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關鍵字:地質差異;沉降;地基處理
Abstract: building foundations, basic selection must be based on the structure of load bearing capacity of the foundation soil and integrated all aspects of the project cost to determine the situation. Insufficient bearing capacity, we must take measures on soft ground for processing. This paper focuses on the geology varies greatly for ground treatment methods, analyzes address the foundations of large differences in treatment measures.
Keywords: geological differences; settlement; foundation treatment
中圖分類號:TU47文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
1建筑地質差異問題
所謂地質差異較大一般指各層土的厚度和埋深在平面分布差異較大,表現為平面上不同的點其土層分布存在較大差異。對于這種地質,當采用淺基礎時,如基礎標高設計成位于同一標高時,則基礎將位于不同的土質,將引起部分區域承載力不足或變形過大等問題,如基礎標高按地基承載力、變形等設計,勢必使得基礎的標高不同,帶來一系列設計、施工的問題。因此,對于地質差異較大的情況,必須按設計要求對擬建建筑物一定區域范圍內進行地基處理。一旦不進行合適的地基處理和處理措施不但,勢必引起地基承載力不夠、變形過大,輕者導致建筑物不均勻沉降、開裂,重者導致建筑物倒塌,帶來巨大的生命、財產損失,后果不可估量。
2處理措施
2.1置換墊層法。置換墊層法是用物理力學性質較好的巖土材料或復合巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土,形成墊層,達到提高地基承載力、減少沉降目的的地基處理方法。根據置換材料的不同可分為:砂石墊層、土墊層、工業廢渣墊層、加筋土墊層等。置換墊層法適用于淺層軟弱地基及地質條件不均勻的處理。其主要作用是提高淺基礎下的地基承載力,滿足地基穩定性的要求,減少沉降量,加速軟弱土層的排水固結,防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。當建筑物基礎下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結構荷載對地基的要求時,常采用換土墊層來處理軟弱地基。其處理深度應根據建筑物的要求和其他地基處理方法經技術、經濟比較來決定。
2.2密實法。密實法是通過振密或擠密的方法使土體密實,全部或部分消除液化、濕陷性、溶陷性,以達到提高地基承載力、減少沉降目的的地基處理方法。根據處理方法的不同,主要分強夯法、振沖法、素土或灰土擠密樁法等。夯擊還能提高土層的均勻程度,減少將來可能出現的不均勻沉降。采用強夯法必須注意錘重與落距、夯擊點布置與間距、夯擊擊數與變數、夯擊間隙的合理確定,以保證達到地基處理的目的。 使用振沖法密實是在振沖器的高頻振動和高壓水流的共同作用下,使松散砂土層振密,或在軟弱土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成樁柱,并和原地基土組成復合地基的地基處理方法。最初利用振沖器沖切下沉并振動使砂石密實,后來發展應用于粘性土地基,利用振沖成孔把粘土沖出,置換砂礫石并振密形成碎石樁體,與原地基共同作用,提高地基的承載力和改善變形性質。因此,該法可適用于處理松散砂卵石、砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基。根據土層條件不同,可達到提高地基承載力、減少地基變形量、提高地基抗液化性能、提高土體的抗剪強度,增加土坡的抗滑穩定性。
2.3化學法。化學法是通過向土體中灌入或射入、拌入化學固化材料在地基中形成增強體,以達到地基處理目的的方法。根據施工工藝的不同,可分為灌漿法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法等。
注漿法是用氣壓、液壓或電化學原理,把某些能固化的液注入地基的裂隙或孔隙中,經一定時間漿液與土顆粒膠結在一起,形成結構致密、強度大、防水防滲和化學穩定的增強體,與原土形成復合土體,達到加固地基、防滲堵漏的目的。注漿法適用于處理巖基、砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土層,也可加固暗浜和使用托換工程中。根據流動漿液與土體的相互作用方式,一般可將注漿方法分為滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿三大類。
深層水泥攪拌法是利用水泥材料作為固化劑,通過特制的攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌,由固化劑和軟土間所產生的一系列物理—化學反應,使軟土硬結成具有整體性、誰穩定性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基強度和增大變形模量。深層水泥攪拌法加固機理主要是水泥與軟粘土混合后與土中水產生水化和分解作用,首先生成氫氧化鈣和含水硅酸鈣,兩者均能迅速溶解于水,逐漸使土中水飽和形成膠體;同時由生成鋁酸三鈣,促進早凝增大強度。另一方面水泥顆粒表明重新露出,再與土中水作用形成水化物,并繼續反應形成水泥土。水泥土的力學性質與水泥和外加劑的用量、種類,齡期,土的含水率,土質成分,攪拌的方法和時間等均有關系。深層水泥攪拌法適用于處理淤泥質土、粉質 粘土和低強度的粘性土地基,具有設備簡單、施工方便、造價低廉,物振動,無噪聲,無泥漿廢水污染等特點。
2.4樁土復合地基法。樁土復合地基法是通過專用施工機械在被處理土中鉆孔,孔中填以強度較大的材料,起到加強地基的作用,按照材料的不同,可分為水泥粉煤灰碎石樁、石灰樁等。
水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)是碎石、石屑、粉煤灰、摻適量水泥加水拌合,用各種成樁機制成的具有可變粘結強度的樁型通過調整水泥摻量及級配,可使樁體強度等級控制在C5~C20之間變化。CFG樁和樁間土一起,通過設置的褥墊層形成CFG樁復合地基。CFG樁適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。石灰樁是指用人工或機械在地基中成孔后,灌入作為固化劑的生石灰(或在生石灰中摻人適量的水硬性摻和料,如粉煤灰、火山灰等),經振密或夯壓后形成的樁柱體。利用生石灰的吸水、膨脹、放熱、土與生石灰的離子交換反應、凝固反應和成樁時的擠實作用等改善樁周土的物理力學性質,石灰 樁和周圍被改良的土體一起組成復合地基以達到地基處理的目的。石灰樁處理地基的主要機理是生石灰反應過程中需要吸收大量的水分,從而降低土體的含水量。生石灰的吸水量包括2個部分,一部分是CaO水化所需的吸水量,另一部分是生石灰的水化產物Ca(OH):的孔隙吸水量。生石灰的反應過程翻出大量的熱量,這些熱量能使地基土溫度提高,產生汽化脫水現象,降低地基土的含水量,從而減少土的孔隙率,增加土的密實度。生石灰的反應過程伴有體積的顯著增大,擠壓樁間土體,使得樁間土大的物理力學性能得到改善。
