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關鍵詞： 大跨簡支梁橋；無縫線路；線剛度優化；ANSYS二次開發
中圖分類號： U442.5文獻標志碼： APier Linear Stiffness Optimization of LargeSpan
大跨高墩長聯簡支梁橋是鐵路無縫線路建設中常用的型式，特別是山區鐵路.但跨度超過48 m的簡支梁橋墩頂縱向水平線剛度優化設計的研究很少，相關規范中沒有規定[1]，且大跨高墩簡支梁橋墩臺也沒有標準圖可依.
設計人員設計橋墩時，需不斷調整墩身尺寸反復試算，以滿足橋上無縫線路要求，不僅設計工作量大，而且人工調整的橋墩線剛度取值不合理，橋墩之間線剛度不協調，導致橋墩設計尺寸偏于保守，橋梁投資不經濟.
本文通過建立參數化結構分析模型和優化模型，采用ANSYS提供的零階優化方法[23]對跨度64 m的高墩長聯簡支梁橋上無縫線路橋墩線剛度[45]進行了優化，為跨度64 m的簡支梁橋墩頂縱向水平線剛度限值提供了參考.1結構參數化模型的建立1.1力學模型橋上無縫線路[6]是一個復雜的結構體系，軌道、主梁、橋墩、基礎以及橋梁兩側路基之間相互影響[711]，借鑒橋上無縫線路現有力學模型[1214]，按照鋼軌、主梁、橋墩尺寸建立了圖1所示的力學模型.
西南交通大學學報第48卷第2期喬建東等：無縫線路大跨簡支梁橋橋墩線剛度優化鋼軌與主梁上翼緣之間采用線彈簧模擬道碴層，彈簧剛度系數為常數；主梁、橋墩及基礎剛度按實際截面選取.為了準確反映鋼軌與主梁的協調變形，用剛臂將主梁上翼緣與主梁中性軸、主梁中性軸與支座連接，通過釋放約束模擬固定支座和活動支座；采用ANSYS參數化建模，以優化墩頂縱向水平線剛度.
該模型有以下特點：
（1） 采用道床連接彈簧能夠模擬道床的豎向阻力和縱向阻力；
（2） 將主梁上、下翼緣與主梁中性軸作剛臂處理，且將實際橋墩及基礎納入力學模型，能夠充分模擬鋼軌、主梁、橋墩和基礎的協調作用機制；
（3） 采用參數化建模，有利于優化設計.1.2橋上無縫線路工程實例以一座擬建客貨共線無縫線路單線有碴簡支梁橋（圖2）為研究對象，橋跨布置為9×64 m預應力混凝土簡支箱梁，梁高5 m，墩（從左至右依次為1#～8#墩）高分別為29、41、44、44、47、47、51和43 m；道碴層厚0.65 m，橋上無縫線路結構型式與路基一致，線路道床阻力為常數.
主要設計參數：
（1） 設計荷載：中活載；
（2） 制動力參數：取豎向靜活載的10%；
（3） 橋臺線剛度：1 500 kN/cm[1]；
（4） 線路縱向阻力：計算伸縮力時，縱向阻力取70 N/cm.計算撓曲力時，若軌面無荷載，縱向阻力取70 N/cm；若軌面有荷載，機車下縱向阻力取110 N/cm，車輛下縱向阻力取70 N/cm[1]；
（5） 有碴軌道混凝土梁溫度差：15 ℃[1]；
（6） 設計采用60型鋼軌.
根據確定的上述主要設計參數，建立該橋梁的有限元模型.模型中，主梁、橋墩采用Beam188梁單元模擬；鋼軌采用Beam4梁單元模擬；鋼軌與主梁之間的道碴層以及基礎采用Combin14彈簧單元模擬；固定支座和活動支座通過釋放梁端約束實現.
驗算項目優化前優化后變化率/%規范限值鋼軌最大附加拉應力/MPa工況123.325.28.5181工況227.537.235.2781鋼軌最大附加壓應力/MPa工況153.757.67.2661工況230.133.912.6261墩身混凝土最大壓應力/MPa1.974.20113.2016.1墩身混凝土最大拉應力/MPa0.650.707.691.52梁軌快速相對位移/mm2.53.436.004墩頂縱向位移/mm11.013.018.1840墩身混凝土總體積/m314 98912 08919.35—
結果都留有一定的安全儲備.因此，本文的優化程序具有較強的通用性.4結語橋墩縱向水平線剛度是橋上無縫線路設計的關鍵技術參數，橋上無縫線路縱向附加力、梁軌快速相對位移在很大程度上取決于橋墩縱向水平線剛度.為保證軌道結構的安全適用性，應對橋梁墩頂縱向水平線剛度進行限定.
通過APDL參數化語言對ANSYS進行二次開發，建立參數化結構分析模型和優化模型，利用ANSYS提供的零階優化方法對跨度64 m的高墩長聯簡支梁橋墩頂縱向水平線剛度進行了優化研究.
優化后橋墩混凝土總用量節約了19.35%，優化效果顯著.通過實例計算與分析，建議跨度64 m的高墩長聯簡支梁橋墩頂縱向水平線剛度限值控制在750 kN/cm以上.此外，采用優化技術，使大跨長聯簡支梁橋各橋墩的設計自動化，縱向剛度相互協調，提高了設計效率和設計質量.
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(上海工程技術大學城市軌道交通學院，中國 上海 201620）
【摘 要】本實用新型的地鐵隧道結構形式，包括隧道承壓部分、填充材料部分和外部保護層，這種隧道結構通過在隧道管壁之間進行填充新型材料，可以延續使用目前的盾構法，只需改變管片的形式，按照新的結構生產管片，繼而以管片的形式進行拼裝，不用改變施工工法。新型隧道同時可以根據不同地區的不同地質條件和周邊環境要求選擇減振為主、減噪為主或防漏水為主的材料，通過中間的材料吸收列車經過時產生的震動與噪音，從而達到減振減噪的效果。
關鍵詞 新型隧道結構；減振減噪；填充材料
0 引言
自地鐵開始運行以來,地鐵對周邊環境的振動影響已經引起人們的關注。①由于機車運行產生的振動通過鋼軌、道床結構源源不斷的傳遞到地面建筑物，造成地面建筑物振動，危及建筑物自身安全；一輛列車通過后能夠造成地面建筑物振動10s左右，而每小時通過的列車高達30對，因此建筑物振動時間占地鐵運營時間的15%左右，長時間的振動嚴重影響到人們生活、工作及休息；②列車形式產生的振動被多輛列車不斷放大后，使隧道內整體道床負荷增加，在振動加速度的作用下，將大部分作用力傳遞給鋼軌扣件，極易使扣件斷裂，造成行車安全；產生的振動在傳遞到隧道結構的同時也在源源不斷的傳遞到車輛本身，影響機車使用壽命，振動也給乘客帶來不舒適。因此對于大部分運營里程都在地下的鐵路來說，研究地鐵振動規律及其控制方法就具有非常重要的意義。
