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中图分类号:U455文献标识码: A
浅埋偏压隧道施工是我国隧道工程中一个重要的组成部分,其对工程的施工技术上有着较高的要求,需要对多方面进行认真的考虑。对此,文章通过下文对浅埋偏压隧道施工力学效应与风险评估上进行了阐述,进而为以后类似工程的施工提供一定的借鉴作用。
一、力学效应分析
1、确定荷载
开挖隧道工程,容易将围岩原来的平衡状态破坏,同时,也会有一定的变化出现在隧洞四周各个点的应力中,有位移的情况出现在各个点中,需要重新调整应力,来争取平衡。因为挖掘,就会有一定的变化出现在主应力方向和隧洞岩体应力中,应力重分布即为这种现象。应力状态在应力重分布之后,即为围岩应力情况,进而对围岩以前的原始应力状态进行区分。在隧道围岩和支护结构相互接触的时候,就会有一定的荷载作用出现在支护系统中。地下工程支护结构荷载密切的联系着地下岩体的地应力,还同结构刚度和开挖影响上联系密切,因此,对于地下工程结构荷载进行正确确定,应力荷载图如图1所示。
图1
2、分析围岩应力场
在对隧道进行评价中,围岩应力是其中的主要指标,要对隧道的主要应力、围岩塑性区和主应力矢量图等进行综合的分析,其应力图如图2所示。
一般的时候,在受压的状态下存在着围岩的大部分区域,应力集中的现象会出现在隧道的某个部位中,应力值一般都比较大。有硬拉力区会存在于左右拱脚、隧道拱顶处,就会由塑性区取代各个受拉区,这样就会有很大的范围存在于塑性区中,因此围堰就会失去稳定,并且通过相关调查发现,会有不对称的应力存在于隧道中,这样就会存在较为严重的偏压。
图2
3、分析支护结构力
在设计隧道结构时,设计人员往往非常关注于支护结构施工和施工完成的内力,在工程设计中,其是当中的关键指标,所以,对于不同条件下的支护结构内力进行探讨和研究也是不能缺少的。
锚杆、二次衬砌和喷射混凝土为本次对支护进行研究的主要内容。分析喷射混凝土内力情况,在工程中,左右不对称的情况会明显的出现在喷射混凝土轴力当中,说明在轴力中已经表现出了偏压效应;并且剪力和喷射混凝土弯矩也有不对称的情况出现,在隧道的某个部位中容易出现剪力和弯矩的最大值。分析锚杆轴力的分布情况,拉力值在其中会非常大,这样受压的情况就会出现在隧道的某个部位中,和一般情况下锚杆受力特征进行比较,这是偏压情况锚杆受力与其的主要区别所在。
4、分析边界的条件
在模拟隧道结构的有限元数值时,在进行计算的过程中,通常对代表性强的典型断面进行选择,对于原始岩体的状态用边界条件来估量,数值模拟结果的准确性和正确性在一定程度上是由边界条件的选择来决定的。为了将边界效应影响计算结果的程度降低下来,应该是具体的情况同边界的条件尽量的保持一致,这样需要有足够大的模型,然而,存在过大的模型,又会出现过大的计算范围,就会增多网格单元的划分,这样就会大大的提升计算的工作量,相应也不会过多的提高计算的精度。
因此,在具体的研究过程中,对隧道开挖影响四周岩体的情况在普通的情况下进行计算,进而将和具体工程相互符合的便捷条件获取出来。
二、风险评估
有着一定的复杂性存在于隧道工程中,有着较大的不确定性存在于隧道开挖中,针对复杂区域实施不确定性的分析是非常必要的。
辨别隧道施工围岩的稳定性:因为此项工程较为复杂,有着较多的不确定性因素,这样就会有一定的风险存在于隧道的开挖中,现阶段设计隧道工程时,以工程类比和简化计算为主,辅以有限元的计算,因为在很大程度上简化了隧道工程的计算模型,并且将很多情况建设了出来,这样就难以保证计算模型中模型参数的正确性,有很大的不确定因素存在于参数的取值中。
首先,辨别偏压程度。地质因素、施工方法和地形因素等会影响到偏压隧道的形成。这样在判断隧道偏压程度中,一个公认的定义现阶段还不存在,分析具体的工程项目,不对称情况出现在隧道中是偏压隧道的一个主要的特征。所以,在对这种不对称情况在偏压隧道开挖之后进行分析,是对偏压程度进行研究的一种非常有效的方式。
其次,辨别围岩强度发挥程度。在没有明显的特征存在于隧道偏压效应中时,在开挖隧道之后,并没有绝对稳定的状态存在于围岩中,比如,一些工况中没有存在于偏压效应不明显的情况,但是,自承能力在隧道围岩中已经被充分的发挥了出来,充分的发挥出了围岩的强度,这样就会有塑性区即将出现在围岩中,所以,面对这样的情况,就未必会有比较稳定的隧道。所以,应该在围岩强度发挥程度或者隧道围岩的自承能力发挥程度的基础上,来进一步的辨别隧道的稳定性。
对于隧道围岩强度的发挥程度或者自承能力发挥程度,用隧道围岩的自承效应系数表现出来,存在着越低的自承效应系数,就会有越高程度的围岩强度发挥存在,这样就证明围岩并不够稳定;相反,其存在越高的自承效应系数,就会有越低的围岩强度发挥程度存在,这样围岩的稳定性就会越高。
再次,辨别浅埋偏压隧道施工的稳定性。通过上面的分析我们知道,对隧道围岩自承能力的发挥程度和隧道偏压效应的强弱应该综合的进行考虑,来有效的辨别浅埋隧道开挖的稳定性:
第一,对于隧道的偏压效应程度,从偏压隧道左右拱肩Y向位移的差值来进行衡量,有越大的位置差值存在于隧道左右拱肩Y向位移中,表明有较强的隧道偏压效应,这样就说明隧道的稳定程度不够;当位移差值不大的情况存在于隧道左右拱肩处,则表明隧道没有过强的偏压效应,这样就证明隧道较为稳定,在判断中,还需要根据这一步再次进行细化。
第二,一些隧道中一旦没有较为明显的偏差效应,在对隧道的稳定性进行判定的过程中,应该对围岩的自承能力发挥程度上进一步去考虑分析,有着越低的围岩承载效应系数,表明有着越高的隧道围岩自承能力发挥程度,这样就会有越低的围岩安全储备,这样隧道的稳定性相对来讲也就越低,对应的隧道稳定性就会越强。
三、控制措施
根据以上力学效应的相关分析及对其风险的评估,为了更好控制施工,采取以下主要措施:
(一)使用长管棚进行支护
使用管棚花管进行扩散注浆,这样的方法可以将岩体的结构改变,能够将破碎的岩体形成固结的岩体,使用钢管注浆,能够提高管棚的抗剪切能力,整个管棚通过洞口承重墙能够在一定程度上将山体对围岩的压力减轻,将偏压的不良影响有效减轻。
(二)采用三侧壁导坑法工艺施工
由于隧道的跨度比较大,埋深比较浅,围岩的级别相对较低,造成洞身的受压不平衡,为了减小开挖面,一般采用三侧壁导坑法工艺施工,首先开挖中导坑,之后再开挖侧导坑。在中隔墙结束施工之后,及时对中隔墙的两侧进行支撑,可以架设水平支撑,使其支撑能力增强。
(三)用卸载的方式将偏压改变
隧道的出口处处于偏压地段,对此的控制措施应该采用卸载反压回填土的方法,这样能够有效地调整隧道出口处的偏压,在卸载反压回填施工结束后,要对回填面进行喷射砼防护施工。
