超級工程論文范文

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第1篇

公路超高設計是一種線形設計，注重的是車輛的行駛安全，從舒適度和經濟度角度出發，并按照規范進行。實際建設中地形、路線、氣候、濕度等都會對超高設計產生影響，因此應綜合考慮公路工程中的超高設計。

1．1最大超高的控制

公路超高設計通常需要按照前文公式進行計算，而最大的超高值則控制為8%以下。我國現有的狀況是公路貨車數量較多，而公路貨運中超載的情況普遍，這樣公路上行駛速度相對低。所以按照實際情況，貨車在曲線路段行駛其速度較低，因為向心力作用，超高坡度大于6%即容易出現側翻的危險。而在氣候影響喜愛，如雨雪天氣等，大中型貨車通行率較高的路段就容易出現側翻等情況，所以超高值應控制在6%以下。同時設計速度高且運行速度較高的路段最大的限制應為10%，而常年積雪冰凍的地區只能選擇6%作為限值。下面就針對平原和山區進行限制分析。首先，平原地區的交通網絡密集，且地勢相對平坦，近郊的道路與城市道路交接。超高設計主要是考慮縱面平緩、交口多等特征，除了考慮前面公式中的因素外，還應考慮超高路段與正常路段的銜接問題。平原公路的超高值如果按照規范進行計算則會影響路面的美觀，同時造成路段銜接的困難。因此在設計時應考慮綜合性因素，通常選擇的限值為1%，并對超高路段進行安全性的測定。實踐證明，平原地區經濟發達且地勢平坦，路網密集，適當的減小超高限值可以增加交通的順暢和行駛穩定。其次，在山區超高設計中，其地形因素影響較大，通常曲線半徑很小，縱面起伏較大，車輛行駛的速度也隨時改變，如果單純的考慮速度計算超高值則不能，按照舒適性要求。車輛的安全也會受到影響。山路復雜性形成了路段不同，設計不同的情況，對連續低指標的山路，貨車數量較多，則應減小超高值來獲得安全性。對縱向坡大于3%的下坡如果出現曲線環繞的情況，則應結合縱坡的情況進行設計。此類情況計算超高值，需要考慮同樣條件下平穩路段的超高設計作為參考。同時應注意的是無論何種設計，都應按照線形設計的規范進行。

1．2公路超高過渡設計

超高路段往往是從直線路段過渡而來，即路基斷面從雙向橫坡變為單向橫坡，這個路段即為超高過渡路段。這個過渡在設計中除了考慮離心力的作用以外還應考慮路面結構設計的問題，方便排水、施工等因素都應在設計中進行考量。通常這個路段分為兩個階段:一個是雙坡階段，路肩和形成橫坡不能保持一致時，通常先抬高外側路肩與外側行車道一致，然后將彎道外側的車道與路肩升高，直至與彎道內側行車道持平。如果是長回旋線，則不能滿足道路的排水的坡率，此時容易造成外側車道不能正常排水，所以這個階段超高設計應控制漸變率不大于1/330。彎道外側土路肩應保持正常橫坡，不參與超高。另一個是旋轉階段。外側車道和硬路肩、內側車道進行同時旋轉，并與內側硬路肩坡度一致。然后將兩側車道、硬路肩一起旋轉到與內側土路肩一致，最后兩側車道、硬路肩、內側土路肩一起轉轉到超高路面。如果是長回旋，超高的起點應設置在曲率與不超高最小半徑一致，雙坡階段也應控制漸變率小于1/330，全超高路段應出現在緩圓節點處。