據調查研究顯示，鐵道部勞動衛生所通過對我國幾個典型城市的鐵路環境振動的現場實測，考察了鐵路沿線居民區受列車運行引起的環境振動污染現狀,測試結果表明,離軌道中心線30m之內的振級大部分接近80dB。這超出了《城市區域環境振動標準》(GB 10070-88)規定的城市“混合區”晝間75dB及夜間72dB的要求。這樣高的振級將極大地影響地鐵沿線居民的日常生活及身心健康。[1]1977年, Rucker對柏林地鐵雙線區間隧道列車振動進行過試驗研究,1979年Dawn和Stan worth研究了鐵路運行所產生的地面振動,1982年英國倫敦運輸科學顧問室進行了地鐵區間隧道振動試驗。瑞士聯邦鐵路和國際鐵路聯盟(UIC)實驗研究所(ORE)從改善線路結構的角度提出了降低地鐵列車振動對附近地下及地面結構振動影響的途徑。[2]美國G.P.Wills on等提出了通過改善道床結構形式(采用浮置板道床)和改革車輛轉向架構造以減少輪軌接觸力的方法,降低地鐵車輛引起的噪聲和振動的建議。[3]因此分析地鐵產生振動的原因、研究振動機理、提出減振措施顯得十分重要。
本文研究的一種新型的地鐵隧道結構形式，這種隧道結構通過在隧道管壁之間進行填充新型材料，選擇減振為主、減噪為主或防漏水為主的材料，通過中間的填充材料吸收列車經過時產生的震動與噪音，從而達到減振減噪的效果。
1 創新原理
目前，地鐵振動帶來的危害不容小覷，解決方案主要分為主動減振和被動減振兩種，主動減振主要是通過科技發展，減少制作誤差，定期保養維修線路，但這些只能降低振動能量，而不能避免振動，被動減震地鐵施工中主要運用的減振方法是采用減振道床，其中包括：一般減振整體道床、橡膠減振墊浮置板整體道床、鋼彈簧浮置板道床。地鐵的減振措施主要集中在通過道床和扣件來進行，能起到一定的減振效果，但不能達到大范圍的減振和減噪作用。因為目前的六種主要隧道結構形式（半襯砌結構，厚拱薄墻襯砌結構，直墻拱形襯砌結構，曲墻襯砌結構，復合襯砌結構，連拱隧道結構）主要都只從受力的角度考慮，沒有把受力和減振減噪結合起來考慮的。并且城市土地資源緊缺，由于震動緣故，在兩條隧道之間或者隧道與建筑之間需要一定的安全距離，加大了土地用量。居民區旁的隧道還會因為噪音問題給居民帶來不便。
本文研究了一種新型的地鐵隧道結構形式，其包括隧道承壓部分、填充材料部分和外部保護層，這種隧道結構可以延續使用目前的盾構法，只需改變管片的形式，按照新的結構生產管片，繼而以管片的形式進行拼裝，不用改變施工工法。此新型隧道在原隧道結構上進行改進，使隧道結構在承受各種外力的基礎上，能夠通過中間的材料吸收列車經過時產生的振動與噪音，從而達到減振減噪的效果。同時，在填充材料的選擇上有多種形式，可以根據不同地區的不同地質條件和周邊環境要求選擇減振為主、減噪為主或防漏水為主的材料，來達到不同的目的。
2 工作原理
本文所研究的新型隧道結構采用的技術方案如下：
在原隧道管片基礎上，多加一層填充材料和保護層，可以按照原來管片形式分為3塊標準塊、2塊鄰接塊、和1塊封頂塊，也稱K塊，用原來的施工工法（盾構法）進行隧道開挖和管片的拼裝。同時中間填充材料的選擇上有多種形式，新型隧道結構的承重部分主要起承受列車重量、隧道管壁自重、各種設備重量及列車經過時的各種力；中間的填充部分可以按不同的功能要求起到減震、降噪、防水等作用；最外面的保護層起保護填充材料和承受周圍水土壓力的作用。三部分的結合可以使隧道在起承壓作用的同時，還可以起到減震、降噪、防水等輔助作用。
3 結束語
在當今地下空間、地下隧道發展技術日新月異的時代，地鐵軌道的減振問題已是一種不可避免且不可回避的問題，地鐵減振已成為各國地鐵建設的主要研究課題。目前我國主要解決的方法是在道床結構與基礎結構之間填充具有一定剛度和彈性的物質，如橡膠、彈簧等，各種減振材料的研發。[4]本論文從隧道結構的方面出發，致力于通過隧道自身來降低隧道的振動。本文采取了一種全新的減振形勢，超脫于現有的改變軌道形式或扣件形式的技術，從隧道結構的角度出發來達到減振的目的，與現有技術相比，本新型隧道結構具有如下有益效果：
（1）本隧道形式通過隧道管壁來起到減振降噪的作用，而不僅僅是依靠扣減或者道床，會有更加明顯的效果。
（2）本隧道形式采用本實用新型隧道結構形式不用改變施工工法，仍就可以使用盾構法，具有顯著性應用價值。
（3）本隧道形式可以根據不同地區的不同地質條件來選用以不同功能為主的填充材料，具有較高的靈活性。
參考文獻
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讀初高中時,住家離臺糖小火車鐵道很近,每天看到同學從各鄉鎮搭火車上學,40年后仍歷歷在目。
那時知道臺糖火車的車廂比臺鐵的小,鐵軌也較窄。聽人說臺糖火車叫做“五分車”,不明白是什么意思。1970年到臺北讀大學,那時以坐平快車為主,知道臺灣的縱貫鐵路是日據時期修造的,聽人家說這叫做“七分車”,也不明白是什么意思。后來看電影《東方快車謀殺案》,看到洋人的火車竟然有包廂,廂外有通道,覺得洋火車比臺灣的火車寬敞。1979年到巴黎第一次坐有包廂的火車,感覺臺灣的火車還真窄。1992~1993年在美國,更確定臺灣的軌寬有點奇怪。
很慚愧,我一直沒去弄清楚五分車、七分車、歐洲車、美國鐵軌的寬度有什么差別,為什么會采用這么不同的規格。這件事拖到2001年初,我讀到Douglas Puffert(2000)的論文后,才把整個事情弄清楚。
復雜的軌寬
1995年夏,我在慕尼黑大學三個月,在經濟史研討會上認識Puffert,是個溫文儒雅的年輕學者,他在斯坦福大學的博士論文(1991),就是以北美鐵軌的寬度為主題,在主要的經濟史期刊上發表好幾篇論文。我從維基百科(Wikipedia)查“軌距”,得到許多具體的數字。
國際上通用的標準軌是143.5厘米,現在歐洲大部分國家都使用標準軌,例外的國家有:愛爾蘭與北愛爾蘭(160厘米)、西班牙(167.4厘米,正在改為標準軌)、葡萄牙(166.5厘米),阿根廷與智利的軌距是167.6厘米,俄羅斯及鄰近國家,以及蒙古、芬蘭都是152厘米。
日本的軌距是106.7厘米,日據時期修筑的臺灣軌寬也是106.7厘米,這是國際標準軌(143.5厘米)的74%,稱為“七分車”。臺灣的糖業鐵路和阿里山的森林鐵路,是76.2厘米的窄軌,是143.5厘米的53%,簡稱“五分車”。日本在1960年代修建新干線(高速鐵路)時,采用143.5厘米的國際寬軌,提高行駛的穩定性。臺灣高鐵、臺北和高雄的捷運,都采用143.5厘米的標準軌。清朝末年中國的鐵道,由英國和比利時承建,采用143.5厘米標準軌。
有人說,1937年制定的國際標準軌143.5厘米是英國提出的,這個說法不夠準確,待會兒會詳細解釋。最讓人感興趣的是,為什么143.5厘米的軌寬,會在諸多規格的激烈競爭下脫穎而出?
1835~1890年間,北美(美國與加拿大)至少有9種軌道:91.4厘米、106.7厘米、143.5厘米、144.8厘米、147.3厘米、152.4厘米、162.6厘米、167.6厘米、182.9厘米。
為什么會這么復雜?