案例一:
2011年9月,我又一次接了班主任的工作,半路從別人的手里接管班級,要有多不好帶顯而易見。學生得重新適應老師,教師也得適應學生。這個班級學生雖然不多,卻很不好帶,不是家庭關系復雜,就是單親家庭,要不就是跟隨爺爺奶奶一起生活的孩子,可想而知,學生的思想得有多復雜!這些學生不是專橫跋扈,就是膽小懦弱,文化課的基礎差,又不肯用功,無論是與他們溝通還是上課,不知有多費勁,可我還是接下了這個班級。
怎樣與學生溝通,建立起相互信任、又相互支持的師生關系?是我接過這個班以后一直思考的問題。終于機會來了,記得那天我剛到學校就去了班級,還沒等我走進班級,就被關某攔在了門外,他低著頭哭著對我說他的英語卷沒拿回來,卷子不能交給老師了。平時他很乖巧,也很聽話,從不惹事,看他哭得那么傷心,就對他說:“不要哭了,先回去吧。”
事后,我向學生了解到了事情的經過。那是一次英語測試,測試結束后,英語教師叫學生把卷子拿回家讓家長簽字,簽字后再拿回來交給老師。關某因為沒考好,拿回去的卷子讓他爸爸給撕了,不僅挨了打,他的爸爸還把暖瓶給摔了。我還了解到平時關某在家做事特別小心,什么活都干,他的媽媽是他爸爸給他后娶的繼母。這時我才知道他當時為什么表現得那么無助,于是我決定去家訪。
就在那天下班,我去了關某的家,他的繼母正在家做飯,他在小屋寫作業,我就和他的繼母聊了起來……不一會兒,他的爸爸回來了,我們繼續剛才的話題,聊了很多,從孩子的學習環境,到家長的以身作責,還有對孩子的管教方式。他爸爸承認平時忙起來了就不管孩子,只有事情發生了才去問、去指責,就是不太忙的時候也是很少過問孩子的學習狀態,在孩子面前也承認簡單粗暴的管教方法是不對的,以后不會再這么處理問題了。經過這件事,不僅關某和我的關系近了,班里的其他同學和我也親了,有什么事情都愿意和我說,我成了他們的知心朋友。
案例二:
小寶是我教過的一個比較特殊的一個孩子,小時候父母離異后,他就跟著爺爺奶奶一起生活,因為他大腦有點毛病,又沒有了爸爸媽媽的疼愛,爺爺奶奶格外慣著他。由于大腦有毛病,他的學習跟不上,也聽不懂,老師也不敢管太嚴,怕他犯病。爺爺奶奶為了他不過早地走上社會學壞,又能省點心,還是把他留在了學校。
由于不健全的家庭和爺爺奶奶的嬌慣,從小他就養成了很多不好的習慣,再加上家庭的原因,他不會和人溝通與交流,所以和同學的關系很不好,同學們都不愿意搭理他,很疏遠他。為了引起學生、老師對他的關注,他的一些言行和舉動叫人不能理解。例如上課時,學生們都在積極地參加課堂活動,很和諧的教室里卻會聽到他發出的一聲怪叫,或者一聲刺耳的響動,引起班級的騷動。他這是想通過這種方式告訴老師和同學們還有我,不要忽略了我。
剛開始我沒意識到這一點,和平時一樣對他說服教育,他很不服,總是理直氣壯,即使承認錯誤也很勉強。一次勞動中,他又和同學吵了起來,當時我沒有說什么,就把另一個學生叫到了另一邊去做了思想工作。安排好那個學生后,我來到他的身邊,模擬了他剛才的做法,他又拿出了平時的態度說:“干啥,你找事啊?”這時我說:看來你也不喜歡老師剛才的做法,你說我剛才的行為像誰平時的做法?”他看了看我,沒吱聲,卻沒有了剛才的逆反的表情。于是,我趁此機會和他進行了溝通,經過這次的交談,他的行為和言談有了改變,盡管有時老毛病還是會犯,還做不到與同學友好相處,做錯事后還不知道要向人家道歉,但是已經沒有原來的霸氣和蠻橫。同學們也說他改變了不少,還知道做值日了。
關鍵詞:微課設計;研讀課標;地圖;虛擬情景;探究區域差異;知識建構
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2016)06-057-01
當下網絡微課資源漸漸多了,但縱觀筆者嘗試給學生開發微課資源和使用情況,網絡資源適合本校學情使用的并不多。15年底,八年級上冊完成教學任務,為了緩解下學期初中地理畢業升學考試的教學壓力,需要適當提前教授八年級下冊的教學內容。面對部分學生借不到書本,乃至沒有地圖,提前上課,并不能達到預期的學習效果。于是,筆者嘗試將要教授的第五章中國的地域差異的第二節北方地區和南方地區,以及第三節西北地區和青藏地區,將這兩個章節以微課的形式,設計制作并使用,收效不錯。學生覺得對教材知識點有疑惑,還可以課后自行復習溫故。筆者結合自己任教4個班級的學情,確定微課制作流程的三部曲如下:
一、研讀課標和考試說明,提綱挈領,微課設計將教材知識化整為零,化繁為簡,更要突出其少而精的特色。
教師先解讀《四大地區》的課程標準有兩條:1、在地圖上找出北方地區、南方地區、西北地區、青藏地區四大地理單元的范圍,比較他們的自然地理差異。2、用實例說明四大地理單元自然地理環境對生產、生活的影響。結合微課10分鐘以內的時間,不可能做到面面俱到,所以要求老師要抓重點,咬難點,重視細節研磨,設計短小精悍的問題,促進學生的細節學習,引導學生深度學習,加深學生對地理概念的理解,從而實現從微課學習到課堂學習知識和方法的遷移運用。以西北地區干旱的自然特征為例,部分學生會將青藏地區的高寒等典型特征混淆。究其原因,這類學生的學習方法不外乎只識記知識點,不求甚解,不了解自然要素的相互影響。其實青藏地區的“高寒”,“高”是成因,“寒”是結果,青藏地區第一級階梯的地勢高導致了該區域氣候特征的寒冷。如此了解氣候特征的成因就可以避免不同區域知識點的遺忘或混淆的發生。因此,我們在微課設計探究問題的時候,是為知識的呈現作鋪墊。探究問題要注意引導學生學會思維和表達能力的鍛煉,這才能通過微課少而精地引導學生掌握學習方法,而不是容易遺忘、分散的知識點。歸納同類型的課例,如四大地區,只要針對不同的課型,這樣根據自己所任教班級的學習情況,確定微課所選擇突破的重難點,才能立竿見影地夯實學生的知識點。
二、微課設計,突出以地圖為載體,從而串聯知識,更滲透讀圖技能的學習與訓練。
在教師展示地圖,引導學生關注提取地圖地理信息的技能。通過地圖,再現地理知識。如《西北地區》以一帶一路“絲綢之路經濟帶”的發展導入西北地區的學習。通過駝隊由東向西穿越西北地區為教學情景,展開教學,更凸顯借助地圖教學的重要性。通過途經景觀的變化對比,通過學生的視覺沖擊,來強化其學習的接受能力,同時增加課堂教學的趣味性,寓教于樂,引人入勝。最重要的是引導學生通過模仿老師的指圖和讀圖方法等,間接提升學生的讀圖技能。當學生學會看圖、讀圖、析圖、用圖,學生就可以把薄弱的基礎知識,通過地圖的載體,加以知識再現融會貫通。通過地圖的運用,才能化繁為簡,引導學生掌握區域學習的方法,通過對地圖中的地理特征的分析,了解其相互關系,將零散的知識通過歸納分類,成因分析等串聯起來,從而構建知識系統。
三、微課設計通過虛擬情景設問,通過探究區域差異的原因,從而凸顯區域特點。
