超级工程论文范文

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第1篇

公路超高设计是一种线形设计，注重的是车辆的行驶安全，从舒适度和经济度角度出发，并按照规范进行。实际建设中地形、路线、气候、湿度等都会对超高设计产生影响，因此应综合考虑公路工程中的超高设计。

1．1最大超高的控制

公路超高设计通常需要按照前文公式进行计算，而最大的超高值则控制为8%以下。我国现有的状况是公路货车数量较多，而公路货运中超载的情况普遍，这样公路上行驶速度相对低。所以按照实际情况，货车在曲线路段行驶其速度较低，因为向心力作用，超高坡度大于6%即容易出现侧翻的危险。而在气候影响喜爱，如雨雪天气等，大中型货车通行率较高的路段就容易出现侧翻等情况，所以超高值应控制在6%以下。同时设计速度高且运行速度较高的路段最大的限制应为10%，而常年积雪冰冻的地区只能选择6%作为限值。下面就针对平原和山区进行限制分析。首先，平原地区的交通网络密集，且地势相对平坦，近郊的道路与城市道路交接。超高设计主要是考虑纵面平缓、交口多等特征，除了考虑前面公式中的因素外，还应考虑超高路段与正常路段的衔接问题。平原公路的超高值如果按照规范进行计算则会影响路面的美观，同时造成路段衔接的困难。因此在设计时应考虑综合性因素，通常选择的限值为1%，并对超高路段进行安全性的测定。实践证明，平原地区经济发达且地势平坦，路网密集，适当的减小超高限值可以增加交通的顺畅和行驶稳定。其次，在山区超高设计中，其地形因素影响较大，通常曲线半径很小，纵面起伏较大，车辆行驶的速度也随时改变，如果单纯的考虑速度计算超高值则不能，按照舒适性要求。车辆的安全也会受到影响。山路复杂性形成了路段不同，设计不同的情况，对连续低指标的山路，货车数量较多，则应减小超高值来获得安全性。对纵向坡大于3%的下坡如果出现曲线环绕的情况，则应结合纵坡的情况进行设计。此类情况计算超高值，需要考虑同样条件下平稳路段的超高设计作为参考。同时应注意的是无论何种设计，都应按照线形设计的规范进行。

1．2公路超高过渡设计

超高路段往往是从直线路段过渡而来，即路基断面从双向横坡变为单向横坡，这个路段即为超高过渡路段。这个过渡在设计中除了考虑离心力的作用以外还应考虑路面结构设计的问题，方便排水、施工等因素都应在设计中进行考量。通常这个路段分为两个阶段:一个是双坡阶段，路肩和形成横坡不能保持一致时，通常先抬高外侧路肩与外侧行车道一致，然后将弯道外侧的车道与路肩升高，直至与弯道内侧行车道持平。如果是长回旋线，则不能满足道路的排水的坡率，此时容易造成外侧车道不能正常排水，所以这个阶段超高设计应控制渐变率不大于1/330。弯道外侧土路肩应保持正常横坡，不参与超高。另一个是旋转阶段。外侧车道和硬路肩、内侧车道进行同时旋转，并与内侧硬路肩坡度一致。然后将两侧车道、硬路肩一起旋转到与内侧土路肩一致，最后两侧车道、硬路肩、内侧土路肩一起转转到超高路面。如果是长回旋，超高的起点应设置在曲率与不超高最小半径一致，双坡阶段也应控制渐变率小于1/330，全超高路段应出现在缓圆节点处。

