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隧道施工的控制主要从准备工作、隧道洞口工程、洞身开挖。锚喷支护、混凝土衬砌、防排水、洞内路面铺筑及安全等几方面进行,结合本人监理施工实践,现介绍如下各工序的施工监理要点。
施工准备阶段控制
与承包商共同学习熟悉图纸、设计文件、技术规范要求等,通过调查掌握和了解隧道地形、地貌、水文、地质等资料情况。结合施工现场实际情况,编制切实可行的施工组织和技术方案,主要包括:洞身土石方开挖、爆破技术、锚喷支护、混凝土衬砌。防排水工程及路面工程的施工方法、计划、方案措施等。监理工程师应进行认真审核,并批准。
做好施工前的测量控制
与承包商共同对图纸提供的隧道控制点、水准点、中线、高程与进口路线、中线、水准点进行复测,并引测和补加施工用的临时水准点和控制点桩。监理应进行认真的复核。隧道施工中的测量监控十分重要,尤其是双向掘进,应控制好贯通精度,必须把好测量监控工作环节,主要是开挖和二次衬砌的测量控制。
组织搞好图纸会审与交底工作,请设计代表介绍隧道设计意图、施工工艺要求和技术措施、重要工程施工注意的问题等。解答承包商、监理提出的问题疑点,解决有关技术难题,补充改正图纸中的遗漏、差错和设计不足等问题。
对承包商进场人员严格审查,检查承包商是否按投标承诺配备施工技术人员和质量保证体系建立情况,进场人员素质、技术水平,特别是主要管理人员、关键特殊工序操作人员满足施工要求情况。
对于原材料、机电设备控制要从采购、加工进场进行系统控制,特别要把好原材料进场检验关。凡进场材料都必须有出厂合格和检验报告,监理进行复检、试验合格后方可进场;对于施工所用的机械、仪器要按施工计划要求数量、型号进场,检查机械性能、规格、状态。以保证施工要求。
隧道洞口工程控制
隧道洞口工程要合理安排施工。洞口工程的监理要点是:结合洞口地形、地貌、工程地质和水文条件,重点考虑边坡、仰坡的稳定性,本着“早进晚出”“少开挖”的原则,采取相应的施工方法安全进洞,同时洞顶截水沟、排水沟在雨季前必须施工完毕,避免雨季边坡、仰坡滑坍。洞口开挖宜采用分部开挖、强支护、必要时采用超前锚杆加固、超前管棚注浆加固等措施以稳定围岩;对于地下水渗水严重的区段,应视实际情况探明地下水情况,并采取措施将其引流排出并稳定地层。洞口开挖宜采用小型和光面爆破方式,避免对原地层结构扰动。造成洞口的不稳定和进洞施工困难。洞口开挖完成后,要做好洞口坡面防护处理,为隧道洞身施工创造良好条件。对洞口混凝土和砌体工程,要严格按照图纸、规范要求精心进行施工,做到表面美观,顺适平整,与周围自然景观协调一致。
洞身开挖控制
洞身开挖采用新奥法施工时,根据围岩情况,分别采用“管棚注浆”超前支护、双侧壁导坑开挖法,人工开挖或弱爆破开挖,环状留核心开挖法,台阶开挖;应采用多臂钻打眼、关面爆破、装载机装渣、汽车无轨运输的机械化作业。在施工中采取动控制管理办法,施工监理要对围岩类别、岩层构造。岩性、地下水情况随时进行观察、记录并及时汇报;监理工程师根据现场情况确定围岩类别,要求承包商调整开挖尺寸和开挖方法,对围岩类比较低、稳定性差的地段,应按照“管超前,严注浆,短进尺,弱爆破,强支护,勤测量,快封闭”的原则进行施工控制。
隧道施工中应认真做好监控量测。为了充分掌握施工中围岩稳定程度,支护受力、变形的力学动态或信息,并及时反馈,科学判断设计、施工的安全性、经济性,做到及时修改支护系数设计、科学指导施工作业,在隧道的施工作业中必须要求承包商有组织有计划地进行监控量测。承包商应成立隧道现场监控量测专门小组,并根据隧道的围岩条件、布局条件。支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测工作。监控 方案内容应包括:观测项目和目的、选测项目:地表下沉、围岩体内位移(洞内设点)、围岩体内位移(地表设点)、围岩压力及两层支护间压力、钢支内力及外力、支护衬砌内应力、表面应力及裂缝量测、围岩弹性波测试。监控量测小组应及时将观察量测的资料反馈给设计、监理部门,通过观察、量测掌握隧道走位山体因隧道施工而引起的变化、支撑效果及施工对周围构造物得影响,确认隧道构造的稳定性,以确保工程的安全性,并对设计参数、施工方法进行及时调整,以达到即安全又经济的目的。
洞身开挖应选用扰动围岩最小的凿岩机械和爆破技术,合理布置钻孔排列分段布点、孔距,合理确定钻孔深度、斜度、装药量和爆破方式。洞身周边应按预裂、光面爆破技术施工,应力求控制洞身开挖断面尺寸准确,不欠挖、少超挖,保证开挖壁面光滑,尽量不破坏围岩原有强度,以防止围岩松弛。应尽可能避免围岩单轴式或二轴应力状态。争取使用较先进的机械设备,使相互作业干扰减小。开挖过程中要加强围岩量测工作,据以对原设计支护参数进行分析,通过设计方明确是否有必要调整,用以指导施工,体现新奥法的科学性。
锚喷支护控制
锚喷支护要按照动态控制确定的围岩条件、断面尺寸等情况、分别采用不同的支护形式,针对不同功能的锚杆控制好锚杆的深度、数量、间距,对中空注浆锚杆应旁站注浆情况并做好记录。对于锚喷支护,要求锚杆牢固,,挂网布置合理,钢支护支撑间距适当,锚喷混凝土配合比、施工方法符合要求。监理工程师应经常对这些工程项目进行检查观察,喷射混凝土的厚度、密实性和平整性重点监控,有问题随时指出纠正。锚喷支护要配合开挖及时进行,以确保施工安全。
对于开挖中出现的不良地质地段,要及时与设计方联系,采取有效的技术措施,必要时采取打设超前锚杆、管棚支护等措施或超前围岩预注浆,以防止崩坍事故,确保施工与工程的安全。
衬砌混凝土控制
隧道混凝土是保证隧道适用性以及衬砌结构、路面、设备耐久性和良好运营的关键,为此,把好衬砌质量关极为重要。一般隧道工程采用新奥法锚喷支护复合衬砌。洞身衬砌混凝土施工的模板应采用移动式整体钢模板台车,并配备强制式混凝土拌合设备、混凝土运输车与混凝土泵浇筑混凝土,要求模板台车移动就位方便,表面光滑,接缝严密,有足够的刚度和稳定性。进行浇筑完毕后;待强度达到后再浇筑衬砌混凝土等需要的工序。
防排水施工控制
关键词:铁路施工;监理;安全管理
Abstract: the railway tunnel construction difficulty, control difficulties, in order to strengthen the quality of the construction, supervision work is very important. This is mainly introduced the improve safety notion; Strengthening the field management, strict quality two aspects, the tunnel construction safety supervision to provide the reference.
