建筑物轨道设计

建筑物轨道设计（通用8篇）

建筑物轨道设计 篇1

1 建筑物平移轨道设计的技术背景

建筑平移技术于20世纪80年代开始传入我国, 于20世纪末随着城市规划的需要而不断发展, 早期的建筑物平移主要解决道路扩宽、采光避让等一系列简单规划问题, 这类问题往往需要建筑物沿轴线横向或纵向移动一定距离, 这类平移轨道设计的显著特点是沿轴线设计, 这种轨道设计方法对托换结构的设计要求不高, 托换施工技法相对稳妥可靠, 平移过程中跑偏控制较为简单, 这种平移轨道的设计方法与当时建筑平移技术的初期水平和贫乏的施工经验是相适应的, 沿轴线方向设计轨道的典型工程应属梧州市人才服务中心综合楼平移工程。该楼高11层, 属高层建筑, 总面积8800m2, 总重12000多吨, 沿轴线方向设计平移轨道, 共平移30.276m, 创当时吉尼斯世界纪录, 它的成功总结了高层建筑物平移工程经验[1], 为建筑物平移技术, 特别是轨道设计技术打下了坚实基础。 (图1)

建筑物平移技术的不断发展, 技术人员得以解决更为复杂的平移工程问题, 辽河油田兴隆台采油场旧办公楼平移工程是另外一个例子, 由于新旧办公楼的采光避让问题, 要求旧办公楼在不改变建筑物朝向的基础上, 平移到不在任何原建筑轴线方向上的既定位置, 在沿用传统的轴线方向设计轨道思路基础上进行演变, 采用折线法轨道设计, 即建筑物先沿建筑物横轴线 (或纵轴线) 方向移动一定距离, 再沿另外一个方向轴线移动至就位位置, 最终该工程沿两个轴线方向共移动65m, 成功就位, 创造国内多项第一。 (图2)

2 轨道设计方法的突破

平移轨道的设计要想打破沿轴线方向设计的瓶颈, 就必须解决两大难题, 其中之一是斜向托换的技术, 它使建筑物托换到一个不沿轴线方向的上轨道托盘上, 上海音乐厅平移工程在托换问题上解决这一难题[2], 成功运用斜线轨道设计方法, 在不改变建筑物朝向的前提下使上海音乐厅沿与轴线成一定角度的斜线方向平移66.46m。平移轨道设计真正摆脱了轴线方向的限制, 设计出的轨道路径更短, 也代表了轨道设计的发展方向。 (图3)

另一个必须解决的工程难题是建筑物转向问题, 这就需要建筑物平移过程中有精确的定量的方向控制方法。在山东东营永安商场旋转工程[3]实施以前建筑物平移的纠偏方法多以定性纠偏为主, 永安商场旋转工程中采用独创的“假定圆心法”[4]进行纠偏, 同时采用弧形轨道设计, 成功实现了永安商场这栋高3层, 长74m, 宽22m的建筑物绕其西北角柱子整体旋转20°, 被誉为“华夏第一旋”, 并开创单纯弧形轨道设计的先河。 (图4)

3 基本平移问题的轨道设计

随着平移技术诸多难题的逐步攻克, 建筑物平移轨道设计, 得以解决的平移工程问题也愈来愈多, 基本平移问题是建筑物就位位置与建筑物轴线呈一定角度, 且建筑物本身朝向还有一定角度改变。针对基本平移问题现阶段主要有两种方法, 第一种基本平移问题的解决方法是先通过斜线轨道设计方法设计斜线轨道使建筑物的一个角点与就位位置重合, 然后再利用单纯旋转轨道设计方法设计弧形轨道, 使建筑物绕重合点旋转, 使建筑物达到就位位置。 (图5)

为方便比较针对第一种基本问题轨道设计法。下面给出其轨道路径表达式。

式1:第一种路径表达式

第二种基本问题轨道设计方法, 同样是先运用斜线轨道设计方法将建筑物移动至形心重合, 再利用旋转轨道设计方法设计单纯弧形轨道, 将建筑物绕形心旋转一定角度。 (图6, 7)

在直角△GE2D3中,

在直角△EFE2中, EF?LÂ, FEÁ-LÁ, 由勾股定理得:

第二种基本问题轨道设计轨道路径表达式如下:

式2:第二种路径表达式

此两种基本问题在现实工程中不乏成功案例其中天津市第五中心医院发热门诊楼整体平移工程[5]。就成功运用该方法先沿横轴方向平移121.82米再顺时针旋转7o, 最后再沿纵轴平移7.97米顺利就位。

4 轨道设计方法的最新演变

通过以上第一种、第二种基本平移问题的解决, 工程技术人员尝试一种广义的同步弧形轨道的设计, 即寻找唯一的一步到位的弧形轨道, 使建筑物在平移过程中同步完成转向, 如果存在这样的弧形轨道。它的圆心必定是所有对应点所运行弧形轨道的圆心, 根据圆上任意一条弦的中垂线必过圆心, 通过原始位置和就位位置两组对应点连线作中垂线, 中垂线的交点即为该圆心。 (图8)

第三种情况设计的平移轨道其形心的轨道路径为一个弧段, 其计算过程复杂, 为计算方便首先证明∠EOE3=∠APA3。 (图9)

∵OM、ON分别为EE3、AA3垂直平分线

∴∠EOE3=∠APA3=θ。 (图10)

在△OEE3中, ∠EOE3=θ, 令OE=OE3=R, 由余弦定理得:

式3:第三种平移轨道设计轨道路径表达式

5 轨道设计的优劣比较与应用

比较三种针对普通平移问题的轨道设计方法, 排除施工难度、耗费工期等其他因素, 单从造价上来看, 轨道路径愈短, 造价愈省, 所以轨道设计的演变发展方向应向最短路径发展。

大连开发区白石湾别墅群始建于2009年, 其中32号别墅由于施工过程中定位失误, 导致其与其规划位置发生偏移, 且偏移距离较大, 影响工程整体的使用, 在承接此工程平移任务后, 设计技术人员首先将建筑物的尺寸参数代入上述公式, 得出建筑物采用三种不同方法设计轨道, 建筑物形心路径长度如表1所示。

从表1可以看出, 采用第三种设计方法设计出的轨道路径更为短小有效, 这个对比的重大意义在于为从一开始就为工程设计奠定大的方向, 最终工程技术人员顺利采用了广义弧形轨道[6]的设计方案, 成功的于2013年6月将建筑移动就位, 就位精度满足规划要求。

6 轨道设计发展的意义

轨道设计的发展意义在于, 寻求更加高效的轨道设计方法, 使设计出的轨道更短更有效。从设计文件编制的一开始就明确何为最为有效的轨道设计手段。在未来的设计过程中, 随着工程实践的证明, 新工法的应用成功, 轨道设计将会有进一步的发展, 设计出的平移轨道将会更加有效。

摘要：近几年来, 建筑物平移行业在国内兴起, 平移轨道的设计由简入繁, 通过几个典型的建筑物平移案例, 揭示平移轨道设计的演变路径, 总结建筑物平移轨道设计的发展规律。

关键词：轨道设计,建筑物平移,建筑物旋转,弧形轨道

参考文献

[1]孙肃.高层建筑物整体移位技术的研究与探讨[J].大连水产学院学报, 2005-3.

[2]仇圣华.上海音乐厅整体移位托换体系的变形预测[J].建筑监督检测与造价, 2009.

[3]卢明全.建筑物旋转 (绕固定端) 移位技术研究[C].特种工程新技术, 2006.

[4]林伟.假定圆心法在建筑物移位领域的应用[J].科技信息, 2008.

[5]张任杰.建筑物平移及旋转——天津市第五中心医院发热门诊楼整体平移工程[J].城市道桥与防洪, 2009 (3) .

[6]徐福全.厦门检察院刑侦技术综合楼整体旋转平移技术[J].建筑结构, 2007 (S1) .

