铁路勘察设计论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇铁路勘察设计论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：高速；铁路；隧道；围岩分级

由于当前国内外盛行的隧道围岩分级，大多仅适用于长度及埋深较小或勘探工程量很多、或开挖有导洞等条件的围岩分级。我国多年的勘探设计资料表明，在勘察阶段，其工程量是比较少的，特别是深埋长大隧道，即或有较多的勘探工程量，但与埋深和长度相比较，其控制程度远不如一般的地下洞室，仍是很有限的。在此情况下，如何做好深埋长大隧道的围岩分级、评价是相当关键的。为此，必须对隧道全线工程地质条件做全面、深入的了解，进而寻求一些新的方法去获得岩石的RQD值、结构面状态、岩体完整性等资料。

另外，高速铁路隧道与其他隧道相比有各自的特点。水电隧洞虽然规模大，但勘探工作十分详细，而且其位置本身就是选地质构造、地层岩性相对优良的地区。铁路因为展线的需要则有时不得不穿越地质条件很差的地段。所以，在施工过程中因围岩级别的诸多问题（如设计中确定围岩级别与实际围岩级别的差异、按照规范确定的围岩级别进行支护仍然满足不了要求等）而往往延误工期，提高工程造价甚至发生工程事故。作者参与了正在建设的云桂高铁（昆明到南宁高速铁路）的施工，在施工中最为棘手的问题就是前期勘察设计阶段对隧道地质情况了解不全面，导致工程进度困难、造价调整、事故频发、高频率的设计变更等诸多问题。

因此，根据高速铁路隧道的特点尽快建立有效的围岩分级方法已成为广大高铁建设者的强烈愿望，也成为高铁工程地质研究急需解决的课题。我认为，所谓有效的围岩分级就是技术上可行，能充分利用勘察设计、施工阶段的工作信息，逐步由粗到细的一种分级，并能立即用于指导施工的分级。本论文就是沿着上述思路开展研究工作的。

1 基于TSP探测成果的围岩分级

根据设计阶段的地质勘察工作成果可以对隧道的围岩进行分级，这一分级结果对于指导设计和招标、投标均能起到一定的作用。但是，由于勘察工作的现场调查是在地表进行的，对隧道的围岩分级带有很大的推测性；钻探虽然深达隧道位置，但钻孔数量有限；物探虽然也是进行深部探测，但难以对围岩的频繁变化做出较为准确的探测；这种分级的准确性和精度都难以保证，而地质条件本身的复杂性又使其更为困难。所以，更靠近隧道的、更为准确的分级就成为隧道设计、施工人员的迫切需要。

TSP和其它反射地震波方法一样，采用了回声测量原理。根据对TSP探测资料的解释，每次可得到掌子面前方150m左右的范围内围岩的地质状况，并由岩性变化、岩体中富水性强弱程度和换算出的围岩力学，参数按照《铁路隧道设计规范》进行围岩分级。根据TSP探测结果所得的围岩分级结果这与勘察阶段的围岩分级结果基本一致。但是，根据TSP探测的围岩分级与勘察阶段的围岩分级相比，又有一定的差别，表现在各类围岩的距离较短，显然更为精确，将其直接应用于指导设计和施工更为可靠。另外，同一级围岩中包括了不同的软硬程度的岩石，或者岩性类似，但富水情况不同，这显然更为接近围岩实际，使设计和施工人员有了更为可靠的依据，也为施工过程中的变更设计提供了极有价值的资料。

2 基于超期水平钻孔的围岩分级

利用超前钻孔确定掌子面前方围岩级别主要是依据钻速的快慢机钻孔中回水的颜色来判断前方掌子面围岩的岩性、构造及岩石的破碎程度，进而判断围岩级别。其工作程序是，首先对掌子面围岩特征进行描述，作掌子面地质素描图，然后进行钻探，在钻进过程中记录钻进速度、回水的颜色、从钻孔冲出的岩石颗粒大小等，最后对这些资料进行整理分析，确定围岩级别。在被钻的围岩开挖过程中对围岩进行详细描述，并作开挖面地质素描图，一方面为了验证分级结果，另一方面，为后续的围岩分级积累经验。当然，由于目前还没有根据钻进资料进行围岩分级的定量指标体系，所以，根据我们的经验，这种分级应该是在一个隧道掘进过程中，特别是在掘进初期就不断总结完善十分重要。实践证明，在掘进到几十米后即可通过信息反馈总结出一些规律。

从云南山区多座隧道的围岩分级实例发现，不同级别的围岩在钻进过程中表现出不同的特征，这些特征就是区分围岩级别的依据。通过观察总结，对于钻进工程中的现象得出如下认识：

（1）钻进正常表明围岩节理少，岩体完整；卡钻表明围岩破碎，往往是几组节理交汇的反映，而且显示节理较为密集；吃钻表明是从坚硬岩层突然进入软弱岩层，而且软弱岩层一般出露宽度大于20cm。