Keywords: railway construction; Supervision; Safety management
中图分类号:TU714文献标识码:A 文章编号:
前言
在“九五”期间,我国的铁路建设快速发展。铁路建设的特点主要是:工程线长、点多;工期长、投资大。尤其铁路隧道施工,地质情况复杂、自然条件恶劣、施工难度大,工程质量、安全、投资和进度的控制更加困难。近年来,在铁路建设管理体制中的建设监理制度已经发生重大改革,并且已经在铁路隧道建设项目中得到了普遍推广。众所周知,监理在铁路隧道施工阶段起到关键作用。在铁路隧道施工阶段,影响因素多、工作量大, 为确保工程质量,施工单位要在监理过程中提高认识,转变观念,强化队施工现场的管理,履行职责,做好监理工作。
一、提高安全认识,转变观念
铁路施工过程中,隧道施工是一项控制性工程,是铁路施工过程中的重难工程。在隧道施工过程中,监理工作更加艰巨。为了确保工程顺利进行,就要求监理树立全新建设理念。
1.1由单纯的质量控制转变为全面控制
前几年,监理工作只是注重控制质量。针对隧道施工特点以及我国目前建设单位对监理单位提出的要求,不仅要严格控制质量,同时要控制好环保水保、文档信息管理、进度控制、安全控制、投资控制、合同管理、协调管理都等。
1.2由被动变为主动
在监理过程中,要彻底改变先前的施工的状况超前于监理行为的现象,这种改变需要靠施工单位、建设单位和监理单位共同努力。比如:监理工作的初期,要及时督促并且检查施工准备情况,同时要着手编写监理细则及监理规划,积极主动开展监理工作,为铁路工程的全面施工赢取更多时间。在监理过程中,必须做到主动监理、预防为主。针对铁路隧道施工特点,采用全天跟班监理,能够随时掌握最新施工进展情况,积极配合施工单位和设计单位做好超前地质预报及动态设计工作。
1.3兑现投标承诺,配备充足的设备和监理人员
根据先前的隧道监理工作得出的经验教训,监理单位要严格按照投标承诺来做,配备充足的设备和监理人员,并且监理人员必须具有丰富的工程管理经验、实践经验、健康的身体以及好的职业道德,为铁路隧道施工监理工作提供保障。当然监理工作的好坏和总监的水平及能力也有重要关系,所以,必须严格按投标书来配备总监。
1.4设立驻地监理机构
由于铁路隧道施工有着其独特的特点,要根据具体情况,改变施工方法,所以,在施工现场设立驻地监理机构,以方便监理及时掌握工程的进度和工程的质量等情况,这会使施工能够处于受控状态。
1.5建立并完善工作制度,明确职责
经常组织工作人员学习和培训,提高他们的素质,并明确其责任。铁路隧道施工监理工作,对我们每一个人来说,都是一个学习知识、提高自身素质的过程。因此,监理单位需要定期组织监理人员学习、培训,尤其在一下四个方面:技术方面,主要学习有关隧道施工的结构特点、设计思想、工程控制的重点、施工方法等,使每个监理人员都能够掌握隧道施工的基本原理及控制要点;工作程序方面,监理要认真学习并贯彻有关铁路施工监理规范及监理管理办法等,明确自己的责任;定期学习职业道德规范及党风廉政方面的知识,规范每个监理的行为;定期召开例会,传达并贯彻落实国家及铁道部所下达的文件和要求。
二、加强现场管理,严把质量关
为了使铁路隧道施工的安全及工程进度、质量得到保障,必须把严字放在第一位。
⑴严把安全关
在铁路隧道施工过程中,安全是工作顺利进行的保障。在监理过程中,要按照要求配备安全监理工程师,并让其负责安全监督和管理工作,核对安全措施是否合理;审查安全管理体系;监督施工单位是否按照铁道部下发的安全施工管理条例来执行。尤其对施工现场的安全和施工设备的使用,监控爆破器材、围岩失稳、技术安全提升系统、隧道内有害物质浓度、高处作业等。
⑵严格审核图纸
监理机构要严格要求监理人员仔细审图,并且要进行现场核对及优化。如果存在疑问,应该组织专家会审,在图纸会审时提出所发现的问题。只有这样,工程的质量和进度就可以得到有效预控。
⑶严格控制原材料质量
由于原材料的质量关系到整个工程的质量,所以,在监理过程中要严格控制原材料的质量。像钢筋、水泥、沙子等主材料进入工地时,原始人员要提品的合格证书以及出厂检测报告给驻地监理工程师;对于第一次进入工地的材料,还要有生产许可证。
⑷严格按照规范做试验
由于在工地建立试验室的快慢会直接影响到施工的进度,所以监理机构在一开始就应该督促施工单位在工地建立一个试验室。在试验人员进入实验室之前,要对其专业知识和上岗持证等情况进行检查,对于不合格的人员,坚决不能让其进入实验室。在工作中,要检测水、掺合剂、外加剂水泥、砂石等的碱含量。尽可能采用低碱水泥,防止混凝土发生碱骨裂现象。
⑸严格控制冬雨季节施工
监理机构要随时关注气象和水文等情况,审查施工单位编制的关于冬雨季节施工及应急方案能否可行,并督促该方案认真落实执行。这将大大提高铁路隧道施工的进度、质量、安全。
⑹严格控制施工质量
铁路隧道施工质量目标为:不裂、不漏、不渗、内实外美。尤其是在进度紧张的情况之下,一点小小的质量事故也有可能严重影响到工程的进度及质量,甚至还有可能给工程留下安全隐患。所以,必须严格控制施工质量,并且严格按照铁路隧道施工质量标准监理。将控制质量的重点阶段放在施工过程,防患于未然。
总结
大量实践证明,施工监理要想做好铁路的隧道施工,必须做到两方面:充分领会到铁道部所提出来的加强工程管理、提升工程质量、强化监理工作、系统优化和强本简末,拥有跨越式理念;在监理过程中,必须严格按照铁路建设工程监理规范执行,才能够为我国的铁路发展做出贡献。
参考文献
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Abstract:For the construction of shield tunnel segment assembly risk, the corresponding supervision and control measures are proposed.
关键词:风险评价标准;管片拼装风险分析;监理控制措施
Key words:risk evaluation criteria;risk analysis segment assembly;supervision controls
中图分类号:TU712 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0170-01
1项目概述
上海南路隧道起自南路―中山南路交叉口,至博文路―云莲路交叉口,线路总长约2.67km。线路沿南路向南,穿越江南造船厂、龙华东路、沿滨州路穿越浦明路、雪野路至浦东南路、博文路。
2管片拼装阶段风险分析
2.1 风险辨识
本工程建设规模为双向四车道,设计方案采用隧道外径?准11.00m,内径?准10.00m、管片厚度0.50m、环宽1.50m、采用错缝拼装的单层钢筋混凝土装配式衬砌,侧向净宽取0.50m(路缘带宽度0.25m,余宽0.25m)。拼装阶段的风险主要包括管片设计与制作风险、管片运输风险和管片拼装风险三部分。
2.2 风险分析
2.2.1 管片设计与制作风险。在管片设计与制作过程中,可能由于一些参数选取错误、材料质量问题或者制作过程操作失误等造成的一些风险事故有:①设计失误。②生产强度不够,管片质量存在问题。③生产进度慢,施工受阻。④防水、抗渗不满足要求。⑤螺栓强度不够或制作误差大。⑥钢模制作、吊装伤人。
2.2.2 管片运输风险。管片运输包括垂直吊运、水平运输和管片堆放三大块,可能发生的风险有:①管片垂直吊运事故。由于违规操作、操作失误或警惕性不高引起管片摔坏或伤人事故;②电瓶车运输损坏。由于电瓶车出轨或管片安放不稳引起这一事故;③现场堆放损坏。由于管片堆放不稳或碰撞导致管片损坏。
