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第一篇：城市軌道交通供電設備狀態評估研究及應用

摘要：針對城市軌道交通供電設備計劃維修模式逐漸暴露出維修不足和維修過剩的問題，以及設備的老化和失效無法實現在線監測的現狀，本文采取多種方式對多種設備的狀態數據進行統計、分析，形成城市軌道交通供電系統設備性能的狀態評估和服役壽命的預測，在保證城市軌道交通供電系統可靠運行的基礎上，為城市軌道交通供電系統設備的維修策略提供可行性建議，改善目前城市軌道交通供電系統的檢修模式。

關鍵詞：城市軌道交通；供電設備；狀態評估；壽命預測

近年來，城市軌道交通成為解決我國現代城市交通擁堵問題的主要工具之一，在我國快速發展。而供電系統是城市軌道交通系統的重要組成部分，其運行可靠性和安全性直接關系到整個系統的正常運行。隨著軌道交通進入網絡化運營階段，供電設備的運行維修決策問題也越來越突出，當前供電設備采用的計劃維修模式逐漸暴露出維修不足和維修過剩的問題。以城市軌道交通供電設備可靠性和安全性為中心的狀態維修模式充分考慮供電系統設備的運行可靠性因素，成為供電設備維修決策的重要考慮方向。針對不同類型的供電設備，監測其一次狀態信息，結合既有系統的數據和檢測試驗數據，利用科學的數據挖掘方法，掌握供電設備狀態的關鍵參數，研究運用不同的方法建立供電設備健康狀態評價模型，開發集合設備狀態評價、設備剩余壽命預估、設備故障率預測以及設備維修策略建議等功能于一體的設備狀態評估系統，改善目前城市軌道交通供電系統的檢修模式，具有大范圍推廣的價值。

1供電設備狀態評價原理

城市軌道交通供電系統設備包括110KVGIS、33KVGIS、油浸式變壓器、干式變壓器、交聯電纜、直聯電纜、直流開關柜、低壓開關柜等，設備種類較多，進行設備狀態評價時采用的評價原理也存在差異。但基本原理都是通過各種輸入量確定設備的關鍵參數，運用科學的方法，建立供電設備的健康狀態模型、壽命預估模型、可靠性模型，分別評判設備的健康狀態、剩余壽命和故障率。本文以油浸式變壓器為例，介紹設備狀態評價的原理。

1.1計算繞組熱點溫度

油浸式變壓器繞組熱點溫度是指繞組中最熱的那個點，通常在該點的絕緣老化速率最快，由于該點的位置不便確定，因此需要通過估算的方法進行計算。

1.2計算等效運行時間

油浸式變壓器的絕緣壽命是指在變壓器絕緣材料溫度給定的情況下，從絕緣材料投入使用到發生電氣故障所經歷的總時間。絕緣材料老化和時間及溫度的關系服從阿倫尼烏斯反應原理。在服役時間T內，變壓器可能運行在不同的條件下。將服役期T劃分為n個區間t1,t2,…,tn，并認為每個區間ti的繞組熱點溫度（℃）θH(ti)保持恒定。

1.3計算靶心度健康指數

灰靶理論是灰評估和灰決策理論，需要在沒有標準模式的情況下設定一個灰靶，通過灰靶變換找到靶心，然后將待評估狀態與靶心進行比較計算靶心度，通過靶心度來判斷油浸式變壓器所處的狀態等級。

2供電設備狀態評估系統的主要功能

2.1數據獲取

供電系統設備較多，每種設備的有效數據分別來自不同的地方。設備的一次狀態數據通過增加傳感器實時監測獲取；設備的運行數據由現有的供電自動化系統共享獲取；設備的檢測試驗數據由供電系統定期的檢測試驗共享獲取；設備的基礎信息數據由設備出廠資料信息化獲取。一次狀態數據包括：設備運行溫度、壓力、微水含量等；電纜的表皮溫度；設備局部放電量、放電次數。設備的運行數據包括：設備的電流、電壓、功率因素、有功功率、無功功率、設備位置狀態、故障報警信息等。設備基礎信息和檢驗數據包括：設備出廠檢驗數據、設備型式試驗報告、設備銘牌數據、設備巡檢記錄、設備故障檢修報告、設備定期實驗報告等。

2.2數據存儲

由于獲取的數據種類眾多、數據海量、數據格式差異較大，為保證數據庫能夠有序存儲數據、快速檢索數據，所以采用統一的數據命名規則，對所有數據進行梳理、重命名后，利用可配置壓縮精度的分段壓縮手段將數據存儲到數據庫中。同時利用內置歷史緩存和歷史預讀功能，提高數據庫的數據檢索和數據統計能力。

