分离式立体交叉（共6篇）
分离式立体交叉 篇1
1 项目简介
沈大与大庄高速公路连接线是辽宁省高速公路网的重要组成部分,属于辽宁省“区域性高速公路路网加密工程”中的一项,是“两环”中的一环,即环渤海、黄海大通道的一部分。为进出旅顺开辟了一条高速公路快速干道,避免经过大连市区,极大地缓解大连市区出口的交通压力,基本解决了大连市区此处“瓶颈交通”的问题,为大连市国民经济和大连港及旅顺新港的发展创造良好的基础设施条件。该项目的建设将优化国道干线系统,完善辽宁省干线公路网,提高大连市境内高速公路网的整体服务水平和档次,大大减轻市内交通压力,对促进区域经济发展,加快“大大连”建设,增强大连向东北腹地的辐射力,具有重大而深远的意义。
金州南分离式立体交叉位于沈大与大庄高速公路连接线金州南互通式立交区内,是沈大与大庄高速公路连接线上跨越沈大高速公路的主线桥。本桥分别跨越土城垃圾处理场、沈大高速公路及金州南互通式立交A匝道。
2 设计基本资料
2. 1 地形、地貌与工程地质
桥位区所处地貌,上覆第四系冲、洪积形成的砂、砾层,基岩主要为震旦系地层,沿线以山前冲海积平原为主。地形平坦开阔,低洼。
桥址区沈大路以西大部分位于土城垃圾排放场内,垃圾以生活垃圾为主,主要成分为腐烂物、塑料袋、编织袋等,严重漏水,臭气熏天。沈大路以东桥址区地势起伏变化不大,地层主要为亚粘土、淤泥(淤泥粘土)、细砂(粉砂)、粗砂、碎石、(或含碎石粘土)、块石、杂填土和灰岩,局部有溶洞及灰岩强溶蚀区,但范围较小。桥位区地震基本烈度为Ⅶ度,桥位区无液化土层存在。
2.2 气象
大连市属暖温带湿润地区大陆性季风气候,因濒临黄海,兼具海洋气候特点。年平均降水量675～1100mm;年平均气温8.4℃,年最高气温35.6℃,年最低气温-28.2℃。基本风压:700Pa。区内水系不发育,无常年河流,多为直接入海的季节性河流。测区属暖温带,冬冷、夏热,少严寒,无酷暑。年平均气温9.1℃,一月份零下14～8℃,八月份气温22～24℃,无霜期140～190d,年降水量500～800mm,年均暴雨12.5次。
3 设计标准
沈大与大庄高速公路连接线为设计时速100km/h,路基宽度26m的双向四车道高速公路。故本桥设计标准为:
(1)设计荷载:公路—Ⅰ级;
(2)桥面宽度:左幅净11.25～净25.096m;
(3)设计洪水频率:1/100;
(4)结构设计安全等级:二级;
(5)环境类别:Ⅱ类;
(6)地震动峰值加速度:0.15g;
(7)设计基准期:100年。
4 设计思路
沈大高速公路已建成通车,施工期间不能封闭交通,故不便采用现浇结构,为了减小对其运营的影响,保证施工质量、加快施工进度,所以桥梁上部结构选择先张预应力混凝土空心板,主要采用25m跨径,下部结构桥墩主要采用圆柱式桥墩、钻孔灌注桩基础,在跨越河道后的地质条件较好处桥墩采用浅基础,桥台采用U型桥台、浅基础。
桥孔布置:本桥分别跨越土城垃圾处理场、沈大高速公路主线及集散车道、一处河道及金州南互通式立交A匝道,并且与立交区的A、B、E、F匝道桥相连,本桥还多次跨越自来水、液化石油气以及光缆等地下管线,同时考虑到立交线形应满足新的路线设计规范的相关条款要求,桥孔布置最终确定为:左幅19×25+20+13×25+3×25+16+2×25+20+2×25+3×20+25+18.72+2×25m;右幅19×25+20+13×25+20+2×25+21+2×25+20+2×25+3×20+25+18.72+2×25m,其中跨越垃圾场时均采用正交桥孔,跨越沈大高速公路交角为119.2°,跨越A匝道交角为106°,桥梁全长1199.47m。
本桥左幅第1～19孔位于B匝道加速车道变宽段,右幅第7～第19孔位于A匝道减速车道变宽段,第19号墩左幅外侧与B匝道桥相接,第19号墩右幅外侧接A匝道桥。第33号墩右幅外侧与E匝道桥相接,第39号墩左幅外侧与F匝道桥相接。桥面净宽由11.25～25.096 m不等,非线性变化。
上部结构:25m标准跨径均采用高度为1.25m宽度为1.50m的预制空心板。因本桥为立交区主线桥,考虑到美观因素,为使其外观线条流畅,全桥采用等高的上部结构,各孔均采用1.50m的板高,并保证外侧边板底板边缘对齐的布板形式。边板底板及标准中板宽度均采用固定值149.5cm,由于本桥分别与立交区的A、B、E、F匝道桥相连,桥宽变化剧烈,单纯采用变化翼缘的形式已无法实现桥面急剧变化,故部分预制中板也必须采用变宽板,即变宽桥孔采用两种形式进行过渡:变化较缓处通过调整外侧边板翼缘宽度实现,变化剧烈处通过选用相同宽度中板及调整边板翼缘宽度来实现。变宽中板为两种:两端宽度分别为1.4～1.6m和1.2～1.5m,根据各孔桥面净宽变化选择板型及板块数组合。
对于变宽桥孔的墩上由于空心板转了一个小角而产生的空隙,在桥面铺装施工前采用油毛毡填塞;对于桥墩上伸缩缝预埋钢筋有错位的现象,要保证焊接长度。