2.2.3 管片拼装风险。①整圆器失效。由于操作不当可能导致整圆器失效;②管片破损。由于吊装碰撞或拼装操作失误引起管片破损;③管片就位不准。由于管片拼装时安放位置不准,或管片生产质量不符合要求造成这一风险。④结构损坏。由于吸盘吸力不够或漏气导致观片坠落砸损结构,或者不按规范施工操作可能引起结构损坏。
2.3 风险评价
根据对以上管片中可能存在的各种风险事故进行综合汇总分析、计算,并采用风险接受准则对其等级进行评定,具体结论如下:管片设计与制作风险发生概率不大,但是由此带来的经济损失和工期延误不可估量,定为三级;由于规模很大,致使管片拼装事故有较大的概率和损失,定为三级。
3监理控制措施
3.1 管片拼装事前控制
3.1.1 对进场的每块管片的外观质量应进行认真自检,发现影响质量的管片不得进入隧道内拼装,严重损坏的管片作出标记,作报废处理。
3.1.2 管片运输、吊运、堆放过程中,应采取适当措施,管片不允许异常冲撞,严防缺角、缺边,发现有损坏应及时加以修补。
3.1.3 管片上设置的止水橡胶弹性密封垫、缓冲垫、传力衬垫及自粘橡胶等粘结质量,要求可靠、完整、位置正确、无脱落和断裂,传力衬垫的边角和螺孔处应无碍管片拼装。
3.1.4 督促施工单位对用于底块的粘贴止水橡胶条需涂二层缓膨胀剂;遇雨天要求施工单位采取有效措施对已粘帖的止水橡胶部位加罩防雨水溅上或涂二层缓膨胀剂,防止止水橡胶预膨胀。
3.1.5 经地面检查后管片按序吊入井内,井下和拼装人员也应负责检查,严防管片型号搞错,避免质量事故。
3.1.6 管片拼装前对前一环衬砌端面平整度进行认真检查,必要时用垫片加以调整。
3.1.7 管片拼装前应对盾构姿态、前一环衬砌端面方位进行测量,若偏差较大时,要求按实际工况用软木衬垫,在即将安装的衬砌环上组成阶梯进行纠偏或采用错缝拼装工艺,用转弯管片进行隧道轴线纠偏。
3.1.8 管片拼装前应采取措施将盾构底部泥水抽干,泥砂清除干净,防止环面夹泥砂,造成隧道湿渍。
3.1.9 管片拼装人员必须经过资质培训,持证上岗。
3.2管片拼装过程中监理
3.2.1 隧道衬砌拼装成环应按施工组织设计要求自下而上逐块安装,对底块的旋转角度应有明确指令或图表。
3.2.2 管片拼装过程中,重点防止止水橡胶脱胶发生移位,应采取有效措施加以防范,正确就位,必须执行止水条不在位不拼装要求。
3.2.3 督促管片拼装操作人员严格控制相应的千斤顶伸缩,其它千斤顶不能随意变动,以确保盾构姿态和切口泥水压力稳定。
3.2.4 管片拼装过程中,若切口泥水压力下降过大,要求施工单位应找出原因,并采取有效措施加以防范,避免盾构倒退和发生地面大的沉降。
3.2.5 管片安装中,纵环向螺栓必须100%穿入,不允许遗漏,并要求执行三次拧紧螺栓工艺。
3.2.6 纵环向螺栓头应二端均匀伸出螺母。螺母、垫圈和管片平面应密贴,若大部分螺栓不能“密贴”,应考虑调整弯螺栓半径与实际工况相吻。
3.2.7 管片拼装中,必须拧紧注浆孔上“闷头”,以避免发生意外喷泥水事故。
3.2.8 纵环向螺栓与管片螺拴孔之间必须安装止水橡胶圈,不能遗忘。
3.3 衬砌拼装成环后的监控
3.3.1 衬砌拼装后,盾构初推进阶段,重点督促施工人员观察管片有无贯穿裂缝发生,如有应立即停止掘进,采取措施调换损坏管片,并找出造成纵向贯穿裂缝的主要原因,从而采取必要措施加以防范。
3.3.2 衬砌脱出盾尾,受周围土体挤压后要进一步检查环向螺栓是否松动,通常环向螺栓松动处与所处角度有关。故在管片拼装中应加强该部位螺栓上的紧度。
关键词:隧道工程 施工成本 造价管理 成本控制系统
一、当前隧道施工企业成本控制面临的主要困难
首先,隧道施工需要在有限的空间完成各项复杂的工序,施工难度大、安全措施要求高(特别是遇到渗水、溶洞、滑坡带)。其次,同行业内竞争激烈,同等资质的施工企业众多,通过压低价格的方式进行竞争,使一些小的施工企业在竞争中逐渐没落。再次,发包方总是希望用最短的时间获取最优质的工程,这也进一步加剧了隧道施工企业之间的竞争。面对这些困境,工程施工企业必须在竞争中不断完善自我,提高竞争力。因此,隧道工程施工企业必须加强成本控制和造价管理工作,才能获得更好的收益。
二、影响隧道施工企业成本的主要因素
(一)施工合同
施工合同是施工过程中造价管理的重要依据。很多施工企业在合同签订时并不严谨,致使企业在施工过程中成本难以控制。比如在合同签订时对所包含的工作内容不全,隧道中的型钢支护和格栅支护中的连接钢筋等数量较大,但一般此数量含在单价中不单独计量。
(二)机械设备和原材料
机械设备是隧道施工必不可少的,很多机械都是专用的,如二衬台车属专用设备,技术含量很高,购置或者自行加工投入均较大,施工过程中损坏对施工产生影响较大,给施工企业带来重大损失。原材料价格的随着市场需求不断变动,这种波动是施工企业难以控制的。要严格按照施工合同的要求,对原料的用量进行采购,对原材料市场的价格波动做出预期,掌握其规律,为企业节省成本。
(三)工程变更
在施工过程中,因隧道工程属于隐蔽工程,地质原因在前期勘查中会或多或少存在出入,施工中需同时进行监控量测,一旦围岩级别与图纸不同,需要及时联系设计院进行围岩级别变更,这就要求企业要严把变更关,严谨通过各种理由对工程进行变更。比如在实践中为了提高工程的标准而对工程设计进行变更,导致施工企业在施工过程中增加成本。
(四)质量成本
即是施工企业为保证工程质量而花费的必要成本,或者是因工程未达标而遭受的经济损失。有的企业过于追求质量,致使工程成本骤然增加,而另一些企业过于追求经济效益,导致工程不能达标,影响企业形象。
三、如何控制好施工成本和造价
(一)重视施工合同的签订
在工程施工合同签订时,严格审查,力求全面具体。对各项条款进行逐一审查,认真协商。标的、价款、工期等主要条款要严格注意,其他一些次要条款亦应做到全面。另外对所在地山区的现场情况进行查看并征求有经验施工者的介绍或山脉滑坡走向。只有这样,才可以在施工过程中不使施工成本增加。在实践中,企业通常要聘请专门的法律顾问,负责企业合同的审核,一些纠纷的处理等事务,对合同进行审查,使合同专业化、合理化。
(二)减少原材料的开销
对于在隧道施工过程中的原材料以及机械设备,要尽量减少其花销。对于一些原材料,直接到生产厂家进行采购,减少在流通中增加的成本,施工过程中严格对炸药的保管和领用。对于隧道施工过程中的一些专业挖掘设备,由于其造价较高,定期对其进行维护,保证其可以长期使用。杜绝浪费,将原材料物尽其用。例如建立完善的原料采购、机械维护、员工守则等相关制度,一起达到降低成本的目标。
(三)严格控制工程变更
对于工程变更,施工企业应该严格控制。在实践中,一些必须进行的设计变更,一定要设计单位人员、建设单位现场人员、监理工程师共同签字放可进行。同时,变更必须是提前完成的,这样做可以最大限度地减少工程施工方的损失。同时做好变更后通过协商、法律等途径解决问题的预案,使企业尽可能减少损失。
(四)平衡质量成本
在注重工程质量的同时,不能忽视企业的经济效益,二者必须维持平衡,统一协调。一方面,工程质量达标,即可以为施工企业带来良好的口碑了,提升施工企业形象;另一方面,企业就是以盈利为目的的,不能忽视施工企业的经济效益,这样企业才可以长久地生存下去。在实践中,就是要做好隧道工程施工的预算,将一些因素都包括在预算之中,在保证工程质量的情况下,也促进企业经济效益的增长。
(五)聘请专业人员对隧道施工的成本进行管理和控制
人才是企业竞争的关键,隧道施工企业亦是如此,不仅应该到一些建筑类大学引进工程施工人才,也要到管理学院校招聘管理人才。优秀的管理同样可以带来良好的企业效益。将这些优秀的管理人才对隧道施工的成本进行管理和控制,从而达到提高企业经济效益的目的。
(六)建立科学的造价管理和成本控制系统