四、结语
综上所述,在社会经济发展的推动下,我国的隧道工程获得了前所未有的发展。但是,因为施工环境的日益复杂化,并且浅埋偏压隧道的施工项目在不断地增多,所以在具体施工的过程中,我们需要对施工力学效应上进行认真的考虑,进而将施工及后期应用中的风险降低下来。这就需要有关的施工单位及施工人员需要认真的学习当前的重要理论知识,为我国工程建设的安全顺利进行提供一定的保证。
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关键词:隧道过程 施工 风险管理 风险控制
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0144-02
风险(Risk)是指损失发生的不确定性,它是不利事件或损失发生的概率及其后果的函数[1~2]。根据这一定义,风险可以通过量化来衡量,可将其表达为:
式中,为风险事件发生的可能性;为风险事件发生对工程项目的影响结果。
对于大型土木工程项目如隧道工程等,受到社会和自然环境的影响,其建设一般均需很长的建造期和较高的造价以及众多参与者。由工程项目开始到完成的过程中以及建成后的运营阶段,都存在很多的风险和不确定性。如果可以对风险适当地加以控制,则可以产生巨大的社会效益和经济效益。隧道工程全寿命期内的风险包括施工风险、合同风险及市场风险等多种。本文仅就隧道施工过程中的风险管理相关内容进行阐述,对在施工过程中可能发生的风险就识别、评估方法,以及减轻和控制的措施进行分析与探讨,为隧道施工风险管理提供参考[3]。
1 隧道施工风险的特有特征
隧道施工属于地下作业,照明通风、岩爆塌方等问题都是地下施工有的问题。另外,由于地质勘探的局限性、隧道所处地质条件的复杂性和多变性,地质条件的优劣及是否准确勘察直接影响隧道施工安全、质量和进度。所以,隧道工程施工风险除具有一般风险的特征外,还具有许多自身所独有的特点,主要表现为隧道施工风险对工程地质和水文地质条件具有高度依赖性,以及由此产生的隧道施工风险的隐蔽性和风险发生的随机性。同时,隧道施工风险的后果非常严重,影响较大,且隧道工程施工的开展也会加大风险发生的可能性。另外,隧道施工风险还与其现场环境等有一定关系。
根据隧道风险的特点,结合已有研究和经验积累,隧道工程施工中常见的风险因素具体包括施工风险(如可能造成重大风险事故的塌方、岩爆、突水等),技术风险(如施工技术不合理、爆破控制不当等),自然风险(如不可抗拒的自然灾害等),管理风险(如管理人员不合格等)和设备风险(如设备安装事故等)[4~5]。
基于隧道施工风险诸多的独特性,在隧道施工过程风险管理中充分认识与了解这些特性,针对不同的特性采取相应的措施等予以应对和控制,以实现对隧道施工风险的有效管理。
2 隧道施工风险管理的基本内容
隧道工程项目是一个投资大、工期长、涉及面广的复杂系统,在这些项目的建设过程中还会存在许多的不确定性和不可预见的因素,因而隧道工程建设中存在较大、较多风险因素。为使各风险因素对工程项目造成的不利影响降至最低,有必要在隧道工程施工中实施合理有效的风险管理。通过风险规划、风险分析和风险监控,科学合理地使用管理方法、技术手段对项目涉及的风险实施有效控制,主动系统地对项目风险进行全过程管理及监控,达到降低项目风险,妥善处理风险事故不利后果的目的[6]。
3 隧道施工风险识别与评估
隧道施工风险管理的目的是通过有效的风险管理使隧道施工过程中可能产生的风险及后果降至最小。而风险识别作为整个风险管理的开始和基础,能否准确、全面识别风险因素显得尤为重要。风险评估则是在风险识别的基础上,通过系统分析和判别风险的各种因素,综合评价其影响水平。
简单来讲,风险识别的首要任务是找出风险因素,并定性判别风险的性质、发生的可能性以及对工程项目的影响水平。即通过某种或几种方法的结合,尽可能全面地对工程项目所面临的和潜在的风险,并加以分析、判断、归类的过程。目前隧道工程中常用的风险识别方法整体上分为定性的、定量的和综合的三种识别方法。定性的识别方法一般比较直观,对识别人的经验水平等要求较高,主要有专家调查法,幕景分析法,头脑风暴等;对于较为复杂的隧道工程一般需要比较系统的风险识别,定量的识别方法主要有敏感性分析,蒙特卡罗模拟,故障树分析法等;而综合的风险因素识别方法综合了定性的和定量的分析方法,主要有系统动力学,影响图分析法,SWOT分析方法等。
在准确、全面识别风险事件后,要对其进行相应的风险评估。目前常用的风险评估方法有十多种。总的来说,风险评估方法可分为定性的和定量的风险评估两种。隧道施工风险评估是个非常复杂的系统,在隧道工程建设前期,由于地质等不确定性,获得的信息量较少,这时可通过定性的风险评估方法对影响隧道施工的关键因素如工期、费用等进行预测,为方案决策提供数据基础;而在结构详细设计及施工运营阶段后,地层信息、周围环境及设计目标等参数已较明确,在借鉴已有工程经验的基础上,可选用定量的风险评估方法进行全面准确的评估。然而,不同的风险评估方法由于数理机理不同,在分析问题的深度、广度和精确度方面亦不相同。目前主要采用的风险评估方法[7]有定性的和定量的分析方法。其中定性的方法有风险矩阵,风险指数,MS风险评价体系;定量的主要有Mult irisk、TCM模型、DAT模型、CEVP模型等方法。
风险评估具有超前性,准确、定量的预测潜在风险事件发生的可能性及可能带来的损失大小非常困难。但在同类事件的统计资料数据等不足的情况下,定性分析也非常重要。由于隧道施工环境复杂以及相关资料等的缺乏,目前主要依赖于专家调查法。因此实践中应根据工程的具体政策、目标、评价目的和评估的不同阶段而选用定性或定量或二者兼而有之的风险评估方法[8]。
【关键词】隧道;施工安全;管理
随着中国经济的飞速发展,中国的交通事业快速发展,在众多的交通工程中隧道特别是高危险隧道出现的几率越来越大。隧道施工向来是交通工程施工的重点和难点,如何控制隧道施工风险和如何有效的组织施工是所有施工单位一直思考和忧虑的问题。因此,在隧道施工管理中做好安全管理,对于减少损失、保证工程质量和降低施工人员事故具有积极意义。
1、加强风险管理
风险评估与管理必须贯穿于铁路隧道施工全过程,必须加强隧道施工过程的风险防范和风险管理,分阶段进行风险监控和管理,落实各项风险防范措施。
