時間:2023-03-30 10:39:07
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建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM),是指利用數字技術表達建筑項目(現在泛指工程項目)的幾何、物理和功能信息,以及支持項目設計、施工、運營及管理全生命周期的技術、方法或過程。BIM具有可視化、協同性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。它使得工程項目在設計、施工、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行;不但能模擬設計出真實場景的建筑物模型,還可以模擬不能在真實世界中進行操作的事物。單體建筑的BIM技術及其應用已趨于成熟,但鐵路工程BIM技術的開發與應用整體上尚處于起步和探索階段,沒有成熟的軟件可以使用,沒有現成的經驗可以借鑒。目前業主的需求越來越迫切和廣泛,有關部門已開始大力推進BIM技術在我國鐵路工程的開發與應用。今后工程設計單位除了提交設計圖紙外,還需要“傳模型”,沒有用BIM設計能力的單位將失去競爭力,鐵路工程設計BIM技術的開發與應用已迫在眉睫。BIM時代已經來臨,這是設計手段上的一次革命。首先,是在設計觀念和習慣要改變。過去設計人員只能用繪圖這種二維的手段來反映現實的三維工程項目。隨著BIM技術及計算機軟硬件的發展,今后設計人員將逐步過渡到直接用虛擬的三維模型來反映現實的三維工程項目,用數據庫來代替繪圖。通過建立基于BIM技術帶狀的鐵路工程真實場景模型協同設計平臺,實現各專業在同一個全線真實三維場景模型下的協同設計,使工程技術人員對各種工程信息作出正確的理解和高效的應對,從而提高生產效率、節約成本和縮短工期。根據目前鐵路工程BIM技術火熱的發展勢頭,在未來三五年內該技術的開發與應用將會有一個跨越式發展。
2鐵路工程設計BIM技術的差異化
鐵路工程項目是一個綜合的系統工程,具有點多、線長、面廣、投資規模大、技術性強、專業分工細、參加單位多、流程復雜等特點,有的工程還涉及運營中的即有線改造。一條鐵路工程項目的建設,從勘測設計、施工到交付運營將構成一個龐大的系統,在這個系統內既有嚴格的分工,又有密切的協作,同時又相互制約。鐵路工程與一般工民建筑的BIM技術開發與應用的差異化,具體體現在以下幾個方面。
2.1工程呈帶狀分布,沿途地理環境復雜
全線工程的作業面呈帶狀分布,每個建設項目長度延綿從幾十公里到上千公里,沿途穿山、越嶺、跨河,工程地質、地形和環境復雜多變;而一般的工民建筑只是相對集中布置在一個區域,大部分工點是建在已經完成“三通一平”的簡單地形上,地質和周圍環境相對單純。
2.2工程數量巨大,數據海量
通常一條鐵路的建設投資都在幾億元以上,有的多達千億以上。項目常常被劃分成數個甚至數十個標段,工點數量更是巨大。無論是工程建筑信息還是工程地理信息數據都是海量的,這樣的海量數據將需要一個有效的數據管理平臺和數據管理模式來管理。
2.3參加專業眾多,需要協同設計
在一個鐵路項目的設計中通常需要有眾多的專業協同工作,如:經調、行車、測繪、地質、線路、路基、軌道、橋梁、隧道、站場、機務、車輛、給排水、通信、信號、信息、電力、電化、房屋、暖通、環保、工程經濟等專業。隨著技術進步和建設標準的提高,這些專業不但技術上要求高,而且需要多專業間的密切配合協同設計,平行交叉作業繁多。
2.4工程屬性差異大,不易開發通用軟件
由于各專業工程內容的屬性不同,其設計的表達方式也有所不同。如:土建工程中設計的表達方式主要是幾何結構、受力分析、強度計算;四電工程中除了視覺層面的外,在設計上更多的表達方式是邏輯關系、負荷計算、信息規則;而對于軌道、路基、隧道、接觸網等工程為沿線路走向連續延伸。因此,采用或開發一個通用的軟件來解決這些個性化的需求在現階段是不可能的。
2.5專業間存在“信息孤島”,現用軟件大部分沒有BIM接口
在鐵路勘察設計企業的信息化建設過程中,一開始各專業都是本從本專業的需求出發,對勘察設計的軟件和設備進行引進、開發或升級換代,在此過程中逐步形成了本專業的數據標準格式。這些專業數據雖然能滿足本專業鐵路勘察設計的業務需求,但是下游專業開展設計時常常需要先經過二次轉換或重新錄入,才能使用上游專業提供的數據,數據跨專業使用的效率較為低下。隨著信息化建設的深入,各設計專業也在逐步完善自己的專業數據庫,加強了對數據的管理和維護,但沒有從一個全局性的高度來規劃和協調,使得各專業信息化的程度越深,專業間“信息孤島”的現象越嚴重。另外,由于鐵路工程BIM技術的應用起步比較晚,各專業正在使用的輔助設計軟件在開發時大部分沒有考慮與BIM軟件的接口問題。
2.6部分專業和設計不宜采用BIM的表達方式
雖然BIM技術具有可視化、協同性、模擬性等特點,但不是所有的設計階段、設計思想和解決問題的方式都可以用BIM的方式來表達,如:方案研究階段、預可研階段,以及經調、行車的分析計算等,BIM并不是最佳的表達方式。
3解決方案
帶狀大范圍工程設計三維真實感場景技術的研究成功,開辟了一個全新的鐵路工程設計應用BIM技術途徑。從真實場景模型上不但能量測對象的三維位置信息,而且還能反映對象的屬性信息,如房屋的層高和新舊、地表植被類型、地土壤類型等。對于地質專業的不良地質、滑坡、斷層等信息,從航空的角度更容易判釋。真實感場景不但為設計提供了基礎信息來源,同時也提供了一個空間平臺,使得地理、地質、水文、城市規劃、線路設計走向等各方面的空間數據,可以在統一的地理空間上同時表現出來。線路、地質、路基、橋梁、隧道、站場等多個專業都可以在這個空間里進行信息獲取、信息挖掘、輔助設計、方案對比等工作。同時,各專業在設計過程中生成的BIM模型作為一種三維信息模型,也可以在真實場景模型中呈現。使用航空遙感影像數據和地形數據由計算機生成與現場一致的的三維真實場景模型,將各專業的分析與計算、圖形與信息交互、設計效果呈現等數據,按照里程坐標集成在一個帶狀連續的真實場景中,在分布式數據庫的管理模式下,實現各專業在真實三維場景模型下的協同設計,既建立一個各專業在三維真實場景下同時開展設計工作的大平臺,如圖1所示,具體解決方案如下。
3.1平臺組成及分工
大平臺由若干個專業BIM設計平臺和一個真實場景協同設計平臺組成。由于各專業的設計內容和流程十分復雜,每個專業需要建立自己相對獨立的專業BIM設計平臺,主要解決本專業作業中的分析與計算、模擬與仿真、族庫的建立與調用、中間成果及最終成果的生成、設計效果呈現等縱向問題,針對每一項專業性強的設計內容還需要建立相應的設計子系統;同時還要考慮施工、運營維護等工程全生命周期BIM的條件。在真實場景協同設計平臺上主要擺放各專業上下游互提資料及設計效果呈現等數據,主要是解決數據共享、設計協同及視覺上設計效果呈現等橫向問題。各專業的數據在本專業BIM設計平臺上“重量化”,在真實場景協同設計平臺上“輕量化”。