隧道工程造价管理和成本的控制在施工中处于极其重要的地位,需要施工企业各个部门相互配合,团结协作。工程变更等一些资料都应递交到造价管理部门。现代企业都采取电脑网络化的系统,对工程造价、成本进行评估、预算等,从而是造价管理和成本控制更加简洁、迅速。
对于隧道施工企业来说,一个工程的成败,不仅在于工程是否如期完成,是否质量达标,更在于此项工程是否给施工企业带来利润。如果一个工程完工后,企业没有获得利润,那么这个工程即使质量再完美,对于施工企业来说,都是失败的。要做到使企业在工程施工中获得利润,其中最重要的一个环节就是在施工中做好成本控制。在工程招标、合同签订、物资采购、工程施工、设备维护等各个环节做好成本控制,对工程造价有清醒的认识,才可以使企业在工程施工中获得良好的利润,在激烈的市场竞争中越战越勇。
参考文献:
[1]张友生.浅析隧道工程施工成本控制[J].山西科技,2010年02期
关键词:隧道施工;中空注浆锚杆;质量控制
中图分类号:TU986.4+7 文献标识码:A
1 前言
锚杆是隧道施工地程中维护围岩稳定,保证施工安全的重要支护手段之一。施工完成后,在一定程度上它还可以作为永久支护结构的一部分发挥作用。因此,在施工中,如何保证和检查锚杆的施工质量,加强质量控制和管理是极为重要的。但从目前的施工状况来看,锚杆打设角度不对,长度不足,不配置锚垫板、布置不合理、注浆充填不密实、不注浆、不放少放药卷,甚至“长锚短打”的现象时有发生。
造成这种现象的原因虽然是多方面的,但主要还是对锚杆在隧道施工中的作用认识不足,不能完全按照要求施工,而且缺乏行之有效的质量控制管理和检测手段。
2 中空注浆锚杆的施工工艺
中空注浆锚杆采用中空设计,实现了注浆的功能,注浆饱满,并可实现压力注浆。中空注浆杆体的居中性好,砂浆可以将锚杆体全长包裹 ,避免了锈蚀的可能性,达到长期支护的目的。中空注浆安装方便,不需现场加工螺纹,就可方便的安装垫板、螺母。中空注浆采用向上排气锚头,彻底解决了水平线以上中空注浆锚杆排气问题。
2.1 准备工作。中空注浆锚杆施工时,应做好以下准备工作:
进行注浆密实度实验:选取与现场锚杆的锚杆直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管(或钢管),采用与现场注浆相同配合比拌制的水泥浆,并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆,养护7天后剖管检查其密实度。不同长度的锚杆均需进行试验,以此检验注浆效果。
在钻孔前应对隧道周围及掌子面前方的地质情况进行探测,清理掌子面上的松动危石,确保作业人员的安全。
中空注浆锚杆应包括(硬质塑料)锚头、止浆塞、垫板、螺母等配件,其质量证明文件应齐全,应采用厂家制造的成套成品。
锚杆材料必须按规定逐批进行检验。每批次进场检验一次,每检验批代表数量不超过300根,每批在三根锚杆上各取一个试样,试样长度420mm。母材按Ⅱ级钢筋验收办法执行。
施工前应做好相应机械设备的配套。一般要求每个隧道作业面配备:型材切割机1台、长、短型风动凿岩机4台(备用 2台)、注浆泵2台、空压机1台等。
应优先使用普通硅酸盐水泥。注浆材料宜采用纯水泥浆,水灰比宜为0.4~0.5。
2.2工艺流程。中空注浆锚杆施工工艺流程如图1所示。
2.3 施工要点
2.3.1 孔位测量放样
根据不同围岩情况及设计图纸,按照设计间距布孔,注意两排锚孔应采用梅花形布点,并做出标记,以利于准确确定位置。
2.3.2 锚杆就位钻孔
石质隧道锚杆可采用风动凿岩机成孔。锚杆钻孔可利用开挖台车施钻,钻孔方向应垂直于开挖轮廓线(或岩石面)。锚杆孔深度必须满足设计图纸及规范要求,钻孔时锚杆孔直径应满足设计要求,一般应比杆径大15mm。
2.3.3 成孔检查及清孔
安装锚杆前,应用高压风对钻孔清洗。清孔一定要彻底。
2.3.4 锚杆安装
安装前,应检查锚杆体中空孔及锚头是否畅通,若有异物堵塞,应及时清理。
锚杆体装入到设计深度后,应用空气清孔,直至孔口返气。锚杆应顺钻孔顺利插入孔内,杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%,外露10~15cm(需预留做拉拔试验和监控无破损检测的锚杆除外,预留总数应为3%锚杆数),以便连接注浆管。应将止浆塞通过锚杆外露端打入孔内约3cm,并安装垫板和螺母,螺母只要受力就可。
锚杆长度应满足设计要求,按锚杆数的3%进行检查,并且不少于3根。
2.3.5 锚杆注浆
宜采用42.5普通硅酸盐水泥单液浆,水灰比0.4~0.5。相应水泥浆的稠度应该是28~30秒,需要试验确定。
检查注浆设备,连接注浆管,按照设计配合比配置浆液,开动注浆泵,直至浆液从止浆塞周边挤出。关闭注浆泵,等待压力减弱到安全值后,拆除注浆管并用锚固剂或木塞堵塞注浆孔。
注浆压力:中空注浆锚杆的注浆压力在设计图纸和国家强制性规范均没有严格的规定。一般为地下水静水压的2~3倍,同时应考虑岩层的裂隙阻力,根据现场情况试验后确定。但瞬间最高压力值不应超过0.5MPa。
注浆结束的标准:达到下述两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。――注浆压力达到0.30Mpa;――单孔灌注量达1000kg。
2.3.6安装垫板拧紧螺母
锚杆垫板安装时,其凹面应向岩面,应紧贴围岩。岩面不平时,用M10砂浆填平。浆液初凝后,应用扳手拧紧螺母。
3中空锚管施工常见的质量通病
配合比不正确,水泥用量不足。现场试验人员和监理人员要经常量测水泥浆的稠度,在设计范围内时可以压浆,否则要查明原因,多半是用少水泥,或是水泥结块,搅拌不均匀。
锚杆打设角度显水平状。由于目前锚杆打设多数采用开挖钻孔台车,采用风动凿岩机(风枪)成孔。而台车上下高度方向不能调整,一般的凿岩机偏长,竖不直,常常顶到台车顶面平台,这样对拱肩以上位置的锚杆就容易打成水平角度,无法打设成与开挖轮廓线垂直,拱顶部位漏顶的现角非常普遍。
锚杆定位偏差较大,成孔深度不足。施工员贪图省事,未按规定亲自动手放线、标记、定点,而是由工人凭直觉打眼,造成孔位偏差较大。而孔深不足,则是技术交底不清楚或工人偷懒导致。现场应随机抽检,频率不少于10%的锚杆根数。
锚杆根数不足,多是故意偷工减料。应在锚杆压浆前清点一次,全部压浆完成后再清点一次。最后,还应在初喷前再清点一次。现场管理人员必须熟悉设计图纸,熟悉每一循环需打设的锚杆根数。锚杆根数是否足够的问题,完全是现场管理人员责任心的问题,因为清点锚杆根数的机会很多,时间也很充足。
不压浆、假压浆或者压浆不饱满。不压浆、假压浆是严重的故意偷工减料的行为。主要表现在故意在锚杆注浆口用锚固剂塞紧,造成假压浆的现象。检查时要查看孔口的止浆塞周围是否有溢浆,也可以用敲击锚杆听声音的方法来判断是否已压浆。压浆不饱满主要是止浆塞塞得不紧,造成孔隙过大,压力不足,或终止压浆后,未及时堵塞锚杆口,造成水泥浆倒流。现场管理人员在压浆时必须全过程旁站。
4质量控制与管理
人员配备:为保证隧道中空注浆锚杆施工质量,施工时应在每个洞口至少配备两名施工员和一名试验员,分两班对现场的孔位定位、打孔角度、间排距、打孔深度、锚杆插入和注浆配合比和注浆情况进行全过程监控。
原材料检验:材料进场后,应做好台账登记,将试验和检验状态标定为待检,悬挂材料标示牌,以防误用。工地试验室应及时对材料抽检,根据抽检结果确定是否可以使用到工程实体中。在施工过程中,试验员还应继续跟踪每批材料的使用桩号及部位,为可追溯积累原始数据。
现场检测设备:现场管理人员应配备有LED充电式探照灯、钢卷尺、水平尺、地质罗盘、数码相机、稠度仪、试模等设备,图纸要随身携带,随时备查。
工序检查要求:
水泥浆度稠度的检查:水灰比0.4~0.5时水泥浆的稠度应该是28~30秒(需要试验确定),施工过程中,试验员要经常对浆液稠度检测,发现不符合要求,立即查明原因,现场纠正。