城市轨道交通出入口建筑设计浅析 篇2

关键词：地铁车站,出入口,设计手法,无障碍设计

城市轨道交通发展至今已有百余年的历史, 近年来在我国, 城市轨道交通也正进入一个快速发展的阶段。至今, 全国已有北京、上海、广州、深圳、南京、天津、成都等十几个城市拥有已建成的城市轨道交通线路。城市轨道交通建筑分为主体建筑和附属建筑两大部分。其中附属建筑主要包含地铁出入口、风亭、冷却塔等。其中出入口建筑作为地铁必不可少的组成部分, 并且包含出地面建筑内容, 对城市景观等有一定影响, 因此也显得格外重要。

1 概述

地铁车站出入口是连通地铁车站与外界的建筑物, 是乘客进出车站的通道, 是客流集疏和换乘的通道, 是地铁车站的“生命线”, 因此地铁车站出入口的建筑设计非常重要。为吸引和方便疏散客流, 车站出入口以分散的形式布置为宜, 通常一个车站设置2个～4个出入口。随着地铁网线的不断扩展, 城市内地铁车站出入口数量不断增加, 其作为城市建筑的一部分, 必然对城市景观和城市环境产生一定的影响。因此, 车站出入口的设计除满足吸引、疏散乘客的需要外, 还应满足城市规划和城市景观的要求, 做到协调、美观、易于识别。

地铁车站出入口的位置在总平面设计时要经过多方面的协调, 以取得最佳效果, 出入口布置应按照车站远期超高峰小时预测客流量计算, 设置一般不少于四个出入口, 当车站客流量较小或设置条件困难的情况时, 可酌情减少, 但一般不应少于三个, 若仅有两个出入口, 则必须在车站内设置为对角方式。此外出入口方向还应与主客流的方向相一致, 与地面交通换乘方便的地方, 宜与过街天桥、过街地道、地下街、邻近公共建筑物相结合或连通, 统一规划, 同步或分期实施, 节省工程造价。如兼作过街地道其通道宽度及其站厅相应部位应考虑过街客流量, 此外还需考虑地铁夜间停运时的隔离措施。

地铁车站出入口通道设计力求短、直, 通道的弯折不宜超过三处, 弯折角度宜大于90°。地下出入口通道长度不宜超过100 m。有条件时宜设自动人行道, 出入口通道建议在条件允许情况下应做成上坡状, 以减少扶梯提升高度, 尽量节约造价。

2 地铁出入口的类型

2.1 独立设置有盖出入口

此类出入口设计通过采用钢化玻璃盖顶、玻璃侧墙等材料与其他建筑区别开来。钢化玻璃盖顶和侧墙分块拼装, 采用模块化设计, 工厂生产, 现场安装。此外需设置灯箱, 突出地铁醒目标志, 方便乘客识别。该类出入口造型简洁轻巧、线条流畅、视觉通透、现代感强, 通过统一的建筑形式设计, 统一醒目的色彩运用, 乘客容易识别。缺点是由于作为单独建筑考虑, 规划要求其与周边建筑进行距离控制, 并要设在道路的控制红线外, 需占用较大的用地面积, 造成拆迁工程量大。

2.2 独立设置敞口出入口

此类出入口设计形式最为简单, 即地面不设上盖, 仅在出入口周边安装不锈钢围栏和钢化玻璃安全防护, 高度控制在1.5 m以下。为了防止地面雨水流进车站内, 出入口周边高出地面450 mm, 通过数级台阶与地面连接, 另外还必须设置防洪闸板以防特大洪水的侵袭, 出入口的立面造型由整体地面建筑决定。但要有明显的地铁出入口标志, 方便乘客识别。此类出入口形式简单, 对城市景观影响较小。但是需在出入口与车站的连接通道设置集水坑和排水系统。此外车站出入口的提升高度超过6 m时, 应设置自动扶梯, 自动扶梯露天遇雨水容易锈蚀, 尤其是城市工业飞速发展, 空气中酸性物质增多, 雨天酸性物质溶入雨水, 对露天扶梯的腐蚀更加严重, 影响自动扶梯使用寿命。因此露天扶梯设计上要进一步研究防腐蚀处理。

2.3 与其他建筑合建的出入口

此类出入口的特点是与周边建筑合建, 作为同一建筑统一考虑建筑设计。出入口张贴地铁标志并设置灯箱, 给乘客以明确指引。合建的形式分为两种:1) 与既有建筑合建, 通过适当改造, 赋予既有建筑车站出入口功能。这种合建的前提是要做详细的方案设计和论证, 还要变更既有建筑部分面积的使用功能, 协调难度较大;2) 与周边建筑统一设计, 同步建设。这要求建设工期上做到同步, 施工工序紧密协调和配合。 合建出入口对城市景观的影响最小, 但其受到距离条件的限制。地下出入口通道长度不宜超过100 m, 超过时应采取能满足消防疏散要求的措施, 有条件时要设自动人行道。合建通道过长, 出入口建设就会变得不经济, 同时也不方便乘客进出。

3 地铁出入口设计手法

3.1 结合周边环境的文脉设计

整体地把握建筑与环境之间的关系, 植根于环境, 讲究整体和协同是建筑设计构思立意到实施建成的关键。地铁出入口也是一样, 要与周边建筑和谐, 与周边建筑形式相呼应。

3.2 重视装饰设计

运用装饰是建筑师在外立面和造型设计上常用的手法, 地铁出入口由于体量不大, 运用装饰设计对地铁出入口外形的重理是很好的方法。

3.3 通透化设计

地铁出入口一般布置在道路的两侧, 因此地铁出入口外部造型处理不好会对城市景观产生负面的影响。通透的地铁出入口对城市街道影响小, 做到了既标志了地铁出入口, 又成为城市的一个标志性景观圈。

3.4 形体寻求突破

地铁出入口建筑形体基本是以几何形体为主, 想打破一般的地铁出入口的形体, 寻求变化, 用不规则的曲面来塑造形体。

我们在做设计时, 从节约投资角度出发, 可只考虑出站客流上行乘自动扶梯, 进站客流下行走楼梯。在实际使用中, 步行梯也向上的疏散客流, 在有条件设置上、下自动扶梯的情况下, 应尽可能设置双向扶梯。

4 地铁出入口的无障碍设计

4.1 地铁出入口无障碍设计的连续性

无障碍设计中的连续性指在盲道及轮椅的通行过程中, 应使其保持连续, 不应有其他任何设施造成无障碍通路的中断, 否则将使无障碍设施失去其应有的作用。

4.2 地铁出入口信息无障碍设计

信息无障碍是地铁无障碍设计的重要内容, 主要指为视觉障碍、听觉障碍的乘客所设计的各种服务标示系统, 以及根据其特点所设计的紧急疏散标志系统, 如服务于视觉障碍的盲文信息标示、盲道诱导, 服务于听觉障碍者的声诱导标示系统, 再在电梯处配置盲字板和声导系统, 以使所有视力障碍的人可以方便的使用设备。在车站的入口处应设有触模图导向板以保证有视力障碍的人明了车站内各种设施的位置。

4.3 地铁出入口无障碍设计注意细部设计

要注意地铁的无障碍设计中的细部设计, 因为也许只是无障碍设计中的一个小问题没有做好, 都会给弱势群体带来很大的麻烦。地铁出入口处由于是人们进出地铁的地方, 应该尤为注意。

4.4 轮椅平台式升降机

地铁出入口处的无障碍设计的好坏体现了地铁车站对弱势人群的关注。我国车站目前基本上是每站设残疾人电梯, 直通站厅层或站台层。地铁出入口却没有设施, 这会令弱势人群出入地铁十分困难, 比起发达国家来说, 有许多需要学习的地方。在地铁出入口楼梯处, 许多发达国家设置轮椅平台式升降机, 这种设备可以在各出入口安装, 经济实用。

在设计的过程中, 应多考虑人在地铁出入口都有哪些需求, 尽可能的在设计当中有所体现满足人的需求。尽量缩短地铁水平通道, 充分发挥电扶梯的使用效率, 减少乘客地下步行距离, 方便使用, 节省投资, 通道一般不宜超过100 m, 如超过100 m应设自动步道。