下部结构:桥面距离地面较近时设置通天桩,采用钻孔灌注桩基础,桩径为140cm。其余桥墩采用圆柱式桥墩、钻孔灌注桩基础,柱径为120cm,地质条件较好时采用浅基础。桥台采用U型桥台、浅基础。半幅采用2～4柱式桥墩,柱距3.9～7.0m。
4.1 结构耐久性设计
本桥处于大连湾及金州湾边缘,大气对结构具有一定的腐蚀性,设计中采取了如下措施:
(1)要求结构混凝土满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)对结构耐久性要求,水位变动区结构混凝土满足抗冻性要求。
(2)要求其它结构混凝土满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)对Ⅱ类环境混凝土的要求。
(3)要求施工中采取措施严格保证混凝土保护层的施工质量,防止钢筋锈蚀。
4.2 抗震设计
桥位处的地震动峰值加速度为0.15g,基本地震烈度为VII度,设计中采取如下抗震措施:
(1)按《公路工程抗震设计规范》要求进行桩基的计算及配筋。
(2)墩盖梁均设置端挡块,以防止地震时落梁。
(3)根据桥梁抗震要求,桩箍筋进行了局部加密。
4.3 环境保护设计
由于垃圾场的特殊环境,设计中对环境保护主要有以下考虑:
(1)垃圾场内设置桥梁跨越,减少挖除垃圾数量。
(2)互通立交区内垃圾挖除和填埋后的顶面考虑覆盖1m厚黄土,然后在其上绿化,以避免污染环境。
(3)桥梁桩基设置钢筋混凝土护筒,避免桥梁桩基破坏原有抗渗系统的完整性,导致地下水的污染。
(4)桥上设置截水管,桥下设置排水沟。
(5)由于互通立交场区处于垃圾场内,视觉效果差,应业主的要求,在桥梁外侧设置遮光板遮挡视线。
5 结语
由于本桥为立交区主线桥,为实现与4座匝道桥衔接并且跨越沈大高速公路及多处地形、管线等,桥梁所采用的孔径类型较多且变化频繁,在设计中各个环节都进行了详尽的设计以方便施工。
摘要：简要介绍了金州南分离式立体交叉主线桥的设计思路,并结合桥梁结构耐久性、桥梁抗震及环境保护等方面进行了综合设计,效果良好,可供同类桥梁工程项目设计时借鉴。
关键词：分离式立体交叉桥,结构耐久性,环境保护,抗震
参考文献
[1]JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].
[2]公路设计手册,墩台和基础.北京:人民交通出版社,1978.
[3]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[4]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S].
棒状交叉颗粒分离算法 篇2
可以利用图像法来测量棒状硅灰石的长径比,然而在使用显微镜观察硅灰石颗粒时,采集的图像中不可避免地会出现棒状颗粒叠加、交叉的现象,为了准确测量硅灰石颗粒的长径比以及其他形态参数,必须实现棒状交叉颗粒的分离。
目前,常用的图像分割算法主要包括数学形态学运算[2]、凹点检测算法[3]、距离变换与分水岭分割算法[4]等,这些图像分割算法大多以类圆形颗粒为研究对象,并不适合棒状颗粒。文献[5]利用图像法检测纸浆纤维,并提出了纸浆交叉纤维的分离算法;但该文献只实现了X型纸浆纤维的分离,未涉及其他形态的交叉纤维。然而棒状颗粒与纤维的外形特征有很大差别,交叉形态也不同,因此提出针对棒状颗粒的分离算法就显得尤为重要。
本文在研究颗粒角点[6]与骨架交叉点相对距离的基础上,推导出了确定棒状颗粒轮廓交叉点的判断准则,并在此基础上提出了棒状交叉颗粒的分离算法。
1 棒状交叉颗粒分离算法
棒状交叉颗粒的分离算法分三步:①检测角点;②提取骨架交叉点;③确定轮廓交叉点,然后对交叉颗粒进行分离,详细算法步骤如下。
1.1 检测角点
实现棒状颗粒的分离,首先要检测棒状颗粒的角点。目前常用的角点检测算法有三类,Moravec角点检测算法以及Harris角点检测算法基于灰度图像,Moravec角点检测算法[7,8]容易将边缘上的点及被孤立的像素点误检测为角点,且对噪声敏感。Harris角点检测算法[9]不具有尺度不变性,且耗时较长。基于形态骨架的角点检测算法[10]基于二值图像,但针对二值图像的角点检测方法并不常见。基于全局和局部曲率特性的曲率尺度空间(CCS)角点检测算法[11—13]基于轮廓曲线,CCS算法采用较高的尺度检测角点,并利用较低的尺度对角点进行定位,因此该算法定位准确,且计算量较低。大部分角点检测算法仅仅考虑了单一尺度下的检测情况,但是实际图像中不同尺度上都含有重要的特征角点信息;如果能将多尺度信息融合在一起,则可以提高检测准确率。图1列出了Harris算法、Moravec算法以及CCS算法检测的角点,通过对比可以看出CCS算法检测角点的准确率最高。
1.2 提取骨架交叉点
对棒状交叉颗粒的二值图像进行细化得到图像的骨架[14],图像的骨架由单像素宽度的曲线构成,骨架可以提供目标物的尺寸和形状等信息。对图1所示的二值化棒状交叉颗粒图像细化后得到图2(a),将图像边缘毛疵造成的骨架分支删除,并移除分叉线段得到图像骨架如图2(b)所示。
