特征断面（共7篇）
特征断面 篇1
1、引言
连霍高速公路 (G 3 0国道) , 横贯中国大陆的东、中、西部。连接江苏连云港和新疆霍尔果斯, 全长4395km, 是中国建设的最长的横向快速陆上交通通道, 最终将成为中国高速公路网的横向骨干高速公路。连霍高速公路百里风区地处东天山山脉以南, 哈密盆地及吐鲁番盆地北缘, 位于了墩至红旗坎之间, 线路走向由东向西, 全年强风盛行风向与线路走向垂直, 属于风害重度危险区[1]。区内自然条件恶劣, 风期长, 起风速度快, 是全球内陆风力最为强劲的地区, 其中百里风区实测瞬间最大风速达60.6m/s以上。大风曾多次造成汽车翻车、高速公路关闭和路堤、路堑边坡以及桥梁、线路标志等被风蚀, 局部背风路段路堑遭沙埋, 给公路运输带来了巨大的经济损失和严重的社会影响。为了保证高速公路行车安全及大风环境下正常运营, 大风区重点路段典型横断面风速现场监测和特征分析及对策研究十分必要。这对于公路风害防控技术研究具有重要科学意义。
2、典型横断面确定及强风监测
连霍高速百里风区大风频繁, 风害十分严重。为了全面掌握连霍主干线哈密─吐鲁番公路沿线风害分布特征, 2008年4~2009年5月, 新疆公路规划勘察设计研究院组织由北京大学专家学者和技术人员组成的连霍高速百里风区重点路段风害考察组, 对连霍高速百里风区重点路段进行了风害科学考察, 同时进行典型横断面5层梯度风强风监测, 以及百里风区一碗泉5要素5层梯度风强风监测, 分析结果表明:连霍高速公路百里风区设计中考虑大风危害, 线路经百里风区是从七角井与十三间房之间穿过, 全年大风日数在152~161天, 比百里风区铁路沿线十三间房全年大风日数少39~4 8天[2]。
在连霍高速百里风区风害调查基础上, 结合沿线气象条件、地理环境, 确定典型路基横段监测点为5~7个, 强风监测仪为5层梯度风 (0.15m、0.5m、1.0m、2.0m、4.0m) [3~4], 典型横断面以高路堤边坡横断面以及填方挖方相结合形式、确定连霍高速公路百里风区5种 (填挖结合型高路堤、半挖半填型、左偏弯道型、峡管效应型、开阔地强横风型) 典型横断面形式, 进行典型横断面强风监测。
3、典型横断面风速垂直分布特征
典型横断面风速剖面图可更直观的概况风随高度的变化特征, 依据2008年4月~2009年5月典型横断面、强风监测资料, 绘制连霍高速百里风区公路沿线典型横断面风速剖面图, 曲线为垂直风速的等值线, 垂直风速单位取m/s。下面重点分析5种类型 (填挖结合型、半挖半填型、左偏弯道型、峡管效应型、开阔地强横风型) 典型横断面风速垂直分布特征:
3.1 填挖相结合型 (高路堤) 风速垂直分布特征
连霍高速百里风区填挖相结合型 (高路堤) 横断面形式, 高路堤高度3.92m垂直风速剖面图, 1 min平均风速与最大瞬时风速分布风速随高度变化特征相一致, 在背风坡距公路中心20m处, 从近地面层至1m高度, 都较同一横断面其它位置同一高度风速偏小, 这主要是受背风侧前阻挡物的影响。从迎风坡距公路中心20m处开始至迎风坡距公路中心风速逐步增大 (图1) , 它与日本高路堤防风栅流体模拟结果 (图2) 基本一致, 差异在于高路堤横断面强风风速和强度以及随路堤高度抬升的气流变化强度比流体模拟剧烈。这主要由于路线两侧有相对高差30米左右山体, 右侧距离山体较近, 受地形和路堤增速效应的影响风速逐渐增大。公路中心和迎风侧强风盛行风向为N, 线路走向与风向夹角垂直, 受横风影响。
3.2半挖半填型风速垂直分布特征
连霍高速百里风区k 3735+000路段半挖半填型横断面, 路堤高度2.49m, 海拔逐渐降低, 地形较开阔, 路线右侧有相对高差85米左右山体, 左侧开阔, 1 min均风速与瞬时风速分布特征随地形变化呈现迎风侧风速明显大于背风侧, 见图3, 这主要由于地形和半挖半填型路堤影响所致。
33左偏弯道型风速垂直分布特征
连霍高速百里风区k 3738+100路段为左偏弯道型, 路基以填方为主, 填方高度1.63米, 拔逐渐降低, 地形较开阔, 地形起伏变化较小, 受风力影响较明显, 路线前进方向左偏弯道, 横风强风影响, 导致风速以路中最大, 向路两侧递减的规律, 最大瞬间风速达到20.0m/s以上 (见图4) , 最大瞬间风速垂直分布特征与平均风速相一致, 并且出现N风。
3.4 开阔地强横风型垂直分布特征
连霍高速百里风区k 3782+100路段开阔地强横风型, 路堤高1.34m, 1 min均风速与瞬时风速分布特征随地形变化和路堤高度影响呈现独特特征 (图5) , 地形较为开阔, 北部山体山口与主风向一直, 导致风速逐渐增强, 并且以路中风速最大, 达到25.4m/s。
3.5 峡管效应型风速分布特征
连霍高速百里风区K3757+680、K3757+700、K3757+720、K3757+740、K3757+760、K3757+780路段为峡管效应路段, 根据沟谷特征, 在峡管效应横断面分别布设不同高度3套 (0.15、0.5、1.0、2.0、4.0m) 风向风速传感器, 分别布设在公路左右路肩和路中, 以计算峡管效应1min和最大瞬时风速。沟谷各项特征值定义如下:山体平均高程:为沟谷两岸山脊线的平均高程 (m) , 以加权平均法根据断面间距计算山岭平均高程。以公路宽度为平均谷宽, 沟谷两山脊之间的距离为谷口, 公路东西走向, 西部鄯善方向为进口, 东部哈密方向是出口。最大瞬时风速分布特征随地形变化和路堤高度影响呈现独特特征, 路线进入地形复杂山岭区, 山体相对高差较大, 南北两侧为山体, 北面开口, 山谷长度300m, 当气流在通过峡谷时由于受到两侧山体阻挡而在峡谷峡管区风速逐渐增强, 最大瞬时风速为28.0m/s左右, 并且以北部开口风速最大, 达到3 1.6 m/s。
4、强横风路段防风对策
连霍高速百里风区强横风区间不同类型汽车在强风天气下安全行车可以通过以下对策来保证:按照强风天气下不同类型汽车行车规则降低车速和设置防风阻沙栅降低强横风强度。
4.1、按照强风天气下不同类型汽车行车规则降低车速
首先依据连霍高速百里风区横强风区间气象站4 0多年 (1971~2009年) 最大风速资料, 结合气象站最大风速与高速公路沿线最大风速地形订正k系数, 通过数理统计与概率论相结合方法进行风险评估, 确定连霍高速百里风区为重度危险路段, 按照布点原则建立大风监测站, 建立强风报警系统, 绘制连霍高速百里风区横强风路段不同类型汽车安全行车运行规则曲线图[3], 当风速达到不同类型汽车倾覆翻车临界风速, 按照强风天气下不同类型汽车行车规则降低车速或停车。