（2）钻进过程中流出的液体颜色是岩性的反映。

（3）从钻孔中冲出的岩粉粗表明岩石软弱或破碎，岩粉细表明岩石坚硬或完整。

（4）从钻孔中流出的水流量越大，表明岩体中裂隙越发育。

（5）钻进速度快表明岩石软弱，钻进速度慢表明岩石坚硬，但对因裂隙发育而出现的卡钻现象或岩石软弱出现吃钻现象的情况需区别分析。钻速忽快忽慢表明围岩变化频繁。由于对于指导施工来说围岩级别不宜变化频繁，特别是不宜在1～2m左右变化，所以，根据钻速变化进行围岩分级时必须结合其他现象综合考虑。

3 基于监控量测资料的围岩分级

虽然已经有不少的研究者已经提到应用监控量测资料进行判断围岩性质，进而确定下一工序的支护参数，但截至目前还没有一个判断标准，甚至用哪些指标来判断也没有形成统一的认识。而应用监控量测数据进行围岩分级则一方面开展的较少，另一方面研究程度更低。

总所周知，围岩级别不同，隧道开挖后围岩的松动范围大小不同，围岩应力调整时间的长短不同，围岩施加在衬砌上的荷载（特别是施加在初期支护上的荷载）大小也不同。所以，根据以上认识，通过对围岩与初期支护直接的接触压力的分析，我们提出以围岩与初期支护直接的接触压力趋于稳定的时间（d）、围岩与初期支护直接的接触压力变化速率（MPa/d）（监控量测数据稳定之前）两个指标作为围岩分级的依据。

综上所述，高速铁路隧道围岩分级虽然已经进行了很多的研究工作，然而，研究工作是没有止境的，有些问题，限于资料不足，加之作者才学疏浅，目前尚无力进行研究，即使本论文讨论的问题，也难免有不尽人意之处，因此，作者恳切希望得到师友们的批评指正。

参考文献

篇(2)

英文名称：Urban Mass Transit

主管单位：中华人民共和国教育部

主办单位：同济大学

出版周期：月刊

出版地址：上海市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1007-869X

国内刊号：31-1749/U

邮发代号：4-621

发行范围：

创刊时间：1998

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中文核心期刊(2008)

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篇(3)

关键词： 连续梁桥；时程分析；地震波入射角度；Midas Civil有限元软件

中图分类号：U448.21+5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）17-0089-02

0 引言

在最近的汶川地震和雅安地震中，桥梁工程作为生命线工程在抢险救灾中突显出了重要的作用。虽然汶川地震中地震能量得到了一定的释放，但近来地震频发表明一个地震活跃期的到来，因此在新的桥建设中应特别注意抗震性能的设计，确保生命线的畅通。

为了研究不同地震波入射方向对连续梁桥的地震动响应的影响，以某48+80+48m的连续梁桥为研究对象，计算得到了多种工况下的地震响应。

1 工程概况

主桥采用48+80+48m预应力混凝土连续梁桥，桥梁全长177.5m，L边/L中=0.6。桥面宽度：防护墙内侧净宽9.0m，桥上人行道栏杆内侧净宽12.1m，桥面宽12.2m。桥梁总体布置如图1所示。

2 有限元模型

采用Midas Civil软件建立有限元模型，主梁、墩和桩均采用梁单元模拟。采用m法模拟桩土相互作用。由文献[1]可知桩周土的约束可用土弹簧来描述，其等代土弹簧杆单元的刚度由土介质的m值计算，具体规定见文献[2]，其定义为：？滓zx=m·z·xz（1）

式中？滓zx是土体对桩的横向抗力，z为土层深度，xz为桩在深度处的横向位移（即该土处的横向变位值）。由此，可求出等代土弹簧的刚度Ks

式中，a为土层厚度，bp为该土层在垂直于计算模型所在平面的方向上的宽度，常取为桩计算宽度，有限元模型如图2所示。

固有频率和振型是桥梁动力计算中的重要依据，采用子空间迭代法对该铁路桥全桥模型进行模态分析，三个方向的主要自振频率和对应振型见表1和图3。

从表1可以看出，桥跨结构基本频率为0.926 Hz，说明结构基本频率较低，自振周期较长。

3 地震时程分析

地震动时程采用1989年的Loma Prieta地震波，如图4所示。

地震波沿水平入射，入射角度取为0°、45°和75°，主要以桥梁墩底内力和跨中位移为研究对象。分别对上述地震入射角度建立计算工况，计算结果如下图所示。

分析不同地震波入射角时的墩底内力可以发现，地震波入射角对于地震响应值有重要的影响。对于墩底顺桥向剪力而言，当地震波沿顺桥向输入时墩底剪力最大，75°时最小；对于墩底横桥向弯矩也是表现出同墩底剪力一样的规律。查看地震波入射角对于跨中位移的影响，顺桥向位移表现出和墩底内力同样的变化规律。对于横桥向位移，当地震波沿顺桥向输入时（即地震波入射角度为0°时），跨中横桥向位移为0，这也是可以想象得到的。对于入射角为45°和75°时，横向位移不为0且45°时较大。

由此可见，地震波入射角度的不同和地震响应的方向选取的不同会对计算结果产生非常大的影响，如横桥向位移，有时可能会产生截然相反的响应规律和结论。因此在进行地震响应分析时，应对不同地震波入射角度进行分析，并选取最为不利的响应方向作为研究对象。最后选取最不利入射角度作为计算条件，进行计算分析。

4 结论

对某典型的连续梁桥进行了地震时程分析，考虑不同的地震波入射角度。计算结果表明，地震波入射角度和地震响应的方向是地震分析中不可忽略的因素。输入不同方向的地震波和提取不同方向的响应值，会对分析结论产生很大甚至相反的影响，应予以重视。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部标准.铁路桥涵地基和基础设计规范.10002.5-2005.