3.2各專業BIM模型在平臺上的呈現方法
鐵路全線工程設計是以線路里程為基礎的設計模式。建立BIM單體模型坐標與里程坐標之間的轉換,將各專業的BIM模型以里程坐標在真實場景協同設計平臺這個統一的地理空間中進行套合,解決單體BIM模型孤立存在的問題。采用地形重構技術,對各專業要放置的三維模型與地形進行融合處理,保證模型按照給定的設計高程、地理坐標及其他規則放置后表面與結合處地表一致,實現地形與三維模型之間的無縫套合。同時,制定各專業放置在三維真實場景平臺上模型的比例尺、坐標系標準及模型族庫建立規則,確保提交的數據準確融入系統和BIM的模型與模型之間無縫貼合。
3.3數據庫管理方式
針對鐵路工程數據量大及專業相對獨立的特點,采用分布式數據庫結構。該數據庫由全局數據庫和若干個專業數據庫組成。全局數據庫存儲項目、方案、坐標系、專業、設計人員、規則等具有全局性的數據,以數據索引統領各專業數據庫,形成聯系。各專業建立自己的數據庫,存儲本專業的數據,并將數據索引信息注冊到全局信息庫。各專業的數據按照接口標準放到數據庫中,以完成數據,專業間通過接口標準及權限來獲取各自所需的信息。
3.4現用專業軟件上傳數據庫的途徑
對于各專業目前使用的獨立軟件,無法直接連接到數據庫上,可按下列三種途徑來解決,如圖2所示。途徑一:通過編寫數據轉換程序和本地數據管理程序,完成專業軟件與協同設計平臺的連接。數據轉換程序將各專業的專業數據轉換為標準接口數據,并存儲到本地數據緩沖位置;本地數據管理程序實現對本地緩沖數據的。途徑二:修改現有軟件,增加標準數據輸出接口,通過數據管理程序數據。途徑三:重新編寫專業軟件,軟件直接以標準接口輸出數據,再由數據管理程序負責。甚至可以將程序直接寫入專業軟件,直接由專業軟件。如果現用專業設計軟件能進行二次開發,則通過途徑二進行軟件改造,增加新的接口是最理想的方式;否則就應選擇途徑一編制新的轉換程序,將數據按接口進行轉換;而途徑三由于要對既有軟件進行更新換代,代價太大,不宜采用。
3.5中間互通軟件和接口的選定
由于各專業的工程內容屬性不同,其設計的表達方式也就有所不同,適合采用的BIM軟件也就不一致。在專業互提資料中,每個專業的上下游專業通常也有好幾個,如果沒有一個通用的中間互通接口和標準,將導致接口過于復雜和接口設計困難。鑒于鐵路工程設計中一直采用的是AutoCAD系統,各專業在該平臺上開發和積累了大量的應用軟件,設計人員對該系統也很熟悉;因此,為了使數據接口盡可能的減少和簡化,各專業在設計時可以根據專業特點和屬性采用個性化的BIM軟件,但在進入三維真實場景平臺互提資料和設計效果呈現時規定統一采用AutodeskRevit格式。這樣,不論各專業采用哪種BIM軟件,只需開發該軟件與Revit的接口即可。同時開發Revit格式的三維模型數據與三維GIS模型數據的交換軟件和制訂數據接口標準,使Revit格式的三維模型數據導入之后能夠完整保留其原來的各項屬性,實現在三維真實場景平臺上對各專業的三維模型屬性進行查詢、調用、編輯、增加、刪除等操作。
3.6平臺初期拉通的原則
鑒于鐵路工程BIM技術才處于起步階段,要求開發人員不但要有軟件開發技能,還要熟悉設計流程,同時還需要有專業人員的配合;而剛開始對有些知識的認識是模糊和不完整的,通常是在開發過程中逐漸了解和掌握,并加深理解的;有的是隨著項目的推進,被細化或變更。因此,在現階段各專業僅適合在視覺和幾何形狀層面上進行初步拉通。隨著項目的推進和認識不斷深入,專業間的不斷磨合,以及規則、標準的逐步制訂和完善,再加載物理屬性信息和分析計算功能,即實現各專業這個階段在真實場景協同設計平臺上統一擺放的是Revit格式的三維模型。
4結論
工后沉降預測是確定鋪軌時間的依據,針對目前沉降估算精度難以滿足無砟軌道高速鐵路要求的問題,基于前期研究獲取的土工參數,采用規范法、經驗公式法、解析法對滬寧城際鐵路6個試驗斷面開展沉降計算研究,經對比分析最終確立復合模量法計算加固區沉降,e-lgp曲線計算下臥層沉降,得出的變形模量計算結果與實測較為接近。鋪軌時間的確定主要依賴于對實測曲線的推算。通過引入預測學中的變權重法,分別對雙曲線法、GM(1,1)法及星野法預測模型進行優化組合,得到新的變權重組合預測模型,該模型的預測結果精度更高且結果唯一,工程應用性優越。根據上述綜合沉降估算法與變權重組合推算方法,計算得到較精確的路基沉降發展趨勢,為確定鋪軌時間提供了依據。計算和測試結果均顯示,滬寧城際鐵路6個試驗斷面工后沉降滿足控制要求。沉降計算結果與現場測試相互驗證,總結出的沉降計算方法與現場測試技術為確保工程質量在超短工期內完成進度提供了技術保障。
2新線建設與既有線安全運營雙向影響
2.1緊臨既有線管樁施工技術研究
為把滬寧城際鐵路施工對既有線的影響控制在安全范圍以內,從設計、組織管理、施工工藝角度出發提出對策。其中,重點研究了緊臨既有線預應力管樁施工工藝。工程實踐表明,由于預制管樁在施工過程中引起的振動、擠土和噪聲對周圍環境的不良影響,尤其打樁產生的應力波會造成周圍土體的強烈振動,將影響既有線的運營安全。為防止打樁施工對既有線的振動以及擠壓影響,緊臨既有線預應力管樁施工采用了設置應力釋放孔、靜壓施工、調整施打順序等工藝優化措施(圖5)。其中,應力釋放孔(孔間距3~5m、孔徑0.5m)設置在緊臨既有線側,深度≥10m且≥1/2樁長,長度10~19m。圖5成樁施工優化技術示意該成樁施工安全技術可從三個方面減小對既有線的影響:①通過在緊臨既有線側設置應力釋放孔,對管樁施工的擠土效應進行有效釋放,阻斷土體繼續向既有線側傳遞;②采用靜壓施工取代動力打樁,無振動和施工噪音;③成樁采用跳打順序,盡早形成帷幕,抑制既有線側的擠土效應,為超孔隙水壓力提供充足的消散時間。
2.2緊臨既有線施工安全管理研究
針對緊鄰既有線施工和交通運輸相互干擾的問題,提出動態不確定環境下,基于風險分析的施工天窗優化模型,尋找可行性和最優性上的平衡策略。創造性提出了施工組織與交通運輸組織協調分析的管理理念。通過4組試驗(圖6),分別模擬股道垮塌不同狀態下(發生時間、垮塌嚴重程度、搶修作業方式)搶修施工作業,模擬分析其封鎖施工作業所需時間。在每組試驗狀態下,考慮對車站列車運行影響小,施工持續總時間短,既有利于施工單位連續施工、盡早完工,也利于降低對既有線行車的干擾,得出計算優化解(圖7)。實踐證明,該模型消解了沖突,建立了施工組織優化方法,具有較強的可操作性,為解決施工與運營雙安全問題奠定了理論基礎。