4.2、设置防风阻沙栅降低强横风强度
降低强横风强度对策就是在强横风区间布设防风阻沙栅, 目的在于减弱强横风风速, 以保证不同类型汽车安全行车最低风速[5]。依据连霍高速公路百里风区5种典型横断面形式风速垂直分布特征, 同时考虑防风栅设计风速和全年强风盛行风向 (N) 以及夏季短时阵风盛行风向 (NNW、NW) , 确定连霍高速公路百里风区5种典型横断面区间单侧布设防风栅。
5、结语
(1) 连霍高速公路百里风区设计时速120km·h-1, 如何尽快建立适合我国高速公路强横风监测系统和大风警报系统及防风阻沙栅设置, 保证高速公路不同类型汽车按照大风天气下运行规则安全行车, 是高速公路强横风区间急需解决问题。
(2) 连霍高速百里风区5种典型横断面风速垂直分布是随地形地势变化而变化, 具有独特特征, 其中填挖相结合型 (高路堤) 横断面形式流场与日本高路堤防风栅流体模拟结果基本一致, 差异在于高路堤横断面强风风速和强度以及随路堤高度抬升的气流变化强度比风洞试验剧烈。这主要由于填挖相结合型 (高路堤) 地势影响所致。
(3) 连霍高速百里风区强横风区间不同类型汽车在强风天气下安全行车对策, 按照强风天气下不同类型汽车行车规则降低车速和设置防风阻沙栅降低强横风强度来保证。
摘要：以连霍高速百里风区沿线七角井、十三房气象站近40多年 (1971～2009年) 最大风速和风向资料为基础, 结合百里风区2008年4～2009年5月典型横断面、一碗泉5要素5层梯度风强风监测资料, 采用空气动力学、气象学、流体力学、强风监测技术、公路工程技术标准相结合方法, 分析连霍高速百里风区强横风路段五种典型横断面类型 (填挖结合型、半挖半填型、左偏弯道型、峡管效应型、开阔路段强横风型) 防风措施及对策, 结果表明:连霍高速百里风区强横风路段典型横断面最大瞬间风速受山口、垭口、峡管效应、高路堤特殊地形增速效应的影响风速逐渐增大, 呈现独特特征。提出连霍高速公路百里风区强横风路段防风对策, 是按照强风天气下不同类型汽车行车规则降低车速和设置防风阻沙栅降低强横风强度来保证。
关键词：连霍高速公路,百里风区,典型横断面,风速特征,防风对策
参考文献
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[5]陈飞捷, 韦振勋, 马淑红, 马韫娟, 戈峰.连霍高速公路百里风区柔性防风阻沙栅布设方案 (R) .2010年
特征断面 篇2
六六六(HCHs)和多氯联苯都属于持久性有机污染物(POPs),由于其具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性而引起国际社会的极大关注。2001年5月,包括中国在内的91个国家政府签署了《关于持久性有机污染物(POPs)控制斯德哥尔摩公约》,开始全球协作解决POPs问题。《公约》首批控制的12种(类)有机污染物中,HCHs和PCBs名列其中[1,2,3,4]。我国作为农业大国,自20世纪40年代开始使用HCHs,由于它们防治面广,药效比高,急性毒性低,而且残留毒性尚未被发现因而被广泛用于防治作物、森林和牲畜的虫害。1970年我国共使六六六、滴滴涕、毒杀芬等有机氯杀虫剂1.917万t,占农药总产量的80.1%[5,6]。
在PCBs方面,我国从1965年开始生产PCBs,到20世纪80年代停产,共生产上万吨。在20世纪50-80年代我国先后从比利时、法国等进口大量装有PCBs的电力电容器,目前这些设备大部分已报废且未经处理被随意抛弃,必然会给环境带来严重的污染[7]。
本研究选择黄河内蒙古段的头道拐断面为研究对象,采用索式提取法和气相色谱法对该段沉积物中HCHs和PCBs进行了分析测定,探讨其残留的变化特征,并对污染物的可能来源进行解析。
1 材料与方法
1.1 区域概况
头道拐断面位于呼和浩特市托克托县中滩乡境内,是黄河上游干流段的末端,地理坐标为:N 40°15′43″,E 111°13′20″。该区域属于干旱半干旱内陆性季风气候,冬长夏短,风多雨少,降雨集中在7、8月份。该断面的主要污染物有化学需氧量、氨氮、挥发酚、氟化物等。
1.2 样品采集
2008年4-12月,用自制的不锈钢采泥器采集头道拐断面0～20 cm的表层沉积物,采样频率为1次/月。采集后的样品置于清洁的铝盒内,在-20 ℃下保存至分析。
1.3 样品提取
沉积物经冷冻干燥后进行研磨,通过80目标准筛,取20 g沉积物样品粉末包裹在卷好的滤纸筒内,将其置于索氏提取器套筒内,用200 mL的正己烷提取,溶剂在80 ℃恒温水浴提取18 h,将提取液转入旋转蒸发器,浓缩至约1 mL,以备净化处理[8,9]。
1.4 样品净化
通过自制硅胶层析柱和成品弗罗里硅土柱的对比试验,选定成品弗罗里硅土柱将目标化合物与杂质分离。通过样品净化试验条件的优化试验,确定目标化合物分离的操作步骤[10]:
(1)弗罗里硅土柱的活化:依次用30 mL丙酮和20 mL正己烷淋洗弗罗里硅土柱。
(2)加样:浓缩后的水样和沉积物样品以1滴/s速度通过弗罗里硅土柱。
(3)洗脱与淋洗:用10 mL正己烷溶液淋洗弗罗里硅土柱得到馏分一,再用10 mL正己烷和2%丙酮的混合液淋洗弗罗里硅土柱得到馏分二。
(4)定容:将上述馏分用高纯氮气吹,使其浓缩定容至1 mL,以备色谱分析。
1.5 样品色谱分析
采用配有电子捕获检测器的气相色谱仪(天美公司 GC7890Ⅱ:检测器为63Ni电子捕获检测器,色谱柱为30 m×0.32 mm×0.25 μm 的SPB-1柱),并运用运用单一影响因子变化的方法,不断改变升温程序,得出最佳的色谱条件[11]:进口温度为250 ℃,检测器温度为300 ℃;载气流速为2 mL/min,尾吹气流量56 mL/min;柱头压0.12 MPa;分流比为6,进样量为1 μL进样。柱升温程序为:起始温度为120 ℃,保持18 min,以5 ℃/min升温至180 ℃保持5 min,以10 ℃/min升温至230 ℃保持20 min。
1.6 质量保证
在样品分析过程中,每隔10个样品依次运行溶剂空白、标准溶液以及过程空白各1次,以减小测试误差。分析质控的结果表明,该方法对目标化合物的回收率都在78%以上,符合美国环保局(EPA)分析方法对回收率的要求。对此固相萃取-气相色谱法做灵敏度试验,表明所建立的方法满足定量分析的要求。