(1)要有专门的公司对隧道的风险评估全面负责,公司工程部负责制定风险评估和风险管理工作管理办法,督导施工单位开展施工阶段风险评估工作;(2)施工单位根据制定的《工程风险评估管理办法》中有关施工阶段风险评估的相关要求进行风险评估。根据设计阶段的评估结果,在超前地质预报和围岩量测的基础上进一步评估设计确定的风险源、风险等级,对工程措施、施工方法和支护参数进行评估,提出相应的施工措施;(3)监理单位督促施工单位制订并实施风险防范措施
2、强化施工组织的安全设计
2.1施工安全设计
安全生产保证措施是实施性施工组织设计的重要内容。根据隧道设计文件的“施工安全设计”、施工阶段超前地质预报和风险评估意见,细化工程措施,必要时进行专题研究进行分析论证。尤其是对穿越断层破碎带、岩溶等不良地质和特殊岩土的隧道,必须编制专项施工方案及相应安全保证措施,编制有针对性的应急预案。
2.2隧道施工组织设计的审批和实施
(1)长度1000m及以下的一般地质隧道施工组织设计,由总监理工程师审批后实施;(2)长度1000m以上隧道和不良地质、特殊岩土、深埋隧道的施工组织设计,须经施工单位集团公司审查;总监理工程师审核后报工程部审批;(3)按经审查批准的施工方案组织实施。如需调整,一般隧道经总监理工程师组织设计、施工单位研究后报公司工程部批准;重点隧道重大施工方案调整须报铁道部批准。
2.3做好超前地质预报
由于目前勘察手段、时间、费用以及判释水平等因素限制,在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况,特别是存在的对隧道施工安全有很大威胁的岩溶、断层、富水裂隙、暗河等也不能准确判释和提示,因此施工中进行超前地质预测预报是确保施工安全必不可少的手段。
(1)勘察设计单位负责超前地质预报方案编制,指导施工单位实施方案,依据超前预报成果修正设计。超前地质预报方案要明确隧道超前地质预报等级、预报方法、预报内容、预报频次、实施计划,提出仪器配置和操作要求、信息判释、数据采集与处理、预报成果编制等技术要求。
(2)施工单位按照超前地质预报方案编制实施细则并实施,对超前地质预报成果及数据真实性负责。应将超前地质预报纳入工序管理,严格按预报方案和实施细则实施。
(3)监理单位负责检查施工单位现场地质、物探专业技术人员数量及能力,设备类型及数量,超前地质预报的实施和数据采集情况;进行相关协调工作。
3、合理的开挖方案
开挖方案应认真执行设计方案。根据超前地质预报和掌子面实际地质情况需更改设计开挖方案的,按设计变更处理。开挖方案常见方法有:全断面法、台阶法、交叉中隔壁法和双侧壁导坑法。
3.1全断面法
隧道工程中采用全断面一次开挖成形的施工方法。是将全部设计断面一次开挖成型,再修筑衬砌,一般可适用于Ⅴ~Ⅵ类围岩,因开挖作业面大,钻爆效率高可采用凿岩台车和高效运装机。
3.2交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是将大断面隧道分部分块开挖,先开挖隧道一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,再开挖隧道另一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,最后分别开挖隧道左右两块底部,形成隧道初期支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式的隧道开挖施工方法,一般适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩,也可用于浅埋隧道施工。
3.3台阶法
台阶法分为两台阶法和三台阶法施工,其中两台阶一般适用于Ⅲ级围岩施工。在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个工作面,以前后七个不同位置相互错开同时开挖,然后分部及时支护,形成支护整体。缩小作业循环时间,逐步向纵深推进的隧道开挖施工方法,一般适用于黄土地区隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ级围岩地段。
3.4双侧壁导坑法
双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑周边初期支护及临时支护,然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施工方法,一般适用在Ⅴ~Ⅵ级围岩,大断面和超大断面铁路隧道工程,也可用于浅埋隧道施工。此方法成本较高、进度较慢。采用该法开挖时,双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了稳定工作面,经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。
4、加强施工安全培训和管理
4.1加强施工安全培训
隧道开挖、喷锚支护、防水板安装、衬砌等工序操作人员必须进行上岗前的技术、安全培训,考试合格后方可上岗;作业人员必须持证上岗。监理单位负责监督检查培训情况并负责公司报告。
4.2其他安全事项管理
(1)洞口洞内相关安全设施:通风防尘、供风供水供电、照明等一般设施和特殊岩土及不良地质地段所需专门的检测、防范设施应符合相应标准规定并满足作业实际需要。设施配置齐全、经鉴定性能完好方可进行隧道施工。
(2)加强火工品管理:建立火工品采购、保管、领用、监控的符合国家规定的管理制度和实施细则。火工品管理必须专人专项负责。
(3)突发事件处理:隧道施工要编制突发事件应急预案并进行预演,提高隧道施工人员对突发事件的应急能力。要配齐应急所需的人员、物资、设备。
关键词:隧道施工;风险控制
Abstract: the construction unit is the main body of responsibility for the safety of tunnel construction, therefore it is necessary to strengthen the process of tunnel construction risk prevention and risk management, implement measures to prevent risks. This paper introduces the high iron tunnel construction is the necessity of the study on the risk, the risk in the construction, and puts forward the risk control measures.