筆者發現通過探究問題,比平鋪直述更能鍛煉學生的思維。以西北地區為例,先找出西北地區的分界線,了解其西北地區分布的位置和范圍,再設問:探究西北地區分界線的地理意義?緊接著追問:為什么西北地區最典型的自然特征是干旱?在解析答案:距海遙遠,山脈阻隔時,承上啟下導入西北地形特征的講解。
西北地區以高原、盆地為主,找出主要地形區?學生帶著問題,有學習任務,有的放矢地學習。再追問:西北地區的地勢特征?位于第二級階梯。有部分學生常常無法準確判讀西北地區的地勢所處哪一級階梯?借機溫習,復習三級階梯的劃分依據。建議:設計的微課要適當的留白,給學生思考的間隔時間,同時引導學生通過模仿老師的表達等,間接鍛煉學生的表達能力。
舉例說明西北地區的自然特征對生產生活的影響,的設置情景問題:為什么西北地區的新疆建有坎兒井?引導學生分析西北地區干旱,坎兒井的建設,有利于其中高山冰雪融水等水源過多蒸發。追問,西北地區干旱的自然環境,適合發展種植業嗎?引導學生對比南方地區和北方地區所處的季風區和西北地區所處的非季風區的差別,從而凸顯其主要的農業類型是畜牧業。再強調西北地區只有在水源豐富的綠洲或者河流沿岸才適合發展種植業,于是西北地區的種植業有綠洲農業和灌溉農業的特點。通過探究生活中問題,明確不同的地理概念。
最后,微課設計知識小結,實現知識再現、遷移與從而實現知識系統的建構。
通過選擇題或者判斷題,讓觀看微課的學生,跳一跳就能做對題目,讓學生體驗學習的成就感,鼓勵學生通過自學,提升自己的自學能力。利用表格對比的方式提升學生分類、歸納、比較和分析的能力,還可以結合思維導圖的形式,總結歸納西北地區地形、氣候、河流、植被等的自然特征,及其之間的相互影響和作用。后期,部分學生試看,通過修改,真正做到貼合學生的需求,完善優化,提升課程設置制作的質量。
【關鍵字】地質差異;沉降;地基處理
1 建筑地質差異問題
所謂地質差異較大一般指各層土的厚度和埋深在平面分布差異較大,表現為平面上不同的點其土層分布存在較大差異。對于這種地質,當采用淺基礎時,如基礎標高設計成位于同一標高時,則基礎將位于不同的土質,將引起部分區域承載力不足或變形過大等問題,如基礎標高按地基承載力、變形等設計,勢必使得基礎的標高不同,帶來一系列設計、施工的問題。因此,對于地質差異較大的情況,必須按設計要求對擬建建筑物一定區域范圍內進行地基處理。一旦不進行合適的地基處理和處理措施不但,勢必引起地基承載力不夠、變形過大,輕者導致建筑物不均勻沉降、開裂,重者導致建筑物倒塌,帶來巨大的生命、財產損失,后果不可估量。
2 處理措施
2.1 置換墊層法。置換墊層法是用物理力學性質較好的巖土材料或復合巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土,形成墊層,達到提高地基承載力、減少沉降目的的地基處理方法。根據置換材料的不同可分為:砂石墊層、土墊層、工業廢渣墊層、加筋土墊層等。置換墊層法適用于淺層軟弱地基及地質條件不均勻的處理。其主要作用是提高淺基礎下的地基承載力,滿足地基穩定性的要求,減少沉降量,加速軟弱土層的排水固結,防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。當建筑物基礎下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結構荷載對地基的要求時,常采用換土墊層來處理軟弱地基。其處理深度應根據建筑物的要求和其他地基處理方法經技術、經濟比較來決定。必須注意事項有:砂石墊層不宜用于濕陷性黃土地基、大面積堆載、動力基礎的地基處理,也不宜用于地下水流速快、流量大的土層;土墊層特別適用于濕陷性黃土地基的處理,也適用于大面積回填和中、小型工程的地基處理;工業廢渣作為回填材料時要注意材料腐蝕性和放射性的影響以及和環境水的影響,符合條件時可用于道路、堆場、小型建筑的地基處理;加筋土墊層由于采用了加筋材料,進一步提高了墊層的承載力、降低了墊層的壓縮性,還可以針對不同的工程要求,采用相應的加筋材料,起到防滲、隔水、防止水土流失等作用。
2.2 密實法。密實法是通過振密或擠密的方法使土體密實,全部或部分消除液化、濕陷性、溶陷性,以達到提高地基承載力、減少沉降目的的地基處理方法。根據處理方法的不同,主要分強夯法、振沖法、素土或灰土擠密樁法等。
使用強夯法密實,該法適用于處理雜填土、碎石土、砂土、低飽和度粉土、粘性土以及濕陷性黃土等地基。強夯法是將機械能轉化為勢能,再由勢能轉化為動能,即夯擊能,在重錘落地的一瞬間,能對土體產生強大的沖擊波,可提高土體強度,降低土的壓縮性,起到改善砂土的振動液化性和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。實踐證明,經夯擊后的地基承載力可提高2倍~5倍,壓縮性可降低200%~500%,影響深度在10m以上。同時,夯擊還能提高土層的均勻程度,減少將來可能出現的不均勻沉降。采用強夯法必須注意錘重與落距、夯擊點布置與間距、夯擊擊數與變數、夯擊間隙的合理確定,以保證達到地基處理的目的。
使用振沖法密實是在振沖器的高頻振動和高壓水流的共同作用下,使松散砂土層振密,或在軟弱土層中成孔,然后回填碎石等粗粒料形成樁柱,并和原地基土組成復合地基的地基處理方法。最初利用振沖器沖切下沉并振動使砂石密實,后來發展應用于粘性土地基,利用振沖成孔把粘土沖出,置換砂礫石并振密形成碎石樁體,與原地基共同作用,提高地基的承載力和改善變形性質。因此,該法可適用于處理松散砂卵石、砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基。根據土層條件不同,可達到提高地基承載力、減少地基變形量、提高地基抗液化性能、提高土體的抗剪強度,增加土坡的抗滑穩定性。
2.3 化學法。化學法是通過向土體中灌入或射入、拌入化學固化材料在地基中形成增強體,以達到地基處理目的的方法。根據施工工藝的不同,可分為灌漿法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法等。
注漿法是用氣壓、液壓或電化學原理,把某些能固化的液注入地基的裂隙或孔隙中,經一定時間漿液與土顆粒膠結在一起,形成結構致密、強度大、防水防滲和化學穩定的增強體,與原土形成復合土體,達到加固地基、防滲堵漏的目的。注漿法適用于處理巖基、砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土層,也可加固暗浜和使用托換工程中。根據流動漿液與土體的相互作用方式,一般可將注漿方法分為滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿三大類。
深層水泥攪拌法是利用水泥材料作為固化劑,通過特制的攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌,由固化劑和軟土間所產生的一系列物理—化學反應,使軟土硬結成具有整體性、誰穩定性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基強度和增大變形模量。深層水泥攪拌法加固機理主要是水泥與軟粘土混合后與土中水產生水化和分解作用,首先生成氫氧化鈣和含水硅酸鈣,兩者均能迅速溶解于水,逐漸使土中水飽和形成膠體;同時由生成鋁酸三鈣,促進早凝增大強度。另一方面水泥顆粒表明重新露出,再與土中水作用形成水化物,并繼續反應形成水泥土。水泥土的力學性質與水泥和外加劑的用量、種類,齡期,土的含水率,土質成分,攪拌的方法和時間等均有關系。深層水泥攪拌法適用于處理淤泥質土、粉質粘土和低強度的粘性土地基,具有設備簡單、施工方便、造價低廉,物振動,無噪聲,無泥漿廢水污染等特點。