2.3功能規劃

供電設備狀態評估系統對系統的功能結構進行了詳細的規劃，確保用戶在使用系統時能夠有良好的體驗，如圖1所示。

3系統設計

根據上述的設備的健康狀態、剩余壽命和故障率計算原理，結合供電設備狀態評估系統功能結構，設計開發城市軌道交通供電設備狀態評估系統。在供電設備狀態評估系統中可以看到整條線路、整個站點所有設備的狀態信息概況、設備狀態占比。如圖2所示。同時，對設備狀態評估結果的顏色進行了規劃，有利于用戶對設備狀態評估結果進行識別。如圖3所示，系統也可以查看具體設備基礎信息、運行狀態、設備的剩余壽命、設備的預計故障率、設備的評價打分狀態以及輔助的設備維修策略。用戶可以很清晰地了解設備運行狀態以及結合設備運行狀態制定高效的維修計劃。

4結語

本文利用運用阿倫尼烏斯定律、加權灰靶理論、威布爾分布法、模糊層次分析法、聯合電熱應力模型等，設計開發的城市軌道交通供電設備狀態評估系統，具有完整的設備狀態評估、設備壽命預測、故障率預測等功能，可為供電設備的維修策略提供可行性建議，有助于改善目前城市軌道交通供電系統以計劃檢修為主的檢修模式。且隨著智能算法應用的深入以及設備數據的不斷積累，該系統的模型還可以進行優化修正，以便實現設備狀態評估達到更高的預測精度。

參考文獻

[1]王師霜,魯斌,周慶捷等.數據挖掘技術在二次設備狀態評價中的可行性分析報告[J].計算機科學與應用,2012(02),251-254.

[2]黃成剛.監控組態軟件中數據管理子系統的設計與實現[D].大連理工大學,2008.

[3]劉京.實時狀態監測系統的開發與研究[D].華中科技大學,2007.

[4]劉建輝.關于電網供電變壓器的安全運行分析[J].黑龍江科技信息,2013(36):52.

[5]鄭含博.電力變壓器狀態評估及故障診斷方法研究[D].重慶大學,2012.

[6]郭曉斌,程樂峰,王國平,許愛東,簡淦楊,余濤,魏文瀟.基于動態修正技術的電力變壓器可靠性評估模型研究[J].電力自動化設備,2016(06):148-155.

[7]潘樂真,張焰,俞國勤,杜成剛.狀態檢修決策中的電氣設備故障率推算[J].電力自動化設備,2010(02):91-94.

[8]張翔,宋子彤,楊致慧,周勤,郭創新.一種基于負載率和設備檢測信息的油浸式變壓器故障率模型[J].電網技術,2013(04):1159-1165.

[9]劉四維,劉燕.談阿倫尼烏斯方程在干式變壓器負載導則中的應用[J].變壓器,2009(01):14-15.

[10]張翔.油浸式變壓器故障率建模及可載性研究[D].浙江大學,2013.

作者：徐欽煒1;呂利民1;張俊強2;王亞東2;李巖2 單位：1.廣州地鐵集團有限公司，2.廣州白云電器設備股份有限公司

第二篇：城市軌道交通電能質量管理系統的設計及實現

摘要：城市軌道交通系統中環控和機電設備、供電系統、牽引系統等技術的飛速發展為城市軌道交通的高效運營提供便捷，但同時也為供配電系統引入了各類電能質量問題。本文首先闡述了城市軌道交通電能質量研究現狀，然后詳細介紹了城市軌道交通電能質量管理系統的設計和實現，重點描述了前置采集層、數據庫層和應用層的實現，最后簡單介紹了系統的主要功能。實驗室運行結果表明，該系統能夠提供合理的能效策略，有效提供能源的利用效率，帶來一定的經濟效益。

關鍵詞：軌道交通；電能質量

當前近年來，國家發改委和科技部明確提出了“建設我國節能型綜合交通運輸體系”的設想。城市軌道交通系統中環控和機電設備、供電系統、牽引系統、管理系統等技術的飛速發展為城市軌道交通的高效運營提供便捷，同時為供配電系統引入了非線性、波動性、沖擊性和不平衡特性等電能質量問題。低效的電能質量可能會造成設備退出運行，使保護裝置誤動、拒動，同時還會影響系統工況，嚴重威脅系統安全，從而大幅降低運載效率，對社會經濟造成較大損失。電壓波動和閃變也會降低設備使用壽命，增加設備運維成本。不僅如此，電能質量的污染還會對通信產生干擾，影響車輛及站內信號傳輸。目前城市軌道交通的運營部門已提高了對電能質量的認識，越來越多的用戶參與到前期建設中，提出了更高質量的用電需求。提高電能質量、滿足生產發展需求已經成為供用電雙方的共同愿望。深入分析和研究電能質量問題，是適應市場競爭和可持續發展所必需的。本論文將從系統理論出發，建立系統級平臺，通過采集數據，對系統功能進行設計和實現，為軌道交通系統的節能設計、應用改造、管理規范的制定提供理論基礎。

1系統設計思想

1.1系統架構

本系統采用分層設計，共分三層系統監管中心層、車站層和網絡層。

1.1.1系統監管中心層

系統監管中心負責采集各車站或車輛段的電能質量數據，并對其進行統計分析。該中心主要包括前置采集系統服務器、數據庫服務器、Web服務器、操作工作站等設備。

1.1.2車站層

車站層主要包括數據集中器和各種監測設備。數據集中器對車站或車輛段內的監測設備的數據采集、存儲，及與系統監管中心進行數據的交互功能。監測設備。監測設備負責實時監測、采集相應線路的各種電能質量信息。