Keywords: tunnel construction; Risk control
中图分类号:U455文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、隧道施工风险研究的必要性
隧道与其他工程项目相比,由于具有隐蔽性、复杂性和不确定性等突出的特点,风险大,无论是设计、施工、决策都会遇到很多困难和障碍。尤其是在城市繁华地段或周围环境复杂的地带,隧道与地下工程的施工和运营要涉及到过多的拆迁、对周围环境及管线的影响,如果决策考虑不周,在其规划、设汁施工和运营中均会对社会和国家造成不必要的重大的损失和不可估量的社会负面影响。
例如:2007年3月28号早晨,北京苏州街附近的地铁10号线工程发生塌方事故,6名施工者被埋身亡。2008年1月17号下午,广州地铁5号线在施工中突然涌水,发生塌方,导致珠江大桥引桥下的双桥路旁地面突然下陷,出现一个面积大约100平方米的大窟窿,深约5米,事故没有造成人员伤亡。2008年4月1号,深圳龙岗区的地铁3号线工地进行桥墩浇铸混凝土施工时,母板突然发生坍塌,混凝土倾泄而下,5人被埋,最终三死两伤。多发的隧道施工事故使施工风险已经成为亟待解决的核心问题。为解决这一问题,就必然要借助风险评估和决策理论。风险评估可以对这些不确定因素进行系统全面地分析,将不可预见的风险因素转化为定量的指标,并通过计算风险效益来选择风险控制措施,降低各种工程风险.以达到安全、经济、高效的建设目标风险。
风险评估研究的最终目的是为工程建设领导层的决策提供依据,从领导层的角度来说,其价值可以体现在领导层决策时信心的增强、对工程进展情况的掌控以及对资金流向的有效控制上。而工程风险研究的最高境界应该是实现“工程精算”,即所有的风险子项均可由费用损失来表示。因此,对领导层来说,风险评估能够把决策变得简单化、准确化以及专业化,进而对风险实行有效地化解、转移或规避。如何对工程风险进行控制,在尽可能安全的情况下获取最大的利益,这也需要对风险控制措施的风险效益进行评估。
二、风险管理
风险管理是指通过识别生产经营活动中存在的危险、有害因素,并运用定性或定量的统计分析方法确定其风险严重程度,进而确定风险控制的优先顺序和风险控制措施,以达到改善安全生产环境、减少和杜绝安全生产事故的目标。
风险管理基本程序包括风险识别、风险衡量、风险评价、选择风险管理技术、贯彻执行风险管理决策和风险管理效果评价六个阶段。同时,风险管理是一个循环管理的过程,根据风险管理效果重新回到风险识别,开始新的风险识别。
风险控制根据风险评价的结果及经营运行情况等,确定优先控制的顺序,采取措施消减风险,将风险控制在可以接受的程度,预防事故的发生。
三、高铁隧道施工中存在的安全风险
(一)塌方危险
隧道施工最常发生的事故是塌方,每次塌方,轻则造成财产缺失,重则导致数人甚至数十人死亡,并伴随巨大财产损失,尤其是复杂地质条件下的隧道施工,是隧道施工的重大危险源。
(二)涌水危险
隧道施工的另一大危险源是涌水,特别是水底隧道和岩溶隧道,事故可以造成较多人员伤亡和巨大财产缺失,有的还会对所在地区的生态造成破坏,属于重大危险源。
(三)爆破风险
多数隧道需要实施爆破作业,洞内施工场地狭小,作业面分散,人员、车辆多,极易发生爆破伤害事故,属于较大危险源。
(四)施工临时用电
高压供电进洞,隧道内作业面有水,电动机械、设备、机具多,容易发生触电和火灾伤害事故,属于较大危险源。
(五)属地自然灾害
有的隧道所在地区有泥石流,有的有山体滑坡,有的地区有台风,如果防范不力,这些自然灾害也会给隧道施工造成较大缺失,属于较大危险源。
四、施工中安全风险控制措施
(一)组建风险管理制度,做好风险防范准备。
为了确保铁路隧道施工的安全,铁路建设部门要加强风险管理意识,确立风险管理目标,以“安全施工”为根本出发点,切实做好铁路隧道安全风险管理工作。首先要具体落实工程管理部门安全管理的主体职责,实行具体有效的实施方案。如,施工部门可以以条文的形式列出风险防范的多种办法,并定期检查执行状况,确保风险管理工作的正常运行。施工部门是隧道施工安全的主要承担者,关注隧道施工过程的风险防范和风险管理,实施各种风险防范方案,是施工部门义不容辞的责任。施工部门要加强对险风险源头的控制,注重隐性调查,加大隐患处理力度,同时对呈现出来的安全隐患要立刻组织整改,有效防范、防止施工安全事故的发生。对于较难施工的地质、岩土等隧道施工中可能出现的难题,必须开展专项风险评估计划,选择科学有效的施工技术,组建风险防范及突发安全事故应对措施,并督促实施。
加大安全投入。
加大安全生产投入,夯实安全生产工作的基础,是安全生产的重要保障。通过加大安全投入,淘汰危及安全的设施设备,抓好隐患整治,逐步完善安全生产设施,从源头上杜绝隐患的产生。认真落实安全生产经济政策,有关部门要全面落实安全费用提取和风险抵押金政策,做到应提尽提、应缴尽缴、专款专用。对不按规定提取使用安全费用的,要依法予以严肃查处。
危险源的辨识。