2 结果与讨论
2.1 沉积物中HCHs的浓度时间分布特征
由监测数据知,2008年4-12月头道拐断面沉积物中α-HCH的浓度范围为4.83～10.33 ng/g,平均浓度为6.70 ng/g,标准偏差为1.63,检出率为100%;β-HCH的浓度范围为3.65～9.29 ng/g,平均浓度为6.24 ng/g,标准偏差为1.77,检出率为100%。α-HCH的平均浓度是β-HCH的1.07倍。此断面的污染程度高于珠江口、渤海湾、南四湖等,低于海河、大连湾、锦州湾等,处于中等污染水平。
由图1知,沉积物中α-HCH和β-HCH的浓度没有明显的变化规律,且其波动范围较小,这是由于沉积物-悬浮物-水体三相中POPs的含量是一个动态变化的过程,其变化受到其温度、pH、含沙量、流量等诸多因素的影响,污染物的排放不能直接导致沉积物中污染物浓度的升高;沉积物中α-HCH与β-HCH的平均浓度之比为1.07,这和六六六中几种异构体的构成比例(α-HCH占65%～70%,β-HCH占12%～14%)不相吻合,其主要原因是由于β-HCH结构中所有氯原子都处在碳架的平面内,使得其相对其他异构体来说,物理性质更加稳定,水溶性和挥发性较低,更不容易发生生物降解,随着HCHs禁用时间的延长,其在环境中相对含量逐渐增高。
2.2 沉积物中PCBs的浓度时间分布特征
由监测结果知,除八氯联苯外,PCBs的各异构体在头道拐断面沉积物中也均有检出,且检出率都在65%以上。该断面沉积物中∑PCBs的浓度范围为1.04～1.93 ng/g,平均值为1.46 ng/g,标准偏差为0.28。和近几年国内不同河流沉积物中PCBs的含量水平(辽河2.3 ng/g,长江7.1 ng/g,黄浦江19.9 ng/g,钱塘江12.8 ng/g)相比,头道拐断面沉积物中∑PCBs的残留浓度属低值水平。
PCBs各异构体的含量如图2所示,三氯联苯的含量为最高,其平均含量为0.41 ng/g,占总含量的28.1%;五氯联苯的含量次之,其平均含量为0.35 ng/g,占总含量的24.0%;其他异构体的含量因时间的不同而有所差异;这与“我国自1965年开始生产PCBs,主要包括三氯联苯和五氯联苯,到20世纪80年代初全部停产时我国生产的PCBs总量累计近万吨。”的报道(余刚,牛军峰,黄俊,在《持久性有机污染物》中报道)不尽相同,一方面是由于各异构体在沉降的过程中的降解速率不同,另一方面是因为在特定的条件下各异构体之间会相互转化。很难找出沉积物中∑PCBs的时间变化特征,这是由于沉积物中的PCBs主要来源于水体中PCBs的沉降和长时间的累积,而黄河的水动力条件复杂多变,不同时期的流速、流量都可改变水-沉积物间的接触面积,PCBs在两相间的沉降和累积过程极为复杂,有待于通过控制单一变量法,进行模拟实验,寻找流速、流量等对污染物沉降和累积过程的影响。
2.3 污染物源解析
黄河内蒙古段POPs污染物的来源主要有两个:一是来自河流上游的输入,二是来自本段面源污染和点源污染的输入。
河套灌区农业退水可看作是黄河内蒙古段HCHs污染的最大贡献源,这是由于该灌区已有50多年使用农药的历史,且用量越来越大,部分农药伴随数亿立方米的排水总量汇入黄河。另外,黄河所流经的巴彦淖尔市、包头市和呼和浩特市的城市企业以及生活污废水的排放对黄河水质的影响也不容忽视。
黄河内蒙古段PCBs的来源主要是历史残留,该流域在20世纪50-80年代曾大量使用从比利时、法国等进口大量装有PCBs的电力电容器,目前这些设备都已经报废,且报废的设备都没有进行集中处理,而是随意丢弃,特别是在包头重工业区,土壤受到严重的污染,通过地面径流汇至黄河。另外,我国虽然已于20世纪80年代停止生产PCBs,但由于其良好的电力学特性,该流域内可能仍有企业在直接或者间接的生产和使用PCBs,这些企业的污废水最终排放至黄河,对黄河PCBs污染有较大的贡献率。
3 结 语
对黄河内蒙古段头道拐断面沉积物中HCHs和PCBs进行了监测分析,获得了这些污染物在该断面沉积物中的残留特征。结果表明:HCHs和∑PCBs在黄河内蒙古段头道拐断面沉积物中均有检出,α-HCH的平均浓度分别为6.70 ng/g和6.24 ng/g,处于中等污染水平;除八氯联苯外,PCBs的各异构体在头道拐断面沉积物中均有检出,且检出率都在65%以上,该断面沉积物中∑PCBs平均值为1.46 ng/g,处于较低污染水平;HCHs和PCBs的残留随时间均没有明显的变化。对黄河内蒙古段HCHs和PCBs污染物的来源进行了解析,HCHs污染的最大贡献源是河套灌区的农业退水,PCBs的主要来源是历史残留。该研究成果对提高工农业及人民生活用水质量,保护该段及下游水质环境都具有现实意义,同时也可为POPs的全球归趋模型研究提供数据支持。
摘要：采用索式提取法和气相色谱法对黄河内蒙古段头道拐断面沉积物中的六六六(HCHs)和多氯联苯(PCBs)进行了分析测定。结果表明:HCHs和∑PCBs在黄河内蒙古段头道拐断面沉积物中均有检出,α?HCH和β?HCH的平均浓度分别为6.70ng/g和6.24ng/g,处于中等污染水平;除八氯联苯外,PCBs的各异构体在该断面沉积物中均有检出,且检出率均在65%以上,∑PCBs平均浓度为1.46ng/g,处于较低污染水平;HCHs和PCBs的残留水平随时间均没有明显的变化。对黄河内蒙古段沉积物中HCHs和PCBs污染物的来源进行了解析,HCHs污染的最大贡献源是河套灌区的农业退水,PCBs的主要来源是历史残留。
关键词：黄河内蒙古段,头道拐断面,HCHs,多氯联苯,源解析
参考文献
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地铁隧道断面测量精度分析 篇3
地铁隧道在投入运营后, 部分隧道会出现结构性病害。为合理诊断隧道病害原因, 需对病害段隧道结构进行现状测量。目前对隧道进行断面测量的手段主要有断面检测仪、全站仪等。许多文献中都从一些具体用途出发论述了全站仪在隧道断面测量中的应用, 如文献[1]论述了隧道断面测量的基本技术, 文献[2]、[3]、[4]论述了极坐标法在隧道变形监测方面的应用, 文献[5]、[6]论述了全站仪在隧道断面测量中的应用。本文将以广州地铁越秀公园—纪念堂区间运营阶段的隧道断面测量为例, 阐述用无棱镜全站仪 (徕卡TCRA1201) +徕卡GEOMOS软件作隧道断面测量的具体过程, 并分析其精度。
2 全站仪作隧道断面测量