1．3缓和曲线的长度控制

缓和曲线的作用及时保证路面平面的线形，使之直线与圆曲线之间或者圆曲线和直线之间的曲率改变需要经过的曲线。在缓和曲线的设计中需要注意的是其长度的选择，因为其关系到平面线形的质量。如果缓和曲线过短，则曲线变化不足，且缓和段和圆曲线衔接不能形成自然渐变，影响行车的效果。反之如果过长，则也会影响线形组合的效果，弯道超高和加宽都会受到影响。车辆行驶的转向操作，行驶轨迹出现改变，缓和曲线正是契合这样的规律改变，缓和转弯的冲击适应加速度的改变，可以有效的避免侧面冲击。作为超高变化的过渡阶段，缓和曲线的设置受到了多种因素的影响，具体包括离心力对乘客的影响，超高横坡过渡的曲线改变等。一般而言平缓曲线的长度比选择为1∶1∶1，即回旋线、圆曲线、回旋线比例一致，这样的情况才能保证缓和曲线的协调。

2结束语

第2篇

1.1基坑的特点和难点通过前面工程概况、周边环境和地质条件的分析，本基坑工程存在以下特点和设计难点[2-7]：（1）基坑开挖深且大：主塔基坑开挖深度达33.8m，裙楼基坑深度达30.8m，基坑长约170m，宽约120m，周长约550m，33.8m的开挖深度属于超深基坑。（2）基坑开挖面积及土方量均较大：开挖面积大约18000m2，开挖土方约55万m3，基坑处于闹市区，且工期紧，设计时要考虑施工和出入方便。（3）含有软土层和透水层：场地内有软土层：人工填土，粉质黏土层，中粗砂、粉细砂和粗砾砂强透水层。（4）周边环境复杂：基坑四周有多栋在用的高档商场、住宅及办公楼，基坑开挖要考虑对建筑物的影响，建筑物边线距离基坑边大部分在20m左右，且要考虑基坑施工期间不能对居民区和商铺营业产生影响。（5）附近有市政管线和地铁1号线：最近的电缆管线距离基坑边只有3.8m，北侧还有正在运营的地铁1号线，地铁口及风亭紧邻基坑边，最近处仅3.0m，东侧有拟建的高铁线，距基坑边24.3m。（6）周边环境对基坑变形要求严格：本基坑工程的安全等级为一级，按新规范基坑水平位移控制在60mm（<0.25%H，H为基坑深度）即可以，但由于临近有地铁，地铁运营要求地铁相关构筑物位移不超过20mm，轨道竖向变形不大于4mm，对基坑开挖深度达33.8m，且存在透水层的情况下，这个位移控制对支 护设计提出了很高的要求，支护难度相当大。（7）超深超大桩基施工：基础采用人工挖孔桩，主塔的桩径达到8.0m（开孔9.5m），其他基础桩直径为5.7m（开孔6.8m），桩径超大，国内外罕见，巨型桩的开挖成孔难度大，深度最大为30m，因此，基坑支护设计时要充分考虑基础施工，不仅支护体系和支撑立柱要避开基础桩大直径挖孔桩，且要考虑土方开挖及出土的需要。

1.2基坑支护方案选型分析及选取思路基坑设计方案选取需要考虑的因素有：基坑平面形状及尺寸，基坑安全等级及开挖深度，岩土体的性状及地下水条件情况，基坑周边对变形的要求，主体地下结构和基础形式，施工方案的可行性，施工工期和经济指标等。（1）锚索与内支撑的比较由于本基坑开挖深度较大，且周边具有市政管线、地铁和建(构)筑物等，锚索的长度会在基坑受到限制，与锚索方案相比，内支撑方式较好。（2）地下连续墙与排桩比较分析根据等效刚度原理排桩换算的连续墙厚度见表3，根据深圳地区排桩和连续墙施工技术、材料价格情况，一般地下连续墙的造价约为排桩造价的1.5～2.0倍。排桩在深圳地区基坑中应用较多，主要有旋挖桩和钻孔咬合桩，相比其他桩型，排桩的施工工艺成熟，施工设备多，综上所述选择排桩+内支撑支护结构。（3）桩型和支撑型式选择一般基坑支护现在常用挖孔桩、泥浆护壁钻孔桩、旋挖桩与咬合桩等，本基坑开挖达33m，加上支护桩的嵌固深度，支护桩长在40m左右，且存在砂层，因此不宜采用人工挖孔桩；另外在市区施工，泥浆护壁钻孔桩灌注桩对环境有一定影响；相比来说，旋挖桩较适合本项目，其成桩速度快；咬合桩入岩困难，不宜采用，经过综合比选，最后采用旋挖桩支护。基坑支撑体可选择纵横网格状支撑或环形支撑，由于该工程塔楼中心为“钢骨–劲性混凝土”核心筒，主塔楼外框采用8根巨型钢骨混凝土柱、7道巨型斜撑和7道环带桁架构成，见施工照片图4，因此考虑其施工限制，支撑采用采用钢筋混凝土双环支撑结构，其中南侧采用单环支撑，北侧单环直径较大，采用了环中套环的内支撑，圆环与支护桩之间采用4道钢筋混凝土撑。综合考虑各种因素，最终基坑支护方案为：钻（冲）孔混凝土灌注桩+内支撑（圆环）+四周封闭式止水帷幕的支护方案。