1.1.3網絡層

網絡層完成系統監管中心與各車站或車輛段的通信。實現大容量實時數據的高速匯集傳輸，確保系統監管中心能夠快速、準確得到所有監測數據。

1.2系統軟件方案

依據大數據分析技術，并結合本公司在軌道交通能源監測、控制和運營管理方面的研究成果，提出一套城市軌道交通電能質量管理系統的軟件設計方案。該方案共分三層前置采集層、數據庫層和Web服務器層。前置采集層從各個車站或車輛段的數據采集終端采集電能質量數據，并進行相應的統計計算，最后把原始電能質量數據和統計分析結構都存儲到入庫文件中。數據庫層一方面實時搜索入庫源文件，然后把源文件中的數據寫入到數據庫中；另一方面為Web服務器層提供數據源。Web服務器層主要是提供各種實際的應用功能，以供用戶對電能質量數據的查看和設置。

3關鍵技術及系統實現

3.1前置采集層程序實現

前置采集層分兩個功能模塊：采集服務和計算模塊。該層采用ACE(AdaptiveCommunicationEnvironment）框架進行設計。

3.1.1采集服務

采集服務主要建立與數據采集器建立傳輸通道和定時生成采集任務。（1）建立傳輸通道：采用ACE異步連接類和服務處理類。建立連接的過程：創建異步主動連接，在進行異步連接時，創建新的服務處理類，并將該服務類傳遞給異步連接類，這樣數據的傳輸就交給服務類去執行。實現服務處理子類中提供的掛鉤方法，并通過創建ACE_Sock_Stream和異步讀寫流類來進行異步通信。（2）定時生成采集任務：定時采集任務的生成主要使用ACE_Reactor的定時機制，該機制接受事件處理器，以及以ACE_Time_Value對象形式出現的延遲對味參數。此外，可以指定時間間隔，使定時器在它超時后自動恢復。在事件超時的時候適當的調用事件處理器的handle_timeout()方法。

3.1.2計算模塊

計算模塊接收從規約模塊傳遞過來的源電能質量數據，然后對其進行統計分析。本系統目前只實現了如下對象統計分析功能：電量、三相電壓/電流的系數換算(CT\PT)；三相電壓/電流的最值、均值、參考值和偏差；基波電壓/電流的的最值、均值和參考值；諧波電壓/電流含有率的最值、均值和參考值。其中參考值的取法為：95%概率值，即將各次測量值按從大到小的順序排列，去除總數的5%的較大值，取其剩余95%中最大的那個測量值作為代表值。

3.2數據庫層設計

數據庫層可分為兩部分：數據庫和入庫模塊。數據軟件采用Oracle數據庫，用來存儲和管理電能質量在線監測系統中各站點監測裝置上傳的監測數據、經統計分析程序處理后的數據，以及系統的配置信息，并為系統中的Web服務器模塊提供數據檢索等服務。入庫模塊是前置采集層和數據庫之間的通道，前置采集模塊產生入庫文件，入庫模塊則把入庫文件中的數據存儲到數據庫中。下面將對這兩部分做詳細介紹。

3.2.1數據庫設計

通過對用戶需求的調研分析，本系統涉及到的數據分為四類：設備信息、電能質量數據信息、事件信息、其它信息。從這四類中信息中共抽象出車站資料表表、監測設備資料表、用戶表、設備小時電量原始數據表、設備日統計電量表等實體。數據檢索是城市軌道交通電能質量監測系統的主要功能，而且電能質量的統計及分析也要以大量數據檢索為基礎。所以數據檢索速度的快慢直接影響系統的性能，并結合本系統的特點，采用索引和分表存儲來改善系統性能。索引的建立：本系統中對訪問比較頻繁的逐時電能質量數據表，在其表計號，日期列上建立樹索引。分表管理：對系統中數據量較大的表采用分表存儲，每個表都可以單獨管理。在執行針對小范圍的語句時，所有和本次操作無關的表都不會參與運算，能大大減少語句執行所需的時間。

3.2.2入庫模塊的設計及實現

入庫模塊的主要功能是把入庫文件中的數據存儲到數據中。數據入庫的方式包括：批量入庫（插入insert）。批量入庫會設置一個批量提交的變量，當插入的數據達到該變量所設的值時，自動執行提交事務，如果提交成功則執行下一次批量插入，否則該次插入的所有數據均插入失敗，要一條一條的更新數據。數據更新（更新updata）。只能一條一條的執行，所以該時候入庫速度較慢，該方式發生在批量插入失敗的時候，而且要更新數據的表一定要有主鍵存在。

3.3Web服務器層

為了更好的實現系統的遠程監測和管理，軌道交通電能質量監測系統的應用層采用B/S架構。Web服務器選用Apache。該軟件平臺的主要功能包括電量查詢、電壓分析、報表、告警等功能。

