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冷凝现象隧道内精调测量优化方案概述

时间:2022-12-28 22:00:02 公文范文 来源:网友投稿

摘 要 本文通过分析隧道环境产生的冷凝现象和原因,以及此现象对测量误差的影响,讨论了抑制和消除冷凝现象对精调测量和工程进度的重要性。并通过成功实例阐述了,在多限制条件下,通过鼓风对流的方式是消除冷凝雾气的最佳方式之一。

关键词 冷凝现象;测量误差;工程进度

1 精调测量的技术原理

无砟轨道精调技术对测量精度的要求很高。①双块式精调测量在无砟轨道上的检测方法为小车法,即用一种配备专用便捷式计算机与电测传感器的小车,测量静态轨道的不平顺程度。这种检测技术可以有效检测出无砟轨道轨向、扭曲、水平以及高低状况的静态参数,配合全站仪进行高程与平面位置的绝对检测。②CRTS Ⅲ型板式无砟轨道精调是将线型关系输入到便携式电脑计算机,利用软件将每一块板的承轨台的坐标(调整量)计算出来,利用全站仪后方交会测量安装在特定承轨台上的标架棱镜,将板调整到位。由此可见:全站仪设站与测量精度直接影响CRTS Ⅲ型板定位和轨道几何参数的绝对精度。

2 测量误差的来源

测量误差主要分为三大类:系统误差、随机误差、粗大误差。

(1)外界条件,主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化,导致测量结果中带有误差。

(2)仪器条件,仪器在加工和装配等工艺过程中,不能保证仪器的结构能满足各种几何关系,这样的仪器必然会给测量带来误差。

(3)方法,理论公式的近似限制或测量方法的不完善。

(4)观测者的自身条件,由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同,也会在仪器对中、整平和瞄准等方面产生误差。

3 冷凝现象的产生

所谓冷凝就是当热流体放出热量时,温度没有变化,而使流体从气相变为液相。冷凝现象形成的条件一是冷却,二是加湿,三是有凝结核,增加水汽含量。暖而湿的空气作水平运动,经过寒冷的地面或水面,空气中的水蒸气逐渐受冷液化而形成雾,即为冷凝现象。而通常隧道内无砟道床施工,一般在春夏季隧道内温度较低,而隧道外温度较高,这样隧道外的热空气进入隧道内遇冷凝结就产生了冷凝现象,产生雾气,从而严重影响测量环境。

4 冷凝环境下精调测量解决方案

(1)气象学方面人工除雾的方法为:

1)派遣直升机飞至雾顶,然后沿途播撒催化剂,稀释浓雾使其最终化解。这种方法特别适用于高层建筑多、路网复杂的城市主城区。

2)地面安装多个特殊的“发生器”或鼓风机、加热器,播散催雾剂或以动力方式直接将强风吹入雾中,搅乱雾层直至消除。

3)地面安装强力喷雾设备,通过高压将雾状水珠喷入雾层中,经过它们的“清洗”,打破凝结雾粒的平衡使其消除。

4)動用直升机飞至雾层中,通过螺旋桨的搅拌,搅动雾层促进其消散

(2)建筑学方面,防止冷凝现象产生的基本原则:①增大围护结构的热阻,提高建筑物内(室内)表面温度。采用的方法是使用保温材料。②减少建筑物内(室内)的湿度,采用的方法是设置通风口和通风设施。③根据计算冷凝界面位置,添加吸湿相变材料作为蓄热材料。其实质是利用水的液相—气相和吸湿相变材料结晶化合的双重变相蓄热,白天温度高吸湿相变材料蒸发蓄热,夜间温度低吸湿相变材料吸湿放热再生实现循环利用的目的。④将蒸汽渗透阻较大的密实材料布置在内侧(蒸汽流入的一侧),而将蒸汽渗透阻较小的材料布置在外侧,在一定程度上避免产生内部结露但是不能防止内部结露,同时考虑应在高湿(蒸汽流入)一侧设置隔气层,才能避免内部冷凝现象。

然而,隧道现场施工环境而言,最佳的驱雾方式为:①通风——利用直接动力的方式将强风吹入雾中,将“雾层”搅乱并消除。安装移动式换风机,加速隧道内局部空气流动,从而使雾气扩散。改善精调测量环境。②工作面附近安装强力喷雾设备,通过高压将雾状水珠喷入雾层中,经过它们的“清洗”,打破凝结雾粒的平衡使其消除。改善精调测量环境。

5 解决方案实例

新建铁路北京至沈阳客运专线(京冀段)控制工程先期开工段施工JSJJSG-Ⅱ标段,位于河北省平泉县七沟镇、平泉镇境内,起讫里程为DK233+386.3~DK244+100,标段全长10.714 km。凤凰岭隧道进口里程DK233+974,出口里程DK243+815,全长9841m,为单洞双线隧道,内线间距5.0m。最大埋深195.4m。隧道位于剥蚀构造中低山区,地貌形态辅助,植被发育,沿线所经之处层峦叠嶂,沟谷纵横,沿线地形起伏较大,地势中部高两端降低,海拔高程在559.10~778.1m间,相对高差约219m。线路经过地区属中温带亚干旱区,春季干旱多风;夏季炎热,降水集中;秋季凉爽;冬季干冷。按照对铁路工程影响气候分区为寒冷地区。最冷月平均气温-9.9℃。

本项目CRTS Ⅲ型板式无砟轨道施工工期于6-9月份。因此,夏季施工洞内外温差较大,洞内气温低,而中午至傍晚时间段洞外温度较高,热气流从洞外流向洞内,造成水蒸气冷凝形成雾气。从而导致洞内雾气浓重,能见度低,对精调测量环境极为不利。鉴于洞内的冷凝现象影响,我公司经过分析讨论,购置了一批移动式鼓风机,将其安置在施工作业面和作业面下风向100米处的位置,加速施工作业面处局部空气流动,驱散雾气。另外如果浓雾严重,我们将采用雾炮机通过高压将雾状水珠喷入雾层中,经过它们的“清洗”,打破凝结雾粒的平衡使雾气消除,控制冷凝现象的产生。

此方法在京沈客专凤凰岭隧道,CRTS Ⅲ型板施工中得到成功运用。大大提高了精调测量质量,加快了工程进度,使得京沈客专京冀Ⅱ标段CRTS Ⅲ型板施工如期完成。

6 结论

在产生冷凝现象的隧道内,空气条件严重影响了测量精度,制约了无砟轨道施工的进度。在存在多方面限制条件的情况下,采用人工通风增加空气流动的方式,驱散冷凝产生的雾气,为最为合理方式。当冷凝现象(雾气)非常严重时,采用强力喷雾设备,通过高压将雾状水珠喷入雾层中,经过它们的“清洗”,打破凝结雾粒的平衡使其消除。从而大大改善测量环境,提高测量精度,加快施工进度。

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