建筑工程中的危险源是导致安全事故的根本原因。危险源的辨识是安全风险管理的基础性工作,重大安全事故防范的首要任务即是危险源的辨认。按照我国《建筑工程安全生产管理条例》以及《重大危险源辨识》的相关规定,对建筑工程项目中的危险源进行辨识。结合施工项目的实际情况,从施工过程中诸如施工工艺、工序、材料以及机械设备等相互关联的因素入手,逐项观察、分析并研究施工过程中的潜在安全隐患,并适时掌握不同隐患导致危险事故的可能性。对施工过程中的危险性因素进行系统性分析最终得到施工现场安全等级及危害程度识别重大危险源。
施工现场的危险源事故风险评估。
在对建筑施工项目的危险源进行识别并确认之后,需要对各危险源可能招致的事故进行风险评估,并系统性的收集相关资料及信息。一般来讲对建筑工程施工项目的风险评价包括以下几个方面的内容:风险因素及其存在原因分析、风险因素导致的危险事故概率分析、安全事故的影响范围分析、事故风险的综合评价分析。在这一阶段需要对事故风险评价的结果及安全目标进行比较、分析并判断当前危险源的风险值是否在可接受的风险水平之内,在此基础上决定是否采取进一步措施控制风险水平。
危险源的安全管理控制。
危险源的安全管理是在对其进行辨识和评价基础上进行的。按照工程施工安全管理规范的基本内容,结合工程的实际,制定现场施工安全的危险源管理标准,并构筑现场施工危险源管理制度及应急反应制度。针对不同危险源制定相应的安全控制措施。针对不同项目所涉及的地域、施工条件的差别,施工单位应该首先确定施工过程的重大危险源及事故安全隐患,并对施工安全隐患的性质、关联性、后果等进行系统性的分析,最终提出切实有效地安全风险的预防与控制措施。
结束语
为保证隧道施工安全,施工企业应树立风险管理理念,组建风险管理制度,做好风险防范准备,加大安全生产投入。要加强对危险源的监控,加强隐患的排查,特别要加大隐患排查治理力度。加强施工现场的危险源事故风险评估,对查出的安全隐患必须立即组织整改,有效防范、遏制施工安全事故的发生。
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对于地铁隧道工程施工风险管理含义的解释,国内外许多专家站在不同的立场上提出了各自的解释。角度不同,对风险管理内涵的定义也就不相同。综合各种含义之后,可以得出以下定义:地铁隧道工程施工风险管理主要是指在对潜在的各种风险进行识别和分析之后,从中发掘可能存在的安全风险隐患,同时建立相应的风险评估模型,对存在的风险进行专业的估测,寻找对工程施工带来的潜在安全隐患,从而制定相应的解决措施,并从中选择出最佳设计方案,来应对潜在的风险,最大限度的降低风险给工程带来的损失。另外,风险管理的本质是事先对工程可能发生的风险进行预测,并作出相应的应对措施。
2.地铁隧道工程施工风险管理流程
要加强对地铁隧道修筑过程中潜在风险的预防,必须要建立一套内容充实、分工明确、体系完备的风险管控流程,依据建立好的流程就能够对风险进行有效的管控了。地铁隧道工程施工流程如下:首先,明确地铁隧道工程的特点,依据本身的特点签署工程保险;其次,对工程风险分析的方法进行明确,然后对潜在的风险因素进行识别,识别时要与业主以及施工单位进行详细的探讨,之后建立明确的风险因素清单;第三,依据清单对风险进行量化,然后建立起风险评估模型;第四,建立模型之后,要对风险进行初步的评估,如果潜在的风险不利于工程的施工,或者在施工过程中可能会发生难以预料的事故,首先应该减缓风险,如果风险不足以造成施工过程中的事故发生,那么就可以对剩余的风险进行评估了;最后,经过评估之后,将能够预测的潜在风险寻找出来,然后制定相应的防范措施。
3.地铁隧道工程施工风险管理措施分析
前面分析了隧道工程施工中风险管理的内涵以及管理的流程,明确了以上相关知识后,就可以对工程施工中的风险进行管理了。下面结合某地地铁一号线的建设实际,来探讨进行隧道施工风险管理的措施。
3.1隧道施工风险管理门得建设
上海交通大学土木工程系和上海铁路局联合联合组成课题组,在对一线技术和管理人员进行详细调查后,提出了“风险管理门”的概念(RiskManagementGate)。根据对一线施工管理人员进行调查问卷的结果,可以将隧道建设中潜在的风险分成3类:技术、管理、地质情况。其中,技术方面又可以分成施工准备情况、洞口部分的施工、开挖情况以及监控测量几个部分;管理方面只有施工管理一项;地质情况则包括膨胀性围岩地段的施工、涌泥突水地段的施工以及岩爆情况和瓦斯层的施工几个部分的内容。通过对这几个方面的风险进行分析,可以将施工的过程分成7道风险管理门,这7道风险管理门主要分为三个阶段:施工准备阶段、操作阶段以及完工阶段。
3.2隧道施工风险管理研究
建立了风险管理门之后,就明确了施工的各个步骤,同时就可以依据相它对潜在的风险进行分析了。某市地铁一号线是连接老城区与新城区的主要地下交通线之一,全场25千米。根据地质勘查结果,地铁一号线的施工条件比较复杂,施工中不仅会穿过粉土、粉砂、粉质粘土等底层,同时还穿过几座重要的文物保护建筑,这样就加大了施工的难度,如果不能对潜在的风险进行评估,很容易会造成文物建筑损坏等后果。
3.2.1潜在风险辨识