5 地铁出入口建筑的选址

1) 地铁车站附属建筑设置应结合城市道路近、远期规划科学设置, 满足城市道路交叉口渠化、人行道最小宽度的要求。2) 设置在建设用地内时, 按规划实现情况分3种对待:a.现状已实现规划的建设用地内尽量不安排车站附属建筑;b.位于城市待改造用地内, 出入口及部分通道应按临时建 (构) 筑物设计, 待规划实施时, 车站附属建筑改造方案可与建设项目设计方案进行统一设计;c.位于正在办理规划审批手续建设用地内的, 车站附属建筑应与建设项目设计方案做一体化设计布局。3) 注意旧城内车站附属建筑设计应做多方案比选, 特别是对施工场地内拆迁房屋进行详细调查并经文物专家专题论证后, 慎重抉择。

6 结语

最近几年, 由于地铁车站的大量建设并取得了很大进步和一定成果, 本文正是基于这些前人的研究成果, 对地铁出入口的现状进行了调查研究, 提出了一些当前设计中的问题, 可为今后地铁出入口的建筑设计提供一定的参考。

出入口建筑和楼梯设计, 建筑选型比较灵活, 它是因地制宜, 反复进行方案比选的结果, 另外, 建筑材料日新月异的发展也为出入口在体量上进一步弱化准备了物质基础, 随着地铁出入口和楼梯设计研究的不断深入, 设计观念、设计手法也不断更新, 未来地铁车站出入口和楼梯的建筑选型将有更广阔的选择, 其将真正成为地铁的一道风景线。

参考文献

[1]郭春, 王路珈.北京地铁13号线车站周边公共空间的环境改善[J].都市快轨交通, 2007, 20 (1) :68-71.

[2]谢仁德.北京地铁一、二期车站出入口优劣辨[J].地铁与轻轨, 2001 (1) :18-19.

[3]GB 50157-2003, 地下铁道设计规范[S].

[4]张庆贺, 朱合华.庄荣.地铁与轻轨[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[5]施仲衡, 张弥.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社, 1997.

无砟轨道施工设计目录及开题报告 篇3

第一章 中国铁路的发展史

列宁曾经说过：“铁路是资本主义工业的最重要的部门即煤炭和钢铁工业的总结，是世界贸易发展与资产阶级民主文明的总结和最显著的指标”。对铁路史稍做考察，就会发现，“铁路是近代工业文明的产物，铁路的修筑，又反转来促进工业文明的发展。”

中国从1876年修建淞沪铁路以来，到1981年止的105年内，共建铁路50181公里。中华人民共和国成立以前，中国平均每年只修建铁路 300余公里。中华人民共和国成立以后，国家对铁路的修建有了统筹规划,修建铁路的速度达到平均每年800余公里。到1981年底中国大陆铁路营业里程为50181公里,其中双线铁路为8263公里，电气化铁路为1667公里。铁路总延展里程为89580公里。从1876年到1981年止,中国铁路的发展经历了两个时期，即清朝和中华民国时期、新中国时期。

新中国成立以后铁道事业得到了迅猛发展，不仅运营里程、运营网络有很大的增长和改善，而且科技水平、技术装备也发生了质的飞跃。到1998年底，全国营运线路达到6.64万公里，为1949年的3倍，居亚洲第一，世界第四；复线、电气化铁路不断延伸，国铁电气化里程已经跃居世界第五位；初步形成横贯东西、沟通南北、联接欧亚、四通八达、布局合理的铁路运营网络。

至2010年，全国铁路年均客运量达到16.8亿人次，货运量超过15亿吨。如此庞大的客货运任务以中国现在的运输速度已经无法满足，因此寻求一条经济、安全、快速为特点的途径，显得格外迫切。这就推动中国了高速铁路的发展。

第二章高速铁路的发展史及其定义

1964年10月1日，世界上第一条高速铁路——日本东海道新干线正式投入运营，列车运行速度达到210km/h。此后日本又连续修建了三条高速铁路，其中东海道新干线全长515.4km，最高速度21okm,是原来运行时间6.5h缩短到3h10min。继后法国、英国、德国、意大利、前苏联等国家都开始修建高速铁路。自世界高速铁路铁路投入运营以来，它以速度快、运能大、准确性高、能耗少、占地少、工程投资低、环境污染轻、舒适度高、效益好、安全可靠、技术创新、优质服务等特色为铁路的发展带来了新的机遇，为国民经济的发展带来了巨大动力。高速铁路的成功，有力地促进国家经济的增长和社会进步，促进了沿线经济发展。高速铁路的发展规划，不仅在欧洲、亚洲得到推广，目前在美洲和澳大利亚也在进行推广。

至2002年底，全世界已经建成高速铁路并投入运营的国家有9个，线路总长到达了3267km，欧洲高速铁路建设有一个比较完整的规划，根据这个规划，2020年将形成一个新建高速铁路10000km，改造既有线15000km，遍及全欧洲并连接主要国家首都的高速铁路网。

高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1970年5月，日本在第71号法律《全国新干线铁路整备法》中规定：“列车在主要区间能以200km/h以上的速度运行的干线铁路称为高速铁路。”这是世界上第一个以法律条纹的形式给高速铁路下的定义。1985年9月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为：客运专线300km/h，客货混线250km/h。1986年1月，国际铁路联盟秘书长勃莱认为，高速列车最高运行速度至少应达到200km/h。目前，铁路速度的分档一般规定为：时速100~120km/h称为常速，时速120~160km/h称为中速，时速160~200km/h称为准高速或快速，时速大于200~400km/h称为高速。时速400km/h以上称为特高速。随着科学技术的发展和客观条件的变化，有关高速铁路的定义将不断更新。

第三章 我国发展高速铁路的意义和必要性

高速铁路代表了当代世界铁路发展的大趋势，是20世纪交通运输发展的重大成就，是人类智慧的结晶和共同财富。我国作为一个地域宽阔、人口众多、能源相对匮乏的发展中国家，大力发展高速铁路是推动国民经济又好又快发展的明智选择。我国发展高速铁路的必要性可以总结为以下五点：

1、高速铁路是我国经济及社会发展的需要

2、高速铁路的比较优势决定其在运输市场竞争中的重要地位

3、高速铁路的发展符合我国国情的需要

4、高速铁路的建设有利于促进我国铁路装备水平及工业制造整体水平的提高

5、高速铁路的建设符合我国城市化发展战略的需要

3.1我国高速铁路的发展目标

到21世纪中叶，建成以北京、上海、武汉、广州为中心，连接对大部分目前人口在100万人以上的城市和省会城市的高速铁路网。进一步扩大四大中心城市的“朝发夕至”和“一日到达圈”，实现1000km以内朝发夕归，3000km以内朝发夕至，5000km以内一日达到，高速铁路相连的中心城市间均可实现朝发夕至，运输能力和运输质量全面适用我国2050年基本实现现代化经济和社会文明发展的需要。

3.2我国高速铁路的发展模式

从我国现有铁路网和城市布局情况看，这个模式有以下三个种：

1、繁忙干线客货分线，建设大能力客运通道

2、中心城市间建设客运专线，实现旅客运输高速化

3、繁忙单线客货分线，全面提升旅客运输质量。

3.3我国高速铁路的布局原则

1、高速铁路的布局应以连接中心城市、全面适应21世纪中叶人们对出行的运输能力要求为目标，中心城市间形成高速度，大能力的客运通道。

2、高速铁路的布局应以经济效益为中心，重点考虑目前能力不足的客运繁忙通道，通过新建高速铁路，实现客货分线运输，大幅度提高客货运输能力和旅客运输质量。3、4、5、高速铁路布局应尽量呈网布局，以有利于充分利用高速铁路资源。高速铁路的布局应兼顾西部地区，以缩短东西部的时空距离。高速铁路的布局应远近结合，长大通道一次规划，分期实施，由于各线处所的地理位置不一，速度目标不一定采用统一标准。

3.4中国铁路列车速度的回顾

列车速度是衡量铁路技术水平的主要标志，限制我国铁路列车最高速度的因素主要有机车车辆和线路两方面的问题。解放初期，我国铁路列车的最高速度约80km/h左右，反映在干线上的允许速度一般为50~80km/h。根据统计，在我国现行路网中允许速度达到100km/h及以上者，占营业里程的19%，其中达到120km/h者仅与营业里程的5%，达到80~99km/h者占56%，尚有1/4的营业里程，其线路容许速度在80km/h以下。