2.3緊臨既有線路基安全監控方法
滬寧城際鐵路建設期間,開挖、打樁、路基填筑等顯著改變鄰近區域內的應力場、位移場,必然對緊臨既有線路基穩定狀態產生不利影響,而目前我國仍缺乏新線路基修筑及既有線運行對彼此穩定狀態的影響相關的理論和實踐經驗。因此,針對施工期間難以獲知緊臨既有線路基狀態的問題,提出“靜力監測+動力測試”的緊臨既有線路基安全監控方法。施工期間,針對路基基坑開挖、地基成樁、以及路基填筑對緊臨運營路基狀態的影響,采用“埋設測振樁+傳感器”監測方法開展動力測試;同時,采用應力鏟、應變計和測斜管等監測應力應變規律。其中,選取典型斷面開展的靜動力測試主要內容為:①地基側向位移;②地基側向水平應力;③開挖路基坡腳水平位移;④路基動力響應;⑤土體動力參數(位移、速度、頻率等);⑥動位移及總移。在此基礎上,選取以坡腳水平位移為靜力指標(圖8)和振動加速度、振動位移為動力指標(圖9)的路基狀態關鍵控制參量,并結合數值分析、理論計算及軌檢車數據,得出以上控制參量的建議安全閾值。由此形成一套可靠、易操作的滬寧城際鐵路試驗段既有線路基安全監測方法。
3結語
GPS技術的技術原理具體來說是將GPS接收機設置在某一點上,通過不斷地向GPS衛星的發送定位信息和信號,借助計算機對所接收到的信息再進行數據處理,以此確定接收機所在的三維位置。利用GPS進行鐵路工程測繪,它的坐標系統分為地固坐標系統兩種和空間固定坐標系統兩種,在運用過程中這兩種坐標系統可以互相轉換,可以判斷出控制點所在的具置,提高測量結果的準確性。以具體方式來劃分定位,可以將定位方式區分兩種:一是絕對定位;二是相對定位。相對定位是以空間幾何理論為基礎的,相對定位在已知的GPS測量點和距離三顆衛星的基礎上,在有關數學理論的基礎上,來算出測量點的實際具置;而絕對定位是在經緯度和海拔信息已知的基礎上,來判斷出測量點的具體空間坐標。
2鐵路工程中
GPS測繪技術的優越性分析在大量的鐵路工程測量的實踐的基礎上,已經能夠體現出了GPS測繪的優越性,經過測繪能比較出該測繪的高精度和高效益特點。GPS技術有著更大和更廣闊的空間得以發展。運用GPS測繪技術,有助于對土地的權屬界點進行來測定,有助于節省了人工測量的時間,提高人力資源的使用效率,而且大大提高鐵路測量工作的精準性;對GPS測繪技術的良好運用能夠更加有效地對鐵路工程結構進行基礎設計、更加便利地觀測時段設計、對設計強度以及監測周期設計等方面更好地來進行全方位的監測有助于改善傳統鐵路測繪技術的缺陷得以解決,從而有效的改善和切實改進鐵路工程測繪的效果和質量。與傳統的鐵路技術相比較,鐵路工程GPS測繪技術的特點和優勢凸顯出來了,具體來說有定位成本低、不用建標、速度快、高效和不容易受天氣影響等,在現如今鐵路工程測繪中的使用GPS測繪技術已經得到了普遍運用,發展為具有多種用途、多種功效,涉及多種領域,具有多種模式的高科技新興技術。在鐵路工程的測繪中,使用GPS測繪技術,從多角度定位對具體的物體進行測量和準確把握,尤其在那些復雜的地區地質條件復雜多變。就目前來看,在鐵路測繪中,在大量的工程測量的實踐的基礎上,已經能夠體現出了GPS測繪的優越性,經過測繪能比較出該測繪的高精度和高效益特點此外,在鐵路工程測繪中GPS測繪技術的在對施工臨時水準點的測量和實地測量等諸多方面應用還體現了優勢。伴隨著我國科技的不斷發展和提高,數字化采集和自動化處理技術已經在很多領域得到了深入和應用。在鐵路工程測繪中,采用GPS測繪技術在鐵路工程測量中取得了很好的效果,得到了廣泛的應用。此外,它較好地解決了點和位之間通視困難的問題,實現了靈活選點,不需要高標,還可以使得外業施測在不受天氣影響方面得到保證。尤其是在通視條件困難的情況之下,GPS測繪技術能夠顯示其優越性。因為GPS測繪技術在進行測量時對通視條件不存在限制,鐵路工程測量一般多為小范圍的測量并還受到工程成本的限制。因此,在實際的鐵路工程測量中,還是要考慮使用全站儀、水準儀、經緯儀等一些常用的并且投入較少的儀器。
3鐵路工程測繪中
關鍵詞:鐵路工程;軌道鋪設;施工技術
中圖分類號:U448文獻標識碼: A
前言
鐵路是我國重要的交通運輸方式之一,鐵路建設對國民經濟的發展有著巨大的推動作用。近些年來,隨著鐵路施工規模的日漸擴大,鐵路的軌道鋪設質量也存在著很多的安全隱患,鐵軌斷裂,脫落,下陷,錯位等造成火車脫軌、人員傷亡等一系列鐵路交通事故,不僅嚴重損害了鐵路交通運營的安全性及穩定性,更使得廣大人民的切身利益受到了巨大的損害,威脅到社會的穩定,不利于和諧社會的建設發展進程。伴隨著鐵路建設的大規模展開,鐵路工程施工過程中軌道的鋪設是較為關鍵的環節,直接關系到整個鐵路工程的質量及安全。 下面從軌道鋪設過程主要施工技術及鋪設過程中應注意的若干問題進行分析探討。
一、軌道鋪設過程主要施工技術
1、道床預鋪底碴
底碴是鐵路道床的重要組成部分,位于道床道碴層及路基基床表層之間,起著傳遞、分散列車負荷的作用,并能防止底碴及路基顆粒之間的水分發生滲透或者是滲漏,既防止了滲水過度,也起到了防凍保溫的作用,是鐵路道床的關鍵組成部分之一。鋪軌前的底碴預鋪,用汽車倒運到路基上,機械攤鋪,壓路機壓實(20cm厚),中部拉槽,槽寬60cm,并在中線左側1.25m處撒一條白灰線,以控制鋪軌方向。
2、大機整道
在大型養路機工作時需要進行合理的安排,注意給工程車讓路,為了確保工程進度,后方的整道工作一定要進行合理的布置。在運輸面碴時要連續及時,以確保大養機械施工連續。在區間整道作業機械施工時,各個施工機械之間應隨時注意調整跨度,但要保持距離在800 m以上。整道工作作業的各種技術指標由電腦自動控制,必須經工程技術人員做出書面的施工技術資料交底后,由現場人員做好技術確認,待一切確認無誤后,再由操作人員正確輸入,以確保工程質量,前提是技術確認無誤。機械施工要制定切實可行的安全措施,每天及時對機械進行保養,發現問題及時處理,定期進行精度校正。
3、無縫線路施工
無縫線路是使用換鋪法鋪設長鋼軌。鋪軌機鋪設需要25m工具軌,做好人工撥正荒道,然后完成大機整道后,使用長軌運輸車將存放鋪軌基地的長鋼軌運送到施工現場,把長鋼軌放在待待鋪線路道心,長鋼軌人工鋪設在計劃線路上,裝車運回換下的周轉軌軌排基地再次拼裝軌排。單元焊及鎖定焊均采用閃光焊,先把500m長鋼軌焊接成長度為1000~2000m的單元軌節,在線路經第二次大養達到初期穩定后進行應力放散及鎖定焊接形成區間無縫線路。無縫線路應力放散及鎖定前應現場量測軌溫,采用“滾筒法”或“拉伸器滾筒法”進行應力放散及鎖定,并按設計要求設置位移觀測標樁。
4、道岔施工