进行风险辨识是进行风险管理的首要工作,应该由相关的专家和施工单位共同组成风险辨识小组,结合搜集到的资料,并仔细的分析当地的地质特点以及地下环境,对风险进行辨识。根据本市地铁一号线的具体情况,将风险分为基坑施工潜在风险、盾构施工潜在风险以及管网施工潜在风险等三个方面。其中,基坑施工潜在风险主要有基坑开挖土体是否具有稳定性、基坑开挖对周围文物建筑的是否具有破坏性以及雨季防汛风险;盾构施工风险主要有盾构进洞阶段的风险和出洞阶段的风险;管网施工潜在风险主要有施工对天然气管、污水管和雨水管等带来的风险、管线改移、悬吊的安全风险以及地下水对地铁站带来的风险等。
3.2.2潜在风险评估
辨识完潜在的风险之后,要对这些风险进行评估,进而制定应对措施。通过对某市地铁一号线进行风险评估,地铁某段的潜在风险依据对不同风险因素对周围环境的影响是不同的。通过对这些不同点进行实事求是的分析,进而制定风险应对措施。
3.2.3潜在风险应对
在对风险辨识以及评估完成之后,就可以依据得出的风险因素制定相应的应对措施。根据某市地铁一号线实际存在的风险因素,可以制定以下应对措施:(1)本车站的基坑比较宽,开挖的也比较深,因此可以使用长大内支撑体系来进行支撑,等到结构混凝土的强度应该达到80%以上后才可以将支撑拆除。(2)本地区的地质条件比较差,地下水位比较高,很容易出现地下水喷涌的现象。针对这种情况,可以将地下水降低到坑以下30m,在降水的同时,务必确保收到良好的降水效果,另外还不能损坏周围的建筑物。(3)强化施工监测力度,在施工中要及的通过监测获取工程进度数据,对这些数据进行分析,从中预测出施工的下一过程可能要出现的风险因素,以便及时的制定计划,尽可能的减少风险因素给施工带来的不良后果。
4.结语
关键词:隧道施工;既有建筑;风险分析;模糊层次分析
中图分类号:TU 443 文献标识码:A
1隧道施工既有建筑风险及因素分析
我国城市隧道施工对其影响范围内既有建筑物的安全事故报道较多。对隧道施工环境影响的既有建筑物进行风险分析与评估,衡量邻近建筑物在隧道施工过程中的安全与风险状况,是隧道施工时必须考虑的一个重要问题[1,2]。
隧道施工对邻近建筑物的影响主要是通过地表沉降和变形来传递的。同时,隧道施工条件下,建筑物的损坏程度主要决定于建筑物和隧道轴线的位置关系以及建筑物的刚度和抗变形能力。隧道施工引起既有建筑风险因素较多,模糊层次分析法在解决这类问题时存在较大优势。
2风险评判指标及权重确定的AHP法
2.1建筑物风险指标体系
隧道施工引起既有建筑风险因素中[2-8],部分指标具有相对独立性,部分指标则密切相关。通过分析,可以得到城市隧道施工建筑物风险分析三层结构的指标体系,见表1。
表1 建筑物风险指标体系
2.2风险指标权重分析
层次分析法(AHP)将决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,进行定性和定量分析,其一般步骤为:①建立层次结构模型,②构造判断矩阵,③计算权向量并做一致性检验,④计算组合权向量并做组合一致性检验。
根据城市隧道施工条件下,建筑物风险评价的指标体系,计算各层指标的权重如下:
1)构造准则层B对目标层A的判断矩阵M,如表2所示。
表2 准则层B对目标层A的判断矩阵M
计算矩阵特征向量:
(1)
相应地,λmax=4.065,CI=0.022,RI=0.9,CR=0.024<0.1,满足一致性检验。
2) 构造指标层C对准则层B的判断矩阵:M1、M2,如表3、4所示。
表3 指标层C2j对准则层B2的判断矩阵M1
计算得出的特征向量
(2)
相应地,λmax=5.211,CI=0.053,RI=1.12,CR=0.047
表4 指标层C3j对准则层B3的判断矩阵M2
计算得出的特征向量:
(3)
相应地,λmax=4.087,CI=0.029,RI=0.90,CR=0.032<0.1,满足一致性检验。
3建筑风险模糊综合评判法
所谓综合评判,就是对多种因素影响的事物或现象进行总的评价,这种评价过程中涉及模糊因素,就叫做模糊综合评判。实现模糊综合评判的重要数学手段就是模糊变换。
一般步骤[9,10]为:①建立因素集,②建立权重集,③建立备择集(评级集),④单因素模糊评价,⑤模糊综合评价,⑥多级模糊综合评价,⑦评级结果的处理。
跟据风险评估准则,城市隧道施工条件下建筑物的风险评估包括:建筑物风险概率估计与建筑物风险损失估计。
3.1建筑物风险概率的模糊估计
①建立因素集:将风险因素按其对风险事故影响严重程度进行等级划分,如下表5。
表5 风险因素对风险事故影响程度
注:D为建筑物高度,L1、L2分别为建筑物长边和短边长度,单位为米。
②建立权重集:取前述层次分析法的结果。
③建立备择集(评级集):用模糊语言对隧道施工建筑物损坏可能性程度进行分析,建立评价集:
(4)
其中,v1表示很可能发生,v2表示可能发生,v3表示偶然发生,v4表示不可能发生,v5表示很不可能发生。
④确定隶属度,建立等级评判矩阵:风险因素的划分结果一部分是定量指标,另一部分是定性指标。定量指标如隧道埋深、隧道开挖跨度等,采用典型隶属函数中的岭型函数进行计算确定指标隶属度。定性指标隶属度采用Karwowski[11]推荐的模糊隶属度函数来进行确定(表6)。
表6 Karwowski推荐的模糊隶属度函数
3.2建筑物风险损失的模糊估计
隧道施工条件下建筑物的损害程度只与建筑物抗变形能力和建筑物与隧道的位置关系有关。
①先分析建立建筑物易损性风险因素集:
(5)