1．3緩和曲線的長度控制

緩和曲線的作用及時保證路面平面的線形，使之直線與圓曲線之間或者圓曲線和直線之間的曲率改變需要經過的曲線。在緩和曲線的設計中需要注意的是其長度的選擇，因為其關系到平面線形的質量。如果緩和曲線過短，則曲線變化不足，且緩和段和圓曲線銜接不能形成自然漸變，影響行車的效果。反之如果過長，則也會影響線形組合的效果，彎道超高和加寬都會受到影響。車輛行駛的轉向操作，行駛軌跡出現改變，緩和曲線正是契合這樣的規律改變，緩和轉彎的沖擊適應加速度的改變，可以有效的避免側面沖擊。作為超高變化的過渡階段，緩和曲線的設置受到了多種因素的影響，具體包括離心力對乘客的影響，超高橫坡過渡的曲線改變等。一般而言平緩曲線的長度比選擇為1∶1∶1，即回旋線、圓曲線、回旋線比例一致，這樣的情況才能保證緩和曲線的協調。

2結束語

第2篇

1.1基坑的特點和難點通過前面工程概況、周邊環境和地質條件的分析，本基坑工程存在以下特點和設計難點[2-7]：（1）基坑開挖深且大：主塔基坑開挖深度達33.8m，裙樓基坑深度達30.8m，基坑長約170m，寬約120m，周長約550m，33.8m的開挖深度屬于超深基坑。（2）基坑開挖面積及土方量均較大：開挖面積大約18000m2，開挖土方約55萬m3，基坑處于鬧市區，且工期緊，設計時要考慮施工和出入方便。（3）含有軟土層和透水層：場地內有軟土層：人工填土，粉質黏土層，中粗砂、粉細砂和粗礫砂強透水層。（4）周邊環境復雜：基坑四周有多棟在用的高檔商場、住宅及辦公樓，基坑開挖要考慮對建筑物的影響，建筑物邊線距離基坑邊大部分在20m左右，且要考慮基坑施工期間不能對居民區和商鋪營業產生影響。（5）附近有市政管線和地鐵1號線：最近的電纜管線距離基坑邊只有3.8m，北側還有正在運營的地鐵1號線，地鐵口及風亭緊鄰基坑邊，最近處僅3.0m，東側有擬建的高鐵線，距基坑邊24.3m。（6）周邊環境對基坑變形要求嚴格：本基坑工程的安全等級為一級，按新規范基坑水平位移控制在60mm（<0.25%H，H為基坑深度）即可以，但由于臨近有地鐵，地鐵運營要求地鐵相關構筑物位移不超過20mm，軌道豎向變形不大于4mm，對基坑開挖深度達33.8m，且存在透水層的情況下，這個位移控制對支 護設計提出了很高的要求，支護難度相當大。（7）超深超大樁基施工：基礎采用人工挖孔樁，主塔的樁徑達到8.0m（開孔9.5m），其他基礎樁直徑為5.7m（開孔6.8m），樁徑超大，國內外罕見，巨型樁的開挖成孔難度大，深度最大為30m，因此，基坑支護設計時要充分考慮基礎施工，不僅支護體系和支撐立柱要避開基礎樁大直徑挖孔樁，且要考慮土方開挖及出土的需要。

1.2基坑支護方案選型分析及選取思路基坑設計方案選取需要考慮的因素有：基坑平面形狀及尺寸，基坑安全等級及開挖深度，巖土體的性狀及地下水條件情況，基坑周邊對變形的要求，主體地下結構和基礎形式，施工方案的可行性，施工工期和經濟指標等。（1）錨索與內支撐的比較由于本基坑開挖深度較大，且周邊具有市政管線、地鐵和建(構)筑物等，錨索的長度會在基坑受到限制，與錨索方案相比，內支撐方式較好。（2）地下連續墻與排樁比較分析根據等效剛度原理排樁換算的連續墻厚度見表3，根據深圳地區排樁和連續墻施工技術、材料價格情況，一般地下連續墻的造價約為排樁造價的1.5～2.0倍。排樁在深圳地區基坑中應用較多，主要有旋挖樁和鉆孔咬合樁，相比其他樁型，排樁的施工工藝成熟，施工設備多，綜上所述選擇排樁+內支撐支護結構。（3）樁型和支撐型式選擇一般基坑支護現在常用挖孔樁、泥漿護壁鉆孔樁、旋挖樁與咬合樁等，本基坑開挖達33m，加上支護樁的嵌固深度，支護樁長在40m左右，且存在砂層，因此不宜采用人工挖孔樁；另外在市區施工，泥漿護壁鉆孔樁灌注樁對環境有一定影響；相比來說，旋挖樁較適合本項目，其成樁速度快；咬合樁入巖困難，不宜采用，經過綜合比選，最后采用旋挖樁支護。基坑支撐體可選擇縱橫網格狀支撐或環形支撐，由于該工程塔樓中心為“鋼骨–勁性混凝土”核心筒，主塔樓外框采用8根巨型鋼骨混凝土柱、7道巨型斜撐和7道環帶桁架構成，見施工照片圖4，因此考慮其施工限制，支撐采用采用鋼筋混凝土雙環支撐結構，其中南側采用單環支撐，北側單環直徑較大，采用了環中套環的內支撐，圓環與支護樁之間采用4道鋼筋混凝土撐。綜合考慮各種因素，最終基坑支護方案為：鉆（沖）孔混凝土灌注樁+內支撐（圓環）+四周封閉式止水帷幕的支護方案。