图像骨架为二值图,即骨架的像素值为1,其余点的像素值为0。对图2(a)、(b)交叉点附近区域进行放大,得到图3(a)、(b),对图3(a)中A、B点,图3(b)中D点放大可以看出,在交叉点A和交叉点B附近,像素值为1的点较多。交叉点A和交叉点B的3×3邻域矩阵中,每个点的像素值之和为4,而骨架上其他任意一点的3×3邻域矩阵中像素值之和均小于4。根据这个判断准则可以找出骨架的交叉点,图中点A和点B,两点的行列坐标分别为A(778,341)和B(750,369),则AB的中心点C的坐标为(764,355),D点的行列坐标为(348,175)。
(a)Harris算法检测的角点,(b)Moravec算法检测的角点,(c)CCS算法检测的角点(a)Harris corner detection algorithm,(b)Moravec corner detection algorithm,(c)CCS corner detection algorithm
将图像骨架与图像轮廓叠加,如图4所示。
然后计算每个角点到骨架交叉点的中心点的距离,计算结果如图5(a)、(b)所示。由图5(a)可知,X型棒状交叉颗粒的角点Q、H、K、N到中心点C的距离均比其他角点到C点的距离短。同样由图5(b)可知,角点E、F到骨架交叉点的距离最短。选取颗粒最小外接矩形宽度的0.3倍为判断准则,定义与颗粒交叉点的距离小于该长度的角点为轮廓交叉点。例如图5中X型颗粒的最小外接矩形长为351像素,宽为131像素,宽度的0.3倍为39像素;T型颗粒的最小外接矩形长为365像素,宽为146像素,宽度的0.3倍为43像素,依据上述判断准则可以分别筛选出与中心点C和交叉点D的距离小于该长度的角点,从而确定出轮廓交叉点分别为Q、H、K、N和E、F。
(a)提取图像的骨架,(b)去除图像骨架的边缘毛疵(a)Image skeleton extraction(b)Remove the image skeleton edge defect
(a)X型棒状交叉颗粒骨架,(b)T型棒状交叉颗粒骨架(a)X type cross rod particle skeleton,(b)T type cross rod particle skeleton
图5(a)X型颗粒角点到骨架交叉中心点的距离,(b)T型颗粒角点到骨架交叉中心点的距离Fig.5(a)X type particle corner framework to cross the center point distance,(b)type T particle corner to the skeleton cross center distance
由此得到提取棒状交叉颗粒轮廓交叉点的算法流程图,如图6所示。
1.3 分离棒状交叉颗粒
由于二值化的棒状交叉颗粒图像在交叉点处丢失了颗粒轮廓线,因此必需补充轮廓线才可以将交叉颗粒分离开。假设待添加的颗粒轮廓为直线[15],由于T型棒状交叉颗粒只包含两个交叉点,因此只要连接两个交叉点就可以将交叉颗粒分离开;但X型交叉颗粒含有四个交叉点,因此需要判断使用哪些连线作为轮廓线分离交叉颗粒。
对图4所示的X型棒状交叉颗粒,只需要分别连接线段QH、HK、KN、NQ即可将颗粒分离,但首先需要确定如何排除非轮廓线段QK和HN。以Q点为起始点可以连接线段QH、QK、QN。若连接线段QH后,将剩余的两点相连,得到线段KN,设交叉点的坐标为Q(x1,y1)、H(x2,y2)、K(x3,y3)、N(x4,y4),则可以得到线段QH、线段KN的直线方程如式(1)、(2)所示:
联立式(1)和式(2)可知在点Q、H、K、N所围成的四边形区域内没有交点。同理,若连接交叉点Q、N和交叉点H、K,分别得到线段QN和HK,根据四个点的坐标列出直线方程,可知线段QN和HK在四点所围成的区域内没有交点。但是如果连接点Q、K和点H、N,得到线段QK和HN,由两线段的方程可知,在点Q、H、K、N所围成的四边形内有交叉点。
通过以上分析可知,当连接线段QH和KN时可以正确分离纵向颗粒,连接线段QN和HK时可以正确分离出横向颗粒。当连接线段QK和HN时,由于两线段相互交叉,因此不能正确分离交叉颗粒。综上所述可得交叉颗粒分离算法流程如图7所示。
2 实验结果与分析
使用无水乙醇稀释硅灰石样品,搅拌均匀,取少量样品液,将其平整均匀地分散在载玻片上,直接放到凤凰PH100显微镜的载物台上,使用大恒DH-HV315型数字摄像机采集硅灰石颗粒的图像,并采用上述分离算法对不同类型的交叉颗粒进行分离[16,17],得到单个颗粒的图像。对于提取出的交叉颗粒,首先从角点集合中筛选出它的角点,然后连接角点,分离交叉颗粒。采集到的图像如图8所示,棒状交叉颗粒的最小外接矩形如图9所示,以图8第一幅图为例进行图像分割如图10所示。
分离X、T型交叉颗粒,实验结果如图11所示。