原因很多,大致有三種。其一是各地區修筑鐵路時,鐵路工程師的技術來源與傳承不一,有些采用英國體系,有些則不是。其二是故意不兼容,阻擋其它地區的農工業產品進入。其三是各地區的地形地勢不一,對軌道的需求自然不同。
為什么后來會統一使用145.3厘米,1937年之后這個尺度成為國際標準軌寬呢?這就是本文的要點:說不出合乎邏輯的道理,這是政治與經濟交互角力后,一步步發展的結果,這正是典型的path dependence問題(依發展途徑而異、受到隨機性的因素干擾)。市場機能、競爭、效率、最適合這類的觀念,在這個議題上無法發揮功能,因而稱為“市場失靈”。
143.5厘米的起源與變遷
美國最早的鐵道,是承襲英國的142.2厘米規格,這是18世紀末,在英國礦區發展的原初型鐵路,在紐卡斯爾地區最通行。
有位叫史蒂文生的工程師,在斯托克頓和達靈頓之間建造了一條運煤鐵道。1826~1830年間,他被任命在利物浦(Liverpool)和曼徹斯特(Manchester)之間建造鐵路(L&M),特點是用蒸汽機來推動火車頭。這是第一條靠蒸汽機推動的鐵路,也是第一條完全依靠運載乘客與貨運的鐵路,更是第一條與礦冶完全無關的鐵路,在鐵道史上有顯著的開創地位。不知什么原因,史蒂文生把鐵軌加寬了1.3厘米,成為143.5厘米,這就是日后國際標準軌的規格。
1826年,史蒂文生在競爭L&M鐵路時,他的對手刻意提出167.6厘米的寬軌(加大24.1厘米),但沒被采用。史蒂文生的兒子羅伯特,后來在國會的委員會上說:143.5厘米軌寬也不是他父親訂的,而是從家鄉地區的系統“承襲”來的。斯邁爾斯是史蒂文生的朋友與早期傳記的作者,他說143.5厘米的軌寬,“沒有任何科學理論上的依據,純粹是因為已經有人在用了。”
美國早期的鐵路建造者,參觀L&M與其他地區的鐵道,認為L&M的規格較適合,就把整套工程技術搬回美國。另有一批工程師,1829年參觀英國鐵路,回國后在巴爾的摩(Baltimore)與俄亥俄(Ohio)之間筑了另一條鐵路(B&O),將軌寬改為143.5厘米,目的是要和L&M鐵路的火車“接軌”。
但有幾批工程師卻另有盤算,有些認為152.4厘米較易使用,有些人用144.8厘米,有人堅持147.3厘米也不錯。簡言之,在最復雜的時候,美國鐵路有過9種軌寬并存。
現在回過頭來看鐵道的發源國英國,他們在建筑Great Western Railways(GWR)時,把軌寬擴大為213.4厘米,幾條較短的路線,用其它規格。有些美國工程師,看到鐵路老大改為寬軌,為了迎頭超越,就把紐約與愛力(Erie)之間的鐵路,建為182.9厘米,希望能達到三個目的:最高速、最舒適、最低成本。
但事與愿違,有些人認為167.6厘米就夠了。幾經實驗,19世紀中葉的美國鐵道工程師,在考慮火車頭的拉牽力之后,覺得還是以152.4～167.6厘米之間較合適。加拿大的鐵路學者也有同感,而這正是英國當時采用的軌寬。
1860年之后,又有人感覺寬軌太耗動能,對蒸汽機的負擔過重,認為還是老規格較合適。在地勢變化較大的地區,其實106.7厘米更合用,因為較容易轉彎。在多山的地區,若用91.4厘米寬的鐵軌,就不必挖太寬的隧道,可以省下不少成本:91.4厘米的鐵路成本,比143.5厘米的建造費用便宜三分之一(枕木、石塊、人工、管理都較省)。
建造鐵路時,美國政府只負責土地與公共事務,對具體的投資、興建、技術規范都不插手。如果你是第一位在某個區域的鐵道投資者,只要考慮自己喜歡哪種軌寬;第二位投資者,或許也可以自由選擇軌寬;但第三位投資者,就必須考慮接軌問題,沒有多大選擇空間。在這種機制下,美國的鐵道系統就出現一項特質:地區性的軌寬整合度很高,但全國性的相似度很低。
簡言之,美國的軌寬是由民間工程師決定,而這又受到他們之前的經驗影響:或是向英國某個地區學來的,或是依所購買的火車頭帶動力,來決定軌寬。為什么143.5厘米最后會成為主流?因為采用者最多,滾雪球效應最大。
偶然與必然
換個角度來問:政府為何不出面協調呢?
其實很簡單,南北戰爭之前,有誰能預期日后會建造出全國性的鐵路網呢?那時投資鐵路的人,只想運載貨物和非乘客的人員,從河運搶些生意做,占據某個地區的地盤。他們甚至不想和其它區域的鐵路接軌,基本的心態是互不侵擾地盤。加拿大也不希望美國的火車駛入,鐵道的規格因而形成割據。現在美加兩國的鐵路、電話號碼、電壓、影印紙規格都已統一化,那是很后來的事了。
其實加拿大的國會,很早就知道軌寬標準化的重要性。美國國會把橫跨大陸的軌寬選擇權,授給林肯總統,他決定采用152.4厘米。但是中西部的鐵道業者不愿接受,就和東部的同行結盟,游說國會采用最老式的英國軌寬143.5厘米。
某些較貧困的地區,資本不夠,希望采用窄軌,就在1872年另組一個“國家窄軌聯盟”:之后全國各地的窄軌,95%采用91.4厘米的規格。在這種“地區性整合度高、全國性相似度低”的結構下,美國的鐵道系統,怎么可能在20年內(1866~1886年),就完成規格統一呢?143.5厘米的規格獲勝,是因為它有特殊的優越性嗎?
其實在1860年代時,誰也不知道143.5厘米會成為日后的國際標準,當時存在9種規格,工程師并無明顯的偏好。為何會有統一化的認知呢?主要是各地區的經濟發展后,運輸量大幅增加,東西兩岸的產品與人員相互運送,無法透過較受地域性限制的水運。當時東西橫向的鐵路,大都采用143.5厘米,產生大者恒大的雪球效應,市場占有率愈來愈高。各地區的鐵路公司,在利益的考慮下愈來愈合作:發展跨區的鐵道系統,共同管理相互協助,這是推動鐵道標準化的重要因素。
大家會問:把原來不是143.5厘米的軌寬,不論是拉寬或縮窄,轉換的成本不是很高昂嗎?是的,費用看起來是不小,但相對于鐵道的總價值,百分比并不高。主要的花費是整修路基,尤其是在擴寬軌道時,如果只是把軌道稍微拉寬或縮小,這屬于“移軌”的問題,成本并不高。較貴的部份,是更換為143.5厘米的車廂和火車頭(機頭)。
1871年時,把俄亥俄和密西西比鐵路,從182.9厘米縮為143.5厘米的平均成本,是每英里1066美金,再加上價值5060美金的新車頭。到了1885~1886年間,這些成本更低了:更改南方軌道與設備的成本,每英里約只需150美金。把窄軌拉寬的成本,每英里約7500美金。對那些和143.5厘米較接近的軌道,就建造可以調整輪子寬度的車體,來相互通車。一旦整合的意愿明確化,確知每英里的更改成本,占鐵道總價值的百分比不高后,20年內很快地就整合完成了。143.5厘米成為美加的標準規格,1937年成為國際標準,沿用到今日。
美國軌寬的故事告訴我們:市場的需求,是規格統一化的重要推手。1880年代統一的143.5厘米,以今日的車頭牽動能力而言,并不是最具能源效率的規格;但這已是國際標準,改動不了了。143.5厘米能一統天下,并不在于規格上的優越性,而是歷史的偶然造成,并不是最有效率、最具優勢的東西,就能存活得最好。這種path dependence的現象,在度量衡上最常見。聽說1英尺的定義,就是某位國王鼻尖和手指之間的距離。
鏈接:
馬屁股距離決定軌寬
經濟學中有個名詞稱為“路徑依賴”,它類似于物理學中的“慣性”,一旦選擇進入某一路徑(無論是好的、還是壞的),就可能對這種路徑產生依賴。這個美國鐵軌的故事,也許有助于我們理解這一概念,并且加深對其后果的印象。
美國鐵路兩條鐵軌之間的標準距離,是4.85英尺。這是一個很奇怪的標準,究竟從何而來的?原來這是英國的鐵路標準,因為美國的鐵路,最早是由英國人設計建造的。
那么,為什么英國人用這個標準呢?原來英國的鐵路,是由建電車軌道的人設計的,而這個4.85英尺,正是電車所用的標準。
電車軌標準又是從哪里來的呢?原來最先造電車的人,以前是造馬車的。而他們是用馬車的輪寬做標準。
好了,那么,馬車為什么要用這個輪距標準呢?因為那時候的馬車,如果用任何其它輪距的話,馬車的輪子很快就會在英國的老路上撞壞。為什么?因為這些路上的轍跡寬度,為4.85英尺。這些轍跡又是從何而來呢?答案是古羅馬人定的,4.85英尺正是羅馬戰車的寬度。如果任何人用不同的輪寬,在這些路上行車的話,輪子的壽命都不會長。
我們再問:羅馬人為什么用4.85英尺,作為戰車的輪距寬度呢?原因很簡單,這是兩匹拉戰車的馬的屁股寬度。故事到此應該完結了,但事實上還沒有完。
下次你在電視上看到,美國航天飛機立在發射臺上的雄姿時,你留意看,它的燃料箱的兩旁,有兩個火箭推進器。這些推進器是猶他州的工廠所提供的,如果可能的話,這家工廠希望把推進器造得胖一些,容量就會大一些,但是他們不可以,為什么?因為這些推進器造好后,要用火車從工廠運到發射點,路上要通過一些隧道,而這些隧道的寬度,只比火車軌道寬了一點點。然而我們不要忘記,火車軌道的寬度,是由馬屁股的寬度決定的。