2.4樁土復合地基法。樁土復合地基法是通過專用施工機械在被處理土中鉆孔,孔中填以強度較大的材料,起到加強地基的作用,按照材料的不同,可分為水泥粉煤灰碎石樁、石灰樁等。
水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)是碎石、石屑、粉煤灰、摻適量水泥加水拌合,用各種成樁機制成的具有可變粘結強度的樁型通過調整水泥摻量及級配,可使樁體強度等級控制在C5~C20之間變化。CFG樁和樁間土一起,通過設置的褥墊層形成CFG樁復合地基。CFG樁適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。
石灰樁是指用人工或機械在地基中成孔后,灌入作為固化劑的生石灰(或在生石灰中摻人適量的水硬性摻和料,如粉煤灰、火山灰等),經振密或夯壓后形成的樁柱體。利用生石灰的吸水、膨脹、放熱、土與生石灰的離子交換反應、凝固反應和成樁時的擠實作用等改善樁周土的物理力學性質,石灰樁和周圍被改良的土體一起組成復合地基以達到地基處理的目的。石灰樁處理地基的主要機理是生石灰反應過程中需要吸收大量的水分,從而降低土體的含水量。生石灰的吸水量包括2個部分,一部分是CaO水化所需的吸水量,另一部分是生石灰的水化產物Ca(OH)2的孔隙吸水量。生石灰的反應過程翻出大量的熱量,這些熱量能使地基土溫度提高,產生汽化脫水現象,降低地基土的含水量,從而減少土的孔隙率,增加土的密實度。生石灰的反應過程伴有體積的顯著增大,擠壓樁間土體,使得樁間土大的物理力學性能得到改善。
3 結論
地基處理方法有很多,每種方法各具有其優缺點。當擬建建筑物遇有地質條件差異較大時,必須根據具體的地質情況,嚴格驗算地基承載力,變形能力、穩定性,選擇合適的地基處理方法。另外,各種地基處理方法的經濟指標是不同的,宜根據具體的工程要求選擇可接受的處理方法。對于現有的地基處理方法無法解決,或者解決的經濟成本過大時,則應采用樁基等深基礎形式,確保地基的安全與穩定。
【關鍵詞】中職 班主任 處理問題
中職班主任的工作繁重且零亂,在治理班級和管理學生時會遇到許多問題。由于中職學生有其特殊性,則管理難度大和偶發性事件較多。正確應對和恰當處理第一次事件會留給學生較深的印象。作為一名中職年輕班主任更要注重此方面,第一次處理得恰當與否,會影響到每個學生行為的發展及班集體的建設和管理。
一、中職學生的特點
中職學生的特點決定了老師處理“第一次”事件的重要性。大多數中職生學習基礎較差,沒有明確的學習目標,他們的文化背景、處事能力、個人素質等方面都參差不齊。
(1)學習主動性差,有厭學心理。他們往往對學習缺少興趣,存有厭學情緒。同時,他們對教師的言行及評價尤為敏感。因此,班主任把握問題的態度很關鍵,積極的態度對學生是一種向上的引導。這就需要年輕班主任的言行必須得體,避免給師生關系帶來一些創傷。
(2)缺乏自信,自卑心理較嚴重。有些學生走不出以前失敗的陰影,對學習缺乏自信。還有些同學具有一定的自卑心理,缺少自信,更缺乏自我調整和掌控能力。此時,年輕班主任對他們初次的態度非常重要,也許班主任細小的動作和無意中的言語,都會觸傷他們那顆敏感的心。或許一次溫暖的關愛,會給他們自信的力量。
(3)成人意識強,較重的叛逆心理。很多中職生表現出比同齡人更加明顯的社會化傾向,有的甚至喜歡和家長、教師對著來。以往養成任由我來不受約束的不良習慣,使他們在新的環境中仍這樣做,這樣做對整個班級起到消極作用。年輕班主任對他們的第一次管理或批評要適當把握,恰到好處。
二、重視班級管理中若干“第一次”事件
班主任工作面臨著中職生這一特殊群體,工作任務更加繁重,同時也是嚴峻的考驗。一旦問題出現后如何面對“第一次”?合理地處理“第一次”事件會對今后的工作起到事半功倍的作用。如果處理得過于苛刻嚴厲,容易使學生的自尊心受到傷害;如果處理力度不夠則會對管理整個班級帶來一些負面影響。學生之間的第一次矛盾如果處理到位,既能給當事人一個教訓,也給其余學生一個警示。所以,在問題出現后,要慎重對待,把握好“第一次”事件。
(1)做好第一次接待工作。開學的第一天學生面對一個完全陌生的環境最需要的是安全感。因此在接待新生時,班主任應該具有親和力,讓學生和家長的分離焦慮得到適當的緩解。在第一次的接待中,班主任要注意記錄學生的家庭信息,以備日后聯系.
(2)第一次表揚和批評。往往班主任的第一次表揚與批評會給學生留下較深的印象,老師在學生心目中的第一印象也會受到影響。表揚要發自內心的真誠,批評要遵循問題的普遍性原則。
(3)第一次意外事件的處理。意外事件發生后教師需要沉著、冷靜,及時地處理問題,從而在學生中樹立良好的形象,為以后的工作打下良好的基礎。
(4)第一次班級會議。班會是班級管理中事務處理的例會,班主任要精心準備首次班會。通過正常開展第一次班級管理例會,爭取在學生中營造一個良好的班風和氛圍。
(5)積極參加學校第一次集體活動。在剛開學時,學校都會組織學生進行集體活動。通過這些活動能體現一個班級得風貌,同時也是增強班級凝聚力的好機會,班主任要抓住這個有利時機教育學生。
(6)第一次班級管理的反饋。班主任需要了解學生的生活和學習情況,有時學生也會對班主任的管理班級的現象產生一些疑問等,這樣就需要及時反饋。教師這樣做不僅能更好地了解自我、判斷和修正教學和管理方法,同時還能消除隔閡,拉近師生間的距離。無論采用什么方式,只要做到用心交流,及時反饋,預期的管理目的和效果就達到了。
三、在管理中需要注意的技巧和方法
在班級管理中合理運用“第一次”的益處不言而喻,把握注意的技巧和方法,則有利于更好地發揮其作用。
(1)制定班規,公正嚴明。引導學生制定符合本班的合理制度,做到紀律嚴明,不任由學生自由發展,力求做到公正公平,一視同仁。學生對班主任的信任度一旦增加,這有利于班級管理工作的深層次的展開。
(2)縝密思考,長遠規劃。不要對突發性事件草率了結。這樣只會為后期的管理工作設置障礙,最后落得一步錯步步錯的境界。要長遠規劃,細致處理每一件事。
(3)倡導民主,與時俱進。班級管理應體現民主氛圍,對學生關心的問題師生應共同商討,在商討中,學生會認識問題、解決問題,這比教師一味的說教的效果好得多,且有利于培養學生的班級主人翁意識和集體榮譽感。
關鍵詞:砂卵層;換填;閉氣;橋臺;擴大基礎;
Abstract: Combined with practical engineering and hydrogeological profile, Introduced the abutment construction technology program to expand the basic construction the soil replacement cofferdam breath and implementation process. Draw some meaningful conclusions and experience for other engineering reference for.