钻机机械的检查。当锚杆钻孔采用风动凿岩机(风枪)成孔时,一定要求配备YSP45型向上式高频凿岩机钻孔,采用短、长钻杆套用方法克服台车空间限制,即先用短的钻杆开孔钻孔,再用长钻杆钻孔,直至达到设计深度要求。
锚杆孔位置检查:要求在布孔完成后检查。锚杆的孔位、孔径、孔深及布置形式等,均要符合设计图纸要求,实际抽检采用尺量,检查锚杆数的10%。如果不符合要求,立即要求重新布孔,再次检查。成孔的孔位偏差±50mm,深度误差不得大于±50mm。检查锚杆数的10%。
清孔情况的检查:注浆开始前,应用高压风管清扫孔内积水、杂物和钻渣,保证浆液扩散和孔壁、锚杆有限粘结,未经扫孔,不得进行注浆作业。
锚杆安装的检查:锚杆安装过程中,发现锚杆长度、规格和外观不符合要求、配件不齐全,应要求立即更换,对锚头、止浆塞安装情况重点逐根检查,发现松动、脱空和距孔口距离过大或过小,立即更正。
注浆过程的检查:注浆的压力宜保持在0.3MPa。注浆过程应重点观察孔口,应有浓浆流出。当注浆泵关闭后,止浆塞和围岩间的挤浆现象应短时间内停止,不再漏浆,否则证明止浆塞止浆效果不满足要求,需要求重新就位和注浆。如果还是达不到要求,证明孔口孔壁不规整,可以使用锚固剂代替止浆塞封闭孔口。具体方法是卸下止浆塞,人工手工配合钢筋头将锚固剂压进孔内,再安装止浆塞,使用强力将止浆塞和锚固剂打入规定深度,再次注浆,直至达到要求为止。
注浆完成后的检查:锚杆施工完成及强度达到规范要求,及时进行长度、注浆饱满度和拉拔检测,发现不合格的视为失效锚杆,立即补打和补注浆,补打锚杆的长度应为原锚杆长度的1.5倍,根数同失效锚杆。
拉拔试验的有关规定:按作业分区在每300根(或按设计要求)锚杆中,抽查不少于一组(3根)进行拉拔力试验,拉拔值不小于设计值。
5安全要求
5.1施工期间,应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段,应由专人每班检查。
5.2暂停施工时,应将支护直抵开挖面。并将开挖面喷射砼封闭。
5.3锚杆施工台车安置应稳妥。
5.4作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时,必须依次停止风、水、料的输送。
5.5对锚杆支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时,应采取补救措施。当险情危急时,应将人员撤出危险区。
5.6若已锚地段有较大变形或锚杆失效,立即在该地段增设加强锚杆,长度不小于原锚杆长度的1.5倍。
结束语
锚杆是隧道施工地程中维护围岩稳定,保证施工安全的重要支护手段之一。中空锚杆的使用在隧道施工中使用量越来越大,本文结合隧道施工实际,就中空注浆锚杆施工工艺、常见质量通病及质量控制管理进行了探讨,对规范隧道中空注浆锚杆施工作业,消减锚杆施工过程中容易出现的质量通病具有一定的指导意义。
参考文献
关键词:小间距隧道;低预应力锚杆;施工
一、工程概况
瓜峪沟隧道位于陕西省商洛市商州区核桃园村附近,左右洞间距6m,为小间距隧道。左线起讫桩号为ZK19+332-ZK19+789,全长457m;右线起讫桩号为YK19+332.5-YK19+793,全长460.5m。隧道左线底板最大埋深118.123m;底板最小埋深约7.265m;右线底板最大埋深116.429m,底板最小埋深约5.548m。隧道围岩以III级围岩为主,隧道进出口分布有较短距离的IV级、V级围岩。设计横断面尺寸如下:
隧道衬砌为复合式衬砌,初期支护V级围岩采用径向系统锚杆、超前小导管注浆、钢拱支撑配合喷射混凝土、洞顶地表注浆加固形成整体;IV级围岩采用径向系统锚杆、超前小导管预注浆,钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体;Ⅲ级围岩采用拱腰以上径向系统锚杆、挂网喷射混凝土形成整体。由于隧道左右洞间距为6m较小,隧道左、右洞岩柱均设计有L- 6~6.62m,@=100×50(纵向)cm Φ25低预应力注浆锚杆,以及IV级、V级围岩岩柱部位设计有L-3.5m φ42×4mm梅花型加固小导管,III级围岩岩柱部位设计有L-3.5mφ22mm梅花型砂浆锚杆。通过监控量测,最终在初期支护相对稳定的条件下,全断面模筑二次混凝土衬砌。
预应力锚杆的工艺原理:锚杆从隧道左洞向右洞打眼,打穿隧道岩柱,一端与钢板焊接固定牢固,并用喷射混凝土封闭孔口;另一端为张拉端,从张拉端用注浆机沿杆体向孔内注浆,注浆后安装锚杆拉拔仪立即张拉至预应力,用扭矩扳手双螺母锁定。割除多余端,用喷射混凝土封闭孔口,形成锚固体系,主动控制岩体变形,调整岩体应力状态,有利于岩体的稳定性。
2、施工步骤
2.1施工准备
施工前编制专项施工方案,进行技术交底。根据预应力锚杆设计要求、岩层条件和环境条件。合理选择施工设备、器具和工艺方法,搭设施工工作平台。
2.2 钻孔
(1)在钻机安放前,按照施工设计图采用全站仪进行测量放样确定孔位以及锚孔方位角,为防止钻机在钻进过程中钻到初期支护的工字钢,可将孔位进行适当的调整并做出标记。钻机就位后应保持平稳,导杆或立轴与钻杆在同一轴线上。
(2)根据本隧道岩层主要以III级围岩为主,选择采用潜孔钻成孔,从左洞向右洞打眼,钻头直径为60mm,钻进时要注意不断供水冲洗,始终保持孔口水位,并根据地质条件控制钻进速度,一般以20~30mm/min为宜,每节钻杆钻进后在接长钻杆前,应反复冲洗,直至溢出清水。在钻进过程中随时注意速度、压力及钻进平直,直至钻穿隧道之间的岩柱。钻穿后用高压风或清水把孔内沉渣冲洗干净。
2.3 预应力锚杆制作及安装
(1)锚杆制作。
①预应力锚杆采用Ф25钢筋制作,锚杆制作前对钻孔清理的孔位实际深度进行测量,并按孔号对锚杆进行下料。
②剪裁锚杆应使用砂轮机切割,不得采用氧割或电焊。自由端长度应考虑张拉端张拉时所需要的工作长度(≥50cm)用套丝机进行套丝。锚杆制作完成后,进行外观检验,按锚杆长度、规格对应孔号进行编号。
③ 锚杆制作完成后尽早使用避免长期存放。锚杆应存放在干燥、清洁的地方,锚杆体部分应涂刷水泥浆进行防锈处理,不得受到机械损坏。
(2)锚杆安装。
①锚杆安装前对钻孔重新进行检查,对塌孔、掉块进行清理或处理。对锚杆体进行详细检查,对损坏的防护层、配件、螺纹进行修复。
②推送锚杆时用力要均匀一致,防止在推送过程中损伤锚杆,并注意在推送过程中不得使锚杆体转动,应确保将锚杆体推送至预定的深度。
③ 推送困难时将锚杆抽出,对抽出的锚杆仔细进行检查,并对锚杆的损坏程度、孔的清洁度进行观察,必要时对钻孔重新进行清理。
2.4 注浆
注浆之前将杆体和注浆管一同送入钻好的孔内,将带丝端置于左洞一侧,另一端置于右洞,用带孔的尺寸为150×150×10mm钢板焊在右洞一侧的锚杆端部然后开始注浆,注浆采用活塞式注浆机,浆液水灰比为0.40的纯水泥浆,注浆压力一般为0.4MPa左右。随着水泥浆的灌入,应逐步将注浆管向外拔出自至孔口。在拔管过程中应保证管口始终埋在浆液里面。注浆时压力不宜过大,以见免吹散浆液。当孔中存有积水时,一定要使积水全部排出,待溢出浆液的稠度与注入的浆液的稠度一样后再抽出注浆管。注浆管抽出之后及时使用土工布将管口堵塞,防止浆液流散。
2.5 支垫钢板及千斤顶安装
注浆工序完成以后,将自制的∏型钢垫板固定在围岩上。钢垫板安装时应注意放置位置,确保垫板大面平整与锚杆体垂直且锚杆处于垫板中心位置(见下图)。垫板固定之后将扭矩扳手穿过锚杆套在螺帽上,然后安放锚杆拉拔仪油顶,固定锚头垫板及螺帽。
2.6预应力张拉
油顶固定完以后使用XH/ZY-20T锚杆拉拔仪预加应力至设计的100kN后保持10min。然后进行锁定作业,即将锚头根部的钢板螺帽用扭矩扳手上紧,扭紧力矩≥120N・m。拆卸锚头钢板、拉拔仪油顶,取出扭矩扳手,割除多余锚头,完成锚杆施工。