实验采集的颗粒图像中包含411颗棒状交叉颗粒,依据上述算法分别对其进行分离,实验结果如表1所示,由实验结果可以看出,本文提出的分离算法可以对不同形态的棒状交叉颗粒实现分离,分离准确率大于95%。
分离棒状交叉颗粒后,计算所有颗粒的长径比,得到颗粒长径比的分布,如图12所示。
3 结论
本文首先提取颗粒骨架,找到骨架交叉点,计算出颗粒角点到骨架交叉点的距离,再依据设定的判断准则,筛选出棒状颗粒的轮廓交叉点,然后根据提出的棒状交叉颗粒的分离算法,实现棒状交叉颗粒的分离。实验数据表明所提算法对棒状交叉颗粒分离的准确率大于95%。
哑铃形互通式立体交叉设计 篇3
坎帕拉至恩德培机场高速 (简称KE高速) 项目位于乌干达首都———坎帕拉市的南部, 恩德培市的北部, 是连接首都中心城区与机场之间的重要通道, 是大坎帕拉城市规划的重要组成部分;同时也是政府缓解城市拥堵战略意图的重要工程。KE高速公路主线全长36.85 km, 支线全长12.62 km。采用中国技术标准和规范进行建设, 同时参考Uganda标准及BS规范。结合沿线城镇布局、规划及衔接的公路和本地区路网现状, 综合考虑地方经济发展布局和路网交通量的分布情况, 根据工可报告所确定的设置位置和设置数量, 决定主线和支线共设置Busega, Kajjansi, Lweza和Abayita Ababiri 4个互通式立交。其中Busega互通式立交位于项目起点, 中心桩号为K0+590, 工程范围1 200 m, 采用城市快速路标准, 路基宽度26.5 m, 设计速度80 km/h。Busega立交北与坎帕拉北环公路相接, 西接Mityana公路连Natete方向, 东接既有环岛Busega方向, 南接恩德培机场方向;采用菱形+双环岛形式 (哑铃形) 。Busega立交大部分位于沼泽地段, 地质情况复杂, 本文重点对该立交的设计进行介绍。
2 立交方案及设计标准
2.1 立交方案
根据该项目工程可行性研究报告的资料及现场调查, 原坎帕拉北环路和Mityana路在Busega处为环形平交。KE高速在此处顺接北环后, 为保证高速公路服务质量以及满足当地交通需求, 并实现快速、畅通、舒适的目标, 将该处环形平面交叉改造为互通式立交, 方便机场方向的车辆交通与现有地方公路直接进行转换, 也便于中心城区去往机场的交通直接经由北环路进入KE机场高速公路。在充分调查研究与本项目交叉或衔接的公路现状、规划的基础上, 根据交通量、相交道路等级、性质和路网分布的均衡等情况, 选择合理的立交位置, 以利于集散和吸引区域交通, 提高高速公路的整体营运效益, 满足本项目与首都出入交通、老机场路的交通转换的需要, 同时也便于沿线地方车辆出入, 带动地方经济的发展。
该互通位于坎帕拉Busega的西侧、项目的起点, 与北环相接。立交的设计不仅要满足车辆通行的要求, 而且要避免大量的占地和拆迁。因此, D匝道设计在满足立交平面线形要求的前提下, 尽量沿用既有道路, 尽可能减小对原有道路的加宽。基于以上因素, 同时结合业主和总承包单位的意见, 为实现坎帕拉的快速交通转换, 多次优化设计方案, 最终确定采用哑铃形式, 主线上跨的立交方案, Busega互通立交平面图见图1。哑铃形立交与其它立交相比, 它最大优势在于各个方向的车辆都能在这里实现调头互通。
2.2 工程设计标准
Busega互通式立交采用城市快速路设计标准, 匝道均为单向单车道, 路基宽8.5 m。E, F匝道与上跨主线桥的净空为5.7 m, 详细技术指标见表1。
3 平面线形设计
本互通式立交平面线形设计比较复杂, 主要原因有以下几个方面:首先是立交接线复杂, K0+000至K0+300段2个匝道与既有北环连接, 路基宽度由26.5 m渐变过渡至23.2 m。其次, 由于K0+000至K0+300段主线路基中间带和行车道宽度同时渐变, 为了避免从主线起点附近接线的C, D匝道出现误差, 在K0+000至K0+400段平面线形分为左右线设计。
结合本立交的特点, 平面线形设计原则如下: (1) 为了合理有效地利用老路, D匝道平面线形在保证行车舒适、安全的前提下, 尽可能地利用既有道路, 在不增加工程量、不拓宽既有道路的基础上, 尽可能地采用较高的平面线形指标。 (2) 考虑到立交大部分位于永久性沼泽地段, 匝道平面展线在保证规范要求的平面线形指标的基础上, 尽量采用靠近主线的方式, 减少占地数量和沼泽处理数量。 (3) 在K0+000至K0+400段主线分为左右线设计, 便于处理匝道与主线间的连接关系。 (4) A、D匝道与既有环岛相连, B、C匝道与新建环岛相连。为使匝道终点与环岛能够顺接, 匝道平面线形与环岛相接处偏移1.75 m。匝道连接环岛处平面半径较小, 取60 m。 (5) 立交区有3个高压塔, 其中2个高压塔对匝道线形有影响, 在保证平面线形指标的基础上, 匝道平面展线时, 保证匝道边坡放坡后与高压塔有一定的安全距离。 (6) 根据业主需求, 新建环岛和既有环岛分别对称位于主线K0+590两侧, 呈哑铃状。两环岛之间为Mityana公路, 原Mityana公路为双向2车道, 考虑到今后交通量增长, 将加宽原有Mityana半幅公路, 变为双向4车道。主线与Mityana公路交角为120°。 (7) 考虑本立交地处城郊段, 结合当地公路的实际情况, 在环岛外侧及环岛与匝道相接处均设有4 m宽人行道。考虑附近居民乘车方便, 并结合当地习惯, 在A、C匝道 (入口匝道) 上设有30 m巴士停靠站。
