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一、地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)的標(biāo)段類型
與一般建設(shè)項(xiàng)目不同,地鐵項(xiàng)目投資規(guī)模大、建設(shè)時(shí)間長、涉及專業(yè)廣,因此,此類項(xiàng)目設(shè)計(jì)招標(biāo)的標(biāo)段也有很多類型。根據(jù)以往上海、杭州、寧波等地的招標(biāo)情況,大體可歸納為總體設(shè)計(jì)、工點(diǎn)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和裝修設(shè)計(jì)共四類。
1.總體設(shè)計(jì)同一期地鐵項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)一般只設(shè)一個(gè)標(biāo)段,目的在于方便全線設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào),避免建筑風(fēng)格不一、設(shè)備接口不一、型號(hào)不一、規(guī)格不一等技術(shù)問題。但無論是早期《市政公用工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》(建質(zhì)〔2004〕16號(hào)),還是目前單獨(dú)成冊(cè)的《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)文件編制深度》(建質(zhì)〔2013〕160號(hào))都沒有“總體設(shè)計(jì)”這個(gè)階段。因此,總體設(shè)計(jì)文件的深度以及中標(biāo)人的職責(zé)均需通過招標(biāo)文件加以約定。根據(jù)以往項(xiàng)目的情況,總體設(shè)計(jì)文件的編制深度介于工程可行性研究和初步設(shè)計(jì)之間,大體相當(dāng)于建筑工程的方案設(shè)計(jì)??傮w設(shè)計(jì)單位的職責(zé)包括:制定設(shè)計(jì)原則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、功能要求和接口;組織協(xié)調(diào)分項(xiàng)設(shè)計(jì)單位有序開展工作;落實(shí)組織限額設(shè)計(jì);對(duì)設(shè)計(jì)成果的總體性、完整性、統(tǒng)一性、適時(shí)性、經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)進(jìn)步全面負(fù)責(zé)。
2.工點(diǎn)設(shè)計(jì)工點(diǎn)設(shè)計(jì)是指對(duì)包括車站和區(qū)間在內(nèi)的某個(gè)點(diǎn)位的初步設(shè)計(jì)和(或)施工圖設(shè)計(jì)。一般情況下按2站或3站以及相應(yīng)的區(qū)間組合為一個(gè)工點(diǎn),如2站2區(qū)間、3站2區(qū)間、3站3區(qū)間等。按照現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2013)第6章的規(guī)定,車站間距在城市中心區(qū)或居民稠密地區(qū)一般為1km,在城市區(qū)一般為2km。由此可以估算長度約35km的地鐵大概有18~35座車站。如浙江省寧波市軌道交通2號(hào)線一期工程全長28.350km,共設(shè)22座車站;陜西省西安市地鐵3號(hào)線魚化寨至保稅區(qū)段線路全長39.15km,設(shè)站26座;上海軌道交通12號(hào)線全長40.417km,設(shè)站31座。以30座車站的地鐵項(xiàng)目為例,如統(tǒng)一按3站3區(qū)間為一個(gè)工點(diǎn),則工點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)段將會(huì)有10個(gè)。
3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)地鐵項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指根據(jù)社會(huì)化分工,以專業(yè)為基礎(chǔ)的某單項(xiàng)設(shè)計(jì)(初步設(shè)計(jì)和(或)施工圖設(shè)計(jì)),一般包括十大系統(tǒng),即通風(fēng)、空調(diào)與供暖系統(tǒng);供電系統(tǒng);通信系統(tǒng);信號(hào)系統(tǒng);安檢與自動(dòng)售檢票系統(tǒng);火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng);綜合監(jiān)控系統(tǒng);環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng);乘客信息系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)。此外,軌道工程、導(dǎo)向標(biāo)識(shí)由于不屬于工點(diǎn)設(shè)計(jì)的范疇,因此,一般也會(huì)歸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因?yàn)樯鲜霾糠窒到y(tǒng)有時(shí)可合并為一個(gè)標(biāo)段發(fā)包,如通信與信號(hào)系統(tǒng)一般都是合并招標(biāo)的,故系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)段一般有4~10個(gè)。
4.裝修設(shè)計(jì)裝修設(shè)計(jì)只針對(duì)車站,區(qū)間一般不涉及此項(xiàng)招標(biāo)。線路較長的地鐵項(xiàng)目有時(shí)會(huì)招標(biāo)產(chǎn)生一家負(fù)責(zé)裝修總體設(shè)計(jì)的單位,然后再招若干家負(fù)責(zé)車站裝修初步設(shè)計(jì)和(或)施工圖設(shè)計(jì)的單位。一般項(xiàng)目則不再引入裝修的總體設(shè)計(jì)單位,如上海軌道交通11號(hào)線南段共13座車站,裝修設(shè)計(jì)分4個(gè)標(biāo)段,每個(gè)標(biāo)段包括3~4個(gè)車站,標(biāo)的規(guī)模(按裝修費(fèi)中標(biāo)價(jià))分別為8253.6206萬元、9109.6668萬元、5879.7961萬元、7476.0721萬元。
二、地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)的資質(zhì)要求
1.資質(zhì)類別設(shè)計(jì)資質(zhì)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是原建設(shè)部于2007年的《工程設(shè)計(jì)資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(建市〔2007〕86號(hào)),有4個(gè)序列共185種(綜合資質(zhì)1種;行業(yè)資質(zhì)21種;專業(yè)資質(zhì)155種;專項(xiàng)資質(zhì)8種)。但一般與地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)招標(biāo)相關(guān)的資質(zhì)只有以下六種:(1)工程設(shè)計(jì)綜合資質(zhì);(2)市政公用行業(yè)資質(zhì)(;3)市政公用行業(yè)(軌道交通工程)專業(yè)資質(zhì);(4)建筑行業(yè)資質(zhì);(5)建筑行業(yè)(建筑工程)專業(yè)資質(zhì);(6)建筑裝飾工程設(shè)計(jì)專項(xiàng)資質(zhì)。
2.資質(zhì)等級(jí)目前,地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)招標(biāo)普遍存在資質(zhì)要求“寧高勿低”的現(xiàn)象,這樣既不利于充分競爭,也不符合法律所倡導(dǎo)的公平原則。需要什么樣的資質(zhì)等級(jí)應(yīng)根據(jù)標(biāo)段的發(fā)包內(nèi)容、相關(guān)資質(zhì)的業(yè)務(wù)承擔(dān)范圍,并結(jié)合市場形勢綜合確定??傮w設(shè)計(jì)的投標(biāo)人一般應(yīng)具有“工程設(shè)計(jì)綜合甲級(jí)”,或同時(shí)具有市政公用行業(yè)甲級(jí)和建筑行業(yè)甲級(jí)兩種資質(zhì)。最低可放寬至同時(shí)具有市政公用行業(yè)(軌道交通工程)專業(yè)甲級(jí)和建筑行業(yè)(建筑工程)專業(yè)甲級(jí)兩種資質(zhì)。工點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)視標(biāo)段內(nèi)容而定。地鐵區(qū)間的資質(zhì)應(yīng)不低于“市政公用行業(yè)(軌道交通工程)專業(yè)甲級(jí)”,因?yàn)楦鶕?jù)《工程設(shè)計(jì)資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(建市〔2007〕86號(hào))的有關(guān)規(guī)定,“軌道交通工程”不論規(guī)模大小一律歸類為“大型項(xiàng)目”,因此,乙級(jí)及以下資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位不能承擔(dān)。地鐵車站按專業(yè)歸類屬“建筑行業(yè)”這個(gè)系列,但資質(zhì)等級(jí)要求則應(yīng)根據(jù)車站形式確定。地上車站應(yīng)按“一般公共建筑”基于“單體建筑面積”這一指標(biāo)確定其屬于哪種規(guī)模的項(xiàng)目,如“5000~20000㎡”這一檔歸類為“中型項(xiàng)目”,此種情況的最低資質(zhì)要求可放寬至“建筑行業(yè)(建筑工程)專業(yè)乙級(jí)”。另根據(jù)表1關(guān)于國內(nèi)10個(gè)地鐵項(xiàng)目145座車站建筑面積的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,車站單體建筑面積最小的也在5000㎡以上,即一般不考慮“小型項(xiàng)目”這一檔的對(duì)應(yīng)資質(zhì)。如果是地下車站(目前國內(nèi)通車或在建地鐵項(xiàng)目的車站形式主要是地下車站。如表1的145個(gè)車站中有120個(gè)屬于地下車站,約占樣本總量的83%),則應(yīng)按“地下工程”分類基于“總建筑面積”這一指標(biāo)確定項(xiàng)目的規(guī)模類型。“大于10000㎡”時(shí)應(yīng)按“大型項(xiàng)目”選擇具有“建筑行業(yè)(建筑工程)專業(yè)甲級(jí)”及以上資質(zhì)的單位承擔(dān)。至于車站涉及的人防工程因?qū)儆诟浇ㄐ再|(zhì),故涉及此項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的標(biāo)段除按以上原則確定資質(zhì)要求外,無需要求投標(biāo)人同時(shí)具有建筑行業(yè)(人防工程)設(shè)計(jì)資質(zhì)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)的資質(zhì)要求應(yīng)視標(biāo)的類型和規(guī)模情況而定。一般情況下要求投標(biāo)人具有工程設(shè)計(jì)綜合甲級(jí)、市政公用行業(yè)甲級(jí)、市政公用行業(yè)(軌道交通工程)專業(yè)甲級(jí)資質(zhì)中的任何一項(xiàng)即可。但“供電”、“通信信號(hào)”、“軌道”這三類標(biāo),分別具有鐵道行業(yè)(電氣化)專業(yè)甲級(jí)、鐵道行業(yè)(通信信號(hào))專業(yè)甲級(jí)、鐵道行業(yè)(軌道)專業(yè)甲級(jí)的單位也有能力承擔(dān),但是否將資質(zhì)要求由市政行業(yè)拓寬至鐵道行業(yè)則應(yīng)根據(jù)招標(biāo)階段的市場情況綜合考慮。需放寬至鐵道行業(yè)資質(zhì)時(shí)不應(yīng)要求投標(biāo)人同時(shí)具有市政行業(yè)的有關(guān)資質(zhì),因?yàn)榇伺e有可能觸及法律上的“以不合理的條件限制、排斥潛在投標(biāo)人”。地鐵項(xiàng)目的系統(tǒng)名稱有些雖與其他類型建設(shè)項(xiàng)目無異,但其有自身的特點(diǎn)。以“供電”為例,地鐵項(xiàng)目供電系統(tǒng)除滿足照明及一般的動(dòng)力供電外,最主要的功能是通過架空接觸網(wǎng)或軌道供電方式為地鐵車輛提供動(dòng)力,因此一般不選用電力行業(yè)的有關(guān)資質(zhì),如電力行業(yè)資質(zhì)、電力行業(yè)(送電工程)專業(yè)資質(zhì)、電力行業(yè)(變電工程)專業(yè)資質(zhì)。車站裝修設(shè)計(jì)的資質(zhì)要求一般定位在“建筑裝飾工程設(shè)計(jì)專項(xiàng)”這個(gè)系列,資質(zhì)等級(jí)根據(jù)單項(xiàng)合同額的規(guī)模而定。按照該系列各等級(jí)的業(yè)務(wù)承擔(dān)范圍,甲級(jí)“可承擔(dān)建筑工程項(xiàng)目的裝飾裝修設(shè)計(jì),其規(guī)模不受限制”;乙級(jí)“可以承擔(dān)單項(xiàng)合同額1200萬元以下的建筑工程項(xiàng)目的裝飾裝修設(shè)計(jì)”;丙級(jí)“可以承擔(dān)單項(xiàng)合同額300萬元以下的建筑工程項(xiàng)目的裝飾裝修設(shè)計(jì)”。
三、地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)的技術(shù)要求