[2]预应力混凝土连续梁桥.范立础.人民交通出版社.1985.1.

[3]中华人民共和国铁道部标准.铁路桥涵施工规范.TB10203

-2002.

[4]李亚东.桥梁工程概论.西南交通大学出版社.2007.5.

[5]铁道部第四勘察设计院.高速铁路.中国铁道出版社，1984.2.

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关键词：铁路工程; 概预算; 分析

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：

工程投资控制，一直是建设领域十分关注的问题。广大从业人员、专家学者、各级相关部门等，都在不断地探求其有效控制途径，并取得了较好的效果。工程投资控制的关键要素一是基于设计标准、设计方案、设计规范等形成的项目设计图纸，二是遵循概预算法规、定额和市场价格等编制的概预算。该概预算经投资商审查后，项目的总投资额便确定下来，这便是后续阶段投资控制的基准点。一旦设计标准、设计方案、设计范围、概预算编制办法和定额、市场价格发生变化，便引起投资调整，则投资基准点也应及时修正。铁路工程建设是国家大中型基本建设的重点领域，直接关系到国民经济的发展计划，因此，其关注度很高。铁路线路走向、车站布置、建设标准等又是地方政府十分关心的大事，要取得铁路建设与地方经济发展“共赢”的良性循环，设计单位就必须在铁路工程建设的前期合理确定建设方案，并依据相关法规、技术资料、市场行情依法估算项目投资。

工程初步设计是论证和优化设计方案、控制投资的关键阶段，如何客观公正、依法合规、高质量地编制概预算，是工程经济专业人员必须关注的课题。本文就目前铁路工程建设编制概预算存在的一些问题进行分析与探讨，提出可采取的对策与措施，并通过工程实例验证采取这些措施的可行性。

1 概预算编制存在的主要问题

1.1 与设计专业之间沟通不够

目前，铁路各大设计院专业分工基本相同，设计专业负责确定工程数量，工经专业根据设计专业提供的工程数量和相关资料编制概预算。如果设计专业对工程数量与定额的匹配产生理解上的偏差，就会导致部分工程数量的差、错、漏现象。而工经专业在编制概预算时，也存在照葫芦画瓢的现象。尽管工经专业在不同设计阶段都要求设计专业依照计量规则提供工程数量，但设计专业提供的工程数量依然不能与定额完全匹配。

另一方面，工经专业依据设计专业提供的资料完成施工组织设计后，未能及时将其反馈给设计专业进一步完善和优化设计方案。例如，为满足工期要求，箱梁采用现场预制或现浇(支架方式或移动模架方式) 施工方案，要求隧道需加设辅助坑道，路基需采取预压施工措施等，如果不及时将这些变化反馈给设计专业，就会造成设计方案的缺陷，也会造成工程数量的不准确，编制的概预算就会产生偏差。

1.2 概预算基础资料调查分析不到位

勘察设计阶段调查收集概预算基础资料，是工经专业编制概预算的基础。这些基础资料和内容主要包括: 征( 租) 地拆迁文件及补偿标准、水电价格文件及收费标准，地材价格信息、测算资料及内容组成，各种材料价格、供应和运输方式等。如果调查收集的基础资料不全，整理、分析不到位，采用的各种价格或部分价格不符合实际，或有较大的偏差，那么编制的概( 预) 算其准确性就无从谈起。

1.3 施工组织设计亟待加强

尽管铁道部对加强铁路工程施工组织设计作出了有关规定，但由于种种原因执行不到位，达不到规定的要求。一是确定的建设周期不合理，留给设计单位开展设计的时间太短，直接影响到工程的设计深度、设计方案的论证和优化、编制概预算的准确性; 二是影响到临时工程的设计深度和规模，进而影响到概预算编制的准确性，而且对环保生态、土地占用等也带来不应有的影响。总之，设计时间短、深度不够，影响到了施工组织方案的编制。采用有缺限的施工组织方案到了施工阶段便会引起各类变更，使工程投资得不到有效控制。所以，应合理确定工期，加强施工组织设计。

1.4 对概预算法规条文理解不全面、不正确

工经专业人员对编制概预算的法规文件学习不够，达不到熟练掌握和正确应用的程度，遇到问题不能正确处理往往造成严重后果。如有些项目使用压浆定额不按设计标准进行抽换，造成很大的概预算误差。

1.5 低级错误时有发生

在编制概预算时，由于工程数量单位与定额单位的换算失误，最终造成编制的概预算产生数量级错误。

2 采取的对策与措施

2.1提高工经专业人员的业务素质

工经专业人员不能仅仅停留在根据设计专业提供的工程数量被动套用定额的水准上，应加强专业知识的学习，进一步提高业务素质。一是要主动学习工程设计(如线路、桥隧及四电) 方面的相关技术，施工组织方面的相关知识; 二是熟练掌握概预算编制办法及规定，掌握定额的使用等; 三是熟悉与设计专业沟通和协作的工作内容。通过学习和实践达