1.3基坑具體支護設計方案選擇基坑支護方案要綜合考慮地質條件、地下水、上部結構、場地平面布置、基坑周圍環境及經濟性等因素。基坑最終支護方案采用：鉆（沖）孔混凝土灌注樁+4道內支撐+高壓旋噴樁和袖閥管注漿結合的方案，基坑平面圖見圖5。支護樁采用混凝土鉆（沖）孔灌注樁，樁徑有1600mm和1400mm兩種，北側（靠近地鐵）支護樁采用1600@1800，其他支護區域1400@1600（見圖6～8）。混凝土強度等級為C30，設置4道鋼筋混凝土內支撐，并設置了兩道大圓環鋼筋混凝土支撐，其中支撐與地下室底板錯開，主體結構核心筒布置在圓環撐內，這樣核心筒施工不受支護的影響，其中主塔位置的大圓環支撐采用雙圓環形式，外環內徑為92.5m，內圓環內徑62.5m，裙樓區域采用單圓環布置，圓環內徑為60.0m，具體內支撐構件尺寸和截面見表4。立柱采用鋼管混凝土，立柱設置均避開了基礎及主體結構的柱，鋼管立柱有900mm、800mm和700mm3種規格，壁厚20mm，C30混凝土填充鋼管，鉆（沖）孔混凝土灌注樁為立柱基礎。

1.4基坑止水設計方案前面分析可知，場地內含透水層（中粗砂、粉細砂及粗礫砂層），且最支護結構的變形控制要求比較嚴格[12]，因此，采用什么方案止水對該基坑非常重要，是確保基坑周邊地鐵和建筑物安全的關鍵環節，結合支護方案和地質條件，最后采用三重止水措施：高壓旋(擺)噴樁+袖閥管注漿+掛網噴射混凝土，具體止水設計方案見圖9。止水帷幕施工完成后進行了圍井抽水試驗，結果表明：雙重止水效果良好，止水帷幕擴散體的滲透系數達到10-6cm/s。

1.5基坑監測方案設計由于基坑周邊環境復雜，基坑設計中對基坑監測布置了比較全面的基坑支護監測體系，主要監測內容有：支護樁深部水平位移（測斜管）、支護樁頂水平位移和沉降觀測、混凝土圓環及支撐布應力應變、地下水位、地面沉降、孔隙水壓力、基坑內外土壓力及支護樁內力，測點平面布置見圖10。

2基坑土方施工方案

本基坑開挖量達到55萬m3，出土方案和施工方法是工程能否按期完成和控制基坑施工對周圍建筑物影響的重要環節之一，基坑設計時為了出土方便和塔樓基礎施工的限制，分別在北側和南側采用了環撐，北側塔樓的內圓環內徑為62.5m，南側裙樓區域圓環內徑為60.0m內徑。為了加快出土速度，在南側環形支撐內布置了出土棧橋，棧橋寬7m，棧橋內側有1m寬的應急人行道，車道表面設置了20mm厚的防滑凹槽，兩側有1.2m的防護欄。棧橋采用鋼管立柱及槽鋼連梁連接，且與基坑內支撐和環撐是分開的，坡道頂部澆筑350mm厚的鋼筋混凝土板，現場施工后的現場情況見圖11。基坑土方主要通過棧橋運輸出去。