Key words: Sand egg layer; Backfilling; Breath; Abutment; Expansion of basic;
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
1 工程概況
某山區小橋上構為1-20米后張PC空心板梁,跨越一寬約12米,深0.5米,匯入湖區的溪流。下構為片石混凝土重力式橋臺,鋼筋混凝土擴大基礎。
2 水文地質概況
橋址位于河灘淤積地,灘地較為平坦,較溪底高1.0米左右,其主要工程地質為:地表覆蓋一層厚約0.3~0.5米的植被層;以下2.6~4.2米的中密-密實砂卵石層,由上游搬運沉積形成,為設計持力層;下伏基巖為強中風化夾礫石泥巖,黃褐色。
溪流常年有水,水位漲落、流量大小明顯受降雨量控制,暴雨時漫灘。
地質斷面示意圖
由于橋臺持力層位于透水性極強(滲透系數達15--25m/s)的砂卵石層,正常溪流水位較基底高程高1.0米。因工程量不大,且項目位于山區,專業物資、設備組織較困難,給施工帶來一定的難度。如何經濟合理的完成此地理、地質條件下橋梁基礎的施工,值得技術人員仔細研究。
3擴大基礎施工技術方案及實施情況
3.1 方案確定
針對此場地條件,常規施工方法可采用:鋼板樁圍堰;旋噴樁止水圍堰等,因量小且位于山區,物資、機械進場不便,工程造價較高。
通過現場試挖掘發現,地質情況與地質報告吻合較好,砂卵層埋置淺,且厚度不大,經專題討論,決定借鑒水利工程施工成熟的經驗,采取“粘土置換圍堰閉氣”施工,具體如下:
粘土置換圍堰閉氣平面示意圖
a:擴大基礎基坑外3米放出圍堰基槽開挖線;
b:現場備置足量粘土于灘地開挖基槽邊;
c:1#挖掘機由上游開始向下游按3~5米分段開挖3~4米寬,挖穿砂卵層底至風化泥巖層,推土機將挖出砂卵石推出場外歸堆備用;
d:2#挖掘機轉挖粘土,填入開挖基槽,以鏟斗初步按壓密實;
e:分段開挖,分段置換粘土于下游合攏閉氣;
f:槽頂鋪筑50cm厚挖出砂卵石,壓路機強震碾壓;
g:放坡開挖橋臺擴大基礎基坑,留置集水坑;
h:基礎及臺身,隨時抽排局部滲水;
i:以挖出砂卵石回填橋臺臺背。
粘土置換圍堰閉氣斷面示意圖
3.2 實施情況
兩橋臺從備土、置換耗時4天,基坑開挖,擴大基礎施工25天。
基坑開挖時,局部由于分段接頭處清理不徹底,出現較大滲流,影響閉水效果,此時先停止基坑繼續開挖,進行二次置換處理。
擴大基礎施工過程中,仍有多處滲水點,采取2臺6吋水泵抽水,可將基底水深穩定在5~10cm間,不影響正常鋼筋綁扎、模板支立施工。
為保證基礎混凝土澆筑階段水泥漿液不被滲流稀釋、抽排,采取4臺6吋水泵加大泵量,將含水砂卵層水位始終控制在基底以下,確保施工質量。
4 結語
【關鍵詞】城市地質災害;勘察;地球物理方法
近些年,在城市不斷發展的同時,各種地質災害問題也是層出不窮,在這樣的背景之下,推出了地球物理方法運用到對災害的勘察中,對此本文針對這方面進行了詳細的探析。
1 地球物理方法在城市地質災害中的應用
1.1 在滑、崩、流中的應用
(1)滑坡地質災害的頻繁發生,使城鎮交通運輸、基本建設、航道河流等都帶來了極為嚴重的影響。當前我國城市經常使用的滑坡勘察的地球物理方式主要有:探地雷達、激發極化法、微重力法、音波大地電場法等,對于滑坡體的空間分布界限進行圈定是這些方法的主要用途,對滑坡城區的含水狀況進行探測,探測滑動面與結構面的深度、數目、隱伏地質體積隱伏的邊界。比如,地震勘探的方法在滑坡災害中可利用其對滑坡體的范圍進行圈定,對滑坡的形狀和深度進行確定等,尤其是滑坡體中的含水呈干燥或是甚微的情況下用這種方法的效果非常好。而該項技術就可以用于尋找滑坡的面。圖1是某地區滑坡地區的探雷達圖像,從圖1中可以發現,滑坡在7m―12m深度的范圍內呈連續的分布。
圖1滑坡在GPR圖像中的反映
(2)地球物理方式,在崩塌中主要進行測探第四系覆蓋層的具體厚度,劃分下伏基巖界面與第四系之間的界面,探測含水層的厚度、深度和具體的分布;探測裂縫、熔巖的深度及分布;探測崩塌體邊的軟夾層和塌體的底面等等常見的現象。常用的方法是彈性波法、電法、反射性法、磁法等。
(3)對于泥石流災害的應用。據數據顯示,我國有19個身份存在著泥石流的威脅,其中一些山區非常的嚴重。面對這樣的情況,地球物理技術在其中的應用方法主要有:電阻率法、淺層地震、聲波探測、探地雷達等。具體的應用體現在以下另個方面:首先,主要是分析泥石流形成的地質構造、發生區的地層、風化的程度及分帶的特征,對于泥石流的堆積地區積物質的性質、分布及其厚度,然后設計壩區的具體沖擊厚度;其次對于此災害的有關防治工程的現場監測主要是明確土、巖的具體分布層次與厚度;查清楚基巖的起伏狀態、深度;測定土、巖的力學、物理學性質。
1.2 對于海水入侵現象的應用
我國的海水入侵災害,從上世紀的七十年代后就經常的發生。較為嚴重地區主要是山東半島附近、大連等地區。如果海水的持續入侵,必將對我國的城市發展帶來巨大的威脅。地球物理的方法在這方面的應用主要是對于海水入侵的通道進行圈定;對于入侵的分布界限進行圈定;對于咸淡水界面的移動規律進行觀測及其入侵地區地下水中所含的氯離子的濃度變化情況。
下面就以某地舉例,對于海水入侵問題用電阻率的方法進行研究,對海水入侵的主要通道、確定基石儲水的構造、對咸淡水的界面進行劃分、入侵的的范圍和具體的規模。根據監測發現這個地區的水層主要是中粗砂、細砂及砂礫石層,電阻率的范圍大概在40Ωm―130Ωm。當有海水入侵的時候,巖層就會全部處于飽和的狀態,有大量的鹽分在海水帶中,并且在地下水中被分解,在巖層的空隙中積蓄,造成地下水的含鹽量大增,因此就會使電阻率降低。利用對稱電阻率的方式判斷淡咸水的水分界面。依據利用這種方式得到的視電阻率斷面的等值線圖,準確的給出了海水入侵的斷面形態及通道的具置,ρs
1.3 對地面變形災害的應用
(1)對于巖溶塌陷災害的應用
這種地質災害主要發生于巖溶強烈至中等發育的覆蓋式碳酸鹽的區域。根據調查顯示,我國的這種情況在世界上是危害最重、分布范圍最多的地區。這種災害的發生首先會令這個地帶的工程設施帶來破壞,其次使該地區發生嚴重的自然惡化與嚴重的泥石流災害,對于各種有用資源的利用與開發都會帶來一定的負面影響。