综合考虑以上因素, 最终确定安全、合理的平面线形指标。
4 纵断面设计
Busega立交大部分区域位于沼泽路段, 主线和匝道均以填方为主, 除了保证匝道起点同主线连接处纵面线形连续, 避免线形突变, 匝道终点处纵坡及高程也要与新老环岛一致。纵断面设计除满足规范要求外, 尽可能采用较大的竖曲线半径, 以减小匝道的起伏, 改善视觉效果, 提高行驶的舒适性。纵断面设计尽量保证与平面线形的对应组合, 保证行车安全、舒适、顺畅。根据业主需求和乌干达当地标准[1]要求, 主线与被交路净空不小于5.2 m。
5 横断面设计
(1) 主线连接北环段标准横断面示意图见图2。双向4车道, 标准路幅宽度为26.5 m。
(2) 主线新建段标准横断面 (K0+300~K1+200) 示意图见图3, 双向4车道, 标准路幅宽度为23.2 m。
(3) A、B、C、D匝道均为单向单车道, 其横断面示意图见图4。
E、F匝道标准横断面示意图见图5。双向4车道, 标准路幅宽度为32 m。
(4) 既有环岛为单向双车道, 路基宽度为9 m (0.5 m左侧路缘带+4 m行车道+4 m行车道+0.5右侧路缘带) ;新建环岛标准横断面示意图见图6, 单向双车道, 路基宽度为14.5 m。
本互通立交匝道最小平曲线半径60 m, 最大平曲线半径为2 500 m, 根据《路线设计规范》[2]要求, 匝道上保持正常路拱2.5%, 80 km/h车速对应的不设超高的最小圆曲线半径为3 500 m, 40 km/h车速对应的不设超高的最小圆曲线半径为800 m。主线全线平曲线设超高。根据规范, 有缓和曲线时, 超高过渡在缓和曲线全长范围内进行, 不设缓和曲线时, 可将超高过渡所需长度1/3~1/2插入圆曲线, 其余设置在直线上。但是根据实践来看, 如果不设置超高, 匝道的反向横坡将不利于行车安全, 影响立交的整体效果[3,4], 因此立交匝道平曲线均设置超高, 超高横坡度最大为3%。根据规范, 匝道半径小于72 m, 圆曲线需要加宽, 该立交范围内, 半径为60 m的圆曲线, 采用0.5 m加宽。
6 排水设计
项目区域内气温比较温和, 属热带草原气候, 年平均气温22.3℃, 10月份气温最高, 平均23.55℃;6月份气温最低, 平均21.4℃。大部分地区年降雨量在1 000~1 500 mm, 3~5月、9~11月为雨季, 其余为2个旱季。乌干达雨季降雨强度较大, 因此有必要考虑本立交区内排水设计。Busega立交大部分位于永久性沼泽段, 因此设计综合考虑, 立交区域内主线上设置4个涵洞, 匝道上设置4个涵洞, 新建环岛上设置1个涵洞;所有路面水均通过9个涵洞引入沼泽。由于新建环岛横坡为单向1.5%, 环岛行车道水排向环岛中心, 因此在环岛中心设置1#, 2#, 3#, 4#4个人洞, 通过环岛周圈8个集水槽将行车道区域内水引入上述4个人洞中, 1#, 2#, 3#人洞之间通过1%坡度将水引入4#人洞中, 并通过连接4#人洞的涵洞 (RK0+075) 排入沼泽中。
连接北环段 (K0+000~K0+120) 中间带设有0.6 m×0.6 m梯形沟, 通过涵洞将中间带收集水集中排向沼泽, 见图8。
7 结语
坎帕拉至恩德培机场高速为乌干达第1条全封闭高速公路, 当地非常注重环境保护, 边坡防护均植草, 在进行公路建设时应充分注意对自然环境的保护。本文采用哑铃形互通立交型式具有以下特点: (1) 立交形式对称美观; (2) 各个方向车辆都能实现掉头互通; (3) 通行能力较其他形式立交大。该立交结合当地习惯, 采用匝道与环岛相接的哑铃形立交设计方案, 根据具体情况合理布置, 做出相应的渠化设计, 既能满足过往交通的快速转换, 也使立交的功能得到充分发挥发挥。
参考文献
[1]Ministry of Works, Housing and Communications of the Republic of Uganda.Road Design Manual Vol.I:Geometric Design Manual[M].Kampala:Ministry of Works, Housing and Communications (MoWHC) , 2006.
[2]JTG D20—2006公路路线设计规范[S].
[3]王笃文, 刘培刚, 付仁华.北园路互通立交设计[J].山东交通科技, 2003 (2) :7-8.
