形成的空隙,减少隧道周围土体的水平位移及因此而产生的对桩基的负摩阻力。(注浆时一定要确保注浆压力,且浆液饱满,直到地层注满为止)(6)加强监测,采取相应措施,包括对建(构)筑物的变形、沉降的监测,如发生较大的变形,应及时反馈设计、施工相关单位以调整施工参数。(7)控制好盾构姿态,避免盾构大幅纠偏、上浮或叩头、后退现象发生。如图7所示。
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