2.7 封锚
张拉、注浆后用砂轮切割机切掉张拉端多余的锚杆,锚杆在张拉端固定螺母的外露长度不小于30mm,多余的锚杆全部割除掉之后挂φ6钢筋网片,喷C25早强混凝土至设计厚度。
三、结语
关键词 小跨度隧道快速施工
中图分类号:TU74文献标识码: A
1 工程概况
1.1工程总体概况
解放碑地下停车场改造一期工程主要为地下暗挖隧道,部分改造既有人防洞室。其中,出入口一隧道作为施工通道,是整个项目的控制性工程。电力隧道与公路隧道(也称车行隧道)结构共生,位于公路隧道仰拱正下方,同期进行建设。
出入口一车行隧道全长382m,为直边墙圆拱顶单洞设计,净宽7m,采用原地貌暗挖进洞方式。隧道洞口紧邻交通繁忙的北区路,周围环境复杂,施工环境极差。车行隧道结构采用复合式衬砌,初期支护以喷射砼、锚杆、钢拱架、钢筋网为主要支护手段,二次衬砌采用C30防水钢筋混凝土。
1.2地质环境
1.2.1地层岩性
经地面地质调查和钻孔揭示,勘察区出露的地层由上而下依次为第四系全新统人工填土层(Q4ml)、残坡积层(Q4el+dl)及侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)(砂质泥岩、砂岩)沉积岩层。
1.2.2地质构造
拟建场地位于解放碑向斜西翼,场地及周围无断层通过。
2 总体施工组织
2.1工期目标
总工期18个月。工程的工期要求紧,如何充分利用时间空间,增加施工作业面,保证流水作业,缩短施工工期,是施工组织的目标之一。
2.2 总体施工安排
(1)车行隧道采用暗挖法施工,严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”的暗挖方针。施工中严格遵循设计施工步序,由出入口一隧道小里程K0+009开始向大里程K0+382方向施工,在施工过程中逐渐打开工作面。
(2)电力隧道位于公路隧道正下方,利用车行隧道洞室进行洞内明挖。实际施工时,采取车行隧道超前,电力隧道跟进的施工方法。
3 具体施工组织
3.1 施工组织方式探讨
电力隧道与车行隧道结构共生。而由于车行隧道为单洞设计,断面较小(开挖宽度<9m,为小跨度隧道),洞内施工场地十分狭窄,加之爆破开挖、出渣、运料时间均受限,故电力隧道与顶部车行隧道同步开建后,工序间施工干扰非常大。若组织不当,则电力隧道施工后,顶部车行隧道将无法正常施工。
3.1.1组织方式一
车行隧道先行开挖贯通,再开挖、浇筑电力隧道,随后进行车行隧道仰拱浇筑及填充施工,最后进行车行隧道二次衬砌浇筑施工。经分析,无法满足18个月的施工工期要求。
3.1.2组织方式二
若车行隧道与电力隧道完全分开施工,即车行隧道开挖初支施工,仰拱施工,二衬浇筑完成后再开始进行电力隧道开挖初支,二衬浇筑施工。经分析,无法满足18个月的工期要求,且由于车行隧道与电力隧道完全分开建设,工程难度加大,造价大幅增加。
3.1.3组织方式三
在采取一定安全技术措施的前提下,车行隧道与电力隧道交叉施工。此种施工方式能够较好地控制工程造价,并将电力隧道与车行隧道共建产生的工期影响降至最低。故实际施工时,采用此种施工方案。
3.2 确定后的施工组织安排
结合工程特点、施工现状,在保证施工安全和结构安全的情况下,对本工程车行隧道与电力隧道同期共建各工序进行优化安排。
3.2.1可行性分析
(1)电力隧道隔段开挖施工,每开挖30m后跳段7m再进行下一段施工,中部7m未开挖施工区段起到车行隧道直墙底部横向支撑的作用,保证车行隧道稳定。
(2)电力隧道初支后,电力隧道二次衬砌施工前,使用I20(间距1m)工字钢横撑作为电力隧道两侧壁临时加固措施,进而保证车行隧道的稳定性。
(3)车行隧道直墙主要承受水平方向的侧向力。电力隧道未浇筑闭合前,石渣回填及增加临时工字钢横撑后,能够有效保证车行隧道直墙稳定性。
3.2.2进洞区段施工安排
车行隧道进洞段100m范围内及时完成车行隧道仰拱及二衬施工。即采用流水施工方式,尽早将车行隧道封闭成环。
车行隧道开挖初支施工电力隧道开挖初支施工车行隧道左、右侧仰拱及填充交替错距浇筑(至少错开10m)施工电力隧道二次衬砌浇筑施工(安装钢筋、支模、浇筑混凝土流水作业)车行隧道中部仰拱及填充浇筑施工(安装钢筋、支模、浇筑混凝土流水作业)车行隧道二次衬砌浇筑施工。详细施工工序,如图1所示。
图1洞口100m区段车行隧道、电力隧道各工序流水施工平面布置示意图
3.2.3洞内区段具体施工安排
(1)利用纵向栈桥,电力隧道开挖先行于车行隧道二次衬砌施工。防止因电力隧道开挖造成车行隧道应力重新分布,而出现车行隧道二次衬砌失稳的情况发生。在车行隧道二衬施工前需将电力隧道开挖完成,并对电力隧道已开挖区段加强监控量测,在确保车行隧道收敛变形稳定后,再开始车行隧道二次衬砌施工。
(2)电力隧道采取跳槽开挖方式。电力隧道开挖30m后预留7m长的岩柱暂不开挖,待相邻各段30m长的电力隧道二衬及车行隧道中部仰拱浇筑完成后,再施工之前预留的7m长区段范围内的电力隧道二衬结构及车行隧道中部仰拱。
(3)车行隧道仰拱采取分三幅施工的方式。在已开挖电力隧道的区段,电力隧道两侧(左、右侧)车行隧道仰拱先行施工,保证车行隧道二次衬砌能够进行作业。待电力隧道二次衬砌结构施工完成后,再将中间一幅车行隧道仰拱施工完成。
(4)电力隧道二次衬砌施工时,使用横向栈桥,保证洞内运输车辆能够通行。
(5)车行隧道二次衬砌与电力隧道二次衬砌、车行隧道中部仰拱及填充同时交叉施工。
(6)详细施工工序,如图2所示。
车行隧道开挖初支施工电力隧道跳段(每开挖30m,预留7m岩柱暂不开挖)开挖初支施工车行隧道左、右侧仰拱及填充交替错距浇筑(至少错开10m)施工电力隧道二次衬砌浇筑施工(安装钢筋、支模、浇筑混凝土流水作业)车行隧道中部仰拱及填充浇筑施工(安装钢筋、支模、浇筑混凝土流水作业)车行隧道二次衬砌在车行隧道左、右侧仰拱施工完成后,与电力隧道二次衬砌及车行隧道中部仰拱交叉施工。
图2洞内区段车行隧道、电力隧道各工序流水施工平面布置示意图)
3.2.4 施工栈桥型式
(1)纵向栈桥
纵向栈桥在电力隧道开挖施工时使用,通过沿隧道走向铺设纵向栈桥,使得上部车行隧道相关机械、车辆能够正常通行。
每幅仰拱栈桥由两片梁板组成,每片梁板由5根I32a工字钢焊接而成,宽1.25m,长12 m(两侧搭接1.5m),每两根I32a工字钢中间用I20工字钢焊接联接成一个整体。梁板上面满焊间距为10cm的Φ22钢筋。采用12mm厚钢板焊接进行加劲, 间隔1.5m。
(2)横向栈桥
横向栈桥在电力隧道二次衬砌浇筑、车行隧道中部仰拱及填充浇筑时使用,保证车行隧道掌子面出渣、运输等不因电力隧道施工而中断。混凝土浇注完毕后,进行洒水养护,达到行车强度后,移动栈桥进入下一节段电力隧道二次衬砌施工。
每片横向栈桥由10根I20b工字钢焊接而成,宽1.5m,长6m(两侧搭接1.4m),每两根I20b工字钢中间用I20b工字钢焊接联接成一个整体。梁板上面满焊间距为20cm的Φ25钢筋。
4 工期效果
工地地处繁华的重庆市解放碑,考虑施工期间放假、恶劣天气、混凝土供应延迟等影响,根据现场实际情况,得出使用快速施工方法后,隧道施工各工序每日施工进尺:
电力隧道开挖初支施工1m/天;电力隧道二次衬砌浇筑施工1m/天;车行隧道左、右侧仰拱及填充浇筑施工2m/天;车行隧道二次衬砌浇筑施工2m/天;车行隧道中部仰拱及填充浇筑施工2m/天。从而满足了本工程的总体工期要求。
5 结束语
独头小跨度隧道施工场地狭窄,工序交叉干扰严重,怎样安全、快速地打开工作面,建成关键线路上的施工通道,往往是实现总工期的关键。
城市地下独头小跨度隧道施工质量要求高、安全风险大。各工序交叉作业, 要做到快速施工,必须综合考虑施工的合理性和可行性,并做好以下几项工作:
(1)在充分保证工程结构和施工安全的前提下,合理进行施工组织安排,实现工序优化。完善车行隧道仰拱、二衬施作、电力隧道结构施作工序顺序安排。
(2)充分利用现有资源,保证工程质量、安全、环境目标及职业健康、消防等要求。
(3)确保车行隧道施工安全,电力隧道跳槽开挖,间距30m左右。
(4)应及时跟进车行隧道仰拱及二次衬砌的施工,仰拱分幅施工时间隔不得过长。
关键词:高速公路隧道;应急管理;应急预案
一、高速公路突发事件应急管理中存在的问题
1、应急预案体系建立不够完善
尽管目前在大部分国家和地区当中,对高速公路中突发事件的应急预案体系已经做出了明确的规划,但是在以隧道为主的交通管理中,专项的应急预案还存在大量的空白有待填补。无论是国家还是地区中,对公路突发事件的应急预案主要应对方向都是在道路方向的,或以水害、地质灾害以及气象方向的灾害为主要应对内容。高速公路中的隧道虽然属于高速公路特殊运营设施,但是由于其结构、建设方式、危害方式以及应急救援等方面,与其他方向上的灾害应对工作有着明显不同,因此在隧道突发事件的应急管理方面因为重视程度的不足存在一定的缺失。在突发事件应对机构的管理系统上,目前实施的应急管理措施大多仍停留在不完善阶段或趋于表面,因此一旦发生突发事件,需要多部门协同时,这些机构缺少了相应的协调权限,也会不利于突发事件应对的及时性。
2、缺少专业的救援应急系统支持
在高速公路隧道中发生事故时,由于隧道的特殊属性,进行救援工作往往具有较强的专业性,而且这种救援工作还具有一定的危险性,一般要有当地的消防部门或者公安系统来协助完成。而管理的单位极少有拥有此类应急能力,因此,在发生事故的第一时间,需要沟通相关部门进行,有时会错过进行救援的最佳时间。尽管一些交通运输单位同样配备了相应的应急救援人员系统作为救援支持,但是这些人员无论是行动能力、响应效率还是应急速度等方面,与满足隧道应急救援的条件还存在着很大差距,更多时候只能给后续专业的救援队伍提供一定的协作帮助。
3、隧道中受运营车辆影响和隐患较大
隧道的运营管理中,目前进行的隧道建设还无法对特殊车辆进行有效甄别,在国内能源尤其是以石油资源为主的运输工作中,发生交通事故的概率较大,这类交通事故由于运载物质的特殊,也会带来较大的影响,而这种影响在隧道中会因为隧道内部的结构和环境造成更大的危害。除了隧道特殊属性的因素外,此类车辆在运行过程中也存在很多需要重点关注的问题,一般像这类危险品的运输工作是需要有专业人员进行运送,而实际行车过程中,由于人员成本等问题,恰恰缺少这种押运人员作为安全的保障,这也导致了一些隐患问题存在,给应急管理工作造成阻碍。
4、超载现象频繁,问题治理困难
超限超载一直是道路运营中压力打击的违规行为,但是目前的运输市场行情导致了一些运输人员在进行运输工作时,为了利益方面的考虑,超限超载地进行运输,造成了在隧道中发生问题更加不可控制,这样的情况在全国范围内都较为常见,也是引起隧道内交通事故的主要原因之一。
5、隧道内安全设施的管理难度较大
隧道中一些基础系统的建设必然离不开能源的支持,以电能为主的能源在隧道运营以及应急系统安全管理上有着十分重要的意义。但是在一些隧道位置较为偏僻的电力系统中,仍主要依靠农业电力来供应,这也就造成在隧道供电系统不能全面进行,部分地区还存在着间歇供电等问题。电路供应不足,相应的设备也缺乏主要的保障,由于隧道中设备的不断增多,进而在现代隧道建设中,需要进行维护的机电设备,在种类、数量、结构等多个方面已经越来越复杂而庞大,需要的维护人员也在数量和素质上被提出了更高的要求,而这也正是当前在隧道运营公司出现的一个主要问题。
二、高速公路突发事件应急管理工作的对策
1、在应急管理机制上进行有效健全
统一的应急机构是各部门在应急工作中发挥出作用的一个重要保证,因此对于相似的隧道交通层面应急救援工作中,地方政府应当在日常工作里建立起能够对救援工作所涉及部门的统一协调指挥工作,在机构和运行的机制方面保证应急救援工作统一调动与指挥。从行政单位开始,联合公安消防、医疗部门以及行业的管理单位等多个部门相互协调,在对突发事件的应急工作管理时,做到统一指挥统一调动,确保工作的合理、高效_展。
2、对应急管理制度和预案的建立
隧道应急预案应当加入到隧道的日常管理工作当中,并将此类工作作为行业中的指导文件对各个地区进行传达。自地区高层机构开始每一层级应设立专门的隧道突发事件应急预案作为应对,预案应当按照可行、具体、专项的原则进行制定,将应急工作的各个流程进行细化,保证能够在突发事件发生时发挥出应有的作用。
另外在管理上也要制定相应的管理制度作为保障,由主管领导带头,严格执行值班制度,对一线保障工作进行重点巡查,确保每个岗位都有相应的工作人员进行全天候值班工作,在值班工作中,各部门之间也要保证信息交流的通畅,一旦某一部门发生特殊状况,立即启动应急机制,协同其他部门进行事故的排查处理。
3、应急队伍的建立
综合性应急队伍一直是我国应急管理工作里的短板,在近年来我国对应急管理工作的逐渐重视,对综合性应急救援队伍的建立也逐渐成为工作中一个发展的重要方向,此类队伍应当具备成熟的救援体系、救援设备与技术,并在现场医疗救助、现场场地规划、解救被困者方面具备优势资源和力量。而这类队伍的建立,除了隧道所在的主管单位外,还要立案和上级政府的公安消防以及医疗系统,并配合、武警部队作为突击力量,建设处能够快速反应,正确处理应急工作的综合性应急救援队伍,确保应急工作顺利地开展。
4、对车辆管理及隧道安全管控的强化
交警部门要加强驾驶员隧道行车安全意识的宣传教育,提高隧道行车安全意识。交警要治理超速、违停、占道行驶等不文明驾驶行为,同时要严厉打击损坏、盗窃高速公路沿线设施的违法行为,加强特长隧道交通违法行为的查处力度。运管部门要加大对违法改装、加长、加宽大货车的监管力度。按照我国相关法律规定,危险化学品运输车辆由公安机关依法履行管理职责。作为高速公路运营管理部门,为最大限度预防和减少危险化学品道路交通事故,应积极配合公安部门,采取多项措施,强化运营路段危险化学品运输车辆管理,保障所辖段高速公路的安全畅通。
参考文献:
[1] 欧阳娜.高速公路运营隧道安全现状与对策分析[J].公路交通科技:应用技术版,2016(11).
关键词:安全评估;数值模拟;检测
Abstract: Through the tunnel lining defects during the shutdown, section profile, lining thickness and wall is not dense belt detection, combining with FLAC numerical simulation, the safety evaluation of the tunnel. The results show that the tunnel has been completed, the initial support to meet the basic requirements of stability, but there are still some shortcomings, such as water leakage, behind the lining not dense and the existence of stress concentration zone and uneven stress region, these influences on the tunnel safety during the suspension of a certain degree. Based on the detection and analysis, the tunnel during shutdown maintenance management proposals.
