时间:2023-03-27 16:51:05
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇铁道工程技术论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
二、设置鉴定科目与技能实训
高职教育以培养高等技术应用型专业人才为根本任务,以学生获得综合职业能力为目标,因此,设置鉴定科目和技能实训时应以为培养学生提高综合职业能力服务,提高学生的综合职业能力,综合职业能力包括专业能力、方法能力和社会能力。专业能力通常包括技能知识、技能的运用与创新、专业知识、相关岗位法律法规运用等;方法能力一般包括自我控制与管理、关于计划、时间、决定等管理、再学习能力等;社会能力涵盖人际交流、法律意识、社会责任心、团队协助、职业道德及自信心等方面内容。根据高职铁道工程技术专业毕业生毕业后跟踪调研结果,可以将其专业岗位群分为:(1)以个人素质和工作需要为依据,分为技术管理、经营管理、生产管理及工程组织等各种各样技术管理人才;(2)从事地下铁道桥隧、铁路轨道施工的施工员、从事铁路工务设备的维护工作养护员等现场施工与养护管理人才;(3)从事资料员、后勤技术员、设计员等从事小型工程项目人才。此外,又可以根据铁道工程技术专业各个岗位群需求的综合职业能力,可以将技能实训和鉴定科目类型设置为:(1)综合专业技能的实训与鉴定。通常包括顶岗实习、综合试验强化训练、毕业设计及毕业实习等内容;(2)基础技能的实训与鉴定。主要内容有基础写作技能、计算机基本技能及外语基本技能等;(3)单项专业技能的实训与鉴定,一般有课程设计实训、专业课实训、课内实训等。
三、铁道工程技术专业技能实训方法
1.合理安排铁道工程技术专业实验实训教学
铁道工程技术专业实验实训课是开展实践教学的重要手段,可以加强学生的动手能力和创新能力,因此,应合理安排实验实训教学,重视实验实训课的教学质量。具体安排如下:(1)针对新生的教学安排。应设工程制图、思想道德修养与法律基础、计算机网络基础等基础课程,让学生掌握基本理论知识,为今后学习专业技能奠定一定的基础。并根据各门基础课程的特点配套相应的实践教学环节,例如,思想道德修养与法律基础,可以配套辩论赛环节,提高学生的口才与应变能力,同时帮助学生树立正确的法律观和道德观;又如工程制图可以设置CAD制图实训,计算机网络基础可以设置计算机操作实训等。(2)对于大二学生,应侧重安排本专业专业课程,并在专业课程学习过程中穿插相应的实验实训课程,例如,在施工测量课程中穿插安排测量实习;在工程力学应用课程中穿插工程力学试验环节;在地基基础施工与检测一课中安排土工试验课程。以学年结束前3周为施工实习周,在现场技术人员的带领下,由实习教师组织学生深入施工企业一线进行实践教学。
2.实现实验实训课与职业技能培训和鉴定有机结合
通过职业技能的培训与鉴定,可以提高学生的职业技能和职业素质。高职院校不仅要抓紧铁道工程技术专业实验实训课的教学环节,还应结合职业技能的培训与鉴定,使其与相应课程的实验实训课程有机结合,这样还有利于职业素质教育在日常教学环节中渗透,在课程考核和职业技能鉴定中落实。此外,还应多鼓励学生参与职业技能培训与鉴定,提高自身动手能力和操作能力。同时,还可以定期开展技能大赛,让学生在大赛中提升自我,取长补短,培养团队精神。
3.加强学生综合应用能力实训
随着我国基本建设规模的扩大,隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著,隧道工程的数量和长度明显增加,规模不断扩大。因此隧道工程的安全施工和贯通,是不可回避重要任务和技术难题。危及隧道工程施工的地质病害大致分为三类:1不良工程地质条件,诸如岩体的裂隙发育密集带、构造破碎带、岩溶发育带、以及人工采矿造成的不良地质条件和高地应力造成的危害等;2不良水文地质条件,诸如岩溶水、构造和裂隙水等;3不良环境条件,诸如有毒有害气体和强放射性的环境。对于以上地质问题,在隧道工程的勘察设计阶段,已经投入大量的地质勘察工作,但是由于地质、地形条件的复杂性和相应勘察技术的现状水平,以及时间、经费等条件的限制,勘察阶段的地质资料一般难于达到施工阶段的精度要求。国内外因地质条件不明造成隧道施工事故的教训是不少的,例如:日本越新干线中山隧道涌水淹没事件;前苏联贝加尔—阿穆尔干线上某隧道的突水事件;我国成昆线、大秦线、衡广复线建设中,因地质问题的停工时间约占到1/3;以及不久前发生的四川某隧道瓦斯爆炸,造成重大事故和人员伤亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的,因此强调加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。
我国隧道地震波超前预报技术的研究起始于上个世纪的90年代,铁道部第一勘测设计院物探队提出“负视速度方法”。铁道部第一勘测设计院是较早研究隧道地震超前预报的单位。他们在1992年7月,利用地震反射波方法对云台山隧道进行隧道超前预报,预报成果与开挖后的隧道左壁“破碎带”和“断层”的位置基本一致。从上个世纪90年代初开始,我国物探技术人员一直没有停止对隧道地震超前预报技术的研究。曾昭璜(1994)研究利用多波进行反演的“负视速度法”,这种方法利用来自掌子面前方的纵波、横波、转换波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所产生的负视速度同相轴来反演反射界面的空间位置与产状。北方交通大学的陈立成等人(1994)从全波震相分析理论和技术的角度研究隧道前方界面多波层析成像问题,进行隧道超前预报。他们的研究成果在颉河隧道、老爷岭隧道地质预报中应用,取得预期的效果。该方法的工作原理是以地震反射波方法为基础。工作中他们根据娴熟的地震反射波技术进行数据采集和数据解释,当时没有开发出针对隧道地震预报的处理系统,同时受当时条件所限制,该项技术未能得到进一步深入研究和发展。
1995年左右铁道部下属单位引进瑞士“TSP202” 隧道地震波超前预报的仪器,当时曾组织系统内有关地质和物探专家在隧道工点进行了试验,未见明显的效果,认为其技术与“负视速度方法”基本一致,对其处理解释系统争议较大、认识褒贬不一,试验工作无果而终,该设备技术的消化工作也就搁置了。时隔7年后,隧道安全施工要求进行地质预报,该仪器设备由铁路系统的工程局又开始第二次引进,并直接用于隧道施工的预报工作。可以说由于第一次引进消化工作不深入,造成第二次引进后出现:应用工作中的盲目性和简单化,以及其他一些不正常现象。在宜万铁路隧道施工中不断出现的问题,使人们开始反思,不少论文也提出了存在的问题,铁道部也下发文件要求科学地进行超前预报。可以说短短几年的应用实践,人们仍然在探索着地质预报技术的进步。
隧道地震波超前预报属于物探技术,但比地面的地震波物探技术复杂,我国的地质物探工作者一直没有放松该技术的研究工作。北京市水电物探研究所研究地震波勘察检测技术已经有近20年的历史,并且是多道瞬态面波勘察技术的发明单位,生产的SWS型工程勘察与工程检测仪器系统,已经为400多家勘察设计、高等院所广泛应用,并且出口日本等国家。2003年该所投入人力物力研究隧道地震波预报技术,研究TGP12型隧道地质超前预报仪器,以及孔中高灵敏度三分量检波设备,方便的孔中耦合技术,和Windows编程的数据处理软件系统。在经过大量的预报实践验证后,于2005年通过了由国家隧道中心王梦恕院士组织的国内著名隧道专家的评审鉴定。该仪器系统推向市场不到2年的时间,已经有近20台套投入到隧道超前地质预报工作中应用,反馈信息普遍受到用户的好评。
铁道部工程设计鉴定中心赵勇主编的《高速铁路隧道》一书,提出隧道地质超前预报的方法有以下部分组成:①地质分析、②超前平行导坑预报法、③超前水平钻孔法、④ 物理探测法。并阐述物理探测法与地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法相结合,解决不同地质灾害的应用原则。书中介绍了国产TGP隧道地震波预报系统,声波反射方法,地质雷达方法,红外探水方法等。
本文就隧道地震波预报技术中的若干关键问题,并结合应用中的实际问题阐述如下,目的在于引起同行们讨论,促进地震波预报技术理论水平的提高,促进采集数据质量的提高,促进资料的解释推断工作向合理化方向发展。
一、隧道地震波方法的预报原理
隧道地震预报工作利用地震反射波原理,在隧道内以排列方式激发的地震波,向三维空间传播的过程中,遇到声阻抗界面会产生反射波。声阻抗是介质传播弹性波的速度与介质密度的函数,介质的声阻抗数值为速度与密度的乘积。因此地层中的岩性变化界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等界面会产生地震反射波,这种反射波被布置在隧道内的检波器接收,输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理,实现地质预报的目的。
由此可以看出,隧道地震波预报技术是通过直接探查声阻抗变化的界面,经过人工分析实现间接推断地质病害的方法。
图(2)不同夹角构造界面的地震波路径与反射波记录形态
图(1)示意与隧道斜交的构造面,其地震波传播的路径图,构造面上的地震波反射点在白色园内。图(2)示意不同夹角构造面的地震波路径与反射波记录形态,与隧道夹角不同的构造面其反射点位置不同,地震波传播路径偏离隧道轴线也不同。构造面与隧道正交时地震波传播路径与隧道轴线平行,右图为与隧道正交构造面产生的地震反射波记录,根据反射波同相轴计算得到界面与检波点之间岩体的地震波速度,该速度代表隧道围岩的性质。由非正交条件下地震反射波记录获得的速度为地震波传播路径岩体的“视速度”,“视速度”值的大小不仅与路径上岩体的性质有关,而且与界面和隧道的夹角有关。应用地震波预报构造面位置的计算是利用地震波在炮孔段的传播速度,各构造面之间岩体的速度是综合界面反射获得的“估算速度”,不是隧道围岩的真速度,应用中结合反射点偏离隧道轴线距离的远近和岩体的各项异性分布综合考虑使用。
图(2)是理想模式的三份量地震波时距曲线形态。实际工作中采集的地震波是错综复杂的,理想模式的地震波是不常存在的,记录上普遍存在有来自三维空间中多个方向的反射波,和各种形式的干扰波,这是应用技术中首先考虑的问题。
针对隧道地震波传播的复杂性,TGP地震预报系统不仅利用地震反射波走时关系,同时采集空间地震波三分量记录,进行地震波的极化分析与计算,该技术的突破有利于地质构造面产状、规模和地质体性质的预报。
二、TGP隧道地质超前预报系统
隧道地震波预报的早期研究,是由研究和利用地震波在时间空间域中的运动学特征开始的,工作中认识到仅仅利用地震波运动学和动力学特征是不够的。隧道工程的地震波在全三维环境条件下传播,这种条件比地面上的平面半无限空间条件复杂得多,而且隧道内地震波的接收与激发测线与探测目的是近于垂直或者大角度相交的条件,因此影响在地质构造面上获得大长度大面积的地震波信息量。针对这种状况,预报工作仅仅利用单一模态的地震波难以胜任。因此,TGP系统强化采集地震波的多波列信息,综合利用地震波的多波列震相信息,因此TGP系统的功能得到明显的增强。
TGP隧道地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。图(3)是TGP隧道地质超前预报系统的主机。其处理软件由地震波数据输入与编排、空间坐标建立、能量均衡、干扰波分析与去除、触发时差校正、谱分析、纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。
转贴于
工程应用中,TGP型隧道地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息,说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求,预报距离一般采用150米至200米。TGP型隧道地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能,利用逐次递进的位置相关分析,和源生成果对比等处理功能,有利于去伪存真和排除异常,提高预报成果的质量。该系统2005年8月通过由国内知名隧道、地质、物探专家组成的专家组评审鉴定。专家们一致认为“TGP12仪器与相关的处理系统,性能稳定可靠,采集的波形完整,信噪比高,与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平,可替代进口产品。”具体评审意见如下:
1、TGP12是集信号放大,模数转换,数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备;优于利用微机装配式结构的仪器,TGP12适合在恶劣的隧道环境中使用。
2、TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度,指向性强和较宽的频带响应等特点,因而拾取的地震波信号具有高的质量品质。TGP12孔中接收检波器采用黄油耦合,方便、经济、快捷。优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式。2米长的钢导管难于携带、运输,价格昂贵,一次性使用,费事费工费财。
3、TGP12的地震波采集触发是开路触发方式,即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断,信号线同时开路触发仪器采集,仪器采集无延时差,保证定位的准确性。超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案,由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致,因此会造成仪器采集的走时误差,这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用,更何况隧道岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上,以岩体波速4500m/s~ 5500m/s为例计算,每一毫秒误差会造成2~3m的预报距离误差,一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒,因此由20多次激发的平均线计算隧道岩体速度,和利用存在误差的时间计算距离,两次误差的乘积造成的误差不容忽视。
4、TGPWIN隧道地震波处理分析软件借鉴了已有相关软件的长处,并充分考虑弹性波在三维空间的传播特点,以及根据TGP仪器采集的数据格式编写。功能特点如下:
(1)全中文界面,通俗易懂,对地震波信号的处理过程,直观、方便,具有友好的人机操作界面。
(2)对P波、SH波、和SV波的分离完善合理,这是超前地质预报数据处理的关键工作之一。