到提高自身业务素质的目的。

2.2 加强对概预算基础资料的调查收集与分析

铁路工程建设涉及到不同的地区，跨越不同的经济发展带，应按铁道部的《铁路工程施工组织设计指南》( 铁建设［2009］226 号) 的规定，根据工程设计范围调查收集当地政府有关征( 租) 地拆迁补偿的有关规定和标准、水电价格规定和标准，地材市场价格、供应渠道及运输方式等。对调查收集的基础资料进行整理、归类与分析，为编制概预算奠定基础。

2.3 深化施工组织设计

在设计专业论证和优化设计方案的基础上，工经专业人员应按照《铁路工程施工组织设计指南》的要求和工程实际，深化施工组织设计，合理安排工期、配备资源以降低消耗。特别是临时工程要统筹兼顾，既要满足施工的需要，又要少占耕地，并注意对环境的保护，将对环境的影响降低到最低程度。

2.4 加强对概预算法规的学习与掌握

关于如何编制铁路基本建设工程设计概预算，铁道部了《铁路基本建设工程设计概(预) 算编制办法》(铁建设［2006］113 号)、《铁路基本建设工程投资预估算 估算 设计概预算费税取值规定》(铁建设［2008］11 号) 及与之配套的铁路概预算定额等。工经专业人员在学习和掌握专业知识的同时，应加强对编制概预算法规的学习，熟练掌握条文内容，达到精通和灵活运用的程度，这也是对从业资格起码的要求。

另外，工经专业人员在编制概预算工作中，应认真对待每一个数据、每一个计量单位，尽量避免低级错误的出现。同时建议铁路行业定额编制单位，将定额单位量纲统一取定为“1”，或将“铁路工程投资控制系统”软件进行功能升级，自动完成工程数量与定额间的单位换算。

3 结束语

铁路工程建设是国家大中型基本建设的重点领域，直接关系到国民经济的发展计划，其投资控制始终是关注的重点。那么，如何依据相关法规和定额编制建设项目的概预算，并在后续阶段有效控制其投资，是值得分析与探讨的问题。针对目前概预算编制存在的 5 个方面的主要问题，提出提高工经专业人员的业务素质、加强对概预算基础资料的调查收集与分析、深化施工组织设计及加强对概预算法规的学习与掌握等相应措施。

参考文献:

[1] 张慧,等.项目施工阶段成本管理浅析[J].施工技术,2008，（10）.

[2] 冉崇华.施工企业应加强成本管理[J].财会通讯,2009，（6）.

[3] 吴尚荣.铁路施工企业加强成本管理的几点思考[J].大交通,2011，（3）.

[4] 李相富，铁路施工企业项目成本控制措施[J]，科技创新导报，2009，23(11).

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【关键词】高速铁路;大跨度桥梁;运营监测

1引言

目前，高速铁路桥梁运行安全问题已成为我国铁路部门一个重要的问题，在实际铁路管理中必须采取一定的措施确保高速铁路桥梁的安全运行，特别是对高速铁路大跨度梁的安全监测必须要做好，因为大跨度桥梁规模较大，结构形式复杂，所以在设计和运营阶段很难掌握其力学性能。应定期实施桥梁结构稳定性监测，以便更好地保证其安全运行的重要条件。

2京沪高速铁路大跨度桥梁监测中存在的问题

2.1沉降观测法不够科学、合理

我国很多大跨度桥梁运营监测一般采用普通三角高程测量、电子桥梁监测系统以及几何水准等，但是在实际监测过程中由于受监测成本、现场地形等方面的限制，很难满足运营监测需求，再加上大跨度桥梁建设地形比较特殊，使现有的运营监测方法很难实现目前铁路桥梁的发展。

2.2桥梁监测系统不健全

在高速铁路电子桥梁监测系统的应用中，一些大的系统都是建立在合成孔径雷达监测等技术上，但是这些技术很难得到绝对沉降量，监测成果可以实际应用的成分并不多，且应用成本较高，没有得到大面积的推广，因此，所有桥梁运营监测仍以传统测量方法为主，但是这种测量方法很难跟上时展的步伐，已不能满足高技术含量的桥梁监测的需求[1]。

3高速铁路大跨度梁运营监测技术

3.1观测元器件的设置

对铁路大跨度梁实施运营监测分析，桥梁岸上基准和三角座的测定是CRTSⅡ型板轨道基准网测钉结构进行测量。选用的材质为不锈钢，规格为：1Cr18Ni9，具体结构形式如图1所示。桥梁岸上基准点高程利用几何水准测量，在测量过程中利用水准适配器保证测量精确度的提高；另外，测量过程中也要将桥梁的顶部圆锥精度控制在0.1mm以内，这样能很好地保障水准适配器作用的发挥，提高观测元器件的监测水平。

3.2科学设置基准点

运营期间，桥梁结构物的变形监测应充分利用精测网的平面控制点和水准基点作为水平和垂直位移监测的工作基点，根据桥梁跨度监测需要，还要在此基础上建立监测期的基准点，并且在测定的过程中与精测网中线路控制点进行联测。根据相关规范及运营经验，制定相应的复测周期，基准点要求建立在沉降变形区以外便于长期保存的稳定地区，便于长期使用分析的需要，并且要进行相应的编号。监测技术必须符合《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897—2006）中的相关规定，只有这样才能更好地提高基准点的监测成果。