3.5铁路提速的必要性

运输提速是科技进步和社会进步的体现。运输速度的提高，是综合科技实力的反应，各国旅客列车速度和货物列车的周转时间，一直是衡量铁路运输技术水平的主要技术指标，在一定程度上反应了一个国家铁路的水平。从这个角度上分析，铁路运输速度的提高也是科技进步的体现。由于铁路是国民经济大动脉，铁路运输的速度在很大程度上反映着国家现代化水品，因此，运输速度将是社会进步的一个重要标志。

铁路提速有较好的技术经济效益，可以缩短列车在途时间，提高通过能力，加速车辆周转，减少乘务人员，对货运来说可以大大加速货物送达。铁路提速的社会效益将更为突出，可以缩短商品流通时间，加快国民经济发展。铁路提速还可以缩短城市间和城乡的“空间距离”，节省旅客的旅行时间。

铁路提速是机遇，又是挑战。国家旅客列车最高速度超过140km/h的国家，都是经济发达的国家，其中有些国家还发展了200~300km/h以上的高速铁路。实践证明，高速化铁路发展的趋势，也是经济和社会发展的需要，是时代提出的挑战。我国经济的发展，向铁路提出了提速的要求，我们决不能让时机丧失，继续拉大与国外先进水平的差距。中国要利用现代铁路的优势，抓住机遇，迅速把铁路的速度搞上去，实现铁路现代化，使之在市场竞争中立于不败之地。

3.6高速鉄路对环境保护的意义及评价

1973年第一次全国环境保护会议后，环境影响评价的概念引入中国，有关部门开始进行环境质量调查与评价方面的研究工作；1979年全国人大常委会通过了

《中华人民共和国环境影响评价法<试行>》；2002年颁布《中华人民共和国环境影响评价法》，则以法律的形式将环境影响评价的范围从建设项目扩展到有关规划，使中国环境影响评价制度更趋完善。

随着社会经济的发展，生活水平的提高，人们越来越关心人类生存环境质量。同时随着经济的发展，人类开发行为也带来一些环境问题。中国高速铁路以其经济环保的优势必将成为中国经济建设必然的产物。

第四章 我国发展高速铁路的设想

在我国，铁路是国民经济的大动脉，是交通运输综合体系的骨干，但当前铁路已成制约我国经济的瓶颈，乘车难、运货难的“两难”已成为较为严重的社会问题。这种情况下，在我国，尤其是经济发张比较迅速的东部沿海地区，修建高速铁路已经势在必行，而且已具有可能性。

在我国修建高速铁路，要依照我国的国情，路情而定，不能简单班照国外的任何一种模式。我国主要面临的矛盾是运能不足，提高旅客运输速度首先要从扩能的要求来考虑。要根据已建立的高速—准高速—普遍提速的高速客运总体规划来确定发展高速铁路的基本技术方案。

发展高速铁路要以技术经济的分析研究为基础，讲究经济效益和社会效益。修建200km/h以上的高速铁路，在线路标准、机车车辆、通信信号等方面，都和准高速铁路有质的区别。而160km/h的准高速铁路，仍属传统技术的延伸，比较容易在我国实现。所以我们不拘泥于国外高速铁路的定义，而应从技术经济的分析入手，以效益来衡量三种措施的得失，统一安排。

为此，我国高速铁路总体设想可以分中长期发展规划和长远发展方向两部分。

（1）中长期发展规划：修建中、短距离高速铁路区段，与既有线保持相对

独立。大力发展准高速铁路，以配合三大干线（京广、京沪、京哈）的技术改造，包括新修第三线、第四线，实行客货分线。同时，对全国线路要求将客运速度在现有的基础上提高一步。

（2）长远发展方向：有两种可能，高速铁路由区段连成线，由线发展成网；

建筑物轨道设计 篇4

随着区域经济的高速发展,区域内主要交通运输通道趋于饱和,特别是环珠江口地区运输能力更为紧张,交通运输瓶颈问题日益严重。因此,构建珠江三角洲城际快速轨道交通网,完善综合交通运输网络,显得十分必要和紧迫。城际轨道交通是服务于经济区域城市群的网络化快速轨道交通系统,它采用速度快、短编组、短运距、高密度、公交化运行的行车组织方式,主要承担沿线各城市和主要中心城镇之间的客流,并兼顾各城市组团和次中心城镇之间的客流。同时,也对铁路传统的生产组织,服务方式等提出了新的挑战,作为直接为旅客集中提供乘降和疏散的车站站房设计有着不同于一般交通建筑的特点。

1 广珠城际沿线站房分布及设计概况

广珠城际站房是集铁路、城际、轨道交通、长途汽车、出租车、公交车、社会车等各种交通于一体的综合交通枢纽,站房主体设计与高架桥梁相结合,为站桥合一。广州—珠海(含中山—江门)城际快速轨道交通全线设21个车站,其中主线设16个车站(不含新广州站),支线设5个车站。

2 广珠城际代表车站——顺德站、中山站、珠海站房建筑设计

1)“以人为本、以流为主”是“功能性”的具体体现。

顺德站:旅客人流只有城际客流,无长途旅客客流。站厅层架空于河道上方,自中心到两侧分别是非付费区、进站付费区和出站区。为适应城际列车通过式客流的特点,将站台层中间区域局部扩展为暂时候车区域。

中山站:地面层的广厅为半室外的开放空间和通高的室内大厅,连接长途旅客列车的候车大厅和城际付费区。城际列车和长途旅客列车出站厅分开设置,两股人流互不干扰,城际列车人流进入广厅后通过付费区直接检票进站上车;长途旅客列车人流进入广厅后到候车室等候,人工检票后进站上车。室内、室外的空间,通过外廊来过渡。站台层设2座岛式站台,正线2条、到发线2条。停靠城际列车和长途旅客列车。

珠海站:同中山站一样,该站既停城际列车,也停长途旅客列车。这两种列车旅客流线组织和票制均不相同,因此在站厅设计上,按两种功能分别设置。整个车站自东向西依次布置公共非付费区、长途贵宾区、长途付费区、城际付费区、长途出站厅和设备用房及管理用房。站台层采用岛式和侧式相结合的站台形式,中间4股供城际列车使用,最外侧2股停靠跨线长途旅客列车。

2)特性化的站区规划与各种交通设施的无缝连接,满足“系统性”的要求。

顺德站:该站建设用地处于佛山市顺德区,车站地块位于碧桂路与广珠西线高速中间;线路走向与碧桂路平行;中间有宽约24 m河道穿越基地。旅客主要出入口在站房东侧对广场开启,少部分旅客从西侧入口进入场地。整体流线关系按照以人为本、人车分流、车辆分类和换乘无缝连接的原则进行组织。

中山站:该站地块现状为农田,线路走向与城中路平行,中山站用地为规划站纵二路、站横四路、城中路与世纪大道围合的区域。以人为本,人车流线分离,旅客步行距离最小化。公交车、长途汽车、出租车、社会车辆等各种交通设施分区独立,整体平面流线体系清晰便捷。

珠海站:位于拱北口岸西侧,隔界河与我国澳门相望。交通枢纽大车交通和小车交通分层设置,由出租车、社会车辆组成的小车系统位于地下一层,由长途汽车、公交车和旅游大巴组成的大车系统位于地面一层,地面一层各种交通设施围绕换乘通廊设置,东侧布置长途汽车站场,西侧布置公交车站场,南侧为铁路旅客站房和长途汽车站。

3)富有地方特色的建筑寓意及造型,“文化性”的特质体现。

顺德站:站房以代表时代工业的钢结构构架为主体造型,以顺德地方的龙舟文化为设计立意。利用水资源丰富的自然条件,将水面延伸至整个站房下方,使站房漂浮于水面之上,设计融入了象征顺德顺风顺水、勇于进取的龙舟形象,寓意顺德城市正以开放的姿态和升腾的气势面向未来走向世界,并将成为顺德城市的门户和标志性象征。顺德站效果图见图1。