在道岔施工前,應做好充分的準備。在鋪岔基地的道岔拼裝平臺上,根據道岔設計圖準確畫出每根岔枕的位置及岔枕編號,采取龍門吊吊裝到位,然后做臨時固定,組裝道岔,調整道岔各部位位置、結構尺寸,做到精確,把道岔分解成3-5段,導曲線及岔心部分因寬度太大,把導曲線的內軌及岔枕部分分離,方便汽車平板拖車分段運輸。首先可用全站儀精細測設3個控制點:岔前、岔心、岔尾,再用手推式軌道檢測儀與鋼軌踏面檢測儀檢測。兩組正線道岔進行聯測。
二、軌道鋪設過程中應注意的問題分析
1、軌道工程施工通病及防治措施
①軌道工程鋼筋混凝土枕錨固不良質量通病防治:鋼筋混凝土枕錨固采用錨固架錨固,并加強錨固架的檢查維修力量,嚴禁用不合格的錨固架進行錨固,嚴格控制錨固漿的配合比及灌注溫度,并按規定進行抗拔及抗壓試驗,確保錨固質量。
②鋼軌接頭打磨不合格質量通病防治:表面不可出現發黑及發藍現象,焊頭打磨時磨削量要嚴格精確控制;不得橫向打磨;打磨時砂輪機要穩定,打磨表面做到光整;圓弧過渡輪廓要圓、順,不能有明顯的突出及棱角。打磨作業過程中,操作人員要重視控制各打磨頭的角度及壓力變化,如出現異常馬上停止工作,找到原因。鋼軌打磨是以三個不同的角度對鋼軌的工作面來打磨。打磨完成后在焊縫1m范圍內平直尺測量不可超過0.2mm。打磨完成的鋼軌還要目測檢查,要求表面光潔,斑點少或無斑點。對打磨列車計算機輸出的軌廓尺寸進行分析,達不到要求的再次進行打磨,最多可打磨三遍。
2、鋪設軌道的安全措施
開工前,對所有員工進行上崗前的安全教育。對于從事電器、起重、鋼軌焊接、高空作業、電焊、機械操作以及機動車駕駛等特殊工種的人員,除了所從事工種的專業培訓持證上崗外,還需要經過安全方面專業培訓,獲得《特殊作業操作資格證書》后,方準持證上崗。開工前進行安全檢查,主要檢查:①施工組織設計中的安全措施;②施工機械設備上的安全防護裝置是否配齊;③是否有符合要求的安全防護設施;④施工人員有沒有經安全教育及培訓;⑤施工安全責任制建立與否;⑥針對施工中潛在事故及緊急情況應急預案是否完備等。
施工前,應該把施工地點的雜物清理干凈;鋪設軌道時,把巷道高度比設計高度低的地段找平,對距離短、起伏大的小坡進行找平。施工過程中,阻車器要隨軌道鋪設的進度配合安裝,再投入并正常使用;施工時,低洼處要首先墊平,再進行鋪道;在運送軌排過程中,只能用平板車運送,嚴禁在車上坐人,車速控制不大于2 m/s,安排專人監督跟車。在坡度過大時,為避免平板車倒滑,不可人力推車;作業人員要防止發生意外,不可把頭手探到枕木下方;施工人員保證站穩,傳遞工具時,要呼叫對方,不準亂扔;調整軌道時,要進行統一指揮,撥道之前要拔開調整方向的道渣,拔曲線時,要先把曲線頭尾兩端直線拔直后,再調整曲線段。在施工作業過程中,安全防護員在作業范圍的兩端進行防護,防護距離不小于800米。在此過程中一定要時刻堅守崗位,加強望,并保證與駐站聯絡員之間保持良好的信息溝通。遇有特殊情況,及時通知作業人員進行規避。
結束語
鐵路工程是我國交通運輸業中重要的環節之一,直接關系到我國交通網絡的完善及運行的安全,鐵路工程施工過程中,軌道的鋪設是一項極具專業性的工作,同時也是一個比較復雜的工序,對整個鐵路運行的安全性及穩定性,有著極其深刻的影響。工作中要以確保工程的萬無一失,在工作布置中應該同時兼顧全局,做到質量與效率并重。
參考文獻
[1] 梁柏成,常素良.整體道床施工技術[J].鐵道建筑,2003(增刊):20-22.
關鍵詞:鐵路工程;概算; 預算; 關鍵技術; 研究
中圖分類號:F530.32文獻標識碼: A
引言:
鐵路工程概算是初步設計文件的重要組成部分,經批準的概算是基本建設項目投資最高限額是編制建設項目投資計劃、簽訂建設工程合同、控制施工圖設計及施工圖預算、衡量設計方案技術經濟合理性、編制招標標底及投標報價、考核建設項目投資效果的依據,設計概算偏高或偏低,都會影響投資計劃的真實性,影響投資的合理分配。鐵路工程預算是施工圖設計文件的重要組成部分,是設計階段控制工程造價的重要環節、是控制施工圖設計不能突破設計概算的重要措施、是編制或調整固定資產投資的依據。以施工圖設計進行施工招標的工程,經審定的施工圖預算是編制工程標底、承包合同價以及工程結算的重要依據。
從鐵路工程概、預算的第一部分費用——建筑安裝工程費的組成上看,主要是由材料價格(包括人工單價和機械臺班單價)、設計工程量、施工方案和定額指標等四大要素構成。因此準確地取定材料價格、正確的計列工程數量、合理的施工方案設計及編制補充定額就成為概、預算編制的關鍵。本文根據鐵路工程概、預算的編制步驟,對如何做好鐵路工程概、預算編制工作談一談體會。
概、預算編制工作的幾點關鍵
1 .概、預算資料的調查
在整個概、預算編制工作中,資料調查是一項很重要的基礎工作,是概、預算工作的第一步。該項工作的優劣、深淺直接影響概、預算編制工作的質量、工程造價的高低,甚至還影響了下一步工作的進行。如果不對材料原價、運距、運雜費等進行詳細調查和詳實的分析就無法進行材料的預算價格計算,就不能真實反映相應材料的價格,也就無法進行分項工程計算;也就難于體現其合理性,更談不上真實體現不同地域項目的特殊性和區域性。概、預算資料調查的內容一般分為:(1)工程所在地自然條件調查。(2)工程所在地施工條件調查。(3)工程所在地工資標準調查。(4)工程所在地材料原價調查;(5)工程所在地運輸條件調查。(6)工程所在地土地、青苗補償費及安置補助費調查。(7)工程所在地拆除建筑物、拆遷電力、電訊線路等補償費調查。(8)工程所在地路線交叉調查。(9)工程所在地供水、供電調查。(10)工程所在地臨時工程調查。另外,該工程的建設工期、資金來源、資金使用計劃、貸款額度、大中橋的常年最大水位等水文資料都需要進行詳細逐一地調查。只有掌握了這些資料才能順利進行概、預算編制工作。
2 .材料價格的取定和計算
工、料、機單價是概、預算文件的計費基礎。一般情況下,根據外業調查的資料(包括人工費、材料的供應價格、供應地點、運距、裝卸費、運輸方式、運輸道路狀況、鐵路通行費、機械使用費及燃料費、用電價格、機械養路費及車船使用稅標準等),按照編制辦法,計算工、料、機單價。但是,當前我國市場經濟還不夠成熟,材料的供應尚未形成專業化、系列化,往往出現材料的供不應求,以及國家政策對主要材料價格的宏觀調控,都給確定材料價格帶來很多困難。這就要求概、預算編制人員對所需材料價格進行多方詢價,并對詢價結果進行分析,根據掌握的材料價格信息資料和對主要材料價格情況及供求發展趨勢的了解,確定詢價時效和可能發生變化的趨勢,使材料的取定趨于合理。在機械臺班計價時,電價應根據工地和工程實際情況考慮部分自發電和采用電網電相結合;燃油價格也是影響機械臺班單價的重要因素,因此,也要提高其單價的準確性。.