目前,地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)招標(biāo)文件中“技術(shù)要求”一章的內(nèi)容大多比較簡單。除設(shè)計(jì)深度、出圖進(jìn)度等要求外,其余內(nèi)容多是現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范名稱的羅列。即使有業(yè)主的一些個(gè)性化要求,也多采用過于原則的表達(dá)方式??傊o人的整體感覺就是中標(biāo)人只要遵守國家的現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)即可。實(shí)際上除一些強(qiáng)制性要求外,相關(guān)技術(shù)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的一部分規(guī)定是有自由度的。以站臺(tái)門為例,現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第26章對(duì)此項(xiàng)的措辭風(fēng)格是“允許稍有選擇”,即:“新建線路的車站宜設(shè)站臺(tái)門,并應(yīng)具有安裝站臺(tái)門系統(tǒng)的接口條件”。也即《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)站臺(tái)門并沒有強(qiáng)制設(shè)或不設(shè),但鑒于近年來多次發(fā)生此類安全事故,故建議新建線路設(shè)計(jì)站臺(tái)門,因?yàn)橐院笤偌友b不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)事而且成本比較高,這也是國內(nèi)以往地鐵設(shè)計(jì)的一個(gè)教訓(xùn)。如上海地鐵2號(hào)線開通后不得不又在各站臺(tái)加裝一道矮墻式的站臺(tái)門。類似教訓(xùn)還有很多,本文將其歸納為以下三類。
1.功能缺失(1)防踏空設(shè)計(jì):乘客匆匆忙忙趕乘地鐵,跨進(jìn)車廂時(shí)卻一腳踩空致絆倒受傷,為什么呢?因?yàn)檎九_(tái)邊緣與??寇囕v車體間的空隙太寬。這是上海地鐵8號(hào)線通車后遇到的最突出的、也是備受社會(huì)指責(zé)的問題。故新建線路應(yīng)注意防踏空的設(shè)計(jì)?,F(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)站臺(tái)邊緣與靜止車輛車門處的安全間隙的規(guī)定是“直線段宜為70mm(內(nèi)藏門或外掛門)或100mm(塞拉門)”。(2)地鐵車站的廁所:以往地鐵車站大多沒有公共廁所,這一點(diǎn)不違背當(dāng)時(shí)的規(guī)范要求。但按照現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.2.6款和第9.8.7款的規(guī)定,“車站應(yīng)設(shè)置公共廁所”且“車站內(nèi)應(yīng)設(shè)置無障礙廁所”,這兩處“應(yīng)”字表示正常情況下必須這樣做?!兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》有要求也好,沒要求也罷,面對(duì)巨大的客流量,車站沒有廁所終歸是明顯的“不足”。于是一些線路在開通運(yùn)營后不得不通過對(duì)車站的局部改造加裝廁所,但如此加裝的廁所往往不能完全正常工作,被乘客戲稱為“上1天,休2天”。(3)出入口的雨棚:設(shè)與不設(shè)都不違反規(guī)范,但不設(shè)暴露的問題很多,如“導(dǎo)致電扶梯等設(shè)備設(shè)施暴露于外(特別是高架車站),受日曬雨淋的影響,電扶梯故障頻率高,使用壽命相對(duì)縮短;此外,由于雨天濕滑,無雨棚遮擋的電扶梯成為客傷的高發(fā)地點(diǎn),影響乘客出行安全。”[1](4)無障礙通道:重慶地鐵1號(hào)線開通后,有網(wǎng)友提問:請(qǐng)問設(shè)計(jì)方,乘坐輪椅的肢殘朋友如何下到地鐵通道去?街上路面、上下電梯扶梯均無無障礙通道,光在售票廳設(shè)置盲道有何用?盡管重慶軌道交通部門對(duì)此給出了“正在安裝調(diào)試”的答復(fù),但如果設(shè)計(jì)階段考慮周全,理應(yīng)同時(shí)投入使用。當(dāng)然上述重慶項(xiàng)目是多年前設(shè)計(jì)的,那時(shí)的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》還是2003版本,如果按照現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2013)的要求,“車站設(shè)置的無障礙通道應(yīng)與城市無障礙通道銜接”。
2.能力不足(1)站臺(tái)長度不足:目前普遍存在的問題是對(duì)客流量的預(yù)計(jì)不夠充分導(dǎo)致站臺(tái)長度不足。如上海軌道交通6號(hào)線在客流量猛增的情況下試圖通過加掛車廂增加運(yùn)能的措施來解決,但這首先受到了站臺(tái)長度的制約。(2)制動(dòng)距離不足:2009年12月22日5時(shí)50分,上海地鐵一號(hào)線陜西南路至人民廣場區(qū)間突發(fā)供電觸網(wǎng)跳閘故障,造成該區(qū)間列車停駛。事故調(diào)查組認(rèn)定:“在2001年一號(hào)線上?;疖囌靖脑祉?xiàng)目的配線圖修改時(shí),因設(shè)計(jì)技術(shù)人員工作疏漏,N11-1438區(qū)段編碼電路配線出錯(cuò),使信號(hào)系統(tǒng)在N11-1438軌道區(qū)段向發(fā)生事故的150號(hào)列車錯(cuò)誤地發(fā)送65km/h的速度碼,造成制動(dòng)距離不足,從而發(fā)生兩列列車側(cè)面沖撞事故?!盵2](3)樓梯過窄:上海地鐵2號(hào)線張江高科站的樓梯設(shè)計(jì)只有1.2m寬,去掉扶手后,實(shí)際站立面寬度不足1.1米,被乘客們諷刺為“一線天”。如果我們查閱一下現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》,其中的規(guī)定是:“樓梯寬度應(yīng)符合人流股數(shù)和建筑模數(shù)”,且“單向樓梯的最小寬度為1.8m,雙向樓梯的最小寬度為2.4m”。即使限于某種條件或以往規(guī)范中沒有這方面的規(guī)定,像“張江高科站”這樣一個(gè)有大客流集散的節(jié)點(diǎn)車站,供旅客上下的樓梯寬度幾乎與一般的居民樓相當(dāng)不能說不是“缺陷”。(4)電梯缺陷:2011年北京地鐵4號(hào)線動(dòng)物園站上行扶梯突發(fā)故障造成1死30傷的事故。之后北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局給出的事故原因是“電梯存在設(shè)計(jì)缺陷,同時(shí)維護(hù)保養(yǎng)不到位。”
3.其他缺陷2012年3月31日,從上午7點(diǎn)到11點(diǎn),北京地鐵國貿(mào)站十號(hào)線換乘一號(hào)線通道全面堵死,兩三百米的路,乘客走了半個(gè)多小時(shí)。擁堵的原因除了因?yàn)閲Q(mào)換乘站的滾梯臨時(shí)故障之外,最主要的還是由于換乘線路設(shè)計(jì)缺陷。所以有乘客抱怨:“幾乎每天都這么堵,就差安紅綠燈了。”
四、結(jié)束語
關(guān)鍵詞:隧道;照明設(shè)計(jì);重要性;可行性
中圖分類號(hào):U453 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
在隧道內(nèi),過高的照明亮度,不僅會(huì)造成隧道建設(shè)時(shí)造價(jià)的提高,同時(shí)也會(huì)造成運(yùn)營和維護(hù)時(shí)成本的提高,而且會(huì)造成電的浪費(fèi)等情況;而過低的照明亮度,又會(huì)造成車輛行駛時(shí)的安全隱患,因此,合理確定隧道的設(shè)計(jì)速度,在二級(jí)公路隧道照明設(shè)計(jì)中是相當(dāng)重要的。二級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度主要有80km/h、60km/h、40km/h。筆者依托怒江州六丙公路某隧道工程,通過對(duì)隧道照明在60km/h、40km/h設(shè)計(jì)速度下,燈具、過渡段長度等的不同配置進(jìn)行分析比較,得出二級(jí)公路隧道照明設(shè)計(jì)采用40km/h設(shè)計(jì)速度的重要性及可行性。
1 工程概況
某隧道起止點(diǎn)樁號(hào)為K180+342~K180+940,隧道全長598m;隧道進(jìn)口端K180+342位于直線段上,隧道出口端K180+940位直線段上;隧道所在路段縱坡為-0.3%;隧道最大埋深約為158m。此隧道為雙向交通,設(shè)計(jì)交通量為7723 pcu/d,設(shè)計(jì)小時(shí)交通量為522 veh/h。
2 計(jì)算分析
2.1 計(jì)算公式及計(jì)算參數(shù)的選取
本文對(duì)路面照度的計(jì)算采用《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ026.1-1999中的利用系數(shù)曲線圖計(jì)算方法。使用公式(1)進(jìn)行路面照度計(jì)算,使用公式(2)進(jìn)行入口段長度計(jì)算,計(jì)算參數(shù)見表1。
(1)式中:Eav為路面平均水平照度;N為燈具布置系數(shù);η為利用系數(shù);W為隧道路面寬度;S為燈具間距;M為燈具的養(yǎng)護(hù)系數(shù);Ф為燈具額定光通量。
(2)式中:Dth為入口段長度;Ds為照明停車視距;h為洞口內(nèi)凈空高度。
2.2 計(jì)算結(jié)果分析
通過以上計(jì)算,得出隧道照明燈具的數(shù)量及入口段與過渡段長度,詳見表2、表3。
從表2、表3可知,在采用60km/h設(shè)計(jì)速度時(shí),全隧道照明燈具數(shù)量為235套,燈具總功率為23.89kW;入口段及過渡段長度為165m,布燈方式上需采用雙側(cè)對(duì)稱布置。在采用40km/h設(shè)計(jì)速度時(shí),全隧道照明燈具數(shù)量為75套,僅為60km/h設(shè)計(jì)時(shí)速下燈具數(shù)量的31.9%;燈具總功率為5.81kW,僅為60km/h設(shè)計(jì)時(shí)速下燈具功率的24.3%;入口段及過渡段長度為80m,布燈方式上采用中線布置就能滿足要求。由于布燈方式的不同,還可以節(jié)約大量的電纜、電纜橋架等工程量。所以,在二級(jí)公路隧道段采用40km/h設(shè)計(jì)速度,不僅能節(jié)約建設(shè)費(fèi)用,還能節(jié)約運(yùn)營時(shí)的能耗及費(fèi)用,是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
3 二級(jí)公路隧道采用40km/h設(shè)計(jì)速度可行性分析
3.1 從設(shè)計(jì)規(guī)范上來講,二級(jí)公路隧道采用40km/h設(shè)計(jì)速度可行
根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01-2003,《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D20-2006等規(guī)范于二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度的規(guī)定。
二級(jí)公路作為干線公路時(shí)設(shè)計(jì)速度宜采用 80km/h。二級(jí)公路作為集散公路時(shí)混合交通量較大平面交叉間距較小的路段設(shè)計(jì)速度宜采用60km/h。二級(jí)公路位于地形、地質(zhì)等自然條件復(fù)雜的山區(qū)經(jīng)論證該路段的設(shè)計(jì)速度可采用40km/h。
隧址區(qū)一般都處于地形、地質(zhì)等自然條件復(fù)雜的地區(qū),所以在二級(jí)公路中選取隧道設(shè)計(jì)速度為40km/h是可行的。
3.2 從目前隧道運(yùn)營情況來講,二級(jí)公路隧道采用40km/h設(shè)計(jì)速度可行
在二級(jí)公路實(shí)際運(yùn)行過程中,為了保證行駛車輛的安全,在進(jìn)入隧道時(shí),一般均要減速行駛。且隧道限速均為40km/h。所以在二級(jí)公路隧道段,選取40km/h設(shè)計(jì)速度是可行的。
3.3 從改造技術(shù)上講,二級(jí)公路隧道采用40km/h設(shè)計(jì)速度可行
在隧道運(yùn)營過程中,在需要滿足公路提速的要求時(shí),隧道的照明技術(shù)改造極為簡單,主要是增設(shè)部分燈具及改變布燈方式,同時(shí)還會(huì)增加部分相應(yīng)工程量,但總體來講,不會(huì)涉及到隧道結(jié)構(gòu)的改造,所以改造技術(shù)簡單。
4 結(jié)論及建議
(1)二級(jí)公路隧道采用40km/h設(shè)計(jì)速度是可行性的。
(2)當(dāng)設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí),在入口段及過渡段需采用雙側(cè)布燈的方式,而設(shè)計(jì)速度為40km/h時(shí),僅采用中線布燈的方式,可以節(jié)約大量的電纜、電纜橋架等工程量;
(3)二級(jí)公路隧道段采用40km/h設(shè)計(jì)速度,不僅能節(jié)約建設(shè)費(fèi)用,還能節(jié)約運(yùn)營時(shí)的能耗及費(fèi)用,是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn)
[1]JTG D60-2004,公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].重慶交通科研設(shè)計(jì)院.