空间小间距立体交叉隧道施工技术 篇4
贵昆铁路复线乌蒙山一号隧道穿越梅花山主脉,位于梅花山车站与观音河之间。隧道穿越区发育有15条断层和2个背斜、1个向斜。本隧道主要的工程地质问题为岩溶、岩堆、滑坡、顺层及断层破碎带、煤层瓦斯及采空区、涌水突泥等问题,特殊岩土为红黏土、石膏。该隧道正线在DK270+420～DK270+438段下穿内昆疏解线的新梅花山隧道,交叉角64°47′53″,交叉段里程范围DK270+423.35～DK270+435.38,斜长16.15 m,包括前后洞轮廓渐变段共70 m,两隧道轨面高差为11.03 m,上部隧道仰拱基本与下部隧道拱部初期支护相连。该立交处附近通过断层破碎带,经过物探验证断层带位置以及破碎富水。
2 衬砌方案的选择与施工顺序的确定
2.1 衬砌方案
正线乌蒙山一号隧道位于新梅花山隧道下面,为增加整体强度和刚度,将立体交叉段设计为钢筋混凝土框架结构,框架底板和顶板厚1.2 m,边墙厚1.5 m,钢筋混凝土框架衬砌段长度为5.85 m。位于其上的新梅花山隧道衬砌采用普通椭圆形钢筋混凝土衬砌形式,不进行加强。
2.2 上下隧道施工顺序的选择
按照原设计立交方案,先进行内昆疏解线新梅花山隧道施工(从进口开始、出口是另一工作面),全断面越过交叉段至少20 m以上后停止继续向前掘进(剩余部分交给出口的工作面完成),然后回头在DK270+428(框架中心里程)向下开挖竖井,井深2 m即可;下部乌蒙山一号隧道随后按拱顶有大洞的类似处理办法通过本段并一直向前,二衬跟上来,自下而上,先施作完下面框架,再在框架顶板上施作其上新梅花山隧道交叉段(及其影响段)衬砌。
为确保隧道安全,防止后施工的上洞因下洞施工出现沉降,使上洞衬砌发生裂缝而容易产生漏水现象,本施工组织设计确定两隧上下交叉段总的施工原则是:先下(乌蒙山一号隧道)后上(新梅花山隧道)。先下后上就是先施工完下穿的乌蒙山一号隧道部分,再施工上面的新梅花山隧道。
3 施工技术
3.1 乌蒙山一号隧道立体交叉段施工
因框架结构段轮廓为矩形,为保证行车限界,该段轮廓尺寸较正常断面要大很多。当隧道开挖到渐变段时,逐渐改变周边眼孔眼布置,根据设计衬砌外缘轮廓尺寸调整孔眼数量,在保持进尺的情况下,逐渐增大隧道轮廓,使其到达上下隧道交叉点时轮廓基本达到框架结构尺寸,然后再直接向前掘进,当到达普通段后,再回头修整交叉段轮廓,使其满足框架结构及其初期支护的轮廓要求。然后立即进行喷锚支护,对喷锚支护进行监控量测,当喷锚支护基本稳定时,支立框架底板模板,绑扎底板钢筋,浇筑混凝土,当底板混凝土强度达到1.2 MPa时,绑扎边墙及顶板钢筋,支立脚手架及边墙、顶板模板,浇筑混凝土。
3.2 新梅花山隧道交叉段施工
当乌蒙山一号隧道交叉段框架式衬砌结构混凝土强度达到设计强度80%以上时,可根据新梅花山隧道进展情况,进行交叉段掘进。在施工中,为减小新梅花山隧道的爆破对乌蒙山一号隧道围岩的扰动以及对已建成的框架结构的影响,新梅花山隧道交叉段采用上下台阶开挖,并在上下台阶底部设置减震带。
3.2.1 台阶法开挖方案
上台阶开挖高度取4 m,采用短进尺、弱爆破减震开挖;为了尽可能减少爆破对新梅花山隧道的影响,掏槽眼设置在掌子面的上部,且在交叉段正上方10 m范围内,每循环进尺取1 m。下台阶开挖时,采用短进尺减震爆破开挖,每循环进尺取0.5 m。
3.2.2 减震带的设置
为减小爆破冲击波带来的震动,降低开挖作业对下方隧道衬砌的扰动,上、下台阶爆破时均在底部设置减震带。它由两列89 mm减震孔组成,其深度为掘进眼的7倍,沿其周边设14个42 mm减震孔,其深度为掘进眼的2.5倍,以尽量减小爆破对隧道围岩的影响。
3.3 钻爆作业
3.3.1 钻爆工艺
钻爆工艺对钻爆作业以及整个开挖作业的质量和效果起关键性的作用。隧道爆破采用塑料导爆管和毫秒雷管起爆系统。其工艺选用台阶法微震动光面爆破。炸药选用ϕ25 mm的2号防水乳化炸药。对于周边眼采用导爆索绑小药卷的空气间隔装药结构。掏槽选用直眼掏槽。
3.3.2 断面光面爆破参数的设计
1)炮眼深度的计算。L=λL0。其中,L为炮眼深度,m;L0为每掘进循环的计划进尺数,m;λ为炮眼利用率(掏槽眼取0.7,掘进眼取1.1,周边眼及底板眼取1.2)。2)上下台阶炮眼数的计算。N=qSL/λr。其中,N为上台阶炮眼数;q为单位炸药消耗量,kg/m3;S为台阶开挖面积,m2;L为每循环开挖进尺,m;λ为装药系数;r为每米药卷的炸药质量,kg/m。3)装药结构的确定。本次施工中采用不耦合装药结构,优点是增加落岩破碎度,减少对炸药的消耗。周边眼均采用间隔装药形式,较为完整的软弱岩层采用集中装药形式,且不耦合系数为1.3。4)其他参数的计算。周边眼间距35 cm,抵抗线60 cm;单位炸药消耗量q,Ⅴ级围岩取0.125 kg/m,Ⅳ级围岩取0.188 kg/m,堵塞长度30 cm。另外,采用黄泥堵塞炮眼,避免发生冲炮,掘进眼的堵塞长度取25 cm～28 cm。
3.4 支护结构
因空间立体交叉处围岩比较破碎,乌蒙山一号隧道在进入框架结构前采用小导管进行加强支护,钢筋拱架采用两根Φ22钢筋焊接而成,小导管在开挖面沿拱墙按环向间距0.25 m～0.5 m(根据地质情况确定间距),外插角15°钻孔,采用外径ϕ42 mm,壁厚4 mm的热轧无缝钢管加工制成,长8.0 m。初期支护采用喷锚网支护,环向采用ϕ22锚杆,间距0.3 m×0.3 m,锚杆长3.5 m,ϕ6.5钢筋网,间距0.2 m×0.2 m,喷厚15 cm C20混凝土进行初期支护。
3.5 隧道爆破震动监控量测
隧道爆破震动监控量测采用由拾振器、INV306型数据采集仪、DASP-VIB分析软件、笔记本电脑、打印机等部件组成的测试系统。在新梅花山爆破时,测量乌蒙山一号隧道的框架混凝土质点震动速度,应满足《爆破安全规程》的规定。
4 施工效果
新梅花隧道已于2009年9月顺利通过交叉段,经监控量测,新梅花山隧道没有对乌蒙山一号隧道的衬砌产生明显影响,新梅花山隧道也基本没有下沉,且施工过程中未发生任何安全事故。实践证明了该施工方案以及各种技术措施的可行性和有效性,也确立了该工程在同类工程中具有重要的借鉴价值。
5 施工可借鉴的几个方面
1)小净距空间交叉隧道在开挖上可采用上下台阶法进行施工,以减小对围岩的扰动以及对先施工的建构筑物的影响,在空间交叉的底板薄弱段应采取机械破碎辅以人工的方式进行开挖。2)爆破工艺上采用毫秒微差弱爆破,运用短进尺、弱爆破以降低一次爆破性对先施工隧道造成的影响,合理制定爆破参数,确保施工安全。3)爆破监测工作在此工程中具有举足轻重的作用,爆破监测应严格遵循现行《爆破安全规程》,并在以爆破监控量测反馈情况的前提下,提出更加合理的爆破安全方案和建议来指导施工。4)新梅花山隧道爆破时减震带的设置减少了爆破冲击波对乌蒙山一号隧道的震动作用,乌蒙山一号隧道框架混凝土没有出现裂纹现象。
参考文献
[1]TBJ 204-96,铁路隧道施工规范[S].