3基坑監測結果分析

圖12是4個測斜管實測的支護樁水平位移（QS1和QS2布置在北側，QS3和QS5布置在東側），支護樁的最大水平位移在20位置附近，QS1的最大值為25.13mm，QS2的最大值為24.23mm，QS3的最大值為20.34mm，QS5的最大值為18.49mm。圖13是利用理正深基坑軟件計算的QS1測斜管對應的支護斷面，計算出的最大位移為31.40mm，實測值小于計算值，基坑監測結果沒有達到設計提出的預警值，基坑仍處于安全狀態。目前該項目的地下室部分已施工完，現場情況見圖14。

4結論

第3篇

岱山海域潮流能發電并網示范工程的發電裝置主要采用AR1000TM型渦輪機，該型渦輪機由新加坡亞特蘭蒂斯資源有限公司（以下簡稱“ARC”）研發，是世界上最先進的潮流能渦輪發電機，裝機容量為1MW。裝機臺數為1臺，安裝在岱山秀山島海域的龜山水道上，發電裝置發出的電通過海底電纜傳輸，海底電纜長度約為2km，連接至位于秀山島上的潮流能配電站，升壓后通過長度約4km的10kV輸電線路并入電網運行。年平均發電量在2000MWh以上。

2海域潮流能發電示范工程并網設計方案分析

2.1接入系統設計方案

示范工程位于岱山秀山島海域，考慮接入系統就近原則，故接入秀山島內變電站較為合適。目前，秀山島已建成投運的110kV變電站有3座，其中蘭秀變電站為公用變電站，其余2座為用戶變電站。根據國家電網公司企業標準《分布式電源接入系統規定》和《國家電網公司關于印發分布式電源接入系統典型設計的通知》，1～6MW統購統銷分布式電源一般采用1回10kV電壓等級專線接入公共電網變電站10kV母線，因本工程裝機容量為1MW，故考慮采用10kV電壓等級送入110kV蘭秀變電站10kV側，就地平衡當地負荷。同時，根據本潮流能發電示范工程的發電能力，綜合考慮年平均發電量在2000MWh以上、年發電利用小時數不超出3000h等因素，按1.65A/mm2經濟電流密度可計算得出，10kV送出線路的經濟電流截面約為35mm2，考慮接入電網架空導線輸送容量預留適當裕度，推薦采用50mm2架空導線。同時，根據輸送容量，考慮交流海纜采用3×120mm2截面。

2.2接入系統電氣計算分析

2.2.1潮流計算分析

目前，蘭秀變電站主變壓器容量為1×5+0.63（冷備）萬kVA，常石變電站主變壓器容量為2×1.6萬kVA，惠生變電站主變壓器容量為2×1.25萬kVA。根據岱山電網運行方式，正常方式下，蘭秀變電站通過舟山電廠———蘭秀1回線受電，并轉供常石變電站及惠生變電站負荷。計算中考慮全網峰、腰、谷負荷，其中腰負荷按峰負荷的90%考慮，谷負荷按峰負荷的60%考慮；常石變電站、惠生變電站為用戶變電站，考慮到生產需要，峰、腰、谷負荷均按滿負荷考慮。峰負荷、腰負荷時岱山電網功率因數取0.92，谷負荷功率因數取0.95。考慮到分布式電站接入電網，與電網保持無功功率零交換的目標，本示范工程潮流計算中，潮流能發電按站內無功功率自我平衡后向電網注入有功功率考慮。計算結果如下：