1.3基坑具体支护设计方案选择基坑支护方案要综合考虑地质条件、地下水、上部结构、场地平面布置、基坑周围环境及经济性等因素。基坑最终支护方案采用：钻（冲）孔混凝土灌注桩+4道内支撑+高压旋喷桩和袖阀管注浆结合的方案，基坑平面图见图5。支护桩采用混凝土钻（冲）孔灌注桩，桩径有1600mm和1400mm两种，北侧（靠近地铁）支护桩采用1600@1800，其他支护区域1400@1600（见图6～8）。混凝土强度等级为C30，设置4道钢筋混凝土内支撑，并设置了两道大圆环钢筋混凝土支撑，其中支撑与地下室底板错开，主体结构核心筒布置在圆环撑内，这样核心筒施工不受支护的影响，其中主塔位置的大圆环支撑采用双圆环形式，外环内径为92.5m，内圆环内径62.5m，裙楼区域采用单圆环布置，圆环内径为60.0m，具体内支撑构件尺寸和截面见表4。立柱采用钢管混凝土，立柱设置均避开了基础及主体结构的柱，钢管立柱有900mm、800mm和700mm3种规格，壁厚20mm，C30混凝土填充钢管，钻（冲）孔混凝土灌注桩为立柱基础。

1.4基坑止水设计方案前面分析可知，场地内含透水层（中粗砂、粉细砂及粗砾砂层），且最支护结构的变形控制要求比较严格[12]，因此，采用什么方案止水对该基坑非常重要，是确保基坑周边地铁和建筑物安全的关键环节，结合支护方案和地质条件，最后采用三重止水措施：高压旋(摆)喷桩+袖阀管注浆+挂网喷射混凝土，具体止水设计方案见图9。止水帷幕施工完成后进行了围井抽水试验，结果表明：双重止水效果良好，止水帷幕扩散体的渗透系数达到10-6cm/s。

1.5基坑监测方案设计由于基坑周边环境复杂，基坑设计中对基坑监测布置了比较全面的基坑支护监测体系，主要监测内容有：支护桩深部水平位移（测斜管）、支护桩顶水平位移和沉降观测、混凝土圆环及支撑布应力应变、地下水位、地面沉降、孔隙水压力、基坑内外土压力及支护桩内力，测点平面布置见图10。

2基坑土方施工方案

本基坑开挖量达到55万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对周围建筑物影响的重要环节之一，基坑设计时为了出土方便和塔楼基础施工的限制，分别在北侧和南侧采用了环撑，北侧塔楼的内圆环内径为62.5m，南侧裙楼区域圆环内径为60.0m内径。为了加快出土速度，在南侧环形支撑内布置了出土栈桥，栈桥宽7m，栈桥内侧有1m宽的应急人行道，车道表面设置了20mm厚的防滑凹槽，两侧有1.2m的防护栏。栈桥采用钢管立柱及槽钢连梁连接，且与基坑内支撑和环撑是分开的，坡道顶部浇筑350mm厚的钢筋混凝土板，现场施工后的现场情况见图11。基坑土方主要通过栈桥运输出去。

