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地铁杂散电流监测系统的构成及其施工方法

发布时间:2018-04-03

下面是鲁班乐标给大家带来关于路堑石质边坡土工格室植草防护的相关内容,以供参考。

1前言

随着我国经济建设的蓬勃兴起,我省的基础设施建设特别是高速公路建设得到了迅猛的发展。在建设的过程中不可避免地会开掘出大量的岩土边坡,选择适当的边坡防护方案就显得尤为重要。在以往的建设过程中大多采用护面墙、喷浆、喷混、锚喷等纯圬工结构进行边坡防护,虽然其初期稳固和抗侵蚀效果较好,但随着时间地推移,岩石的风化、砼的老化、钢筋的锈蚀使其效果越来越差,同时其对自然生态整体环境的破坏以及在降低噪音、光污染、缓解视觉疲劳等诸多方面的缺点都与当前注重生态环境保护、坚持可持续发展的现代工程理念相去甚远,目前我省在岩土边坡防护方面均倾向于自然植被生态防护与工程防护相结合的方案。在上瑞国道主干线邵(阳)怀(化)高速公路的建设中自然植被生态防护被广泛采用,其中利用土工格室植草防护处治路堑石质边坡已取得了一定的成效。

2工程概况

邵怀高速公路系上瑞国道主干线湖南境内的一段,全长155.58km,全程双向四车道高速公路设计,途经雪峰山天险,桥隧结构物众多,高填深切频繁,是我省第一条真正意义上的山区高速公路,同时也是交通部重点工程环境保护的试点项目。第24合同段地处雪峰山腹地,全长6.01km,属山岭重丘区,沿线地貌以剥蚀残丘、阶地及丘陵为主,路线所经地段海拔高程最高为232.77m,最低为160.21m,沿线高填深切路段较多,加之横跨320国道施工,具有一定的施工难度。K140500~K142300段地形起伏较大,冲沟发育、交通不便,地层岩性均属第四系全新统,其上部为稍密状碎石土覆盖层,下伏暗紫红色砾岩,内夹泥质砂岩,局部为砂岩,路堑边坡坡比为1:0.75,原设计边坡防护方案为浆砌片石护面墙,后经总监办、监理处、施工现场踏勘,决定改用土工格室植草防护的方案进行生态防护。

3设计示意

具体设计要求见图1、图2。

4防护机理

根据本段路堑边坡的地质结构,土质岩性以及本地区的水文气候条件分析,该路堑边坡主要将产生以下两种破坏:①表层碎石土受雨水侵蚀产生冲刷,②下伏砾岩强风化层易产生风化剥落。针对上述情况采用土工格室植草防护在施工期利用锚杆、锚锭和土工格室的相互作用整体受力使种植客土固定存留于边坡表面,待喷播的草籽、灌木种子成活后将主要依靠植被抵御坡面破坏:①植被的茎叶可产生降雨截留、消弱溅蚀和抑制地表径流的水文效应,同时其草本类植物根系盘结于破面浅层土中形成根-土复合材料产生类似如加筋的力学效应,从而防止格室内客土及边坡表面发生浅层滑动;②木本类植物的垂直根系可扎入深层,通过主根和侧根与周边岩体的摩擦作用产生类似于全长粘结型锚杆的锚固效应,其水平根系通过岩层表面的细微裂隙深入深层产生支撑的力学效应,通过木本植物垂直及水平根系所产生的综合力学效应防止边坡发生深层滑动。其坡面防护机理如图3。

5土工格室的选择

土工格室质量的优劣将直接影响施工过程以及完工后的防护效果,是本工程的关键,应严格把关。土工格室是20世纪80年代国外开发的一种新型土工合成材料,以前主要用于软基处理、路基加筋等。土工格室主要由PE、PP等高分子聚合物经造袜工序形成片材,通过专用焊接机高强力焊接而形成的一种三维网状结构物,储存运输时可合拢缩叠,使用时再伸张展开。选购时应注意选择大厂家,质量好的产品,特别应注意其剥离强度(≥250N/5cm)、焊点质量、单元连接方式三个主要指标。本工程选用的土工格室为河北沧州东塑集团华通工程材料公司的产品,其格室高度为100mm,焊接间距为330mm,片材厚度为1.3mm,剥离强度>250N/5cm,焊点平顺美观,单元连接方式为螺栓式。