(3)处理软件具有相关部分互相检查的功能,例如点击偏移归位成果图上的反射界面位置,程序会转到该位置界面的反射波组位置,通过分析反射波组的连续性、反射波的极性和能量,确定偏移成果的可靠性和性质。有助于去伪存真,由此及彼,由表及里,深化认识,使预报结论科学可靠。
(4)TGPWIN处理中有自动处理方式,也有手动处理方式,有深入分析异常可靠程度的追踪功能,这样设计既适应非物探专业的普通工程技术人员使用,又适应物探专业人员分析地震波传播特性,对复杂地质条件进行深入研究工作的需要。
5、TGP12系统只要增加不多的配套附件和软件模块,就可以增加仪器用于隧道检测的其它功能,例如:对已衬砌的隧道进行衬砌脱空检测,检查隧道围岩中隐蔽的病害(岩溶)。也可以在掌子面上用锤击的激发方式做到短距离更为精确的地质预报,因而它是一机多能的设备。
TGP12的性价比与国外同类仪器相比具有明显的优势。而且研发、生产在国内,用户可以获得及时周到的技术服务和技术支持,以及仪器维修等方面的方便性。
三、工程应用实例
中图分类号:G718 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)08-0025-02
高职院校在社会服务方面的主要资源是人才、知识和技术,社会服务的主要手段和形式都依托人才、知识和技术,高等职业院校需要根据行业特点、所处区域社会经济特点,认准社会需求,结合学校已有资源,在实践中探索具有特色的服务模式。
实施“校企一体化”订单培养模式
高职院校在确定人才培养目标时应以企业需要为主体,构建课程体系时应以实践能力为主体,职业岗位的能力、标准及其岗位数量的确定应取决于企业的需求,因此,企业在人才培养过程中与学校同样起着主体作用。
南京铁道职业技术学院长期与南京地铁合作,每年接收大批培养订单,具备构建校企办学共同体的良好条件,可更好地发挥南京地铁在人才培养中的主体作用,实现校企一体化办学。
(一)理事会领导下的院长负责制
南京地铁公司与南京铁道职业技术学院联合成立办学共同体“地铁学院”,实行理事会领导下的院长负责制,理事长由地铁公司总经理担任,副理事长由南京铁道职业技术学院院长担任。理事由7名成员组成,其中地铁公司的领导和专家有4人,凸显办学共同体中企业的主体地位,从运行体制机制上解决了长期以来主体关系不明、企业积极性不高、合作比较松散、难以为继的“瓶颈”问题。同时,通过制定理事会合作章程,明确各方在校企合作机构中的权利与义务,以及相应的考核、奖惩等一系列管理制度。随着长三角地区城市轨道交通的快速发展,地铁学院将吸纳其他城市地铁企业加盟,为更多的城市地铁提供人才培养培训服务,逐步形成“1(南京铁道职业技术学院)+1(南京地铁公司)+N(若干城市地铁公司)”的理事会结构。
理事会负责地铁学院的管理制度制定、目标定位、发展规划、人事安排、人才培养等重大事项决策。地铁学院主要负责统筹人才培养方案制定、师资聘用、教学管理等方面的工作。在地铁学院的指导与统一安排下,由南京铁道职业技术学院相关二级院系和地铁公司相关部门联合开展教学实施工作。
(二)校企一体化运行机制
在办学过程中,地铁学院积极探索校企四个“一体化”运行机制,即管理一体化、育人一体化、资源一体化、文化一体化,形成校企一体,合作办学、合作育人、合作育人、合作就业的长效机制。
管理一体化 以理事会形式实现校企双方对地铁学院的共同管理。由地铁公司人力资源、培训、生产组织等部门负责人和南京铁道职业技术学院相关职能部门、教学单位负责人组成一体化的管理团队。在团队合作中取长补短,提高了专业教师的实践操作技能和对生产实践、企业文化的理解,同时也提高了企业技术人员的理论素养和研究水平。团队共同制定专业标准、课程标准,共同编写工学结合教材,建立双方员工相互任职的长效机制,在校企深度合作的过程中,实现互相支撑、共同发展的校企合作新局面。
育人一体化 严格贯彻“以职业能力为标准、工学交替为手段、企业参与为主导”的指导思想。校企双方按照职业岗位需求制定人才培养方案,将企业的生产经营活动与教学改革相互结合,在教学中不断融入新理念、新知识、新技术和新工艺。校企共同实施教学,引入企业评价模式,建立由学习过程评价、传统考试、职业技能鉴定、职业技能大赛等构成的人才培养质量综合评价体系,共同评价人才培养质量。近年来,订单班的毕业设计(论文)在企业完成,企业的技改项目和攻关难题成为学生实践技能训练和毕业设计(论文)选题的首要来源。学生在学校和企业两个场所交替学习,校企共同担负订单人才培养任务。
资源一体化 地铁学院教学团队由南京铁道职业技术学院教师和地铁公司专业技术人员组成。校企人员相互兼职、岗位互换;加强企业技术人员教学能力培训,提高教学水平;派教师下企业,提高专业教师的“双师”素质。校企双方可用于教学的资源向“地铁学院”全面开放,满足地铁专业学生实习实训的需要。在地铁公司建立具有校企深度融合特色、以职业能力培养为核心的稳定的校外实习基地,通过合作共管、共同建设、强化管理,不断提高校外实习实训基地建设质量,逐步实施校外实习基地的多功能开发,着重开发教学车间或教学工作室,建设了生产实景同步视频传输系统,初步实现了车间与课堂整合、学生与员工一体。
文化一体化 将地铁企业愿景、价值观念、经营理念、员工行为规范、企业精神等地铁企业文化融入课程,融入教学全过程,培养学生的职业素养和精神品格。校企共同编写了《地铁运营职业化员工读本》,通过开展“迈向南京地铁”系列活动、地铁志愿服务活动、地铁工程技术人员走进校园开设讲座等活动,将地铁企业理念和企业文化元素融入校园文化建设之中,为学生创造富有地铁文化特色的学习环境。
“校企一体化”订单培养模式将学院的人才培养、科学研究、社会服务三大职能有机地结合起来,不断碰撞出新的发展思路。
(三)校企共同构建科研平台
通过建设科研创新团队,集中学院内有限的人力、物力和财力,加强各专业之间的交叉综合,能够有效地提高学院的科研水平和科研成果的质量,提升科技服务能力。通过科研创新团队的组建,既培养了专业带头人,锻炼了科研队伍,促进了教师科研水平和教学水平的提高,又提高了学校的社会服务能力。
根据全国轨道交通的发展需求,南京铁道职业技术学院与南京浦镇车辆有限公司共建了江苏省轨道交通控制工程技术研究开发中心,开展了轨道交通控制工程技术领域的技术研究、产品开发和成果转化,针对轨道交通控制工程技术水平以及关键设备与应用技术,培养技术开发人才,开展轨道交通通信信号、机车车辆、铁道工程、供电、电气自动化、信息技术等职业岗位的技术技能培训。
南京铁道职业技术学院二级院系依托专业成立了轨道交通信号研究中心等机构,与企业共同开展课题研究,共同研发项目,同时也能够在资金、设备和技术等方面获得企业的支持。近年来,学院承接了南京地铁公司的《南京地铁远程诊断系统》、上海铁路局的《基于2006版微机监测信息分析应用的研究》等科研项目。
为保障学校科研创新团队功能的实现,学校在提供稳定充足的经费、办公实验场所、器材设施、充裕的时间等方面,给予可靠的保障,营造出宽松和谐的工作环境。同时,建立和完善科研和技术服务工作激励机制,充分运用科研和技术服务工作的政策导向作用来激励科技人员,创设良好的科技工作氛围,调动教师参与科研和技术服务工作的积极性、主动性和创造性。
“政企校”合作共建实训基地和轨道交通培训学院
校企合作是高等职业教育改革发展的动力。高职院校要坚持开放办学、互利双赢的校企合作方式,不断创新办学思路,充分利用行业办学的优势,挖掘行业资源,大力推动与行业企业的联动互动。高职院校要结合自身的办学特点,从地方经济社会发展出发,从培养职业人才的需要出发,尤其应重视研究依托行业产业求发展问题,加强学校资源配置,使有限的资源发挥出倍增、放大的作用。同时,高职院校应积极主动地开发自身的吸引力,使企业增强对校企合作“互利互赢”的信心。与企业开展多方面广泛的合作,积极帮助企业解决发展中遇到的问题,形成密切互动的关系,从而形成稳定的校企合作的关系。
南京铁道职业技术学院与铁道部安监司、上海铁路局、南京地铁公司等相关轨道交通企业充分发挥各自的优势,建立了政、企、校多方合作建设投入机制。实训基地包括高速铁路、地铁设备,高速铁路设备采用具有国际领先水平的CTCS-2级列车运行控制系统等新设备,并预留升级为CTCS-3级列车运行控制系统接口。地铁设备采用基于无线通信的列车控制系统(CBTC)及行车指挥系统(ATS)。
在实训基地建设过程中,校企加强合作,逐步完善基地的教学、科研、培训、职业技能鉴定、示范展示推广“五位一体”功能。一是教学功能,职业教育中的实习或实训,通常是在真实的职业环境中进行的。实训基地可以为铁道运输、信号、通信、机车车辆、供电等专业进行理论实践一体化教学,为多项技能实训提供真实的实验、实训环境。二是科研功能,为轨道交通的科研单位及合作院校、企业在高速铁路领域的科研开发提供试验平台和基础条件,为工程实验提供技术平台。三是培训功能,双方共同建立轨道交通培训学院,将轨道交通培训学院建成企校双方共同培训、共担就业、共铸文化、共谋发展的办学共同体,实行“融合管理、共享使用”的合作管理机制,填补国内高铁培训基地的空白,提升企业员工培训质量和后备人才培养质量,满足各路局技术培训、高速铁路新技术新设备技术培训、上海铁路局每年的技师培训、铁道部技师培训以及未来海外客户的培训项目。四是职业鉴定功能,用作铁路特有工种职业技能鉴定训练和考试的基地。五是示范展示推广功能,建成高速铁路工程施工的示范线,成为轨道交通新产品新技术、新工艺、新设备、新材料的对外展示的平台及推广应用基地。
社会服务是高等教育教学和科研职能的延伸,学校的社会服务能力建设任重而道远。高职院校要充分挖掘科研项目和社会服务项目中的育人功能,正确处理教学、科研与社会服务的关系,在学校的社会服务能力建设中,要根据各自学校的特点,加强科研、教学与社会服务之间的有机联系,发挥自身优势,服务注重实效,服务的内容和形式可以丰富多样。在社会服务过程中求得生存、发展,增强学校总体实力。建立长期合作、互惠互利有效的校企合作关系,努力开创高职教育的新局面,为培养高质量的高端技能型人才,更好地服务行业、区域经济发展做出应有的贡献。
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从目前我国的高速铁路的开通情况来看,一部分的线路雷击事故还是较为频繁的,雷害导致的跳闸也是其中的一个重要因素。随着我国铁道运营里程的快速发展,重载以及高速铁路的迅猛发展,从而减少因接触网发生雷击故障而造成的事故发生,它具有重要的理论意义与工程应用价值。我们可以利用电气化的几何模型来分析回流线对于接触网雷击的屏蔽效果,并通过仿真软件分析雷击回流线的时候接触网上所感应的电压。并深入研究高速铁路 AT 供电的方式以及接触网避雷线的保护情况,从而推导出高架桥单线与复线铁路的避雷线设计高度。
一、国内外高速铁路接触网防雷的现状
随着我国高速铁路的快速发展,应考虑牵引高铁线路的结构等级与所经过的地区的雷电灾害频率,所经过的土壤所含电阻率与地形地貌等自然条件的情况,共同来设计牵引系统所进行的防雷设计。欧洲率先就拥有高速铁路的国家之一,它对雷击的接触网造成了牵引性的供电系统灾害有着丰富的实践经验,设计的标准是一年时间之内 100千米牵引网将会遭受雷击的次数来做为评定的标准,只是采用牵引变电的配带综合性自动重合闸与避雷器来限制雷电电压过高,避雷器不能够减少因雷电的侵入而减少损害接触网的次数,只能够对接触网的过电压起到有效的保护作用。无论是对于欧洲的气候条件还是经济等方面的因素考虑高铁的接触网进行有效的避雷也是十分重要的。
二、国内接触网防雷接地设计的概况
我国铁道接触网的防雷设计主要是依据《高速铁路设计规范》、《铁路电力牵引供电设计规范》与《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》来进行规定的。根据雷电日的数量来分为4个等级管理区域:年平均雷电日在20d及以下地区为少雷区,年平均雷电日在20d以上、40d及以下地区为多雷区,年平均雷电日在40d以上、60d及以下地区为高雷区,年平均雷电日在60d以上地区为强雷区。《高速铁路设计规范》中规定重污染或是重雷区以及高路基、隧道口等重要的地段接触网应该增设氧化锌避雷器。接触网中的防雷设备主要是指接触网上所安装的避雷器,为了减少对综合接地系统上其它电气设备的影响。
三、高速铁路接触网防雷的措施
(一)接触网安装形式
现有高速铁路一般是采用AT供电方式,AF线与PW线安装位置,此时的PW线安装位置在AF线下方。采用电气应为:几何模型与先导发展模型的应计算该安装形式下的接触网线路来直接减少落雷的闪络概率,将它调试为自然雷中的90%为负极性。雷击闪络的次数和线路的暴露宽度 D( I)以及地闪密度是息息相关的。再乘以地闪密度即可以求出线路的年雷击闪络次数。PW线位置提高后还可对AF线与T线产生屏蔽,AF 线与T线直接落雷的次数将会大大的降低,但PW线落雷的雷电流幅值较高的时侯还是会造成AF线与 T线绝缘子的反击闪络,另外AF线与T线绝缘子仍存在雷电感应闪络的可能。
(二)合成绝缘子的采用
雷电所造成的接触网重合闸失败,将会导致供电的停止,其最根本的原因就是绝缘子受到了工频续流电弧烧蚀后的炸裂、破损,线路绝缘不能自行进行恢复,重合闸就会失败。如上所述,为了防止绝缘子的烧蚀损坏,一定要防止线路闪络与工频电弧建立。目前,我国输配电线路中所采用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子与合成硅橡胶绝缘子,线路所具备的重合闸条件,而非瓷绝缘子烧蚀后的伞群已是完全脱落的。合成绝缘子在工频电化烧蚀之后,硅橡胶材料的成分将会发生变化,材料中遇热的易分解成分完全挥发,合成的绝缘子对提高线路 重合闸成功概率有一定的优势,并不能够完全解决线路的防雷问题,建议作为其它主要防护手段的辅助手段规避。
(三)接触网防雷接地
《建筑物防雷设计规范》中规定:对于国家级的会堂、大型展览与博览建筑物、国家级档案馆的重要给水水泵是特别重要的建筑物,应该划为第二类的防雷建筑物。对第二类的防雷建筑物的外部防雷装置应接地设置,相应同时设定方闪电感应、内部防雷、电气与电子系统等接地共用装置建设,雷击时都会成为雷电流的引下线路。当采用综合性的接地系统时,综合性接地系统的接地电阻不能够大于1欧姆,在综合性接地施工的过程中要及时施工完成,还应实测接地的电阻,如果达不到建网的要求,应该采取可靠有效的降阻措施。
四、结论
鉴于高铁的雷电防护问题它从原理上是无论采用何种措施,都只能够减少雷电所引起的故障概率或是跳闸概率,AF线悬挂的采用合成绝缘子,应认真做好接触网的防雷接地措施。我国目前的规范都只有相关的措施要求,但是没有接触网系统的耐雷水平与跳闸率或是故障率等具体的规避标准,防雷设计的深度不容易把握。总而言之,建议完善我国高铁的接触网系统的耐雷水平、跳闸率或是故障率等具体指标,应积极设定科学合理的规避方针,铁路综合性接地系统便是极好的雷电引下接地装置,应该充分利用。
参考文献
[1] 冯金柱.世界电气化铁路概况[J].世界铁路,2003,(3) :14-15.