3.3仪器设备要求

变形监测手段较多,传统的几何水准监测是当前铁路运营监测的主要手段，广泛应用于多条铁路的运营监测，其测量精度高,但是易受环境的影响，且需要投入大量的人力和物力，且受列车运行影响，只能在夜间有限的时间段内进行，作业效率不高。自动化沉降变形监测技术近年来越来越普遍地得到应用，其特点是监测精度高，人工干预少，受监测条件影响小，例如在合武铁路合肥段，采用ATR自动目标识别和照准功能的全站仪，仪器标称精度不低于规定范围的精度值，在2台全站仪安装的过程中，将首位置安装在特殊的加工反射凌镜中，实现了自动化监测，京沪高铁部分地段使用自动化静力水准仪器，数据远程适时传输。但自动化设备一次性投入成本相对较高。综合考虑各方面条件，运营监测应仍以传统二等水准监测为主，自动化监测为辅；重点难点工程以自动化监测为主，二等水准监测方法为辅。常规二等水准监测与自动化监测优势互补、互为备份，亦可相互校核。

3.4大跨度梁运营监测系统的构建

3.4.1监测点的设置

考虑自动化监测的需要，监测点的设置一般通过有限的传感器获取整个系统的运行状况信息，从而获取更加准确的监测信息。目前，这种方式的应用一般是凭借经验进行处理，由于受外界环境等多方面因素的影响，这种监测方式并不能完全确保传感器精确地完成监测任务。当数据异常时，需要介入传统的人工监测，检核自动监测数据，所以监测点的布设还要考虑传统监测的需要，以满足人工监测要求；其次，要根据桥梁监测的具体内容测定各个部位的信息，同时确定最大应力分布和可能产生的应力集中位置；再次，在有限元分析过程中，要做好系统的优化分析，设计人员设计时必须将安全问题和质量问题放在首要位置，只有这样才能更好地进行评估，依据监测内容和测点布置原则，对大跨度桥梁实施测点布置，要依据沉降变形发生的程度和动态监测资料适时动态地进行调整，后期在重点段落有可能需要增加监测点，既要考虑高监测效率与成本，还要满足运营维护的需要。同时，桥墩监测标利用原各周期的沉降监测的既有点，普查后对丢失和破坏的点在原位进行补设。补设时要考虑大跨度梁的特征部位，将其纳入运营监测系统中[2]。

3.4.2数据分析技术数据分析

技术的应用必须建立在数据分析处理系统下，并由布置在监控中心的服务器在相关技术的配合下完成整个系统的任务。在这个过程中，服务器可以自动检测分系统的数据，并对数据实施全智能分析和处理。数据处理中的信号处理必须侧重数据的提取，这样能得到比较全面的数据信号，可以在此基础上对原始数据信号进行处理，以便完成整个系统的科学监测。在数据分析过程中,对数据进行诊断和异常分析也是非常有必要的，从而能比较全面地诊断数据工作状态，并对异常数据实时处理，结合传统监测数据，查找原因。各期监测数据均应与前期数据进行对比分析，结合长期数据，主要分析差异沉降的变化量和变形速率，提出后期的维护解决方案。同时还应综合分析线上线下数据，及时、准确地分析判断桥梁结构变形特征。

3.4.3支座位移监测数据分析

支座位移和系统的结构温度有一定的关联性，他们之间的关系如图2所示。从图2中可以看出结构温度和支座位置之间有紧密的相关性，这种情况下比较容易出现问题和产生支座位移，从而从侧面分析出整个系统的特性，还可以从数据分析结果看出：系统支座位置与结构温度之间的斜率变化可以较准确地反映出整个系统的制作工作性能的好坏，在统计支座位移的过程中我们能比较科学地安排制作的维修和养护，从而提高桥梁支座的承载能力，延长支座的使用寿命。

3.4.4振动监测数据技术

在系统分析过程中，我们对振动监测数据的分析首先必须实施相应的滤波处理，而后在高科技技术的应用下对数据实时分解重构分析，同时要剔除振动数据中的趋势项；最后，在数据分析的过程中利用傅里叶原理进行实时频谱分析，依据分析结果得出监测数据的副频特性，同时在分析的过程中必须剔除桥梁相应的阶振动频率，而此振动频率的实施主要是评价整个桥梁的动力性特点，为整个系统的稳定性监测提供科学的依据，具体的振动信号副频特性如图3所示

3.4.5数据管理技术分析

这里我们说的数据管理技术主要是指数据管理分析的技术形式，在桥梁信息数据分析的技术上，利用这种技术形式能使桥梁管理工作更加科学、全面，并实现数据管理的信息化、科学化，促进桥梁管理的水平。并为用户提出桥梁养护和维护建议。大桥检测体系中各种类型的数据量比较大，而且类型复杂，管理过程中必须构建完整的数据库系统，这种技术必须包含存储技术、查询技术和调用技术。在数据分析的情况下，快速完成整个桥梁状态信息的提取和分析，使得到的数据信息更加图文并茂，直观、全面地展现在用户眼前。数据库管理的主要技术形式包含数据查询、结构状态、状态监控、系统维护以及系统管理等方面的技术形式，这些技术共同作用于桥梁运行监测系统中，能在很大程度上提高桥梁运营监测工作质量和效率。

4结语

随着现代桥梁建设的不断加剧，在进行运营设备的安全管理中，为保证桥梁结构的安全稳定，需要从多个角度，进一步确保列车行车的安全指数。而在这个过程中，桥梁车辆的行车安全，主要集中在加速度以及横向振幅等方面，为满足对跨度中点上的安全防护，可针对安全管理的科学管理依据，进行检测数据分析处理。而对于结构的温度影响变化的控制管理，也可以结合相应的应力结构变化进行结构强度上的合理监管。

【参考文献】

【1】蔺爱军.高速铁路大跨度桥梁水中墩变形监测技术研究[J].铁道标准设计,2012(11):48-52.