3 .熟悉設計圖紙查對工程量
查對工程量時,首先應熟悉設計圖紙,包括總體布置圖和設計工程量清單。概、預算編制人員應根據定額擬定符合概、預算編制要求的工程量清單,明確所需的內容、深度和質量,要具有自己計算工程量的能力。不清楚的地方,要查閱圖紙,并求設計人員幫助。鐵路建設工程技術日趨復雜,新結構、新材料、新工藝日益被廣泛應用,概、預算編制人員要認真閱讀設計圖紙,理解設計意圖,要精雕細琢地處理好每一個工程細節,力求做到工程量完整不漏項,與設計人員密切配合,確保概、預算編制質量。
4.熟悉并掌握施工工藝和工序, 正確套用定額
在定額的總說明、章節說明中,對工程量計算規則以及一些特殊規定都有詳細描述。要在弄清定額項目所綜合的內容和適用的范圍,以避免重復或漏算,并注意單位與定額一致,避免重大錯誤。另外,定額中有些項目是允許調整的,可根據工程的工藝要求和結構特點等因素進行,以提高概、預算的準確度。合理地選用定額是為工程定價的過程,因而它是概、預算編制人員的主要工作之一。正確套用定額就要求概、預算編制人員熟悉并掌握施工工藝和工序,因為它是影響工程單價和工程造價的關鍵因素。如在路面工程中,對于瀝青路面的設計如果造價編制人員不掌握路面的施工工藝,對于數量表中沒有體現的透層、粘層數量經常會漏計,影響造價;而對于橋梁設計中,如果不熟悉施工工序,也因此會漏計,諸如預制場地、張拉臺座、軌道鋪設、金屬結構吊裝設備以及現澆結構中支座、臨時基礎的設置與拆除等數量,所以工程造價編制人員必須熟悉掌握施工工藝和施工條件,不能一概而論。
5 .造價分析
為保證概、預算編制質量,還要進行造價分析來加以驗證。在工程方案的優化方案比選時,造價分析可提供技術經濟分析結果。造價分析包括兩方面的內容:一是項目本身各部位間造價關系是否合理;二是與其他相同或相類似結構工程的造價相比是否合理。具體做法是:將完成的概、預算結果,按結構部位計算出各自的經濟指標,分析這些指標與相對應的工程條件和工程量是否符合,把這些指標與其他項目同類結構的指標進行橫向比較,找出它們之間的關系,并分析其合理性,發現突變,要及時查找原因,屬于工程量的問題,要向設計人員反饋信息,核對工程量;屬于其他原因,要查對材料價格或選用定額等方面是否有誤;根據查對結果及時修正并反復分析對比,直到滿意為止。
6.工程造價資料的積累
工程造價資料的積累是工程造價管理的基礎,在完成概、預算文件后還應進行資料整理,做出造價指標,應用統計學的方法分門別類地統計,歸納出各項經濟指標的經驗值,為做好工程造價打下基礎,提高發現問題的能力和造價分析的效率和效果。只有不斷地收集,科學地整理工程造價資料,才能為今后的概、預算編制工作打下良好的基礎。
結束語:
鐵路工程是線性工程,與大自然接觸的點多面廣,鐵路建設條件千變萬化,不僅影響工程技術方案,而且影響工程造價。而概、預算編制是綜合各方面知識的一項工作,宏觀上到國家的方針、政策、金融投資等;微觀上到單項工程數量、造價分析等。目前在鐵路工程造價方面有很多新領域、新規定、新知識需要我們不斷地學習和掌握,而且造價編制人員還要不斷地積極接受繼續教育,熟練掌握造價規定,注意積累造價資料,與時俱近,共同迎接新的挑戰。
參考文獻:
[1]袁萍,鐵路工程概預算編制關鍵技術研究,科技咨詢2012
關鍵詞: 鐵路工程;招投標;管理
0 引言
鐵路工程建設實行招投標的目的是為了市場競爭的公平、公開、公正。然而在實施招標投標活動過程中,往往會存在這樣那樣的不正當競爭行為,這其中既有人為因素,也有制度的缺陷,需要從制度和法律規范上加以完善,建立有效的監控機制,同時規范招標程序,以防止工程招標投標中的不正當競爭行為。
1 我國鐵路工程招投標管理的概念
招投標是由招標人或受招標人委托的招標機構通過招標公告或投標邀請信等方式,招標信息,在同等條件下,邀請潛在的自然人、法人或其它組織投標競價參與公平競爭,由招標人或受招標人委托的招標機構按照規定的程序和辦法,通過對投標競爭者的報價、質量、工期和技術水平等因素進行科學的分析和綜合比較,從中擇優選定中標者,并與其簽訂合同,以達到招標人節約投資、保證質量和資源優化配置目的的一種特殊的市場交易方式。
對于鐵路工程而言,招投標是指在鐵路工程建設中引進競爭機制,擇優選定勘察、設計、監理、施工、設備安裝、裝飾裝修、材料與設備供應等單位,以達到縮短工期、提高工程質量和節約建設投資目的一種建筑產品生產的交易方式。自八十年代中期以來,鐵路建設項目招投標管理制度也在逐步完善中,現行的鐵路工程招投標行為主要有通過《招投標法》、《鐵路建設工程招標投標實施辦法》和《鐵路建設工程施工招標投標實施細則》等一系列文件法規加以規范。
依照《鐵路建設工程招標投標實施辦法》的規定,凡屬于新建、改建國家鐵路、國家與地方或企業合資鐵路、地方鐵路的固定資產投資項目的施工、監理及與建設工程有關的重要設備和主要材料采購等項目,達到以下規模和標準之一的必須進行招標:①工程總投資200萬元(含)以上或施工單項合同估算價在100萬元人民幣以上的;②監理單項合同估算價在10萬元人民幣以上的;③重要設備、主要材料采購單項合同估算價在50萬元人民幣以上的。
鐵路建設項目招投標工作由鐵路主管部門及受其委托的部門歸口管理。
2 我國鐵路工程招投標管理的意義
我國鐵路建設工程招投標工作經歷了從無到有的過程,隨著鐵路建設的發展和市場經濟的發展,建立起了相對適應我國目前國情的管理方法。招投標概念給鐵路基建領域帶來了重大變化,由依靠行政指令性計劃分配任務,轉變為依靠競爭承攬任務,由生產型轉變為效益型;由只承擔路內工程轉變到立足鐵路面向社會,廣泛涉足各種工程建設領域。鐵路建設領域已逐步適應商品經濟發展的新要求。
2.1 有利于鐵路建設市場的法制化、規范化 從法律意義上說,鐵路建設招投標是招標、投標雙方按照法定程序進行交易的法律行為。所以雙方的行為都受法律的約束,這就意味著,在市場經濟條件下,鐵路建設市場上的各種經濟活動,都在有章可循,有法可依。
我國鐵路建設工程招投管理工作中存在的法制不夠完善,法律意識淡薄等問題,在招投標管理的推動下,更加趨于理性化、法制化和規范化。
2.2 促進了技術進步和管理水平的提高 招投標活動最明顯的特點是投標人之間的競爭,而其中最集中,最激烈的競爭則表現為價格的競爭。而投標人要想在競爭中獲勝,就要在報價、實力、技術、業績等方面表現出優勢。這就迫使競爭者要采用新材料,采取新技術,吸收新工藝,加強對企業和項目的管理,因而促進全行業的技術進步和管理水平的提高,進而使我國鐵路建設工程質量普遍得到了提高。