2.1 隧道断面测量的基本思路
首先, 现场确定需要进行断面测量的位置;其次, 利用线路设计图、断面限界设计图以及实测的仪器中心坐标, 计算设计的断面圆心坐标和圆周各点的坐标;第三, 将断面各点的计算坐标导入GEOMOS监测系统数据库, 并在GEOMOS监测系统与TCRA1201全站仪间建立通讯, 通过GEOMOS监测系统驱动全站仪对断面上各点测量。第四, 计算断面各点的实测坐标与设计坐标的偏差量和偏差距离。
2.2 断面圆心坐标计算
假定需测量的隧道为圆形隧道, 隧道半径为R, 测量断面为PZ, 断面附近三个已知控制点为M1、M2、M3, 断面附近的线路中心上两个点AφXA, YAφ, BφXB, YBφ, 断面内道床面到断面圆心的距离为, 仪器安置在点, 仪器量测高度为, 断面上隧道圆心点为, 线路中心点为。断面与线路相互关系见图1, 断面内各点的相互关系见图2。
图1内各点的相互关系可知断面与线路垂直。利用点到直线的关系, 可求出线段与线段的交点, 计算公式如下:
因, 则线段的水平方位角
由于断面位于隧道直线段时, 平面关系上轨道线路中心线与隧道中心线重合, 即XO=XP, YO=YP。从图2可知, HO=HZ+Lo-h。
2.3 断面圆上任意点坐标计算
从图2知, 断面上任意点观测时的天顶距为φi, ∠OZD=β, θ=β+φ, 则i点斜距为SZi:
利用断面上斜距SZi, 仪器中心点Z的坐标、天顶距φi以及断面上各点水平方向的方位角α, 可计算出断面圆周上i点坐标:
2.4 断面圆上各点坐标偏差量计算
将断面上各点计算坐标按照GEOMOS软件的数据格式 (P%X%Y%Z%格式) 编制成测点坐标文件, 导入GEOMOS监测系统的数据库, 在GEOMOS监测系统内建立点组, 设定观测时间、观测次数等。仪器照准B点定向 (设定向点为图1内B点) , 用GEOMOS监测系统驱动全站仪照准断面上各点计算的空间位置, 实测断面上各点三维坐标。各点的实测坐标为:
其中, S′zi、α′、φi′——分别为点实测的斜距、水平方位角、天顶距。
由于仪器观测误差 (如测角误差、测距误差等) 以及施工过程中隧道管片施工误差、施工调整等影响, 斜距、水平方位角、天顶距的实测值与计算值不等, 即S′zi≠SZI, α′≠α, φ″≠φ。则断面上各点的坐标偏差量为:
断面上各点设计点位与实测点位空间距离偏差量为:
3 隧道断面测量的精度分析
3.1 断面圆周上i点斜距中误差mSZi计算
在断面圆周i点坐标计算时利用了观测数据仪器中心点坐标 (Xz、Yz、Hz) 及仪器高h, 因此其坐标Xi、Yi、Hi中将包含观测误差。
按照误差传播律, 首先将公式 (1) ～ (3) 代入公式 (7) , 计算θ角的中误差;其次, 将公式 (6) ～ (7) 代入公式 (5) , 计算斜距SZi中误差mSZi。各中误差公式如下:
因φ值为设定计算值, 其观测中误差mφ=0, 由公式 (7) 可得mθ=mβ。
令, 则由公式 (5) ～ (6) 可得:
3.2 断面圆周点偏差量中误差
因公式 (15) ～ (16) 的实测项中S′zi、α′、φi′含观测误差, 计算项中仅SZi含观测误差, 而α及φ为设定值, 不含观测误差。按照误差传播律, 可得断面圆周i点偏差量Δx、Δy、Δh的中误差公式如下:
同理可得断面上断面圆周i点设计点位与实测点位空间偏离值Δs的中误差公式:
4 算例
以广州市地铁二号线越秀公园—纪念堂区间隧道病害断面 (里程ZDK15+231) 的现状测量为例。在该里程处隧道为马蹄形断面, 本算例选取其上半圆上任意一点作分析。根据设计图纸 (见图3) 可得:上圆半径R=2.5m, 上半圆圆心至隧道道床面设计尺寸L0=2.273m, 线路方向AB方位角为α=61°26'46.24"。在测量该断面时, 仪器安置在线路中心线上, 即Z点与P点重合, 且β=0°。量测仪器高为h=1.422m, 取天顶距为φ=20°的i点, 线路AB方向实测值方位角α'=61°26'46.24", i点的实测天顶距为φ'=20°0'3.96", 斜距为S'Zi=3.45m。
因仪器中心坐标是通过自由设站, 观测仪器中心点至三个已知点M1、M2、M3的边和角, 按最小二乘原理平差计算所得。本文将不讨论该计算过程及观测精度, 假定仪器中心点Z的平面点位中误差mZ=±6mm (《工程测量规范》 (GB50026-2007) ⑺水平位移测量点位中误差三等精度) , 并按照等精度原则分配到X、Y两个方向, 则MX=MY=±4.23mm。
因徕卡TCRA1201全站仪的标称精度是一测回方向中误差为1″, 无棱镜测距精度为2mm+3PPm, 取测角测距观测2测回, 则测角中误差mα=mφ=±1″, 测距中误差mS'Zi=±1.42mm。取仪器高量测中误差mh=±2mm。
将各项数据代入公式 (18) ～ (25) 得β、SOZ、SZi的中误差为:mβ=±4.38mm、mSOZ=±4.04mm, mSZI=±3.80mm。
断面圆周i点的计算坐标与实测坐标差值量中误差为:
断面圆周点的设计点位与实测点位偏差距离中误差为:。
因m2Δx≥m2X'、m2Δy≥m2Y'、m2Δh≥m2H', 则圆周上i点的实测中误差mi≤3.61mm, 根据《城市交通工程测量规范》 (GB50308-2008) 要求, 断面点测量中误差为±10mm, 本文所用方法测量精度能够满足规范要求。
5 结论
⑴本文详细介绍了徕卡全站仪TCRA1201配合GE-OMOS软件进行地铁隧道断面形状测量的方法, 并对其进行了精度分析。从以上分析可见, 该方法用于地铁隧道断面测量是可行的。
⑵由于该方法采用了无棱镜全站仪和GEOMSO监测系统, 断面上各测点间距可任意选择, 能够准确反映出隧道病变位置。
⑶本文仅分析了断面位于直线段线路的情况, 对于断面位于曲线段时, 断面中心线AB应选取曲线段的切线。断面上各点方位角应根据曲线段的具体数据、照准点及测站点坐标计算。
⑷本文是以马蹄形隧道的上半圆为例作分析, 对于隧道呈圆形、矩形, 椭圆形时, 断面周边点坐标的计算将要根据隧道实际形状、结构尺寸计算。
⑸本文分析了隧道断面测量过程中量测误差的影响, 对于施工误差、坐标系本身的误差等因素未作考虑。
参考文献
[1]王选祥.隧道断面自动测量技术.山西建筑, 2002, (10)
[2]鲁志鹏, 王明远, 刘国彬.基于非接触监测的隧洞反演分析可行性探讨.水利学报, 2007, (2) .