[2]JTG B01-2003,公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 交通部公路司.
[3]JTG D20-2006,公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院.
關(guān)鍵詞:地鐵車站,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract: this paper, based on the current structure design of the subway underground stations around the synthesized and summarized the current situation, and put forward the subway underground station structure existing in design of traffic organization does not pay attention to the pedestrian facilities layout, structure durability can't cause enough attention, existing seismic code can't meet the design requirements, the confined water tu chung stability judgment formula and current situation is not new, "mix rules" mandatory use high strength reinforced cause some problems such as the waste of resources, to draw attention to the industry and the improvement of the industry standard.
Key words: the subway station, the structure design
中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1前言
為解決城市交通問題,修建具有超強(qiáng)運(yùn)力的地鐵與輕軌已逐漸成為大城市的首選手段。目前國內(nèi)已經(jīng)部分建成或正在修建地鐵(或輕軌)的城市有:北京、上海、天津、廣州、深圳、大連、武漢、重慶、青島等城市,正處在設(shè)計(jì)階段的城市有長春、沈陽、成都、杭州等城市。地鐵在城市中的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益也是有目共睹的。但是對(duì)于以地下工程為主的地鐵結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中由于巖土性質(zhì)的復(fù)雜性、施工技術(shù)的多變性、設(shè)計(jì)理論的局限性、相關(guān)規(guī)范的不完善性,使地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚存在一些問題或不完善的地方,需要我們不斷的探索、求解。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題
2.1交通疏解問題
隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,汽車保有量不斷增加、城市交通擁堵顯現(xiàn)日趨嚴(yán)重,由此帶來居民出行難。地鐵一般經(jīng)過城市建成區(qū),站點(diǎn)設(shè)在人流主要集散點(diǎn),而地鐵施工一般選擇經(jīng)濟(jì)效益較好的明挖法施工,需要占用較大的場地,對(duì)現(xiàn)有的交通秩序造成較大的影響。為了減少地鐵施工期間對(duì)道路交通的影響,地鐵圍擋施工前進(jìn)行交通疏解設(shè)計(jì)是非常必要的。
2.1.1交通疏解設(shè)計(jì)應(yīng)做到以人為本
利用有限的道路空間,在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交通分流的前提下,應(yīng)選擇合理的施工工法,盡量減少地鐵施工期間對(duì)城市交通和沿線居民、單位生產(chǎn)和生活及對(duì)外出行需求的影響。在交通疏解過程中、宜優(yōu)先布設(shè)人行道及人行過街設(shè)施,公交設(shè)施,以方便周邊居民及單位的出行。
2.1.2交通疏解設(shè)計(jì)應(yīng)按不同的設(shè)計(jì)階段有序推進(jìn)。
1)項(xiàng)目建議書和工程可行性研究階段,對(duì)地鐵施工影響區(qū)域道路交通、公交、居民出行、交通管理設(shè)施等現(xiàn)狀進(jìn)行初步調(diào)查、分析、評(píng)價(jià),對(duì)站位選擇、施工工法給出明確建議。
2)方案設(shè)計(jì)階段對(duì)施工點(diǎn)道路、交叉口、交通組織、行人、公交、交通管理及占道管線等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查與分析并進(jìn)一步調(diào)整和完善設(shè)計(jì)。
3)初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步落實(shí)各工點(diǎn)施工工法、及圍擋要求和市政管線施工占道情況,詳細(xì)調(diào)查各工點(diǎn)交通疏解范圍內(nèi)用地紅線情況以及地形、地貌、建構(gòu)筑物、市政管線、綠化等。根據(jù)相關(guān)部門、專家審查意見按初步設(shè)計(jì)深度要求完善、細(xì)化交通疏解方案。
4)施工圖設(shè)計(jì)階段根據(jù)站點(diǎn)交通疏解范圍內(nèi)周邊環(huán)境的變化,結(jié)合市政管線遷改施工圍擋要求和初步設(shè)計(jì)中相關(guān)部門、專家審查意見完善交通交通疏解方案,并按施工圖深度要求進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
2.2 地鐵耐久性問題
根據(jù)現(xiàn)行地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范,地鐵主體工程設(shè)計(jì)使用年限為100年[1]。地鐵結(jié)構(gòu)一旦整體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題,靠維修很難解決問題。一棟地面建筑出現(xiàn)安全問題可以炸掉重做,其損失是局部的,而一條位于地下的地鐵線,重新維修可能比新建還難。因?yàn)槠渖喜枯d有各種市政管線,通道、天橋及繁忙的道路橋梁。兩側(cè)可能還有林立的高層建筑,地鐵與這些建筑物已經(jīng)形成既獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的聯(lián)合體。目前,對(duì)于地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性問題,規(guī)范中的規(guī)定尚不健全或不完全能滿足設(shè)計(jì)人員的使用要求。當(dāng)然、地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性問題已經(jīng)不是一個(gè)簡單的結(jié)構(gòu)問題,而是涉及到材料問題、巖土問題、力學(xué)問題等的諸多大課題,需要大量的總結(jié)與研究。
2.3地鐵抗震問題
隨著各地地鐵工程如火如荼的興建,我國目前還沒有獨(dú)立的地下工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,地鐵工程在抗震設(shè)計(jì)方面沒有現(xiàn)成的法規(guī)可循。現(xiàn)有的地鐵抗震設(shè)計(jì)主要是依據(jù)《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ00489)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010)及《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157-2003)來進(jìn)行,地鐵工程的抗震設(shè)防水準(zhǔn)如何選取已成為地鐵抗震設(shè)計(jì)中亟待解決的問題。
2.4承壓水問題
隨著城市地鐵建設(shè)的不斷深入、深基坑工程日益增多,深基坑開挖施工的地質(zhì)條件和環(huán)境也日益復(fù)雜。對(duì)于承壓水突涌穩(wěn)定性判斷分析方法,現(xiàn)行基坑規(guī)范教科書里均采用壓力平衡理論,其計(jì)算公式為:
Hcr=K*rw*h/r。 (1)
式中Hcr為坑底弱透水層臨界厚度,K為安全系數(shù),rw為水重度,h為承壓水頭高于含水層頂板的高度,r為弱透水層土重度。
當(dāng)實(shí)際弱透水層厚度H≥Hcr時(shí),基坑不發(fā)生突涌;當(dāng)H
據(jù)此為判定依據(jù)設(shè)計(jì)的深基坑工程,許多在坑底弱透水層厚度不滿足的情況下被迫采取諸如隔離地下水法、降低承壓水位法或坑底地基加固法等技術(shù)措施以防止基坑突涌失穩(wěn),在后期基坑監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)完全沒有起到其應(yīng)有的作用。
實(shí)際上,從坑底土突涌塑性破壞的力學(xué)機(jī)理分析,抑制坑底土突涌塑性破壞的因素還有坑底土粘聚力和摩擦力對(duì)承壓水產(chǎn)生的抵制作用,而且這種抗力在弱透水層的硬土層中還比較大。
2.5鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料問題
GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋做了以下規(guī)定:“梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋”。對(duì)于處于巖土環(huán)境的地下箱型混凝土結(jié)構(gòu)地鐵車站,其主體結(jié)構(gòu)配筋往往是以裂縫驗(yàn)算控制,強(qiáng)制使用高強(qiáng)度鋼筋不僅會(huì)造成施工困難[2],而且有悖于國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,造成能源浪費(fèi)。
3.結(jié)語
修建地鐵已成為大城市解決交通問題的必經(jīng)之路,而目前的《地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范》在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論方面顯得較為籠統(tǒng),又沒有相應(yīng)的構(gòu)造規(guī)定。尤其在某些特殊巖土地區(qū)、地震烈度值較大地區(qū)和現(xiàn)狀交通復(fù)雜地區(qū),設(shè)計(jì)人員針對(duì)具體工程難以操作。由于筆者水平有限,本文主要針對(duì)目前在地鐵設(shè)計(jì)過程中遇到的一些問題做了深入思考,以期起到拋磚引玉的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]、GB50157-2003.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京:中國計(jì)劃出版社,2003.
關(guān)鍵詞:T型鋼構(gòu)懸臂梁 檢測 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算
Abstract: The combination of the horseback mouth Bridge detection example, describes the detection of T-Steel cantilever structure checking method, summed up the experience of checking the structure of the T-Steel cantilever detection, in order for the renovation and expansion project to provide theoretical and practical guidance.
Keywords: T-Steel cantilever, detection, structure checking.
中圖分類號(hào):K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1概述
橋梁檢測是改擴(kuò)建工程建設(shè)的一個(gè)永久性的技術(shù)課題,如何進(jìn)行橋梁的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算是試驗(yàn)檢測的關(guān)鍵環(huán)節(jié),可以更好的為改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。馬背嘴大橋所在路段為余干縣城通往鷹潭的必經(jīng)之地,隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,通過于該路段的交通量與載重量近年來快速增長,為此該二級(jí)公路需要進(jìn)行通行等級(jí)升級(jí),由原來的二級(jí)公路改擴(kuò)建成一級(jí)公路。
2 大橋概況
馬背嘴大橋位于黃金埠至余干縣城公路K23+383.05~K23+776.95范圍內(nèi),跨越信江下游支流東大河,橋梁全長393.9米。上部結(jié)構(gòu)采用3×20米鋼筋混凝土簡支T型梁+35米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁+2×70米預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)+35米預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T型梁+6×20鋼筋混凝土簡支T型梁。簡支T型梁跨段下部構(gòu)造采用肋式橋臺(tái)及雙柱式橋墩配鉆孔灌注樁基礎(chǔ);T型剛構(gòu)下部構(gòu)造采用閉口薄壁墩配群樁基礎(chǔ)。大橋從T型剛構(gòu)橋墩按±3%順橋向放坡,豎曲線范圍210米。設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)及主要技術(shù)指標(biāo):車輛荷載等級(jí)為:“汽車-20級(jí),掛車100,人群荷載—3.5KN/m2”;橋面凈寬為:凈—9+2×1.5m人行道;通航標(biāo)準(zhǔn):三級(jí);最高通航水位:十年一遇;設(shè)計(jì)洪水位:百年一遇。
3大橋結(jié)構(gòu)檢算
3.1檢算原則及特點(diǎn)
(1)對(duì)70米預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)懸臂梁的主要承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及抗裂性檢算。
(2)計(jì)算時(shí)分別取用原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)“汽車-20級(jí),掛車-100”,及擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)荷載等級(jí)“公路—Ⅰ級(jí)”分別對(duì)上部結(jié)構(gòu)主梁進(jìn)行檢算。
(3)計(jì)算時(shí)若實(shí)測混凝土強(qiáng)度高于原設(shè)計(jì)值,則取用混凝土原設(shè)計(jì)參數(shù);若實(shí)測混凝土強(qiáng)度低于原設(shè)計(jì)值,則偏安全地取用實(shí)測混凝土參數(shù);鋼材取用原設(shè)計(jì)參數(shù)。
(4)偏安全地不考慮橋面鋪裝參與主梁受力,作為二期恒載計(jì)入,人行道板、護(hù)欄也作為二期恒載計(jì)入。
(5)梯度溫度:豎向日照正溫差的溫度基數(shù)按混凝土鋪裝層計(jì)入;豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5。
(6)結(jié)合行車道寬度和設(shè)計(jì)規(guī)范,汽車荷載按兩車道并考慮橫向分布系數(shù)進(jìn)行檢算。
