断面质量范文

断面质量范文（精选10篇）

断面质量 第1篇

1 棒料普通下料方法

1.1 不同下料方法及其优缺点

常用下料方法可以分为三类:锯床下料、车床切削下料、剪切下料。其中锯床下料虽可获得精度较高的坯料,但锯缝处材料的损耗大,生产效率较其他两种下料方法要低。车床切削下料所获得的毛坯精度很高,但材料浪费情况较严重,而且由于表面刀具切痕的存在,会对今后的成型工艺带来隐患,所以对毛坯精度要求不高的场合下一般不采用[3]。普通剪切下料方法生产毛坯,虽然具有生产效率高、操作简单和断口无金属损耗等优点,但也存在剪切后断面质量较冲床下料和切削加工方法下料差的缺点,主要表现在:在剪切过程中总是伴随有宏观塑性变形,造成剪切件的几何畸变,即出现塌角(塌头)。同时在剪切过程中,被剪棒料承受动静剪刀刃中的剪切力,且会在其作用下产生向下的弯曲,造成该区域内应力增加,这种较大的局部接触造成该处的金属产生塑性变形,变形过程中金属一方面沿剪切面横向流动,使剪切毛坯截面塌陷,同时变形金属沿轴向流动,使被剪坯料局部伸长[4],如图1所示。

经过这种变形后,被剪下的坯料就形成了如图2所示形状,即“马蹄形”。其次,由于裂纹的扩展方向难以控制,导致断面倾斜。这些问题在圆棒剪切中尤其突出,产生诸如倾斜度、压塌、椭圆度和不平度等缺陷。当然,在剪切断面还伴随有毛刺和裂缝。

上述缺陷是影响金属棒料下料过程中断面质量的主要因素,如何解决对于提高断面质量意义重大。塑性加工所需的坯料,其直径通常较大而长径比又比较小,因而切面占全面积的比例大,而承受剪切载荷的面积却较小。从材质来看又多为中、低碳钢,塑性较好,再考虑到圆棒料横截面各处的剪切高度不一,所有这些必然造成剪切区的应力分布极不均匀、应力水平高、裂纹扩展路径长、扩展方向严重偏斜和扩展稳定性差,从而带来剪切质量方面的问题,也为大幅度提高剪切质量带来很大困难[5]。

1.2 影响棒料下料断面质量的主要因素

剪切过程中出现的如倾斜度、压塌、椭圆度和不平度等缺陷是衡量棒料断面剪切质量高低的技术指标,而这些指标都和材料本身的断裂韧性有关[5]。对于碳钢来说,钢中碳的含碳量对钢的性质有决定性影响,含碳量的高低会影响钢的强度、韧性等力学性能,而这些力学性能对于断面质量有着直接影响。

剪切断面质量同剪切速度密切相关,目前关于高速剪切尚没有一个明确的定义,一般认为当剪切速度达到4.5m/s以上即可获得满意的断面质量[6]。对大多数材料来说,提高剪切速度可以改善毛坯的断面质量,但并不是说速度越高越好,对于速度敏感性较差的材料来说,提高加载速度不仅对剪切质量的贡献不大,而且容易产生温度效应;即使是对速度敏感性较好的材料,材质不同,其最佳加载速度也不尽相同[7]。

剪切断面质量同材料力学性能也相关甚大,材料的力学性能是随温度变化而变化的,一般随着温度降低,材料的屈服强度和抗拉强度显著增高,而塑性和韧性下降,特别是材料的韧性对温度尤其敏感。甚至对于冲击值存在着一个温度区间,在此温度范围内,冲击值急剧变化,产生由全塑性到无塑性的转变。

2 提高材料硬脆性改善下料断面质量

棒料的剪切过程可以分为弹性变形、塑性变形、裂纹萌生、裂纹扩展直至失稳断裂几个阶段。提高棒料剪切质量的关键在于减少棒料剪切区的塑性变形引发的塌陷、加快裂纹的产生和控制裂纹的扩展方向,保证断面平整和无倾斜的断裂。影响棒料剪切断面质量的因素很多,主要有剪切温度、剪切速度、剪切间隙和受力状态等,通过分析上述性能指标与下料时剪切断面质量的关系,探讨提高棒料下料时断面质量的途径。

2.1 材质硬脆性

剪切过程中出现的如倾斜度、压塌、椭圆度和不平度等缺陷是衡量棒料断面剪切质量高低的技术指标,而这些指标都和材料本身的化学成分、微观组织以及塑性、硬度等机械性能密切相关。

例如:对于碳钢来说,钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响。对低碳钢来说,由于低碳钢的退火组织为铁素体和少量珠光体,因此具有含碳量低、强度低、塑性大、伸长率和冲击韧性高等特点,剪切时棒料趋于韧性断裂,断面倾角大,断面椭圆度高,断面具有较宽的光亮带和较大的断面倾角且断面椭圆度高;中碳钢的硬度值较大;对高碳钢来说,由于含碳量较高,对淬火更加敏感,极易形成马氏体组织,因此具有含碳量高、强度高、塑性小、脆性大、硬度大等特点,高碳钢硬度在淬火热处理后可达到60~65HRC,因此材料断裂趋于脆性断裂,断面具有较窄的光亮带和较小的断面倾角且椭圆度低[8],剪切后的坯料断面质量高。断裂韧性属于材料的固有特性,但它受一些外部参量的影响。影响材料断裂韧性的外部参量主要为剪切速度、剪切温度等。

也就是说,含碳量越高的碳钢,其硬脆性越大,下料断面质量越好。对不同的材料,为了提高下料时的断面质量,可采用热处理的方法提高材料硬度,降低其塑性。

2.2 高速下料方式

棒料高速剪切时,棒料置于定模中的定剪刃之上,随着动模快速下降,动剪刃不断切入材料,使材料发生变形,经由弹性变形、塑性变形、裂纹产生和滑移扩展、断裂分离等几个阶段而告终。高速下料时剪切机理如下:由于动、静剪刃处的剪切速度和受力大小均不相同,使棒料剪切断面附近的塑性变形情况也不相同,在刃尖处会产生应力、应变集中,材料易发生屈服,形成剪切塌角。通过提高剪切速度,可减小剪切区的塑性变形,使材料受到的端面摩擦力也减小。这样剪切断面处剪应力没有发生变化,而剪切断面处的压应力减少,塑性变形减小,坯料和棒料处的圆角也减小。当动剪刃继续向下运动,造成压应力急剧增大,此区域的材料沿剪刃运动方向的变形加剧,晶格严重滑移,裂纹开始形成。随着剪刃的继续运动,裂纹在材料内部沿最大剪应变方向扩展,当剪切间隙合理的情况下,上、下剪刃处形成的裂纹汇合,完成棒料断裂分离[9]。

提高应变速率可使材料的实际屈服强度应力提高,这是因为,提高应变速率,使晶格摩擦力增大,抑制了材料的塑性变形过程,同时裂纹扩展塑性功降低,导致解理断裂应力值减小,从而有利于解理裂纹的萌生与扩展。此外,构件缺口、裂纹、缩孔、机加工缺陷、工件截面突变以及一切使金属致脆的环境都能促进解理裂纹的萌生[10]。

中强度钢的断面一般呈现为较窄且平整光滑的的光亮带、毛刺小,剪切断面的质量较高。这是由于随着变形速度的增加,材料的塑性降低使得剪切变形面减小,棒料断裂变形程度减小,趋向于脆性断裂。此外,剪切速度的提高还会减小材料的摩擦因数,从而降低变形抵抗能力,改善剪切过程中的断面质量。剪切过程中加载速度的提高还会影响裂纹扩展的驱动力,对材料的断裂韧性有很大影响[11]。普通剪切方法的剪切速度只有1m/s左右,剪切断面不平整、椭圆度、倾斜度、压塌等缺陷如图3所示。

剪切速度的提高,使材料的脆性增加,塑性降低,裂纹尖端的应力集中不能因塑性变形而发生应力松弛,从而使裂尖塑性区减小,剪切后断面倾斜度有较大改善[13]。高速剪切消除了裂纺的轴向和横向运动,加快了裂纹沿周向的扩展,断面的不平度、椭圆度和压塌减小。碳钢材料的断裂韧性与剪切速度的关系如图4所示。此高速剪切方法适用于硬度较高的材料。

由图可见,高速剪切的适宜速度为5m/s~7m/s[15],当加载速率达到一定值时,材料断裂韧性出现最低值,如此时加载速率继续增加,由于变形中产生的热能来不及散失,造成局部温升,导致断裂韧性反而增加,材料又趋于韧性断裂。因此,合理控制剪切速度是得到较好断面质量的有效途径。图5是室温下不同剪切速度下棒料剪切断面情况。可见,高速剪切下料的断面质量较好,断面平整。

高速剪切下料是通过高速加载来提高棒料的剪切质量,在高速载荷下,被剪材料的塑性降低,脆性增大,剪切变形区域变窄,塑性变形小,从而提高剪切质量。

2.3 蓝脆温度下料方式

材料的力学性能是随温度变化而变化的。在剪切过程中,变形所产生的热量来不及在短时间内向周围扩散,该部分热量使剪切区温度骤然升高,造成局部升温。为了获得较高质量的剪切毛坯,需尽量减少剪切面的变形量,使剪切区材料处于脆性断裂范围。钢在某低温区域内,其可塑性急剧降低,强度急剧增高,也就是说,钢在某一低温范围内具有脆性。通常把该低温区域称为钢的蓝脆温度区。