關鍵詞：盾構法；隧道；掘進
中圖分類號： U45文獻標識碼： A
引言
隨著我國城市化進程的加快，交通建設項目與日俱增，其中不乏一些隧道工程的施工。目前已有多個城市建設了城市地鐵，形成了網絡。地鐵、隧道的建設多采用盾構法來進行施工建設，其施工時具有對周圍建筑物、地面交通影響小、適應地下復雜多變環境等優勢，但盾構法隧道施工無論施工地點距離地面深度多深、范圍多廣，都會不可避免的對周圍的土層產生影響，從而引起地面不同程度的沉降。
二．盾構法概述
1.盾構法工作原理。
盾構施工方法產生于蛆蟲穿透木頭時分泌粘液的靈感，因而工作原理也與之類似，使用盾構機在盾構鋼殼之內保持開挖面穩定，同時安全向前掘進、出渣，在尾部拼裝管片形成襯砌、實施壁后注漿以使圍巖基礎穩定，并推動盾構前進的方法。盾構機是盾構施工法的重要工具，是施工過程中的關鍵因素，主要由三個要素組成，分別是穩定開挖面、挖掘排土和襯砌壁后注漿。開挖面的穩定處理方法主要有敞口放坡、壓縮空氣支撐穩定、機械式支撐穩定以及土壓平衡式支撐穩定等。“盾”是指保持開挖面穩定性的刀盤和壓力艙、支護圍巖的盾型鋼殼；“構”是指構成隧道襯砌的管片和壁后注漿體。
2.盾構法施工特點。
盾構法施工技術是一種新型的施工方法，區別于傳統的地鐵隧道施工技術，具有以下特點：（1）對城市地面建筑物和周圍環境影響小，地鐵隧道沿線不需要施工場地，施工無噪音、無振動公害，對地面交通基本無干擾；（2）施工精度要求高，管片的制作精度誤差范圍要求控制在0.5mm以內；（3）盾構施工過程有單行前進、不可后退的強制性，一旦盾構本身出現致命故障，則可能產生災難性的后果，準備工作非常重要；（4）盾構機是適合于某一特定區間的專用設備，需根據施工隧道的斷面大小等進行設計制造或改造。
三、盾構法施工技術在無水砂卵石地層中的應用
1.地質調查。
任何地下土木工程的施工方案都是建立在對地質的詳細了解的基礎上的，盾構施工尤其為如此。一般情況下，初步地質勘探時的地質鉆孔間距一般較遠，不能滿足在海相洪積地層、花崗巖等侵入巖地層中經常存在侵入體、巖脈、花崗巖殘留體（微風化球）和大量夾雜物地層中施工需要。
2. 刀盤面板和刀具的選擇
在無水砂卵石地層地段掘進，施工所選用的盤結構形式為硬巖刀盤的形式：面板形，周邊圓弧過度，均勻滾刀布置。刀盤采用面板形，有利于保證布置了滾刀后的刀盤結構強度，更能承受大的荷載，同時在硬巖或軟硬不均地段掘進發生坍塌時刀盤面可起支撐作用。周邊采用圓弧形，則為硬巖刀盤最典型的特征，因為周邊圓弧形過度增大了周邊刀盤的面積，可在周邊布置更多的滾刀以適應周邊滾刀高線速度快磨損的需要，更能滿足切削。同時，開口形狀和開口率，以及刀盤面板上的泡沫加入口等，也能滿足軟巖掘進的需要。
齒刀和切刀呈靴狀，一般不垂直于刀盤安裝。齒刀和切刀都是軟土刀具，在刀盤的轉動下，是通過刀刃和刀頭部分插入到地層內部，切削地層。切刀的前后角等斜面結構利于軟土切削時的導渣作用，同時可用于在硬巖掘進中的刮渣。齒刀的結構形式有利于碴土流動進入土倉。
3. 盾構試掘進和正式掘進階段。
盾構機在初始推進時，需進行各功能系統的帶載試驗，完善各功能系統，并進行整合。同時在掘進過程尋求最佳施工參數，為全線正常推進提供符合土質特點的基本施工參數。試掘進過程基本在l00環左右。無論是試掘進還是正式掘進都需加強過程管理來保證盾構施工的安全，保證隧道施工質量。
為了保持開挖面穩定，順利進行掘進，就必須確切地排出與掘進量相一致的切削土砂。由于地質改良關系，切削土體積與重量將產生變化，不能單獨地進行切削土量計算，通常與土壓力一起考慮，來判斷開挖面的穩定狀態。切削土量的管理方法有重量管理和體積管理兩種，都需要通過計算與理論出土量進行比較。這也是選用渣土車的臺數及體積需要考慮的。通過出土量的統計和計算，可以判斷超挖量和掘進面是否出現了塌方。由于螺旋機轉數不太容易記錄，一般不用螺旋機的轉數來計算出土量。
盾構設備完全進入隧道后，盾構按預先設定的方向掘進，該過程由盾構設備的計算機控制系統控制。當盾構設備出現左右或上下偏差時，由計算機系統對推進油缸進行控制，確保條件方向按預定設置方向前進。同時，在保證開挖面土壓平衡的基礎上，調節刀盤轉速與推進速度及螺旋輸送機速度的比率，使開挖與排土保持恒定。
在盾構設備掘進完一個節距以后，即可進行管片襯砌，由管片運輸車運送到安裝臺位，再由管片襯砌臺車將管片送至安裝位置安裝就位。管片安裝完畢后，進行下一個循環的掘進，直至整個隧道工程的完成。
盾構由區間隧道進入接收豎井前，需首先對端頭土體的加固和滲水情況進行取芯測試，在確保土體穩定和物大量滲水的情況下方可鑿除洞口混凝土。洞口混凝土鑿除應分層分塊進行。在盾構距洞口越10m時，將洞口混凝土全部拆除。待盾構機刀盤露出洞口時，清除端頭井內盾構機所帶出的土體后，將盾構接受架準確地定位安設在洞口的底板上，高層比盾構機略低，并將接受架固定，以便盾構機順利滑行上架。
4.管片自防水施工要點
要選擇合適的原材料，進行科學的設計配比，按照規定加強檢測，保證管片成品的抗滲等級、強度和各項質量指標符合設計要求。管片防水材料主要有兩種：一種是以日本為代表的遇水膨脹橡膠，另一種是多孔三元乙丙彈性密封墊。遇水膨脹橡膠止水條這種材料之所以在日本應用非常廣泛，主要是因這種材料首先由日本開發、價格低；另一個原因是日本盾構隧道通常采用雙層襯砌，即在管片襯砌內再現澆一道混凝土襯砌，對第一道襯砌的防水質量要求并不象國內這樣高。
四．結束語
盾構法施工技術一次性投資大，造價較高，但由于其具有快速、安全、減少地面沉降的優點，被應用于無水砂卵石地層施工中，具有重要作用。
參考文獻
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2012年9月20—21日，Altair 2012 HyperWorks技術大會在上海錦江湯臣洲際大酒店成功舉行.本次大會以“仿真驅動創新，智能引領決策”為主題，共匯聚來自汽車、航空航天、鐵道、重型機械、船舶、電子、建筑等多個行業的400多位嘉賓參會.大會征集到近200篇論文，經過論文評委會評審，最終收錄165篇高質量的技術論文，內容涵蓋前后處理平臺HyperMesh&HyperView，求解器技術RADIOSS，AcuSolve和MotionSolve等，優化技術OptiStruct與HyperStudy，以及制造工藝技術、工業設計和二次開發等，其中，16篇論文被評為優秀論文.
大會由Altair市場總監錢純女士主持，Altair大中國區總經理戚國煥先生致開幕詞.Altair全球CEO James Scapa作開場主題報告，對與會嘉賓長期以來的大力支持表示感謝，同時帶來Altair最新的發展情況及愿景.值得一提的是，James Scapa先生與大家分享了一個特大喜訊：Altair榮獲被譽為軟件行業的奧斯卡獎“Computer Software AMA/Stevie Awards”獎.本次大會作為Altair全球HyperWorks技術大會的重要一站，得到Altair高層的高度重視和鼎力支持：來自Altair總部的多體動力學技術專家Rajiv Rampalli，HyperWorks軟件開發副總裁周明博士，RADIOSS求解器技術專家Lionel Zhang Suo，Altair波音優化技術中心專家Justin Reilly，企業解決方案高級總監Doron Helfman，全球汽車和重型機械行業技術總監Tony Norton，全球航空航天行業技術總監Robert Yancey以及全球高校業務總監Matthias Goelke等多位技術專家和業務總監，帶來Altair最新的技術和行業應用情況.
本次大會還特別邀請上汽集團技術中心湯曉東副總工程師和瑞典Volvo汽車技術中心Harald Hasselblad博士分別作題為“RADIOSS在上汽自主品牌轎車研發中的應用”和“優化技術在Volvo汽車研發前期階段中的應用”的主題演講.
作為Altair主要產品線的按需云計算技術PBS Works和商業分析技術HiQube也在本次大會上重點亮相——Altair分別為其設立技術主題專場，吸引不少相關技術人員參加.
除精彩的主題演講外，在多個技術專場和行業專場中，來自上汽技術中心、泛亞汽車、上海大眾汽車、東風汽車、奇瑞汽車、奧拓立夫、佛吉亞、陜西重汽、安徽合力、南車青島四方機車、青島四方龐巴迪、西飛技術中心、中航直升機研究所、上海飛機設計研究院、中國船艦研究中心、三星電子和南平鋁業等企業以及華南理工大學、湖北汽車工業學院、南京航空航天大學和西北工業大學等院校的代表也作了豐富多彩的演講，展示HyperWorks在他們實際產品研發和科研工作中的應用成果.