[2] 于增.接触网防雷技术研究[J].铁道工程学报,2001,1:89-94.
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[4] 刘靖.牵引网雷击跳闸研究[D]:[硕士学位论文].北京:北京交通大学, 2009.
中图分类号:U213.2文献标识码: A 文章编号:
前言
近些年来,随着铁路施工规模的日渐扩大,铁路的轨道铺设质量也存在着很多的安全隐患,铁轨断裂,脱落,下陷,错位等造成火车脱轨,人员伤亡等一系列交通事故,不仅仅严重损害了交通运营的安全性及稳定性,更使得广大人民的切身利益受到了巨大的损害,威胁到社会的稳定,不利于和谐社会的建设进程。铁路是我国重要的交通运输方式之一,近些年来,随着铁路施工规模的日渐扩大,铁路建设对国民经济的发展有着巨大的推动作用。伴随着铁路建设的大规模的展开,在铁路工程施工过程中,轨道的铺设是较为关键的环节,直接关系到整个铁路工程的质量及安全。
一、轨道铺设过程主要施工技术
1、无缝线路施工
无缝线路是使用换铺法铺设长钢轨。铺轨机铺设需要25m工具轨,做好人工拨正荒道,然后完成大机整道后,存放铺轨基地的长钢轨使用长轨运输车运送到施工现场,把长钢轨放在待换长轨的线路道心,长钢人工轨铺设在计划线路上,装车运回换下的周转轨轨排基地再次拼装轨排。单元焊及锁定焊均采用闪光焊,先把500m长钢轨焊接成长度为1000~2000m的单元轨节,在线路经第二次大养达到初期稳定后进行应力放散及锁定焊接形成区间无缝线路。无缝线路应力放散及锁定前应现场量测轨温,采用“滚筒法”或“拉伸器滚筒法”进行应力放散及锁定,并按设计要求设置位移观测标桩。
2、大机整道
为了确保工程进度,需要进行合理的安排,在大型养路机工作时,保障工程车的通行,后方的整道工作需要进行合理的布置。要连续及时的运输面碴,才能确保大养机械施工连续。在区间整道作业机械施工时,各个施工机械之间应随时注意调整跨度,但要保持距离在800 m以上。电脑自动控制整道工作作业的各种技术指标,书面施工技术资料交底经工程技术人员做出后,曲现场人员做好技术确认,再由操作人员正确输入,以确保工程质量,前提是技术确认无误。机械施工要制定切实可行的安全措施,每天及时对机械进行保养,发现问题及时处理,定期进行精度校正。
3、道床预铺底碴
底碴是铁路道床的重要组成部分,位于道床道碴层及路基基床表层之间,起着传递、分散列车负荷的作用,并防止底碴及路基颗粒之间互相渗透,既防止了渗水过度,也起到了防冻保温的作用。是铁路道床的关键组成部分之一。一般存在于道床道碴层以及路基的基床层表面之间的位置。在整个铺设过程中,能够有效的传递或者是分散列车负荷,同时,对底碴及路基颗粒之间的水分发生渗透或者是渗漏,有着一定的预防作用,铺轨前的底砟预铺,用汽车倒运到路基上,机械摊铺,压路机压实(20cm厚),中部拉槽,槽宽60cm,并在中线左侧1.25m处撒一条白灰线,以控制铺轨方向。
4、道岔施工
在道岔施工前,应做好充分的准备。在铺岔基地的拼装平台上,根据道岔设计图准确画出每根岔枕的位置及岔枕编号在道岔拼装平台上,采取龙门吊吊装到位,然后做临时固定,组装道岔,调整道岔各部位位置、结构尺寸,做到精确,把道岔分解成3-5段,导曲线及岔心部分因宽度太大,把导曲线的内轨及岔枕部分分离,方便汽车平板拖车分段运输,再用手推式轨道检测仪与钢轨踏面检测仪检测,通过后把道岔分解,导曲线及岔心部分或因宽度较大,把导曲线的内轨及岔枕部分分离,方便板车分段运运。由两组正线道岔进行联测,首先可用全站仪及道岔前后相连,可精细测设3个控制点:岔前、岔心、岔尾。
5、大机整道
在大型养路机工作时需要进行合理的安排,注意给工程车让路,为了确保工程进度,后方的整道工作一定要进行合理的布置。在运输面碴时要连续及时,以确保大养机械施工连续。整道作业机械进入区间施工时,各个施工机械之间应随时注意保持距离在800 m以上,并随时注意调整。整道工作作业的各种技术指标由电脑自动控制,工程技术人员应做出书面施工技术资料交底,现场人员做好技术确认,待一切确认无误后,再由操作人员正确输入,以确保工程质量。机械施工要制定切实可行的安全措施,每天及时对机械进行保养,发现问题及时处理,定期进行精度校正。
二、轨道铺设过程中应注意的问题分析
1、轨道工程施工通病及防治措施
轨道工程钢筋混凝土枕锚固不良质量通病防治:钢筋混凝土枕锚固采用锚固架锚固,并加强锚固架的检查维修力量,严禁用不合格的锚固架进行锚固,严格控制锚固浆的配合比及灌注温度,并按规定进行抗拔及抗压试验,确保锚固质量。钢轨接头打磨不合格质量通病防治:表面不可出现发黑及发蓝现象,焊头打磨时磨削量要适当;不得横向打磨;打磨时砂轮机要稳定,打磨表面做到光整;圆弧过渡轮廓要圆、顺,不能有明显的突出及棱角。打磨作业过程中,操作人员要重视控制各打磨头的角度及压力变化,如出现异常马上停止工作,找到原因。钢轨打磨是以三个不同的角度对钢轨的工作面来打磨。打磨完成不平度为1m范围内不可超过0.2mm。打磨完成的钢轨来目测检查,要求表面光洁,斑点少或无斑点。对打磨列车计算机输出的轨廓尺寸进行分析,达不到要求的再次进行打磨,最多可打磨三遍。
2、铺设轨道的安全措施
开工前,对所有员工进行上岗前的安全教育。对于从事电器、起重、钢轨焊接、高空作业、电焊工、机械操作司机以及机动车驾驶等特殊工种的人员除了所从事工种的专业培训持证上岗外,还需要经过安全方面专业培训,获得《特殊作业操作资格证书》后,方准持证上岗。开工前进行安全检查,主要检查:施工组织设计中的安全措施;安全防护装置在施工机械设备是否配齐;是否有符合要求的安全防护设施;施工人员有没有经安全教育及培训;施工安全责任制建立与否;针对施工中潜在事故及紧急情况应急预案是否完备等。施工前,应该把施工地点的杂物清理干净;铺设轨道时,把巷道高度比设计高度低的地段找平,对距离短、起伏大的小坡进行找平。施工过程中,阻车器要随轨道铺设的进度配合安装,再投入并正常使用;施工时,低洼处要首先垫平,再进行铺道;在运送轨排,过程中只能用平板车运送,严禁在车上坐人,车速控制不大于2 m/s,安排专人监督跟车。在坡度过大时,为免车倒滑,不可人力推车;作业人员要防止发生意外就不可把头手探到枕木下方,;施工人员保持站稳,传递工具时,要呼叫对方,不准乱扔;调整轨道时,要进行统一指挥,扳道之前要拔开调整方向的道渣,拔曲线时,要道先把曲线两端直线进行拔直后,在调整曲线段。在施工作业过程中,安全防护员在作业范围的两端进行防护,防护距离不小于800米。在此过程中一定时刻坚守岗位,加强瞭望,并保证与驻站联络员之间保持良好的信息沟通。遇有特殊情况,及时通知作业人员进行规避。作业人员不得在桥梁边缘行走、观望。在施工作业过程中,所有人员穿好反光防护服、机具设备贴好反光膜。夜间施工时,要提前备好照明灯具,灯管不得安放在金属架上,电线要架空使用,高度不低于3米。在规定的作业时间终止之前,及时组织施工人员把机具、材料、设备搬运下铁路。并对现场进行反复的清理,确保桥面清洁干净。之后,组织人员从救援通道撤离。保证列车行走安全。
结束语
铁路工程是我国交通运输业中重要的环节之一,直接关系到我国交通网络的完善及运行的安全,铁路工程施工过程中,轨道的铺设是一项极具专业性的工作,同时也是一个比较复杂的工序,对整个铁路运行的安全性及稳定性,有着极其深刻的影响。工作中要以确保工程的万无一失,在工作布置中应该同时兼顾全局,做到质量与效率并重。
参考文献
Abstract: railway erection along the catenary as special power supply unit supplies power for the electric traction locomotives, its purpose is to change the piezoelectric output power through catenary contact wire for wire of electric locomotive operation. Catenary of the particularity of performance in three aspects: the outdoor equipment, no spare, electromechanical integration, these are the basic characteristics of catenary. In this paper, the technical standard of passenger dedicated railway catenary and simple discussion on the construction quality control and analysis.