对于大多数碳钢来说,随着温度的升高,材料的塑性提高,真实应力降低,但在蓝脆区(300℃~450℃)内反而发生相反的现象,脆性提高,塑性降低。剪切前棒料预热半热和温热状态,利用该温度区域的钢的青脆性进行剪切,该方法经常适用于低碳钢的剪切,剪切后断面压塌量小,椭圆度较小,而且由于加热后消耗的剪切能力大大下降,所以比较适合大直径棒料剪切。在确定棒料的剪切温度时,应全面考虑剪切速度、温度效应及加热温度对材料性能的综合影响,以及剪切过程中的温度损失。

由图6可见,当剪切温度处于蓝脆温度区间时,断面不平度最小,断面质量高;当剪切温度低于或高于蓝脆温度区间时,断面不平度增加,断面质量低。因此,应充分利用钢的蓝脆效应进行剪切以获得较好的断面质量。图7显示棒料在蓝脆温度下剪切断面情况。

蓝脆温度热剪切下料是中低碳钢常用的剪切手段,剪切前棒料预热至半热或温热状态,利用这一温度区域钢的青脆进行剪切,剪切面凹凸较少,质量好。

2.4 表面缺口应力集中下料方式

在剪切过程中,材料处于三向压应力状态时处于纯剪切状态,有利于材料产生脆性断裂。因此,为使材料在剪切过程中处于三向压应力状态,唯一有效的手段是增加径向夹紧措施[18]。表面缺口应力集中下料方式是径向夹紧剪切和预制裂纹剪切的结合,即预先对棒料切出一定深度与角度的V型槽,如图8所示,在径向夹紧模具中完成剪切。它是利用人为切口的应力集中效应、缺口效应和疲劳效应等使切口尖端的裂纹迅速扩展,完成棒料的规则分离。

棒料V型缺口的张开角度α、缺口根部圆角半径ρ、缺口深h三个几何参数对理论应力集中系数有较大影响,利用正交试验方法研究V型槽几何参数对裂纹萌生的影响规律,结果表明增大槽深或者减小槽底圆角半径均会提高槽底的弯曲拉应力,且槽深和槽底圆角半径对槽底应力集中程度影响最大,特别当槽底圆角半径很小时,槽底应力水平会很高。相对而言,V型槽夹角对槽底的受力状态影响不明显[18],查阅有关文献发现V型槽参数如下时有较好的剪切断面质量:张开角度α取60°~90°(对称),缺口深h与棒料直径D关系取h/D=4%~5%,缺口根部圆角半径ρ取0.1mm~0.2mm[19]。

表面缺口应力集中下料也称为低应力精密下料。低应力精密下料起源于应力断料技术,应力断料技术最早由原甘肃工业大学魏庆同教授于上世纪八十年代提出,并与郎福元教授等在应力裂纹断料方面进行了深入研究[20]。表面缺口应力集中下料是指人为地在棒料上制造缺口生成应力集中源,使应力集中源处萌生微裂纹,并逐步扩展直至完全断裂,完成一次下料。由于应力集中源的存在,能够在大大降低外加载荷幅值情况下完成下料。由于表面缺口应力集中下料采用的是裂纹扩展技术,下料过程中几乎不存在材料浪费,不但材料利用率高,而且降低了下料机的能耗,因此,近几十年来得到了持续广泛的关注。由于载荷施加方式的不同,可以分为以下几种不同形式:

(1)甘肃工业大学魏庆同教授于上世纪八十年代最早提出利用应力集中效应剪切棒料方法并获得较好断面质量。他提出了旋转弯曲式应力棒料下料方法,旋转弯曲应力断料机主要由旋转夹紧机构和可产生摆动运动的预荷机构组成,其中预荷机构主要由预荷夹紧部件和预荷施力部件组成,预荷夹紧部件夹紧棒料预断料的一侧,使预荷施力部件所产生的载荷通过预荷夹紧部件间接地作用在棒料上,使已切制出V型切槽的棒料在旋转的同时进行摆动运动,棒料在旋转和弯曲所产生的复合载荷作用下沿切口处产生应力断裂,断口规则平整,降低材料消耗,图9是旋转弯曲应力断料机结构简图。

1.预荷加紧部件2.预荷施力部件3.棒料4.切槽机构5.旋转加紧部件6.主轴箱

(2)针对表面缺口应力集中下料方式,中国石油大学张立军提出一种利用热应力预制微裂纹然后进行变频振动的下料方法,该方法是将预制好环状V型槽的棒料放入中频电加热炉中加热到规定的温度[22],出炉后采用分段快速强制循环压力水冷却的方法,在棒料的轴向分段形成不同的温度场而在其内部造成热应力,该热应力在V型槽底部的小圆角处及其断面上沿轴向的拉应力使V型槽底部附近产生理想裂纹,然后每段悬壁放入利用旋转离心力产生变频疲劳振动下料机中进行低应力弯曲下料[23]。实验结果证明,通过上述下料方法剪切棒料,下料时间减少了20%左右,且仍可获得高质量的断面平整度。图10是变频振动下料机示意图,图11是变频振动下料机所下部分棒料断面图。

(3)西安交通大学唐勇、赵升吨借鉴旋锻机的工作原理,提出旋转锻打精密下料方式。该方法采用对棒料进行周向加载的方式剪切棒料,由于棒料环状V型槽底部的应力集中效应和棒料受的周向载荷,很容易导致微小裂纹在棒料环状V型槽底部产生,微小裂纹在旋转锻打下料机施加的周向的可变位移载荷作用下快速且均匀地向棒料圆心扩展,当裂纹扩展到足够深时,棒料不能承受载荷而瞬间断裂,从而获得更好的断面质量及更高的生产效率[25]。该下料方法对于低塑性高强度的金属材料能获得较为理想的断面质量[26]。图12为旋转锻打精密下料示意图,图13为旋转锻打精密下料断面实物图(45#钢外加680MPa拉应力)。

(4)西安交通大学陈金德教授等[28]利用表面缺口应力集中下料方法设计出一种低应力直接冲击式剪切下料机。其工作原理为利用锻压用中速空气锤作为冲击载荷源对不同直径的金属棒料进行冲击剪切下料,打击速度为3~4.5m/s,预制的V型槽的槽深与棒料直径之比为0.035~0.05,缺口的张开角度α为45°~90°,棒料放在专用模具内,用锤头和动滑块给予施加瞬时冲击力进行冲击剪切,同时也利用材料变形的速度效应,在较高的剪切速度下完成剪切,促使裂纹快速规则地扩展,最终实现材料精密下料,所得坯料实物照片如图15所示[29,30]。该下料方法下料效率高,对于碳钢及合金钢等高硬度低塑性的圆棒材可获得较好的断面质量。表面缺口应力集中冲击下料机结构简图如图14所示,图15是缺口应力集中冲击下料坯料实物照片。

(5)兰州理工大学李有堂教授等[32]结合低应力下料思想和材料拉压性能实验提出了低应力轴向拉拉(压)断裂下料方法,并对常用的中碳钢圆棒材进行了下料实验,其所得的坯料断面实物照片如图16所示,采用轴向拉-压比采用轴向拉-拉能获得更好的断面质量。

表面缺口应力集中下料方式通过提前在棒料上预制V型槽的方式来提高棒料下料断面质量,缺口处由于应力集中不能因塑性变形而发生应力松弛,从而使裂纹尖端塑性区减小,提高剪切后断面倾斜度等缺陷。

3 结论

(1)含碳量越高的碳钢,其硬脆性越大,下料断面质量越好。对不同的材料,为了提高下料时的断面质量,可采用热处理的方法提高材料硬度,降低其塑性。

(2)高速剪切下料消除了裂纹的轴向和横向运动,加快了裂纹沿周向的扩展,裂纹尖端的应力集中不能因塑性变形而发生应力松弛,从而使裂尖塑性区减小,使材料的脆性增加,塑性降低,剪切后断面倾斜度有较大改善。对于一般中强度碳钢而言,剪切速度根据上述理论应该控制在5m/s~7m/s最适宜。

(3)蓝脆下料是在蓝脆温度区间,即350℃~450℃时剪切棒料,此温度下的剪切具有比室温条件下更好的剪切精度,钢在蓝脆温度区间脆性提高,塑性降低,剪切后断面压塌量小,椭圆度小且加热后消耗的剪切能力大大下降,能获得良好的毛坯质量及断面质量。