3基坑监测结果分析

图12是4个测斜管实测的支护桩水平位移（QS1和QS2布置在北侧，QS3和QS5布置在东侧），支护桩的最大水平位移在20位置附近，QS1的最大值为25.13mm，QS2的最大值为24.23mm，QS3的最大值为20.34mm，QS5的最大值为18.49mm。图13是利用理正深基坑软件计算的QS1测斜管对应的支护断面，计算出的最大位移为31.40mm，实测值小于计算值，基坑监测结果没有达到设计提出的预警值，基坑仍处于安全状态。目前该项目的地下室部分已施工完，现场情况见图14。

4结论

第3篇

岱山海域潮流能发电并网示范工程的发电装置主要采用AR1000TM型涡轮机，该型涡轮机由新加坡亚特兰蒂斯资源有限公司（以下简称“ARC”）研发，是世界上最先进的潮流能涡轮发电机，装机容量为1MW。装机台数为1台，安装在岱山秀山岛海域的龟山水道上，发电装置发出的电通过海底电缆传输，海底电缆长度约为2km，连接至位于秀山岛上的潮流能配电站，升压后通过长度约4km的10kV输电线路并入电网运行。年平均发电量在2000MWh以上。

2海域潮流能发电示范工程并网设计方案分析

2.1接入系统设计方案

示范工程位于岱山秀山岛海域，考虑接入系统就近原则，故接入秀山岛内变电站较为合适。目前，秀山岛已建成投运的110kV变电站有3座，其中兰秀变电站为公用变电站，其余2座为用户变电站。根据国家电网公司企业标准《分布式电源接入系统规定》和《国家电网公司关于印发分布式电源接入系统典型设计的通知》，1～6MW统购统销分布式电源一般采用1回10kV电压等级专线接入公共电网变电站10kV母线，因本工程装机容量为1MW，故考虑采用10kV电压等级送入110kV兰秀变电站10kV侧，就地平衡当地负荷。同时，根据本潮流能发电示范工程的发电能力，综合考虑年平均发电量在2000MWh以上、年发电利用小时数不超出3000h等因素，按1.65A/mm2经济电流密度可计算得出，10kV送出线路的经济电流截面约为35mm2，考虑接入电网架空导线输送容量预留适当裕度，推荐采用50mm2架空导线。同时，根据输送容量，考虑交流海缆采用3×120mm2截面。

2.2接入系统电气计算分析

2.2.1潮流计算分析

目前，兰秀变电站主变压器容量为1×5+0.63（冷备）万kVA，常石变电站主变压器容量为2×1.6万kVA，惠生变电站主变压器容量为2×1.25万kVA。根据岱山电网运行方式，正常方式下，兰秀变电站通过舟山电厂———兰秀1回线受电，并转供常石变电站及惠生变电站负荷。计算中考虑全网峰、腰、谷负荷，其中腰负荷按峰负荷的90%考虑，谷负荷按峰负荷的60%考虑；常石变电站、惠生变电站为用户变电站，考虑到生产需要，峰、腰、谷负荷均按满负荷考虑。峰负荷、腰负荷时岱山电网功率因数取0.92，谷负荷功率因数取0.95。考虑到分布式电站接入电网，与电网保持无功功率零交换的目标，本示范工程潮流计算中，潮流能发电按站内无功功率自我平衡后向电网注入有功功率考虑。计算结果如下：

（1）潮流能升压站主变压器分接头暂考虑置于11.0+2×2.5%/3.4kV档。

（2）正常峰负荷时，潮流能发电机组满出力，配电站母线电压为10.51/3.30kV。峰负荷状态下，潮流能发电机组出力60%，配电站母线电压为10.51/3.30kV。