Key words: passenger dedicated line; Railway; Electrification; Catenary technology; The construction quality
中图分类号:TM922.5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、客运专线铁路接触网的组成及要求
客运专线铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路,也称为架空式接触网。
1、从结构形式看可分为以下几个部分。
(1) 接触悬挂:主要包括承力索,吊弦,接触线及连接它们的零件等。与电力机车受电弓直接接触的是接触线。其中以接触悬挂的种类最多。
(2) 支持装置:支持装置由腕臂,拉杆,定位装置等连接件组成,用来悬吊和支持接触悬挂,并将其负荷传递给支柱或者其它建筑物。根据接触网所在区间,车站和大型建筑物而有所不同。
(3) 支柱与基础:支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷,并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上。支柱有金属支柱和钢筋混凝土支柱
2、牵引供电对接触网的要求
为了满足铁路接触网全天候不间断的向机车进行供电,保证弓网之间的良好匹配,提高接触网的性价比,接触网需要满足:①设备运行安全可靠,在恶劣气候条件下能保证向电力机车正常供电;②有足够的电气强度,保证在牵引高峰时正常地向电力机车提供电能;③有足够的机械强度,保证接触悬挂具有可靠的稳定性;④网上设备的空间位置不影响受电弓取流;⑤网上设备的质量应轻且分布均匀,保证接触网的弹性尽量一致;⑥有足够的防腐蚀性能各耐磨性能,使用寿命应尽可能长;七在保证接触悬挂稳定性的前提下,结构应尽量简化,有利于施工,维护及事故抢修;⑧在最高运行速度下,弓网离线率应在容许的范围内。
因此,这就需要要求铁路接触网不论在什么条件下,必须要保证良好的供电,使得机车能在线路上高速、安全的行驶运行。还要做到在符合上述要求的情况下,尽量做到节省投资、结构合理、维修简便等,同时还要便于新技术的应用。
3、《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对接触网施工的要求
为了更好的指导客运专线铁路接触网工程的施工和验收,铁道部组织编制了《客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》。为了指导施工单位达到标准的要求,同时编制了与验收标准配套的《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》,由铁道部经济规划研究院。其中《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对施工主体提出了如下要求:
(1)施工单位应采用机械化施工,积极推广施工新技术、新工艺、新设备、新材料。在施工过程中还需制定一系列相应的保护措施,以保证路基的完整性和稳定性。
(2)施工单位应应建立完善的质量保证体系,根据指南制定相应的施工组织设计,施工技术管理制度,施工操作细则,施工技术安全措施等。
客运专线铁路电气化接触网技术标准及施工方法
(3)施工中,施工单位应按本指南和有关工程质量管理办法,严格施工质量自查,采用先进的施工工艺和检测手段,进行严格的过程控制,客运专线铁路电力牵引供电工程每道工序的完成,都应采取相应的检测手段检测施工质量,并作好记录;完工后应对施工质量进行全面的综合检测,并应将检测结果纳入竣工文件。
(4)客运专线铁路电力牵引供电工程施工应根据铁路修建的总体施工组织计划,结合施工单位具体情况,做好以下工作:①必须遵守国家、铁道部规定的安全规程,制定切实可行的安全措施,确保施工安全。②必须遵守国家、铁道部规定的质量验收标准,建立完善的质量保证体系,制定切实可行的质量保证措施,确保工程质量。③应用信息化网络技术,推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,提高施工管理水平和施工技术水平。④在保证工程施工质量的前提下,节约能源,降低材料消耗,提高工程施工的综合经济效益。⑤积极改善工程施工条件,降低作业人员的劳动强度,遵守国家有关劳动保护法规,确保作业人员身体健康。⑥所用于主体、附属工程的材料进场前应进行相关的试验与检验,各种工程材料必须符合国家、铁道部现行规范和验标的要求后才能进场。⑦接触网工程施工从进场建点到竣工验收,都应把保护环境、文明施工贯穿到施工中的没有个环节。
二、客运专线接触网施工的特点
由于客运专线接触网的施工管理与一般工程的施工管理之间存在着一定的差异,要求也不尽相同,主要特点如下。
1、接触网是在一定地域和范围内进行施工的项目,所以每一条线路及每一区段的施工都需要按具体的施工对象、施工环境和条件来确定施工方法,因此,铁路接触网施工针对性较强,对工程施工质量要求也比较高。
2、由于接触网施工完全是沿铁路线路进行施工,这就使得接触网施工的施工点增多、战线过长、施工人员分散的问题较突出,对施工的组织和质量控制影响较大。
3、接触网施工由于整体结构复杂,技术含量较高。因此对接触网施工的质量管理工作必须深入细致,防止出现“一步错,步步错”。
4、受气候和地质条件的限制因素较多,这些客观因素不但制约了施工作业的顺利展开,而且往往会打乱全局的施工程序,影响整个。
5、系统工程中各专业工程在施工中相互干扰的机会和机率相当高,如通信与电力及信号等工程的电缆沟同一路肩侧的布置等,在施工组织与协调过程中一但出现疏漏,也将影响工程的质量。
三、客运专线接触网施工中存在的问题
随着电气化铁路的不断的发展,我们在学习和引进国外新技术、新材料、新结构的同时,广大工程技术人员也自主研发了许多接触网新金具和新设备, 随着新技术、新材料、新工艺的不断更新,传统的施工方法和手段已不能满足要求,主要表现为施工队伍的技术素质和施工技术两大方面滞后。
1、接触网施工队伍
(1)施工人员的整体技术素质不高。在从事接触网工程施工的队伍中,只有极少数的技术人员和管理人员具有较高的专业技术素养,大部分施工人员则是由没有受到专业的施工技术培训、教育的普通工人或者是民工,其专业技能和技术水平相对较差,这就容易造成对施工流程、施工工艺等不能很好的了解,致使施工过程中出现各种问题,进而对接触网工程施工质量造成严重的影响。
(2)技术装备落后
我国国内的各施工单位的技术装备较发达国家,显得稍微落后一些。主要表现在施工设备功能不强、性能不高、新度系数偏低;设备综合性能较低,体积大,较为笨重;检测手段和检测设备的精度系数不高。
2、接触网施工标准和工艺存在问题
(1)施工技术及工艺滞后
从全国范围来看,目前我国除少数施工单位外,大多数施工单位的施工 工艺和施工技术还停留在上世纪九十年代初的水平,很难适应目前客运专线铁路接触网的施工要求。
(2)施工的技术标准不协调
接触网的施工与路基、轨道的施工技术标准不协调,接触网一般是以轨面标高作为施工基准点的,而轨道施工的允许偏差较大,导至接触网工程施工质量难以满足技术要求。
(3)技术规范和操作规范不够完善
我国目前还没有一部客运专线铁路电气化的施工标准,每一条线路的施工技术要求除参照国外相应线路制定外,没有更多的通用性和标准化。
我国目前也没有一套客运专线铁路接触网的施工操作规范,除个别施工单位具有较为系统的施工工艺手册外,大部分施工单位或施工队伍在施工时的随意性较大。
四、接触网施工质量控制措施
客运专线铁路电气化铁路与我国现有的160 km/h以下电气化铁路相比,不仅车速大大提高,而且其接触网受流系统、悬挂方式、布置原则也有所不同。接触悬挂是向电力机车供电的重要设备,也是保证250 km/h以上目标值的关键。为了保证运行时受流的质量,必须具有良好的受流稳定性、理想的弹性及弹性均匀性。因此接触线对轨面的高度、跨中预留弛度及导线坡度以及弓网动态参数等对接触悬挂的受流质量好坏至关重要,而这些必须通过精确的施工安装来保证。施工安装精度需满足设计要求的评价接触网质量的重要指标。即安装精度越高,受流质量越好,接触线和受电弓的使用寿命越长,且速度越高对施工的误差要求越高。因此,对接触网的施工误差控制是保证接触网施工质量的唯一途径。尽管目前国内接触网采用了国外发达国家的程序化、数据化施工和中铁电气化局集团有限公司开发的“四个一次到位”国家级工法。
但由于接触网施工工序和所用材料繁多、安装或加工工艺、机具及环境不尽相同,每个施工工序过程仍均伴有误差,如导高、侧面限界的误差、腕臂和吊弦的测量、计算、预配加工及安装的误差等。因此,产生的原因主要来自施工人员、采用的机具、所用的材料、施工方法和施工环境五个方面。要保证施工质量就必须对以下五个方面加以严格的控制。
1、人:指直接参与施工的人员,作为主要控制对象,要充分调动其积极性、发挥其主导作用。有经验表明,要保证施工质量,还必须根据客运专线铁路接触网施工特点,进行系统化的培训;
2、材:材料在生产过程中难免的会出现公差,因此在使用时需要考虑其影响;
3、机:机械控制主要包括施工机械设备、工具和检测器具等控制。因此在施工过程中要根据不同的施工工艺要求、选用合适的、先进的机械设备、机具等,并正确使用、管理以及保养,确定其处于最佳使用状态。例如用经纬仪取代传统的线坠、接触线多功能激光测量仪取代测量杆等等,不仅能使施工测量的精度大幅度提高,同时也可以将施工误差控制在设计和标准范围以内;
4、施工工艺:需要根据工程实际,制定相应的施工方法,既有利于保证工程施工质量,也能加快施工进度,进而提高经济效益;
5、施工环境:指的是工程技术环境、环境因素对工程施工质量的影响。如吊弦、定位便宜均应根据施工当时的环境温度来进行施工控制。环境温度测不准,将直接影响施工质量。由此,在施工时应根据工程特点以及具体条件,对影响质量的环境因素,采取有针对性的措施并加以控制。
客运专线铁路电气化工程属于结构庞大、工艺技术复杂、需要多工种连续性施工生产的建筑安装工程。为了使工程施工达到连续性和均衡性,实现高效、低耗、优质的目的,就必须根据工程的特点,按照科学、合理的施工程序,择优选取先进的施工生产组织形式和施工作业方法,均衡施工进度,确保计划目标的实现。
参考文献
[1]王作祥.客运专线铁路接触网悬挂施工技术与质量控制[J].铁道工程学报.2007(S1)
作者简介:鲍学英(1974-),女,宁夏中卫人,兰州交通大学土木工程学院工程管理系主任,教授,兰州交通大学土木工程学院博士研究生;王恩茂(1968-),男,甘肃庆阳人,兰州交通大学土木工程学院副院长,教授。(甘肃 兰州 730070)
基金项目:本文系高校科研基本业务费专项资金资助(项目编号:212097)、兰州交通大学校教改项目、甘肃省教育科学“十二五”规划项目(项目编号:[2012]GSGXG110)的阶段成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)26-0025-03
一、兰州交通大学工程管理人才培养目标定位
开展特色专业点建设是教育部实施高等学校质量工程的一项重要内容[1],其主旨在于适应国家经济、科技、社会发展对高素质人才的需求,引导高校根据自己的办学定位,支持已有的专业优势,办出专业特色,推进高校专业建设与人才培养紧密结合国家经济社会发展需要,为同类型高校相关专业建设起到示范和带动作用。[2]兰州交通大学(以下简称“我校”)的工程管理专业经过20多年的发展,于2010年通过住建部本科专业教育评估,2011年被评为省级特色专业建设点。作为西北地区唯一的铁路高校和较早设置的工科大学,我校从建校之初就肩负着西部铁路工程技术与管理人才培养的重任;着眼于铁路大发展的人才和科技需求,实施铁路特色专业行动计划。
2001年6月,举世瞩目的青藏铁路开工建设。2004年国务院审议通过《中长期铁路网规划》以来,西部特别是西北路网规模加快扩充,敦煌、嘉蒙、西延、神延、太中银、哈木、精伊霍、兰渝、兰新铁路第二双线、青藏铁路延伸线等相继建成或在建,交通基础设施的日臻完善成为西部大开发的有力支撑条件。在高等工程教育改革和西部“筑路期”的背景下,为了发挥区域行业高校特色专业的比较优势,面向西部艰苦地区铁路建设的人才需求,确定兰州交通大学工程管理专业的培养目标定位为:培养能在国内外工程建设尤其是西部铁路建设中从事项目决策和全过程项目管理的复合型高级管理人才。[3]
二、规划及实施
1.总体思路
以科学发展观为指导,基于PDCA循环的质量管理方法构建工程管理专业人才培养模式,其最具魅力的地方在于,能建立起自我发现、自我改进、自我完善的管理机制,从计划的制定、实施、检查到反馈、改进,形成自成一体的管理体系[4],这对工程管理人才培养的建设与管理来说,是科学合理的、行之有效的方法。
运用“PDCA”循环进行人才培养的总体思路如下:
(1)计划(P)——调查社会行业需求,分析学生基本情况,制定相应的人才培养方案及详细的教学计划。
(2)实施(D)——按照人才培养方案,构建课程体系,制定课程标准,并付诸实施。
(3)检查(C)——评价实施的结果,可通过社会反馈、企业调查、学生考核等手段,明确效果,找出问题。
(4)处理改善(A)——对总结检查的结果进行处理:对于成功的经验加以肯定,纳入人才培养标准;对于失败的教训也要总结,以免重现。
2.实施措施
(1)教学计划。在深入中国中铁集团有限公司、甘肃省勘察院、铁道部第一设计院、中铁七局等企业单位广泛调研的基础上,积极探索符合行业发展趋势和社会对人才需求的人才培养模式,不断修订完善教学计划。人才培养方案力争反映特色,努力汲取学科建设和教育教学改革中取得的一系列成果,将其体现在人才培养方案中。在课程安排上既要体现大土木工程技术背景,又要体现西部地区和铁路建设的特色,科学地处理好各教学环节之间、各类课程之间的关系,构建科学合理的课程体系。作为甘肃省特色专业,教学计划在特色人才培养上的一个突出特点是:着眼于铁路大发展的人才和科技需求,实施铁路特色专业行动计划,设置了“铁道概论”、“交通土建工程结构”、“交通工程概预算”、“交通工程施工与组织”等特色课程,体现了铁路特色和优势。同时,着眼于向公路、建筑工程、房地产等领域的投资与项目管理方向拓展,保障学生在较宽的领域中领悟到大工程项目管理的本质,向社会输送能在国内外工程建设领域从事项目决策和全过程项目管理的复合型高级管理人才。
(2)师资队伍。目前校内在册的专业教师人数共26人,其中教授5人,副教授11人,讲师 9人,助教1人。工程管理专业教师有35人次取得了国家注册咨询工程师、造价工程师、建造师、监理工程师、房地产估价师、律师等执业资格,对土木工程结构设计、施工、概预算、可行性研究等方面教学产生了积极的影响。
近年来,结合青藏铁路、铁路客运专线及高速公路的建设,有80%以上教师参加了相关科研项目,工程实践与科研能力有了极大提高,更好地适应了高等工程教育对师资培养的要求。还有教师走出国门承担了刚果(金)国家一号公路的改建设计、中石油土库曼斯坦专用铁路设计工作。专任教师大都拥有丰富的工程实践经历,善于按工程问题、工程案例和工程项目组织教学,用工程质量事关重大的切身体会教育学生树立一丝不苟、认真负责的工作态度。同时,聘请20余名企业工程技术人员为兼职教师,建立起一支扎根西部、胜任工程教育的“双师型”教师队伍。
(3)课程建设。课程安排侧重于“铁路技术型工程管理专业人才”的培养。注重学生对铁路技术类专业基础知识的掌握,强调学生对所学工程技术类专业理论基础知识与管理、经济、法律类专业理论基础知识的有效融合。按照“精简必修、增加选修、压缩理论课时、加强实践环节”的原则重构课程体系,单门课程建设转向重点课程群建设,“工程经济学”、“工程力学”、“工程测量”、“土木工程材料”等课程被列为校级重点课程群,由课程负责人牵头组织对课程体系、教学内容、教学方法和手段以立项方式开展系统改革与研究。注重培养学生运用所学专业基础知识从事国内外工程项目综合管理的基本能力和解决工程管理实际问题的专业实践能力,着重将学生综合专业实践能力的培养落在实处。