断面质量 第2篇

关键词：爆破；炮眼布置；三级乳化炸药

1 工程概况

冀中能源峰峰集团梧桐庄矿矿-700水平延伸轨道巷（以下简称为北大巷）位于矿井北翼，为开拓巷道。巷道断面为直墙半圆拱形， 净宽4.4m，净高4.0m，设计掘进宽度4.6m，掘进高度4.1m，净断面面积15.5㎡，设计掘进断面面积16.6㎡，大巷布置在距2#煤层顶板30～75m处上部岩层中，开口层位为大煤顶板山西组砂岩层位，按+3‰坡度掘进，之后依次在大煤顶板山西组砂岩、粉砂岩层位掘进。该掘进工作面原采用风锤人工打眼，由于巷道断面大，遂采用正台阶工作面施工法施工，引进CMJ2-27型煤矿用液压钻车后，可实现全断面一次打眼，一次爆破。全断面一次爆破具有能缩短爆破时间，减轻往复爆破的体力劳动，少吸入炮烟，有利于作业人员健康的优点。所以该工作面由原来分上下台阶爆破改为全断面一次打眼，一次爆破。需对炮眼布置方式重新进行设计。

2 北大巷更改后的炮眼布置方式

2.1 根据岩性和循环进度及炸药特性确定炸药消耗量 影响炸药量的因素有很多，故还没有精确计算炸药消耗量的办法。

2.2 确定炮眼深度和炮眼分布情况

2.2.1 确定炮眼深度。北大巷循环排距为1.4m，根据该矿实践，炮眼利用率取0.88，所以打眼深度应为1.6m。

2.2.2 确定掏槽眼方式及间距。斜眼掏槽适用于各种岩层，可充分利用自由面，逐步扩大爆破范围。掏槽面积较大，适用于北大巷这种较大断面的巷道，所以掏槽眼方式采用楔形斜眼掏槽，掏槽眼布置在断面中央偏下，便于打眼时掌握方向，并有利于其他炮眼爆落的岩块借助于自重崩落。

采用斜眼掏槽时，以工作面为自由面，每眼的装药长度系数一般要达到0.6～0.7以上，则装药长度应为1.6×（0.6～0.7）=0.96～1.12m，即约3个药卷的长度。眼间距的确定：斜眼掏槽时槽口宽度一般取1.0～1.4m，掏槽的排距约为0.3～0.5m。为了加深槽腔的抛砟作用，掏槽眼比其他眼一般加深200mm左右。

北大巷为大断面，所以槽口宽度取1.2m，掏槽眼排距0.5m，每眼装3个药卷，掏槽眼眼深1.8m，角度斜向巷中，端头相距200mm。为避免掏槽眼所崩落的岩块较大，在掏槽眼中部增加一个辅助眼。

2.2.3 确定周边眼间距及装药量。周边眼包括顶眼，帮眼和底眼，爆落后，形成巷道设计断面轮廓的炮眼，周边眼间距，一般取0.4～0.6m，为保证贯穿裂缝形成良好的光爆效果，炮眼之间的距离要适当减少，所以取最小值400mm。

光爆周边眼的间距与其最小抵抗线存在一定的比例关系即

K=E/W

式中：K——炮眼密集系数，一般为0.6～1.0；E——周边眼间距；W——最小抵抗线，最外一圈辅助眼与周边眼距离。

岩石坚硬时取大值，北大巷岩性多为中粒砂岩或粉砂岩，为坚固的岩石，所以K应取较大值，然而为保证周边眼中的炸药能量能够沿巷道轮廓线传递，周边眼与最近一圈辅助眼之间的间距应大于周边眼间的间距，所以K取0.8。所以最外一圈辅助眼与周边眼的距离取500mm。为避免巷道轮廓因受炸药破坏，所以还需适当控制周边眼的装药量，所以周边眼装1～2个药卷。

底眼眼距一般为500～700mm，装药系数一般为0.5～0.6m，放3个药卷。

2.2.4 确定辅助眼间排及装药量。辅助眼布置在掏槽眼与周边眼之间，根据巷道断面大小可布置一圈或多圈，其间距一般为500～700mm，炮眼方向一般垂直于工作面，装药系数一般为0.4～0.6，即1.6×（0.4～0.6）=0.6.4～0.96m，即2～3个药卷的长度。

2.2.5 确定炮眼封泥长度。根据煤矿安全规程有关规定：炮眼深度为0.6～1.0m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2；炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m；光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。所以周边眼封泥长度取400mm，其他炮眼封泥长度取600mm。

3 绘制炮眼布置图及爆破说明表

绘制炮眼布置图遵循“先两边后中间”的原则，即先画掏槽眼与周边眼，再在掏槽眼与周边眼之间均匀布置辅助眼。最后根据上述计算中的炸药消耗量和炮眼个数作为参考，适当调整。得到炮眼布置图及爆破说明表如下：

4 结束语

断面质量 第3篇

1 水环境现状分析

1.1 水环境质量调查

牡丹江市位于黑龙江省东南部, 坐落在长白山脉老爷岭和完达山麓张广才岭之间, 城市坐标为东经128°02′38″—131°18′9″;北纬43°24′50″—45°59′12″。牡丹江市位于中国气候区域东北区的松嫩副区。气候类型属于寒温带大陆季风区中的半山间温和半湿润区, 四季变化明显, 根据气候特征和水环境监测工作需要, 把一年分为丰水期 (7、8、9月) 、平水期 (4、5、6、10、11月) 、枯水期 (1、2、3、12月) 。作为松花江的第二大支流的牡丹江自南向北贯穿于整个牡丹江市区, 其全长度为726公里, 牡丹江市区境内375公里, 市区江段海浪水文站多年平均流量165m3/s, 枯水期最低日平均流量34.4m3/s, 两处最大的饮用水取水地位于市区上游海浪江段, 日平均取水量约为30万吨。牡丹江市辖江段共设置监测断面7个, 其中干流监测断面6个, 支流监测断面1个。江滨大桥, 柴河大桥断面为控制断面 (城市控制断面) , 这二个断面的监测结果基本反映江水流经市区后的水质变化情况。

1.2 牡丹江城市断面水环境质量现状

牡丹江干流的主要污染因子是高锰酸盐指数和氨氮。依据《黑龙江省地表水环境功能区划》评价:牡丹江市河流水质状况为良好, 共监测7个断面, 其中大山咀子断面、花脸沟断面和江滨断面达到水功能区划分类标准, 断面达标率为42.9%。主要污染指标为高锰酸盐指数。牡丹江城市断面水环境质量水质类别见表1。 (注:其中柴河大桥为主要的城市控制断面, 因牡丹江污水绝大部分在其上游排放)

2 水环境承载能力计算及结果

2.1 计算模型

根据牡丹江的实际情况, 我们采用一维模型稳态解析解对牡丹江进行水环境承载能力计算 (牡丹江江段污水排放以及污水进入水体后影响的范围具备应用一维稳态水质模型的基本条件。其一牡丹江属中小河流, 平均水面宽为150米, 平均水深1.56米, 因此横向和竖向的污染物扩散很快;其二横向和竖向均匀混合所需要的河水流动距离Lb=20.6千米, 均小于远小于排放口距离区水口的距离;其三牡丹江江段各排污口可视为点源连续排放, 在正常情况下污水排放量及污染物浓度基本恒定;其四由于是根据不同水期进行模拟, 在枯水期流量及排放量相对稳定, 污染物在各处的平均浓度可以看作不因时间而变化) 。

对于单一水质组分, 其稳态方程微分方程为:

对式求解得

式中:

C-排污口下游水质组

分浓度, mg/L;

u-河流断面平均

流速, m/s;

x-河流纵向距离, K-污染物综合衰减

m;

系数, 1/d;

QP-上游来水设计流量, CP-上游来水设计水

m3/s;

质浓度, mg/L;

QE-污水设计排放流量, m3/s;

CE-污水排放污染物浓度, mg/L。

2.2 计算方法及过程及参数的选择

2.2.1 计算过程为采用距离以排口为起点,

通过实际排污口的每排放100吨COD时对最近的监测断面的影响。

2.2.2 监测断面的浓度我们采取实际监测浓度进行。

2.2.3 流量按照北方的实际情况用丰、平、枯水期流量分别计算。

(以枯水期流量计算为主, 因在该水期排污口对河流水质影响最大)

2.2.4 系数选择 (见表2、3)

3 计算结果及措施

3.1 计算结果 (见表4、5、6)

该计算说明, 为在2015年城市控制断面表2河流系数表

表3排口系数表

达到规划水质, 牡丹江COD至少减排7142吨。

3.2 采取措施

一首诗的历史断面 第4篇

答：简单说那是恋爱期间的一首诗歌。你能喜欢，我很高兴。那时候写诗只是性情所至，并无其它更多更大的缘由。

问：尽管已经过去了三十多年，可以想象，在当年，这首诗歌应该是很震撼人的，我在钟鸣的那本《旁观者》中第一次读到后，我就被“电”着了！请问，这首诗是哪年写的？最初发表在哪里？

答：客观结果我没有预料到，确实在当时反响比较大。1980写的，在川大历史系大教室上大课写的，一气呵成。没有正式发表过，因为我一般不对外投稿。

问：那是如何流传出去的呢？第一个读者是谁啊？

答：该诗最早是收录在钟鸣1982年主编的、汇集了当时四川主要诗人诗作的《次生林》现代诗歌油印集中。第一个读者是当时的女朋友，现在的老婆。该诗在当时川大反响很大，但很少人知道作者是谁。