(7)依據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評(píng)定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)的相關(guān)規(guī)定,對(duì)配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算評(píng)定:
γ0S≤R(fd,ξcadc,ξsads)Z1(1-ξe)
式中:γ0——結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù);
S——荷載效應(yīng)函數(shù);
R(.)——抗力效應(yīng)函數(shù);
fd——材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
adc——構(gòu)件混凝土幾何參數(shù)值;
ads——構(gòu)件混鋼筋幾何參數(shù)值;
Z1 ——承載能力驗(yàn)算系數(shù);
ξe——承載能力惡化系數(shù);
ξc——配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù);
ξs——鋼筋的截面折減系數(shù)。
3.2檢算修正系數(shù)的確定
3.2.1承載能力檢算系數(shù)Z1
根據(jù)橋梁現(xiàn)場檢查情況確定各檢算構(gòu)件評(píng)定標(biāo)度Dj,,并依據(jù)各檢測指標(biāo)權(quán)重計(jì)算承載能力檢算系數(shù)評(píng)定標(biāo)度D,最終確定承載能力檢算系數(shù)Z1。計(jì)算過程詳見表1。
表1 承載能力檢算系數(shù)Z1計(jì)算表
注:未對(duì)橋梁自振特性進(jìn)行測量。
3.2.2承載能力惡化系數(shù)
依據(jù)檢測結(jié)果確定各檢測指標(biāo)評(píng)定標(biāo)度Ej,并依據(jù)各檢測指標(biāo)權(quán)重計(jì)算承載能力惡化狀況評(píng)定標(biāo)度E,最終確定承載能力惡化系數(shù) 。計(jì)算過程詳見表2。
表2 承載能力惡化系數(shù) 計(jì)算表
3.2.3截面折減系數(shù)
依據(jù)檢測結(jié)果確定各檢測指標(biāo)評(píng)定標(biāo)度Rj,并依據(jù)各檢測指標(biāo)權(quán)重計(jì)算截面損傷綜合評(píng)定標(biāo)度R,最終確定截面折減系數(shù) 。計(jì)算過程詳見表3。
表3 截面折減系數(shù) 計(jì)算表
3.2.4鋼筋截面折減系數(shù)
依據(jù)各部件檢測得到的銹蝕情況,確定鋼筋截面折減系數(shù) ,詳見表4。
表4 鋼筋截面折減系數(shù) 計(jì)算表
評(píng)定部件 性狀描述
70米T型剛構(gòu)懸臂梁 沒有出現(xiàn)沿鋼筋的裂縫 1
3.2.5活載影響修正系數(shù)
該橋交通量較原設(shè)計(jì)大,且通行車輛中超重貨車占到一定比例。經(jīng)現(xiàn)場派專人實(shí)際調(diào)查典型代表交通量、大噸位車輛混入率和軸荷分布情況,確定活載影響修正系數(shù) 。
綜上所述,大橋各檢算部件承載能力檢算安全系數(shù) 、承載能力惡化系數(shù) 、配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù) 、鋼筋的截面折減系數(shù) 及活載影響修正系數(shù) 的取值見表5所示。
表5各檢算部件 、 、 、 及 取值一覽表
注:依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果算得70米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁承載能力檢算系數(shù)為1.029。
3.370米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁承載能力檢算及結(jié)果
3.3.1結(jié)構(gòu)計(jì)算方法及計(jì)算模型
(1)本次計(jì)算將70米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)離散為41個(gè)節(jié)點(diǎn),40個(gè)單元,采用橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件MIDAS-CIVIL建立有限單元模型。分析模型見圖4-1所示:
圖4-170m預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)結(jié)構(gòu)離散圖
(2)計(jì)算中根據(jù)該橋的實(shí)際施工順序考慮施工階段。
(3)鑒于橋墩基礎(chǔ)采用嵌巖樁,且未產(chǎn)生因基礎(chǔ)沉降或變位導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性病害,本次計(jì)算考慮基礎(chǔ)固結(jié)。
3.3.2檢算結(jié)果
(1)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果
選取支點(diǎn)最大負(fù)彎矩截面、跨中附近最大正彎矩截面,分別進(jìn)行正截面抗彎及斜截面抗剪計(jì)算。表6為70米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁在最不利荷載組合下的內(nèi)力最大值及相應(yīng)結(jié)構(gòu)抗力。
表670米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁承載能力極限狀態(tài)檢算結(jié)果一覽表
(2)正常使用極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果
在85規(guī)范要求下,對(duì)70米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁進(jìn)行檢算結(jié)果詳見下表所示:
表7 70米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁85規(guī)范正常使用極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果一覽表(支點(diǎn)截面)
注:表中正值表示壓應(yīng)力,負(fù)值表示拉應(yīng)力。
在04規(guī)范要求下,對(duì)70米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁進(jìn)行正截面抗裂、斜截面抗裂及變形驗(yàn)算結(jié)果詳見下表所示:
表870米預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)懸臂梁04規(guī)范正常使用極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果一覽表(支點(diǎn)截面)
注:表中正值表示壓應(yīng)力,負(fù)值表示拉應(yīng)力。
4基于結(jié)構(gòu)檢算的承載能力評(píng)定結(jié)論
大橋出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害各主要承重構(gòu)件基于結(jié)構(gòu)檢算的承載能力評(píng)定結(jié)論如下:70米預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)懸臂梁在原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)“汽車—20級(jí),掛車—100,人群—3.5KN/m3”的作用下,能夠滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 023-85)》(以下簡稱“85規(guī)范”)的承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求;在擴(kuò)建設(shè)計(jì)荷載等級(jí)“公路—Ⅰ級(jí)”的作用下不能夠滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)》(以下簡稱“04規(guī)范”)的承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)要求;
5. 結(jié)束語
通過對(duì)該梁原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)和在擴(kuò)建設(shè)計(jì)荷載等級(jí)的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算,從而全面介紹了結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方法,也為預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)懸臂梁檢測時(shí)的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算提供一種新的思路。
參考文獻(xiàn):
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我國城市基本分散布置于沿海、沿湖、沿江及山區(qū)河谷盆地,洪澇水害較為嚴(yán)重。為治理城市洪澇災(zāi)害,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)大力興建城市防洪工程。
城市防洪堤是城市防洪工程的重要組成部分。為保證堤防安全,堤防必須高出設(shè)計(jì)洪水位一定的超高值,但由于堤防主要分布于城區(qū),過高的防洪堤不僅影響工程投資,而且對(duì)城市的環(huán)境、交通和景觀等影響很大。因此,對(duì)關(guān)系城市防洪堤高度的重要因子之一,堤頂超高問題進(jìn)行研究很有必要。
二、規(guī)程規(guī)范關(guān)于堤頂超高的有關(guān)規(guī)定
近年來,國家和有關(guān)部門制定和頒布了各項(xiàng)規(guī)程規(guī)范,對(duì)堤防的工程等別、堤頂超高、安全加高等有關(guān)技術(shù)參數(shù)作了規(guī)定,主要的規(guī)程規(guī)范有:
1、《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201--94)
該規(guī)范由國家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部于1994年6月2日。《防洪標(biāo)準(zhǔn)》第2.0.1條對(duì)城市的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定,根據(jù)城市的重要性或非農(nóng)業(yè)人口的數(shù)量將城市分為四個(gè)等級(jí)。具體規(guī)定見表1。
表1城市的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)
等級(jí)
重要性
非農(nóng)業(yè)人口(萬人)
防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期·年)
Ⅰ
特別重要的城市
≥150
≥200
Ⅱ
重要的城市
150~50
200~100
Ⅲ
中等城市
50~20
100~50
Ⅳ
一般城鎮(zhèn)
≤20
50~20
2、《堤防工程技術(shù)規(guī)范》(SL51--93)
該規(guī)范由水利部于1993年4月10日。《堤防工程技術(shù)規(guī)范》(SL51--93)對(duì)城市的堤防級(jí)別、防洪標(biāo)準(zhǔn)及安全加高的規(guī)定見表2。
表2城市堤防工程級(jí)別及安全加高
項(xiàng)目
堤防級(jí)別
1
2
3
4
城鎮(zhèn)重要程度
特別重要城市
重要城市
中等城市
一般城鎮(zhèn)
城市非農(nóng)業(yè)人口(萬人)
≥150
150~50
50~20
≤20
防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期·年)
≥100
100~50
50~30
30~20
安全加高(m)
1.0
0.8
0.7
0.6
該規(guī)范的5.2.1和5.2.2條對(duì)堤頂高程作了如下規(guī)定:
“5.2.1堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定:
堤頂超高按(5.2.1)確定
Y=R+e+A5.2.1
式中Y——堤頂超高(m)
R——設(shè)計(jì)波浪爬高(m)
e——設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高(m)
A——安全加高(m)”
“5.2.2當(dāng)土堤臨水面設(shè)有穩(wěn)定、堅(jiān)固的防浪墻頂,高程可視為設(shè)計(jì)堤頂高程。但堤身頂高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位0.5m以上?!?/p>
3、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286--98)
該規(guī)范由國家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部于1998年10月8日聯(lián)合。《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)堤防工程的安全加高值的規(guī)定見表3。
表3堤防工程的級(jí)別及安全加高值
防洪標(biāo)準(zhǔn)
(重現(xiàn)期·年)
≥100
<100且≥50
<50且≥30
<30且≥20
<20且≥10
堤防工程的級(jí)別
1
2
3
4
5
安全
加高值
(m)
不允許越浪的堤防工程
1.0
0.8
0.7
0.6
0.5
允許越浪的堤防工程
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
規(guī)范第6.3.1、6.3.3條對(duì)堤頂高程作了說明:
“6.3.1堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位或設(shè)計(jì)位加堤頂超高確定。堤頂超高應(yīng)按下式計(jì)算確定。1、2級(jí)堤防的堤頂超高值不應(yīng)小于2.0m。
Y=R+e+A
式中Y——堤頂超高(m)
R——設(shè)計(jì)波浪爬高(m)
e——設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高(m)
A——安全加高(m)”
“6.3.3當(dāng)土堤臨水側(cè)堤肩設(shè)有穩(wěn)定、堅(jiān)固的防浪墻時(shí),防浪墻頂高程計(jì)算應(yīng)與第6.3.1條堤頂高程計(jì)算相同,但土堤頂面高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)靜水位0.5m以上?!?/p>
3、《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ50--92)
該規(guī)范由建設(shè)部和水利部于1993年2月8日聯(lián)合?!冻鞘蟹篮楣こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)城市等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防工程級(jí)別及安全超高的規(guī)定見表4。
表4城市等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防工程級(jí)別
城市等別
重要程度
人口
(萬人)
防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期·年)
堤防
級(jí)別
安全超高
(m)
江洪、海潮
山洪
泥石流
一
特別重要城市
≥150
≥200
100~50
>100
1
1.0
二
主要城市
150~50
200~100
50~20
100~50
2
0.8
三
中等城市
50~20
100~50
20~10
50~20
3
0.6
四
小城市
≤20
50~20
10~5
20
4
0.5
該規(guī)范的5.1.4、5.1.5條對(duì)堤頂和防浪墻頂高高程作出了如下規(guī)定:
“5.1.4堤頂和防浪墻頂標(biāo)高按下式確定
Z=ZP+he+Δ=ZP+ΔH
式中Z——堤頂或防浪墻頂標(biāo)高(m);
ZP——設(shè)計(jì)洪(潮)水位(m);
he——波浪爬高(m);
Δ——安全超高(m);
ΔH——設(shè)計(jì)洪(潮)水位以上超高(m)。”