在航空航天關鍵CAE技術專題研討中，Altair展示其在鳥撞分析、水上迫降仿真分析、艙門系統結構優化與仿真等技術的強大功能和實際應用成果，以及其在航空航天領域值得信賴的強大解決方案.
同時，Altair戰略合作伙伴HP，Cradle 軟件和Magna等公司也分別到會展示其解決方案，特別是HP在現場展示的一體機使參會嘉賓贊嘆不已.此外，大會還得到多家行業媒體的關注，并對Altair高層領導進行專題采訪.
作為本次技術大會的互動環節，由機械工業出版社出版的《HyperMesh&HyperView應用技巧與高級實例》一書首次亮相，贏得參會嘉賓的高度關注，在搶答贈書環節，全場激情四起，場面頗為壯觀.
關鍵詞：盾構 始發 穿越建筑物 安全控制
中圖分類號：U416 文獻標識碼：A
1.概述
當前，我國的軌道交通建設如雨后春筍般的發展，地鐵建設及運營情況反映了一個城市的現代化程度。地鐵，作為一種綠色的交通方式，能夠減少能耗和城市污染，改善城市環境；作為一種準點、安全的交通方式，能夠緩解城市交通擁堵，更好的為居民出行提供便捷的服務。然而，地鐵的建設卻有比其他基礎設施建設更為復雜的施工環境，地鐵隧道采用盾構法施工雖已日趨成熟，但如何保證安全、優質的完成地鐵的施工任務是地鐵建設者面臨的普遍問題。
2.工程概況
合肥市軌道交通1號線葛大店站～望湖城站區間右線起訖里程K12+683.9～K14+113.611。區間隧道采用盾構法施工，其中4#盾構機計劃從望湖城站小里程右線始發，一直推進至太湖路站。本次盾構始發在望湖城站東端右線端頭井進行，由于距始發洞門12.8m即為B01商業建筑，該建筑為地上三層混凝土框架結構，基礎形式為柱下獨立基礎，最大基礎埋深為地下1.7m，隧頂距基底約8.581m。盾構在始發階段即穿越建筑物在國內盾構施工中較為罕見，如何采取有效的措施來保證盾構始發階段建筑物安全及盾構始發質量是本次始發的關鍵所在。
圖1望湖城站始發段與B01商業建筑平面示意圖 圖2 隧道與B01商業建筑基礎埋深示意圖
3.施工重難點分析及控制措施
3.1端頭井加固
望湖城站右線端頭井原設計采用高壓旋噴樁（二重管）加固，由于端頭井距離建筑物僅1.7m，根據望湖城站線端頭井加固施工時地表監測情況，加固范圍內地表最大隆起量達到了50cm。因此，高壓旋噴樁不適用于端頭井近建筑物的土體加固。根據專家建議及現場實際情況決定該端頭井加固方式變更為鉆孔咬合排樁加固，成孔直徑為800mm，相鄰樁相互咬合150mm。整個樁體采用粉煤灰混合砂漿灌注，土體加固范圍為隧道上下、左右各3.0m，加固區的長度為2.5m（4排），鉆孔樁設計樁長19m，共計64根。加固區強度為：0.5～0.8MPa。
圖3 端頭井加固平面示意圖
為減小近端頭井處的地表沉降，盾構機始發前在近端頭井土體預埋袖閥管，袖閥管的孔底距離隧道為200mm，袖閥管的管底部距離隧道的距離為1m，為保證盾構在同步注漿能正常保壓，底部套殼料的強度適當提高。具體的布設位置如下圖所示：
圖3 端頭井預留袖閥管平面、立面示意
盾構開挖直徑6280mm，盾體外徑為6260mm，在負環管片拼裝階段，無法立即進行同步注漿時，根據地表監測情況，利用預埋的袖閥管進行注漿來替代同步注漿以填充盾體與土體間的間隙。
3.2建筑物加固
按照原區間加固施工方案，在B01建筑東南角位置預留了袖閥管，為了保證右線在穿越該建筑物時有效的控制建筑物沉降，對該建筑物采取以下措施：
①對原有在B01建筑東南角位置預留的袖閥管進行注漿，同時對建筑物沉降量進行跟蹤監測，總結出注漿壓力及注漿量等參數。
②在B01建筑物右線穿越區域對稱布設袖閥管，并根據上述的注漿參數提前進行注漿，以確保右線穿越建筑物時控制建筑物的沉降。
③在對B01建筑物進行注漿時安排專人對建筑物進行24小時巡視，監測人員加大對建筑物及地表點的監測頻率，及時反饋相關監測數據，以便掌握相關數據。及時通知現場操作人員調整注漿壓力及注漿量，確保建筑物的安全。
3.3盾構掘進
為了控制始發階段B01商業建筑的沉降，保證建筑物的安全，盾構的推進過程中采取如下措施：
①盡快的讓盾構建立土壓平衡，保證掌子面的穩定，控制地表及建筑物的沉降，確保建筑物的安全；
②在+1環管片脫出盾尾后就立即進行注漿，以減小建筑間隙引起的地表沉降；
③為了保證管片的同步注漿在較短時間內凝固并封閉，始發階段的同步注漿的漿液采用單液漿進行壓注，并對漿液配合比進行了優化，同時及時跟進二次注漿。
④對洞門封閉的簾布翻板進行補強加固，確保在同步注漿時不被漿液沖破。
⑤為了防止漿液對盾尾刷造成污染，在注漿時加大盾構油脂的注入量以保護盾尾刷。
⑥為了保證反力架滿足推力要求，采取反力架與始發架牢固固定，形成剛體。
⑦始發前復核引軌標高，并在掘進過程中嚴格控制盾構機姿態，防止磕頭現象發生。
⑧加強地面監測及建筑物監測頻率，在始發段+1-+10環每環拱頂上方加密三個地表監測點，及時監測并掌握建筑物及地表的沉降。
4.穿越B01建筑時分階段控制
4.1穿越模擬階段
①穿越前，有針對性的對作業班組進行交底，讓每個作業人員了解B01建筑物所處里程、地面位置、結構類型等相關情況及控制重點，明確盾構穿越時的各項施工參數。
②盾構掘進至建筑物時，需對刀盤、盾尾密封、螺旋輸送機、鉸接、密封油脂系統、注漿系統等進行一次全面的檢查、維修。
③及時對盾構機的掘進姿態進行糾偏調整，控制在±20mm以內。
④穿越前12.8m的地段作為過渡模擬段，完全模擬在建筑物地面下推進時的盾構操作要求進行推進，加強土體變形觀測，檢驗預定情況的施工掘進參數引起的地層變形程度是否能夠達到預期的目標。
⑤按照設計要求，對穿越段建筑物進行施工監測，增加監測頻率（2次/d）。
⑥通過連續監測，確定盾構通過地段地表穩定后變化量（與初始值比較）最小時的最優盾構掘進參數。
⑦根據前期施工總結，掌握每車渣土裝滿時所對應的千斤頂行程，過程中嚴格控制隧道超、欠挖，使實際出土量控制在理論值的98%-100%。
⑧嚴格控制同步注漿配合比，確保漿液質量。根據前期施工總結，確定合理的注漿量及注漿壓力，嚴格控制注漿質量。
⑨采取合理措施防止盾尾漏漿現象：
a、加大盾尾油脂的注入量
b、合理控制盾尾間隙
c、漏漿情況比較嚴重時，可在管片外弧面加貼海綿條
⑩根據地面沉降情況，及時進行二次補漿。
4.2穿越階段
①穿越段嚴格采用模擬段施工參數進行施工，項目部安排專職人員對施工參數進行嚴格監控，對施工過程進行記錄。
② 成立穿越段領導小組，對施工過程中出現的異常情況進行分析處理，確保施工安全。
③ 根據設計要求，進行施工監測，及時反饋監測數據以指導施工。
④ 根據監測數據分析，對沉降量過大處進行二次補漿，當該處監測數據持續變大時，按照設計圖紙對建筑物進行袖閥管注漿加固處理。
4.3穿越后30m階段
盾構順利穿越B01建筑物后，對建筑物段繼續進行監測，根據監測數據分析，對沉降量過大處進行二次補漿，當該處監測數據持續變大時，立即采取預留袖閥管注漿的措施對建筑物進行加固處理。
5.掘進參數及監測數據
5.1監測點平面布置圖
圖5 監測點平面布置圖
5.2盾構施工記錄表見下表1、表2。
6.結論
合肥市軌道交通1號線望湖城車站右線始發，順利完成了建筑物的穿越。主要注意以下幾個方面：首先，通過采用有效的端頭井加固方式、推進過程中根據監測結果不斷的優化推進參數并采用袖閥管跟蹤補償等措施。其次，通過監控量測作為工程施工的“眼睛”，在穿越的過程中，對相關技術及監測等數據要詳細記錄，認真分析，掌握寶貴的第一手施工資料，有效的控制了盾構始發既穿越B01建筑的沉降。綜上，通過各種措施，地鐵盾構始發即穿越建筑物的順利完成，為以后類似工況下盾構機始發提供了寶貴的經驗，具有重要的參考意義及指導價值。