中山站:中山站的设计中提取具有中国特色的建筑屋顶,将象征岭南地区建筑特色的外廊式和拱等元素融入到中山站的设计,象征中山先生为中华民族复兴而奋斗的精神。中山站效果图见图2。

珠海站:我们将腾飞的意象提炼为飞鸟的元素,从东西侧面看去,新建站房的剖立面构成恰似一只展翅高飞的飞鸟,这样的概念,使车站总体感觉更为轻盈。具有向上升腾意味的双翅,预示着珠海经济发展的再次腾飞。珠海站效果图见图3。

4)以最合理造价去实现建筑的功能,不过分追求高档、豪华装饰,用最简捷的方法去完成建筑的目的,用科学先进的技术去建造建筑工程,满足“经济性”要求。

5)通过便捷的流线设计、合理的平面功能布局,采用先进节能的建筑材料,通过对自然能源的充分利用,设计先进的环控系统,确保了站房设计的“先进性”。

3 城际快速轨道交通工程站房设计的特点

1)城际快速轨道交通与传统普速铁路交通客流组织的区别。

传统的普速铁路旅客流线特点为“等候式”,候车空间的面积需求较大,车站办理行包托取作业。城际快速轨道交通的功能特点要求客流的快速进出,旅客流线体现出“通过式”特点,站房对旅客集散空间要求大,候车空间的面积需求相对较小,车站不办理行包托取作业。

现有传统的普速铁路旅客站房客运售票模式为“计算机辅助售票→候车室候车→人工检票进站→上车和下车→人工检票出站”,城际快速轨道交通的旅客站房建立了新的模式,即“计算机辅助售票或自动售票→自动检票进站→站台候车→上车和下车→自动检票出站”。因而在建筑设计中,城际轨道交通取消了候车室,在站台候车;取消行包托取作业,采用城市轨道交通的付费区和非付费区概念。

2)城市轻轨的主要特点及对城际快速轨道交通站房设计的要求。

城际快速轨道交通强化了城市群交通运输网络整合,强化了城市群空间地域结构整合,推动了产业布局空间重组和产业聚集,其发挥的重要功能决定了城际快速轨道交通站房应该是城市的综合交通枢纽。而城市轻轨的特点站间距短、设站密集、站房规模一般较小,往往成为城市重要的交通结点。因而在建筑设计中,尤其是在站区规划时采用与传统铁路站房设计同样的要求:要与城市规划协调统一,注重与其他交通方式的分工协作,做好与其他交通方式的换乘与衔接,满足“以流为主,以人为本”的设计要求,满足铁路旅客车站设计“功能性、系统性、先进性、文化性、经济性”的要求。

4 结语

城际快速轨道交通工程虽然在国内建设实践较少,近几年来无论是在设计经验还是在建造技术上,部分设计企业已经积累了相当丰富的经验。文中结合城际快速轨道交通的功能特点、地域环境、城市建设要求,体现现代交通建筑设计的先进理念,不断进行探索实践,一定会创造出一批具有鲜明个性和特色的建筑精品。

参考文献

[1]曹小曙,刘望保.城际轨道交通规划建设对珠江三角洲区域空间的影响[J].现代城市研究,2005(12):46-47.

[2]冯启富.关于京津城际轨道交通“公交化”的研究[J].铁道经济研究,2006(3):103-104.

[3]盛晖.铁路旅客车站现代化的设计探讨[J].建筑学报,2004(4):41.

建筑物轨道设计 篇5

1 隧道—土体—建筑物模型

潘昌实等利用现场测试数据与有限元分析相对照的方法得出:对于地铁列车振动反应按三维空间问题计算与按平面应变问题计算的结果吻合较好。建立二维模型, 隧道结构取一半处理。模型考虑地层深度为50 m, 在隧道一侧多取300 m土体。地基模拟为平面应变四边形单元, 基底施加固定约束, 对称边界施加对称约束, 侧边界采用弹性约束, 刚度k=100 kN/m。计算假定材料始终保持弹性状态。计算中建筑物取12层平面框架, 层高为3.0 m, 采用桩基, 桩长度为15.0 m, 建筑结构各构件以梁单元模拟, 结构与土层参数见表1。

2 加速度振级形式

本文采用加速度振级的形式来比较建筑物结构的振动, 通过L=20 Lg (a/aref) 来计算, 其中, a为结构节点即时加速度, m/s2;aref为加速度参考值, 取1×10-5 m/s2。

3 各种工况下邻近建筑物的振动分析

考虑建筑物的位置分别在30 m, 50 m, 70 m, 90 m处, 考虑不同工况下邻近建筑物竖向加速度振级分布情况, 系统阻尼采用Raleigh阻尼。

3.1 楼层变化的影响

车速为50 km/h时, 各楼层竖向加速度振级见图1。

建筑物各层之间竖向加速度振级相差不明显, 总的趋势随着楼层增加振级增加。以行车速度50 km/h为例, 在距离轨道中心线为30 m处, 第1层和第12层顶板竖向加速度振级为63.41 dB和66.75 dB, 各层之间竖向加速度相差不明显, 底层与顶层楼板加速度振级相差为3.3 dB左右。

3.2 建筑物最大振级随车速变化

行车速度是影响建筑物竖向加速度振级的一个重要参数, 在特殊的减振地段需要严格控制列车通过的速度。

车速越高, 建筑物振动响应越大, 变化规律基本呈线性关系, 列车速度平均每增加20 km/h, 建筑物竖向加速度振级增大6 dB左右。以70 m处的建筑物为例, 车速由30 km/h增加到90 km/h时, 建筑物楼层最大振级增大了18.0 dB左右 (见图2) 。

3.3 建筑物最大振级随距离的变化

距离轨道中心线越远, 地面的振动加速度就越小, 因此建筑物的二次振动随距离的变化, 表现出一定的规律。

随着轨道中心线距离的增加, 建筑结构各楼层的振动最大值呈衰减趋势, 并且随着距离增大这种趋势变小。以70 km/h为例, 在30 m～50 m处竖向加速度振级减小了6 dB左右, 在50 m～70 m处减小了4 dB左右 (见图3) 。

3.4 建筑物最大振级随钢弹簧刚度的变化

钢弹簧刚度直接影响浮置板轨道系统的减振效果, 由此间接对环境的振动有着重要影响。随着钢弹簧刚度的增大, 建筑物楼层最大振级呈增大的趋势, 且比较明显。以50 m处建筑物为例, 当钢弹簧的刚度为5.0×106 N/m时最大加速度振级为58.14 dB, 依次增大到1.0×108 N/m时, 其最大加速度振级依次为59.99 dB, 66.54 dB, 68.49 dB。另外, 随着钢弹簧刚度的增大, 建筑物楼层的最大振级增大的趋势变缓 (见图4) 。

3.5 建筑物最大振级随浮置板密度变化

浮置板密度对浮置板轨道系统的振动有重要影响, 随着浮置板密度的变化, 传递到隧道基础的力发生变化, 进而影响建筑物结构的二次振动。随着浮置板密度的增加, 建筑物各楼层最大竖向加速度振级呈降低的趋势。以50 m处为例, 浮置板密度由2 000 kg/m3增加到3 500 kg/m3时, 各楼层最大竖向加速度振级由67.83 dB减小到65.65 dB, 减小了2.2 dB左右 (见图5) 。

4 结语

1) 建筑物各层之间竖向加速度振级相差不明显, 总的趋势随着楼层增加振级增加。以行车速度50km/h为例各层之间竖向加速度相差不明显, 底层与顶层楼板加速度振级相差3.3dB左右。 2) 车速越高, 建筑物振动响应越大, 变化规律基本呈线性关系。列车速度平均每增加20km/h, 建筑物的竖向加速度振级增大6dB左右。由此, 特殊地段控制车速可以有效地减小邻近建筑物的振动。 3) 随着到轨道中心线距离的增加, 建筑物各层振动最大值呈衰减趋势, 并且随着距离的增大这种趋势变小。因此, 在规划初期需要考虑建筑物距轨道中心线的距离, 以更好的降低建筑物的振动影响。 4) 随着钢弹簧刚度的增大, 建筑物各楼层最大振级呈增大趋势, 且比较明显。因此在确定钢弹簧刚度时, 在钢轨允许位移的条件下尽量减小钢弹簧的刚度, 可以有效地降低其对邻近建筑物振动的影响。 5) 随着浮置板密度的增加, 建筑物各楼层最大竖向振动加速度振级呈降低的趋势。因此增大浮置板密度可以降低地铁振动对邻近建筑物的影响, 综合考虑造价影响合理设置浮置板混凝土密度。

参考文献

[1]潘昌实, 谢正光.地铁区间隧道列车振动测试与分析[J].土木工程学报, 1990 (2) :21-28.