“5.1.5當(dāng)?shù)添斣O(shè)置防浪墻時(shí),堤頂標(biāo)高應(yīng)不低于設(shè)計(jì)洪(潮)水位加0.5m。”
經(jīng)比較上述各項(xiàng)規(guī)范,可以看出:《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、《堤防工程技術(shù)規(guī)范》和《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》主要區(qū)別在于:
(1)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》分別規(guī)定了不允許越浪和允許越浪堤防的安全加高值。允許越浪堤防的安全加高值可適當(dāng)降低;
(2)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》特別規(guī)定了1、2級(jí)堤防堤頂超高不應(yīng)小于2.0m。
以上規(guī)程規(guī)范中,由于《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》屬國家標(biāo)準(zhǔn),時(shí)間又相對(duì)較晚。因此,城市防洪堤工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)建議按這兩個(gè)規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。各項(xiàng)規(guī)范分別有安全超高或安全加高的不同說法,建議統(tǒng)一采用“安全加高”。
三、**省部分城市堤防工程情況調(diào)查
**省各地的城市防洪工程建設(shè)已全面展開,防洪規(guī)劃已基本完成,部分城市已做好防洪工程的設(shè)計(jì)工作。經(jīng)對(duì)部分城市防洪工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)的調(diào)查,列出調(diào)查情況見表5。
表5城市防洪堤工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)調(diào)查表
城市
名稱
防洪標(biāo)準(zhǔn)
(重限期年)
堤防
級(jí)別
洪水位高出地面高度(m)
堤頂
寬度
(m)
堤防高度
(含防浪
墻)(m)
防浪墻
高度
(m)
波浪
爬高
(m)
安全
加高
(m)
堤防
超高
(m)
備注
**
50
2
6
6
8
0.7
2.0
規(guī)劃
**
50
3
3-4
6
4-5
0.9
0.7
0.7
1.4
可研
**
50
4
3.5
5
6
0.9
1.4
初設(shè)
**
50
2
4-5
>5
5-6
0.9
0.2
0.8
1.0
規(guī)劃
**
50
3
3
8
4
0.8
0.8
初設(shè)
**
50
2.5-5.5
3-6
0.7
規(guī)劃
**
50
3
0.5
4
1.0
0.5-1.0
可研
**
50
3
3
7
4
0.9
0.43
0.7
1.13
初設(shè)
**
50
4-5
7
5-6
1.1
規(guī)劃
**
100
3
0.3
0.5
0.2
可研
**
50
3
1
1
0.3
0.7
1
設(shè)計(jì)
從調(diào)查資料看,所調(diào)查的城市基本為中等城市,防洪標(biāo)準(zhǔn)除**市為100年一遇外,其它均為50年一遇。但堤防工程級(jí)別差別很大,如:**和**為2級(jí)堤防,**為4級(jí)堤防,其它城市為3級(jí)堤防;堤防超高的差別也較大,最高的達(dá)2.0m(**),最低的僅為0.2m(**)。存在同一種標(biāo)準(zhǔn),不同級(jí)別;同一級(jí)別,不同安全加高,甚至高一級(jí)別堤防安全加高低于低一級(jí)別堤防安全加高的現(xiàn)象,沒有統(tǒng)一的說法和合理的確定方法。這對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和審查帶來了不必要的麻煩。表中出現(xiàn)的情況,據(jù)分析,其主要原因:一是各設(shè)計(jì)單位所選用的規(guī)范不一致;二是對(duì)規(guī)范中規(guī)定的上下限取法不一;三是對(duì)城市所處的地理位置因素考慮不一。因此,如何按照所確定的防洪標(biāo)準(zhǔn),來確定城市防洪堤的級(jí)別和安全加高,以規(guī)范項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)已顯得十分必要。
從表5中可以看出:(1)堤防超高值與堤防高度及擋水的水頭有一定的關(guān)系。堤防高度及洪水位高出堤后地面高度越大,堤防超高也越大,反之較小。如****市****江設(shè)計(jì)洪水位高出城市地面6m,堤防高度達(dá)8m,堤頂超高取2m;****市河道洪水位高出地面高程3~4m,堤高4~5m,堤防超高1.4m。而****市屬平原河河網(wǎng)地區(qū),河網(wǎng)設(shè)計(jì)洪水位僅高出城市地面高程0.3m,堤防高度僅0.5m,堤防超高0.2m;****市設(shè)計(jì)洪水位高出地面高程0~0.5m,堤防高度1.0m,堤防超高0.5~1.0m。
(2)堤防超高與堤防斷面尺寸大小有關(guān)。堤防斷面尺寸大的堤防安全超高相對(duì)較小,如****堤防高度達(dá)5~6m,洪水位高出地面高程4~5m,但其堤防采用路堤結(jié)合的斷面型式,一般堤頂寬度都在7m以上,因此堤防超高為1.1m,比****等城市低。
(3)堤防超高與洪水位變幅有關(guān)。如****市因處平原河網(wǎng)地區(qū),河網(wǎng)最高洪水位100年一遇為5.29m,50年一遇為5.16m,兩者相差僅0.13m,變幅較小,因此其堤防超高較小。
(4)堤防超高與近遠(yuǎn)期工程結(jié)合程度有關(guān)。如****市城市防洪規(guī)劃近期堤防工程達(dá)20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)期通過上游興建流域性防洪控制工程(水庫),下游河道疏浚等工程措施達(dá)到50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),其堤頂高程依據(jù)下列三種情況的大者選定:
1、規(guī)劃近期20年一遇洪水位+1m超高;
2、規(guī)劃遠(yuǎn)期50年一遇洪水位+0.7m安全超高;
3、規(guī)劃百年一遇洪水位。
這樣選取,既保障了該城市一定標(biāo)準(zhǔn)的防洪安全,又考慮了城市所處的特殊位置適當(dāng)降低了堤防高度。
三、關(guān)于城市堤防堤頂超高的建議
(一)堤防工程級(jí)別
按國家有關(guān)規(guī)定、省政府意見并參考水利部規(guī)劃總院、中國國際咨詢公司在評(píng)估和審查****江干堤加固工程項(xiàng)目時(shí)的意見,建議省內(nèi)的縣級(jí)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)一般采用50年一遇,地市級(jí)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)一般采用100年一遇。建議****省的一般縣城以上城市(除****、****外)防洪堤工程定為3級(jí)建筑物。
(二)堤頂超高
堤頂超高由風(fēng)浪爬高、風(fēng)壅水面高度及安全加高值三者組成(見圖)。
城市堤防堤頂超高Y的計(jì)算應(yīng)按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.1條執(zhí)行,即堤頂超高應(yīng)按下式計(jì)算
Y=R+e+A
式中Y——堤頂超高(m)
R——設(shè)計(jì)波浪爬高(m)
e——設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高(m)
A——安全加高(m)
(三)安全加高
《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說明第2.2.1條對(duì)安全加高值有如下說明:
“2.2.1在堤防工程設(shè)計(jì)中,由于水文觀測資料系列的局限性、河流沖淤變化、主流位置改變、堤頂磨損和風(fēng)雨侵蝕等,設(shè)計(jì)堤頂高程需有一定的安全加高值?!紤]到堤防高度較土壩低,加上堤防加高一般比水利樞紐或土壩容易,本規(guī)范采用比土壩低一級(jí)的數(shù)值(安全加高)……”
《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說明的第2.3.1條對(duì)堤防安全超高說明如下:
“2.3.1防洪建筑物的安全超高是指防洪建筑物擋水部分的頂標(biāo)高高出設(shè)計(jì)水位加上風(fēng)浪爬高后的富余高度,安全超高是考慮由于洪水位計(jì)算中可能存在的誤差;泥沙淤積造成水位的暫時(shí)抬高;以及其它因素可能出現(xiàn)的水位抬高。總之是為了避免各種不利因素對(duì)防洪安全的影響,而采取的一種措施……”
“防洪建筑物的安全超高應(yīng)較不允許過水的土壩、堆石壩為小,因其事故后的危害也較水庫大壩事故造成的危害小……”
從這兩個(gè)規(guī)范的條文說明可知,堤防安全加高主要是由于一些不能考慮的因素引起水位抬高或計(jì)算誤差引起水位的抬高所留的安全余度,總之是由水位不能精確計(jì)算所致。而且安全加高的規(guī)定參考了土壩設(shè)計(jì)規(guī)范的土壩安全超高值,認(rèn)為堤防高度比土壩低,失事后造成的危害比土壩小,因此取比土壩低的安全加高值。
根據(jù)以上分析及***省部分城市防洪堤設(shè)計(jì)的堤防超高調(diào)查分析可得出如下結(jié)論:
1、堤防安全加高值與堤防失事后的危害程度有關(guān)。堤防越高,失事后的危害越大,堤防的安全加高宜取大值;堤防越低、失事后的危害較小,堤防的安全加高可適當(dāng)降低。如平原河網(wǎng)堤防,設(shè)計(jì)洪水位高出地面有限,堤防安全加高可取小一些。
2、堤防安全加高與堤防斷面結(jié)構(gòu)的安全度有關(guān)。若堤防高度較高,而堤身較單薄的土堤,洪水位一旦超過堤頂高程,堤防即會(huì)因漫頂潰決,則堤防的安全加高值應(yīng)取大值;若堤防堤頂寬度較大(如堤路結(jié)合堤防),或堤后地面(路面)高程較高或堤防背水坡較緩,即使洪水位超過堤頂也不會(huì)造成堤防潰決,則堤防安全加高值可適當(dāng)減小。
3、堤防的安全加高值與設(shè)計(jì)洪水位的精度有關(guān),一般相鄰兩個(gè)級(jí)別防洪標(biāo)準(zhǔn)所計(jì)算的洪水位差值大,洪水位的絕對(duì)計(jì)算誤差一般較大,堤防的安全加高應(yīng)取大值;而一些平原城市堤防的設(shè)計(jì)洪水位與高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)洪水位相差不多,則洪水位的計(jì)算絕對(duì)誤差一般不會(huì)很大,因此安全加高值可適當(dāng)降低。
根據(jù)以上分析結(jié)論,結(jié)合有關(guān)的堤防設(shè)計(jì)規(guī)范,建議我省城市堤防安全加高值2級(jí)堤防按表6選用,三級(jí)堤防按表7選用。
Z0.5%-Z1%
表6城市堤防安全加高建議值單位:m
Δh
≥0.8
<0.8且≥0.3
<0.3
≥3
0.8
0.7
0.5
<3且≥1.5
0.6
0.4
0.3
<1.5且≥0.5
0.4
0.3
0.2
<0.5
0.3
0.2
0.2
Z1%-Z2%
表7城市堤防安全加高建議值單位:m
Δh
≥0.8
<0.8且≥0.3
<0.3
≥3
0.7
0.6
0.5
<3且≥1.5
0.5
0.4
0.3
<1.5且≥0.5
0.4
0.3
0.2
<0.5
0.3
0.2
0.2
注:(1)表中Z0.5%、Z1%、Z2%分別為200年、100年、50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水位。
(2)Δh為設(shè)計(jì)洪水位與堤后地面高程的差值。若堤后緊貼有寬度不小于10m的填高道路,計(jì)算Δh值時(shí)堤后地面高程可取道路路面高程。
表6建議的城市堤防安全加高值從表中看與兩個(gè)因素有關(guān)。一是堤防擋水的高度,隨著堤防擋水的高度降低,失事后的危害程度減小,堤防安全加高值也逐步減小,這與有關(guān)的規(guī)范條文說明符合;再是與比堤防設(shè)計(jì)洪水位高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水位與該堤防的設(shè)計(jì)洪水位差值有關(guān),ΔZ越小,一般計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水位絕對(duì)誤差越小,其安全加高值也可取小,這也符合有關(guān)規(guī)范的條文說明。
(四)堤防安全加高值選用的幾點(diǎn)說明
1、對(duì)于一些特別寬的堤防、堤路結(jié)合防洪堤,其路面寬不小于10m的,或堤防背水坡緩于1:5的防洪堤,由于堤防斷面較大,不易潰決失事,其堤防安全加高值可取低一些,建議取用低一檔Δh的安全加高值。如堤后有寬度大于10m,高出地面的道路,在計(jì)算Δh時(shí),堤后地面工程可取道路路面高程。
2、表6、表7適用于堤防設(shè)計(jì)水位由洪水控制的城市堤防,對(duì)于設(shè)計(jì)水位由潮位控制的海塘,建議按《海塘技術(shù)規(guī)范》取用。
3、對(duì)于平原圩區(qū)地區(qū),建議城市防洪堤的安全加高值比農(nóng)村圩堤高0.3m以上。
4、表6、表7的安全加高值A(chǔ)為不允許越浪的堤防工程的安全加高值?!兜谭拦こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定允許越浪的三級(jí)堤防工程安全加高值比不允許越浪堤防安全加高值低0.3m。由于****省的一般城市防洪堤波浪爬高值較小,若按規(guī)范執(zhí)行,安全加高值偏小。因此,建議對(duì)于允許越浪的城市防洪堤安全加高A仍按表6、表7選用,而堤頂超高Y允按下式計(jì)算:
Y允=R′+e+A
式中當(dāng)R≤0.3m時(shí),R′=0
當(dāng)R>0.3m時(shí),R′=R-0.3
即當(dāng)波浪爬高R≤0.3m時(shí),允許越浪堤防堤頂超高不計(jì)波浪爬高;當(dāng)波浪爬高R>0.3m時(shí),計(jì)算允許越浪堤防的堤頂超高時(shí),波浪爬高R′按計(jì)算的波浪爬高R減0.3m考慮。
(五)關(guān)于對(duì)波浪爬高和風(fēng)壅水面高計(jì)算建議意見
波浪爬高和風(fēng)壅高度值的大小也直接關(guān)系到堤防超高值的大小。因此,在城市防洪堤設(shè)計(jì)中對(duì)這兩項(xiàng)值的選取也應(yīng)引起重視。由于城市所處的特殊位置,波浪爬高和風(fēng)壅高度值的計(jì)算有一定的不準(zhǔn)確性。為此,提出建議意見如下:
1、計(jì)算一般采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的附錄C“波浪計(jì)算”規(guī)定的堤防波浪計(jì)算的方法和公式。
2、在設(shè)計(jì)洪水位時(shí),對(duì)于河道流速較大的河段,同樣的風(fēng)力使水面產(chǎn)生橫向波浪爬高比靜止水面要小,實(shí)際計(jì)算中無法考慮此因素,計(jì)算值會(huì)偏大,建議對(duì)于流速大于2.0m3/s的河段,取用時(shí)適當(dāng)減小。
關(guān)鍵詞:交通工程設(shè)計(jì);道路設(shè)計(jì)
Abstract: along with the rapid economic development of our country, the urbanization construction rapid development, people municipal traffic engineering design requirements more and more high, municipal traffic engineering design are strong, tough, systematic characteristics such as the complex technology, and the engineering cost has a direct impact, so is the key link in urban road construction of one. This paper municipal traffic engineering design of the actual conditions, points out the shortcomings in them, and put forward the corresponding countermeasures.