教学内容注重删繁减旧,充实新理论、新技术,反映学科最新发展动态。专业基础课和专业课普遍采用基于工程案例的启发式、探究式、讨论式、学习性教学方法。“工程经济学”、“工程测量”、“交通土建工程结构”、“土木工程材料”4门课程成为甘肃省精品课程。
教师在教材编写、专著出版、毕业设计、教案讲稿、学生实验等方面注重铁路特色。王恩茂、鲍学英、顾伟红、祝连波等教师编写出版了《工程经济学》、《工程造价管理》、《安装工程概预算》、《铁路工程计价》等30余部特色教材,其中《铁道线路工程施工》、《桥梁施工》、《交通土建工程概论》入选普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
(4)创新实践教学。创新实践教学体系由课内实践教学、实习与实训、毕业设计、第二课堂等模块构成。
1)设立“创新教育”必修环节。学生需在四年大学期间完成32个标准学时的相关学习内容,通过相关考核且成绩合格后,获得“创新教育”两个学分。创新教育课由多个独立板块组成,借助开放式教学管理平台,学生通过独立设计、实验、分析、制作、操作、发明等方式,完成创新教育课程的学习。学院制定了创新教育实施办法,从管理机构、竞赛组织、创新实验、论文撰写、学分认定等方面设有实施细则,从制度上保障了创新实践的全过程实施。
2)开展创新性实验,建有甘肃省“道路桥梁与地下工程重点实验室”和铁道部“结构试验中心”等两个省部级重点实验室,另建有甘肃省“土木工程教学实验示范中心”以及工程管理实验室,实验室面积10000多平方米,各类实验设备1500多台(套),总价值3000余万元,必修实验课程开出率达到100%。以教师教改基金和大学生科技创新基金为保障,以全国、省、校三级科技创新竞赛活动为平台,组织学生申请创新实验项目。在教师指导下,学生自主选题、自主拟定实验方案、撰写科学总结报告,由教师根据实验及报告情况给出评分并推荐优秀报告发表到相应科技期刊上。其中,2011年王恩茂老师指导的“秸秆复合式保温墙体材料在农村地区的推广”项目获得甘肃省第二届大学生创业计划大赛三等奖。2011年鲍学英老师指导的大学生创新实验项目“项目管理沙盘模拟实验”顺利通过验收,和课题组学生李信一起撰写的论文《论项目管理沙盘实验在教学中的推广》发表在《高等建筑教育》2012年第2期上。2011年靳春玲、鲍学英老师指导的“大学生课外科技作品”分别获得甘肃省二、三等奖。
3)校企共建教学实习基地。先后与中国中铁、中铁二十一局、中铁西北铁道科学研究院、中铁一局、铁道第一勘察设计院、68011部队等单位签订共建实习基地协议,已建成14个稳定的校外实习基地和4个校内实习基地,基本能够满足学生实习实训的需要。校内外实习基地为学生的课程实践、实习、课程设计、技术实习、毕业设计、学科竞赛、科研实践等创造良好的工程实践环境。
4)组织开展专业交流及各类竞赛活动。2012年组织举办了首届甘肃高校工程管理专业交流会,有来自8所院校的教师和学生参加了交流。连续多年举办算量大赛,组织学生参加挑战杯课外科技活动作品竞赛并取得包括国家铜奖在内的多项奖项。
(5)教学管理。以质量管理为核心,重视教学管理的科学化和规范化,重视教学工作的全过程管理,进一步完善了教学质量监控体系。通过土木工程本科教学水平评估、院级本科教学工作评估、课堂教学质量评估、实践教学评估、新办专业评估、重点课程群达标评估和教学督导等一系列举措,保证了教学质量监控的力度与效果。
进一步健全与完善教学督导体系,保障本科教学质量的不断提高。教学督导委员会在教学改革研究及校内各项评估、课堂教学调研、实践教学环节的监控、教学文档的规范管理等教学活动中发挥了重要的作用。学院对实习、毕业设计、创新教育等实践环节的管理制定有详细的管理办法。以制度的形式确保教授和副教授登讲台为本科生上课;严格执行教师课堂教学质量评价制度;定期召开教学研究会议,开展教学经验交流;长期坚持学生评教与领导及同行专家评教相结合的评教办法。建立院、系领导听课制度。院、系领导每学期听课不少于三次,对每位教师课堂教学内容、教学方法、教学手段予以分析和指导。完善考试制度和考试管理。考试质量的好坏直接影响到学风,为此学校制定了一套完备的考试制度,制度覆盖试题(必修课建立试题库)、考场布置、监考、阅卷、存档的各个环节。
(6)社会服务。我校工程管理专业从设立之初,就积极地服务于地方经济建设主战场并取得了一系列的成果。从1995年开始,工程管理系承担了“甘肃省建筑业企业项目经理培训”、“全国注册造价工程师培训”、“注册建造师培训”、“甘肃省建筑与房地产企业领导干部培训”等培训任务,为提高甘肃省建筑业从业人员素质发挥了积极的作用,同时还对铁道部第一勘察设计院、甘肃水利水电设计院、兰州石化有限责任公司、兰州铁路局、酒泉卫星发射中心等单位的领导及技术干部进行了工程管理知识轮训,得到了业内人士的充分肯定。同时,专业课教师积极参与地方重大重点项目的前期决策论证、招投标评标、技术咨询等工作,对甘肃省的经济建设发挥了一定的作用。
(7)思想及身体素质培养。开展爱国爱路主题教育,激励学生投身到祖国的铁路建设尤其是西部铁路建设中。校园建成置有詹天佑塑像、青龙桥车站的“天佑园”主题教育公园。“思想道德修养和法律基础”课程中的“肩负历史新使命”被评为省思想政治教育理论课“精彩一课”。在每年的职业生涯规划师生恳谈会上,老教授几十年如一日在黄土高原安身立命无悔追求的动情讲述,新一代青年校友扎根西部铁路建设的突出成就,中青年教授、博士科研足迹遍布黄土沟壑、高原冻土、西部荒漠乃至无人区域的现身说法,感人至深,教育和激励着一届届毕业生,循着中国铁路建设先驱者的足迹,并以学校教师和优秀校友为榜样,到祖国最需要的地方去就业创业。
开展篮球、足球、排球、拔河、越野跑等各类体育比赛,开展以“了解西部、关爱西部、建设西部”为目的的兰州徒步行,开展“增强体质、锻炼意志”的野营远足活动。公共体育教学专门设立了“野外生存训练课”,教学内容包括山地定向越野、远足、沙漠旅行、高原野营等内容,每年至少举行两次穿越山地和荒原的长距离定向比赛,学生学会了野外生存的基本技能,提高了身心素质、合作能力和环保意识。学生毕业时体育达标率为100%。这一专项选修课目为学生未来岗位工作打下了良好基础。
三、实施效果
1.专业办学水平得到广泛认可
2010年,工程管理专业顺利通过了住房和城乡建设部组织的专业教育水平评估,是全国第27个、甘肃省第1个通过工程管理专业评估的专业。2011年6月被评为甘肃省特色专业建设点,我校是省内首家开设工程管理专业的学校,工程管理专业在甘肃省按照一本进行招生。专业人才培养质量得到许多“985”、“211”高校的认可,同济大学、西南交通大学、中南大学、北京交通大学、深圳大学等高校均接收我校推免的硕士研究生。学科水平和专业排名处于全省先进行列。
2.毕业生受到用人单位一致好评
工程管理专业教学质量和办学水平不断提高,使工程管理专业大学生不仅具备了扎实的基础知识,还具备了应用所学理论知识解决实际工程问题的能力,综合素质和创新意识得到了很大的提高,在各类竞赛和各种考评中都获得了良好的成绩。
近年来,工程管理专业毕业生就业形势喜人,历年应届毕业生的就业率均在96%以上。根据对毕业生质量的跟踪调查,用人单位对该专业毕业生的普遍评价是“用得上,靠得住,留得下”,很多单位都愿意吸纳我校毕业生,并采取“3+1”资助培养模式,使双方受益。许多毕业生已成为各铁路局、铁路勘察设计院、中国中铁公司、中国铁建公司、城市轨道交通建设管理部门以及其他部门的管理者、业务骨干和技术负责人,专业毕业生在全国行业高校中自愿服务西部的比例最高。广大毕业生以较强的社会责任感,勤朴笃行,艰苦创业,在青藏铁路、兰新铁路第二双线、太中银、精伊霍、兰渝铁路、玉树抗震救灾道路建设等国家重点工程建设中勇挑重担,建功立业,为我国铁路特别是西北铁路的建设作出了突出贡献。
3.师资队伍水平得到显著提高
土木工程专业专任教师中具有教授及副教授等高级职称者达到60%以上,全国工程管理专业指导委员会委员1人,1人入选“甘肃省科技领军人才”。1 人获“优秀教师”称号,1人获得“我最喜爱的教师”荣誉称号,3人获得教学优秀奖,4人获得青年教师教学奖。
4.学科学位建设迈上新台阶
1997年,在“道路与铁道工程”硕士点下设置了“建设项目管理”方向并开始招收硕士研究生,2002年在“管理科学与工程”硕士点下设置“工程与项目管理”方向并招生,2008年在“土木工程”一级学科博士学位授权点下自主设置了“土木工程建造与管理”二级学科博士、硕士学位授权点并开始单独招收硕士研究生,2010年取得“工程管理”专业硕士学位授权点、“项目管理”工程硕士学位授权领域并于2011年开始单独招生。经过20余年的发展,目前工程管理专业已形成了本科、硕士、博士等完整的人才培养体系。
参考文献:
[1]教育部.关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程意见[EB/OL].http://,2007:1-26.
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
现阶段,国家不断加大对山区高速公路建设投入力度,这就致使山区高速公路岩土工程大量出现,如高边坡防护、隧道工程、滑坡整治、桥涵特殊基础处理等,这就增加了山区高速公路岩土勘察工作难度,进而对山区高速公路岩土工程施工提出了更高要求,因此,为了确保山区高速公路岩土工程质量,必须加强山区高速公路岩土勘察工作。基于此,笔者结合以往类似工程的经验与自身工作实践对山区高速公路勘察主要岩土问题进行了以下几方面的分析探讨,为山区高速公路岩土勘察工作的顺利进行提高良好保障。
1.山区高速公路岩土工程概述
山区高速公路岩土工程是一项系统而又复杂的工程,主要是通过采用复杂的综合技术对岩体与土体进行改造与利用。山区高速公路岩土工程主要内容依次为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程监测、岩土工程监理;这就对岩土工程的工作人员提出了更高要求,要求其必须正确掌握工程施工方法,熟悉施工现场地质、水文条件,具备专业的岩土工程知识,以便有效处理工程中存在的问题。随着国家对交通事业的大力投入,公路工程的建设标准也在逐渐由低向高发展,进而公路工程的勘察设计重点也在不断变化。现阶段,由于交通事业的飞速发展,我国山区高速公路也得到了大力建设,鉴于山区高速公路建设的复杂性导致岩土工程项目也在大量增加,这就对岩土工程的勘察工作提出了更高要求,然而在进行勘察工作中难免会出现这样或那样的问题,因此,必须对造成这些问题出现的原因进行认真分析,从而采取科学合理的方法有效解决这些问题,确保岩土工程勘察工作的顺利进行,以便为山区高等级公路建设奠定坚实的基础[1]。
2.山区高速公路勘察主要岩土问题
2.1高边坡防护
山区高速公路建设施工时,应对公路两侧的高边坡进行防护,防护的力度根据实际情况进行。通常应在矮边坡上进行植草防护,从而避免雨水冲刷,保持边坡稳定;对于高边坡应才衬砌拱、护面墙、植草等方式进行防护,从而防止局部失稳,保持边坡稳定。若是边坡高度在16米以上,必须减缓坡度,为防止出现失稳情况,就必须采用针对性地特殊措施进行防护,这就称之为高边坡防护。进行高边坡方法时,通常主要是采用圬工类挡土墙进行防护,如钢筋混凝土挡土墙、浆砌片石挡土墙等。且挡土墙通常是采用的方式是对岩土体内部进行加固,如预应力锚杆挡土墙、锚杆挡土墙等。进行高边坡防护设计时,必须充分考虑边坡稳定情况与挡土墙最大承压度,并进行验算,从而确保设计的高边坡防护科学合理,符合边坡稳定要求。边坡去稳形式较多,因而必须结合地形条件、地质结构分别进行对待,如硬岩层主要是崩塌,软岩层主要是顺层滑动,土质边坡主要是整体滑动等,同时还与软弱结构层及地下水位情况有密切关联[2]。
2.2隧道工程
高速公路隧道的修建,应先结合隧道地区的地质条件再进行勘察设计工作。隧道工程是一项复杂、技术要求高、施工要求严格的系统工程,隧道工程属于岩土工程,是一项对岩土工程技术含量要求极高工程项目。
隧道工程技术的复杂性主要有:第一,隧道支护结构的荷载与多种因素有关,如隧道形状、地形条件、地形条件、地质条件、施工方法与施工质量、支护型式与强度等等;第二,支护形式具有多样性;第三,支护结构与周围岩体相互作用,支护结构与施工方法的相互作用,增加了设计与质量控制的难度;第四,岩体稳定性越差,荷载就越大,而支护结构强,荷载、结构、围岩以及施工方法几方面的相互作用、影响就越大,增加设计施工难度。其中地质形状、隧道形状以及开挖跨度直径对隧道建设控制有着直接的影响。隧道地形越复杂、地质条件越差,跨度就越大,增加了设计施工难度,而隧道洞口地质条件越好,就越有利于设计施工。隧道工程的施工技术难点主要有:建设工期长、技术复杂、施工质量控制困难等。
2.3滑坡
滑坡是一种常见的地质灾害情况,但是在山区高速公路工程建设中出现滑坡则是一个非常棘手的问题,其整治处理不方便且代价也极高。不论滑坡的性质,只要滑坡规模大、滑动面深,进行整治处理都非常困难。滑坡的整治处理从某种程度来说也能认为是高边坡防护,一般主要采用的方法有抗滑挡土墙、抗滑桩、抗滑明洞、抗滑注浆、抗滑锚索。进行滑坡整治时,为了确保达到理想效果,应将上述方法进行有机结合使用,如滑坡力度较大时,应将抗滑桩与抗滑锚索进行结合使用等。
2.4桥涵特殊基础处理
公路桥涵基础主要有扩大基础、扩大基础、桩基础等三种。通常在地质条件好的区域不会出现太大难度,但是也会偶尔出现特殊情况,如地基承载力低导致施工困难等等。因此,在适宜的情况下采用岩土工程技术对桥涵特殊基础进行处理,不仅能降低设计方案成本,让施工更简便,还能进一步增加其使用安全性。岩土工程技术处理基础的方法有注浆、锚杆、锚索等,应根据桥涵基础特点并结合现场地质条件进行使用。采用注浆法处理基础通常适用于基础局部加固,基础后期加固或整治;采用锚杆法处理基础主要适用于对岩质地基的处理;采用锚索法处理基础主要适用于对受力较大的基础进行加固[3]。
3.山区高速公路勘察需注意的问题
做好岩土工程勘察设计工作的首要条件就是应符合设计要求,其次设计要求应符合施工要求,而后按照设计文件顺利进行施工并对施工质量进行检查与评定。地质条件的分析、评定贯穿于岩土工程全过程,地质条件能决定设计时选用的工程方法,又能决定工程方法中各项措施力度,还能对施工方法进行决定。因而岩土工程勘察设计不仅应有丰富的专业知识,还应有丰富的经验。
山区高速公路勘察需注意的问题:一是区分岩石与岩体的差别,利用相关的实验室进行检测,而后通过检测数据区分岩石与岩体的差别。当然,若是条件允许最佳的方法就是进行现场测试。二是区分岩体与软弱结构面的差别,相较于对边坡稳定性的分析,对岩土体中软弱结构面更为重视,通常软弱结构面综合值比较岩体更低。三是区分原状土体与设计取值间的关系,岩土体测试中对于原状土体的测试更为重视,原状测试能进一步反映真实情况。若是出现大量降雨及地下水活动将对岩土体造成严重影响,一旦原状土体在进行测设时,没有在规范条件下进行,直接将原状测试值当作设计取用,将导致工程陷入十分危险的境地。
四是必须对重视工程影响区域内的岩土层分布状况的勘察,重视工程影响区域内的岩土层物理力学性质的全面勘察[4]。
4.结语
总之,对山区高速公路勘察主要岩土问题进行分析探讨具有非常重要的意义,有利于山区高速公路勘察主要岩土问题岩土勘察工作的顺利进行,能为山区高速公路建设奠定坚实的基础,进一步保证工程质量,以不断促进我国交通事业的可持续发展。
【参考文献】
[1]程勉冲.山区高速公路勘察设计浅析[J].铁道勘察,2011,01:94-97.