问：嫂子当年一定很有才气、很漂亮吧？

答：门当户对。

问：才子配佳人，是吗？游兄年轻时一定很受女孩子喜欢吧？

答：当时有才气又很漂亮的很多，也是当时诗圈的风景，可惜我都对这些无缘，这也算一个遗憾吧！相反，我们那个年代都有恋爱饥渴症。从一而终，很传统。

问：钟鸣在他的著作《旁观者》中给予您极高的、恰如其分的评价：“80年代初，南方最卓越的抒情诗人是游小苏。这个高傲得被遗忘的人（这点和食指相似），他的气质是抒情的。他自印的第一本诗集叫《黑雪》。在许多地方，我听到大学生背诵他的诗篇。这群人中（欧阳江河、翟永明等），游小苏鹤立鸡群。个头高挑，忧郁，含蓄，笑容令人难忘”。请问，您的那本《黑雪》是哪年编印的啊？

答：1980年编印。

问：哪個月？《金钟》选在这里了吗？

答：我和郭健、陈瑾珂等几个同学一起合编的，纯手工打印制作，粗糙，错别字甚多。好像在冬季。《金钟》没有选在这本《黑雪》里，只是刊登在《次生林》上了。

问：是《次生林》第一期吗？

答：《次生林》只有一期。

问：《金钟》写作的具体时间是什么时候？

答：大三上学期。

问：您是从什么时候开始写诗的？

答：老实说，我从不认为我能写诗，只是当时看了《今天》，突然勃发胡诌了几句诗句给同学看，居然得到了首肯，于是一发不可收拾。

问：欧阳江河曾经在《灿烂》一书中谈到您：“游小苏写了一本诗集，叫做《友谊》。这本诗集在成都当时大学生里面特别风靡，写的特别好。就是这个，从当时来讲，我的诗肯定没他写得好。当时大学生游小苏是诗歌王子。”能否谈谈您当年和欧阳江河的交往故事？在一起写诗、读诗的故事？

答：我想《友谊》应该是《黑雪》。记得第一次与他见面，是在他与骆耕野、贺星寒等星星诗社的几个大腕在西城区文化馆开的一个星星诗社会。我是与我同学郭健、陈瑾珂同去的。我等人是特邀参会的，会后即加入了该诗社。欧阳江河当时是个军人，个子不高，言语不多，初见面时给人印象不深。后来，他与我们交道多了，我才觉得他是一个非常有艺术才情、有生命活力，是一个真正写大诗的诗人。他极富有艺术煽动性，时时刻刻激情四溢。而后我们私下公认为他应是四川诗人之首。

问：您还保留有《黑雪》这本油印诗集吗？

答：《黑雪》我没有了，当时印刷很少。但据说传得很广，这不能不说是当时一个历史现象，不可克隆。

问：有人说20世纪80年代是中国大学生诗歌的黄金时代，您认同这个观点吗？

答：认同，但不仅仅是大学生，是全民。诗歌的地位神圣至高无上。

问：女诗人翟永明曾经在《灿烂》一书中也提起过你们青年时代的故事。能否请您谈谈您当年和翟永明交往的故事？

答：翟永明第一次见面时，第一印象是腼腆，不善言词，也没有感受她有多大的诗才，但她的美丽，明澈透亮的眼睛给人印象深刻。后来，与之接触多了才发觉她在诗歌上是个日日新的天才。她的诗歌与她人一样大气，字句间无不显出女人的优雅与一丝忧伤。诗歌的语境和意境极富艺术感染力，完全是天然之作。她就应该为诗歌而生。

问：游兄，大学期间，您共计油印过几本诗集啊？除了《黑雪》之外。

答：四本诗集，1984年前，1985年后我便消失了。

问：能具体说说名字吗？以及每本诗集油印的具体时间。

答：《街灯》《汇府》《散文诗汇编》。

问：这些诗集都是油印的吧？还有图片吗？

答：都是油印的，没有图片。

问：您参与创办过诗歌刊物吗？您参与创办过诗歌报纸吗？

答：没有参加过诗歌社团，只参加过以骆耕野为首的四

川星星诗社。其他诗歌刊物和诗歌报纸都没有参加过创办。因为我的社交能力很差。

问：参加星星诗社是哪年啊？

答：1980年参加星星诗社，《黑雪》之后。

问：在您印象中，您认为当年影响比较大、成就比较突出的大学生诗人有哪些？哪些诗人的诗歌给您留下了比较深刻的印象？

答：我不知道这些人是不是大学生，我认为也不能简单的定位。影响大的主要是《今天》的诗人，如芒克、顾城、江河、北岛、杨炼等。

问：您在《星星诗刊》发表过作品吗？

答：没有在《星星诗刊》上发表过作品，当时我们非主流不接受。

问：您上大学的时候，四川大学没有诗社吗？

答：四川大学有锦江文学社，当时锦江文学社诗歌很弱。《黑雪》油印后，龚巧明、潇潇几个主编来我寝室准备在下期《锦江》发表我一组诗。但不幸因为政治原因突然夭折了。

问：那您在大学期间没有在公开报刊上发表诗歌作品吗？

答：基本没有。

问：除了《金钟》之外，大学期间您大约写了多少诗歌？现在还有留存吗？

答：没有统计，也没有留存，都是随性而作。

问：目前，诗坛上有这样一种观点，认为20世纪80年代大学生诗歌运动是继朦胧诗运动之后、第三代诗歌运动之前的一场重要的诗歌运动，您认为呢？

答：我认为，怎样归类并不重要，重要的是有这个历史现象就足够了。仁者见仁，智者见智。怎样评说，无伤大雅。

问：上世纪80年代大学生诗人们最热衷的一件事是诗歌大串联，您去过哪些高校吗？和哪些高校的大学生诗人来往比较密切，甚至成为好兄弟？

答：来川大的不少，我们也是在川师、西师、重大走走。成为好朋友好兄弟的没有，但是当时因为诗歌大家能相识相知足矣。这方面的内容找郭健最为合适，他就是当时的一个人物，极善于沟通和社交。找郭健。

问：游兄，您毕业后到了哪里工作啊？

答：一直在交通系统，修路架桥，跟文学毫不搭界。

问：毕业后还写诗吗？

答：不写了，主要是写公文。

问：您的油印诗集，您知道谁的手里还保存吗？

答：我还真不知道。因为当时量都很小，就是50本左右。

问：目前，20世纪80年代大学生诗歌运动这一现象已

经引起诗歌研究者的关注。具体的说，我正在编著《20世纪80年代大学生诗歌运动史》一书，请问，您对我编著大学生诗歌运动史有什么好的意见和建议吗？

答：《20世纪80年代大学生诗歌运动史》的编著难度应该十分大，你能从事这项研究的确让我感动钦佩。那我就预祝你的大作早日发行，也希望你不要太辛苦。

断面质量 第5篇

张茅隧道属郑西铁路客运专线重点工程, 全长8483m, 其中黄土段长3190m。隧道净空跨度13.3m, 高度9.08m, 纵向坡度12.2‰, 设计时速350km/h。隧道黄土段施工是该隧道工程施工难度最大, 也是制约整个工程进度的瓶颈。

2 重、难点分析及对策

2.1 工程特点分析

(1) 隧道埋深及地质情况:

平均埋深约90m, 隧道位于地下水位线以下40～45m, 地下水主要为第四系孔隙潜水, pH值均大于7.5, 对混凝土无侵蚀性, 洞内涌水量约310m3/d。

设计围岩级别为Ⅴ级黄土, 属第四系中更新统 (Q2) 褐黄或棕黄色黏质黄土, 垂直节理发育, 具有弱膨胀性。自稳时间较短, 地下水呈线状流出, 在渗水影响下容易失稳造成掉块或局部坍塌等。

(2) 设计支护参数:

初期支护设计用Ⅰ25a工字钢, 间距0.8m, 超前支护采用42根￠50小导管, 间距40cm, 搭接长度1.8m。拱部系统锚杆采用药包锚杆, 15.5根×2.5m;边墙为￠22砂浆锚杆, 12根×4.0m, 均呈梅花状布置。锁脚锚杆为￠22砂浆锚杆, 4根/处×4.0m。

二次衬砌、仰拱及填充分别采用C35、C30和C25号高性能混凝土, 二次衬砌、仰拱钢筋混凝土厚度分别为60cm、70cm。

(3) 隧道正洞开挖尺寸:

15.5m宽×13.48m高, 断面面积为163.87m2, 预留变形量15cm。

2.2 工程重、难点分析

(1) 黄土段均在地下水位线以下, 部分地段开挖后地下水呈线状流出, 如何保证开挖后拱脚、墙脚不被水浸泡、围岩不失稳坍塌, 保证富水地段的施工质量和施工安全是本工程的难点。

(2) 做好施工过程中黄土构造节理的产状与分布的调查, 及时对因构造节理切割而形成的不稳定部位加强支护以防止坍塌。

(3) 设于线路右侧的2#斜井, 与线路平面夹角450, 全长431m, 设计纵坡为10%。保证正洞与斜井交叉处施工安全及施工质量是顺利进入正洞施工的重中之重。

(4) 仰拱紧跟掌子面, 尽快封闭成环, 二衬紧跟掌子面以加强支护, 保证黄土隧道施工的安全。

(5) 及时准确的进行围岩变形监控量测, 分析围岩变形动态, 反馈指导施工, 保证隧道施工在安全状态下进行也是重点之一。

(6) 严把原材料质量关及高性能混凝土浇注质量, 作到二衬及仰拱混凝土抗渗等级不低于P8、衬砌结构设计使用年限等级为一级、使用年限为100年的设计要求, 同样是隧道施工质量控制的重点。