篇(6)

关键词：隧道工程岩溶富水 帷幕注浆施工技术

Abstract: in this paper based on the previous research results at home and abroad, to new appropriate (chang) all (state) JinZiShan railway tunnel to rely on, around the curtain grouting technology, introduces in detail the karst rich water curtain grouting method of design and construction process. JinZiShan tunnel karst water curtain grouting through rich and the successful experience of technology in similar projects have certain guidance and reference.

Keywords: tunnel karst rich water curtain grouting engineering construction technology

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：

1. 工程概况

金子山隧道位于利川市西约10km，起讫里程DK264+879～DK271+714，全长6835米，为单线隧道，是宜万铁路十三座复杂隧道之一。隧道埋置深度以DK267+140处最大，约为420m，在向家湾一带埋深相对较浅，约为119m。隧道在DK267+850～DK269+670穿越1820m的向斜核部富水段，此段地层位于金子山向斜核部附近，向斜为储水构造、富水地段，地下水很发育，地质条件比较复杂，并且本段要通过F2断层。该段极易形成突水、突泥和大面积塌方，围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。同时，在隧道施工中在可溶岩与非可溶岩交界洞段因岩溶发育，易产生突水涌泥。隧道在该洞段最大埋深355m，正常涌水量7334 m3/d，最大涌水量45761m3/d。隧道穿越岩溶地层、断层破碎带及深埋软岩塑性变形地段时，因地下水丰富，施工中遭遇灾害性的突泥、突水的可能性很大，极有可能引发重大安全事故。为之，需在可能出现大范围涌水洞段实施洞内帷幕注浆和径向注浆。

2. 注浆原理及注浆工艺

2.1 注浆目的和原则

注浆的主要目的是加固围岩，限制排水量，保证隧道稳定。帷幕注浆主要是根据超前地质预报情况，采取相应的帷幕注浆方式，有效地将地下水、裂隙水排除在开挖范围以外，防止涌水现象的发生。对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生严重突水突泥地段，预测地下水压力≥3.0MPa时，采用加固圈固结范围为正洞开挖轮廓线外8m，平导为开挖轮廓线外5m的超前帷幕注浆。对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生较严重突水突泥地段，预测地下水压力＜3.0MPa并≥2.0MPa时，采用预注浆加固圈固结范围为正洞开挖轮廓线外5m，平导开挖轮廓线外3m的帷幕注浆方案。对不同年代岩层接触带、物探异常区、预测水压大、可能产生突水突泥地段，预测地下水压力＜2.0MPa并≥1.0MPa时，采用正洞预加固圈固结范围为开挖轮廓线外3m的帷幕注浆。 对岩体完整，其结构性可保证开挖，但大面积淌水且流量大于控制排水量，其地下水压力

2.2 帷幕注浆施工步序

2.2.1 施工准备

施工平台和施工场地准备：制作钻机平台或搭建临时施工钻机平台；并进行临建布置，包括水泥、材料存放点，施工用风、水、电和指示控制线路的部设。封闭工作面做止浆墙：为防止注浆施工过程中工作面冒浆，可利用掌子面前方一定范围内的岩层或灌注砼止浆墙。在利用岩层作为止浆墙时需将掌子面找平后喷厚度不小于30cm的混凝土封闭。

2.2.2 注浆浆液配制

注浆材料原材料：水泥强度等级不低R32.5，水玻璃浓度30～40玻美度，TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料，缓凝剂采用磷酸氢二钠，速凝剂采用EC477-92水泥速凝剂。单液水泥浆水灰比1:0.6～1:1，先稀后浓。如果要使水泥浆凝结时间减少，可渗入速凝剂，其渗量由试验确定，一般为水泥用量的2～3%。水泥-水玻璃双浆液：水泥浆水灰比为1:1～1:1.5，水玻璃浓度为30～40玻美度，水泥-水玻璃体积比为1:0.3～1:1。根据需要渗入适量缓凝剂，其渗量由试验确定，一般为水泥用量的1～3%。TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料：水灰比0.38～0.42:1，凝胶时间30分钟，施工时可根据实际情况由试验确定。

2.2.3钻孔作业

注浆孔位标定：在喷射混凝土止浆墙上按设计图纸用红油漆标出孔口位置。

钻机定位：根据极座标法进行钻孔布置和定位。钻机按设计要求准确牢固地安放，确保极坐标“原点”的准确。

钻孔作业：将钻机钻杆伸出，对准所标孔位用三翼合金钻头开孔，钻穿混凝土止浆墙和其它坚硬地层停止钻进。退出钻头，换上跟管钻进的一次性钻头及套管，钻至设计孔深。

安设注浆管：在确定套管内无阻塞物时，即可进行注浆管（注浆管为硬质塑料管）的安设工作。注浆管安放后，在注浆管管口安放注浆管并压紧，以防注浆时漏浆。记录钻孔地质描述及注浆管的下管情况，以备注浆施工参考。