[3]杨松林, 刘维宁, 王梦恕, 黄方, 崔年治.自动全站仪隧道围岩变形非接触监测及分析预报系统研究.铁道学报.2004, (3) .
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[6]高俊强, 陶建岳.利用免棱镜全站仪进行地铁隧道断面测量与计算.测绘通报.2005, (10) .
[7]中华人民共和国国家标准.《工程测量规范》GB50026-2007.中国计划出版社.2008.
超大断面暗挖车站修建技术 篇4
重庆轨道交通2号线临江门车站工程,地处重庆市最繁华的商业步行街下,车站主体沿邹容路走向布置,车站主体洞室长198 m,宽21.8 m～23.4 m,高约19.9 m～20.6 m,埋深约10 m～15 m。
该车站具有复杂的工程环境条件:单跨大断面、浅埋、邻近地面高层建筑物多、地下人防洞室密布。车站隧道洞室采用曲墙拱形断面形式、等截面封闭衬砌结构。
该车站为地下双层岛式站台车站,由上至下分别为站厅层、站台层。附属工程有4个出入通道,2处排风道。工程全部位于地下。
车站工程地质条件:临江门车站在区域构造上处于解放碑向斜轴部地段,岩层产状平缓,岩层走向北北东,倾角变化范围5°～16°,无断裂构造。车站隧道洞室拱顶为砂岩,边墙与底板为中微风化厚层砂岩、砂质泥岩。砂岩围岩分级为Ⅱ级,砂质泥岩围岩分级为Ⅲ级。
2 车站施工的难点
1)车站隧道断面大(断面截面积约420 m2),开挖难度大。掘进过程中需要及时支护,严格控制爆破能量。2)车站洞室周围地下人防洞室密布,破坏了原有岩体的完整性,施工风险大。这些人防洞室一般宽3.5 m～5 m,高2.5 m～5 m。成洞年代不一,纵横交错,在空间上错综复杂,上下层叠,有的在车站开挖范围内,有些与车站洞室相交,有些与车站相距甚近,构筑标准不尽相同,有的已经衬砌,有的未衬砌。3)车站周边高层建筑物林立,距离过近,施工风险大。这些高层建筑的深基坑与车站间距很小,基坑底标高多位于车站隧道拱部附近,使得车站隧道周边出现很大侧压力。4)由于临江门车站位于闹市区,上部为解放碑步行街及分布了较多的重要建筑物。周边地表建筑物控沉、防坍是施工难点之一。
3 车站隧道的开挖方法
经过方案比选,数字仿真分析,车站开挖采用双侧壁导洞预留核心土分部开挖、初期支护紧跟开挖工作面、全断面二次衬砌的施工方法。
3.1 具体开挖步序
隧道开挖步序横断面图见图1。
1)上部导洞A部的开挖→初期支护→临时中隔墙支护、临时Ⅰ20b型钢横向支撑Ⅰ→复喷至设计厚度(英文数字表示开挖及施工二次衬砌步序,罗马数字表示初期支护及临时支护步序,其与开挖步序相同)。2)中部导洞B部的开挖→初期支护Ⅱ→临时中隔墙支护Ⅱ、临时型钢横向支撑Ⅱ。3)下部导洞C部的开挖→初期支护Ⅲ→临时中隔墙支护Ⅲ。4)施工C部边墙基础仰拱钢筋混凝土。5)隧道拱部D部的开挖→初期支护Ⅳ→在核心土上部架立钢桁柱支撑Ⅳ。6)拆除钢桁柱支撑,隧道核心土E部的开挖。7)采用模板台车全断面二次衬砌F部(距隧道拱部开挖面的距离不大于16 m)。8)隧道核心土G部的开挖。9)隧道仰拱H部的开挖。10)隧道K部仰拱钢筋混凝土及仰拱H部的填充。
3.2 浅孔微震爆破技术
由于车站隧道位于市中心繁华商业区,地表行人车辆密度大,隧道埋深浅,地表高层建筑物林立、高层地下室与车站开挖边线距离近,且基底标高在车站隧道拱部,又有纵横交错的人防洞室。经过反复研究和试验,隧道爆破施工确定不同的开挖部位采用不同的爆破方法和参数,主要采用了光面爆破、低爆速炸药、开挖面增打减震孔、预留光爆层、非电毫秒不对称起爆网络技术(将相邻段起爆时差控制在50 ms～70 ms内,以免地震波发生叠加增大)等综合减轻震动的控制爆破技术。
3.3 开挖爆破方法
1)A部开挖采用核心掏槽(为降低爆破震动波速度,增大爆源与周围建筑物的距离,核心掏槽部位设在A部靠核心土侧)逐层剥离光面爆破施工。2)B,C部开挖采用微台阶(台阶长3 m～5 m)拉中槽、两侧预留1 m光爆层的施工方法。3)D部开挖爆破距离衬砌台车距离近,控制爆破飞石距离是爆破控制的关键。4)核心E,G,H部的开挖采用松动爆破,机械装碴的开挖方法,个别比较大的利用小炮二次破碎。
3.4 开挖效果
从整体爆破效果看,开挖面成型较好,爆破震速得到了有效控制,开挖爆破对周边建筑物未造成伤害,未引起地表沉降,超(欠)挖均控制在允许范围内。
4车站隧道二次衬砌施工
综合比较,确定采用大断面整体模板台车全断面衬砌方法。
为了确保全断面大体积现浇混凝土的质量,首先制定了详细的施工方案,研制装配了通用性好的一次衬砌成型模板台车,做好了施工前的准备工作如人员配备、技术交底、机具和设备的准备、测量准备、安全和质量保证措施交底等;其次在混凝土进场验收、泵送速度控制、混凝土浇灌、模板台车加固及变形观测、混凝土捣固、浇筑完成后混凝土的养护都有详细的技术规定并且严格地加以实施。
临江门车站隧道二次衬砌施工从开始至结束,历时8个月。二次衬砌完成后对车站隧道净空测量,衬砌净空符合要求,最大偏差4 cm(设计允许误差5 cm),说明台车设计和衬砌混凝土施工合格;衬砌混凝土表面大面平顺光滑,观感好;衬砌混凝土表面无蜂窝麻面、露筋现象;混凝土实际用量为设计值的102.5%,说明超欠挖控制较好,初期支护成型较好,混凝土用量较合理。
5车站暗挖隧道施工效果
1)由于车站地处重庆市最繁华的解放碑商业区,隧道埋深浅,周围建筑物密集,地面车流如潮,行人摩肩接踵,隧道结构采用了单跨、大断面、曲墙、仰拱的形式,避免了对地面交通、周围建筑物及地下构筑物的影响。
2)由于车站隧道地理位置的特殊性,优选了“双侧壁导洞预留核心土多层分部开挖”的施工技术,不但确保了施工安全,而且也加快了施工进度。
3)在临江门车站特殊环境条件下,对不同的分部开挖面采用了不同的爆破方式和爆破参数,形成了一套完整的城市复杂环境条件下大断面隧道微台阶分部开挖的浅孔微震控制爆破的技术和方法。
4)临江门暗挖车站隧道结构净空高18.5 m、宽20.1 m、断面截面积约334.7 m2,一次浇筑混凝土量达200 m3。经过反复研究和采取一些特殊措施,有效解决了模板台车的刚度和稳定性,还解决了多种断面采用同一台车多变化的支护技术,并且从混凝土配制、浇筑工艺、施工方法、支拆模及养护等方面采取了一系列措施,确保了混凝土质量达到内实外光的要求。
5)监控量测是新奥法施工的重要措施之一,《地下铁道工程施工及验收规范》对监控量测做了必测项目和选测项目的具体规定,为了保证隧道施工安全,在临江门车站施工时,把必测项目和选测项目均纳入监控量测范围之内进行实施,为保证施工安全指导施工及优化设计提供了科学依据。
摘要：针对隧道大断面开挖不确定因素多、施工风险大的特点,对重庆轻轨2号线临江门车站成功工程经验进行了总结,为今后超大断面隧道、洞库、地铁车站设计施工提供指导。
关键词：超大断面,隧道,开挖方法,浅孔微震控制爆破
参考文献
大断面切眼支护研究 篇5