2.3 有力的遏制鐵路建設領域的腐敗,提高經濟效益 工程建設領域在許多國家被認為是腐敗行為的多發區和重發區。我國招投標中對招標投標活動進行監督管理,從專家人才庫中選取專家進行評標的方法,到紀檢監察部門直接監督,保證了各個環節嚴格按照程序進行,使工程建設項目承發包活動變得公開、公平、公正,有力的遏制了行賄受賄等腐敗現象的發生。
招投標事業不斷發展壯大,招投標制度在推進體制改革、提高經濟效益、提高國民經濟整體素質等方面發揮了重要作用。據不完全統計,在整個工程建設領域,通過招標可以達到節約投資1%~3%,縮短工期10%。反而,不嚴格執行招投標,不僅不能提高經濟效益,而且往往是導致工程質量事故的直接原因。只有規范的招投標活動才能使項目質量得到保證,經濟效益才能得以提高,才能保障國家利益、社會公共利益、合法權益。
3 我國鐵路工程招投標管理存在的問題及原因分析
3.1 假公開招標 在鐵道部公布的《鐵路建設工程招標投標實施辦法》中明確規定:任何單位和個人不得違法限制或排斥本地區、本系統以外的具備相應資質的法人或其他組織參加投標,不得以任何方式非法干涉招標投標活動。然而,在鐵道系統內有不成文的規定,即鐵路系統外的企業需要與鐵道系統的企業組成聯合體,方能承攬鐵道業務。有的施工單位以利益分成、轉包工程等好處相許, 拉攏其它施工隊伍前來作陪襯,以達到中標的目的。
3.2 “權力標”及“關系標” 《鐵路建設工程招標投標實施辦法》中也明確規定:鐵路建設工程招標投標活動應遵循公開、公平、公正、誠實信用的原則。事實上,許多鐵路項目基本都為內定,少數領導影響招標工作,越權包辦工程招投標,有的招標機構等中介組織行為不規范,辦事講人情、講關系,有的評標人員素質不高,打關系分、感情分,有的存在地方保護主義。一些施工單位承接的工程自已不干,存在著層層轉包、層層壓價的問題。轉包給資質不夠,沒有施工經歷的施工企業,招標單位缺少與工程規模相匹配的工程技術和工程預算人員,標底的編制和審查不夠嚴謹,保密性不強。由于人員水平參差不齊,有些標底保密性不強,經常被泄露,圖紙設計深度不夠,標底中錯項、漏項、重項無法避免。評標方法不夠科學。整個評分方法重定性評分多,定量評分少,人情分較重,有些單位甚至著重于報價高低,以取低標為主。這使得投標的單位到處托關系,找熟人,違反了工作的公平性。
4 加強我國鐵路工程招投標管理的建議
解決現階段我國鐵路工程招投標管理中存在的問題,關鍵是要保證招投標工作的公正、公開、透明,創造公平競爭的招投標環境。
首先,引入第三方招投標交易平臺,還鐵路建設部門投資人的角色。鐵路工程投資浩大,有時成為權力、資本等諸多力量博弈的焦點,一些工程中的招投標腐敗現象時有發生。原來的鐵道部是自己招標、自己監管。將鐵路工程招投標活動交由獨立的評標機構進行評標。更進一步,鐵路工程應該繼續深化招投標改革,引入第三方監督主體,對涉及鐵路所有重大工程項目實施嚴格的外部監督審查。可以提高鐵路工程交易的透明度,減少“內部人”的干擾,從源頭上減少腐敗,也從根本上杜絕串標、圍標等腐敗現象的發生。
其次,加大信息公開力度。常有媒體報道,一些鐵路建設施工、監理、物資、服務類招標存在人為干預現象。這其中,固然與招投標程序設置的漏洞有關,但也與鐵路部門長期以來自成體系、信息公開不夠,密不可分。很多時候,公眾只能從鐵道部的新聞中了解有關情況,除非極端事件發生,否則很難打破其信息壁壘。建立制度化的信息公開機制,公開披露工程招投標相關信息,不給暗箱操作留下空間將成為鐵路建設部門改革的方向。
參考文獻:
[1]鐵路建設工程招標投標實施辦法,中華人民共和國鐵道部令第8號,2002年8月.
隨著中國科技水平及國際地位的提升,由我國企業負責或參與的國際工程項目也越來越多,特別是在土木和水利工程領域[1]。在該背景下,為了使高等工程教育主動服務國家發展戰略,教育部2010年提出了“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)。西南交通大學積極響應,前后成立茅以升學院和詹天佑學院,并以此為依托實施面向高速鐵路的卓越工程教育培養計劃。現已初步構建起“3+X”和“4+X”兩個體系、六種類型的工程人才培養模式,旨在培養出面向國際化高速鐵路的優秀工程師。為了響應學校國際化發展戰略,服從學校“志于工,視野寬,基礎堅,上手快,后勁足,善創造”的工程人才培養目標,“鐵路工程地質學”作為“高速鐵路卓越工程師培養計劃”的重要專業基礎課成為教學改革創新的示范點,正在不斷調整和改革教學模式來適應新的挑戰和機遇。
二、“鐵路工程地質學”發展歷史及教學模式
西南交通大學地質工程專業于1958年成立,是我國非地質院校第一個專門為鐵道部門培養高級工程地質技術人才開設的專業。培養出的工程師遍布鐵道部、交通部各大設計院、工程局、管理局,承擔著重要的行政和技術職務。參與了寶成、成昆、襄渝、貴昆、南昆、京九、西康、京滬、京津、青藏、廈深等鐵路的建設[2]。“鐵路工程地質學”作為專業的重點課程,其全部教學內容和暑期實習都與鐵路建設實踐相結合,是一門研究與解決鐵路工程建設有關地質問題與地質災害的應用性科學。例如,1959年和1960年本專業師生對寶成鐵路的寶雞至廣元段和鷹廈鐵路的路基病害進行工程地質普查。既解決了生產實踐中迫切需要解決的路基病害問題,又鍛煉了教師和學生[2]。目前該課程主要涉及滑坡、崩塌、泥石流等地質災害預測分析和評價,特種巖土的物理力學性狀和加固處理,地下洞室和地基基礎等內容,并形成了具有鮮明鐵路特色的教學模式[3]。面向鐵路建設,教學與生產實踐結合,協同發展,即從理論出發解決工程中的重大地質問題,又從生產中吸納工程經驗彌補理論的缺陷。
三、“鐵路工程地質學”的教改必要性分析