主要參考文獻
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本文作者：王剛，（1981- ）工程師，從事建筑工程工作10年，寫作于2014年4月中國安徽合肥。
【關鍵詞】長大深埋隧道工程 地質綜合勘察技術 應用分析
隨著我國的快速發展，有效的推動了我國鐵路工程建設的發展，我國國土資源遼闊，地形較為復雜，傳統工程地質勘工作存在嚴重漏洞，只能片面的對地表進行測繪、觀察，已經不能滿足實際的施工需求，尤其是一些長度較長，埋深超過千米的深埋隧道，此種方式已經不能滿足實際的工作需求。綜合勘察方法的應用就是依據工程的地形條件、地質特征等，實現了多種勘察方式的結合應用，保證了相關地質資料的準確性，同時，還能進不同的資料進行分析，為工程施工提供了準確的資料。
1 遙感技術分析
在實際工程分析，遙感技術的應用，有效的提高了工作效率以及質量，遙感圖像能夠準確的、直觀的向工作人員展現地質的特征，同時， 還能展現出施工區域的地層、巖石結構、土壤、人文活動大不了，由于其自身的優勢，它能夠提供較為準確的影像地質信息，保證相關工作的順利開展。另一方面，遙感技術能夠獲取信息的能力強，距離遠、面積廣，同時，還能明確各個不同地質要素之間的關系，尤其是一些斷裂地勢。通過相關實踐證明，遙感技術的應用能夠明確相應的地質信息。
通常來說，遙感技術主要應用在山區鐵路工程建設過程中，在整個深埋隧道勘察工作具有重要意義，能夠保證地質調繪工作的質量。科技的不斷發展，推動了三維遙感技術的應用，提高了遙感技術工作質量，使得傳統遙感技術紙上工作逐漸轉變為計算機作業、二維平面解譯逐漸轉變為三維立體解譯、低精度轉變高精度，同時，還能實現工程地質材料的三維可視化。三維遙感工程圖能夠實現對工程的立體可視化，能夠準確展現工程地表的地質狀況、相關信息、地貌特征，高分辨率三維遙感技術的應用，打破了傳統遙感技術應用的局限性以及盲目性，減少了工作人員的工作量，提高了工作效率，尤其是在一些地形較為復雜的環境中所取得的效果最好。
2 大面積地質調繪
地質勘察工作中，良好的測繪工作得是地質勘察工作質量的根本保證，地質測繪是從宏觀到微觀，通過定性到定量的一種工作方式，能夠對施工現場的各種條件進行分析，制定合理的施工方案。
一般來說，在一些山區進行工作時，工作人員可以依據地勢的輪廓以及相應的環境開展長大、深埋隧道的測繪工作，主要的工作內容包括：施工現場巖層條件特點、分布、規模、性質等，褶皺、斷裂構造的分布，容易發生自燃災害地區的分布等。
3 綜合物探法分析
所謂的物探勘測工作是一種間接的地質勘測方式，經常采用的方式主要包括了：
3.1 電剖面法
一般你說，物探技術在電剖面的施工中，它們兩者之間都會進行合作，只有這樣才能取得良好的工作效果，另外，兩者通過合作，對于地質工程中斷裂帶的研究具有重要意義。電剖面法在進行地質勘察的時候，主要的勘察的對象的沉積巖石所具有的電極差異。在水溶液中，具有一定的機理、巖石層等物質能夠影響電阻率。
3.2 瑞利面波法
所謂的瑞利面波法指的是在實際的工作中，依據地下物質所具有的差異性，通過瑞利面波來實現地震探測的一種人工探測方式，在實際的探測過程中，這種方式的衰減速度慢同時還具有強大的能量，這種能量在不同的傳播介質中，由于該介質的密度不同，就會出現頻散的現象，一定程度上導致了頻散曲線的變化。
3.3 地震勘測法
在實際的工作工程中，地震勘測主要包括了反射波法以及折射波法；通常來說，地震勘測法的主要工作原理就是通過對于波形的折射以及反射的規律進行分析，然后獲取折射的深淺、地下反射面的形態以及構造等，這種方式具有較高的精準性，并且所勘測的結構單一，這是最為突出的特點，但是在實際應用過程中所具有的成本較高，所以，一般來說，我們通常說看到的物探剖面就是在矯正以后的圖，另外，對于淺層折射法的應用具有一定的廣泛性，能夠運用于考古，但是這種方式容易受到施工現場的影響。
3.4 地脈動測試
通過相關的調查顯示，地面的運動特征和大多數的震害有關系，如果在地震過程中，建筑物合周圍環境中的物體產生共振現象，就會是建筑物的振幅增大，能夠增加建筑物的破壞度，因此，通過專業的設備對相關的頻譜進行記錄分析，能夠起到良好的防震作用。
4 實例分析
本文主要以某鐵路工程為例進行分析，該工程全長1300km，橫跨三個省份，有效的緩解道路運輸緊張的局面。 但是在施工中需要開鑿隧道，此工程中，隧道全長15.236km，最大深埋于415m，并且隧道洞身要經過三疊系和尚溝組紫紅色灰紫色泥巖與細―中粒長石砂巖、砂質泥巖互層；三疊系下統紫紅色厚層中細粒砂巖、粉砂巖夾薄層磚紅色泥巖。
4.1 綜合勘探方式的應用分析
（1）遙感技術。工作過程中，遙感技術的應用，有效的提高了工作質量。在前期的遙感勘測工作中，相關工作人員通過衛星發現，施工現場存在許多不良地質，例如：滑坡、崩塌等，隨著勘測工作的進一步開展，遙感技術對于施工線路的優化具有一定的指導意義，保證了施工順利進行。
（2）地質調繪。在遙感勘測工作完成以后，工作人員應該依據實際的施工狀況，選擇合適的比例，然后對施工現象進行地質調繪，同時，還要對隧道的進出口、淺埋段、斷層等地方進行重點調查，此工程選用的比例尺為：1：10000和1：2000。通過相應的測繪所獲取的信息有：工作人員明確了地層巖性以及其相應的接觸關系，還有分界線；工作人員將相關信息和實際狀況進行結合，明確了施工區域的特征、施工影響因素，并且依據實際情況制定了有效措施。另一方面，隧洞進口段的巖石特征主要為砂巖、泥巖互層，相應的傾斜角為 8°- 11°，同時，還明確了地下水的狀況，能夠幫助工作人員及時制定相應合理有效的措施。
（3）物探法的應用。工作人員在前期工作的基礎上，對整個工程進行綜合物探進行工作地址勘察；此工程主要采用電磁法。工作人員首先應該確定中線，然后再沿著中線進行探測，探測過程中，應該在隧底52.0mK處開始布置測點，其間距大約為30-60m。探測過程中，由于施工環境較為惡劣，工作人員及時的采用高密度電法對數據異常的區域進行物探工作處理，保證了工作的正常開展。測量過程中，DK453 +070 - DK453 +120兩側電阻率為50～260Ω?m，中間明顯低阻異常，約為 10 -50Ω?m。通過相應的調查顯示，剖面內部大部分都為巖出露，局部為黃土及黃土夾卵石土覆蓋，其厚度大約為36m，該工程現象的環境較為復雜，工作人員只有依據實際狀況，制定合理的應對措施，才能保證良好的施工進度以及施工質量。
5 結語
綜上所述，地質綜合勘察技術長大深埋隧道工程中的應用具有重要意義，不僅能夠保證良好的施工進度以及施工質量，還能減少施工成本，保證施工單位的經濟效益。在實際的應用中，工作人員應該積極的從工程的實際出發，選擇合適物探方式，才能保證良好的工作質量。其結論如下：
（1）綜合勘察是在充分搜集、分析研究既有地質資料的基礎上，以遙感判譯為先行，以大面積地質調查為基礎，以綜合物探和適量的深孔鉆探為主要勘探手段，并輔以必要的孔內測試試驗等的一種綜合性的勘察方法，可以有效地控制和查明山區鐵路長大、復雜隧道的工程地質和水文地質問題。我院的應用實踐證明該方法是可行的，可明顯地縮短勘探工期，大幅度地降低勘探成本。
（2）每一種勘察方法和測試手段都不可避免地存在一些局限性或弊端，因此，工程勘察中應根據工程實際需要的勘察范圍、勘察深度和勘察精度，選擇一種或幾種恰當的勘察手段。