(7) 本着“防、排、堵、截相结合, 因地制宜、综合治理”的原则, 达到“防水可靠、排水通畅、经济合理、不留后患”的目标, 作好隧道防、排水系统是客运专线富水黄土隧道施工的重点也是难点。

2.3 相应工程重难点采取的对策

(1) 隧道施工的指导思想、要点和原则

①指导思想:科学管理、突破难点、狠抓重点、精品样板。②施工要点:“一短、两快、三严、四及时”, 即短进尺、快循环、快封闭、严格工艺、严格标准、严格管理、及时支护、及时量测、及时反馈、及时仰拱及衬砌施工。③施工原则:遵循“管超前、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的隧道施工原则。

(2) 采取的关键技术

①斜井与正洞交叉段采用垂直挑顶法施工:垂直挑顶法即在斜井与正洞交叉处, 按照矿山棚架法支护原理, 沿正洞拱顶轮廓线开挖一矩形 (3m宽×2.5m高) 小导坑, 小导坑的纵轴线垂直于正洞的纵轴线。然后利用此小导坑的空间进行正洞的初期支护后, 用CD法逐步向正洞进、出口方向扩展形成两个完整的工作面;②上导开挖施做大拱脚防止钢架下沉, 保证下断面施工安全;③喷射混凝土采用纤维混凝土 (纤维掺量1.2kg/m3) , 减少回弹量的同时减小喷射混凝土早期收缩;④为防止黄土遇水软化, 仰拱开挖后基底处理采用喷射15～20cm混凝土, 进而提高基底承载力;⑤无钉铺设全分离式EVA防水板, 防水板焊接采用热熔手工焊接, 焊缝气密性采用充气法检测;⑥纵、环向施工缝涂抹混凝土界面剂并加设中埋式及背帖式橡胶止水带联合防水, 纵、环向止水带搭接处粘结牢固。

(3) 充分认识水对黄土隧道的危害性:富水黄土段开挖后及时封闭开挖面, 尽量缩短岩面暴露时间。洞内施工应加强用水及排水管理。施工排水采用临时集水坑与管道接力方式, 分段泵送排出。中心水沟临时回填级配碎石, 保证水路畅通。及时铲除洞内淤泥, 保证行车安全的同时做到文明施工。

(4) 隧道富水黄土段开挖后由于围岩自稳时间短, 容易失稳造成掉块或局部坍塌, 因此采取管超前、短开挖、及时支护。初期支护完成后及时施做仰拱使其封闭成环, 并尽快进行二衬施工。保证仰拱距开挖面不大于30m, 二衬距开挖面不大于60m。

(5) 尽量选择用水量较少的施工机具, 如锚杆施工采用干钻钻孔等。

3 质量保证措施

3.1 质量保证的管理及组织措施

(1) 加强施工技术管理, 使施工管理标准化、规范化、程序化。承包人在施工前编制了作业指导书、质量控制要点及详细的技术交底;

(2) 严格执行工程监理制度及报监程序, 上道工序未经验收不得进行下道工序施工;

(3) 加强施工测量工作, 按要求频率进行围岩变形量测, 及时分析数据, 掌握变形动态, 及时反馈指导施工, 作到安全先行。定期对水准点、导线进行复测, 保证测量结果的准确性;

(4) 重视试验检测工作, 建立详细的试验台帐。严把进场原材料、成品及半成品质量关、严禁不合格原材料进入施工现场。优选工程施工配合比, 一经批准任何人不得随意改变配合比;

(5) 定期对各种计量仪器及设备进行检查和鉴定, 确保计量检测仪器、设备的精良和准确度, 保证检测结果的准确可靠。

3.2 质量保证的技术措施

(1) 按要求施作超前小导管, 保证间距、搭接长度及外插角符合验标要求, 以防止大面积掉块或局部坍塌;

(2) 上导开挖保证开挖断面符合要求的同时按设计要求施作大拱脚 (0.8m宽×1.0m高) , 并用纤维混凝土喷射密实, 有效防止钢拱架下沉及初支变形;

(3) 重点检查钢架安设及锚杆施作是保证初期支护质量的关键。钢架基底找平后垫槽钢防止沉降或纵向变形。钢架单元间接头部位是其受力的薄弱环节, 该处的高强螺栓一定要上齐、上紧, 钢架与连接筋焊接牢固。

上断面拱脚部位施作法向锁脚锚杆 (4根/处×4m) , 尾端弯成“L”型后与钢架焊接牢固, 并保证注浆饱满, 使初期支护与围岩形成一个共同承载环, 有效的防止钢拱架下沉或掉拱, 同时有利于下断面安全施工;

(4) 保证网片尺寸及搭接长度符合设计要求, 并与钢架、系统锚杆联接牢固, 并应尽可能多点联结, 减少喷射混凝土时出现“弦振”现象导致网片后混凝土喷射不密实造成空洞;

(5) 为确保隧底结构施工质量, 仰拱开挖后将虚碴及积水清理干净;本着先保护后加固的原则, 防止黄土遇水软化, 及时喷射15～20cm混凝土, 进而提高地基承载力;

(6) 仰拱混凝土浇注采用弧型挡头模板, 保证仰拱厚度及弧度;采用浮模, 保证边墙脚砼振捣的密实性;

(7) 铺挂无纺布前清除基面尖锐物, 保证基面平整牢靠、清洁, 不平整处用水泥砂浆找平处理, 避免混凝土浇注时刺破防水板;

(8) 隧道防、排水采取防水板与无纺布间每10m设一道环向盲管 (￠50mm) , 采用三通将盲管与纵向排水管 (￠160mm) 联结牢固, 并通过横向排水管将水引至中心水沟, 在渗水严重地段加密安装环向盲管;

(9) 严格控制仰拱钢筋层间距, 避免因伸入二衬钢筋层间距过小造成的二衬钢筋保护层厚度过大;

(10) 严格按规范选用合格的混凝土用原材料, 确保高性能混凝土质量。严格控制水灰比及外加剂掺量, 保证混凝土具有高强度、高耐久性及良好的抗渗性及抗冻性等特点;

(11) 保证混凝土在运输过程中不发生离析、严重泌水及坍落度过度损失现象;在浇注过程中保证混凝土分层、连续浇注、振捣密实, 且混凝土自由倾落高度不超过2m, 防止混凝土离析。脱模后及时对混凝土进行养护, 保证混凝土早期强度。

3.3 质量通病的预防措施

鉴于客运专线“高质量、高标准”的要求及黄土隧道独特的地质性质, 采取有效措施对质量通病进行预防是顺利完成大断面黄土隧道施工的关键。

(1) 黄土隧道开挖后防坍:黄土隧道开挖后裂隙发育较快, 在渗水及自重作用下随时出现大面积掉块或局部坍落。

预防措施:开挖前精心施做超前支护, 开挖后及时初喷并及时初期支护, 必要时采取临时支护。坍塌较深的部位采取架设钢筋网片后进行喷射混凝土, 保证回填密实, 必要时进行注浆处理。

(2) 初支 (特别是钢拱架) 背后出现空洞。超挖或局部坍塌后未及时进行回填处理或回填不密实, 操作手喷射混凝土时往往垂直与岩面喷射导致钢架后喷射不密实。

预防措施:喷射混凝土作业时, 首先应喷射钢拱架两侧, 密实后再喷射中间部位。及时对超挖或坍塌部分用同级混凝土回填, 塌落较深的部位采用架设锚杆、网片支护形成骨架后进行混凝土喷射, 保证回填密实, 必要时进行注浆处理。

(3) 二衬钢筋保护层过大。原因分析:仰拱钢筋层间距不满足设计要求, 导致伸入二衬钢筋层间距过小造成外侧钢筋保护层过大。

预防措施:严格控制仰拱钢筋层间距, 二衬钢筋安装时层间环向每4m左右设定位筋, 加强过程控制。

(4) 混凝土浇注间隔时间过长往往会导致二衬混凝土浇注的层次明晰可见, 即在混凝土表面有比较明显且较为规则的水平层或不规则的纹理。

预防措施:混凝土浇注间隔时间应保证先浇混凝土具有良好的重塑性, 并加强对接茬处混凝土的振捣。当间隔时间超过混凝土初凝时间时, 必须对先浇注混凝土面进行凿毛处理, 并安装遇水膨胀止水条后继续浇注混凝土。

(5) 混凝土表面色泽不一致, 形似晴天多云, 或局部如鱼鳞斑痕状。这是由于混凝土坍落度反复变化, 且波动数值较大;配合比不合理或有异常变化所致。

预防措施:采用合理配合比, 保持混凝土坍落度及其它工作性能的稳定性。

4 结束语

结合工程实际对大断面黄土隧道施工重、难点进行了全面分析, 并对针对相应重、难点及质量通病采取的一系列措施进行了总结。但是目前, 鉴于客运专线黄土隧道断面大、富水、技术含量高、质量要求严等特点, 施工经验尚未成熟, 笔者所述难免存在不足之处, 希望同仁参阅后提出改进意见。

参考文献

[1]周爱国.隧道工程现场施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]陈小雄.现代隧道工程理论与隧道施工[M].西南交大出版社, 2006.