（1）潮流能升壓站主變壓器分接頭暫考慮置于11.0+2×2.5%/3.4kV檔。

（2）正常峰負荷時，潮流能發電機組滿出力，配電站母線電壓為10.51/3.30kV。峰負荷狀態下，潮流能發電機組出力60%，配電站母線電壓為10.51/3.30kV。

（3）正常腰負荷時，潮流能發電機組滿出力，配電站母線電壓為10.49/3.30kV。

（4）正常谷負荷時，潮流能發電機組滿出力，配電站母線電壓為10.54/3.31kV。

2.2.2短路電流計算分析

考慮示范工程近期投運，根據接入系統方案，通過1回線路接入110kV蘭秀變電站10kV母線，目前，蘭秀變電站主變壓器容量為1×5+0.63（冷備）萬kVA。暫考慮示范工程采用阻抗電壓百分比為4%的升壓變壓器，根據計算結果，示范工程配電站10kV母線三相短路電流約為13.5kA，蘭秀變電站10kV母線三相短路電流約為21.2kA，滿足設備安全運行需要。遠景年，蘭秀變電站主變壓器容量為2×5萬kVA，示范工程配電站接入電網方式不變，配電站10kV母線三相短路電流約為15.5kA，滿足系統設備的安全運行需要。綜上分析，示范工程并網后短路電流滿足電氣設備安全運行要求。

2.2.3潮流配電站電氣主接線分析

示范工程潮流能發電系統的發電機由在潮流中旋轉的葉片和永磁發電機（PMG）組成，發電機將產生額定電壓為3.8kV的變頻交流電，并連接到PCS1000變流器，變流器由發電機側INU（逆變器單元）、直流電連接和電網側的ARU（整流單元）組成。根據分析，結合10kV配電網電氣主接線的一般型式，潮流能陸上配電站建議采用單母線接線。

2.3并網工程線路設計方案分析

示范工程線路部分的設計分海中段和陸上段2部分，其中海中段是本次設計的重點。擬選線路路由為從潮流能發電渦輪機至陸上潮流能配電站，路由總長度約1920m，其中陸上部分從登陸點至變電站的長度約230m，海底電纜路由長度1690m。路由位于秀山島海域，地形地貌復雜，將對示范工程的設計、施工造成一定影響。

2.3.1登陸點地形地貌分析

綜合考慮周邊地理環境和人文因素，示范工程的海纜登陸點擬選位置位于秀山島北客運站東側山體小型灣岙內。該處地貌屬于自然海岸段，海岸線大部分平直，基本呈東西走向，西中部建有標準海塘，岸線前沿約25m區域為砂礫岸灘，低潮時均露出海床。岸線后方為山谷，兩側隆起、中部下陷，植被較為茂盛，后方山體頂部為正在施工建設的示范工程配電站。就登陸點周邊地理環境來看，該登陸點位置較合理。首先，解決了施工材料的運輸問題，同時也方便施工船靠岸；其次，從海纜日后運行來看，該岙口屬于無人區，且沒有張網區，可有效避免海纜運行后受外力破壞；最后，海纜登陸處地質為砂礫岸灘，適合電纜溝的開挖和鋪設。

2.3.2海纜路由海中段海底地形地貌分析

示范工程海纜預選路由海底部分的地形存在一定起伏變化，渦輪機安裝在北部巖礁上，中部為龜山水道深槽區，南面地形呈一定坡度上升至海岸，中間有大面積巖礁分布。總體而言，路由區海底地形呈兩側不對稱的V字型航槽地貌格局。水深基本在50m，最大水深達85m，坡度達140°。經勘測，海域底質類型主要可歸納為2種，即巖礁區和泥混砂質分布區，路由大部分區域以基巖為主，地層性質穩定，常年受強烈海流沖刷作用影響；少部分區域存在泥沙或砂貝沉積，位于基巖兩側邊坡，基本呈灘地落淤、通道沖刷的地貌形態。從已知海纜預選路由地形地貌及底質情況來看，在海纜敷設及運行中都會有一定困難。首先，地形不規則的高低起伏，會使海纜存在一定區域的懸空段，而懸空區域又是基巖，在海流的作用下海纜會直接與基巖摩擦，從而造成損害；其次，該處水流很急，水深較深，海纜在敷設過程中會有很多不可控的潛在風險，同時也極易造成海纜實際敷設位置與預選路由的偏離；最后，該處底質大部分是基巖，錨損與基巖磨損是海纜受損的最主要“殺手”，據統計，95%的海纜破壞都是由其產生。這種不良底質的存在，將給海纜日后運行造成很大風險。綜上分析，海纜預選路由地形地貌及底質情況不理想。但考慮到潮流能渦輪機安裝位置及周邊海域情況，海纜預選路由通道已是最佳通道。鑒于此，設計認為必須做好以下3件事，才能保證示范工程的順利投運，保障海纜的安全運行：