[2]夏禾, 曹艳梅.轨道交通引起的环境振动问题[J].铁道科学与工程学报, 2004 (1) :44-51.

建筑物轨道设计 篇6

据建筑垃圾资源化产业技术创新战略联盟标准委员会副主任程东惠介绍, 此次发布的联盟标准具体包括清洁生产子体系的环境噪声排放及控制标准、大气污染物排放及控制标准、低碳物流应用指南、清洁生产评价指标体系、雨雪水收集回用工程技术规范、废水处理与再利用技术导则6项标准;节能子体系的单位产品能源消耗限额、设备节能标准、能源计量器具配备与管理要求、节能监测方法标准、节能综合评价标准5项标准, 将于明年1月正式实施。

据了解, 此次发布的联盟标准对很多指标都提出了严格要求, 有不少“亮点”。具体而言, 《大气污染物排放及控制标准》提出了相比国标《环境空气质量标准》更为严苛的环境指标, 如粒径小于等于10μm的颗粒物24 h平均不得超过150μm, 粒径小于2.5μm的颗粒物24 h平均不得超过70μm, 对各个主生产系统主要粉尘排放设备分别规定其排气筒排放限值, 并对厂界内无组织排放污染物浓度限值提出不得高于350μg的高标准, 相同指标在国标《水泥工业大气污染物排放标准》——史上最严标准中限值为500μg。

《环境噪声排放与控制标准》中提出一体化工厂厂界生产区环境噪声不得超过昼间55分贝、夜间45分贝的强制指标, 同等指标高于国标《环境空气质量标准》中昼间60、夜间55分贝的技术指标。标准《一体化工厂单位产品能源消耗限额》中一体化工厂内部高性能混凝土单位产品能耗限定值为0.9 kg标准煤每立方米。2013年, 北京市混凝土行业单位产品能源消耗限额70%的水平为1.4 kg标准煤每立方米, 10%的水平也仅为1.1 kg标准煤每立方米。

联盟标准《计量器具配备与管理要求》中提出, 对三级计量器具的配备率以及使用率都必须是100%配备和使用。目前备受国家政府社会关注的水泥行业是建材行业重点用能大户, 这项标准的贯彻实施与一体化工厂引入的第三方合同能源管理模式, 将会打开联盟产业能源管理的新局面, 为建材行业企业树立了能源管理新标杆。

联盟秘书长郭海斌表示, 联盟标准的发布将为我国在大型建筑垃圾处理及回收利用领域提供全新、规范、系统、全面的指南, 有利于推动中国建筑垃圾处置与利用水平的提升, 标志着中国建筑垃圾处理及利用行业正式进入规范有序的发展新轨道, 将有力推动我国建筑垃圾处理回收行业由低附加值的砌体砖和行道砖类单一产品, 向高附加值的各种再生、环保产品的快速转变。

建筑垃圾是指在建筑物的新建、改建、扩建或者拆除过程中产生的固体废弃物。2012年, 我国建筑垃圾产生量约为15.5亿吨, 占到城市垃圾总量的30%~40%, 且有逐年增加的趋势。目前, 我国建筑垃圾资源化处置企业大约不到200家, 无论处理方式还是处理能力都无法满足现实需求。建筑垃圾资源化避免了乱倒乱卸和填埋, 保护了环境景观, 减少了垃圾围城、围村, 避免了建筑垃圾对地表水和地下水的污染。

建筑垃圾资源化产业技术创新战略联盟是我国建材行业唯一联盟, 旨在解决制约我国建筑垃圾资源化产业技术主要瓶颈问题, 联盟“产业创新标准体系”包含7大子体系, 涉及从建筑垃圾的源头拆解、运输、制造、中间产品到再加工为终端产品等全产业链的多个环节, 形成了完整、独立、科学的产业化标准体系, 填补国内标准的空白。

建筑物轨道设计 篇7

本文以武汉轨道交通L2中山公园站—循礼门站轨道交通隧道实际工程为例, 系统介绍泥水盾构穿越建 (构) 筑物群的相关技术。从施工措施及建筑物受盾构影响沉降情况两方面讨论盾构穿越既有建筑物的安全性, 并以工程实测数据为依据, 总结出盾构穿越施工对建筑物沉降的影响规律。

1 工程概况

1.1 盾构双线隧道基本情况

武汉轨道交通L2中山公园站—循礼门站区间隧道工程左线全长1 018 m, 合计管片675环, 右线全长1 000 m, 合计管片662环。隧道管片外径6 000 mm, 管片内径5 400 mm, 管片环宽1.5 m。

盾构穿越建 (构) 筑物群位于270~375环之间。该区域隧道顶部埋深17~20 m, 底部埋深23~26 m, 主要处于粉砂层中。该区域粉砂层压缩模量为12.0 MPa, 具低压缩性;抗剪指标φ值约为28°;标贯击数一般为11.1~26.0击, 平均21.2击;承载力特征值为130 k Pa。局部处于粉细砂层中, 其压缩模量为14.0 MPa, 具低压缩性;抗剪指标φ值约为30°;标贯击数一般为16~30击, 平均24.5击;承载力特征值为150 k Pa。

1.2 盾构双线隧道穿越建筑群情况

该区间隧道共计需穿越4栋7~8层的房屋, 其中下穿1栋7层的、3栋8层的建筑物。这些建筑物建造年代较早, 较多建筑物的基础形式未能收集到图纸, 只能通过相关人员和向一些老居民了解情况。

施工前, 委托专业的房屋鉴定机构对所需穿越的建构筑物进行房屋鉴定工作, 具体情况见表1。同时确定每栋建构筑物所对应隧道上方具体方位, 左右线隧道与上方建构筑物平面位置及监测点布设情况见图1。

2 盾构穿越建筑物群风险控制措施

盾构机穿越建 (构) 筑物群区域埋深约17 m, 掘进地层主要为粉砂层, 局部为粉细砂层, 地层承压水位及渗透系数均较高, 且粉细砂层粉细颗粒含量较高, 泥浆分离困难, 在盾构掘进时掌子面易发生坍塌, 从而导致隧道上方建构筑物开裂甚至垮塌[1]。因此明确施工指导思想:“安全、连续、快速、均衡通过建 (构) 筑物”, 建立“压力合理、防范失水、快速掘进、注浆充分、严密监测、快速反馈、预案恰当”的施工准则。

2.1 地面预加固处理

地面处理主要采用对地面建构筑物进行预注浆加固的施工方案[2]。对地面建构筑物进行预注浆加固主要采用袖阀管注浆加固, 即通过较高压力将水泥浆注入土层内部, 起到挤密和充填作用, 迫使土层孔隙内的部分或大部分水和空气排去, 加快土层的固结稳定, 阻止或控制建 (构) 筑物不均匀沉陷。该工程施工工序流程见图2。

2.2 盾构隧道洞内注浆

隧道内处理采用优化管片设计、控制盾构掘进参数及注浆措施。优化管片设计即在盾构所需穿越建构筑物群区域, 在原设计管片上新增10个预埋注浆孔, 必要时可在洞内进行深层注浆加固隧道上方地层, 有利保护地面建构筑物的安全。