为了满足煤岩巷道稳定, 一些学者做了相关性的研究, 何满潮等[1]提出了软岩巷道耦合支护理论, 认为软岩巷道的破坏主要是由于支护体强度和刚度与围岩不耦合, 而耦合支护的标志为支护能充分地释放围岩能量, 充分利用巷道周围岩石的承载能力, 实现联合支护。柏建彪等[2]针对古汉山矿西大巷深部软岩巷道四周来压、整体收敛、变形强烈的特点, 提出采用高水速凝材料注浆加固遇水软化、膨胀的泥岩方案。王其胜等[3]针对马路坪矿软岩巷道围岩变形破坏特征, 提出采用短锚杆或铆钉取代管缝或锚杆拉网、采用底角锚杆对巷道底板进行加固的技术方案。华心祝等[4]建立了双向不等压锚注软岩巷道计算模型, 解出锚注软岩巷道围岩应力、位移黏弹性解, 研究结果对软岩巷道锚注设计具有一定的参考意义。
本文以补连塔煤矿22308工作面切眼断面大, 煤岩容易破碎的情况, 采用了多种支护手段进行联合支护, 支护后的切眼经FLAC3D数值模拟和现场观察证明了其合理性。
1 工程地质概况
掘进区上部为12煤采空区, 与12煤之间的层间距在37m~46m之间, 松散层厚0~35m;煤层较稳定, 无大的起伏。掘进区内无大的构造影响, 但煤层裂隙水较充沛, 对正常掘进带来了一定困难。从邻近资料看, 掘进区内无大的地质构造影响。
22煤顶板为砂质泥岩或泥岩, 局部中砂岩, 抗压强度为19.04MPa~43.63MPa, 含水率一般2.6%, 软化系数0.63, 底板泥岩, 抗压强度为33.85MPa~51.35MPa, 含水率2.38%, 软化系数0.45。顶底板由于是泥岩加上含水率高, 围岩极易破碎, 具有软岩的工程特性。
2 大断面软岩切眼围岩控制
2.1 软岩巷道变形破坏机理分析
22308工作面切眼开挖后, 由于顶板松散、强度低, 易离层发生拉张破坏;帮部煤体易碎、强度低、承受荷载能力差, 所以容易片帮、垮帮发生;切眼断面大随之变形量大, 局部能量聚集不能释放, 发生底鼓严重。围岩破坏过程为:顶板被压变形造成两帮煤岩压力增大, 两帮位移增大, 随之两帮煤体被压碎, 出现片帮、垮帮现象, 两帮支撑顶板的压力减小, 加剧顶板离层。总过程为:切眼开挖→巷道周围岩体应力变化→松动圈范围增大→顶板离层增大→巷道两帮片帮→顶板破坏严重产生底鼓[4]。如若不能及时采取好的支护方式对切眼进行支护, 结果会在开掘后对设备的运输和安装产生大的阻碍最用。
2.2 软岩巷道支护特点
软岩变形特征不同, 巷道破坏和变形随之不同。由于具有复合型的变形特征, 所以软岩巷道变形大、应力高、支护困难。有效地支护软岩巷道, 必须注意以下几点:
(1) 明确软岩变形特征的复合形式。
(2) 合理地将复合形式的变性特征转化为单一类型。
(3) 有效地使用复合型式变形特征的转化技术。
2.3 软岩巷道支护原理
2.3.1 软岩巷道受力特点
软岩巷道支护原理和硬岩巷道不同, 这是由于它们的结构关系不同。当硬岩进入塑性状态时, 就完全失去了承载能力。软岩进入塑性状态非常正常, 当软岩具有最大塑性状态时承载能力最强。
2.3.2 最优支护时间
切眼开挖之后, 巷道周围岩体变形范围逐渐增大, 以变形的时间性划分为三个阶段:即减速阶段、恒速阶段和加速阶段, 最合理的支护时间为变形转移出的力PR和周围岩体承载力PD最大时的支护时间 (图1) 。
2.3.3 最佳支护时间的物理意义
开挖后的巷道, 破坏了原本的岩石应力状态, 切向应力逐渐增大, 径向应力逐渐减小, 在巷道边缘处达到临界值。变形造成围岩屈服进入塑性工作状态。塑性区的出现致使应力向深处转移, 于是在此塑性区深处又出现新的屈服塑性区, 随着塑性区不断延伸至围岩深处, 此时如果不采取合理的支护方法, 围岩塑性区逐渐增大之后出现松动破坏。
2.3.4 重要部位支护
软岩巷道开挖后是渐近的力学破坏过程, 先是某一个或某几个部位变形, 渐渐地整个系统失去平衡。先破坏的部位为整个系统的关键部位, 它产生的原因为支护体力学特性和围岩的力学特性不能很好地耦合, 这些常常发生在围岩应力集中区域和围岩强度弱的地方, 即时的支护关键部位可取得好的效果。
3 大断面软岩切眼支护形式和数值模拟分析
3.1 大断面软岩切眼支护形式
根据22308工作面切眼大断面和围岩特点, 决定使用联合支护方式支护, 支护形式为:
3.1.1 顶锚杆支护形式
22308工作面切眼每排施工8根锚杆, 锚杆排距为1000mm, 间距为600mm-1700mm-1200mm 1700mm-900mm-1100mm-1000mm-1100mm-500mm。
22308工作面切眼顶板每排施工4根锚索, 锚索排距为2000mm, 间距为1300mm-2400mm-2400mm-1300mm。
3.1.2 帮支护形式
22308工作面切眼正帮每排施工3根锚杆, 排距为1.5m, 间距为300mm-1300mm-1300mm;副帮每排施工4根锚杆, 排距为1.0m, 间距为300mm-1300mm-1300mm-1300mm。
3.2 软岩回风巷道数值模拟分析
通过数值模拟FLAC3D建立试验模型, 判断岩体的破坏用摩尔—库仑准则, 模型长70m, 高40m。模型图如图2所示。
模型中, 走向和倾向取应力为垂直应力的1.2倍, 仅前、后、左、右的水平位移被约束, 底部的水平位移和垂直位移被约束, 顶部距地表的高度通过加均步载荷代替。
图3为巷道支护情况下的围岩水平位移分布图, 从图中可以看出, 左右帮最大移近量分别为29.03mm和29.01mm, 两帮最大移近量为58.04mm。
图4为巷道支护情况下的围岩垂直位移分布图, 从图中可以看出, 顶底板移近量最大为35.9mm, 其中顶板下沉量和底臌量最大值分别为22.4 mm和13.5mm。
通过巷道支护下数值模拟围岩垂直位移和水平位移分布图可以看出, 联合支护对巷道顶底板变形起到了很好的控制作用, 巷道得到了稳定状态。
4 结论
补连塔22308工作面大断面切眼处于软岩包围范围内, 加之顶底板淋水大, 经分析后结果为采用联合支护形式支护, 支护后的切眼经数值模拟和现场检验顶底板和两帮的位移量满足安全生产需求, 证明所采用的支护形式是合理的。
摘要：针对神华神东补连塔煤矿22308工作面大断面切眼, 煤巷围岩软弱易碎、片帮容易引起安全隐患的情况, 经过以往巷道支护形式工程类比的方法决定其顶板采用螺纹钢锚杆、锚索和冷拔丝网联合支护, 不开采的副帮采用圆钢锚杆和冷拔丝网支护, 支护后的巷道经数值模拟进行分析, 分析结果为切眼经过上述支护后顶底板和两帮的位移量满足了工程适用的范围, 经现场证明和模拟结果吻合, 说明此类支护能够保证此类地质情况下的巷道围岩稳定。
关键词：大断面切眼,联合支护,数值模拟
参考文献
[1]孙晓明, 何满潮.深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究[J].中国矿业大学学报, 2005, 34 (2) :166-169.