[3]铁道部经济规划研究院.TZ214-2005.客运专线铁路隧道工程施工技术指南[S].北京:2005.

篇首语:广州断面 第6篇

20世纪90年代之后随着市场经济体制在全国范围的确立和中国经济持续高速增长, 中国成为全球化进程中至关重要的一个组成部分。在这个进程中广州建筑已经和正在发生着一些变化。一个最直接的现象是这些年来广州建筑师不仅仅在广州做设计, 而广州的建筑也不仅仅是由广州建筑师来设计。广州建筑实践在新形势下与经济、社会、文化和政治力量之间的关系需要进行全面审视。一些过去的经验和认识也需要在新条件下重新检视和验证其合理性和有效性。摆在广州建筑师面前的是诸多急待思考和解决的问题。

比如当市场已经成为一种统治性的力量之后, 它是不是必然支持和推进一种个性化的、创新的设计实践?建筑创作如何面对社会需求与市场需求之间的矛盾?当全球化的浪潮以压倒性的通用技术和市场机制日益剔除地方文化的特征和传统的特殊性的时候, 广州建筑师所面对的现实是否和其他大城市趋于一致和相似 (比如空调的大规模使用, 正在使广州和珠三角地区的建筑设计越来越少地考虑气候条件) ?如果是这样, 那么岭南文化的地域性还能否为建筑师的创作提供有效的动力和素材, 或为建筑师提供平衡全球化与地域性之间矛盾关系的杠杆?……

主题专栏试图从一个侧面反映上述新的条件和现实状态下的广州建筑师的实践。吴中平的文章从公共性这一现代社会和城市的基本特征出发, 介绍和解读了广州南越王宫博物馆建筑设计竞赛的参赛作品, 使我们看到广州城市空间正在和可能发生的变化, 以及建筑师对这种变化的理解。邵菱从开发者的角度记述了库哈斯参与广东省美术馆时代分馆设计的过程, 呈现了一段在广州建筑实践中较不具有典型性的商业开发与明星建筑师的互动。李涛对广东四大园林与北方士大夫文化之间的渊源的追踪, 从个体案例的角度揭示了岭南文化从来不是孤立的。

超大断面隧道开挖方法 第7篇

1 全断面开挖法

全断面开挖具有较大的工作空间, 适用于大型配套机械施工, 且其施工速度快, 并由于是单工作面作业而便于施工组织和管理;但由于该种方法开挖面大而导致围岩相对稳定性降低, 同时由于每循环工作量相对较大要求有较强的开挖、出渣能力及相应的支护能力。该种工艺施工时宜采用液压凿岩台车, 隧道较短则可采用多功能台架气腿凿岩钻孔技术;装渣则宜采用大斗容的铲装机、挖装机或装载机, 锚杆施工可根据现场情况选用凿岩台车、锚杆台车或锚杆钻机, 混凝土喷射应采用喷射能力不小于5m 3/h的湿喷机, 条件允许则可采用集装料、配料和喷射于一体的喷射三联机。全断面开挖应有较大的断面进尺比以求获得较好的爆破效果, 但由于开挖断面大、用药量大导致爆破引起的震动较大, 因此需进行严格的爆破设计, 对于有严格振动要求的隧道应采用可降低炸药用量30%, 爆破振动减小50%的下导洞超前法开挖。

2 台阶法

所谓台阶开挖法即是将断面横向分割为两个或三个部分来分别进行开挖, 其根据地质条件、断面大小和机械配备情况可分为两台阶或三台阶, 台阶开挖法对围岩的使用范围很广, 对开挖设备的配置较全断面法要求低, 但采用该种方法施工应注意台阶长度的选择, 一般根据初期支护形成闭合断面的时间要求和上半断面施工时开挖、支护以及出渣等机械设备所需空间大小要求进行选择, 一般在钻爆法开挖的石质隧道内采用长台阶法而在机械开挖的土质隧道内采用短台阶法。

2.1 长台阶法

长台阶法是指除了对石质较好的短隧道, 该工艺台阶长度一般控制在5倍洞室开挖宽度以满足上台阶工作台架等设备避炮需要, 同时也可形成洞内下台阶施工、仰拱施工以及二衬施工等后续工艺的流水施工作业, 以加快施工进度;台阶高度一般采用6~7m左右以满足大型岩土运输设备作业, 下台阶的开挖高度一般取4~4.5m可满足不需要工作台架即可进行下台阶施工, 仰拱的开挖高度一般为2~2.5m以满足仰拱矢高及采用钢栈桥分段开挖的要求。该法施工需注意的问题:超前支护。在Ⅳ、V级围岩施工中上台阶开挖断面需采用导管超前预注浆来加固地层, 必要时应采用预留核心土以确保掌子面的稳定性;斜坡道的设置。其作为上下台阶的连接通道对上下半断面作业的干扰、下台阶面的稳定、洞室的安全都有重要影响, 其一般按1∶3的坡率设置, 在不安装钢拱架的I、Ⅱ级围岩内将斜坡道设置在隧道的一侧, 其可以加快下台阶施工速度, 在需安装钢拱架的围岩内一般在下台阶中间拉槽设置斜坡道, 并需对两侧边帮喷射混凝土加固;台阶保护。由于上台阶底部未采取封闭措施因而其不利于受力, 尤其是处于软岩隧道内台阶土体经水浸泡而软化可导致拱脚下沉周边围岩松动, 因而在对上台阶采用喷射混凝土加固的同时应对洞内积水及时抽排。

2.2 短台阶法

目前应用较为成功的短台阶法主要是三台阶七步开挖法, 即在隧道开挖过程中将隧道分为上、中、下三个台阶七个开挖断面, 将七个不同的位置相互错开同时开挖, 分部同时支护形成支护整体, 该种方法适用于土质隧道开挖, 过程中结合喷射混凝土及时封闭开挖面, 用超前导管、钢拱架、挂网以及锚杆等对土体进行加强以限制隧道周边土体因开挖产生的围岩应力的不利分布, 并通过短开挖、快循环等来减少对隧道周边土体的扰动, 或采用预留核心的环行开挖法, 以预留核心土来确保隧道开挖工作面的稳定, 同时该方法利于及时对拱部进行初期支护以加强开挖未支护隧道的稳定性。该种工艺主要施工步骤为:

超前支护。超前支护是指在进行下步开挖前利用上一循环架立的刚架施作, 一般采用小导管注1∶1的水泥水玻璃浆液的方法;环行导坑开挖。开挖过程中一般采用人工与机械配合开挖将土体挖出核心土范围以外以便于装渣, 每次开挖一般进尺一个钢架间距, 挖掘机开挖至轮廓线附近30~50cm, 之后由人工采用风镐沿轮廓线进行开挖, 开挖过程中严禁拱脚超挖, 开挖后拱脚采用扩大拱脚垫支枕木以防止拱脚原土被破坏;上台阶支护。开挖后及时喷射钢纤维混凝土对开挖面进行支护, 之后架设型钢拱架, 相邻两工字钢之间采用钢筋在工字钢内外缘交错连接, 钢筋铺设时应随初喷混凝土表面起伏铺设, 钢筋网格间距一般为20×20cm, 钢筋网片一般在洞外加工, 洞内安装, 其相互间搭接长度不小于30d, 钢架搭接完成后即进行锁脚锚管施工, 锚管钻进后即进行注浆, 以便通过钢筋与型钢拱架焊接便于整体受力;中、下台阶开挖。仰拱开挖采用全幅施工, 上面铺设仰拱栈桥, 开挖长度每次控制在2个拱架, 开挖后应立即喷射混凝土以封闭基底, 之后安装仰拱拱架并喷射混凝土以至设计厚度实现初期支护成环。排水沟施工。在仰拱初支封闭前应进行排水沟施工, 一般采用人机配合以挖除沟内部分土体, 之后进行管座混凝土铺筑并安装水管, 然后按施工顺序进行土工布、碎石施工。

3 分部开挖法

3.1 双侧壁导坑法

该方法又称为眼镜法, 其是按照竖向分割的原理将大跨度隧道分为几个小跨度隧道进行依次开挖。首先错开一定距离、依次开挖左右两侧导洞并及时施作初期支护, 之后错开一定距离开挖上台阶并及时施作拱部初期支护, 之后进行下台阶开挖并及时进行支护, 然后分段拆除导坑隔壁后进行二次衬砌。该种方法施工中应保证侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面, 导坑断面宜为整个隧道断面宽度的1/3, 由于下台阶施工对掌子面开挖影响较大, 实际施工一般是两个侧导坑和上台阶连续施工, 待全部完成该工法段后再开挖下台阶施作仰拱等。

3.2 中隔壁法

该种方法施工工序为首先将导坑上部进行开挖及支护, 之后进行先行导坑的中下部开挖及支护, 后行导坑上部开挖及支护, 后行导坑中下部开挖及支护, 之后进行超前支护, 最后进行二次衬砌。该种方法施工应在一侧中隔壁完成后方可进行另一侧开挖, 钢架的接头应与底部开挖高度一致, 各部开挖时周边轮廓应尽量圆顺以减小应力集中, 待仰拱施工完毕后方可拆除中隔壁施作二次衬砌。

4 结语

随着大断面隧道的采用, 其开挖技术也随之深入发展, 在开挖技术研究中应始终把持其是在地层应力转换和建筑物结构应力转换的过程中进行, 并坚持“新奥法”原理, 不断总结、完善和运用各种新工法、新工艺, 为优质、安全的完成隧道施工提供保证。

摘要：分别论述了全断面开挖、长短台阶法、短台阶法以及分部开挖法等多种超大断面隧道开挖施工技术。

关键词：超大断面,隧道,开挖

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.TB10003-2005铁路隧道设计规范[S].北京:中国铁道出版社, 2005.