式中,建筑物损失因素为u1结构形式,u2基础刚度,u3几何特性,u4完损现状,u5基础所在持力层性质,u6与隧道位置关系。
②建立权重集
利用层次分析法构建建筑物抗变形能力因素对建筑物易损性的判断矩阵,如表7示。
表7 建筑物特性对于建筑物易损性的判断矩阵
计算特征向量:
(6)
相应地,λmax=6.228,CI=0.046,RI=1.24,CR=0.037<0.1,满足一致性检验。
③建立评级集,参见表9。
④确定隶属度,建立建筑物损害等级评判矩阵。易损性隶属度的按表6来确定。
⑤然后运用模糊变换得出单因素评价结果,再完成模糊综合评判。
4 实例分析
4.1工程概况
本文取重庆市轨道交通一号线8标段隧道工程中大石区间隧道右线的房产公司家属楼1#为例来进行城市隧道对于地面建筑物影响风险的评估。大(坪) ~石(油路) 区间为单线双洞小净距隧道 ,区间隧道开挖跨度5.96~6.20m,开挖高度6.33~6.58m。该楼与右线位置关系为平行,平面距离2.76m,基础为条形毛石基础,室底距隧道拱顶4.38m。
4.2建筑物风险发生概率估计
①根据前述模糊综合分析步骤,先按实际情况,确定各风险因素所在等级,结合前述表5,可得实例各风险因素等级结果见表8所示。
表8 建筑物风险因素参数
②根据前面的隶属度的确定方法,建立各风险因素的隶属度表,如表9所示。
表9 建筑物风险因素隶属度
③ 采用前述模糊综合评判方法,带入前面计算的权重结果(式1~3),通过模糊变换最终计算出模糊评价集为{0.250,0.177,0.250,0.250,0.073},即隧道施工过程中建筑物发生损坏的事件,“很可能发生”的概率为25%,“可能发生”的概率为17.7%,“偶然发生”的概率为25%,“不可能发生”的概率为25%,“很不可能发生”发生的概率为7.3%。根据风险概率等级标准,认为在区间隧道的施工过程中,这一建筑物发生损害的概率等级界于3~4之间,更偏向于4级。
4.3 建筑物风险发生损失估计
同样,据前述建筑物风险损失估计方法,抽取表9中的与建筑物易损性风险因素集对应的数据得到易损性风险因素隶属度,然后同样带入前面计算出的权重值(式6),通过模糊变换计得到模糊评判集{0.100,0.187,0.238,0.238,0.238} ,这一评判结果表明:这一建筑物出现灾难性破坏的概率为10%,出现很严重性破坏的概率为18.7%,出现严重破坏、较大破坏和轻微破坏的概率均为23.8%。按风险损失等级标准,认为这一建筑物在隧道施工期间的易损性等级界于2~3之间,更偏向于2级。
根据前述风险评价矩阵和风险接受准则分析,该建筑物在隧道施工环境中处于“高度风险”,为“不期望接受”, 风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失。
5结论
①城市隧道施工环境风险普遍存在,应该纳入隧道工程风险管理范畴。
②隧道施工的环境风险因素繁多,风险因素辨识是风险评估研究的重要内容。
③将模糊数学结合层次分析法,可以构建一种有效的隧道施工环境中既有建筑物风险的综合评估方法。
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关键词:隧道工程;施工技术;探析
1、公路隧道工程施工技术
根据隧道工程的特点,总体施工顺序:施工准备测量放样洞口防排水工程施工明洞开挖防护超前管棚施工洞身掘进洞身支护二次衬砌洞内路面整平层洞内路面面层洞内边沟洞门工程墙面瓷砖、拱部内墙喷涂、电器安装等竣工验收。
2、洞口段及洞门施工
2.1洞口段施工
1)边仰坡开挖:全站仪测量放样,利用挖掘机自上而下逐段开挖,不得掏底开挖或上下重叠开挖,清除洞口与上方有可能滑塌的表土,灌木及山坡危石等,石质地层仰坡开挖需要爆破时,应以浅眼松动爆破为主。局部也可人工配合修整,开挖时应随时检查边坡和仰坡,如有滑动、开裂等现象,应适当放缓坡度。
2)成洞面支护:仰坡刷坡完成后,及时用坡度板检查坡度,待坡度检查合格后,及时打设系统锚杆,并将锚杆头外露,挂设金属扩张网与锚杆头焊接成整体。挂网完成后立即喷射混凝土,并反复喷射,直到达到设计厚度为止。
3)截水沟施工:在距仰坡坡口5米处开挖截水沟,截水沟开挖以机械为主,人工配合修整,修整完后,立即砌筑7.5#浆砌片石,并用砂浆抹面。
2.2隧道开挖掘进施工
洞身开挖采用上、下导坑开挖。挖一段,锚喷一段,Ⅱ类围岩开挖应严格遵守“短进尺,弱爆破”的原则,开挖进尺控制在0.5~0.8m,并及时施做钢拱架及喷锚支护;Ⅲ类围岩浅埋开挖进尺控制在1.5~2.5m;Ⅳ、Ⅴ类围开挖进尺控制在3.0~5.0m。上、下导坑间距控制在15m左右。洞身开挖要严格控制超欠挖,控制爆破振速以免扰动围岩。
1)掏槽眼布置。掏槽眼计划采用单式楔形掏槽,一边一排斜孔,成对布置。掏槽孔设在下部中间,最大段装药量为6.0kg。
2)炸药及毫秒雷管。炸药选用岩石硝铵炸药,当基岩裂隙水较多时选用中等爆速的乳化炸药。起爆用毫秒雷管非电起爆网络。
3)炮孔堵塞。掏槽孔全部堵塞,其余炮孔堵塞长度不小于抵抗线,以有效降低单位耗药量,降低爆破震速。
2.3超前小导管施工方法