6植被群落设计

植被群落的选择直接关系到防护效果的优劣以及坡面小环境与四周大环境的协调效果,是所有植被防护设计的重点,应仔细调查慎重对待。根据植物群落演替理论,典型的陆生植物群落的演替模式一般为地衣群落阶段→苔藓群落阶段→草本群落阶段→木本群落阶段,由于已经为高等植物的生长发育创造了良好的环境,因此不需要再经过地衣群落阶段和苔藓群落阶段的矿化成土过程,演替过程直接从草本群落阶段开始,同时考虑到边坡稳固以及当地自然气候条件等因素,经调查周边自然植被种群后确定按草灌型植物群落设计,其具体设计为:

7施工方法

土工格室植草护坡施工工序为:平整坡面→排水设施施工→土工格室施工→回填客土→喷播施工→盖无纺布→前期养护

a)平整坡面

坡面平整关系到土工格室植草护坡工程的成败,坡面凹凸不平时铺设土工格室格易产生应力集中使格室焊点开裂、造成格室垮塌;同时亦会造成局部格室与坡面以间空隙过大给客土回填带来极大的难度。因此边坡在施工时应严格控制平整顺直,特别是石质地段的爆破光面效果,同时进行人工修坡,清除坡面浮石、危石直至设计要求。

b)排水设施施工

边坡排水系统的设置是否合理和完善直接影响到坡面植被的生长环境,对于长大边坡,其坡顶、坡脚及平台均需设置排水沟,并根据坡面水流量的大小考虑是否设置坡面排水沟,一般坡面排水沟横向间距为40~50cm。

c)土工格室施工

i.在坡面上按设计的锚杆位置放样,采用钻杆进行钻孔,成孔后将按设计要求弯制好并防锈处理完毕的锚杆打入孔内;

ii.锚杆设置完毕后,应马上开始悬挂土工格室。悬挂时应注意各单元间连接时应尽量对齐并钮紧连接螺栓,同时应使土工格室尽量张开贴紧坡面;

iii.土工格室悬挂完毕后即可按要求设置砼锚锭块,施工时应保证锚锭块振捣密实。

d)回填客土

土工格室固定好后即可向格室内填充客土。客土应尽量选择种植土,路基施工时清除的表土是理想的土源,严禁使用搀杂石块、砂砾的土源。充填前可适当湿润土体使之成团有利于施工。充填时可自下而上逐层进行,施工不便时可设置扶梯多人传递块。充填时应使每个格室中的客土密实、饱满,并高出格室表面1~2cm。充填时应特别注意施工安全,攀爬作业必须使用安全绳。

e)喷播施工

客土回填完毕后应抓紧进行喷播施工。按设计比例配合草种、木纤维、保水剂、黏合剂、肥料、染色剂及水的混合物料,并通过喷播机均匀喷射于坡面。

f)盖无纺布

为使草种免受雨水冲刷,并实现保温保湿,应加盖无纺布,促进草种的发芽生长。无纺布覆盖时应按40*40cm的间距设置固定竹钉,因山区风大,应派人监控注意及时补钉竹钉,补盖无纺布。

g)前期养护

i.洒水养护:用高压喷雾器使养护水成雾状均匀的湿润坡面,注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度,保证无高压流水冲击坡面形成径流。养护期限视坡面植被生长状况而定。

ii.追肥:应根据植物生长需要及时追肥。

iii.及时补播:草种发芽后,应及时对稀疏无草区进行补播。

8注意事项

a)土工格室植草护坡适应于坡率不陡于1:0.75、每级边坡高度不超过10m的泥岩、灰岩、砂岩、砾岩等岩质路堑边坡。

b)一般应选择在春季进行施工,应尽量避免在暴雨季节施工。

c)各工序间应紧密衔接,避免成型坡面长时间暴露产生破坏以及下面是鲁班乐标给大家带来关于地铁杂散电流监测系统的构成及其施工方法,以供参考。

结合北京地铁十号线对杂散电流监测系统的构成进行介绍,对监测系统参比电极、传感器、信号转接器、监测装置等主要部件的功能进行说明,并针对该线设备现场安装具体情况对监测系统主要部件的施工方法进行介绍,为今后地铁杂散电流监控系统的施工和运营管理提供了参考。

0概述

北京地铁十号线一期工程是北京轨道交通线网中一条先东西走向,后南北走向的半环线。线路起点在北京市西北部的海淀区万柳车站,终点到达劲松车站。线路全长24.585km,全部为地下线路,共设22个车站。