高速公路互通式立体交叉设计分析 篇5
关键词：高速公路,互通式立交,位置选择,型式,几何设计
在我国市场经济快速发展的形势下, 对交通路网建设提出了更高的要求, 需要逐步扩大交通路网的覆盖面积, 并且加快路网连接的贯通性, 从而确保交通运输业稳定发展。为了提高交通路网的通行能力, 在高速公路与其他公路交叉时, 需要采取高效的连接方式, 互通式立体交叉设计是主要的交叉方式之一, 可以有效的提高通行能力以及安全性。但是在互通式立体交叉设计过程中, 对技术的要求较高, 需要充分考虑到小区域车辆行驶轨迹的多向性, 行驶速度的多变性, 线形的多元化等各项因素, 从而选择合理的位置以及立交型式, 在保障行车安全的基础上, 提高服务水平。
1 高速公路互通式立体交叉位置的选择
位置的选择是高速公路互通式立体交叉设计的关键因素, 选址会关联到众多因素, 所以在选址时需要综合各项因素进行考量。首先, 从交通方面考虑, 需要提高高速公路的通行能力以及保障安全行驶, 以现有公路网或者规划的公路网为主要依据, 调查了解交通流量以及主要车型, 明确公路等级, 从而合理选择。其次, 从社会经济发展的角度考虑, 需要明确互通式立体交叉设计的服务功能, 对城市的经济发展规划进行详细的了解, 并且考虑到城市发展以及公路网未来的发展规划。再次, 从经济角度的考虑, 对现有高速公路与交叉公路或者规划中的公路的地理条件进行了解, 并对项目所在地的城镇规划以及收费制式有所考虑, 以最大程度的降低成本投入。
2 高速公路互通式立体交叉型式
2.1 喇叭形与半苜蓿叶形互通式立交
喇叭形互通式立交有单喇叭形和双喇叭形两种, 如果高速公路与二级或者更低等级的公路相交时, 由于交通流量较小, 所以可在被交公路上设置平面交叉旁置式的单喇叭形或者半苜蓿叶型互通式立交。如果是与一级公路或者交通流量较大的公路相交时, 且有收费站时, 需要采用双喇叭形互通式立交。
半苜蓿叶形互通式立交按照匝道的布置方向主要有三种类型, 一种为主要公路出口在跨线桥之前, 外环匝道为流出匝道, 视线较好, 行驶速度快, 但会对被交公路平交口的车辆行驶产生一定的影响。第二种为出口在跨线桥之后, 内环匝道为流出匝道, 车辆行驶的视线范围较窄, 车速较慢, 被交公路平交口的车辆运行受其影响较小。第三种为以主要公路为对称轴布置的相邻匝道, 但是当车辆在次要公路转弯时, 两个方向行驶的车辆在两个平交口处会容易相交, 不利于行车安全, 通行能力受限。
2.2 直连式和半直连式互通式立交
直连式互通式立交就是左转弯匝道均从左方分流后左转而从左汇流的直连式匝道组成的互通式立交, 使左转弯车辆在直接定向型匝道上由一个方向的车道左侧驶出, 以较好的线形和较短捷的路线直接进入另一方向的连接车道而完成左转运行。由于车辆直接左转弯, 方向明确, 结构紧凑, 路线短捷, 利于行车, 通行能力大, 但跨线桥较多, 把两层跨线桥分设在三处, 造价较高, 适用于两条高速公路相交、交通量大的枢纽互通式立交。
半直连式互通式立交是设置半直接定向型匝道来实现车辆左转弯的, 即车辆先从右方分流略作右转弯后左转并从右方汇流的半直连式匝道组成的互通式立交。行车条件较好, 通行能力较大, 但跨线桥较多, 造价较高, 适用于两条高速公路相交, 交通量相对较小的枢纽互通式立交。
3 几何设计
3.1 主线
主线是互通式立体交叉设计中的主要组成部分, 也是高速公路本身, 在设计的过程中会受到匝道以及跨线构造物的影响, 车流状况相对比较复杂。为了保证行车的安全性和快速通行的需求, 平、纵面的指标要高于正常路段的标准, 具有良好的视距, 平曲线半径要大, 纵坡平缓, 尽量避免选在长陡坡的底部。
3.2 匝道设计速度
匝道是车辆从高速公路进入辅路的过渡路段, 车辆的行驶速度直接关系到匝道的通行能力, 所以要正确设计车辆的行驶速度, 主要根据互通立交的型式、主线车速、交通量以及地形条件等各项因素来确定。
3.3 匝道平面线形
匝道平面线形设计中, 在主线出入口至匝道平面线形紧迫路段之间, 平面线形应与交通量和变化着的行驶速度相适应, 在出入口过渡段内速度较高, 应采用较高的线形指标。在紧迫路段其线形指标也应保证其最大的安全速度, 不能以满足规范规定的一般指标范围为满足, 更要慎重使用极限指标。
3.4 匝道纵面线形