3.3.1電量查詢

電量查詢主要功能是查詢車站、線路、監測點的電量數據，可按統計類別(小時，日，月，年)等類別進行查詢。

3.3.2電壓分析

電壓分析模塊可以按日、月、年查詢任意計量點的三相電壓最大值及發生時間、最小值及發生時間、平均值和參考值。

3.3.3報表定制

提供靈活的圖形界面報表工具，可生產任意格式自定義報表；所有系統報表均支持手動生產和定期自動生成功能，支持Excel、PDF等多種格式，用戶可方便進行編輯和打印；提供自定義報表功能，用戶可以定制自己喜歡的各類報表的樣式和內容。

3.3.4報警管理系統

提供靈活、豐富的告警管理功能，對設備運行狀態、儀表故障、數據異常等事件進行告警；可靈活設置不同的預報警條件、目標限值等；支持聲音、閃爍條等多種報警方式；報警信息支持通過消息或短信方式提醒管理人員。報警管理展示如圖7所示。

4結論

本文從系統理論出發，建立了一套適用于城市軌道交通電能質量管理系統的軟件平臺，為軌道交通系統的節能設計、應用改造、管理規范的制定提供理論基礎，協助運營單位提高電能的管理效果和管理水平。通過對電能質量數據的綜合評估，提高供電系統的穩定性和可靠性，并根據電能的實際使用情況和電能質量的綜合評價，減少供電設備實際損耗、提高供電系統電能質量效率、延長設備的運行使用壽命。

參考文獻

[1]馬學鵬,夏國臣.城市軌道交通能源管理系統研究[J].城市軌道交通研究,2014.

[2]韓治.城市軌道交通能源管理系統設計方案[J].鐵道標準設計,2013.

[3]路宏偉.大型公共建筑能耗監測與信息管理系統研究及應用[J].江蘇建筑,2011(05):114-116.

[4]孫藝敏,何藝.大工業用戶能效監測平臺的設計及開發[J].廣西電力,2012(01):17-20.

作者：張振華 單位：天津凱發電氣股份有限公司

第三篇：探究城市軌道交通勘察巖體完整性評價

[摘要]主章要介紹巖體完整性評價的思路和方法，以理論加案例的方式闡述巖體完整性評價對于城市軌道交通工程的意義，提出勘察階段應重點關注的問題和建議，為城市軌道交通勘察巖體完整性評價提供科學依據。

[關鍵詞]城市軌道交通；勘察；巖體完整性評價

0前言

巖體完整性能夠綜合反映巖體結構[1]，是巖體受構造運動影響和表層改造后的完整程度，取決于地質界面發育程度、巖石塊體尺寸以及塊體間結合狀況等要素。巖體完整性評價在城市軌道交通中意義重大，對于城市軌道交通工程勘察、設計及施工具有重大的影響。在車站和高架段，影響支護樁及樁基進入中風化巖層的深度；在地下盾構區間，影響軌道結構底板埋深、刀盤的選擇、掘進的路線和端頭加固的方式，是隧道圍巖分級的影響因素之一。在明挖法施工中，影響基坑圍護結構的選型、穩定性，地下水控制，施工工藝及工程造價；在蓋挖法施工中影響圍護結構選型，中間柱的承載力及入巖深度，工程造價；在礦山法施工中影響圍巖穩定性判別、開挖方式、支護形式、加固方式等。

1巖體完整性評價方法

巖體完整性評價宜采取定性與定量相結合的方法[2]，其中定性評價可根據地質界面發育程度、結合程度、主要地質界面類型以及相應結構類型劃分為完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎5個類別（見表1）。巖體完整性的定量評價方法主要有Kv法、JV法和RBI法[3]。Kv法是利用聲波探測技術，記錄發射與接收兩點之間巖體斷面上的聲波波速，測得巖體壓縮波速度（Vpm）和巖石壓縮波速度（Vpr）后，利用Vpm和Vpr之比的平方求得Kv，Kv與巖體完整程度的對應關系詳見表2。JV法的實質是按照公式（1）計算巖體體積節理數，即：JV=X1+X2+X3+X1+…+Xn+Xk（1）式中，Xn為每米測線上第n組節理條數，Xk為1m3巖體非成組節理條數。鉆探RBI法是基于傳統RQD法而產生的新方法，將巖芯按實際采取長度3cm～10cm、10cm～30cm、30cm～50cm、50cm～l00cm和大于l00cm的巖芯采取率作為權值（巖芯采取率Cqk，k=3、10、30、50、100），與各自對應系數乘積的累加值。