随着我国基本建设规模的扩大,隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著,隧道工程的数量和长度明显增加,规模不断扩大。因此隧道工程的安全施工和贯通,是不可回避重要任务和技术难题。危及隧道工程施工的地质病害大致分为三类:1不良工程地质条件,诸如岩体的裂隙发育密集带、构造破碎带、岩溶发育带、以及人工采矿造成的不良地质条件和高地应力造成的危害等;2不良水文地质条件,诸如岩溶水、构造和裂隙水等;3不良环境条件,诸如有毒有害气体和强放射性的环境。对于以上地质问题,在隧道工程的勘察设计阶段,已经投入大量的地质勘察工作,但是由于地质、地形条件的复杂性和相应勘察技术的现状水平,以及时间、经费等条件的限制,勘察阶段的地质资料一般难于达到施工阶段的精度要求。国内外因地质条件不明造成隧道施工事故的教训是不少的,例如:日本越新干线中山隧道涌水淹没事件;前苏联贝加尔—阿穆尔干线上某隧道的突水事件;我国成昆线、大秦线、衡广复线建设中,因地质问题的停工时间约占到1/3;以及不久前发生的四川某隧道瓦斯爆炸,造成重大事故和人员伤亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的,因此强调加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。
我国隧道地震波超前预报技术的研究起始于上个世纪的90年代,铁道部第一勘测设计院物探队提出“负视速度方法”。铁道部第一勘测设计院是较早研究隧道地震超前预报的单位。他们在1992年7月,利用地震反射波方法对云台山隧道进行隧道超前预报,预报成果与开挖后的隧道左壁“破碎带”和“断层”的位置基本一致。从上个世纪90年代初开始,我国物探技术人员一直没有停止对隧道地震超前预报技术的研究。曾昭璜(1994)研究利用多波进行反演的“负视速度法”,这种方法利用来自掌子面前方的纵波、横波、转换波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所产生的负视速度同相轴来反演反射界面的空间位置与产状。北方交通大学的陈立成等人(1994)从全波震相分析理论和技术的角度研究隧道前方界面多波层析成像问题,进行隧道超前预报。他们的研究成果在颉河隧道、老爷岭隧道地质预报中应用,取得预期的效果。该方法的工作原理是以地震反射波方法为基础。工作中他们根据娴熟的地震反射波技术进行数据采集和数据解释,当时没有开发出针对隧道地震预报的处理系统,同时受当时条件所限制,该项技术未能得到进一步深入研究和发展。
1995年左右铁道部下属单位引进瑞士“TSP202”隧道地震波超前预报的仪器,当时曾组织系统内有关地质和物探专家在隧道工点进行了试验,未见明显的效果,认为其技术与“负视速度方法”基本一致,对其处理解释系统争议较大、认识褒贬不一,试验工作无果而终,该设备技术的消化工作也就搁置了。时隔7年后,隧道安全施工要求进行地质预报,该仪器设备由铁路系统的工程局又开始第二次引进,并直接用于隧道施工的预报工作。可以说由于第一次引进消化工作不深入,造成第二次引进后出现:应用工作中的盲目性和简单化,以及其他一些不正常现象。在宜万铁路隧道施工中不断出现的问题,使人们开始反思,不少论文也提出了存在的问题,铁道部也下发文件要求科学地进行超前预报。可以说短短几年的应用实践,人们仍然在探索着地质预报技术的进步。
隧道地震波超前预报属于物探技术,但比地面的地震波物探技术复杂,我国的地质物探工作者一直没有放松该技术的研究工作。北京市水电物探研究所研究地震波勘察检测技术已经有近20年的历史,并且是多道瞬态面波勘察技术的发明单位,生产的SWS型工程勘察与工程检测仪器系统,已经为400多家勘察设计、高等院所广泛应用,并且出口日本等国家。2003年该所投入人力物力研究隧道地震波预报技术,研究TGP12型隧道地质超前预报仪器,以及孔中高灵敏度三分量检波设备,方便的孔中耦合技术,和Windows编程的数据处理软件系统。在经过大量的预报实践验证后,于2005年通过了由国家隧道中心王梦恕院士组织的国内著名隧道专家的评审鉴定。该仪器系统推向市场不到2年的时间,已经有近20台套投入到隧道超前地质预报工作中应用,反馈信息普遍受到用户的好评。
铁道部工程设计鉴定中心赵勇主编的《高速铁路隧道》一书,提出隧道地质超前预报的方法有以下部分组成:①地质分析、②超前平行导坑预报法、③超前水平钻孔法、④物理探测法。并阐述物理探测法与地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法相结合,解决不同地质灾害的应用原则。书中介绍了国产TGP隧道地震波预报系统,声波反射方法,地质雷达方法,红外探水方法等。
本文就隧道地震波预报技术中的若干关键问题,并结合应用中的实际问题阐述如下,目的在于引起同行们讨论,促进地震波预报技术理论水平的提高,促进采集数据质量的提高,促进资料的解释推断工作向合理化方向发展。
一、隧道地震波方法的预报原理
隧道地震预报工作利用地震反射波原理,在隧道内以排列方式激发的地震波,向三维空间传播的过程中,遇到声阻抗界面会产生反射波。声阻抗是介质传播弹性波的速度与介质密度的函数,介质的声阻抗数值为速度与密度的乘积。因此地层中的岩性变化界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等界面会产生地震反射波,这种反射波被布置在隧道内的检波器接收,输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理,实现地质预报的目的。
由此可以看出,隧道地震波预报技术是通过直接探查声阻抗变化的界面,经过人工分析实现间接推断地质病害的方法。
图(2)不同夹角构造界面的地震波路径与反射波记录形态
图(1)示意与隧道斜交的构造面,其地震波传播的路径图,构造面上的地震波反射点在白色园内。图(2)示意不同夹角构造面的地震波路径与反射波记录形态,与隧道夹角不同的构造面其反射点位置不同,地震波传播路径偏离隧道轴线也不同。构造面与隧道正交时地震波传播路径与隧道轴线平行,右图为与隧道正交构造面产生的地震反射波记录,根据反射波同相轴计算得到界面与检波点之间岩体的地震波速度,该速度代表隧道围岩的性质。由非正交条件下地震反射波记录获得的速度为地震波传播路径岩体的“视速度”,“视速度”值的大小不仅与路径上岩体的性质有关,而且与界面和隧道的夹角有关。应用地震波预报构造面位置的计算是利用地震波在炮孔段的传播速度,各构造面之间岩体的速度是综合界面反射获得的“估算速度”,不是隧道围岩的真速度,应用中结合反射点偏离隧道轴线距离的远近和岩体的各项异性分布综合考虑使用。
图(2)是理想模式的三份量地震波时距曲线形态。实际工作中采集的地震波是错综复杂的,理想模式的地震波是不常存在的,记录上普遍存在有来自三维空间中多个方向的反射波,和各种形式的干扰波,这是应用技术中首先考虑的问题。
针对隧道地震波传播的复杂性,TGP地震预报系统不仅利用地震反射波走时关系,同时采集空间地震波三分量记录,进行地震波的极化分析与计算,该技术的突破有利于地质构造面产状、规模和地质体性质的预报。
二、TGP隧道地质超前预报系统
隧道地震波预报的早期研究,是由研究和利用地震波在时间空间域中的运动学特征开始的,工作中认识到仅仅利用地震波运动学和动力学特征是不够的。隧道工程的地震波在全三维环境条件下传播,这种条件比地面上的平面半无限空间条件复杂得多,而且隧道内地震波的接收与激发测线与探测目的是近于垂直或者大角度相交的条件,因此影响在地质构造面上获得大长度大面积的地震波信息量。针对这种状况,预报工作仅仅利用单一模态的地震波难以胜任。因此,TGP系统强化采集地震波的多波列信息,综合利用地震波的多波列震相信息,因此TGP系统的功能得到明显的增强。
TGP隧道地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。图(3)是TGP隧道地质超前预报系统的主机。其处理软件由地震波数据输入与编排、空间坐标建立、能量均衡、干扰波分析与去除、触发时差校正、谱分析、纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。
工程应用中,TGP型隧道地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息,说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求,预报距离一般采用150米至200米。TGP型隧道地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能,利用逐次递进的位置相关分析,和源生成果对比等处理功能,有利于去伪存真和排除异常,提高预报成果的质量。该系统2005年8月通过由国内知名隧道、地质、物探专家组成的专家组评审鉴定。专家们一致认为“TGP12仪器与相关的处理系统,性能稳定可靠,采集的波形完整,信噪比高,与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平,可替代进口产品。”具体评审意见如下:
1、TGP12是集信号放大,模数转换,数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备;优于利用微机装配式结构的仪器,TGP12适合在恶劣的隧道环境中使用。
2、TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度,指向性强和较宽的频带响应等特点,因而拾取的地震波信号具有高的质量品质。TGP12孔中接收检波器采用黄油耦合,方便、经济、快捷。优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式。2米长的钢导管难于携带、运输,价格昂贵,一次性使用,费事费工费财。
3、TGP12的地震波采集触发是开路触发方式,即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断,信号线同时开路触发仪器采集,仪器采集无延时差,保证定位的准确性。超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案,由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致,因此会造成仪器采集的走时误差,这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用,更何况隧道岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上,以岩体波速4500m/s~5500m/s为例计算,每一毫秒误差会造成2~3m的预报距离误差,一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒,因此由20多次激发的平均线计算隧道岩体速度,和利用存在误差的时间计算距离,两次误差的乘积造成的误差不容忽视。
4、TGPWIN隧道地震波处理分析软件借鉴了已有相关软件的长处,并充分考虑弹性波在三维空间的传播特点,以及根据TGP仪器采集的数据格式编写。功能特点如下:
(1)全中文界面,通俗易懂,对地震波信号的处理过程,直观、方便,具有友好的人机操作界面。
(2)对P波、SH波、和SV波的分离完善合理,这是超前地质预报数据处理的关键工作之一。
(3)处理软件具有相关部分互相检查的功能,例如点击偏移归位成果图上的反射界面位置,程序会转到该位置界面的反射波组位置,通过分析反射波组的连续性、反射波的极性和能量,确定偏移成果的可靠性和性质。有助于去伪存真,由此及彼,由表及里,深化认识,使预报结论科学可靠。
(4)TGPWIN处理中有自动处理方式,也有手动处理方式,有深入分析异常可靠程度的追踪功能,这样设计既适应非物探专业的普通工程技术人员使用,又适应物探专业人员分析地震波传播特性,对复杂地质条件进行深入研究工作的需要。
5、TGP12系统只要增加不多的配套附件和软件模块,就可以增加仪器用于隧道检测的其它功能,例如:对已衬砌的隧道进行衬砌脱空检测,检查隧道围岩中隐蔽的病害(岩溶)。也可以在掌子面上用锤击的激发方式做到短距离更为精确的地质预报,因而它是一机多能的设备。