匝道纵坡应尽量平缓, 避免多次不必要的反坡, 最大纵坡应留有余地, 最小纵坡应满足纵向排水要求, 匝道同主线相连接部位, 其纵面线形应连续, 避免突变。出口匝道宜为上坡匝道, 入口匝道宜为下坡匝道。上坡加速或下坡减速的匝道应采用较缓的纵坡, 避免采用最大纵坡。车辆下坡急弯驶离匝道的线形是很危险的, 务必避免。
3.5 匝道平、纵面线形组合设计
匝道平纵面线形组合设计应尽可能采用公路路线的线形组合设计, 变坡点不应与反向平曲线的拐点重合, 尤其是跨线桥不可设在反向曲线的拐点处。直线段内不宜插入短的竖曲线, 特别是设计速度较大的直连式、半直连式匝道纵面设计更须注意。
3.6 变速车道
变速车道为单车道时, 加速车道宜采用平行式, 减速车道宜采用直接式。当变速车道为双车道时, 加、减速车道均应采用直接式, 以利车辆进出。
结束语
为提高公路交通网的通行能力, 高速公路需要与相邻的公路进行交叉设计, 以保证交通运输的功能性需求。互通式立体交叉设计是高速公路网中比较常见的形式, 既能够提高交通的通行能力, 保证行车安全, 还能够起到美化城市的作用。在互通式立体交叉设计过程中, 位置的选择至关重要, 需要综合交通运行、城市规划发展、地形条件以及自然景观的需求等各项要素进行考虑, 在提高通行能力和保障安全性的基础上, 降低成本投入, 并且注重造型的美观性, 将交通建设与自然景观相结合, 从而提高交通工程的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]于宏庆.关于高速公路互通式立体交叉设计中常见问题研究[J].科技创新与应用, 2012-3-18.
[2]王慧, 荣泽华.关于高速公路互通式立体交叉区土地利用的探讨[J].黑龙江交通科技, 2013-6-15.
分离式立体交叉 篇6
和兴路与文昌街交叉口是哈尔滨市二环路重要的交叉口之一[1]。研究其规划问题具有明显的现实意义, 对今后的相似工程也具有明确的指导意义。
1 规划对交通状况的优化
1.1 工程竣工前状况分析
工程竣工前和兴路与文昌街交叉口交通行为复杂, 交通延误较大, 服务水平较低, 成为影响该地区路网整体水平的一个问题节点, 其布置图如图1所示。
和兴路与文昌街交叉口的服务水平属于D级服务水平, 不能够满足现有的交通需求, 需要进行立交工程规划。
1.2 工程竣工后状况分析
哈尔滨市文昌街西段打通工程于2006年启动。跨越和兴路桥梁为24跨预应力混凝土连续梁桥, 桥宽为25.5m。属于城市主干道;主线设计车速40km/h。
经调查发现, 工程竣工后和兴路与文昌街交叉口的交通条件较好, 能满足设计远景年为20年的交通需求。
2 工程规划负面影响
2.1 行人过街
和兴路与文昌街交叉口现有的行人过街斑马线距离过长, 行人的步行时间过长, 导致与机动车车流发生冲突, 产生不安全隐患。原林大和兴路天桥到文昌街道路中线处距离约为126m, 距离过远, 而桥下跨67m宽的和兴路还未设置斑马线方便行人过街。另外该立体交叉未能考虑一些弱势人群的过街需求, 典型弱势人群见表1。
上述弱势人群的存在更加剧了跨和兴路、文昌街的困难局面, 为此可以通过设置地下行人过街通道的方式加以解决。其周围有一定的商业设施, 包括医院及娱乐设施, 有一定的发展空间, 设地下通道将有利于活跃经济。
2.2 交通噪音
由图1可见, 附近的大学和医院等设施都遭受了噪音的困扰, 而该桥至今未设置减噪措施。测试了附近临街高层住宅, 其中主卧室无论是开窗还是关窗其噪声级均超过《民用建筑隔声设计规范》规定的白天室内允许噪声级三级[2]标准要求。
3 结论
(1) 该规划显著改善了交通状况。通过竣工前后的对比以及交通延误分析明显发现车辆通行能力显著增强, 交通延误状况显著改善, 加强了哈尔滨二环快速路的通行能力。
(2) 行人过街未充分考虑。和兴路与文昌街交叉口现有的行人过街斑马线距离过长, 跨越和兴路无人行通道, 桥梁的建设加快了车速也对行人的安全造成了威胁。设置地下通道不失为一种很好的解决办法。
(3) 噪音污染严重。无论是从相关数据还是周围居民的反映都显示出跨越和兴路的24跨预应力混凝土连续梁桥噪音过大的问题, 为此建议设置隔音板来降低噪音的污染。
摘要：对文昌街西段跨和兴路立体交叉规划进行研究。分析了工程竣工前后交通状况、行人过街问题、交通噪音问题。
关键词：立体交叉,规划,交通
参考文献
[1]蔡云霞.哈尔滨市政桥梁方案选择的研究[D].哈尔滨:东北林业大学硕士学位论文, 2004.