Key words: safety evaluation; numerical simulation; detection
中图分类号:U415.6
1 工程概况
1.1 隧道技术标准
北京某检测的隧道全长713m。隧道建筑限界:净宽9.0m(0.75m+0.25m+3.50×2m+0.25m+0.75m),限高5.0 m。场地地形起伏比较大,周围无明显河流、无地下水,隧道内可能有溶洞及瓦斯,该隧道为公路中隧道。检测前已完成上台阶开挖支护至K6+800(累计160m);完成下台阶仰拱累计142m。
1.2 隧道工程地质条件情况
隧道围岩分级中,Ⅳ级围岩总长498m,占隧道总长的69.8%;Ⅴ级围岩总长215m,占隧道总长的30.2%。
隧道进口段(K6+640~K6+705)与地形近于直交,无偏压荷载,围岩级别为Ⅴ级,洞身及洞身以上2 倍洞径范围内的岩性主要为可塑~硬塑亚黏土、强风化灰岩和中等风化灰岩,岩体风化破碎,裂隙发育,开挖后易坍塌,稳定性差。
隧道洞身(K6+705~K7+203)围岩级别为Ⅳ级,洞身及洞身以上 2 倍洞径范围内的岩性主要为微风化灰岩,节理裂隙发育,开挖后支护不当易坍塌、冒顶,稳定性较差。
隧道出口段(K7+203~K7+353)与地形近于直交,无偏压荷载,围岩级别为Ⅴ级,洞身及洞身以上2 倍洞径范围内的岩性主要为可塑~硬塑亚黏土、强风化灰岩或砂岩、强风化页岩。岩体风化破碎,裂隙发育,开挖后易坍塌,稳定性差 。
2 隧道检测
2.1 检测项目和方法
(1 )衬砌缺陷和渗漏水检查
检查采用步行方式,配备必要的检查工具或设备,进行目测或量测检查。主要采用目测配合钢卷尺、皮尺和宽度观测仪等量测设备,对洞口、衬砌等进行外观检查,包含衬砌裂缝形态和分布、混凝土外观缺陷、渗漏水分布及程度等。
(2)隧道断面内轮廓检查
使用瑞士徕卡TPS1200 隧道断面仪,断面检测根据现场的实际情况,每20m测量一个断面,对于病害严重部位酌情加密,通过对已完成二衬和初衬部分隧道断面进行量测,判定其是否满足设计断面轮廓要求。
(3 )衬砌厚度、空洞及不密实带检查
采用瑞典 M A L A 公司生产的RAMAC 型地质雷达,根据场地的具体情况以及隧道各部分在结构受力方面的重要性,原则上在每个隧道应分别在拱顶及左右拱腰各布置一条测线,但由于检测施工条件的限制,在隧道桩号K6+790~K6+798布置了拱顶及左右拱腰测线,并在已建成部分全长范围左右边墙布置长测线。同时在测线上选取典型位置钻孔取样,并对钻孔取芯衬砌厚度与设计衬砌厚度以及用雷达分析的厚度进行对比,分析实际衬砌厚度是否满足设计和稳定性要求,同时检测初衬壁后空洞与密实状态。
2.2 检测结果及分析
(1 )衬砌外观检查结果及分析通过检查,在已做好的初期支护中,存在2处渗水,分别位于K6+640整个拱圈内和K6+658左拱腰至左墙脚范围内,且渗水面积均大于5m2,并且整个洞身存在喷浆不均匀现象。原因在于隧道开挖中产生松弛地压,围岩不能承受自重,而作为荷载作用在衬砌上,当承载力不足时在局部有张开性开裂趋势,并且由于施工的不合理超挖,衬砌背后产生空洞,空洞不仅使围岩松弛程度和地压增加,也阻碍了被动土压力的产生,由此导致了局部漏水现象。由于本隧道的排水系统还不完整,地下水位会上升产生水压使围岩和衬砌劣化。
(2 )断面内轮廓检查结果分析
根据本次检测的断面情况,发现黎园岭隧道断面拱顶部位普遍超挖,其具体情况如表1,其中最小为44.9cm,最大可达68.2cm。判断为施工安装钢拱架的需要及喷浆不足所致。边墙断面基本上没有较大的侵限和变形,其他各点基本都能与设计断面吻合。
(3)衬砌背后检测结果分析
经过对雷达数据进行处理和分析,隧道的检测结果如下:初衬厚度相对比较均匀,厚度一般在22~23cm之间,且右测线的初衬厚度比左测线的厚度大,左腰线上K6+778~掌子面,初衬厚度相对较小,一般在19~21cm 之间。在桩号K6+795~K6+798范围拱顶深度范围0.7~1.0m内出现30cm宽的松动带。结果显示,衬砌背后松动带与漏水处位置基本吻合,松动或空洞上部的岩体可能与围岩分离而掉落,因此会对衬砌产生冲击,在衬砌强度不足时,尤其是在二衬尚未施做时,会导致开裂甚至突然崩塌。
综上所述,该隧道所检测的缺陷主要由于围岩级别较低、施工超挖和结构不完全所致。从隧道的渗漏水、轮廓检测和衬砌背后空洞不密实带情况上看,该已建隧道情况基本良好,短期内不会影响隧道的整体稳定性,但是对其存在的局部漏水、喷浆不均和背后不密实现象应及时处理,防止外因和内因组合,造成综合型破坏,以保证停工期间的安全和完成工后隧道运营期间的长期稳定。
3 隧道受力变形数值模拟分析
本文计算采FLAC2D软件对已建成隧道部分进行模拟,然后根据《公路隧道设计规范》进行结构承载能力进行复核。在不同围岩条件和支护结构条件下,分别对隧道结构未完全建成时进行位移分析和稳定性评价。
3.1 模型建立
模型建立时对实际情况进行了部分简化,根据巷道开挖的影响范围一般是 5D(D 是巷道跨度或巷道直径)。这里巷道跨度大约为76m,巷道开挖的影响范围是3 8 m。因此模型的上方取至山顶,左右方各取 38m,下方 12m,模型尺寸为宽×高=76m ×70m。模型边界采用齐次边界条件,上部边界取为自由面,下部边界取为固定边界,左右边界岩体沿着X方向的位移被约束。工型钢支架采用梁单元模拟,混凝土喷层采用 l i n e r 单元模拟 。
3.2 基本假定和相关参数选取
采用地层- 结构模型,按照平面应变问题处理,以下假定:
(1) 对岩层材料采用理想弹塑性模型和Mohr-Coulomb 屈服准则,大应变变形模式,结构材料均采用线弹性本构模型 ;
(2) 根据地质资料,假定地表面和各土层均呈匀质水平层状分布;
(3) 不考虑岩体的构造应力场,只考虑自重应力场;
(4) 钢架各节点均为刚性节点,不考虑支架的节间搭接部分;
(5) 围岩应力采用两次进行释放,根据工程类比与理论估算,第一次释放率设为 20%。围岩和单元结构参数如表 2、表 3 所示 :
3.3 计算结果分析
在围岩应力分析中采用全断面一次性开挖,通过对已支护结构和围岩的相互作用分析,得出Ⅳ级围岩中的应力云图、位移云图和塑性区图如图 1 ~6 所示。从围岩应力云图可以看出,在隧道目前施工完成的结构中,两腰应力集中,最大为 3.0e6Pa;从位移云图中看出,顶板为7.5mm,底板为7.5mm。底板位移之所以比顶板大是因为本隧道支护为钢架全封闭支护,上部应力通过钢架传到底部,大部分由钢架底部承担,如不加以控制很容易造成底板低鼓,这恰与设计中底板填145mm 混凝土控制底板变形片石相符。顶板没有出现塑性区,两腰处塑性区为8.00m,底板不存在塑性区。
由工型钢支架和混凝土喷层弯矩和轴力云图看出,最大值出现在曲墙墙脚处最大值分别为34.83KN.m和1004KN,得出安全系数分别为1.4 和1.7。
综上所述:隧道虽未完成全部支护,但目前已建成的初期支护可以满足隧道的稳定性要求。
本文对Ⅴ级围岩和隧道洞口部分也进行了模拟,其支护结构的安全系数均>1.4 ,满足稳定性要求。
4 隧道停工期间维护建议
根据工程的特殊性和现场情况,结合隧道本身已经表现出来问题,在停工期内为保证安全,建议采取以下措施:
(1) 对在Ⅴ级围岩区检测到的两处渗水, 要及时进行排堵整治,对于线渗漏采用导管法,即在衬砌表面装上平行管或在漏水处补V形或U型槽,而后用管材或合成橡胶等整形材料进行导水;对大面积的渗漏进行喷射砂浆,及适当考虑两种方法综合治理,为停工期间及隧道完全建成后消除安全隐患;
(2) 由于隧道Ⅳ级围岩区存在普遍存
在的初次支护喷浆不均情况,应喷射补充均匀,以防止二衬做后拱背留有空洞,对较大的超挖区和衬砌背后不密实区应进行注浆加固处理;
(3) 根据模拟分析,最大弯矩值和轴力值进出现在曲墙墙脚处,最大位移出现在地板处,因此建议在停工前补设仰供,并完成底板片石混凝土的充填;
(4) 由于掌子面处受力不均,且雷达结果显示厚度不足,建议对其补浆增厚,或根据现场条件采用其他方式补强 ;
(5) 由于停工期间的确定因素,应加强对隧道的收敛、变形的监测,出现异常情况,及时进行处理。
5 结束语
无论对运营隧道还是建设中隧道,都要坚持预防为主,早发现、及时维护的维修管理理念。特别是对未建成隧道:初衬是否均匀,本身结构是否存在缺陷,以及是否存在渗漏水现象,对二次支护后是否能安全运营有着重要的意义。
根据检测结果,隧道的渗漏水位置、衬砌背后空洞或不密实带、以及衬砌厚度不足位置基本相对应,因此要求在隧道施工中,应合理控制超挖,以防背后产生空洞,从而导致一系列安全隐患。
用 FLAC2D 能有效地分析围岩的应力分布和预测拟建隧道对支护结构产生的变形影响,本文以未建成隧道为背景进行数值模拟,证实这种安全评估方法的可行性,并为此工程
提出关注重点。即应重点关注应力集中带,及受力不平衡区域。对其在停工前应做好充分的强度保障,如增设仰供,充填混凝土底板等。
参考文献
[1]陶连金,唐四海,金亮. 隧道上穿既有车站结构的变形预测和安全评估[J].地下空间与工程学报.2008. 4(3):442-447