地铁十号线一期工程杂散电流防护采取了正线走行轨绝缘安装,利用道床设置杂散电流收集网、变电所设置排流柜的综合防护措施。设置杂散电流监测系统通过监测道床和地下结构杂散电流收集网极化电位等数据,实现对地铁十号线一期工程的杂散电流分布的综合监测,为运营维护部门判断杂散电流防护系统状况提供依据。

1系统构成

地铁十号线杂散电流监测系统采用车站(变电所)监测和控制中心集中监测二级监测系统。杂散电流防护系统主要由参比电极、整体道床测防端子、地下结构测防端子、测量线、传感器、通信电缆、信号转接器、变电所监测装置组成。

2系统各部分部件功能及施工方法

全线在各车站混合变电所内分别设置1台杂散电流监测装置,全线共13台。该装置经过通信电缆与该站及该站两端各半个区间内的转接器相连,转接器下连传感器,各监测点传感器经由测量线与该点结构钢和整体道床测防端子(地下结构测防端子)对应的参比电极相连,实现对该分区结构和整体道床结构钢筋的极化电位数据采集,数据统计并上传至转接器,再由转接器将数据整合后上传至监测装置处理。杂散电流监测装置通过变电所内通信网络与电力监控系统接口,将处理和统计后的数据传至监控中心。

在每个车站的有效站台两端以及车站边缘约200m的隧道外墙及道床上设置杂散电流测量端子,上下行各16处。在距离测量端子1m范围内分别安装参比电极,参比电极不允许与结构钢筋直接接触,道床连接端子利用临近连接端子替代,参比电极安装于道床内靠外墙侧。每个参比电极及测量端子对应一个传感器,传感器与参比电极距离须小于2m,传感器安装于隧道及整体道床参比电极附近的上下行隧道外侧壁上。在每个牵引变电所所在车站的上下行站台板电缆出口附近各安装1个信号转接器,信号转接器安装于车站范围排流端子附近的隧道外墙上。无牵引变电所车站的各监测点传感器采用通信电缆与相邻牵引变电所信号转接器相连。

2.1排流网测试

连接测防端子前应对排流网进行全面测试。内容包括检查测防端子预留情况,如连接端子有无遗漏、设置位置、规格型号是否满足设计要求、连接端子是否适于测防端子连接等;主排流网和辅助排流网电气导通情况。

根据施工图纸测点位置布置,将参比电极埋设在测防端子附近,与测防端子的距离不超过1m。根据现场情况电极水平或垂直放置,在条件允许的情况下,将电极全部埋置在混凝土介质中。

在选定位置钻取直径大于60mm、深度大于160mm的孔洞(或宽度大于60mm、深度70mm,长度大于160mm的方槽)。

除掉孔洞或方槽中的混凝土粉块或浮尘,用自来水淋湿内表面。

将事先配好的砂浆填料用蒸馏水(或干净的自来水)调匀,稠度适宜,然后将少许砂浆放入孔洞或方槽底部,将砂浆均匀涂抹在四周壁上。

将参比电极陶瓷外壳涂抹薄薄一层砂浆,轻轻放入孔洞或方槽中。

将电极导线穿过套管取出,将孔洞或槽的空隙封堵,并用砂浆抹平。

对有防水要求的地方按规定进行防水处理。

电极采用多孔陶瓷外壳,因此在使用与安装过程中注意小心轻放,严禁撞到其他钢硬结构物上。

安装参比电极后,将电极引线穿过钢套引向接线盒,并与接线盒内接线端子固定;严禁用力提拉电极引线,以防断线,因为重新焊接引线后将增大电阻值,影响测量效果。

电极在埋置前应放在阴凉处,避免露天放置阳光暴晒或雨淋。

电极安装或使用一段时间之后,为了解工作是否正常,可用手提式Cu/CuSO4电极放置在电极埋设处上方测其电位,判断是否正常。测量时最好是断电状态,即在无杂散电流干扰的情况下进行上述测量;如果测不到电位值,则首先检查是否断线;电极安装24h后或者电极正常使用在停电无杂散电流干扰情况下,应每隔10min测其电位值,如果电位波动≥20mV,则需要更换参比电极。

2.3传感器

传感器主要完成参比电极与道床及隧道侧壁结构钢筋电压信号的监测,对2个信号进行的采样速度为256次/s,30min作为一个时间单元,传感器进行以下工作:

结构钢极化电压的测量,要进行30min的平均值计算,用被采样的参比电极与结构钢的电位差,减去参比电极的本体电位,再按相应的数学模型进行30min的平均值计算,最后得到结构钢的极化电压值。每隔30min把信号电压送入信号转接器内,完成模拟信号数字化后准备进行远程传输。

当接触轨停电后,传感器能自动接收监测装置发出的参比电极本体电位的校正信号,进行参比电极本体电位的自动校正。该传感器能自动识别参比电极的好坏,当参比电极发生故障时,能自动发出参比电极故障信息。已安装的传感器不能影响行车安全。

传感器安装于金属支架上,支架根据现场情况进行加工,并参照传感器外型尺寸预留固定传感器滑孔,支架与隧道壁或高架桥桥面通过膨胀螺栓固定,为防止杂散电流对支架的腐蚀,固定膨胀螺栓需加绝缘垫。

通过相应的防水接头将电缆接入传感器。预估内部接线长度,剥去该长度的电缆外绝缘皮和屏蔽层。将防水接头拧好,注意用力适当(力矩不超过3.75N·m),保证电缆固定和防水密封。根据接线图将各芯线接入电路板中相应的接线端子,进入电路板端子的线间要防止短接。将指示灯插头插入指示灯插座。

传感器状态可通过面板指示灯和系统软件报警,当怀疑某传感器故障时,可先通过上位机调其瞬时值,无数据或数据不正确时,就地将传感器复位,检查其指示灯,判断故障类型。

2.4信号转接器

信号转接器主要用于传感器与监测装置间信号的传输转换以保证信号远距离传输,每个信号转接器可以连接16个传感器。该装置每隔0.5h将各传感器传输的数据存贮于存贮器中,并送入监测装置,保证系统的实时测量。监测装置可通过该信号转接器向所连接的传感器发布校正本体电位命令。信号转接器安装后应不影响行车安全。

信号转接器的施工与传感器相同。

2.5监测装置

监测装置内置于排流柜内部,与基础槽钢采取绝缘安装。输入端与信号转接器的通信电缆相连,输出端与SCADA进行通信。每个监测装置和本供电区间的信号转接器、传感器组成监测网络,收集传感器的监测数据,完成相应参数的计算。并可向上位计算机传输数据,历史数据可保存一个月。装置设计有键盘整定功能,可实现全面的人机对话功能;采用的大屏幕液晶(LCD)显示器,显示信息丰富,方便用户现场使用。

主要显示信息包括:结构钢的极化电压瞬时值、结构钢的极化电压30min最大值和结构钢对参比电极的自然本体电位。

2.6主要施工方法及要求

(1)测防端子连接前,应对其连接接触面进行清洁;测防端子与接线端子的连接螺栓应用力矩扳手按规范要求进行紧固。

(2)参比电极安装时,为保证良好的测试结果,传感器不得直接接触结构钢筋,但与结构钢筋的距离也不得大于15mm。

(3)传感器、信号转接器应垂直安装固定,为防止外力损坏其连接电缆,可采用铠装电缆保护或穿热镀锌钢管防护。

(4)变电所监测装置安装于排流柜内,排流柜整体做绝缘安装,整体框架的对地绝缘不得小于2M?(用1000V兆欧表测)。

3结束语

通过对北京地铁十号线杂散电流监测系统的构成和系统各部分硬件施工方法详细介绍,对杂散电流监测系统硬件配置和功能有了一定的认识,尤其是北京地铁第1次采用传感器进行数字化传输,对整个系统的防干扰起到了良好的作用,对今后北京地铁杂散电流监控系统在施工和运营中提供了新的发展方向。客土受雨水冲刷。

d)注意选购质量可靠的土工格室产品。

e)施工时应注意施工安全。

f)根据实际情况可在坡脚设置挡土墙等支挡结构物。

9结束语

生态防护是近年来高速公路建设中提出的一个新课题,其在环境保护、保证可持续发展方面的意义十分深远,是今后工程防护的发展方向,同时也是工程界积极响应国家环境保护号召大力建设绿色通道的迫切需要。本文提到的土工格室植草护坡只是其中的一种形式,其在邵怀高速公路第24合同段K139500~K142300石质路堑段的应用已得到了初步的肯定,其功效尚需进一步论证。

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