2巖體完整性評價的意義及實例分析

巖體完整性評價在城市軌道交通中意義重大，例如南京地鐵4號線花園站基坑支護應用了吊腳樁，是基于對基底巖體完整性正確認識上實現的。車站底部為完整中風化閃長巖，滿足了吊腳樁的設計條件，有效地節省了造價，節約了工期。盾構刀具是盾構機切削巖土的唯一工具，合理的刀盤配刀是保證盾構工程施工可行性的前提[4]。巖體完整性是影響盾構刀盤配刀的主要因素，結合工程實際并總結國內外研究發現：對于極破碎巖體，其結構主要為散體狀結構，地質界面的結合很差，切刀的切削能力完全能夠應對該種地層。如若在破碎地層中存在結合面較好的巖體，切刀切削能力不足的問題就會突顯，須配置有攪動切削能力的齒刀先行切削，以此為切刀創造較好的切削條件。對于較破碎巖體，齒刀切削的破碎效果將會降低，刀具磨損速度急劇增加，須采用具有多重破巖機理的滾壓型刀具來滾壓破碎，對于該類地層配用雙刃滾刀即可滿足需求。但對于完整程度較高的巖體，受限于雙刃滾刀較小的正壓力，難以滿足該類地層的切削，此時須考慮配用具有較大承載能力的單刃滾刀甚至是重型滾刀。對于RBI=50~100或RQD＞90%的巖層，就目前的技術水平來說，還不宜采用盾構機來掘進。隧道圍巖分級是隧道結構設計的基礎，關系到工程的安全性和經濟合理性。圍巖分級偏低將會使得工程投資額增大，圍巖分級偏高可能引起隧道產生病害甚至事故[5]。有關洞室圍巖分級方面的研究發展迅速，圍巖分級方法眾多，《地鐵設計規范》將巖體完整程度作為基本控制因素之一，可想巖體完整程度評價對于城市軌道交通中意義重大。

以某市軌道交通山體隧道為例，根據勘察成果，對沿線隧道圍巖進行分級判定和穩定性分析，提供針對性的工程措施建議，為隧道設計、施工提供科學依據。該隧道全長約1.5km，起止里程K28+670～K30+170，隧道橫穿山脊，沿線地勢起伏較大，線路縱向地形地勢呈現中間高、兩邊低的特點，橫向則是北高南低。山體植被茂盛，第四系覆蓋層主要為含碎石粘性土，厚度在1.8m~5.0m范圍，進出洞口處厚度較大，局部可達20.0m。下伏全~微風化基巖，巖性判定為凝灰巖，柱狀節理發育，強風化層厚約3.0m左右，局部地段有輝綠巖侵入。此時需要結合勘探成果，因Ⅱ級圍巖段局部巖體較破碎，且節理裂隙較發育，故圍巖級別修正為Ⅲ級。另斷層破碎帶位置，巖體破碎，圍巖級別降為Ⅳ級。Ⅲ級圍巖段節理裂隙發育，斷層破碎帶對其影響較大，圍巖級別修正為Ⅳ級。進出洞口段風化嚴重且受到斷層破碎帶影響嚴重，巖體較破碎，圍巖級別調整為Ⅴ級。隧道圍巖分級前應先行分析隧道拱部圍巖的自穩性，影響分析的因素包括巖性、巖層厚度、地下水狀態以及巖體的完整性。

3結論

根據本文對巖體完整性評價方法的分析，結合巖體完整性評價在城市軌道交通工程中的應用特點，提出以下建議：（1）實際勘探時重點關注巖芯采取率、RQD指標、地質界面的結合及發育程度、結構類型、風化程度、堅硬程度、破碎程度、均勻性等。（2）資料整理階段重點關注巖土層特征描述、物理力學指標、圍巖類別劃分、巖土施工等級評判以及巖體完整性評價依據分析。（3）加強原位測試工作，如重點關注波速試驗孔的數量及布置、測試深度、地層的代表性等。

參考文獻

[1]王清玉.巖體完整性系數的確定問題[J].勘察科學技術,1994(03):63-65.

[2]工程巖體分級標準：GBT50218-2014[S].中國計劃出版社，2014.

[3]胡文壽,張顯志.論工程巖體完整性的評價方法[J].地球科學與環境學報,2001(03):50-54.

[4]夏毅敏,羅德志,周喜溫.盾構地質適應性配刀規律研究[J].煤炭學報,2011(07):1232-1236.

[5]葉榮華,王和坤,唐江.寧波軌道交通育王嶺隧道巖土工程勘察與評價[J].鐵道勘察,2015(06):36-40.

作者：王寧1；楊洋1；胡韻2 單位：1.南京地鐵建設有限責任公司，2.江蘇華東工程設計有限公司

第四篇：城市軌道交通現澆梁施工安全防護體系探討

【摘要】我國城市基礎設施建設處于大規模、高速度發展階段，現澆橋梁在城市軌道交通建設中應用已很廣泛，但施工過程中常會遇到超高壓線路障礙影響，極大地增加了施工難度及安全風險，甚至無法施工。論文通過工程實例，分析采用合理、安全的防護體系對超高壓線下橋梁施工加以防護，可以解決遷改周期長而導致工程延期的難題。

【關鍵詞】現澆橋梁；超高壓線下；防護體系

1工程概況

武漢市軌道交通21號線工程途經武漢市江岸、黃陂和新洲3個區，兩端均預留延伸條件，一期工程從江岸區后湖大道至新洲區金臺，線路全長33.7km，共設車站16座。本標為三標段，均為高架段，起始于軍民村站（不含）—武生站高架，經武生站、武生站～平江路站、平江路站、平江路站—陽邏開發區站、陽邏開發區站、陽邏開發區站～施崗站（不含）、施崗站（不含）—金臺站，止于金臺站，本標段同時還包括倒水河車輛段出入線區間、倒水河車輛段及施崗主變電站，共4站6區間及車輛段1座，主變電站1座，正線全長11.178km（不含倒水河車輛段的長度）。本標段共有簡支箱梁250孔，連續梁26聯。本標段范圍內有17條超高壓線路與軌道相交，共影響簡支梁23孔，連續梁2聯。超高壓線的遷改周期普遍都在1年以上，而如此高的影響比例致使工程無法實現按時履約，因此，開展“如何在超高壓線下安全施工”的研究勢在必行。