對于這樣地區的地球物理方法應用主要分為兩個步驟:首先對于巖溶形成的基本因素和條件進行評價,給巖石和相關的的構造進行填圖,然后采用的方式主要為地震折射法及電阻率法。其次對熔巖的洞穴的具置,形狀、具體的填充物的性質進行直接的探測,主要運用探地雷達,電阻法、微重力法、地震法。運用這些方式還可以對其他的地區進行探測,由于不同巖溶地區的的差異,因此對具體的方式也要因地制宜擇優選取。
(2)對于地裂縫災害的應用
這種現象是地表的巖土在人為與自然的共同影響下產生的,在地面形成一定寬度和長度的裂縫現象。在裂縫中往往帶有一些變異的物質,對城市的環境帶來巨大的災害。因此,地球物理物理方式可以有效的用于對裂縫的深度進行研究,第四紀沉物質的結構特征、具體的成分、基地的具體構造情況等還可以勘察裂縫的具體范圍和分布的具體規律,裂縫形成的特征、形態及其活動。利用較高密度的電阻率方式可以對裂縫的產狀、具體的位置、具體的填充情況進行勘測研究。進而進行有效地治理。
(3)對于地面沉降的應用
地面的沉降現象往往呈現出影響的范圍面積大、速度緩慢,很難察覺,對于城市的建筑物帶來巨大的影響。目前這種現象在我國的一些地區也是普遍的發生。目前檢測的方式主要有精密水準測量法與重力測量的結合,這樣可以減少工作量。對地下的物質進行很好的調查及了解。主要是地下水,我國在地震的預報工作中布置了很多區域性的重力檢測網,在很多城市中,都發現了相應的城市下降的情況,因此這種節省成本而且效率高的方式具有很好的發展空間。
2 結語
在城市的各種災害不斷發生的情況下,地球物理方法作為現階段最具成效地質災害勘測應用方式,發揮著日益重要的作用。與其他的勘測方式進行比較,他有自身與眾不同的特點,在對地質災害的勘測中具有成本低、工作效率高、裝備輕便的優點,并且面對不同的地質災害能夠快速及時的傳遞出災害的信息,提供大量的綜合性資料。因此,我國在很多地質災害頻發的地區都應用了這重方式,減少了災害發生對城市人類造成的傷害,因此,其有很好的發展前景。
參考文獻:
[1]劉傳正.地質災害勘查指南[M].北京:地質出版社,2000.
職稱:總圖運輸工程師,從事工作:總圖運輸設計與管理 。
1.前言
土地的定義:土地是地球陸地表層特定地段的自然經濟綜合體。不僅是一種珍貴的自然資源,可以不斷地為人類社會提品和活動場所。土地利用是指人類通過一定的活動,利用土地的特性來滿足自己需要的過程。
山地、丘陵占我國三分之二的陸地面積,而沙漠、戈壁、冰川、永久積雪、石地和高寒荒漠等在目前技術、經濟條件下難以利用的土地,總計占全國面積的22%,給土地利用帶來很大不便。
《全國土地利用總體規劃綱要(2006-2020年)》指導原則──節約集約用地。按照建設資源節約型社會的要求,立足保障和促進科學發展,合理控制建設規模,積極拓展建設用地新空間,努力轉變用地方式,加快由外延擴張向內涵挖潛、由粗放低效向集約高效轉變,防止用地浪費,積極拓展建設用地新空間。加強規劃統籌和政策引導,在不破壞生態環境的前提下,優先開發緩坡丘陵地、鹽堿地、荒草地、裸土地等未利用地和廢棄地,積極引導城鄉建設向地上、地下發展,拓展建設用地新空間。
2.工程場地概況
項目場址經前期的論證及決策工作定于四川省攀枝花市金江片區的南部、金沙江右岸的釩鈦產業園區內。園區距攀枝花火車站約5km,距攀枝花飛機場約10km,距市中心約25km。正在建設的成昆高速公路從園區通過,并在園區留有出入口,金江片區是攀枝花的東大門,是城市建設和發展的重點地區,具有良好區位優勢和方便快捷的交通條件。
場地位于金沙江右岸河谷坡地,總體地形走勢西高東低,傾向金沙江河谷。場址規劃紅線內地塊面積為1181畝(約787720m2)。地塊西接園區3號路(建設中),沿線長約1.2km,道路設計標高大致為1245m~1218m;北靠園區架空輸電通廊,沿線寬約670m,地面標高為1235m~1125m;東側兩端接友鄰單位用地,中部接園區2號道路,沿線長約300m,路面標高為1118m~1122m;南端接園區聯絡道路及山谷沖溝,地面標高為1200m~1150m。
3.原總圖用地規劃概要
原主工藝設計方完成的總圖用地規劃如下圖。
該用地規劃方案依據設計方所在國的相關政策及規范完成,其進廠道路從場地南側園區一、二號道路規劃聯絡線接引;功能分區清晰合理、物流路徑簡潔明確;采用大平臺豎向布置,可充分配置生產作業及檢修場地,利于本類工程項目的改、擴建。
建設方經過前期評估及審查后,提出相關問題有:廠區用地指標較大,達到50 m2/t,不符合我國土地利用政策;未結合山地地形,有效利用山地高差;土石方工程量巨大、豎向連接設施施工難度大、可行性較小,難以達到工程預期的工期要求;進廠道路未有效依托現有園區2號路及規劃(在建)3號路,未結合考慮施工進廠便道。
4.優化總圖用地規劃
經過多次現場踏勘,反復論證各種可行性,切實保證工藝流暢、滿足實際生產需求并統籌考慮攀鋼十一五釩鈦產業發展規劃的基礎上進行優化。完成布置于地塊北部占地約480畝(東西寬510m、南北長620m),由西向東(從高至低高差約60m)依次布置原料分區(2個臺階:原料卸車平臺、原料準備平臺)、主生產分區(3個主工序臺階)、輔助生產分區(1個臺階);廠內干道與場地東、西側園區2、3號道路連通,每個臺階均有干道貫通連接,可形成環形道路系統,確保滿足廠區的消防、道路運輸及檢修需要的總體用地方案。確定。如下圖。
4.1細化功能分區,優化布置形式,合理提高土地利用率
與業主方等相關工藝人員密切配合,熟悉、掌握各工序間的相互關系及協同方式,合理采用聯合布置形式,細化功能分區(單元模塊化),在確保工藝功能及需求的前提下,大致確定各分區用地框架尺寸。
4.2根據山區場地的自然條件、工藝物料流程等優化豎向設計