（1）解決海纜在基巖區的附加保護。根據舟山電網多年來的海纜工程設計及運行經驗，有3種方式：第一，基巖開槽，通過爆破的方式把海纜敷設區域下的基巖炸平并形成溝槽狀，將海纜放置溝內。第二，水下拋石，在海纜敷設完后，用石塊將基巖區的海纜四周蓋住。第三，套保護管，即在海纜外面加裝耐磨、耐腐、強度高的不銹鋼保護套管。上述3種方式中，第一、第二種方案對海纜的保護效果最好，基本能消除基巖造成的損傷，但方案可操作性不強，主要原因是作業難度較大、施工價格昂貴，而第三種方式則具有可操作性，但就本工程來說還需進一步改進，為使海纜套上保護管后在海底減少移動從而避免與基巖長期摩擦，應在一定間距內附加重力錨進行錨固，或在敷設時每隔數米在保護管上連1塊重力塊，使海纜沉入海底后不隨洋流移動，從而有效保護海纜。

（2）解決海纜施工方面的難題。本示范工程海纜路由區域的流速較大，極易使施工船偏離預選軌道，也會在敷設過程中帶來海纜受損的風險。同時，海纜敷設時

要邊敷設邊套保護裝置，將大大增加施工難度，就國內海纜施工能力來看，極具挑戰性。因此，施工單位應根據工程特點，對每個重要環節制定相應的技術方案及保障措施。（3）解決海纜運行后受外力破壞的風險。示范工程海纜路由直接穿過龜山水道和瓦窯門山即秀山航道，該航道的運輸船及漁船眾多，為避免海纜受到船舶拋錨及其他破壞外力，需進一步加大該條海纜的監控措施。除了設立警示裝置外，還需建立1套綜合在線監控系統，該監控系統應涵蓋AIS（船舶識別系統）、遠程視頻監控系統、雷達及紅外成像等，從根本上杜絕船舶的外力破壞。

3結語

目前，該潮流能發電示范工程并網接入電力系統尚處可研階段，根據分析，工程建設最大的制約因素是海纜輸電線路的施工，只有順利解決海纜工程中存在的問題，示范工程才能得以順利實施。目前擬采取的方法是：

（1）海纜選型：采用雙層鎧裝結構，增大抗摩擦性能。

（2）施工船：根據流速，將采用與之匹配的帶動力定位系統的施工船，以保證海纜敷設路由與設計相符。

（3）海纜保護：基巖區域安裝不銹鋼保護管，同時附加重力錘固定，使之在海底不會受洋流影響而來回移動，減少海纜摩擦。

（4）監控：采用海纜內部監控與外部監控相結合的方式，建立1套綜合在線監測系統。外部監控將采用AIS、紅外成像、雷達、視頻監控等設備；內部監控含海纜溫度、擾動、故障等。目前，該方案已初步得到業主單位及專家的認可。示范工程一旦順利投運，將成為我國首個潮流能發電并實現商業化并網運行的工程。它的投運，可作為今后研究實現大容量、高電壓等級并網的技術支撐，充分發揮潮流能發電的優勢，有效解決能源瓶頸問題，還可以節約能源及減少二氧化碳排放。示范工程投運后每年將至少節省標煤600t，減少二氧化碳排放1900t。