TGP12的性价比与国外同类仪器相比具有明显的优势。而且研发、生产在国内,用户可以获得及时周到的技术服务和技术支持,以及仪器维修等方面的方便性。
三、工程应用实例
宜万铁路凉风亚隧道的岩性为灰岩,TGP12型仪器与进口TSP203仪器进行了同点试验,预报成果如下,见图(4)、图(5)。
由以上成果图可以看出:在DK53+322—DK53+346;DK53+370—DK53+380;DK53+390—DK53+420三处存在构造异常,其中DK53+322—DK53+346、DK53+370—DK53+380两处的Vsh波比Vp波反射幅度大,推断以上两处构造带存在有充水或岩溶发育的可能性、。此结论经过日后的隧道开挖证明完全正确。在隧道施工的《变更设计建议书》中结论:“在隧道左壁的DK53+322段发现岩溶,溶蚀带宽度为2.5米,溶蚀带穿过隧道拱顶至右壁的DK53+340米段,并向边墙外延伸,雨后DK53+322处溶洞有较大水量流出,DK53+339处溶洞有少量渗水。该段围岩较破碎,节理发育,受溶洞影响,拱顶岩层出现楔体破坏、掉块”。
TGP12型隧道地质预报系统在云南水富高速公路冷水溪隧道,宜万铁路王家岭隧道、凉风垭隧道,青岛海滨高速仰口隧道,重庆地区数条公路隧道,以及武广客运专线大瑶山隧道等工程使用,获得满意的预报效果。
1、隧道地震波超前预报的概念解释
隧道地震波超前预报技术翻译成英语是“TunnelSeismicPrediction”,简称“TSP”。在我国《客运专线铁路隧道施工技术指南》的第5.0.8条使用了“TSP”缩写词。一般规程中使用缩写英语字母表示某种技术是正常的事情,但是在隧道地质超前预报工作中却出现被歪曲利用的现象,把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”。这种现象对隧道超前预报技术的应用,造成了不良的影响。在有的地方和部门的隧道施工招标和设备招标工作文件中也存在把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”的现象,这是对隧道地震波预报技术缺乏科学认识。
因此,正确认识:“TSP技术”即隧道地震波超前预报技术,有益于正确执行我国的现行隧道规程规范和法规,有益于隧道工程的招投标工作,有益于隧道地震波预报技术的进步,有益于诚实诚信的预报技术服务。
2、隧道地震波预报中的接收与激发问题
在隧道地震预报工作中,有的采用把接收与激置在隧道的洞壁上,这种做法不妥当。众所周知,洞壁的表面波传播较强,对地震反射波会形成不容忽视的干扰。同时钻爆施工影响洞壁岩体松动,局部超欠挖使得洞壁岩体不平整和完整性差,接收检波器和激发点受局部岩体影响大,地震波的传播和衰减比较复杂,严重影响地震波记录的一致性,大大降低有效波的信噪比。因此不宜采取在洞壁激发与接收的做法。
有关
在洞壁激发和接收中面波的干扰问题,原清华大学声学教研室的沈建国教授曾经作过物理模型试验,见图(6)。模型设计在隧道前方有一个溶洞,洞径与隧道断面相当,分别在洞壁的4个深度布置接收排列。
图(7)是洞壁采集的地震波记录,图(8)是在洞壁一定深度内采集的地震波记录。图中:蓝色直线Vp表示直达纵波;蓝色曲线Vp1表示溶洞的反射纵波;红色直线Vr的后面表示面波。由图(7)与图(8)对照可以看到:图(7)面波Vr幅度强,溶洞的反射波无法分辨;图(8)的面波Vr幅度大大减弱,溶洞的反射波较清晰的表现出来。这个模型试验的结果明确说明面波的干扰在钻孔一定深度呈现减弱的趋势。因此,在隧道地震波超前预报检测工作中,采取孔中激发和接收技术措施压制面波非常必要,是提高反射回波记录信噪比质量的重要环节。
TGP隧道地震波预报系统的接收和激发,结合现场施工的方便性,要求钻孔的深度为2.0米。钻孔中采用炸药爆炸产生震源,控制使用小药量炸药,在有条件的地方尽量使用高爆速炸药,同时在孔中充水的条件下爆炸。在充水的条件下爆炸有以下好处:易于产生高频地震波,提高分辨率;同时爆炸泄放到隧道内的爆炸声音小,减弱隧道管波的干扰能量;爆炸时水由孔中喷出的过程有益于产生水平偏振,加强横波的能量,有利于地震预报工作中实现采集高质量的多波信息,实现多波多参数的预报目的。钻孔中接收,采用具有高指向性和高灵敏度的三分量接收探头安置在钻孔的底部,通过耦合剂实现与钻孔壁的直接接触,检波器信号输出采用软电缆,和采用吸声软材料封堵钻孔口等措施,对于高保真地接收地震有效波信号,减少产生干扰波环节等方面很有益处。
3、隧道地震波预报中的干扰波
在隧道地震波采集过程中,存在着多种干扰波,对此必须有明确地认识。例如:对头隧道施工和邻洞施工的干扰波;地表地形和来自其他方向的反射波干扰;洞内电磁波干扰;以及接收装置设计不当产生的干扰波等等。正确认识干扰波和产生的原因,才会采取正确的措施获得高质量的现场地震波记录。下面重点讨论隧道管波的干扰问题。
隧道管波由激发孔爆炸时声波泄放到隧道中产生,被接收传感器接收造成对记录的干扰,见图9。
图中地震记录50毫秒以下出现的呈斜线“黑点”,在右图中斜线用“紫线”表示,由记录上的时距线计算“紫线”表示的速度为340m/s,该线以下的波(左半图中黑色部分)为空气中传播的声波,我定义这种波为“隧道管波”,“隧道管波”出现后覆盖其后出现的地震反射波。“隧道管波”幅度的大小与激发和接收条件有关,“隧道管波”在地震记录上出现的位置与采集偏移距离有关。该紫色线位置为偏移距离为20m的“隧道管波”出现位置。图中蓝色线表示速度为4500m/s的前行纵波和反射纵波,红色线表示速度为2500m/s的前行横波和反射横波。上部的蓝色线Vp和红色线Vs分别表示由震源向前传播的直达纵波与横波。下部的多条蓝色线Vp100、Vp150、Vp200分别表示掌子面前方100米、150米、200米距离处构造面的反射纵波,多条红色线Vs100、Vs150分别表示掌子面前方100米、150米距离处构造面的反射横波。由图看出有30%地震道的反射纵波和50%以上地震道的反射横波淹没在“隧道管波”的干扰中。如果隧道围岩的纵波速度低于4500米/秒、横波速度低于2500米/秒,将会有更多的地震道淹没在“隧道管波”的干扰中,其中影响横波的程度更为严重,这种现象严重影响纵、横波双参数预报。
我提出隧道管波的严重干扰问题,希望引起足够的重视,加强地震波检测理论的学习,克服对有效波和干扰波不加区分,盲目按照流程进行处理的做法,才可以纠正成果中以夹杂干扰波假象进行预报的局面。
在京西梨园岭隧道TGP206与TSP200在同一次预报中进行试验对比,发现TSP200仪器采集的记录中有严重的隧道管波,TGP206仪器采集的记录中无隧道管波。两台仪器工作中使用同一批24炮震源和在同一位置接收,采集的地震波记录出现如此之大的区别,关键在TSP200仪器的接收装置设计不合理。我分析过近百个TSP203与TSP200仪器采集的记录文件,记录上普遍存在着“隧道管波”,检查数据处理的过程中也未见对干扰波进行处理,而是作为地震反射波数据参与了处理,隧道管波干扰的假象混杂在预报成果图中。近几年,我看到的使用TSP203和TSP200资料发表的预报文章中,其现场采集的偏移距离(接收到最近激发炮之间的距离)普遍使用15米或者20米,炮孔之间的距离为1.5米至2米左右。在隧道管波干扰的情况下,这种布置采集的记录见图(9),记录上的隧道管波是构成对有效波预报的严重干扰。我们对以如上参数采集的记录作个初步的分析,假设岩体条件为完整的微风化硬岩,以岩体的纵波速度为4500米/秒,横波速度为2500米/秒计算,未受隧道管波干扰的距离:纵波成果为120米左右,横波成果为60米左右。以现行TSP200或者TSP203双参数预报的做法评论,其未受隧道管波干扰的预报距离为60米左右。如果岩体条件降低,双参数预报的距离还要大打折扣。如果按预报150米距离分析,其中有90米左右的距离中包含有隧道管波的假象资料。请有关使用者自己检查已经处理过的文件,分析我的结论是否有道理。也不妨召开一个有代表性,而且能够深度研究隧道地震波预报技术的会议,研讨是否存在隧道管波干扰的问题和改进措施。
我提出一个不得已而为之的方法,供大家思考。根据各种波传播路径和速度差异的原理,即隧道管波在隧道内的空气中传播,其速度低,地震波在岩体中传播其速度高,现场采用加大偏移距离进行预报数据的采集方法,利用岩体的地震波速度明显高于空气中声波速度的条件,使隧道管波下移,延迟隧道管波在地震波记录出现的时间,加大反射波接收的时间窗口,可以起到加大预报距离的目的。图(10)下部标注有20、30、40的三条紫色线分别表示:偏移距离为20米、30米、40米情况下的隧道管波的出现位置。由图可见,如果采用40米的偏移距离,隧道管波下移,反射波的时间窗口加大,在岩体为完整微风化硬岩的条件下,纵波反射基本上不受干预,横波反射受影响的地震道约为30%。这种方法的不利点是偏移距离加大会影响到地震波频率的降低和能量的衰减,但是权衡利弊,实现“隧道管波”下移的方法,避开隧道管波的干扰,无疑是一个不坏的办法。
隧道管波在记录上的幅度与激发泄放到隧道中的能量,以及接收装置系统对隧道管波的压制能力有关。“隧道管波”产生的源头在激发,在激发孔没有注满水、或激发孔太浅的条件下,激发能量会大量泄放到隧道内。因此,注意改善激发条件有利于减弱隧道管波的干扰。
有关是否可以采取滤波方式处理“隧道管波”的问题。“隧道管波”的频率与激发条件、接收装置条件、以及隧道围岩的性质等有关系,也存在接收装置系统在受震条件下产生次生震荡波,综合起来的干扰波比较复杂。通过滤波方式处理不宜实现滤除目的,如果采用的滤波参数不合理,还会产生改变地震波信息造成其它成果假象的可能性。
4、隧道埋深与预报距离
有一位从事海底隧道地震波超前预报的工程师向我询问有关预报距离的问题,海底隧道在基岩和海底的沉积地层中穿过,如果基岩面的起伏较大,这一类情况与地面上的浅埋隧道一样。在隧道地震超前预报中,海底地形界面和起伏的基岩面同样是地震波的反射面,因此,地形界面和土石界面产生的反射波,与地质构造面产生的反射波均会被仪器接收并叠加在一起,造成地震波记录复杂化。所以,在海底隧道或者浅埋隧道进行超前预报时,要综合考虑上述影响,合理确定预报的距离。一般在无法剔除地形等界面反射波影响的条件下,控制预报距离小于隧道埋藏深度为宜,对于大于埋深的距离预报要慎重。
5、关于围岩参数的预报问题
关于隧道围岩参数的预报问题,应该明确两个问题:一是地震波预报方法获得围岩参数的原理和作用;二是利用围岩参数变更隧道围岩级别的合理性。
地震波预报方法获得的基本参数是纵波速度和横波速度,其他参数均是由此计算得到的二级参数。利用地震波方法求取速度参数计算的过程中,速度数值与介质本身和反射界面的角度两个变量有关系。在地震波预报求取速度的过程中,以测量段(炮孔段)岩体速度为基本参考值,计算中同时考虑岩体反射界面的反射幅度强弱作为计算因素,带有相关比较的性质,因此得到的速度数值称为估算速度,利用估算速度曲线的分布作为分析相邻岩体的定性比较具有一定的合理性。但是,它既不是常规地震波勘探中的均方根速度,也不是岩体的真速度。
地质界面与隧道的关系,地质界面正交隧道轴线的情况应该说是个别的,普遍存在的应该是与隧道存在夹角的情况,因此普遍存在的是地震反射波路径与隧道轴线不重合,地质界面与隧道的夹角越小(以正交为90度),地震波路径与隧道轴线的夹角越大,即地震波路径偏离隧道越远。因此,利用地震反射波路径方向上的速度代表隧道围岩,存在不合理性,因为地质岩体具有的非均质、非连续和各向异性是不容忽视的。
在明确地震波预报获取的速度含义以后,我们来分析利用该速度进行“隧道围岩弹性波分级法”和变更隧道围岩级别的问题。“隧道围岩弹性波分级法”顾名思义,是隧道围岩弹性波的一个分级方法,而不是隧道围岩地质分级的全部。勘察设计报告中围岩级别的结论是综合考虑:隧道通过地带岩体的工程地质、水文地质、隧道埋深与地应力,以及隧道围岩弹性波参数等多方面的资料做出的,仅仅利用预报获得的岩体参数变更围岩的级别存在着片面性。
举例说明如下:图(11)是TSP203仪器预报成果图中的一部分,图中上半部分三项参数的直方图,由上而下为岩体分段的纵、横波速度参数值;岩体的密度值;和岩体的弹性模量值。图的下半部分为反射界面的分布图。以图中的反射界面线与隧道里程线的交点为序,统计反射界面与隧道轴线的夹角,汇总成表1。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