2研究思路

在超高壓線路下施工的風險高、難度大，表現在2方面：（1）超高壓線下施工的人員及設備安全；（2）對高壓線路運行安全的影響。要解決以上問題，主要從以下幾方面考慮：隔離、防護、削弱場強以及高效施工。其中，隔離和防護可有效防止人員誤操作引起線路放電；削弱場強可保證在線路下施工的人員安全、健康；高效施工，就是從設備和工藝入手，盡量縮短在線路下的施工時間，以降低風險。

3施工方案

本標段受超高壓線影響的簡支梁23孔，連續梁2聯。其中有7孔簡支梁和1聯連續梁的軌頂標高高于既有超高壓線，必須待線路遷改后才能施工，剩余16孔簡支梁和1聯連續梁，高壓線距離軌頂的距離在6.3~11.4m，高壓線距離地面的距離在13~23.4m。高架橋梁施工主要包括樁基、承臺、墩柱以及梁體施工4道工序，針對每道工序的特點，制定相應的解決策略。

3.1樁基施工

樁基施工主要包括樁基礎鉆機鉆孔，鋼筋籠吊裝以及混凝土灌注作業。在超高壓線路下進行樁基施工，危險性最大的是鉆機鉆孔和鋼筋籠的吊裝。其中，鉆機鉆孔可以從設備選型入手，結合地質條件，在滿足安全及質量的前提下，選擇施工高度及鉆進速度的最優組合。主要是鉆機選型及鋼筋籠分節的要求,尤其是大型機械在高壓線下的施工作業極易引發高壓線放電。針對以上情況，在施工前需根據線路高程數據及地質情況進行鉆機選型。根據超高壓線距離地面的實際情況，最小值12.7m，最大值24m，要保證施工期間的安全，鉆機的最高點距離超高壓線不能少于6m；根據地勘資料，表面為覆蓋層，以下分別有粉質黏土、粉質黏土混卵礫石、殘積粉質黏土、強風化泥質砂巖及中風化泥質砂巖。綜合以上情況，符合條件的施工鉆機有汽車回旋鉆和沖擊鉆2種。根據現場施工的實際情況，施工1根直徑1.25m、樁長30m的灌注樁，汽車回旋鉆采用1.5d（d為樁的直徑），沖擊鉆采用3d，考慮工期，最終優選汽車回旋鉆進行超高壓線下的樁基施工。施工過程中結合地面與超高壓線的凈空高度，經過技術與質量分析，將鋼筋籠分節制作、現場連接，分節長度有4.5m和6m不等，以降低提升高度，保證順利下籠。截至2016年9月26日，正線的樁基全部順利完工。

3.2承臺施工

承臺施工主要包括基坑開挖、鋼筋制作安裝、模板安裝及混凝土澆筑。超高壓線距離地面的高度在12.7~24m，針對不同的高度情況，采用不同的施工工藝，達到安全、快速施工的目的。對于高差較大能保證機械安全施工的部位，結合地質情況，基坑開挖采用鋼板樁支護或直接放坡開挖；鋼筋制作安裝采用機械吊裝；模板采用機械吊裝；混凝土澆筑采用溜槽或天泵澆筑。對于高差較小不能滿足大型機械安全施工的部位，基坑開挖全部采用放坡開挖；鋼筋全部采用人工制做安裝；模板采用木模板，人工制做安裝；混凝土采用溜槽或者地泵澆筑。

3.3墩身施工

本工程橋墩主要為簡支梁獨柱墩、門式墩、連續梁橋墩、變截面連續梁橋墩、出入線雙線墩，橋墩模板采用廠制鋼模板拼裝，鋼筋在加工場加工好后運至現場綁扎，混凝土由附近商用混凝土站生產供應，混凝土運輸車運送至現場，混凝土一次整體澆筑成形，混凝土通過泵送入模，墩身模板和鋼筋采用吊車垂直吊裝作業。墩身澆筑完成后先帶模澆水養生，拆模后覆蓋塑料膜養生。超高壓線下墩身施工前，需對現場情況進行分析，針對不同的工況，采取相應的解決策略，以達到安全、快速施工的目的，具體如下：1）墊石頂高程與超高壓線之間的高差在15m以上的，可不進行防護，采用常規方法施工；2）墊石頂高程與超高壓線之間的高差在10~15m的，須在防護棚或防護網保護下進行施工，模板采用定型鋼模板拼裝，鋼筋及其他材料可由機械或人工搬運至倉面安裝，混凝土澆筑采用地泵供料，人工振搗；3）墊石頂高程與超高壓線之間的高差在6~10m的，須在防護棚防護下進行施工，模板采用定制的組合木模板，鋼筋及其他材料均由人工搬運至倉面安裝，混凝土澆筑采用地泵供料，人工振搗；4）墊石頂高程與超高壓線之間的高差小于6m的，視情況可在防護棚下先施工半個墩身，或者完全不施工，待升塔或者遷改后再施工。