隧道全断面施工数值模拟 第8篇

1 工程概况

某隧道设计为双线分离式单向双车道隧道;左线全长3 659 m, 右线全长3 690 m;最大埋深859 m, 为深埋特长隧道。单洞净宽9.25 m, 净高5.00 m。施工过程中局部围岩曾经严重变形, 初期支护开裂、侵限。地应力测试表明隧道地应力值较高, 方向主要受现今活动构造应力场控制。最大主应力方向与隧道轴线夹角84.2°左右, 与水平面夹角24°左右, 水平应力大于垂直应力, 对隧道围岩稳定非常不利。经讨论决定选取30 m高地应力偏压支护试验段, 采用加强的支护参数, 安装相关监测仪器, 获取围岩与支护的变形和受力特征以探索变形机理和评价支护安全性, 给后期设计与施工积累经验。

2 隧道施工数值模拟

隧道施工过程的数值模拟主要是计算岩体在开挖及支护设置等各个施工阶段的物理力学特征量, 其基本方程为:

其中, M为施工阶段总数;[K0]为开挖前岩体的初始总刚度矩阵;[ΔKi]为施工过程中岩体初期支护结构刚度的增量或减量, 其值为挖去岩体单元及设置或拆除支护结构单元的刚度;{ΔFi0}为由开挖释放产生的边界增量节点力列阵, 初次开挖由岩体自重、地下水荷载、地面超载等确定, 其后各开挖步由当前应力状态决定;{ΔFiF}为施工过程中增加的节点荷载列阵;{Δδi}为某一施工阶段产生的节点增量位移列阵。

2.1 模型建立

计算采用平面应变单元, 由现场位移监测并通过位移反演获得计算所需围岩参数, 并结合岩体的室内试验及隧道设计资料等进行综合考虑后对模型参数进行修正取值。

根据隧道埋深及开挖断面尺寸, 模型计算范围取为100 m×80 m的一个矩形区域。在模型的上边界按自由边界处理, 两侧及底边施加垂直于法向的位移约束。

2.2 数值模拟结果分析

在ANSYS中杀死开挖岩体及所有支护结构对应的单元进行隧道全断面开挖二次应力场及位移场的模拟, 得到如下开挖引起的二次应力场及位移场 (见图1和图2) , 由图1可见二次应力场的最大等效应力对称的出现在两侧拱脚部位, 其最大值达到了1.66 MPa, 该现象的发生是由于该部位曲线曲率较大产生应力集中所致。由于模型只考虑了自重应力的作用, 所以围岩理所当然在拱顶与仰拱部位的位移均较大, 如图2所示。对比上述最大位移场和等效应力场的分析可见对围岩稳定性的分析不能单从应力或应变进行, 而应将受力特征与变形特征结合以进行综合考虑。

以下进行开挖后初期支护的施工模拟, 该步通过在ANSYS中激活初期支护结构对应的单元然后加载实现。得到了支护结构的内力及支护后围岩的三次应力场及位移场 (见图3～图6) 。

可见在给定的围岩及支护条件下, 围岩屈服范围较小, 屈服区主要分散于拱脚和底部仰拱范围, 且深度均在3 m以内, 并未形成环状屈服带。对比二次应力场和三次应力场可见初期支护施作后围岩的应力状态发生了一定程度的调整:由于支护结构的刚度较围岩大, 围岩向临空面的变形受到了限制, 导致其应力向远离临空面的方向释放调整, 初期支护的施工限制了围岩向临空面位移的发展。从各种支护结构的内力来看其值都远小于其自身强度抗力, 且变形也不超过规范限定值, 故结构总体稳定。

此外, 本文还通过变换模型中锚杆参数对有锚杆支护与无锚杆支护及变化锚杆支护范围等情况下初期支护的内力变化规律和围岩变形规律进行了模拟研究。结果表明, 拱顶围岩的位移和系统锚杆的加锚起始角度近似满足如下按拟合公式:y=-3 x2+4e-4 x+1.51;而抑拱位移随加锚区起始角度的变化近似成一直线关系;初喷混凝土弯矩和加锚区起始角度的变化近似满足以下拟合式:y=-0.103 2 x2-5.735 1 x+13 401;支护最大轴力受加锚起始角度的影响程度以30°为界。

3结语

数值计算表明:在现今应力场和岩体工程地质结构条件下围岩向临空面的变形以拱顶及仰拱处垂直变形为主, 水平变形仅存在于拱脚一定范围内。松散破碎岩体形成的山压是造成拱顶变形的主要原因。在数值模拟中还发现锚杆轴力的现场监测值要大于数值模拟计算结果。从现场初期支护的实际变形及开裂情况来看局部出现的裂缝多为纵向裂缝, 且大多分布于拱顶至拱腰部位, 这与数值计算结果基本一致。现场监测数据也表明初支护受力和围岩的变形受垂直应力控制且量值不大。针对这种情况对隧道的施工提出了以下建议:针对该条件下围岩, 建议取消钢拱架加强喷锚支护及时封闭围岩, 允许坚硬围岩在喷锚柔性支护下充分变形, 释放其变形能, 但是针对较软弱夹层和相对挤压破碎带应加强支护和施工监测。施工实践表明, 运用监控量测结合数值模拟的方法对围岩及支护结构应力应变进行分析进而指导施工是一种方便、有效、可行的方法。

摘要：根据新奥法原理并结合工程地质条件, 采用全断面开挖施工, 对隧道施工进行了数值模拟, 就其模拟结果进行了详细分析, 从而找出隧道施工中围岩及支护结构的应力应变发展变化规律。

关键词：隧道,全断面施工,数值模拟,围岩,支护结构

参考文献

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[2]王树理, 王树仁, 杨万斌, 等.地下建筑结构设计[M].北京:清华大学出版社, 2007.

[3]龚晓南.土工计算机分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[4]孙钧.地下工程理论与实践[M].上海:上海科学技术出版社, 1996.

[5]贺鹏, 董荣书, 刘欣.安龙铺隧道开挖过程动态数值模拟分析[J].公路交通技术, 2007 (6) :88-91.

断面测量 线路设计不可缺失的因子 第9篇

关键词：断面测量线路设计

输电线路路径的选择，是线路勘测设计工作的一个重要环节，必须全面考虑线路路径与国家、部门其他建设项目相互地理位置之间的合理关系，同时还要研究比较线路所经地带的地形、水文、地质条件，在满足上述条件的情况下，选择距离最短、施工方便、远行安全、便于维护的路径。受诸多因素的限制，选取一条合适的输电线路路径是相当困难的。

在选定路径中，测出各地形变化点的高度和距离，以显示该线路上的地形起伏形状，这种测量叫断面测量。它可分为纵断面测量及横断面测量两种。测纵断面的目的是为了绘制纵断面图，用以排定杆塔位置，考虑导线驰度对地、对跨越物的垂直距离是否符合安全规程的要求。测横断面的目的是为了考虑线路两侧边线对地距离和杆塔基础施工基面是否符合技术要求。一般规定边线地面高于中线地面0.5米时，或线路在大于1:5的斜坡上通过时，除测出中线断面外，还要测出边线断面和横断面。

在实际测量工作中，特殊地形的断面测量是非常关键的，断面点的缺失可能引起严重的后果。

2008年，在我局三屯至景忠山35KV线路设计中。遇到了前所未有的困难。该线路全长8.467公里，导线采用LGJ-240／30，为避开大秦铁路与铁选企业密集区，线路必须跨越孤立的高山一座(海拔358米)。为尽量减小垂直档距，采用7813—35.7与7813—11.7配合使用，经验算，13#塔在各种工况下的垂直档距如下：

最大覆冰：893.72米

最高气温：827.24米

最低气温：985.80米

最大风速：889.82米

因此，国标塔库中7813—11.7满足使用条件被选用直至订货组装，当导线架设完毕，发现北侧边导线对山坡净距离仅有3.9米，不能满足线路安全运行需要，最后只得进行了消坡处理。

经济损失固不可免，经验教训似可总结如下：①测量设计者对特殊塔型认知不足：7813—11.7横担宽为14米，特殊地形使用时应着重考虑边导线风偏问题。②7813—11.7一般使用在落差较大的山顶，且往往伴随着基础降基，而本例中13#塔依地形必须降基3米，此时横断面点的采集很可能被忽略。如综合考虑地形地貌与基础降基，13#塔采用7813—14.7是合理的。③线路经过山坡或线路中心一侧有突出物时，一定要结合导线的风偏影响考虑路径方向，选择在山脊较宽的地方通过。