（3）正常腰负荷时，潮流能发电机组满出力，配电站母线电压为10.49/3.30kV。

（4）正常谷负荷时，潮流能发电机组满出力，配电站母线电压为10.54/3.31kV。

2.2.2短路电流计算分析

考虑示范工程近期投运，根据接入系统方案，通过1回线路接入110kV兰秀变电站10kV母线，目前，兰秀变电站主变压器容量为1×5+0.63（冷备）万kVA。暂考虑示范工程采用阻抗电压百分比为4%的升压变压器，根据计算结果，示范工程配电站10kV母线三相短路电流约为13.5kA，兰秀变电站10kV母线三相短路电流约为21.2kA，满足设备安全运行需要。远景年，兰秀变电站主变压器容量为2×5万kVA，示范工程配电站接入电网方式不变，配电站10kV母线三相短路电流约为15.5kA，满足系统设备的安全运行需要。综上分析，示范工程并网后短路电流满足电气设备安全运行要求。

2.2.3潮流配电站电气主接线分析

示范工程潮流能发电系统的发电机由在潮流中旋转的叶片和永磁发电机（PMG）组成，发电机将产生额定电压为3.8kV的变频交流电，并连接到PCS1000变流器，变流器由发电机侧INU（逆变器单元）、直流电连接和电网侧的ARU（整流单元）组成。根据分析，结合10kV配电网电气主接线的一般型式，潮流能陆上配电站建议采用单母线接线。

2.3并网工程线路设计方案分析

示范工程线路部分的设计分海中段和陆上段2部分，其中海中段是本次设计的重点。拟选线路路由为从潮流能发电涡轮机至陆上潮流能配电站，路由总长度约1920m，其中陆上部分从登陆点至变电站的长度约230m，海底电缆路由长度1690m。路由位于秀山岛海域，地形地貌复杂，将对示范工程的设计、施工造成一定影响。

2.3.1登陆点地形地貌分析

综合考虑周边地理环境和人文因素，示范工程的海缆登陆点拟选位置位于秀山岛北客运站东侧山体小型湾岙内。该处地貌属于自然海岸段，海岸线大部分平直，基本呈东西走向，西中部建有标准海塘，岸线前沿约25m区域为砂砾岸滩，低潮时均露出海床。岸线后方为山谷，两侧隆起、中部下陷，植被较为茂盛，后方山体顶部为正在施工建设的示范工程配电站。就登陆点周边地理环境来看，该登陆点位置较合理。首先，解决了施工材料的运输问题，同时也方便施工船靠岸；其次，从海缆日后运行来看，该岙口属于无人区，且没有张网区，可有效避免海缆运行后受外力破坏；最后，海缆登陆处地质为砂砾岸滩，适合电缆沟的开挖和铺设。

2.3.2海缆路由海中段海底地形地貌分析

示范工程海缆预选路由海底部分的地形存在一定起伏变化，涡轮机安装在北部岩礁上，中部为龟山水道深槽区，南面地形呈一定坡度上升至海岸，中间有大面积岩礁分布。总体而言，路由区海底地形呈两侧不对称的V字型航槽地貌格局。水深基本在50m，最大水深达85m，坡度达140°。经勘测，海域底质类型主要可归纳为2种，即岩礁区和泥混砂质分布区，路由大部分区域以基岩为主，地层性质稳定，常年受强烈海流冲刷作用影响；少部分区域存在泥沙或砂贝沉积，位于基岩两侧边坡，基本呈滩地落淤、通道冲刷的地貌形态。从已知海缆预选路由地形地貌及底质情况来看，在海缆敷设及运行中都会有一定困难。首先，地形不规则的高低起伏，会使海缆存在一定区域的悬空段，而悬空区域又是基岩，在海流的作用下海缆会直接与基岩摩擦，从而造成损害；其次，该处水流很急，水深较深，海缆在敷设过程中会有很多不可控的潜在风险，同时也极易造成海缆实际敷设位置与预选路由的偏离；最后，该处底质大部分是基岩，锚损与基岩磨损是海缆受损的最主要“杀手”，据统计，95%的海缆破坏都是由其产生。这种不良底质的存在，将给海缆日后运行造成很大风险。综上分析，海缆预选路由地形地貌及底质情况不理想。但考虑到潮流能涡轮机安装位置及周边海域情况，海缆预选路由通道已是最佳通道。鉴于此，设计认为必须做好以下3件事，才能保证示范工程的顺利投运，保障海缆的安全运行：