注浆措施分为同步注浆和二次注浆。同步注浆在盾构掘进过程中管片脱离盾尾时进行, 使之充分填充管片背后的环形间隙[3]。在盾构穿越建构筑物区域时, 现场为了保证同步注浆质量, 加大同步注浆浆液中水泥的含量, 每一环的同步注浆注浆量≥7 m3, 注浆压力≥0.25 MPa。其砂浆施工配合比见表2。

施工现场由于盾构机后配套占用空间较大, 因此在盾构机后配套整个设备脱出管片后, 才进行二次注浆。二次注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆, 水泥浆、水玻璃体积比为1∶1, 水泥采用P.O.32.5普通硅酸盐水泥, 水泥浆水灰比为1∶1, 注浆压力≥0.3 MPa。当建筑物沉降过大或危及到房屋安全时, 应立即启动洞内深层注浆, 深层注浆管设计采用直径为40 mm注浆管, 注浆压力为0.3~0.7 MPa, 在靠近隧道管片时采用小压力注浆, 注浆应遵循少量多次的原则。

2.3 盾构施工参数控制

盾构参数的控制在盾构距离穿越建构筑物100 m时, 将该100 m范围定为试掘进段, 通过实际施工过程中地表沉降情况确定盾构穿越建构筑物期间的掘进参数, 尽量减小对穿越建筑物的影响。通过穿越前盾构参数的调整, 针对盾构穿越建构筑物区域的掘进参数控制:泥水仓压力为0.13~0.21 MPa、刀盘转速1.6~1.7 r/min、掘进推力1 300~1 600 t、掘进速度30~40 mm/min、盾构机水平及垂直姿态控制在±15 mm以内。同时, 由于粉细砂层粉细颗粒含量较高, 泥浆分离困难, 每掘进一环都应对泥水处理系统分离出来的渣土进行统计, 严格控制出渣量, 每一环的出渣量应为56~58 m3。

2.4 应急联动综合控制

为了确保盾构穿越建构筑物的安全, 除了上述技术措施外, 还制订相应的管理措施, 例如编制专项的应急预案、组建应急小组。若现场发现建筑物倾斜、沉降过大已危及居住人员时应立即上报, 由救援小组组长启动救援预案, 专职人员负责做好居民的疏散、撤离工作, 同时在隧道内所对应位置进行深层注浆, 控制房屋后续沉降, 对地面进行加固, 稳定房屋基础。

3 穿越建筑群沉降影响分析

3.1 盾构穿越建筑群过程

左线盾构于2011年5月22日开始穿越建构筑物群, 6月15日穿越完成。右线盾构于2011年9月2日开始穿越建构筑物群, 9月12日穿越完成。具体情况见表3。

在盾构整个穿越过程中, 沉降量最大的建筑物是循礼村88号, 达到了19.29~60.11 mm, 而整个建筑群的沉降范围在6.10 mm到62.78 mm之间, 最大差异沉降则是43.69 mm。左右线盾构穿越对建筑群沉降造成的影响分别为0.33~14.86 mm和1.27~44.79 mm (见表4) 。

3.2 西马后路12、14号楼盾构穿越工后分析评估

建筑物监测点FR3-1~FR3-6布设在西马后路12、14号楼上, 对应左线管片环数为287~308环。对应右线管片环数为290~317环。该房屋经鉴定为D级整栋危房。左线盾构由5月24日开始掘进第287环, 至5月28日盾构盾尾脱出第308环。右线盾构由9月3日开始掘进第290环, 至9月5日盾构盾尾脱出第317环。第三方监测数据分析见图3、图4。

左线侧穿、右线下穿建筑物。对第三方数据进行分析, 左、右线开始穿越时, 建筑物沉降量迅速升高。左线盾尾拖出1 d后 (即5月29日) , 右线盾尾拖出3 d后 (即9月8日) , 建筑物沉降趋于稳定。穿越至稳定过程中总沉降量为6.10~44.22 mm, 其中左、右线对沉降量的影响分别是0.33~7.94 mm和1.27~34.48 mm, 而最大差异沉降量达到38.12 mm。

3.3 循礼村88号楼盾构穿越工后分析评估

建筑物监测点FR5-1~FR5-5布设在循礼村88号楼上, 对应左线管片环数为340~355环。对应右线管片环数为350~365环。该房屋经鉴定为D级整栋危房。左线盾构由6月1日开始掘进第340环, 至6月3日盾构掘进至355环, 且暂停掘进。6月13日, 盾构再次开始掘进, 且盾尾拖出第355环。右线盾构由9月9日开始掘进第350环, 至9月10日盾尾拖出第365环。第三方监测数据分析见图5、图6。

左线侧穿、右线下穿建筑物。对第三方数据进行分析, 左、右线开始掘进时, 建筑物沉降量迅速升高。

左线盾尾拖出6 d后 (即6月19日) , 右线盾尾拖出3 d后 (即9月13日) , 建筑物沉降趋于稳定。穿越至稳定过程中总沉降量为19.29~60.11 mm, 其中左、右线对沉降量的影响分别是3.76~11.01 mm和13.45~38.52 mm, 而最大差异沉降量达到了40.82 mm。

3.4 循礼村87号楼盾构穿越工后分析评估

建筑物监测点FR6-1~FR6-3布设在循礼村87号楼上, 对应左线管片环数为357~372环。对应右线管片环数为360~375环。该房屋经鉴定为D级整栋危房。

左线盾构由6月3日开始掘进第357环, 至6月15日盾构盾尾拖出355环, 中途时间进行隧道内二次注浆。右线盾构由9月10日开始掘进第360环, 至9月11日盾尾拖出第375环。第三方监测数据分析见图7、图8。

左、右线盾构均侧穿建筑物。对第三方数据进行分析, 左、右线开始掘进时, 建筑物沉降量迅速升高。左线盾尾拖出5 d后即 (6月20日) , 右线盾尾拖出4 d后 (即9月15日) , 建筑物沉降趋于稳定。穿越至稳定过程中总沉降量为15.26~48.92 mm, 其中左、右线对沉降量的影响分别是1.84~7.36 mm和12.75~38.98 mm, 而最大差异沉降量达到33.66 mm。

4 结语

1) 轨道交通盾构双线隧道穿越建筑群过程中, 造成的最大和最小累计沉降分别为62.78 mm和6.10 mm, 最大差异沉降达到43.69 mm。开挖过程中建筑物均未出现有害裂缝, 有效地满足盾构穿越后建筑物的安全及使用要求。

2) 建筑物的沉降主要发生在轨道交通盾构隧道穿越建筑物的区间段内, 盾尾拖出建筑物后3~7 d建筑物沉降会呈现出收敛趋势;随着盾构的掘进, 建筑物的横向倾斜逐渐增大, 纵向倾斜量在开挖面位于建筑物中线附近时达到最大。

3) 建筑物的基础形式和盾构的穿越方式会影响沉降量的大小。本工程中, 同条隧道以同种形式穿越建筑物时, 整板基础的建筑物沉降量比天然基础小2.56~12.18 mm。

4) 盾构穿越建筑群施工时应综合考虑区间隧道的埋深、地质情况以及与建 (构) 筑物的空间关系, 以安全、连续、快速、均衡通过建 (构) 筑物的施工指导思想, 建立压力合理、防范失水、快速掘进、注浆充分、严密监测、快速反馈、预案恰当的施工准则。

参考文献

[1]李发勇.粉细砂地层盾构施工风险分析与应对措施[J].隧道建设, 2009 (6) :668-677.

[2]王辉.建 (构) 筑物下盾构掘进施工隆沉控制[J].铁道工程学报, 2011 (7) :94-98.

建筑物轨道设计 篇8

1.1 任务概述

探测器将于2015年1月1日∼2025年12月31日之间任意时刻从地球出发, 选取太阳系若干小天体开展多种形式探测, 探测任务总时间不超过15年 (5478.75天) .小天体探测目标分为近地小行星、主带小行星、“大”小行星、彗星4类;探测类型分为交会、飞越、撞击、取样返回4种.探测器飞行过程中可在任意时刻利用行星引力辅助, 飞行过程中探测器与太阳的距离不能小于0.2倍天文单位 (0.2AU) , 探测任务结束时探测器剩余质量不能小于500 kg.探测器飞行轨道只受太阳引力影响, 不考虑行星与小天体引力 (行星引力辅助除外) .根据探测任务所包含的探测目标与探测类型, 飞行轨道设计结果将获得相应的得分, 并以此作为评价标准.