Keywords: traffic engineering design; Road design
中圖分類號(hào):TB21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
市政交通對(duì)于一個(gè)城市來說非常重要,他直觀反映了一個(gè)城市的現(xiàn)代化程度。市政道路作為城市的輸血管,工程師對(duì)于交通工程設(shè)計(jì)的好與壞,直接關(guān)系到城市交通運(yùn)輸是否健康順利的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)今,隨著我國改革開放的不斷深入,城市化水平不斷提高,道路工程的建設(shè)也在有條不穩(wěn)的進(jìn)行當(dāng)中。作為一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)的工作,交通工程的設(shè)計(jì)涉及到運(yùn)輸、公共設(shè)備敷設(shè)、綠化和城市景觀建設(shè)等多方面內(nèi)容,因此在開始設(shè)計(jì)前,設(shè)計(jì)人員除了要對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行勘探外,還要注意與城市的實(shí)際情況相結(jié)合,以求選擇最為合理的設(shè)計(jì)方案。
一、市政交通工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.道路的功能
城市的現(xiàn)代化建設(shè)市政交通工程設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于道路的功能的考慮,道路的交通性不僅僅是設(shè)計(jì)者唯一考慮的事情,除了交通性外,設(shè)計(jì)者還要考慮到道路的生活性和游覽性,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要把設(shè)計(jì)中的道路功能特色考慮全面,以便使道路工程在投入使用后,能夠發(fā)揮出更多更全面的作用。
2.符合城市的特色
隨著經(jīng)濟(jì)全球化速度的加快,世界各國都出現(xiàn)了城市特色危機(jī),大部分城市正逐漸喪失自己的特色而趨于一致,這也帶來了全球性的文化問題。生活水平不的斷提高使人民群眾對(duì)于精神生活的需求逐漸向多元化方向發(fā)展,這其中也包括了對(duì)于城市形象的個(gè)性化需求。因此設(shè)計(jì)人員在道路工程的設(shè)計(jì)中要尊重城市的歷史、文化和自然形成的地形條件,注重城市整體形象的塑造,這樣不僅可以突出地方特色,又能在一定程度上降低工程成本。
二、我國道路工程設(shè)計(jì)中存在的問題及對(duì)策
1.設(shè)計(jì)思路不合理
在我國,很多城市對(duì)于路網(wǎng)的合理規(guī)劃并沒有給予足夠的重視,一味追求道路的建設(shè)要滿足城市未來發(fā)展的需要而不是從城市路網(wǎng)均衡的角度去考慮不同道路的等級(jí)、密度和寬度標(biāo)準(zhǔn),在道路橫斷面形式的選擇上也主要是三塊板和四塊板,以至于很多城市出現(xiàn)了10車道、150m寬的道路。這樣的設(shè)計(jì)從表面上看,行人、機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車各行其道,既確保了交通的順暢也提高了安全性,但這也意味著行人、機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車都不再具備優(yōu)先級(jí),我國許多大城市的中心區(qū)和商業(yè)區(qū)經(jīng)常發(fā)生的擁堵現(xiàn)象就是這種設(shè)計(jì)帶來的惡果。
一直以來,我國大部分城市在進(jìn)行道路建設(shè)時(shí)都將資金集中在主干道和立交橋上,而貫通性支路卻往往因資金短缺等原因無法形成完善的網(wǎng)絡(luò)體系,這樣一來,主干道所承受的壓力就成倍的增長,不僅加重了交叉路口車輛間的相互干擾,也不利于確保交通安全。針對(duì)這種情況,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要從宏觀的角度出發(fā),注重路網(wǎng)的合理規(guī)劃,以行車的安全性和城市的實(shí)際需求作為設(shè)計(jì)的首要條件,不可過于追求滿足于城市的未來發(fā)展,使道路有主有次,最終形成科學(xué)、完善的道路交通體系。
2.不重視交通分析
交通分析主要包括對(duì)流量、流向、車速、車輛組成、路網(wǎng)等方面的系統(tǒng)性規(guī)劃,是道路工程設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分。但是在實(shí)際工作中,有不少設(shè)計(jì)都缺乏科學(xué)性和規(guī)范性,設(shè)計(jì)人員因?yàn)楦鞣N原因并沒有按照業(yè)主單位的要求認(rèn)真、詳細(xì)的進(jìn)行交通分析,或是在工程設(shè)計(jì)結(jié)束后才參照以往工程的調(diào)查數(shù)據(jù)編寫調(diào)查報(bào)告,這種現(xiàn)象既發(fā)生在低等級(jí)道路的建設(shè)中,也存在于城市主干道的設(shè)計(jì)中。
3.橫斷面設(shè)計(jì)不完善
首先就是對(duì)于機(jī)動(dòng)車道寬度的選擇過寬。機(jī)動(dòng)車車道占據(jù)著道路橫斷面的絕大部分,其寬度的選擇是橫斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。但是我國大部分城市的道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于道路寬度的限定卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于應(yīng)有的水平,有些地區(qū)甚至已經(jīng)超過了高速公路的設(shè)計(jì)要求。其次是行人和非機(jī)動(dòng)車的共板問題。行人和非機(jī)動(dòng)車的共板意味著人行道和非機(jī)動(dòng)車道將處于同一平面,由于這一設(shè)計(jì)體現(xiàn)了生態(tài)設(shè)計(jì)的理念,因此被廣泛的用于城市道路工程設(shè)計(jì)當(dāng)中。這樣既能降低工程成本,又能實(shí)現(xiàn)對(duì)城市空間的合理利用,也有利于交通安全。
4.縱斷面設(shè)計(jì)不完善
道路工程縱斷面設(shè)計(jì)的好壞直接影響著道路的美觀、行車舒適性和排水效果,但在實(shí)際工作中,由于許多城市地勢平坦無法滿足道路的排水要求,因此不少設(shè)計(jì)人員將縱坡設(shè)計(jì)成起伏狀以確保道路能夠順利排水,這固然會(huì)起到一定的效果,但卻嚴(yán)重違反了《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定。所以設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行這部分設(shè)計(jì)時(shí),可通過設(shè)置鋸齒形街溝、加密雨水口和加大路拱橫坡度的措施來解決道路的排水問題,進(jìn)而在不違反國家有關(guān)規(guī)定的同時(shí)確保道路與周圍建筑物的協(xié)調(diào)性。
5.沒有顧及到景觀設(shè)計(jì)
在大多數(shù)城市道路的設(shè)計(jì)工作中,設(shè)計(jì)人員所關(guān)注的往往只是道路的安全性、耐久性以及如何滿足未來城市交通發(fā)展的要求,卻忽略了對(duì)于道路的景觀性設(shè)計(jì)。隨著人民群眾生活水平的不斷提升,人們對(duì)于居住地環(huán)境的要求也在不斷提高,道路工程是城市的重要組成部分。在進(jìn)行道路工程的景觀設(shè)計(jì)時(shí),首先就是要尊重城市的歷史。其次就是要注意可持續(xù)發(fā)展。最后就是要注重景觀設(shè)計(jì)的整體性。
6.沒有做好管線的綜合規(guī)劃工作
隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,政府部門對(duì)于城市基礎(chǔ)設(shè)施的投入逐漸增加,城市道路路面下的各類管線日益增多,但由于各種因素的影響,城市道路的設(shè)計(jì)往往不能與市政管線的設(shè)計(jì)同步,進(jìn)而導(dǎo)致了廣泛的城市道路二次開挖現(xiàn)象,不但浪費(fèi)了國家資源,也給人民群眾的日常生活帶來很大的不便。因此,切實(shí)加強(qiáng)城市道路與管線的綜合規(guī)劃就成了有關(guān)部門日常工作中的主要內(nèi)容。首先,就是要加強(qiáng)城市道路設(shè)計(jì)單位與市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)單位的溝通和聯(lián)系,無論哪一方有了新的建設(shè)或設(shè)計(jì)任務(wù),都要及時(shí)與對(duì)方聯(lián)系,以便在日后的設(shè)計(jì)工作中能夠盡量予以避免。其次是通過業(yè)務(wù)培訓(xùn)等方式轉(zhuǎn)變城市道路設(shè)計(jì)人員的思想觀念,讓他們真正建立綜合規(guī)劃的理念,避免過去那種只知道埋頭設(shè)計(jì)的做法。最后就是要通過新方法、新方式來完成市政管線的布置,最大程度的減少新鋪設(shè)管線可能對(duì)道路造成的破壞。
關(guān)鍵詞:橋梁;抗震;設(shè)計(jì)我國管理部門已經(jīng)認(rèn)織到上述問題。建設(shè)部已委托同濟(jì)大學(xué)士木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室范立礎(chǔ)主編新編的《城市橋梁抗展設(shè)計(jì)規(guī)范》,由北京、天津、上海等四家市政工程設(shè)計(jì)研究院參編;上海市建委抗震辦公室也委托同濟(jì)大學(xué)土木工程防展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主編《上海城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。同時(shí),交通部也著手修訂《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。本文的任務(wù)是對(duì)目前各國的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的使用和研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和比較,探討我國橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂中的一些主要問題。1.橋梁抗震設(shè)計(jì)的基本思想結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本思想和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是制定規(guī)范的最重要之處,它決定了抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)、采用的設(shè)計(jì)地震動(dòng)水平和地震反應(yīng)的計(jì)算方法。因此這里首先介紹世界幾本主要的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的基本設(shè)計(jì)思想. 當(dāng)前主要地震國家橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的基本思想和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是:設(shè)計(jì)地震作用基本分為兩個(gè)等級(jí),都可歸納為功能設(shè)計(jì)地震和安全設(shè)計(jì)地震。雖然各規(guī)范使用的名詞不同,但其思想是基本一致的:功能設(shè)計(jì)地震具有較大的發(fā)生概率、安全設(shè)計(jì)地震具有很小的發(fā)生概率。在功能設(shè)計(jì)地震作用下,橋梁結(jié)構(gòu)只允許發(fā)生十分輕微的破壞,不影響正常的交通,不經(jīng)修復(fù)也可以繼續(xù)使用;在安全設(shè)計(jì)地震的作用下,允許橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的破壞,但不允許發(fā)生整體破壞。比較起來,我國公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范仍在使用烈度概念,關(guān)于抗震設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想對(duì)于橋梁來說過于籠統(tǒng)。
2.橋梁震后的損傷
橋梁下部結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p傷是引起橋梁倒塌,且在震后難以修復(fù)使用的主要原因.