（1）解决海缆在基岩区的附加保护。根据舟山电网多年来的海缆工程设计及运行经验，有3种方式：第一，基岩开槽，通过爆破的方式把海缆敷设区域下的基岩炸平并形成沟槽状，将海缆放置沟内。第二，水下抛石，在海缆敷设完后，用石块将基岩区的海缆四周盖住。第三，套保护管，即在海缆外面加装耐磨、耐腐、强度高的不锈钢保护套管。上述3种方式中，第一、第二种方案对海缆的保护效果最好，基本能消除基岩造成的损伤，但方案可操作性不强，主要原因是作业难度较大、施工价格昂贵，而第三种方式则具有可操作性，但就本工程来说还需进一步改进，为使海缆套上保护管后在海底减少移动从而避免与基岩长期摩擦，应在一定间距内附加重力锚进行锚固，或在敷设时每隔数米在保护管上连1块重力块，使海缆沉入海底后不随洋流移动，从而有效保护海缆。

（2）解决海缆施工方面的难题。本示范工程海缆路由区域的流速较大，极易使施工船偏离预选轨道，也会在敷设过程中带来海缆受损的风险。同时，海缆敷设时

要边敷设边套保护装置，将大大增加施工难度，就国内海缆施工能力来看，极具挑战性。因此，施工单位应根据工程特点，对每个重要环节制定相应的技术方案及保障措施。（3）解决海缆运行后受外力破坏的风险。示范工程海缆路由直接穿过龟山水道和瓦窑门山即秀山航道，该航道的运输船及渔船众多，为避免海缆受到船舶抛锚及其他破坏外力，需进一步加大该条海缆的监控措施。除了设立警示装置外，还需建立1套综合在线监控系统，该监控系统应涵盖AIS（船舶识别系统）、远程视频监控系统、雷达及红外成像等，从根本上杜绝船舶的外力破坏。

3结语

目前，该潮流能发电示范工程并网接入电力系统尚处可研阶段，根据分析，工程建设最大的制约因素是海缆输电线路的施工，只有顺利解决海缆工程中存在的问题，示范工程才能得以顺利实施。目前拟采取的方法是：

（1）海缆选型：采用双层铠装结构，增大抗摩擦性能。

（2）施工船：根据流速，将采用与之匹配的带动力定位系统的施工船，以保证海缆敷设路由与设计相符。

（3）海缆保护：基岩区域安装不锈钢保护管，同时附加重力锤固定，使之在海底不会受洋流影响而来回移动，减少海缆摩擦。

（4）监控：采用海缆内部监控与外部监控相结合的方式，建立1套综合在线监测系统。外部监控将采用AIS、红外成像、雷达、视频监控等设备；内部监控含海缆温度、扰动、故障等。目前，该方案已初步得到业主单位及专家的认可。示范工程一旦顺利投运，将成为我国首个潮流能发电并实现商业化并网运行的工程。它的投运，可作为今后研究实现大容量、高电压等级并网的技术支撑，充分发挥潮流能发电的优势，有效解决能源瓶颈问题，还可以节约能源及减少二氧化碳排放。示范工程投运后每年将至少节省标煤600t，减少二氧化碳排放1900t。