[2]柏建彪, 等.深部软岩巷道支护原理及应用[J].岩土工程学报, 2008, 05:632-635.
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河流水质监测控制断面设置探究 篇6
关键词：水质监测,河流,控制断面,原则,设置
随着现代社会工业的迅速发展, 环保已成为社会高度关注的问题, 河流作为重要的水资源, 其污染问题被广泛关注, 为了有效了解我国河流水质的变化规律与污染物空间的分布, 有必要对河流水质的监测控制断面进行合理设置, 在河流控制断面设置中, 要加强相关注意事项的合理性, 以期有效监测河流水质状况, 促进河流环境的健康发展。
1 河流水质控制断面的设置原则
在河流水质的监测中, 控制断面主要是用来反应河流水质污染程度与变化状况的。水质控制断面数目可依据城市工业的布局与排污口的分布状况进行设定, 河流控制断面可设置于废污水排放口的下游, 排污水与河流能充分混合的位置。
在河流控制断面的设置中, 应遵循下列原则:
一是充分考虑河流取水口与退水口的数量、分布与污染物的排放情况等, 同时, 要关注河道的地形、水工程及水土流失等状况, 尽量合理设置河流水质的控制断面;
二是控制断面设置时, 尽量避开回水区与死水区, 可选择河岸稳定、交通方面及河段顺直的位置, 并与水文断面能有机结合;
三是在河流水质断面的设置中, 控制断面的监测及测点样品应具有代表性, 可全面真实地反映出河流水环境的质量与污染物空间分布情况;
四是控制断面的位置确定之后, 可设置固定性标志, 该标志不能随意变更, 当需要变更的时候, 应及时上报批准后才能变更。
2 河流水质监测的控制断面设置方法
根据河流水质及水量的监测资料, 可采取数学模型、物元分析及Kendall检验等方法, 对河流排污量C O D及N H3-N等因素的变化情况进行分析, 其中, 物元分析的方法是依据河流断面多项水质的监测指标及标准值所建起的系列性物元矩阵分析方法, 可对多项指标间综合关联的函数进行计算, 并对河流各个断面间综合关联的函数贴近程度进行分析, 从而划分河流控制断面间的亲近关系;数学模型法所采用的是荷兰的代尔夫特水力研究所SO B EK软件进行河流断面设置计算的, 该软件包含水环境的数值模拟及水力学模块等, 能依据河流等距离的高密度设置对控制断面进行设置, 并对各个断面水质的结构进行计算, 以优化控制断面;而Kendall检验方法是依据河流水质的季节性变化特点进行检验分析的一种方法, 最早是由H irsch等学者提出的, 可对全年水质资料进行相同概率分布假设, 定量分析出河流水质的变化趋势, 并对河流水量的调节浓度进行检验, 该方法能有效判断出河流水质是由于流量还是污染源变化造成的, 从而采取有效的环保措施进行处理。
采取数值求解方法, 可得到该河流断面的浓度值。通过计算后, 可查出河流上游排污口废水量对河流下游监测控制断面的水质影响, 以判断控制断面的水质是否达标, 并计算出上游排污量的最大值, 从而有效控制河流的水环境。
3 河流水质监测断面设置的注意事项
3.1 注意河流控制断面设置的合理要求
在河流水质控制断面的设置中, 河流污染较严重河段, 可依据排污状况及排污口的分布, 对河流控制断面的数量进行合理设置, 排污量控制在河段总量4/5以上;具有较大的支流汇入河流时, 可在支流汇合的上游位置以及混合充分后的主流下游位置进行控制断面的设置;对于污染源对河流没有明显影响或者水质稳定的河段位置, 可以只设置一个水质控制断面, 污染较严重的河段则设置多个控制断面。另外, 在控制断面的设置中, 还应充分地考虑河流涨潮、落潮时的水流变化情况。
3.2 加强水质监测人员素质水平的提升
在水质监测断面的设置中, 监测人员需要有效掌握河流水质的时空变化规律, 并能合理设置水质的监测断面, 这就需要监测人员具有水文参数监测的能力, 在监测人员构成及监测仪器配备方面应该相协调, 为了提升监测人员的整体素质, 在合格证考核时, 应合理加大监测布点内容的比例, 除了加强理论考核之外, 还应加强现场监测水质断面设置及现场水文监测等方面能力考核, 同时, 加强监测人员的培训学习, 确保监测人员的与时俱进性, 使水质监测断面的设置工作更为规范。
3.3 加强河流控制断面设置的实验研究工作
在河流断面的设置中, 其断面设置方面的相关规定太过笼统, 给水质监测断面设置的实际工作带来了影响, 相关部门应该加强科研力量, 对各类水文条件下的断面设置进行合理计算, 计算中的水文参数要给出相关的测量规范, 对于各类水文条件下的计算方法要合理选择, 如数理统计法对现有的监测断面能实施统计分析, 并且能选择监测功能相似的断面;数值模型方法能定量模拟河流环境的因子分布, 与数理统计法相结合, 可有效分析水质监测的控制断面。
为了合理确定数学模型的参数, 应加强水质的室内外实验, 并建立河流水质数学模型可视化的软件, 让数学模型计算结果更为直观, 便于理解, 而且加强水质监测软件的完善, 还能让监测断面的设置工作从单一河流污染物浓度的计算向多种污染物浓度计算过渡, 更准确地计算出河流水质的变化, 促进河流水质监测工作更为科学化。
4 结语
在河流水质的监测中, 监测断面的设置是确保水质量健康的重要手段, 尤其是控制断面的设置, 控制断面设置应该具有代表性, 并遵循一定的设置原则, 运用合理的计算方法, 注意断面设置的一些要点, 加强监测人员素质的提高, 促进断面设置的科研工作, 让断面监测工作能全面有效地反映出河流污染物及水质的时空分布, 掌握河流水质的变化趋势, 合理控制河流污染源, 促进我国河流水质事业的健康发展。
参考文献
[1]李瑞杰, 王迪, 张颖.河流水质监测控制断面设置探讨[J].内蒙古环境科学, 2008.