搜集、熟悉場地自然條件相關資料,根據詳實地形圖分析地形、地貌,優化組成員通過多次場地踏勘建立對場地的直觀認識,初步醞釀場地總體土地利用豎向設計方案。依據主體工藝流程及物料流程對功能分區進行豎向布置基礎序列擬定,盡量使物料運輸流向沿工藝流程由高至低進行。根據基礎序列,對細化的功能分區進行平面布置合理組合,力求平面組合外形規則,以節約用地。與地質勘察人員深入交流,熟悉工程地質、水文地質等初勘資料,掌握相關重要參數。將功能分區平面布置組合代入場地地形圖,在規劃紅線內選擇適宜的布置區域,其基本原則為:節約土地并利于場地內其余土地近、遠期的充分利用(項目擴建、配套及相關產業集約化建設);便于先期施工及土石方就近調配。綜合統籌相關因素后,選定規劃紅線內北部區域,毗鄰園區架空輸電通廊。綜合初步總體土地利用豎向設計方案思路、區域等高線走向及地質情況確定廠區豎向分階軸線。按分階軸線方向繪制特征位置地形斷面圖,用功能分區平面布置組合框架尺寸在最直觀的方式下推敲場地臺階的設置。統籌分析工序高差配合、通道配置、干道系統構成、地質條件、建筑基礎需求、臺階豎向連接方式、排洪要求、廠區景觀等,反復調整臺階的劃分、各平臺寬度及標高、平面布置組合。通過相關技術經濟評價過濾出各要素協調平衡、與山區環境和諧相處并能有效降低生產運營中的物流成本、性價比優良的豎向設計及相應的平面布置。
4.3完善廠內干道系統
廠內干道系統在豎向設計及平面布置的確定過程中雛形已形成,依據生產過程中物料運輸、檢修及人員對道路的需求理順廠內干道系統,力求便捷、順暢,必要時形成環狀路網。充分利用邊角土地,以對周邊土地的開發利用不造成阻礙并提供依托為原則進行道路展線克服高差連接各平臺并接入園區道路網,結合施工道路力求短捷。西側利用紅線內邊角地展線,克服高差12m與規劃園區3號路接口,作為原料主進廠路徑;東側跨越高差50m接通至現有園區2號路,滿足前期施工進場需求、完善廠區道路運輸環境并為后續土地開發利用提供有力的條件。
5.優化效果
總圖用地規劃經優化后節約土地約700畝、節約土石方工程量上百萬立方米,可有效推進工程實施進度,得到工程業主方、各設計協同方、工業園區管理方的一致認可并采納實施。
6.結語
“因地制宜、統籌協調,將豎向設計作為山區土地利用的靈魂”是本次優化的指導思想。隨著工程的實施推進,大量珍貴的經驗教訓需要我們總結吸收。
參考文獻:
關鍵詞:自動售檢票系統;自動售票機;硬幣處理模塊;自我保護。
中圖分類號:U293文獻標識碼: A
一、引言
一號線自動售票機經常使用的運動部件故障高發,經過數據統計:紙幣模塊、硬幣模塊,車票發售模塊和安全控制模塊的故障總和占據了自動售票機全年故障總數的80%以上,嚴重影響了設備可靠性和對乘客的服務質量。紙幣模塊在自動售票機中發生故障次數最多的設備模塊,但通過對紙幣模塊內部研究發現:由于紙幣模塊相對集成度較高,且辨識紙幣真偽和面值的技術相對較為復雜,從硬件上降低紙幣模塊的故障可行性不高。而硬幣處理模塊開放性較高,所以如何從硬件上降低硬幣處理模塊的故障發生的次數成為了本文研究的重點。
二、自動售票機硬幣處理模塊介紹
硬幣處理單元是自動售票機硬件部分中除紙幣處理模塊外最為復雜的一個單元,它包括了循環找零功能、補充找零功能、清幣及硬幣回收功能。在一號線自動售票機硬幣處理模塊中,硬幣找零和硬幣識別采用了一體化的設計方法,目的是為了提高處理速度和優化硬幣單元的結構。它的主要結構有以下的工作方式:所謂循環找零功能是硬幣處理單元的一個重要設計,它可以使用乘客投入的硬幣來補充用于找零的找零機構,而補充找零功能則需要人工添加硬幣,通常是在循環找零機構內的找零硬幣不足時使用。當循環找零機構已滿時,乘客投入的硬幣將通過硬幣回收機構回收到硬幣錢箱中。當運營結束時,可以使用清幣機構將循環找零機構(也可能包括補充找零機構)中保存的硬幣清空,被清出的硬幣將被硬幣回收機構回收到硬幣錢箱中,以便車站管理人員進行清點。這些清空的工作是可選的,為了保證第二天營運中循環找零機構中有足夠多的硬幣用于找零,通常情況下清空工作是不去完成的。
自動售票機的硬幣處理單元主要包括了以下幾個模塊:硬幣投入部分(附有快門板的插槽及感測原件),錢幣驗證單元,錢幣暫存器,錢幣循環找零器,硬幣盒,2個補充硬幣找零錢箱。硬幣投入部分在整個硬幣處理單元的最上部,主要負責感應和判斷硬幣的投入和數量,并通過硬幣滑入通道來到達硬幣驗證單元。硬幣驗證單元又稱硬幣的驗幣器(Coin accept)它的主要功能是通過檢查硬幣的材質和硬幣的大小來檢測硬幣的真偽和面值。通過硬幣驗證單元檢查的硬幣會向下落入硬幣循環找零器或者錢箱。在硬幣驗幣器的下面是硬幣循環找零單元,它是由4個硬幣循環鼓(Recycling drums,簡稱硬幣鼓)組成的。在硬幣鼓的下面是錢幣暫存器單元(Escrow),它控制整個硬幣處理單元的協調動作。同時,它通過計算判斷在暫存器中的硬幣是退還給乘客還是落入硬幣錢箱。最后一部分是硬幣錢箱(Coin box),它用來存放硬幣。
三、自動售票機硬幣處理模塊的工作流程及故障分析
1、工作流程分析
硬幣處理單元的主要工作可以分為兩類:硬幣接受和找零。接受硬幣的工作流程圖和找零的工作流程圖如下:
YES
YES
NO
從流程圖可以看出不管在硬幣處理單元是工作在硬幣接受狀態還是找零狀態,其首先考慮的是將硬幣鼓中的硬幣進行處置。在硬幣接受的過程中,硬幣處理單元會檢查硬幣鼓當前的存量情況,當硬幣鼓有空間存儲硬幣時,暫存器會控制硬幣處理單元將接收到的硬幣優先存放入硬幣鼓中用于循環找零,當硬幣鼓不能在容納硬幣時,硬幣才會落入硬幣處理單元最下方的硬幣錢箱中。在找零的過程中,硬幣處理單元也會檢查硬幣鼓當前的存量情況,當硬幣鼓中的硬幣存量能滿足本次找零任務的時候,則硬幣處理單元會優先從硬幣鼓中推出硬幣找給乘客。這樣的兩個工作流程就體現了循環找零的特點:將乘客投入的硬幣優先找給乘客,減少使用補充找零機構的工作次數,降低了人工補充硬幣找零錢箱的工作量。不但節約了時間,還降低了補充找零機構出故障的頻率。
2、硬幣處理模塊故障分析
通過對現場故障數據的統計,硬幣鼓作為硬幣處理模塊中的重要存儲部分是所有硬幣處理模塊中故障最高的部分。根據統計從2006年開始,每年硬幣鼓故障都在1000起以上。具體的統計數據如下:
從現場的實際情況部分硬幣故障發生故障后會發生硬幣鼓損壞的情況,從損壞的硬幣鼓可以發現,出現硬幣鼓結構損壞的部位為固定步進電機和電磁閥的螺孔部位。一旦螺孔發生了變形,即使可以更換電磁閥或者步進電機,也無法將模塊固定在硬幣鼓上,這樣就意味著硬幣鼓報廢。