隧道特殊地质断面施工工艺 第10篇

关键词：隧道,特殊地质断面,三台阶预留核心土七步流水开挖支护法

1 工程概况

在作者参与建设的江西吉莲高速公路项目A7标高桥二隧道施工中, ZK48+355~ZK49+155段设计为Ⅲ级围岩, 施工过程中部分路段出现半边土方半边石方的特殊断面。其中左侧是全风化砂性土在地下水的作用下形成泥石流施工现场, 右侧是花岗岩完整地质。前期按设计Ⅲ级围岩要求施工出现冒顶坍方, 坍方冒顶高度45m, 数量4000m3, 施工断面见 (图1) 。

针对该段地质的复杂性, 业主、设计、监理都非常重视。经专家组会审后, 要求重新对该段地质进行钻探, 明确前方50m围岩定性Ⅵ级围岩, 改变施工方案。变更设计要求采用CDR (图2) 开挖支护方法施工。

施工前业主、设计、监理、地质等参建方十分重视并要求项目部根据设计要求, 结合该段地质特性, 突出重点、难点项目, 精心组织, 科学管理, 合理安排, 严格过程控制, 确保安全, 采取一切有效的措施加快完成本段开挖支护任务。

2 施工方案

2.1 施工步骤

施工中为了预防一半土方一半石方隧道断面变形极易造成坍塌问题, 依据新奥法原理改进施工方案, 采用三台阶预留核心土七步流水开挖支护法 (见图3所示) , 结合喷射混凝土及时封闭岩面, 用超前管棚 (超前小导管支护) 、钢支撑、挂网、锚杆等加强土体强度与约束岩体松弛和变形, 按照“短开挖, 少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”原则组织施工。

2.2 施工工艺流程

施工工艺流程见图4所示。

2.3 施工方法

超前支护先行, 即采用超前小导管超前支护, 上台阶采用左右侧弧形导坑法分别开挖 (特别注意, 应先开挖土方一侧导坑, 支护稳定后再开挖另一侧石方导坑, 避免因开挖石方侧造成土方一侧因自身自承能力差而失稳, 形成坍塌) , 施作拱部初期支护, 中、下台阶左右错位开挖及施作边墙初期支护, 仰拱紧跟下台阶施作尽早闭合成环。

全断面分三个台阶和仰拱共八个工作面平行流水进行, 各台阶长5m左右, 相错5m左右。同时仰拱、二衬紧跟, 距下台阶掌子面分别为20~30m。

2.4 施工顺序 (如施工示意图3)

(1) 施作第一步弧形:cde弧形打入超前双液注浆小导管以及超前锚杆, 超前小导管设计长度3m, 按三台阶起步施工方法施工, 风险在于左侧拱部局部坍方。为了避免右侧爆破不会导致左侧拱顶坍方, 我部调整为每循环打入4~6m的超前小导管;设计超前小导管环向间距30cm, 根据前一阶段施工情况总结经验按设计施工是无法满足现场实际要求的, 审图专题会议我部多次提出加长和加密左侧拱部超前小导管, 虽然会议没有明确答复, 但是我部仍然保留自己意见根据实际调整参数。实际施工过程中左侧拱部超前小导管环向间距调整为10~15cm布设, 有效地确保了右侧断面爆破时左侧拱部不再出现土方坍塌;右侧实体围岩部分采用超前砂浆锚杆按设计要求施工。

(2) 开挖方法:在上台阶土石交界处竖向挖出一条土石分界槽, 右侧采用钻眼爆破施工。爆破完成采用挖掘机挖出弧形断面, 不足部分采用人工羊镐锄、风镐等工具修凿控制环形开挖尺寸, 每循环进尺0.5m, 预留核心土, 以核心土作为支护施工平台cde弧形工字钢, 打入锚杆、挂网喷护混凝土完成cde弧形支护。第二次循环, 首先把右1上部弧形炮眼打完, 然后采用挖掘机挖除核心土6-1, 继续右侧打眼完成后爆破。爆破完成后依次挖出弧形断面cde, 依次按前面的顺序, 架设工字钢、挂设钢筋网, 打入锚杆, 完成喷混凝土。继续往前施工至第一台约5m, 进入中台阶施工, 始终保持上台阶比中台阶提前施工5m。

(3) 中台阶施工:先挖除左侧土方进尺1m, 每次接cd工字钢1~2榀, 如发现土质松软时候, 首先架设纵向设置一根I20工字钢作为拱架的垫底, 支撑纵向梁加强钢支撑承载力, 然后再接入cd弧形拱架, 上下焊接牢固, 依次打入锁脚锚杆, 锁脚锚杆左侧根据实际围岩加密, 拟定环向间距 (0.5~1m) 确保拱架支撑稳定和安全性, 依次挂网喷射混凝土。右侧钻眼爆破完成后立即采用挖掘机把ef弧形断面清渣, 部分清渣修凿采用人工作业, 当断面达到设计尺寸要求后, 立即接入中ef环向工字钢, 顺次打入锚杆、挂网喷混凝土完成右侧支护。接着挖除6-2核心土继续施工下一个循环作业, 中台阶断面滞后上台阶断面5m左右。循环进尺1m, 每次支护cb、ef左右侧弧形断面工字钢支护2榀, 挂网喷混凝土结束一个循环。

(4) 下台阶施工:总体作业顺序与中台施工一样, 先挖除左侧土方进尺1m, 右侧钻眼爆破施工, 中台阶断面滞后上台阶断面5m左右。利用机械清渣, 循环进尺1m, 每次支护ba、fh左右侧弧形断面工字钢支护2榀, 挂网喷混凝土结束一个循环, 这样使adh断面形成封闭。

(5) 在以上adf断面完成后再施作仰拱断面, 仰拱断面可以采用半断面封闭施工, 也可以采用全断面施工, 每次循环施工3~5m;循环以上步骤, 直至隧道Ⅵ级围岩段施工结束为止。

2.5 二衬施工

根据围岩量测围岩收敛结果, 及时挂设防水卷材与绑扎钢筋, 施做二次衬砌混凝土, 二衬与仰拱控制距离不超过40m。

3 监控量测技术

3.1 监控量测

现场监控量测是新奥法设计与施工的重要组成部分。通过对隧道进行监控量测, 可指导施工、预报险情、确保安全。需进行的监控量测项目见表1。

隧道周边允许位移值的判定, 根据以往的成功经验, 利用隧道周边允许位移值对本隧道的拱顶下沉、净空收敛位移值进行管理, 详见表2《隧道周边允许相对位移值》。

3.2 劳动组织

劳动力组织、人员配备见表3。

4 机具设备

(1) 工程材料

主要工程材料为水泥、碎石、中粗砂、管材、钢筋、型钢、混凝土外加剂等。

(2) 机具设备

主要机具设备见表4。

5 质量控制

5.1 质量控制要求

执行施工设计图纸、《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009) 、《公路隧道施工技术细则》 (JTG/T F60-2009) 、《公路工程质量检验评定标准》 (JTG F80/1-2004) 。

5.2 质量控制措施

(1) 挖掘机环形开挖时, 要预留20~30cm人工修整, 避免超欠挖。

(2) 上部钢支撑的锁脚锚杆应向下以10°~30°的角度斜插, 以起到承载拱扩大拱脚的作用。

(3) 钢拱架的安设精度要从间距、垂直度等方面严格控制, 避免侵入二次衬砌, 喷射混凝土要先喷钢拱架两侧, 包裹钢拱架, 喷射时要注意钢拱架背后不能有空洞。

(4) 仰拱整体灌注, 严禁半幅施作, 仰拱衬砌层与填充层施工缝错开50cm以上, 防止地下水冒出。

(5) 衬砌防水板的铺设要防止防水板与土工布连接处破损 (破损后应补焊) , 以免影响防水效果。

(6) 预留的预埋件的位置应准确, 避免安设预埋件时出现倾斜现象。

(7) 加强二次衬砌混凝土的振捣, 防止出现蜂窝、麻面现象。

6 安全措施

(1) 开挖时根据围岩类别、围岩含水量、埋深等情况, 确定每循环进尺, 避免冒进坍塌;下部开挖避免对开, 造成钢拱架悬空。

(2) 初期支护要及时施作, 及早封闭, 达到围岩与支护共同受力。

(3) 施工中应加强对水的整治与处理, 避免软化围岩。

(4) 严格控制上部开挖、下部开挖、仰拱、衬砌各个工序之间的合理距离, 力争各工序有序化作业。

7 环保措施

(1) 洞口和生活区设置污水处理池, 生产和生活废水经处理达标后方可排放。

(2) 合理安排出碴时间, 做好装运车辆的封闭和清洗, 将碴土对道路和环境的影响降低至最小程度。

(3) 对施工现场和运输便道以及邻近施工区街道等易产生粉尘的地段定时进行洒水降尘, 勤洗施工车辆, 保持湿度、控制扬尘。散装材料采用覆盖运输、存放。

(4) 尽量选用噪声小的施工设备, 将噪声较大空压机、发电机等设备安设在室内, 减少对外界的干扰。

(5) 隧道弃碴场遵循先挡后弃的原则, 做好碴场的防排水系统, 防止雨水冲刷弃碴流失, 堵塞河道或污染环境。

8 施工总结