2.1橋梁墩柱的損傷 橋梁結(jié)構(gòu)中普遍采用的是鋼筋混凝土墩柱,損傷的形式分為:彎曲損傷和剪切損傷.彎曲損傷是延性的,產(chǎn)生很大的塑性變形.剪切損傷是脆性破壞.然而橋梁墩柱的基腳損傷也是一種破壞的形式.2.1.1墩柱的彎曲損傷:橋梁墩柱的彎曲損傷非常常見,在歷次的大型地震中都不少,究其原因主要是約束箍筋配置不足,縱向鋼筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱的延性能力的不足.2.1.2墩柱的剪切損傷:橋梁墩柱的剪切損傷較常見,由于剪切損傷是脆性的,會(huì)造成墩柱以及上部結(jié)構(gòu)的倒塌,其損傷較為嚴(yán)重.2.1.3墩柱基腳的損傷:橋梁墩柱基腳的損傷較為少見,但是一旦出現(xiàn),則可能導(dǎo)致墩梁倒塌的嚴(yán)重后果.213國道白花鎮(zhèn)百花大橋墩柱基腳的損傷,顯然,墩底主筋的構(gòu)造處理不當(dāng),箍筋的數(shù)量不足,導(dǎo)致基腳損害.可見,保證墩柱和下部基礎(chǔ)的整體作用是相當(dāng)?shù)年P(guān)鍵。2.2框架墩的損傷。框架墩的損傷主要出現(xiàn)在城市高架橋中,其損傷主要表現(xiàn)為:蓋梁的損傷,墩柱的損傷和節(jié)點(diǎn)的損梁的損傷形式主要有:剪切損傷、彎曲損傷以及蓋梁鋼筋的錨固長度不夠而引起的損傷.節(jié)點(diǎn)的損傷主要是剪切損傷。2.3橋臺(tái)的損傷。橋臺(tái)處發(fā)生失效的類型,不同橋梁各有不同.基本類型變化很大(擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基、豎井),而且土的性質(zhì)也很重要的.尤其在地震期間如果沙土被液化,則更為重要.由于后墻、翼墻、基礎(chǔ)和樁與周圍土的相互作用,使所在位置更加復(fù)雜.大多數(shù)支座式橋臺(tái)中,縱向位移不受限制,因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)和橋臺(tái)背墻的接觸面處,有接縫.這種構(gòu)造是有吸引力的.
3. 急需改進(jìn)的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范管理
這里,通過兩個(gè)工程中遇到的實(shí)際問題來解釋一下這個(gè)命題的重要性和緊迫性。
廣州九江橋梁倒塌之時(shí),針對(duì)這個(gè)事故,看到了一些內(nèi)容,美國橋梁界說:“美國規(guī)范是完全不一樣的,只要船能撞到的地方,橋梁設(shè)計(jì)時(shí)都要考慮,都要有相應(yīng)的防撞保護(hù)措施。晚上過橋的行船是很容易撞上橋墩的。”這顯然是引起九江橋被撞倒塌的主要外因。當(dāng)然,僅從九江橋倒塌的實(shí)際相片,也不難分析出我們的設(shè)計(jì)和規(guī)范其它方面可能的不足。
我國橋梁界發(fā)展最快的橋梁結(jié)構(gòu)形式是斜拉橋,在我國,斜拉橋上拉索的應(yīng)用上有這樣一個(gè)不成文的行規(guī)和事實(shí):斜拉索過幾年就需考慮換索,少則3~4年,多則十幾年;減少拉索振動(dòng)的阻尼器,在采購時(shí)也僅考慮3~4年的壽命,許多人形成了思維定勢――“換索時(shí)和索一起換置”“沒必要做這么好”。美國生產(chǎn)和安裝斜拉索的DSI公司,美國的拉索設(shè)計(jì)和制造安裝要求和橋梁同壽命,至少要考慮75年的安全使用。在DSI公司為美國橋梁工程提供斜拉索的28年中,僅最初使用斜拉索的極個(gè)別橋梁,因當(dāng)時(shí)的拉索保護(hù)技術(shù)還不成熟,考慮了更換問題,而其它均無換索必要。最近也了解了一下國內(nèi)的情況,相關(guān)一些部門有意對(duì)國內(nèi)的拉索的使用壽命提出30年的要求。
北京地鐵一期工程始建于20世紀(jì)60年代,由北京站經(jīng)宣武門站和復(fù)興門站至蘋果園站,共計(jì)17座地下車站,一座古城車輛段,線路長度為23.6km.北京地鐵二期工程始建于20世紀(jì)70年代,線路呈馬蹄形,由復(fù)興門站經(jīng)西直門站和東直門站至建國門站,共計(jì)12座地下車站,一座太平湖車輛段,線路長度為17.2km.北京地鐵1、2號(hào)線改造工程主要包含
一、二期工程,投資總額為37.5億元。北京地鐵
一、二期工程建設(shè)初期的指導(dǎo)思想是,以戰(zhàn)備疏散為主,兼顧城市交通?;趪鴥?nèi)沒有地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),工程建設(shè)參照了國外地鐵的設(shè)計(jì)資料和規(guī)范,尤其是前蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)規(guī)范。局限于當(dāng)時(shí)的建設(shè)條件和國內(nèi)的技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝水平,采用了大量的非標(biāo)產(chǎn)品和特殊設(shè)備。經(jīng)過二三十年的運(yùn)營,北京地鐵1、2號(hào)線車輛、設(shè)備老化,大都進(jìn)入設(shè)備報(bào)廢期,系統(tǒng)技術(shù)性能下降,存在很大的地鐵運(yùn)營安全隱患。
本次改造涉及線路、車輛、供電、通信、信號(hào)、通風(fēng)空調(diào)、給排水及消防、動(dòng)力照明、火災(zāi)報(bào)警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、車輛段等多專業(yè)的全面改造、更新和升級(jí),根據(jù)工程籌劃的要求,涉及行車安全、運(yùn)營安全和消防安全等方面的改造內(nèi)容必須在2008年前完成。在相對(duì)集中的時(shí)間段內(nèi)完成多專業(yè)、多系統(tǒng)的改造,面臨技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)和資金風(fēng)險(xiǎn)等困難,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)又是工程風(fēng)險(xiǎn)控制中首先要解決的問題。本文就改造中的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。
2、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的誘發(fā)因素
北京地鐵1、2號(hào)線改造工程是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)改造工程,涉及全部設(shè)備專業(yè)、線路專業(yè)及土建專業(yè),從某種意義上講,相當(dāng)于新建線路的設(shè)備安裝階段,但又不能等同于新建線路。本次改造工程是在不停運(yùn)的前提下進(jìn)行的,又受土建結(jié)構(gòu)、人防設(shè)施不改變的制約,所以,誘發(fā)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的因素很多,主要包括以下幾類。
2.1改造方案與規(guī)范的差距《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157—2003)主要用于新建線路的指導(dǎo),未涉及改造工程內(nèi)容及要求。在車站安全出入口設(shè)置、消火栓設(shè)置、車站外部消防水源引入、區(qū)間火災(zāi)報(bào)警、區(qū)間風(fēng)速等方面,改造方案與規(guī)范有一定的差距。
2.2土建結(jié)構(gòu)與人防設(shè)施不改變本次改造是在不停運(yùn)的前提下進(jìn)行的,不具備土建結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的條件,且運(yùn)營線路又兼顧戰(zhàn)備人防的需要,要求人防等級(jí)不降低。在變電所有限的空間內(nèi),標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品與設(shè)備安全操作距離出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象;車站及區(qū)間主風(fēng)機(jī)難于達(dá)到區(qū)間風(fēng)速要求,需要重新制定新的通風(fēng)排煙系統(tǒng)運(yùn)行模式。
2.3過渡方案新舊系統(tǒng)倒接,必然涉及過渡設(shè)備和改造期間的車站運(yùn)營模式和設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行模式。過渡方案的制定與現(xiàn)狀設(shè)備安全性、可靠性以及系統(tǒng)有密切的聯(lián)系。
過渡方案的合理、可靠、安全與否將直接影響到改造工程的成敗。
2.4概算因素根據(jù)北京市有關(guān)規(guī)定,初步設(shè)計(jì)概算額不能超過可行性研究報(bào)告投資估算值的3%,否則重新立項(xiàng)。此項(xiàng)規(guī)定在新建項(xiàng)目執(zhí)行中難度較小,但對(duì)于城市軌道交通系統(tǒng)改造而言,屬于嶄新領(lǐng)域,執(zhí)行過程復(fù)雜。由于國內(nèi)沒有改造經(jīng)驗(yàn),可能會(huì)出現(xiàn)漏項(xiàng)問題,可行性研究報(bào)告投資估算值與初步設(shè)計(jì)概算額有較大出入。
正在運(yùn)營的線路已經(jīng)暴露出嚴(yán)重危及運(yùn)營安全的隱患,改造工程刻不容緩。如果概算額超標(biāo)(大于3%),進(jìn)行重新立項(xiàng)的話,時(shí)間耽誤不起。因此,按照現(xiàn)有規(guī)定不重新立項(xiàng),需要根據(jù)不超標(biāo)的初步設(shè)計(jì)概算額反過來調(diào)整設(shè)計(jì)方案。
2.5現(xiàn)狀變化與原始設(shè)計(jì)的出入北京地鐵1、2號(hào)線已經(jīng)運(yùn)營30多年,路基、土建與建設(shè)初期比可能發(fā)生了變化,如路基沉降;建筑平面功能調(diào)整;設(shè)備及車輛處于老化期,大部分設(shè)備已到報(bào)廢期,系統(tǒng)性能下降;由于基礎(chǔ)資料的不齊整,使各類管線的現(xiàn)狀敷設(shè)情況不很明朗等。
上述因素,將直接導(dǎo)致技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然,設(shè)計(jì)邊界條件也是影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素之一。
3、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的分類
3.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目前,國內(nèi)沒有相關(guān)的城市軌道交通系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第1.0.2條規(guī)定:“改建、擴(kuò)建和最高運(yùn)行速度超過100km/h的地鐵工程、以及其他類型的城市軌道交通相似的工程設(shè)計(jì),可參照?qǐng)?zhí)行?!?/p>
衡量改造工程是否達(dá)到要求、是否貼近國家相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)目前可參考的設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),制定改造工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是必要的。對(duì)于不同的現(xiàn)狀和條件,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也不同。制定標(biāo)準(zhǔn)的宗旨是盡量靠近現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),滿足改造目標(biāo)。
3.2現(xiàn)狀設(shè)備系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)狀系統(tǒng)及其設(shè)備的安全評(píng)價(jià)是改造工程的重要環(huán)節(jié),是制定改造范圍、內(nèi)容及用戶需求的依據(jù),將直接影響到改造技術(shù)方案的合理性和可操作性。
在行車安全、消防安全及運(yùn)營安全等方面,應(yīng)分析哪些系統(tǒng)及設(shè)備存在安全隱患、哪些系統(tǒng)及設(shè)備制約著運(yùn)輸能力的提供和服務(wù)水平的提升、哪些因素制約著改造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),從而為編制改造范圍、內(nèi)容、原則及用戶需求提供依據(jù)。否則,可能會(huì)出現(xiàn)危及安全的遺漏項(xiàng)目或出現(xiàn)不應(yīng)有的項(xiàng)目占用有限資金的現(xiàn)象。