里程
2084
2092
2104
2108
2109
2116
2136
2152
2164
2184
2188
夹角
45°
75°
70°
65°
75°
80°
80°
70°
90°
70°
80°
以表1中最后两个界面的里程和夹角,根据隧道地震反射波传播理论,采用作图方法,绘制的地震反射波的射线路经,分别见图(12)。
上图的预报距离为100米:图中序号11的界面在2188里程,构造面与隧道夹角80°,其地震射线与隧道夹角10°~15°,反射段偏离隧道距离32~37米;图中序号10界面在2184里程,构造面与隧道夹角70°,其地震射线与隧道夹角20°~30°,反射段偏离隧道距离49~59米。如果以正常预报距离150米计算,反射段偏离隧道的距离达到70~80米。地震波射线与隧道轴线方向不同,射线路经与隧道轴线也不具备重合条件,而且偏离隧道50至80米多米以外,这样的速度资料作为隧道掌子面前方围岩的速度不具备代表性,以此变更隧道围岩的分级则更无道理。至于图中提供的其他岩体动参数,例如:动弹性模量、动剪切模量、动泊松比和岩体密度值等参数,皆由岩体纵波和横波速度计算而来,摆在报告中也就是一堆动参数。况且在没有具体岩体动静参数对比资料的基础上,如何使用也存在问题。
中图分类号: TU721+.2 文献标识码: A 文章编号:
一.引言
2010年12月22日,我国的宜万铁路在恩施举行首发仪式,这标志着全长377公里,总投资额225.7亿元的宜万铁路正式通车。这段铁路是我国铁路史上修建难度最大、公里造价最高、历时最长的山区铁路。历经7年的修建,完成了世界上独一无二的高难度铁路工程,同时,这也标志着我国的铁路建设已位列世界前列。铁路工程施工是非常复杂而且繁琐的过程,对施工中现场的质量和施工安全要严格控制。“安全第一、预防为主”,在铁路工程中,不仅仅要做好预防,同时还要注意早发现早解决、早处理早确认、早检查早监督,通过技术手段的提高和管理手段的加强,才能保障铁路施工工程的质量达标和施工现场安全。
二.铁路工程施工现场质量安全控制分析。
1. 安全生产。
安全,是生产的前提条件,同时也是施工中最值得引起注意的因素。安全生产的提倡和落实,不仅仅可以保障施工人员生命安全,同时对于提高铁路工程施工质量有积极作用。
在进行铁路施工前,施工单位要对施工环境进行安全分析评估,要采取积极有效的措施消除安全隐患,对安全评估结果和处理措施要记录在案。同时,要在施工前对施工作业人员购买意外伤害保险,通过购买保险,分散可能出现的意外风险。对各施工部门的组织架构进行明确,健全各部门的安全生产目标责任制,对安全目标责任要明确到专人负责。施工单位在施工现场设立宣传栏,对施工现场有关生产的安全规范和施工技术操作规程等资料进行宣传教育。在组织设计中,要建立紧急事件处理流程和制定安全技术措施、应急处理措施。施工前,要加强对特种操作从业人员的技术考核和上岗证明的查验,要做到人、证相符,对特种从业人员要按要求进行体检和年审。铁路施工技术人员要将施工工程有关的技术要求向施工班组和施工人员进行安全技术交底,在施工交底时,要按照施工方案进行细化和补充,对特别的安全事项要进行针对性的指导。
铁路施工单位要健全安全监管检查制度,要组织至少每月一次的安全检查,对每次检查结果要进行记录,并做好存档。 安全监管机构要组织对施工人员的安全教育和施工技术培训,对培训内容和教育情况要进行考核,对考核不达标的,要进行再培训,多次考核不达标的不得安排上岗。施工班组在施工现场要每天举行班前安全活动,对当地的天气条件和当天作业中不安全因素进行说明和分析,并提出防范措施,各班组要对宣导内容进行记录,现场安全管理人员要定期对班组安全活动进行检查、指导和管理。
在施工现场较危险的区域,要设置明显的安全提示牌。安全提示牌要表述清楚,要揭示明确,同时对发生紧急情况的处理和联络人要进行明确。
在铁路施工单位,要设立安全事故应急处理预案 ,施工现场要储备一定的医药和救护物资,要保证应急物资、车辆和器材随时能用,对施工现场的通讯要保证畅通。一旦发生事故时,要开展应急处理预案,同时要及时对上级进行报告,要做好施工事故现场的保护,要积极抢救伤员,要主动配合有关单位的调查处理。
在施工前,要建立安全质量组织机构和保证体系,认真落实安全生产责任制,安全质量组织机构要编制铁路工程专项施工方案,认真编制安全管理资料,落实安全检查制度,监督特种操作员的指证上岗,对施工班组开展班前的安全教育活动,对施工班组要进行安全技术交底,对从业人员要进行安全教育,在操作岗位悬挂操作规程指导书。
2.文明施工。
在铁路工程施工前,要由工程技术人员和安全管理人员编制文明施工的专项方案,专项方案要包括搭建临时设施、围挡墙、现场容貌、卫生管理、环境保护和消防等内容,将方案编制后,交由铁路工程施工单位负责人审批。
在铁路工程施工现场要根据需要设立彩色喷塑压型钢板组成的围挡墙,在围挡墙内外要保持整洁,不能堆积物料和其他器具,也不能用围挡墙做挡土、挡水墙的支撑体。施工单位要建立对围挡墙的巡查制度,尤其是在恶劣天气,要加强巡视和重点检查。
铁路工程施工现场要根据需要,在施工现场的作业区将、加工区和生活区等合理利用安全警示牌,设置安全警示牌时规格要统一,标志要符合规定要求。在施工现场出入口,要设立“三戴”(戴安全帽、戴安全手套、戴安全绳)的提醒,并安排专人进行查看监督,发现违规的要及时进行纠正处理,避免出现因未佩戴劳动保护器具而发生事故。
对施工现场搭建的临时设施要加强检查,要保证设施建设的稳固,对临时建筑要进行验收,验收合格后才能使用。对施工人员宿舍要施行单人单床,对每间房屋的居住人数要进行限制,要适当改善居住水平,做好消毒处理工作,避免传染病的出现。施工单位要设置合理的是施工人员作息制度,要保障施工人员的基本生活条件。
3.技术应用及质量安全。
铁路工程施工是技术应用较多而且复杂度高、难度较大的工程施工,施工技术和施工手段都对铁路工程质量造成直接影响。在铁路施工中,不仅仅是要加强质量的宣导,更要重视施工技术的应用和控制,对施工质量要进行监督管理,对施工管理问题要及时进行纠正改善。
(1)施工中,在进行路基开挖作业时,要采用自上而下的挖掘方式,要严禁采用掏底挖掘。在进行开挖作业和装运作业时,要错开进行,禁止出现双层作业的情况。开挖时,要及时清除已经松动的土和石块等,要严禁在开挖作业下方的弃土和滚石危及范围内的道路出现人员或车辆,在道路的醒目处要设立警示标志。对路基施工过程中施工路段和主要便道要进行洒水作业,避免出现尘土飞扬。在特殊路段的路基施工时要尽量避免雨季作业,作业现场要做好排水工程,保证排水的顺畅,同时要注意检查地基和已经填筑的路基不能被水浸泡。在容易出现危石滚落或石块堆积地段,路基施工时要注意预防岩石坍落,要采取安全预防措施,在地下水发育地段,要特别做好排水处理工作。在路基施工中,要保证各工序之间的衔接,在各类沟槽基坑挖掘完成后要及时进行封闭,要避免雨水的浸泡,在地基上的电缆槽、预埋管线等要尽可能同路基一起施工,要防止因为其他施工导致路基损坏的情况。
(2)尽量选择在少雨季节对基坑进行施工,在基坑开挖前,要在基坑顶面做好防水、排水设施。在土石容易松动的地层、细砂层开挖基坑时,要对土质松软层进行支护。基坑开挖时,如发现顶面出现裂缝、坑壁涌水、涌砂时,要进行加固处理后才可施工。当基坑开挖位置在居民区附近或位于现场的通道时,要在基坑的边缘设立护栏,并且在夜间设置红色的警示灯。
(3)要保证桩基作业区域的平整度,要设置警示标志和采取安全防护措施,同时要严格控制人员的出入,在桩基地面孔口的四周采用钢筋焊制防护围栏,在停止施工时,要用盖板盖好,在孔口周围设置围栏、警示灯和标志。在挖孔桩时,孔口附近不能有重车经过,要及时清除堆集在孔口周围的土渣和杂物,孔内要设置半圆形防护板,防护板要随着挖掘深度的下移而移动。在挖孔达到较深的区域时,要对孔内气体进行检测,如果有害气体浓度超过允许值或者挖孔深度达到10米时,要做好通风工作,适当时要加大通风量。在孔内作业人员要按照要求佩戴安全防护用品,在孔内要搭设应急用的安全绳和软梯,要根据孔深放置长度达到作业面上。孔内人员上下时,不能采用人工拉绳的方式运送人员。在两孔洞距离较近且一个孔位在进行浇筑或爆破时,另一孔作业人员要撤出到孔外,防止孔洞坍塌。
(4)隧道施工前要进行安全风险评估,制定针对性的专项施工方案,同时要编制应急救援预案。在隧道进洞施工前,要做好现场的污水处理工作,要保证洞内外污水处理达标,在隧道内外的工作平台要牢固搭设,在平台上要铺满底板,平台周围要设置栏杆。在隧道内,要假设有线或者无线的通信设备,保证内外通信畅通,在隧道洞、施工区要设置消防器材,并明显标识,对灭火器材要定期检查,出现压力不达标的要立即更换。在隧道内,不得存在炸药、雷管、导火索、汽油、煤油等易燃易爆物品。要做好隧道洞内的通风工程,洞内照明要保证亮度,照明设备要根据作业面大小和位置合理布置。要在作业现场内要准备充足的救援物资,在隧道洞口要设置专人负责出入管理和出入登记,要采取稳定边坡和仰坡的措施改善地质条件不好的洞口, 在施工期的雨季之前要完成洞口的排水系统施工。
(5)施工用混凝土要根据实验结果合理调配配合比,配合搅拌完成后,要进行离析性能分析,搅拌时,要对粗细骨料进行严格的筛选,要控制砂、石的含泥量。水泥使用标号要符合要求,混凝土强度要达标。要保证混泥土搅拌设备性能符合要求,要加强对混凝土配比的规范,对混凝土保护层的耐久度要提高重视。在进行钢筋连接时,要保证连接度。
(6)现场物品进行装卸时,要选择地势平坦的地方进行,采用大型装卸设备的要有专人负责指挥。装卸材料要符合堆放规定,要将各类物资按照品种、规格进行分类摆放,在堆放钢板时,要在每层采用垫木隔开,且堆放高度不能超过1米。存放压缩气体瓶时,要避免日晒,选择干燥、无油污、通风好的室内摆放。
(7)轨料装卸和搬运时,一般尽量采用机械化或半机械化作业,轨料装车不能超限、超载。堆放时机械堆码不超过30层,在每隔5-7层的垂直方向上要设置支垫木枕。在进行人工铺设轨道时,桥上铺散枕木要保持纵向,适当留出行人通道。人工钉道要将各工序错开,减少相互的干扰,同时要注意工序不得错乱,钉道时不得使用抡锤,而要使用抱锤,在每盘捶要错开3根枕木的距离,其左右股错开要在4m内。在安装钢轨底部垫板、胶垫以及安装接头夹板螺栓时,不得将手深入枕轨之间,不得手摸螺栓孔眼。施工中,如出现邻线来车时,要立即停止施工,及时撤出限界以外,待确认来车通过后才可继续施工。
采用机械铺轨时,轨节场布置要合理,各车及作业不得发生干扰,在卸车时不能进入限界内。电源线和龙门吊机接触线和轨顶距离要超过7.5米,电源线不能横跨股道,在现场中变压器和配电室要保持在同一侧。铺轨机铺轨时,前进速度要控制在5km/h内,对位时要把速度控制在1km/h内。龙门架走行轨时必须要保证支垫平稳。在宽枕轨道起道作业中,要采用工字钢和抬轨钳等起道工具,一般宜采用支承点稳固的起道机,采用起道机时,与轨腰接触部位要加垫硬木板。采用单枕法在新线上铺设长钢轨时,吊装所使用的龙门吊要统一起吊,要保持步调一致,运输时要固定牢固,要采用专人监视的专列车组运输。牵引长钢轨时,要设专人保护,轨头要准确的送入推送机构,在拖拉是要保持平稳。
(8)线路整修。
在新铺设线路未交付使用前,要及时进行整道。在大、中桥等部位重点整道前,要设置临时的避车台,经过重点整道后的线路要及时补碴整道。在已经卸车的碴堆上,不能混合其他轨料。起道时,起道机要稳固的安放在道碴上,起道机用完后,要远离道心或钢轨。
4.施工现场管理。
铁路施工现场管理是通过科学的管理标准、方法和制度,对施工现场人员、机械、设备、物料、环境和信息等进行科学有效规划,进行综合的管理。这要求在施工现场要制定作业标准,要杜绝出现无效劳动。铁路施工现场繁杂,施工中不确定因素较多,正因为如此,越发要加强施工现场的管理。
三.结束语
铁路工程施工是利国利民的大事,施工工程质量关系到行车安全和经济损失。在工程施工中,要通过加强预防意识,进行安全防护和技术培训,采取合适的施工技术,对施工结果进行监督,发现施工中的问题要及时进行处理,施工后要注意质量的检查,通过这些措施,可提高铁路工程施工质量,做好施工现场质量安全控制。
参考文献:
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