雖然以往教學模式培養了一大批優秀的鐵路工程師,為我國鐵路建設作出了重要貢獻,但隨著學科建設的不斷發展和教學質量要求的提高,傳統教學模式以理論知識的灌輸和短期的地質實習為主要傳授方式,效果不夠明顯[4],往往出現畢業的本科生需要再經過單位入職培訓才能勝任工作。所以“鐵路工程地質學”課程教改已經迫在眉睫。原因大致可以分為兩個方面。1.教材內容陳舊目前使用的《鐵路工程地質學》教材為1990年6月編著,至今已有20多年的歷史。雖然其為我國鐵路建設產生了良好的社會和經濟效益,但隨著國內外高鐵建設的迅猛發展,更復雜的工程地質問題的出現,工程地質研究已不僅僅局限于查明工程地質條件和問題,更重要的是解決這些問題。隨著更嚴格的技術規范標準的出臺,最新的研究成果的公布都對教材的內容提出了更高的要求。此外,學生培養已由原來單一的面向鐵路系統而逐漸轉為公路、水電、機場、碼頭港口、市政工程等領域,也促使《鐵路工程地質學》的內容進行更新和補充,如水電工程地質、水庫區工程地質等方面內容,以使學生得到更多的關于不同類型工程地質所涉及的工作方法、工作內容及成果要求等知識。所以在教材內容的更新上必須大大深化復雜地質條件下重大工程地質問題的研究水平,不僅使該教材成為本科生和碩士生的教科書,而且還盡量成為一本工作手冊型的成果書籍。目前作者和其他教師們正在修編該教材,吸納了大量應用于工程地質領域的新方法和新技術(如3S技術、三維激光掃描技術和數值模擬計算等)。2.教學模式落后傳統“講授—記憶—實習—考試”的教學模式與當前教學體制的不斷改革格格不入,無法滿足新時期下地質人才培養的需求。傳統教學模式以教師為核心,注重學生地質基本知識的獲得。雖然這種灌輸式的教學模式大大提高了教師對學生知識輸出的效率,卻忽視了學生接收并消化知識的程度。在知識尚未鞏固之時進行實習,多數學生都是心有余而力不足,難以完成對知識的有效遷移與運用。考試更是臨時抱佛腳,對知識進行簡單拼湊,應付了事。這種缺乏教學質量的教學模式將學生的主體地位置之不顧,最后的成效也就可想而知。“鐵路工程地質學”是一門綜合性的工程類課程,教師在教學過程中對學生知識與技能兩方面都必須予以高度重視,不可偏廢。這就要求教師根據本學科特色靈活運用教學模式。按照當代國內外的教學模式,教師可以依據課程章節的不同,采用適合的教學模式。比如,發現教學模式,教師可以提出問題,創設問題情境,提出假設,評價驗證,對培養學生獨立探索發現,形成自我獎勵、自主學習的傾向具有重大意義。
四、教學模式改革探索
教學模式改革最終落腳點是學生,必須堅持以學生為本,改革人才評價方式,建立能力培養為核心的教學體系。具體包括培養學生工程思維方式,激發學生潛能,訓練和提升學生的洞察力、應變思維、創造性意識等。而這些又依托感染學生情緒、培養學生興趣、提高教學質量和豐富教學手段來實現。并注重根據學生畢業后發展質量的反饋信息來改善教學模式。
1.工程思維方式培養學生經過大一、大二兩年的專業基礎學習,掌握了一些基礎地質技能,但對專業的認識還不夠深刻,對地質知識的領悟還不夠全面,如何用學到的知識服務于工程,會遇到哪些問題,如何解決這些問題,在這些方面學生幾乎沒有直觀的映像,更談不上理論指導實踐了。因此,在課程緒論部分就應當清楚闡述工程是什么,地質工程是什么,地質條件與工程如何相互作用、涉及哪些內容、會遇到哪些問題、可以用什么手段解決、目前的發展趨勢等等。例如,筆者在課程中采用了《建筑時空》節目關于英吉利海峽隧道建設的視頻資料,既直觀地說明地質與工程的關系,也讓學生明白了工程地質問題出現與解決整個工程處置的演化過程,為今后的教學順利開展奠定了良好的基礎。
2.課程設置工程地質學以地質學理論為基礎,通過勘察、測繪與實驗等技術手段來調查、研究、解決各類工程活動,為合理選址、設計、施工與運營服務的應用地質學[5]。為了突出課程重點,讓學生掌握最有效的工程手段和分析方法,培養出具有創新性的工程師。需要堅持以下幾點原則:(1)在課程內容上,踐行因材施教,關注學生的個性特長,鼓勵學生個性發展,挖掘學生的優勢潛能,要實現學科知識與個人知識的內在整合;(2)在課程實施上,要超越忠實取向,走向相互適應取向和課程創新取向;(3)在課程評價上,要超越目標取向的評價,走向過程取向和主體取向的評價;(4)從教學組織形式入手,改進班級授課制,實現多種教學組織形式的綜合運用。
3.科技創新實踐為了學以致用,提高學生解決工程地質問題的能力,學校廣泛開展了各類創新創業活動,引導鼓勵學生參加各級各類學科競賽、大學生創業競賽、大學生科研訓練計劃(SRTP)、大學生創新性實驗計劃等方式,為學生提供廣泛的實戰平臺,從實踐上鍛煉和提升創新能力。將課程知識與科技訓練項目結合,由指導教師指導學生查閱相關資料,不斷鞏固和提升學科理論知識,同時培養學生團隊合作分析和解決工程實踐問題的能力,訓練學生工程思維方式,建立工程實踐觀念。同時地質專業根據自身實際和發展需要,構建與其學生培養、學科建設、科學研究相適應的高水平實驗室體系(陸地交通抗震及災害防治技術國家工程實驗室),并把實驗教學課程植入,促進實驗教學、個性化實驗與學院的學科建設、科學研究的融合。該項舉措對于培養合格的工程師具有重要的意義。
4.教學實習與生產實習相結合學生工程經驗的積累等必須依靠實習教學。所以,工程地質實習作用不可替代,而且是培養“卓越工程師”創新人才的重要載體和途徑[6]。然而眾多高校的實踐環節,學校承擔全部任務,教師扮演了太多角色,很多時候實習就是室內教學搬到了室外,雖然學生通過實習鞏固了知識,鍛煉了能力,但是仍達不到工程師培養要求。因此,除了暑期實習以外,還應當適當增加寒假實習。可以校企聯合,學生直接去工程所在地實習,身臨生產第一線,培養多方位的感官認識,突出實踐能力鍛煉和技術應用能力的培養。
5.教學組織設計(1)發揮教師主導作用的同時,堅持“以學生為本”,踐行學思結合,采用啟發式、案例式、探究式、設疑式、討論式、考問式與發現式的新型教學方法[5]。重視批判性與創造思維的訓練,激發學生的興趣,培養學生的創新思維。踐行知行統一,將知識實驗、科技創新、技能實訓、科研實戰貫穿于整個實踐教育培養過程,培養學生的工程實踐能力、科研能力、創新能力、團隊組織能力和“獻身、求實、創新、協作”的科學精神。例如,講到我國四川山區鐵路建設的主要工程地質問題時,先放一些地質災害的圖片和視頻,然后設定一些問題,讓學生們結合學到的力學和地質知識,思考與討論如何應對和解決這些災害,從而培養學生地質問題綜合分析提煉的能力。最后通過討論各個方案的優缺點和可能出現的新問題,來選擇最優方案實施。(2)通過布置具有挑戰性和創新性的課后習題或者開放性的課題,讓學生分組查找資料、研究、討論和實踐,使學生牢固掌握地質知識和技能,培養學生動手能力、分析能力、思辨能力、合作交流能力、設計開發能力和創新能力,最終找到解決問題的合理方式。
6.外部激勵邀請國內外經驗豐富的工程師和專家到學校給學生上課。如請著名滑坡專家許強以及有實踐經驗的總工程師來校上課,既提高了教師的學術水平,也使學生學到了與生產實踐密切相關的知識與解決生產實際問題的能力。
7.考核方式及評分標準(1)考核依據。地質工程專業現場教學大綱,實踐指導書等是考核的重要依據,同時還要聯系學生的出勤、工作表現、鑒定材料、學生提交的實習日志及其他材料和成果。(2)考核方式。應視具體情況采取多種方式進行考核,不搞“一刀切”。學生可以提交實習體會、調研報告、工程分析報告、技術革新建議、科研報告或論文,可以提出產品(廣義的)設計、工程規劃設計、工程項目實施方案,也可以提供其他物化成果等等。(3)評分等級和標準。采取等級分制和綜合評分辦法。由雙導師或導師小組按優、良、合格、不合格4個等級進行綜合評分。學生成績被評定為“不合格”的,應當“補課”。學生成績優秀的,應當給予精神鼓勵和物質獎勵。成績特別優秀的,研究生可以推免攻博,或者可以根據本人意愿推薦就業。