1.2 探测目标与探测类型

小天体探测目标分为以下4类 (小天体星历以文本文件形式给出) :

(1) 近地小行星, 包括1570颗目标, 把星历由文件asteroid nea.txt给出

(2) 主带小行星, 包括2065颗目标, 星历由文件asteroid mb.txt给出

(3) “大”小行星, 包括11颗直径大于250 km的小行星, 星历由文件asteroid large.txt给出

(4) 彗星, 包括653颗目标, 星历由文件comet.txt给出

探测任务中的所有探测目标不得重复, 同一小天体目标只能有1种探测类型.小天体探测类型描述如下:

(1) 交会探测

探测器与小天体交会, 交会后在小天体驻留至少30天, 每次交会可释放1台25 kg探测设备 (不回收, 也可以不释放探测设备) .探测器最多可携带2台探测设备.对于同一小天体目标, 探测器只能释放1台探测设备.无论是否释放探测设备, 同一小天体目标只能交会1次, 同一类探测目标的交会次数不超过2次.因此, 交会探测最多有8次机会.

(2) 飞越探测

探测器飞越小天体, 飞越时与小天体相对速度不大于10 km/s.同一小天体目标只能飞越1次.同一类探测目标的连续飞越次数不超过2次 (连续飞越2颗同一类探测目标后, 下一次飞越必须是不同类型探测目标, 不考虑飞越探测之间可能存在的其它探测类型) , 总飞越次数没有限制.

(3) 撞击探测

探测器在飞越小天体时刻释放撞击器实现小天体撞击.探测器最多携带2枚撞击器, 撞击器质量为50 kg/枚.撞击速度 (探测器与小天体的相对速度) 不小于20 km/s.同一小天体目标只能被撞击1次, 同一类探测目标的撞击次数不超过1次.因此, 撞击探测最多有2次机会.

(4) 取样返回

探测器与小天体交会可进行取样 (无论是否释放探测设备) , 样品置于探测器所携带的返回器中 (返回器的质量为25kg/枚) .此后探测器返回地球时可释放返回器从而回收样品, 返回时与地球的相对速度不大于5 km/s.探测器最多可携带2枚返回器, 每次返回地球时可以释放1枚返回器, 也可以同时释放2枚返回器.所有交会的小天体均可作为取样天体, 取样的小天体样品不计质量.1枚返回器获取的样品最多来自3颗交会小天体 (必须为返回器释放前的交会探测) .探测器释放返回器之后若还有后续飞行, 飞越地球表面的高度不大于300 km (或地心飞越半径不大于6 678 km, 此约束是返回器进入地球大气的条件) , 在此情况下, 需考虑地球引力影响.若飞越地球时不释放返回器, 则无此约束.引力辅助 (地球或除天王星与海王星的其它行星) , 采用无需消耗工质的速度脉冲近似, 行星星历由文件planet.txt给出.

2 探测器系统参数

2.1 运载发射

探测器由运载火箭发射从而直接逃逸地球引力, 探测器逃逸速度大小 (v∞) 与初始质量 (m0) 相关, 如表1所示.设计结果只能取该4组值中任意1组.逃逸速度方向没有限制.

2.2 推进系统

(1) 电推进发动机比冲为恒定的2 500 s, 电推进推力方向任意选取, 开关时刻与开关次数没有限制.电推进推力幅值有两种模式:

模式1:在一个天文单位 (太阳-地球平均距离, AU) 处, 电推进发动机推力幅值为T0=0.2N, 设r为探测器与太阳的距离 (单位:AU) , 电推进发动机的实际推力幅值为:

模式2:0N≤T≤0.2N, 不依赖于探测器与太阳的距离.

若采用电推进, 两种模式只能选择其中一种 (模式1为优先选用模式) , 选择模式2的设计结果排在所有选择模式1的有效设计结果之后.

(2) 化学推进比冲为350 s, 每次推进过程近似为一个速度脉冲, 速度脉冲大小和方向任意选取, 施加速度脉冲的时间间隔没有限制.

探测器可单独采用电推进或化学推进, 也可以采用电推进/化学推进混合形式, 即混合利用连续小推力与速度脉冲.若采用混合推进形式, 电推进两种模式也只能选其一 (模式1仍为优先选用模式, 选择模式2的设计结果排在所有选择模式1的有效设计结果之后) .电推进或化学推进的使用时序、时间间隔均无限制.

2.3 探测器质量分配

探测器的质量分配情况如下:

m0为探测器初始质量, 与逃逸速度相关 (见表1) ;mFUEL为电推进/化学推进消耗工质质量总和, k=1.1 (考虑工质储罐质量) ;mENTRY为返回器质量, 25 kg/枚, 0≤nE≤2;mEXP为探测设备质量, 25 kg/台, 0≤nEX≤2;mIMP为撞击器质量, 50 kg/枚, 0≤n1≤2;mSC+mPL为卫星平台质量+有效载荷质量, 不小于500 kg.

3 设计结果评价标准

设计结果中的每次探测均获得相应得分, 按照不同探测目标与探测类型, 每次探测得分见表2.

表2中的a, b, c为得分的加权系数, 定义如下:

上述定义中, Tstay为小天体驻留时间 (单位:天) , 即交会小天体时刻与飞离小天体时刻之间的时间段;vimp为小天体撞击速度 (单位:km/s) , vflyby为飞越小天体相对速度 (单位:km/s) .vimp与vflyby的定义如下

式中, timp为小天体撞击时刻, vsc (timp) 为timp时刻探测器速度矢量, vbody (timp) 为timp时刻小天体速度矢量;tflyby为小天体飞越时刻, vsc (tflyby) 为tflyby时刻探测器速度矢量, vbody (tflyby) 为tflyby时刻小天体速度矢量;·表示矢量求模.若vflyby=0但保持不到30天, 按照飞越探测计分 (至少计2分) ;若vflyby=0且保持30天以上, 可按照交会探测计分 (若超过8次交会探测, 仍按照飞越探测计分) .

若探测器成功实现取样返回, 取样返回所得分数为相应取样目标的交会探测所得分数 (实际上为相应交会探测所得分数加倍计算, 包括释放与不释放探测设备两种类型) .1枚返回器的取样目标不能超过3个, 取样目标总共不超过6个

设探测器总共探测了n颗小天体, 每次探测的得分计为αi;设探测器总共成功取样了m颗小天体 (m≤6) , 每个取样目标得分为βj;设计结果的最终得分为:

设计结果性能指标为最终得分最多, 即J最大化;若得分相同, 探测任务总时间短者为优.如3.2节所述, 若采用电推进 (无论是单独使用还是混合使用) , 两种模式只能选择其中一种, 选择模式2的设计结果排在所有选择模式1的有效设计结果之后.

若设计结果违反任务约束条件, 计分规则如下:

(1) 所有探测目标不得重复, 且同一目标只能有一种探测类型.若发生重复, 只计发生时间最先的探测得分, 后续重复探测均不计分.

(2) 针对同一类探测目标, 交会次数不超过2次, 连续飞越次数不超过2次, 撞击次数不超过1次.超过8次的交会探测可按照飞越探测计分.若超过规定次数, 按发生的时间顺序排列, 超过规定次数的多余探测不计分, 也不计对其取样返回的分数.

(3) 若探测器取样返回地球时与地球的相对速度大于5 km/s, 认为返回器返回失败.若探测器还有后续飞行, 地球飞越高度大于300 km (或地心飞越半径大于6 678 km) , 也认为返回器返回失败.返回失败的返回器取样目标对应的交会探测分数不加倍计算.

(4) 若探测器在飞行过程中与太阳的距离小于0.2AU, 其首次发生时刻及之后的探测均不计分, 且认为该发生时刻任务结束;飞行过程中mSC+mPL小于500 kg的发生时刻及之后的探测均不计分, 且认为该发生时刻任务结束.