（3）鐵路長大、深埋、復雜隧道工程地質勘察要求資料精度高、圍巖分類準確，因此，采用綜合勘察方法是必要的、恰當的。在工程地質勘察中，所選擇的各種勘察手段要結合現場實際情況合理應用，并應對勘察成果進行系統地綜合分析、研究，合理解釋，提高勘察資料的質量，保證結論正確，為隧道工程的設計、施工提供合理、可靠的依據。
（4）鐵路長大、深埋、復雜隧道綜合勘察是一個由多階段、多工種、多工序組合的勘察體系，建議建立統一的組織機構，統一領導，統一協調，分工合作。
參考文獻：
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論文摘要:介紹了當前國內國際的基建市場形勢，對王木工程類專業學生的就業市場進行了分析，在高職工科類院校關于應對市場需求、提高畢業生就業率的問題上提出了相應的對策。
高職土木工程類專業包括鐵道工程、公路工程、水利工程、工民建等各類專業，培養出來的學生基本都是面向土建類的施工企業，從事工程施工技術、測量、繪圖、預算等基礎性的工作。大多數工科類高職院校都有培養該類畢業生的專業，畢業生數量也在逐年增加。這些學校的授課體系基本相同，培養的應用能力也基本一致，相互之間形成了強大的競爭力。目前的就業市場前景如何，培養的學生如何適應市場需求以及如何提高就業率，是這類學校的頭等大事。所以，有土木工程類專業畢業生的院校必須深人了解市場，調整教學計劃，加強就業指導，實現“出口”暢通。
國內國際基建市場形勢
鐵路建設2004年1月，國務院通過了《中長期鐵路網規劃》，2006年鐵道部又通過了《鐵路“十一五”規劃》，明確了鐵路發展的主要目標和重點任務。《鐵路“十一五”規劃》提出:“十一五”期間，中國鐵路發展的主要目標是:建設新線1.7萬公里，其中客運專線7000公里;建設既有線復線8ooc)公里;既有線電氣化改造1.5萬公里;到2010年，全國鐵路營業里程達到9萬公里以上，復線、電氣化率均達到45%以上，快速客運網總規模達到2萬公里以上，煤炭通道總能力達到18億噸，西部路網總規模達到3.5萬公里，形成覆蓋全國的集裝箱運輸系統。該《規劃》還確定了鐵路發展的六項重點任務，其中一項是加強人才隊伍建設，實施“人才強路”戰略，以經營管理人才、專業技術人才、技能人才三支隊伍建設為重點。
公路建設2004年底，國務院通過了《國家高速公路網規劃》，該規劃確定未來2030年內，高速公路網將連接起所有省會級城市、計劃單列市、83%具有50萬以上城鎮人口的大城市和74%具有20萬以上城鎮人口的中等城市，總規模約8.5萬公里。目前已建成2.9萬公里，在建1.6萬公里，待建4萬公里，分別占總里程的34% ， 19%和47%。待建里程中，東部地區為0.8萬公里，中部地區為1.1萬公里，西部地區為2.1萬公里，建設任務主要集中在中西部地區，特別是西部地區的建設任務相當繁重。建成這個系統大約需要30年。交通部印發的《公路水路交通“十一五”發展規劃》確定的目標是:2010年，全國公路總里程將達到230萬公里，其中高速公路6.5萬公里，二級以上公路45萬公里，縣鄉公路180萬公里。具備通達條件的鄉鎮和建制村100%通公路，95%的鄉鎮、80%的建制村通瀝青(水泥)路。
海外工程日益增多目前，我國承攬的非洲、南亞、東南亞等國的鐵路、公路工程也日益增多，許多單位專門成立了海外公司，其中以中鐵海外工程公司為最大，應該說這些單位的用人需求是比較大的。
城市建設方興未艾目前，我國城市建設的速度不斷加快。現在國內許多城市的道路建設都在向著構建城市快速干道、規劃“XX城市X小時都市交通圈”的方向發展，目前在建或規劃建設地鐵的城市多達數十個，一般具有建設周期長、施工難度大、造價高等特點，這些都是潛在的就業市場。
當前就業市場分析
就業潛力較大近期筆者走訪了中鐵、中鐵建、中建、中交系統等部分單位。根據用人單位的介紹，目前整體來說缺乏人才，現場施工技術人員，包括測量、繪圖、實驗、公路檢測、高速鐵路、地鐵施工等方面的技術人員相當缺乏，尤其缺乏具有較高綜合素質的人才。
新的就業市場逐漸開放目前，鐵路工程、公路工程、房建工程相互滲透、相互交叉，市場全部開放，凡是有資質的企業都可以承攬相應的工程，中鐵系統、中交系統、中建系統、中國水利水電系統以及地方建筑企業不斷進人鐵路、公路、房建等各個領域的建設，所占市場份額也不斷擴大。例如，中建八局承攬了吉林省全部高速鐵路的建設工程，上海四建在上海地鐵項目中也占有一定比例等。這些都是潛在著的新就業市場。各單位招聘人才的數額也逐漸增加，例如中鐵、中建系統所屬的工程局每年計劃招聘人數都在1000人左右，其中工程技術人員所占比例達80%左右的比例。
民營、私營、三資企業力量逐漸擴大目前我國的民營、私營、屯資企業數量逐漸增多，這些新興企業面臨的最大問題就是缺乏人才，尤其是具有一定經驗的技術人員。因此，他們一直不斷地從一些國有單位“挖人”，這一事實從國有施工企業人才流失現象中不難看出。
用人單位的用人政策日趨務實據用人單位介紹，從現場需要看，專科生、高職生比較容易適應現場，而且務實、留得住，有利于施工隊伍的穩定。用人單位沒有盲目地將人才層次定得很高，用人單位的用人觀正在逐漸發生變化，變得更加切合實際。
高職院校就業對策
(一)調整教學計劃，努力適應市場需求
教學計劃的制定原則應該是寬基礎、強技能。同時根據市場的實際需求，不斷修改土木工程類專業的教學計劃，使其培養的學生“型號”更加適應市場需要。例如，現在有些土木類高職院校的教學計劃取消了計算機語言類課程，增加了在實際工作中具有很強實用性的計算機實際操作的有關內容，如辦公軟件以及同工程施工有關的計算軟件等教學內容。
調整專業設置，可以按照工程大類設置專業，分方向制定教學計劃。例如，道橋專業可以設置道橋方向、公路隧道方向、公路與城市道路方向、基礎(路基路面)工程方向、道橋測量技術、道橋維修與養護技術等;鐵道工程專業可以分為鐵道維修與養護、城市輕軌與地下鐵道、高速鐵路、基礎工程等方向，建筑工程可以分為給排水方向、裝飾工程、結構工程等。
(二)加強就業指導，轉變學生的就業觀念
教育學生理性確定就業期望值2006年，北京高校畢業生就業指導中心公布了《2006年北京高校畢業生就業薪酬調查報告》，報告顯示，北京高校2006屆畢業生的平均起點工資為2262.31元，其中，近三分之二畢業生的起點工資在2000元以下，近四分之一畢業生的起點工資在1000元以下。結合近幾年就業市場分析，可看出用人單位的用人政策在不斷調整，有些用人單位不斷提高畢業生的學歷要求。例如，前兩年本科生就可以輕松進人的單位，現在即使研究生畢業也很難進人了;相應地，各單位對本科生、高職生的要求也不斷提高，以前部分單位曾經給予研究生、本科生的就業優惠政策，現在要么降低，要么取消，而與此對應的是，本科以上學歷的畢業生供大于求。面臨以上情況，各院校必須教育學生降低就業期望值，找準自己的位置，適應就業現實。
教育學生樹立正確的就業觀目前對畢業生最有吸引力的還是國有企業，尤其是由原來行業主管劃轉到地方管理的學校的學生，他們的傳統和固有觀念是本校原系統的各單位都是靠得住、效益好的，而對其他國有企業不感興趣，對民營和私企更是不屑一顧。學生產生這種想法的原因，一是學生不了解就業市場，二是許多學校多年來的就業慣性所致。各高職院校都有各自傳統的、固定的“客戶”，而對一些新的領域不認可。因此要幫助學生了解市場行情，教育他們樹立新的就業觀。事實上.現在民營、私企不僅工資待遇不低，而且同樣有保障機制，例如有些單位明確提出代繳三金、保險等費用，與國有企業并無多少差別，相反，有些國有企業卻因地域限制不能解決戶口等問題，限制了用人需求。