3.3改造技術(shù)方案改造技術(shù)方案是改造工程的核心內(nèi)容,建立在現(xiàn)狀系統(tǒng)及設(shè)備、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上。高質(zhì)量的改造技術(shù)方案應(yīng)最大限度地消除安全隱患、提高運(yùn)輸能力和服務(wù)水平、在改造期間對(duì)運(yùn)營的影響程度降到最低,而且通過工程籌劃、設(shè)備招投標(biāo)及施工管理,節(jié)約投資。
在不突破投資概算、不改變土建結(jié)構(gòu)、改造期間降低對(duì)運(yùn)營的影響等一系列的制約條件下,照搬新建線路的技術(shù)方案往往行不通,需要有新的思維方式,因地制宜,因事制宜。改造技術(shù)方案應(yīng)有針對(duì)性,充分利用現(xiàn)有條件和資源。還要突破條條框框的束縛,有大膽的設(shè)想。
3.4技術(shù)協(xié)調(diào)改造工程的技術(shù)協(xié)調(diào)工作與新建線路基本相同,這里不再贅述。
關(guān)鍵詞 地鐵;安全線;計(jì)算方法
1 安全線的功能
安全線是列車運(yùn)行隔開設(shè)備之一。安全線設(shè)置的主要目的是為了防止在車輛段出入線、折返線和支線(岔線)上運(yùn)行的列車未經(jīng)允許進(jìn)入正線與正線列車發(fā)生沖突;或者由于進(jìn)路沒有開通時(shí)列車冒進(jìn)導(dǎo)致列車擠占道岔而發(fā)生列車出軌事故。在折返線上設(shè)置安全線(本文將折返線上設(shè)置的超過列車長度的部分也歸于安全線的范疇),除了防止與正線列車沖突外,還可以保證列車具有較高速度,以提高線路通過能力。
安全線長度的準(zhǔn)確設(shè)置不但可以保證日常運(yùn)營安全,也可以使工程控制在合理的規(guī)模,以節(jié)約工程投資。
2 安全線設(shè)置
安全線通常在以下情況下設(shè)置:
1) 當(dāng)車輛段(場)出入線上的列車在進(jìn)入正線前需要一度停車,且停車信號(hào)機(jī)至警沖標(biāo)的間距小于制動(dòng)距離時(shí),宜設(shè)置安全線(見圖1)。該規(guī)定適用于出入段線從區(qū)間接正線的情況。
2) 當(dāng)折返線末端與正線接通時(shí),宜設(shè)置道岔隔開設(shè)備。在通常情況下,道岔隔開設(shè)備主要指安全線(見圖2)。
3)岔線(支線)在站內(nèi)接軌,當(dāng)與正線間為島式站臺(tái),且站臺(tái)端至警沖標(biāo)的距離大于或者等于60m時(shí),可不設(shè)列車運(yùn)行隔開設(shè)備(見圖3);若為側(cè)式站臺(tái),宜設(shè)置道岔隔開設(shè)備(見圖4)。
此外,線路末端也需要根據(jù)實(shí)際列車運(yùn)營需要設(shè)置足夠的安全線長度。站前折返以北京地鐵亦莊線宋家莊為例,見圖5;站后折返以成都地鐵1號(hào)線廣都站為例,見圖6。
3 列車運(yùn)行模式
地鐵列車在日常運(yùn)營中涉及以下四種運(yùn)行模式:
1)ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)模式:ATO系統(tǒng)根據(jù)ATP(列車自動(dòng)保護(hù))提供的地面速度限制信息,自動(dòng)駕駛列車運(yùn)行,由司機(jī)進(jìn)行監(jiān)督。
2)ATP模式:由司機(jī)人工駕駛列車,按ATP的速度信息運(yùn)行,一旦超速將實(shí)行緊急制動(dòng),以保證運(yùn)營安全。
3)非限制模式:列車由人工駕駛,依靠地面顯示信號(hào),按照線路允許速度運(yùn)行,由司機(jī)保證運(yùn)行安全。ATP系統(tǒng)大面積故障時(shí)用此模式。
4)限速人工駕駛模式:該模式用于無ATP地面速度信息的地點(diǎn)或者正線地面設(shè)備故障時(shí)的超速防護(hù),列車由人工駕駛,按限速25km/h運(yùn)行。一旦超速,車載ATP即實(shí)行緊急制動(dòng)。
非限制模式完全由人工來保證安全,需要司機(jī)具有很高的職業(yè)素質(zhì)。這種運(yùn)行模式下,司機(jī)工作強(qiáng)度比較大,發(fā)車密度低,一般采用站間閉塞方式行車;在實(shí)踐中這種運(yùn)行模式也不作為常用模式,無法給出明確的安全線理論計(jì)算長度。
限速人工駕駛模式下,車輛運(yùn)營安全也有賴于司機(jī)操作,且由于速度比較低,行車安全能夠得到保證。這種模式同樣不作為正線常用模式,其安全保證需要司機(jī)的謹(jǐn)慎駕駛。
ATO模式、ATP模式是日常運(yùn)營的列車運(yùn)行模式,列車在安全系統(tǒng)保護(hù)下自動(dòng)運(yùn)行或者人工駕駛。安全線的設(shè)置應(yīng)為其日常運(yùn)營提供安全保障,并使整個(gè)系統(tǒng)保持比較高的運(yùn)行效率,以發(fā)揮最大的通過能力。
4 設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)安全線長度的規(guī)定
《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡為《規(guī)范》)對(duì)安全線長度的規(guī)定如下:“安全線的長度一般不小于40m。在困難條件下,可設(shè)置脫軌道岔”。對(duì)折返線的有效長度,規(guī)定為:“遠(yuǎn)期列車長度加40m(不含車檔長度)”。
在《規(guī)范》的條文說明中,沒有對(duì)安全線的長度作出明確的解釋,但是對(duì)折返線的有效長度作出如下說明。
”折返線的有效長度主要從以下因素考慮:
1)停車線端距道岔基本軌端留有必要的距離,該距離太短,將影響列車加速,從而影響列車折返能力;
2)列車進(jìn)入折返線通過最后一組道岔時(shí),不希望降低速度以便盡快給其他線開通進(jìn)路,為此折返線的長度不能太短。
根據(jù)以上情況分析,折返線留有足夠的長度對(duì)保證列車折返安全和折返能力是必要的。原規(guī)范根據(jù)北京地鐵一、二期工程設(shè)置折返線的經(jīng)驗(yàn),其長度定位列車長加24m。……集多年建設(shè)和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn),為保證線路折返能力和行車安全,本規(guī)范規(guī)定折返線有效長度由原遠(yuǎn)期列車長度加24m,改為加安全距離40m……”
《規(guī)范》規(guī)定安全線的長度為40m,雖然能夠保證安全線正常發(fā)揮作用,但是在某些情況下,會(huì)造成工程規(guī)模的浪費(fèi)。
《規(guī)范》中關(guān)于折返線有效長度的規(guī)定主要是針對(duì)進(jìn)行站后折返的情況,對(duì)于站前折返(例如圖5中宋家莊站)及《規(guī)范》未明確規(guī)定的情況并不適用。此時(shí)通過牽引計(jì)算,考慮信號(hào)系統(tǒng)工作特性來確定安全線長度,應(yīng)該是更為可行的方法。
5 安全線長度分析
5.1 車場線接正線
在這種情況下設(shè)置安全線(見圖1)主要是防止出入段線列車在未經(jīng)允許情況下沖入正線,與正線列車發(fā)生沖突。出段列車在車輛段轉(zhuǎn)換軌處已經(jīng)完成控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換,此時(shí)的列車采用ATO模式或者ATP防護(hù)下的人工駕駛模式。列車每次投入運(yùn)營時(shí)都需要在停車信號(hào)機(jī)前進(jìn)行一度停車。安全線需要長度的計(jì)算與圖5中站前折返的情形應(yīng)該是一樣的。在滿足道岔結(jié)構(gòu)長度后,也需要滿足緊急制動(dòng)要求,避免車輛撞擊車檔(只有在困難條件下,才允許車輛以不大于15km/h的速度撞擊車檔)。
5.2 折返線末端接正線
如圖2所示,安全線長度取40m,這不但考慮運(yùn)營安全,也考慮列車保持足夠的速度,從而保證折返能力。從軌道結(jié)構(gòu)看,折返線末端通過道岔與正線連接,道岔全長大約30m,這也限制了安全線的最小長度。如果列車采用ATP防護(hù)下的人工駕駛模式,根據(jù)實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn),為了給司機(jī)預(yù)留足夠的距離,避免車速過低影響折返能力,40m的長度是合適的。如果列車采用ATO駕駛模式,列車自動(dòng)折返,則此距離偏長;實(shí)際使用中可以根據(jù)車輛制動(dòng)性能、信號(hào)設(shè)置及結(jié)構(gòu)計(jì)算等綜合給以確定。
5.3 岔線在站內(nèi)接軌
《規(guī)范》規(guī)定:當(dāng)與正線間為島式站臺(tái),且站臺(tái)端至警沖標(biāo)的距離大于或者等于60m時(shí),可不設(shè)列車運(yùn)行隔開設(shè)備(見圖3)。但是,如果線路采用地下方式敷設(shè),列車望條件比較差,列車在非限制駕駛模式或者限速人工駕駛模式時(shí),島式站臺(tái)岔線接軌形式反而不易保證絕對(duì)安全,工程條件允許時(shí)仍然應(yīng)該設(shè)置安全線。若為側(cè)式站臺(tái),該距離一般小于40m(見圖4)。
5.4 線路末端站前折返
如圖5所示,列車進(jìn)站需要在站內(nèi)定位停車。無論采用ATO駕駛模式還是ATP保護(hù)下的人工駕駛模式,站后安全線的作用都是在進(jìn)站無法停車時(shí)為緊急制動(dòng)提供制動(dòng)距離。即使采用ATP保護(hù)下的人工駕駛模式,安全距離也不用考慮司機(jī)心理因素的影響。
現(xiàn)以圖5的亦莊線宋家莊站為例,計(jì)算站后安全線的長度。計(jì)算中重點(diǎn)考慮ATO和ATP兩種駕駛模式。計(jì)算的主要思路是:根據(jù)列車牽引曲線,在列車速度超過某一地點(diǎn)正常速度5km/h時(shí)ATP啟動(dòng)緊急制動(dòng),制動(dòng)平均加速度為-1.2m/s2。ATP反應(yīng)時(shí)間按照2s考慮。列車側(cè)向過岔速度按照曲線尖軌限速35km/h計(jì)。
計(jì)算方法:首先對(duì)正常進(jìn)站列車進(jìn)行牽引計(jì)算,得到牽引計(jì)算曲線;當(dāng)ATP啟動(dòng)緊急制動(dòng)時(shí),列車速度超過正常速度5km/h,由此得到緊急制動(dòng)啟動(dòng)的速度曲線(見圖7);根據(jù)該曲中某一里程及其對(duì)應(yīng)的速度,利用速度、加速度與距離關(guān)系公式,可以得到在該里程緊急制動(dòng)時(shí)需要的制動(dòng)距離;該距離減去正常制動(dòng)距離即是該點(diǎn)需要的安全距離。實(shí)際計(jì)算中,可以利用牽引計(jì)算的過程數(shù)據(jù),對(duì)各里程分別計(jì)算需要的安全距離(見表1),并取其最大值作為最終安全線長度。
這種計(jì)算方式對(duì)ATO和ATP模式都是適用的,能夠使安全線長度足以保證列車的運(yùn)營安全。
由表1可知,考慮ATO和ATP兩種行車模式下的站后安全線距離至少需要17.6m(不計(jì)車檔距離)?!兑?guī)范》雖規(guī)定車檔可以允許列車以15km/h速度撞擊,但實(shí)際上由于宋家莊站為站前折返,列車內(nèi)一般都載有乘客,為保證乘客安全,不考慮列車沖撞車檔。
宋家莊站為地下車站,線路條件受氣候影響相對(duì)較小。如果線路在地面或者高架橋上,因受雨雪天氣影響,列車黏著系數(shù)會(huì)有所降低,此時(shí)安全線的長度確定需要考慮這一因素而適當(dāng)加長。
上述計(jì)算結(jié)果適合亦莊線宋家莊站情況。在具體的工程案例中,要根據(jù)采用的車輛性能、線路平縱斷面等情況計(jì)算確定安全線長度。
5.5 線路末端站后折返
如圖6所示的線路末端站后折返與折返線末端接正線情況(見圖2)類似,但是由于折返線末端沒有與正線聯(lián)通,安全線設(shè)置完全是為了提高折返能力。在人工駕駛時(shí),考慮為司機(jī)提供更好的工作條件,規(guī)范中根據(jù)實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)規(guī)定安全線長度為40m是合適的;如果列車采用自動(dòng)駕駛,可以參考前述計(jì)算方法來確定安全線長度。
6 結(jié)語
安全線在高密度行車的地鐵中對(duì)行車安全具有重要意義。地鐵在城市中修建,工程投資巨大,場地條件受到周邊建筑、管線等限制。合理的安全線長度有助于保證安全,控制投資規(guī)模。根據(jù)不同的運(yùn)營需要決定安全線長度,在工程實(shí)踐中十分必要。鑒于目前對(duì)于安全線長度的計(jì)算沒有統(tǒng)一的方法和參數(shù)取值,建議在今后修訂規(guī)范時(shí)對(duì)安全線的設(shè)置作出更為詳細(xì)準(zhǔn)確的規(guī)定,并制定可行的計(jì)算方法。
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