[2]王祎.基于计算智能方法的河流水质管理数字模拟研究与应用[D].哈尔滨工业大学, 2013.
刍议城市道路横断面设计 篇7
关键词：城市道路,横断面,道路设计
城市道路作为城市的骨架, 既承载着日益繁重的城市交通, 同时展现着城市建设的风貌, 城市道路的设计不仅要提高城市道路的交通安全, 改善城市景观, 还要体现“以人为本”的设计理念, 特别是城市道路横断面的设计, 应以各城市自身的特点进行合理规划设计。
1 城市道路横断面设计原则
改革开放以来, 人们生活水平逐渐提高, 代步工具发生了很大变化, 城市交通管理为适应城市的新要求, 制定了相应的交管规定, 市中心的道路和其它区域的道路所承载的对象有很大的区别。随着我国城市整体面貌的提升, 道路设计水平也应不断提高, 设计理念也应不断完善, 道路设计不仅应满足通行需求, 同时应完善美化设计, 道路横断面的设计原则就应做相应的补充。各地应根据实际情况对《城市道路设计规范》的设计原则进行细化, 特别是对待现在需要改扩建的道路, 不仅单一地从道路交通方面制定道路横断面方案, 还必须对道路沿线现状进行充分的调查, 调查包括道路上交通种类及各种交通因素的流量, 还要调查道路两侧的用地情况, 道路横断面要与两侧的用地规划进行协调, 无论从平面还是从竖向均应处理好道路与临街建筑物的关系, 即综合考虑交通需求、管线布置、城市建筑面貌、日照通风、建设投资等因素。横断面设计应注意近期与远期相结合, 使近期工程成为远期工程的组成部分, 并预留管线位置, 使城市交通建设保持可持续发展。
2城市道路横断面设计中存在的主要问题
2.1 道路功能及交通流构成分析不够
目前市内道路规划设计缺少对道路功能以及交通流构成的分析, 常常简单套用固定的模式造成道路横断面形式与使用功能不匹配。设计过程中应对道路在规划路网中的功能, 交通组织、机动车的交通特性、周边的用地性质、各种交通出行方式、服务对象等因素进行细致的分析, 以合理地布置道路的横断面。
2.2 分隔带的宽度及设置缺乏使用功能分析
大多数的四幅路断面, 道路中央隔离带的宽度较小, 一般为1.5~2m左右, 不易布置道路附属设施, 无法在路段上设置行人过街安全岛, 不利于行人及机动车辆的交通安全, 无法设置调头车道, 也不利于交通组织。现状机非隔离带大多数为2m左右, 难以设立公交港湾停车站, 公交车的停靠几乎完全隔断了相邻车道的车流, 影响道路的通行能力。如果公交车改在非机动车道上停靠, 则又会对非机动车形成较大干扰;如若向人行道方向拓宽, 又由于沿街用地的限制使道路无法拓展, 压缩人行步道, 则会对行人造成影响。
2.3 对路边停车缺乏合理安排
路边停车包括路边临时停车和路边存车。在没有规划停车泊位的路边临时停车, 会干扰道路正常的交通行驶不可取;在有停车泊位的路边, 存车现象极为普遍。由于停车场配置不够, 随着私人轿车数量的增加, 停车难的问题将越发突出。
3 提升城市道路横断面设计水平的措施
3.1 注重街道景观设计
在道路横断面规划设计中, 注重街道景观设计, 注重连续安全步行系统建设目前, 一些城市道路非机动车道、人行道宽度越修越窄, 对城市道路步行系统造成了影响, 因此在道路横断面规划设计中也应从城市自身特点考虑, 在保证行人的正常安全行走的情况下, 可以做相应的调整。
3.2 体现“以人为本的原则”
在传统的设计理念中, “以车为本”长期以来一直是道路交通设计的出发点。“以车为本”的设计观念造成了城市建设时不考虑现实交通需求, 导致了单调的道路断面形式, 以步行和自行车为出行方式的弱势群体其公平使用道路的权利被无形剥夺。这种问题的产生是由于在道路断面形式的设计上, 没有把人性化的理念系统地贯穿于创造和设计活动中。随着社会主义市场的蓬勃发展, 国人把对生活质量的需求也放到了很高的地位, 以往道路设计仅仅考虑机动车辆的行驶已不合适宜。所以, 城市道路设计应该考虑人的舒适度, 以提高道路项目的社会效益。
3.3 考虑交通发展, 合理设置车道宽度设计
机动车道和非机动车道路面宽度设计要远近期结合, 具有可持续性, 为远景交通发展、路面使用功能的转换留有空间。随着社会经济发展, 人民生活水平的提高, 机动车拥有量迅猛增加, 公交系统、轨道交通系统的逐步完善, 非机动车交通流正逐年弱化, 但目前, 非机动车交通流仍是旧城区的一支交通大军, 还应该得到重视。因此, 在横断面设计时, 其路面宽度既要满足目前交通需求, 同时也要为远期转换为机动车道留出空间条件, 建议非机动车专用道宽度为6m。另外, 在新区新建道路横断面设计时, 也要远近期发展相结合, 在近期交通流量不大时, 建议在道路红线范围内将道路用地用足, 即道路用地由红线处向路中做, 为节省投资, 路面可分期实施, 因此, 可以先修筑中央分隔带, 绿化美化城市, 但不允许种植大树, 待交通量增长时, 可以拓宽现有中间绿化带, 作为车道使用。
3.4 合理设置公交专用路或车道
建议在城市总体规划中对公交系统作出详细规划, 道路设计根据总体规划要求作出公交专用道路或车道, 使公交运输形成网络系统, 发挥公交优势, 改变人们的出行方式, 缓解道路交通拥堵状况。
4 结语
道路横断面的设计应根据不同城市道路交通的特点及未来交通变化趋势, 调查研究分析组成道路交通的各种因素, 取得交通管理部门的配合, 布置出不同性质不同等级的道路横断面以适应日益变化的交通环境, 提高城市经济效率, 减少交通拥堵, 降低人们生活成本, 美化城市道路和城市空间, 提升城市品味, 保证城市与时俱进, 持续发展。
参考文献
[1]李朝阳, 徐循初.城市道路横断面规划设计研究.城市规划汇刊, 2001.
[2]黄兴安.公路与城市道路设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.
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