加強學生綜合素質的培養目前各單位都建立了淘汰機制，對新招聘的畢業生先行試用一年。因此必須加強學生綜合能力的培養，提高他們吃苦耐勞、適應現場的能力以及學習能力，這樣才能穩得住，干得好，才能夠打好基礎。
加強和用人單位的聯系目前，凡國內的工科院校，幾乎都有土木工程、道橋、測量等專業的畢業生。企業在選擇哪所學校畢業生的問題上具有很大的自主性，這就要求各高職院校一方面加強與用人單位的聯系，建立長期的合作關系，一方面要樹立品牌，取得用人單位的長期認可。
面向中西部就業從國家建設的重點來看，基建工程的重點在西部。根據2006年大學生的幾次“雙選會”實際情況來看，西部企業在大量地引進人才，尤其是西北地區的一些用人單位對畢業生的學歷要求并不高，例如新疆的部分單位基本定位在專科以上層次，還有部分國有改制企業定位也比較準確，都在制定相應的人才政策。應該說，中西部的就業市場廣大，因此要教育學生認清自我、認清形勢，不要盲目地追求到沿海或東部比較發達地區就業。
關鍵詞：地鐵車輛段；物業開發；建筑防火
中圖分類號：U231文獻標識碼： A
引言
我國當前經濟發展的過程必然要面臨著城市化的問題，而城市軌道交通建設是促進城市化發展的關鍵，它可以促進人口流動，提高資源的流通性，因此在各個大中城市都可以看到地鐵建設正在高速蔓延。作為城市的動脈，地鐵將城市之間的時空大大縮小，使得城市格局發生重大改變，許多居住區會因此而受到影響。在地鐵沿線，特別是地鐵車輛段上蓋開發居住區，已成為一個市場價值較高和發展形勢較好的標桿。由于地鐵車輛段的占用空間較大，城市土地使用緊張的情況如何促進上蓋物業的防火設計成為一個科學的命題，
1、上蓋物業開發的防火設計難點
1.1、上蓋物業開發的防火設計依據
地鐵車輛段上蓋物業開發是將地鐵車輛段及綜合基地、汽車庫、住宅、商業疊加建造，并且以蓋上平臺作為安全區設置消防車道用于上蓋物業建筑滅火救援。現行國家規范及標準對此類工業與民用組合建筑和把蓋上平臺作為安全區的防火設計尚無明確規定，無規范可遵循。在某市的“雪浪項目”設計中，一是借鑒了國內外相關規范，如香港、英國的建筑防火規范；二是結合國內類似工程的設計經驗，如深圳前海地鐵上蓋和杭州地鐵七堡車輛基地、蘇州太平車輛段上蓋等項目；三是運用消防性能化設計方法提供消防安全策略。
1.2、上蓋物業建筑高度的界定
根據結構形式的不同，上蓋物業歸納為:轉換層結構體系和結構落地體系2類。上蓋物業的分界是車輛段結構轉換層頂板或建筑頂部蓋板。此分界線上方也可設置物業汽車庫等，汽車庫頂板上方為蓋上平臺開敞空間。上蓋物業建筑高度如何界定是防火設計的難點。如:“雪浪項目”北區標高7．5m，南區標高8．5m為上蓋物業分界線。北區標高7．5m平臺為開敞的室外空間；南區標高8．5m以上為上蓋物業汽車庫，汽車庫頂板標高13．5m平臺為開敞的室外空間。北區以標高7．5m、南區以標高13．5m為上蓋物業建筑的0m標高，按GB50016―2006《建筑設計防火規范》和GB50045―2005《高層民用建筑設計防火規范》的相關規定進行防火設計。
2、地鐵車輛段上蓋物業開發之中的防火設計
以某城市軌道交通2號線太平車輛段上蓋其綜合開發之中包括的主要內容有:平臺下車輛段、上蓋平臺以及平臺上住宅及配套設施。與此同時車輛段房屋的總建筑面積為90346m2，其通常處于一層平臺之下，主要包括的內容有聯合車庫、停車列檢庫、工程車庫、車輛段綜合樓、變電所、物資庫一、物資庫二、洗車鏇輪庫、污水處理間、動調試驗間、機電車間以及受電弓輪對檢測間等等12個單體，，除綜合樓為地下一層，地上十四層外，其它均是一層(部分附屬二層)；上蓋平臺兩層總面積35．36萬m2，而其一層平臺結構的標高為8．7m。
2.1、車輛段消防設計
2.1.1、可以在消防通道一層平臺蓋之下車輛段內設消防車道，消防車道有三個與外界道路相通的出入口，停車列檢庫、聯合車庫設置環行消防車道，停車列檢庫內兩列位間設置消防車道。車輛段綜合樓位于上蓋平臺中央位置，在平臺上有十二層，平臺下有三層。
2.1.2、建筑耐火等級提高
平臺下車輛段建筑耐火性，平臺下車輛段建筑耐火等級均按一級考慮。
2.1.3、建筑火災危險性類別
平臺蓋下車輛段有12個單體建筑，車輛段綜合樓為民用建筑，屬于一類高層建筑，其他單體均為工業建筑，依據《地鐵設計防火規范》(報批稿)第4．6．1條，各單體火災危險性類別為:聯合車庫為丁類廠房、停車列檢庫為戊類廠房、工程車庫為丙類廠房、變電所為丙類廠房、物資庫一為丁類倉庫、物資庫二為丙類倉庫、洗車鏇輪庫為丁類廠房、污水處理間為戊類廠房、動調試驗間為丁類廠房、機電車間為丁類廠房、受電弓輪對檢測間為丁類廠房。
2.1.3、防火分區平臺
而下車輛段主要為丙類變電所、丙類工程車庫、丙類物資庫二、丁類物資庫一和車輛段綜合樓采取獨立安全防火分隔措施后，車輛段之內的其他部分火災危險性主要為丁、戊類，不再進行劃分防火分區。車輛段綜合樓平臺之下依照地下建筑進行考慮，應該設置自動噴淋系統，平臺之下汽車庫依照低于4000m2劃分防火分區，平臺之下的部分依照低于1000m2劃分防火分區，平臺之上的車輛段綜合樓則依照2000m2劃分防火分區。
2.2、消防道路設計
車輛段15m平臺的區域需要設置可以滿足大型消防車雙向通行的消防車環道,同時同市政出入口相接；0m標高小區之內其道路應該有2個出入口；而居住區之內其主要道路則有2個方向同道路之間相連；機動車道對于外出入口間距應該高于150m。沿街建筑物長度高于150m之時,應該設置4m×4m的消防車通道以及穿過高層建筑的消防車道,并且其凈空高度應該高于5m。而一旦建筑物長度高于80m之時,其在底層之上應該設置人行通道。與此同時在上15m物業平臺的坡度則應該低于10%。消防登高面消防車道的寬度應該高于6m、坡度小于2%；消防登高面內邊距建筑主體距離依照相關標準而進行規定設置。而地面道路之中最小的轉彎半徑應該滿足12m消防車通行的相關要求,與此同時在和道路相接駁之處的轉彎半徑則是9到12m之間。
2.3、應該用相關防火設計的原則
在該工程之中，其上蓋物業是民用建筑,下部是工業建筑。當前我國沒有對車輛段上蓋物業依照防火規范而進行,主要是借鑒成熟地區的已建有關地鐵車輛段上蓋物業的成功經驗,于此同時和車輛段工程具體彼此結合,其在車輛段之內把9m標高處上蓋平臺及廠架修庫上蓋的板、梁、柱、基礎都是用非燃燒體材料,同時促使其達到4h的耐火極限；廠區之中和上蓋物業水平相鄰處使用防火墻進行分隔,而當前耐火極限達到4h之時,則就可以被作為區同上部物業的豎向以及水平防火分隔。上部物業之中溝、槽、管線其在車輛段物業平臺頂板以及夾層(汽車庫)之中解決,不能通廠區出現接口關系。車輛段上蓋體則應該依照《防火規范》的民用建筑部分及《高層民用建筑設計防火規范》[GB50045―95(2005年版)]的規定執行。蓋體之下則會有停車列檢組合車庫、廠架修庫等等丁戊類廠房以及軌道行咽喉區而組成,于此同時其消防設計則應該依照《防火規范》之中而執行。
3、結語
城軌車輛段上蓋物業由于其超大的建筑體量及物業形式的多樣性,并非簡單的幾段文字所能面面俱到,同時也沒有一成不變的設計模式,只有在實踐中不斷摸索,吸取新技術、新方法、新工藝來完善此類建筑的給水及消防工程設計。
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