2.2.4 注浆作业

根据不同条件采取分段前进式注浆工艺、后退式分段注浆工艺或后退式一次注浆工艺。原则上采取钻一孔注一孔。注浆结束时，应先打开泄浆管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管路冲洗干净后方可停机。

2.2.5 注浆效果检查、评定和补救措施

根据单孔结束标准和全孔结束标准以及检验所有注浆孔均已符合单孔结束条件，是否有漏注现象综合评断。对注浆过程中的各种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；每循环设2～3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并检查孔内涌水量是否小于0.2L/m・min。

3.帷幕注浆施工

根据设计要求金子山I线隧道在穿越向斜核部富水区时要进行3m超前帷幕注浆预加固和8m超前帷幕注浆。金子山隧道II线在发生岩溶突泥段要按地质条件的不通进行3m和8m的超前预注浆，注浆段长度分别采取为27m和30m两种。同时，金子山隧道在通过向斜富水带时，也需要进行径向注浆止水，满足环保和隧道防排水要求。

8米帷幕注浆段每循环钻孔注浆段长度为30米，开挖22米，保留8米作为止浆岩盘；3米帷幕注浆段每循环钻孔注浆段长度为27米，开挖24米，保留3米作为止浆岩盘。隧道径向注浆在隧道初次支护完成后进行。砼止浆墙厚度：8米帷幕注浆时混凝土止浆墙厚度为2米；3米帷幕注浆时混凝土止浆墙厚度为1米。具体方案根据掌子面不同情况及超前预测预报结果，经过计算报设计单位研究确定。

3.1 实施超前帷幕注浆

金子山隧道3m帷幕注浆加固范围是隧道开挖轮廓线外3米；8m帷幕注浆加固范围是隧道开挖轮廓线外8米。对8m帷幕注浆地段，预测地下水压力≥3MPa，施工时取注浆压力=3+4=7MPa；对3m帷幕注浆地段为1.0MPa≤P0＜2MPa，施工时取注浆压力=2+4=6MPa。实际施工时，要根据实测地下水压力及时调整注浆压力。

3.2注浆工程施工组织及设备安排

帷幕注浆量计算方法，按总注浆量计算，计算公式如下：

Q=Anα(1+β)

其中：Q为总注浆量m3 ；A为注浆范围围岩体积m3；nα(1+β)为填充率，按表1按总量填充率选用。

表1金子山隧道注浆施工中岩体填充率参数表

单孔注浆量可按下式计算，计算公式如下：

Q=πR2hnα(1+β)

其中：Q为单孔注浆量（m3）；R为浆液扩散半径（m）取2.0；h为注浆段长(m)取30m ；n为地层裂隙度(空隙率)；α为浆液填充率；β为浆液损失率，n、α、β可由表1按单孔计算选用。具体的注浆量控制参数由现场注浆试验确定。

3.3 金子山隧道径向注浆分析

金子山隧道在穿越岩溶富水区段时需进行径向注浆。注浆孔布置在孔底环向间距约3.0m，纵向间距2.6m，呈梅花型布置。施工时分段长20.8m为一作业段，一段布设9环，共计189孔。

4. 结论

论文以在建宜昌－万州铁路金子山隧道为依托，讨论了金子山隧道帷幕注浆止水施工工艺和注浆施工方案，详尽介绍了帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备，并就帷幕注浆中注浆量的推算和止浆墙的安全厚度进行了重点探讨，金子山隧道帷幕注浆的成功经验可为同类工程的施工提供技术资料和经验借鉴。

参考文献：

1、高谦、乔兰、吴顺用等．地下工程系统分析与设计．北京：中国建材工业出版社，2005

2、李彪，梁富清．高速公路隧道施工中的岩溶问题研究[J]．工程力学，2000，20(增刊) ： 403-407

3、宋战平．隐伏溶洞对隧道围岩－支护结构稳定性的影响研究[D]．西安：西安理工大学,2006．

4、铁道部第二勘察设计院．岩溶工程地质．北京：中国铁道出版社，1984．

5、袁道先，中国岩溶学[M]，北京，地质出版社，993

6、王建秀，朱合华．岩溶隧道长期排水对围岩参透性的影响．岩土力学,2004．

7、傅鹤林．隧道衬砌荷载计算理论及岩溶处治技术．长沙：中南大学出版社，2005．

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关键词：悬索桥；有限元法；静力分析；动力分析

中图分类号：U448.25　文献标识码：B　文章编号：1008－0422(2007)09－0086－04

1　前言

悬索桥的发展水平在一定程度上代表一个国家桥梁建设的总体发展水平。悬索桥在技术上的突破性发展是21世纪桥梁技术发展的巨大成果之一，它标志着使桥梁工程技术发展水平的桥梁跨度从上世纪初的500m左右跃进到本世纪初的近2000m。