五、教學實例展示
當課程結束地下洞室這章內容時,以中國高鐵國際化為背景,引入跨洲際高鐵建設的藍圖。密切聯系隧道工程特點,將整個課堂交給學生,讓學生構思修建隧道的整個過程和可能遇到的地質問題。例如:白令海峽隧道是一條連接西伯利亞和阿拉斯加的擬建海底隧道,整條隧道長104km,預計這條貫通歐亞美三洲的鐵路將在2030年竣工。隧道完成后可以消除在白令海峽航行的危險,同時大大提高人財物運輸的效率。首先,教師拋出問題:在修建海底隧道需要考慮哪些內容?接著,學生自行組隊,通過5分鐘的自由討論,紛紛闡述己方觀點,教師通過在黑板上概括并羅列的形式展示給所有學生。學生在輕松的氛圍下思維非常活躍,共總結出如經濟效應、設備測量、應急救援等38條考慮的方面。然后,教師通過學生的發言,將其重新分組,具體分組按投資方、設計方、施工方、管理運營方、地方政府以及人民群眾進行劃分(表1)。教師進一步要求各組學生從黑板上的38條篩選出與自己立場最為密切的內容。完成之后,由每組代表輪流發言,闡述本方應盡的職責及相關措施。在此基礎之上,教師將各方聯系起來,依據現實情況,分析各方的合作關系、利益關系和法律關系,由點及面,將原本復雜的關系有條不紊地梳理出來。從本次課堂教學,可以總結出課程教改的幾點優勢。第一,在課本的基礎之上,教學內容結合當下最新隧道工程,激發學生的興趣,引發學生的思考。第二,運用案例教學,形象生動,在學生所學理論知識的基礎上,帶著具體問題具體分析的科學方法,開拓學生思維,訓練學生全面嚴謹的能力。第三,運用角色扮演法,能夠清晰定位,一方面加深了解自己角色的性質和職責,也可以明確認識到其他角色,包括角色之間的緊密關系網。這與培養學生分析、解決工程地質問題的能力和工程實踐能力,成為從事軌道交通工程的勘察、設計、管理和技術支持的應用型、復合型工程技術人才的目的是不謀而合的。第四,將復雜的工程先細化,再系統化。工程涉及財務、安全、進度、質量、管理、法律、技術、環境等多方面內容。通過此次課程,在學生與教師之間的討論之下,對大量的信息進行了完整的歸納與分類,使得學生的記憶更加深刻,也為之后參加工作和參與工程打下扎實的基礎。
六、結束語
Abstract: This paper studies the dynamic characteristics of cement improved soil, and discusses the feasibility of cement improved soil as the roadbed filler of high-speed railway.
關鍵詞:水泥改良土;動力特性;高速鐵路;路基填料
Key words: cement improved soil;dynamic characteristics;high-speed railway;roadbed filler
中圖分類號:U213.1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)19-0100-02
0 引言
鐵路路基基床而言,除了承受上部結構的靜荷載外,還要受到列車東荷載的反復作用,因此,在高速鐵路路基基床底層改良土的設計中,不應局限于傳統的準靜態設計,只分析靜態指標,還應考慮其在列車動載荷作用下的動態特性。本論文研究了水泥改良土作為高速鐵路路基填料時,其在列車動荷載作用下的動態特性,探討了水泥改良土作為鐵路路基基床填料的可行性。
1 試驗方案
1.1 試驗設備和工作原理 本試驗儀器為DDS-70型振動三軸儀,實驗系統包括壓力室、激振設備和量測設備三個部分組成。
動三軸試驗原理是將一定密度和含水率的試樣在固結穩定后在不排水條件下作振動試驗。設定某一等幅動應力作用于試樣進行持續振動,直到試樣的應變值或孔壓值達到預定的破壞標準,試驗終止。記錄試驗中的動應力、動應變和孔壓值隨振動周次的變化過程線。采用多個試樣得到動應力和破壞周數的關系曲線,即動強度曲線。
1.2 試驗參數選擇 鐵路荷載是一種動荷載,我們在試驗中用正弦波來模擬,加載的頻率與列車的長度、軸距及運行速度有關,本次試驗正弦波的頻率取5HZ,即按列車時速為160km/h考慮。
1.3 試驗材料 試驗土樣取自洛湛鐵路永州至岑溪段,土樣深度為地表以下2~5m。土樣定名為粉砂,填料類型為C類。對土樣加入5%的水泥進行改良。改良土的干密度為1.68g/cm3,含水量為17.6%,黏聚力151KPa,內摩擦角35.5°。
1.4 試驗方法
1.4.1 試樣的制備和養護 試樣按照《鐵路工程土工試驗規程》(TB10102-2010)制備,試樣直徑39.1mm,高度80mm,具體方法按照該規程第18.3.3條的規定進行。
1.4.2 試驗過程 試樣在儀器內安裝固定后,先向壓力室內施加一等向圍壓σ3,然后再在軸向施加靜壓力σ1,待試樣固結穩定后,軸向施加等幅正弦動荷載±σd。本次試驗加載的正弦波頻率為5HZ。本試驗是在不排水條件下進行的。實驗結果見表1。
1.4.3 試驗結果分析 水泥土的動應力(σd)-動應變(εd)關系,見圖1。
如圖1所示,水泥混合土的動應變隨動應力的增大而增加,開始時,動應變隨動應力的增加,增大的幅度較大,隨著動應力的增加,動應變增加的幅度變小。隨圍壓的增加,臨界動應力值的增加幅度較大,相應的應變值減小。初始變形以彈性變形為主,后塑性應變逐漸累積,曲線斜率逐漸增大,動應力愈大,同一圍壓下,動應變也愈大。根據實驗,σ3為50KPa時,臨界動應力值約為140KPa;σ3為100KPa時,臨界動應力值約為210KPa;σ3為150KPa時,臨界動應力值為約400KPa。
2 結論
高速鐵路路基基床表層頂面動荷載幅值的大小為100KPa,根據國內外既有鐵路的實測結果表明,基床底層頂面的動應力幅值為50~85KPa。
從試驗結果可以看出,即使是在圍壓為50KPa的時候,水泥改良土土的臨界動應力達到140KPa,可以滿足路基基床表層及路基基床底層及以下路堤填土的強度要求。而且本次試驗采用的試件養護期為7d,水泥土后期強度增長緩慢,但增長量很大,所以臨界動強度還有提高的空間,約為30%~40%。所以對于摻入5%水泥的改良土,從動力學方面來說,完全可以滿足設計要求。
參考文獻:
[1]楊廣慶等.高速鐵路路基改良土的有關問題[J].鐵路標準設計,2003(5):15-16.