3.4梁體施工

超高壓線下現澆梁施工安全風險高、難度大，是整個項目的重中之重，關系到項目部的人員設備安全和項目能否按時履約，因此，施工前需做好充足的準備。

3.4.1防護基本原理

通過軌行式防護棚車、線下及線側防護網3種防護形式達到了隔離、防護、削弱場強以及增效的目的，保證在線路下施工的人員安全和健康。1）軌行式防護棚車防護原理軌行式防護棚車由絕緣材料、棚車骨架、報警器、行走裝置等組成。報警器安裝在頂棚下部，當電場強度達到設定值時報警器報警，提醒作業人員迅速離場；棚車結構及絕緣材料不僅起到隔離作用，且有效降低了作業面電場強度，基于目前國家規定的人體安全電場強度不超過4kV/m，經現場檢測，梁體頂面的最高電場強度綜合量為7.22kV/m，經過軌行式防護棚車削弱后的場強為0.02~0.36kV/m，滿足要求；通過軌道及牽引裝置進行快速移動，可節約時間，高效完成施工。2）線下防護網防護原理線下防護網由限高繩、支撐立柱及密目網組成。限高繩由紅白相間的高強度尼龍繩構成，非常醒目。密目尼龍網上有非常醒目的紅白相間的條紋及夜間反光標識，不但將施工區域與超高壓線進行隔離，更有效防止人員及設備突破安全距離而引起超高壓線放電。3）線側防護網防護原理線側防護網由支撐立柱和密目網組成。防護原理同線下防護網。

3.4.2防護策略的確定

施工前，經過與國電部門關于防護體系的共同研究，針對超高壓線與梁體相對位置的不同，得出相應的防護策略：（1）超高壓線在梁體上方6~10m的，采用軌行式防護棚車防護；（2）超高壓線在梁體上方10m以外的，采用線下防護網防護；（3）超高壓線在梁體側方10m以外的，采用線側防護網防護；（4）超高壓線在梁體上方6m以內的，必須升塔或遷改后再施工。

3.4.3防護策略的實施

防護策略確定后，按照對應的方法安裝防護設施，梁體施工均在防護設施下進行。防護設施的安裝如下。防護棚車的部件全部采用螺栓連接，工廠加工，在高壓線外進行組裝，通過軌道及牽引裝置進行快速移動，且通過測量提供的高程數據，預先加工不同長度的立桿，以解決棚車高度在不同部位、不同高度工況下的快速調節，頂部鋪設的絕緣毯，經過試驗檢測，可高效削減棚車內部電場強度（4kV/m以上最低削減至0.02kV/m），滿足安全施工需求。防護網由支撐立柱、限高繩及密目網組成。（1）在梁體及高壓線外側將支撐立柱豎立牢固；（2）由專業人員登高掛設紅白相間的限高繩；（3）在梁體施工范圍內，在限高繩上增設密目網，防止人員、設備誤操作。

4結論

依托武漢軌道交通21號線BT三標段橋梁工程，對超高壓線下橋梁施工防護技術展開研究，結合工程實踐和應用效果，總結歸納了以下防護體系：1）超高壓線在梁體上方10m以內的，采用線下軌行式防護棚車，通過牽引裝置實現快速移動，以加快防護棚車的安置及撤出速度。軌行式防護棚車在牽引至指定位置后利用兩側設置的拉錨進行固定，在固定完成后進行全面接地處理；2）超高壓線在梁體上方10m以外的，采用線下防護網防護，防護網由限高繩、密目網和支撐立桿組成，通過在施工梁體上方形成一張封閉網，施工人員及機械在封閉網下作業，有效防止誤操作，避免人員觸電及引起高壓線放電；3）超高壓線在梁體側方10m以外的，采用線側防護網防護，防護結構及防護特點同2）。5結語當前城市化建設加速發展，市政基礎設施與城市內外架空線路之間的空間位置沖突越來越多，尤其是城市高架橋梁。在超高壓線路下高架橋梁施工的風險高、難度大，其中對高壓線路安全造成潛在影響的主要是樁基礎鉆機鉆孔和鋼筋籠、模板吊裝、混凝土灌注等作業，尤其是大型機械高壓線下的施工作業易發生高壓線觸電以及因觸電而造成的城市電網斷電，導致廠礦企業生產停滯所產生的重大經濟損失。為了避免上述突發事件產生，本文論證的施工防護體系就很好地解決了人們擔憂的問題，且為其他類似工程提供借鑒經驗。

作者：王波；張立軍；章昊 單位：中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司

第五篇：城市軌道交通工程的基坑施工影響分析

【摘要】隨著城市地下軌道交通工程的發展，臨近既有城市軌道交通的工程越來越多。新建地鐵車站基坑工程，會引起臨近既有地鐵車站、區間隧道等結構產生變形，因此，需要對類似工程施工影響分析進行深入研究。論文以臨近既有2號線莫愁湖站的南京地鐵7號線新建莫愁湖站基坑施工為實例，運用有限元軟件對施工過程進行了建模分析，提出了相應處置措施，為類似工程施工提供參考。