從維修成本考慮,一號線自動售票機的硬幣處理單元是從瑞士進口,而且廠家對硬幣處理單元采取的是整體售賣的原則。這樣就導致一個后果,如果要購買到合適的備件不但周期長、價格高,而且還可能存在因為廠家對設備更型造成的備件停產窘境。
3、硬幣鼓結構損壞故障分析
硬幣處理單元的自檢過程是按照設備結構的順序從上到下逐個檢查每一個內部機構的工作情況,在檢查的過程中如果發生某一個部分的自檢不通過,自檢并不會停止,直到所有的部件全部完成了檢查后,硬幣處理單元會將自檢過程中發生的所有錯誤代碼發送到測試軟件上,供維修人員參考。了解了自檢的過程后,開始著手模擬車站硬幣處理單元發生的故障現象。根據上文對現場故障的統計情況可知,當車站硬幣鼓在發生硬幣堵塞的時候會發生硬幣鼓結構損壞的現象。
在實驗室模擬了這樣的故障的發生,人為的將一枚硬幣固定在硬幣托盤上,制造了硬幣鼓堵塞的故障現象。當使用測試軟件要求硬幣鼓推出硬幣時,因為硬幣鼓出口的計數傳感器沒有檢查到硬幣被推出,則硬幣鼓的電磁閥會不斷的嘗試將硬幣推出,所以電磁閥在長時間吸合過程中會出現發熱的現象,當到達一定的時間后固定電磁閥的螺柱會將硬幣鼓中的塑料結構融化,導致硬幣鼓的報廢。相同的,當人為的制造障礙阻滯步進電機帶動硬幣托盤轉動是,步進電機在工作一段時間后也會出現發熱的現象,出現故障結果和電磁閥長時間工作的情況類似。
4、故障保護裝置需求分析
1)自動故障判斷功能。保護裝置應能根據設定的條件自動檢查到硬幣鼓發生了故障,并做出正確的判斷。
2)自動斷電功能。從故障分析的描述中可以看出,硬幣鼓結構損壞的原因是因為電磁閥和步進電機長時間工作發熱導致的。所以保護裝置需要自動切斷電磁閥和步進電機的電源,阻止電磁閥等模塊發熱。
3)自動計時功能。電磁閥和步進電機正常工作情況下是不需要保護的,也即電磁閥和步進電機在正常工作下的發熱量不足以導致硬幣鼓結構的損壞。自動計時功能可以輔助保護裝置判斷故障的發生。
4)自鎖功能。當保護裝置切斷電源后,必須手工復位使硬幣處理單元正常工作。因為硬幣處理單元內部可能存在硬件故障導致保護器工作,如采用自動復位的方式,無法根本解決硬件本身問題,從而失去保護意義,故需要自鎖功能,采取手工復位方式。
四、自動售票機硬幣處理模塊保護裝置的實現
當保護裝置滿足了流程圖的功能后既能完成設計需求所要求的功能并可以對硬幣處理單元進行很好的保護。為了可以滿足上述功能圖的要求,在設計之初考慮了兩種設計方案:
方案一:硬幣處理模塊的電流監控。
從故障分析的描述中可以看出,硬幣鼓結構損壞的原因是因為電磁閥和步進電機長時間工作發熱導致的。當監控到電流值達到設定值一定時間后,保護裝置若能自動切斷電磁閥和步進電機的電源,就可以避免電磁閥等模塊發熱而造成的損壞。同時,保護裝置不能自我恢復,在自動切斷電源后需要經過人為的檢查,確認硬幣處理模塊沒有問題后,才能再一次的恢復設備的正常使用。
方案二:硬幣鼓電磁閥溫度監控。
為了能實時監控電磁閥和步進電機的溫度是否超過標準,計劃在電磁閥與步進電機的旁邊安裝溫度傳感器,當電磁閥和步進電機長時間工作發熱導致溫度升高時,通過保護溫度監控保護電路自動切斷硬幣鼓電源,從而保護硬幣鼓不被燒毀。同樣,當切斷電源后需要人為檢查硬幣處理模塊后才能恢復設備的正常使用。
以上兩種方案是在以解決問題的前提下得出的兩個切實可行的方案,需要通過對比來決定實施何種方案。上述的兩種方案,不論是電流監控還是溫度監控,都需要切斷硬幣鼓的電源才能避免損壞,這就要求保護裝置融入到硬幣鼓的供電線路之中,當監控裝置檢測到異常達到預先設定的閥值后,保護裝置切點硬幣的電源,從而起到保護作用。
方案二中,如果使用溫度監控,則需要在每一個電磁閥和步進電機上加裝溫度傳感器。每一個硬幣鼓中有2個電磁閥和1個步進電機,四個硬幣鼓一共需要安裝傳感器12個,這樣不但保護機構的電路結構負責,同時改造難度大,在硬幣鼓狹小的空間內不容易實現,又不節約成本。方案實現難度較大。同時,溫度傳感器的安裝位置也直接影響到電磁閥和步進電機實時溫度的監控,可靠性相對較低。
方案一中,實現電流監控硬幣鼓中所有模塊的電流,利用示波器測試出硬幣處理模塊在工作時的電流峰值。當硬幣鼓發生故障的時候,由于電磁閥和步進電機一直工作,則會出現硬幣處理模塊的電流長時間停留在很高的水平。利用計數電路預先設定的閥值,當計數超過設定值后切斷硬幣處理模塊的電源,強行停止硬幣鼓中電磁閥和步進電機的工作,從而達到保護硬幣鼓的目的。同時,保護裝置無需在每一個硬幣鼓中進行監測,而只需檢測總電流即可,改造成本低廉。本方案的缺點在于電流監測的保護裝置需要有計數和自鎖電路,相比溫度檢測方案而言電路設計較為復雜,需要做好電流值和計數值的精確測定,正確設定后硬幣處理模塊才能正常工作。此外,從后期的維護角度考慮,方案二的保護裝置一旦發生故障,則需要檢查所有的傳感器工作是否正常,不方便維護。而方案一則需要檢查一個模塊即可完成維護,如果不能現場快速修復的,則可以使用一個好的裝置進行替換,現場的日常維護非常快捷方便。所以,通過對比綜合考慮后,決定使用方案一對硬幣處理模塊進行改造。
硬幣處理模塊的24V電源從4Pin端子J1輸入,經過0.2歐姆采樣電阻R2后,由繼電器常閉觸點輸出至2Pin端子J2輸出,經過0.2歐姆采樣電阻后,由繼電器常閉觸點輸出至2Pin端子輸出。保護器內部供電由7905穩壓芯片轉換得到5V電壓。流經采樣電阻上的電流會形成一個電壓降,該電壓經過一個可調的橋式電路(R3-R6,VR1)分壓調整后,輸入至U2:LM393。LM393芯片將此電壓信號比較放大后,用于驅動計時電路芯片CD4060。LM393內部的另一個比較器,用于防止啟動時的誤動作。計時電路設計為128秒,設計啟動保護裝置的電流為400mA(該電流的設定范圍選取工作電流650mA及待機電流300mA的中間值),此電流可以通過電位器進行調整。當電路電流超過設定值時,CD4060開始計數[26],同時利用CD4060的一個4Hz的輸出端,接LED作為計數狀態的顯示。計時電路設計為128秒,一個CD4060無法滿足需要,故使用兩個串聯使用。