悬索桥的理论研究大概起始于18世纪末19世纪初，Fuss研究抛物线缆的问题。当时，俄国计划在圣彼得堡附近的涅瓦河上建造一座悬索桥，Euler和Fuss作为沙俄皇家科学院的数学家受命研究缆索应取的形状。他的研究揭示了在沿跨向的均布荷载作用下，缆的几何形状为抛物线，缆的水平内力为恒定值的规律．此后，Telford在修建梅耐桥之前，曾就缆的形状向英国皇家学会主席Gilbert请教，Gilbert因而组织力量研究受均匀应力的变截面缆的形状问题。梅耐桥采用GiIbert的建议，通过眼杆数目的增减来改变主缆截面，因此，梅耐桥可以算是第一座注意到理论研究的悬索桥。紧随其后，Brunel在设计克里夫顿桥时，曾就三种缆索形式进行过计算，即：抛物线缆、等截面悬链线缆、均匀应力悬链线缆，其中关于等截面悬链线缆的数学理论是早就由Bernouilli解决了的问题。上述关于缆索计算的理论被当时在英国学习和研究悬索桥的法国数学家和工程师Navier收录在他1823年发表的著作中。

随着悬索桥理论的发展，其结构形式也随之而改变、弹性理论的出现使得悬索桥中加劲梁的高度显得非常高大，结构形式显得很笨重。此后，随着悬索桥挠度理论的发展，从理论上消除了加劲梁抗弯高度的下限，在悬索桥的设计中出现了追求细柔和优美的倾向。经过Farquharson，Von，Karman，Bleich及Steinman等多年的研究，认识到破坏的原因是气动外形不良及抗扭刚度过低导致。又经过大量风洞试验和分析发现桥面中央开槽并有上下两个平纵联合的闭合框架加劲梁具有良好的气动稳定性。于是，在塔可马桥的重建中就采用了这样的方案，并且根据类似原则，对以前所建的几座悬索桥进行了加固。紧随其后，英国在为修建其福斯桥和塞文桥而进行的风洞实验研究中，找到了气动稳定性更加优越的加劲梁形式，这就是本文桥中所采用的那种具有较大抗扭刚度和气动外形良好的扁平箱梁。

国内外，许多学者对不同类型的悬索桥进行了静动力学分析，得到了它们的静动态参数。吉林，冯兆祥对江阴大桥进行了静载实验分析，获得了大桥的静动力学特性参数。H.T.Chan,L.Cuo,Z.X.Li建立了大跨径高预应力桥梁的有限元模型，并分析了其动力学特性，等等。

本文建立了某悬索桥的有限元分析模型，对其进行了静力学分析，获得了该大桥的静力特性参数。同时进行了动力学分析，获得了该大桥的动力特性参数。

2　某悬索桥工程概况

大桥位于湘江湘潭三大桥下游4.3km处，其桥梁为双飞燕斜拉索钢管混凝土拱桥，桥长1340m，主跨400m，桥宽27m；设计行车速度为60km/h，双向6车道。由中国铁建铁路第四勘察设计院设计，桥梁总投资约3亿元，2006年底建成通车。该桥作为城区段河东、河西地区的纽带，是该市实现“城区向东、向北发展，实现百万人口百平方公里”城市发展目标的关键性工程。桥面选取为壳单元，吊杆选取为杆单元，拱选取为梁单元，钢横梁选取为梁单元，加劲梁选取为梁单元。共有吊杆40根，其间距为8m，桥面厚度为40cm。本文仅计算拱和主跨桥面及吊杆。桥面简支，拱与地面固支。建立悬索桥的模型，见图1。

3　悬索桥静力学分析

静力分析将采取设计荷载，以面力的形式加载桥面上，主跨两端各40m不加载。通过计算得最大位移在跨中，变形见图2，最大位移为0.013475m。应力见图3，最大应力为0.2MPa，最大应力位于跨与拱相接处，位置见图4。

通过对大桥的静力学分析，我们可以得到如下结论：在设计荷载下，桥梁的强度和刚度满足国家规范和设计要求；在设计荷载下，桥梁没有产生塑性变形，表明该桥具有较高的性能储备，具有良好的承载能力。

4　悬索桥动力学分析

桥梁结构在承受车辆、人群、风力和地震等动载荷作用下产生振动，桥梁在动荷载作用下的受力分析是桥梁结构分析的一项重要任务。其振动问题影响因素复杂，仅靠理论分析还不能满足工程应用的需要，桥梁的动载分析就成为解决该问题必不可少的手段。动力分析不但可以提供桥梁的基本参数和特性，而且提供了控制桥梁共振产生的条件。

通过动载分析测量桥的动力学特性和动力性能，以此来判断桥梁的运营状态和承载能力，确定其是否满足国家标准。如，动力系数是确定车轴荷载对桥梁动力作用的重要技术参数，直接影响到桥梁设计的安全与经济性能。桥梁自振频率处于某个范围时，有由外载引起共振的危险。本文主要计算分析桥梁结构的自振特性。主要参数包括自振频率。通过有限元分析可得到大桥的前四阶模态频率分别为0.28968Hz，0.32968Hz，0.43833Hz，0.58005 Hz。同时，可以得到大桥的动应力响应。

通过对大桥的动力学分析，得到如下结论：桥梁的最大动应力和动挠度小于国家标准容许值，说明大桥设计符合国家规范；大桥的一阶振动频率为0.28968Hz，远离共振频率，大桥具有良好的动力特性。