【關鍵詞】基坑工程；既有工程；施工風險；數值模擬

1工程概況

1.1工程地質概況

擬建場地位于漢中門大街與莫愁湖西路路口，莫愁湖公園內，地形平坦，現地面高程約在6.01～7.30m，地貌類型屬秦淮河漫灘[1]，其具體地質詳圖如圖1所示，根據圖1可知：車站明挖范圍內自上至下分別為①-2b素填土、②-2b4淤泥質粉質黏土、②-2c3-4粉土、②-3c2-3粉土、②-4b4淤泥質粉質黏土、②-4c2-3粉土。基坑底板主要位于②-4c2-3粉土。坑底以下主要②-6b4淤泥質粉質黏土、②-6d1-2粉細砂、K2p-2粉砂質強風化泥巖、K2p-3粉砂質中風化泥巖。

1.2工程水文概況

場地地下水類型屬孔隙潛水，深部砂性土層中地下水具微承壓性[2]。潛水位埋深介于0.87～0.96m，平均埋深0.90m，相應高程約6.10m；承壓水位埋深介于0.83～0.93m，平均埋深0.88m，相應高程約6.12m。各鉆孔穩定水位埋深0.50～1.10m，相應高程介于5.50～6.00m。觀測結果表明：本勘察場地深部地下水具一定的承壓性[3]。

2新建基坑對既有結構影響分析

2.1對既有車站的影響分析

7號線莫愁湖站與既有2號線地鐵車站相互關系。7號線莫愁湖站緊鄰已建地鐵2號線莫愁湖站，為地下五層明挖島式站臺車站，車站寬度21.5m，頂板覆土約2.15m。7號線莫愁湖站與已建地鐵2號線車站側墻距離約28m。本次采用二維有限元進行計算，流程如下。

2.1.1有限元計算模型及計算工況

根據兩工程相對位置關系，建立二維有限元模型如圖2所示。計算時的邊界條件為：側向水平約束，頂面為自由面，底部為水平和豎向約束。

2.2對既有區間隧道的影響分析

7號線莫愁湖站與既有2號線地鐵區間的相互關系。本次采用二維有限元進行計算，步驟如下。

2.2.1有限元計算模型及計算工況

根據兩工程相對位置關系，建立二維有限元模型如圖7所示。計算時的邊界條件為：側向水平約束，頂面為自由面，底部為水平和豎向約束。

2.2.2二維有限元計算結果

7號線地鐵車站基坑施工完成后。

3風險分析

應對措施針對莫愁湖周邊特殊的地質環境，結合新建車站自身及環境風險評估結果，分別采取相應施工風險處置措施，處置后風險等級均為Ⅲ級。

1）提高基坑支護結構的剛度及強度，減少基坑變形。

2）基坑封閉，坑內僅疏干排水，禁止降水。

3）為減小基坑開挖對既有地鐵2號線莫愁湖站的影響，在車站基坑中間設置一道臨時封堵墻，基坑分2次跳倉施工。

4）新建車站與既有車站之間設置600cm厚地下連續墻隔離樁。

5）采取措施控制基坑變形，基坑施工過程中加強監控量測。

6）施工前制定施工風險預案、建立應急搶險機制，監測數據出現報警時及時分析原因、進行處理，必要時應通過注漿加固等措施抑制變形[4~6]。

4結論

1）地鐵施工前，應該采用合適的有限元數值軟件進行建模，分析地鐵施工對臨近既有地鐵車站、區間隧道等結構的影響。

2）經過計算分析，主體基坑施工時對既有2號線莫愁湖車站、2號線區間隧道存在一定影響，此段主體基坑外側采用隔離樁且采用跳倉開挖等措施分段施工。

【參考文獻】

【1】顧美婷.合肥地鐵深基坑開挖對臨近建筑物沉降的影響分析[J].安徽建筑大學學報,2016,24(6):30-34.

【2】陳思明,歐雪峰,韓雪峰,等.臨近既有地鐵隧道新建基坑的數值計算分析[J].鐵道科學與工程學報,2016,13(8):1585-1592.

【3】石鈺鋒,方燾,王海龍,等.基坑開挖引起緊鄰地鐵隧道力學響應與處理方案研究[J].鐵道科學與工程學報,2016,13(6):1100-1107.

【4】高文偉,向偉明,鄭偉鋒,等.某基坑開挖對鄰近地鐵隧道影響的三維有限元分析[J].建筑科學,2012,28(7):28-30+46.

【5】劉占民.基坑突發事故的應急處理對鄰近地鐵隧道的影響[J].城市軌道交通研究,2010,13(11):77-81.

【6】葉丹,丁春林,侯劍峰,等.地鐵深基坑逆作施工的數值模擬與實測分析[J].華東交通大學學報,2009,26(4):13-17.

作者：楊慶剛 單位：南京地鐵建設有限責任公司