首先沿隧道外轮廓线用凿岩机向外钻孔,倾角10°。然后顶入导管,安设止浆塞,用注浆泵压入水泥砂浆,注浆压力不小于2.0MPa,砂浆达到设计强度的70%以后方可开挖预支护下的围岩。超前小导管保持1.0m以上的搭接长度。注浆时以防压裂工作面,需控制注入量,当每根导管的注浆达到规定量时即可停止,当孔口压力达到规定但注入量不足时也应停止,检查注浆情况。拱部开挖时间根据浆液的凝固时间确定。导管尾部与钢拱腹部焊接牢固,使之形成一个整体,以增强共同支护作用。
2.4超前锚杆施工
锚杆钻孔采用风动式凿岩机钻孔,注浆采用水泥砂浆注浆泵,锚杆在洞口外加工制作,施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确,锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
2.5钢拱架架设
钢拱架应按设计位置架设,拱脚必须放在牢固的基础上,与围岩之间的间隙过大时应设楔块,楔块可使用钢板或混凝土块,每侧设置不得少于8点,钢架在初喷3cm混凝土后架设,且喷射混凝土必须充填密实,架设完毕后再喷混凝土,保护层不得小于2cm。钢拱架应垂直于隧道中线,允许偏差±5cm,倾斜度不得大于2°。拱脚标高不足时,应设置钢板进行调整,必要时可用混凝土加固基底。
3、防排水层施工
防水工程:在衬背面设置隧道专用防卷材,在原衬砌层和防水卷材之间设置土工布,可作衬砌背缓冲层和排水层。自防水结构抗渗标号要达到S8。排水工程:在喷锚层和衬砌之间设置隧道专用复合防水卷材,复合防水卷材可以使漏水从衬砌背面通过排水滤层排至墙角,再由墙角处衬背纵向盲沟集水,然后通过横向排水管引出。需要注意的是衬背纵向盲沟要采用100mmHDPE打孔波纹管,在防排水层外面设置盲沟,固定在喷锚层面上。在原衬砌和衬背土工布排水层之间设置环向排水盲沟,环向盲沟采用50mmHDPE打孔波纹管,一般间距为V级围岩2m,IV级围岩5m,III级围岩10m。
4、隧道二次衬砌
为了保证二次衬砌的质量,提高工效,二次衬砌可以采用自行式全断面钢模台车配砼输送泵泵送入模,震捣采用插入式震捣器配合附着式震捣器,衬砌用砼可以采用商品砼。另外为了防止由于施工原因柔性防层可能出现局部地防水失败,二次衬砌一定要做成自防水砼结构,而且要采用低碱性膨胀水泥砼。
5、仰拱、铺底等施工
仰拱和铺底施作,会影响到车辆的通行,因此可以采取防干扰简易平台做为过渡通道。及时的施作仰拱与铺底工作有利于搞好洞内排水和防止隧道基底软化,而且早闭合,能够早日确保洞内道路的畅通,还有防塌方效果。
6、超前预测预报地质
在隧道施工过程中,现场施工的地质工作者要密切关注围岩的开挖情况,利用探测手段,预测前方几米,几十米,乃至上百米的围岩工程的水文和地质条件。然后根据预报,结合掘进中地质条件的变化,提前做好各种预防和施工措施准备,确保隧道施工工程的顺利进行。
7、施工监控量测
施工监控测量就是根据隧道施工技术规范与设计要求,对隧道内目测观察、隧道仰拱顶隆起量、隧道拱顶下陷量、钢支撑内力、隧道内空变位、喷砼内力以及地表沉陷进行量测。然后利用相关地下工程新奥法围岩观测数据信息处理系统软件对这些数据进行分析与处理。
8、施工风险管理
风险识别。风险识别是风险管理的基础,就是明确目标,通过对风险源的识别,找出也许会对项目产生损失各种因素,另外还可以根据事件之间的支配关系,运用层次分析法对所有因素进行层次划分,形成有序的递阶层次结构。风险识别也是风险评估与风险应对的前提。它包括明确目标和主要参与者、收集资料、进行风险形势估计、识别潜在风险因素以及编制风险识别报告。
关键词:高速公路;隧道施工;管理;探析
中图分类号: U412.36+6文献标识码:A 文章编号:
隧道工程施工是交通工程建设的一个重要组成部分,在道路施工建设中有着重大的意义。隧道工程一般工程量比较大、施工条件恶劣、工作集中等特点,而且隧道工程施工具有很高的风险,对于技术条件的要求非常高,同时还具有很多不确定因素的存在。是一种特殊的工程建设项目。隧道工程因其缩短里程、受高程影响较小的优点,受到了相关行业的欢迎。随着隧道数量的不断增加,隧道工程中的问题也不断的暴露出来,我们要正视出现的问题,分析问题,找出应对的方法,只有这样,我们才能更好的保证和提高隧道施工的质量和效益。对其采取切实有效的风险评估,并制定出具备针对性、可行性的风险管理应对措施,是保证高速公路隧道工程施工质量安全的重要手段与举措。对推进我国交通事业的发展,具有重要意义。
1 高速公路隧道施工风险特征与产生原因
1.1 风险特征
1.1.1 高速公路隧道施工风险依赖于工程的水文条件与地质条件;
1.1.2 高速公路隧道施工风险带有一定的隐蔽性;
1.1.3 发生隧道施工风险带有一定的随机性;
1.1.4 高速公路隧道施工风险发生后果的严重性;
1.1.5 随着施工的深入,施工风险的可能性会加大;
1.1.6 施工风险与施工现场条件关系密切。
1.2 产生机理
1.2.1 复杂的地质条件。高速公路隧道需要穿越的围岩变化大且类别多,同时在实际施工过程中,所遇到的围岩会与设计中预期的围岩存在一定的差异,具有突发性的特点。
1.2.2 施工难度大。在通常情况下,高速公路隧道工程的规模都较大,而能够提供的作业空间相对有限,所使用到的机械设备数量众多且结构复杂,从而致使隧道施工工艺复杂且难度较大。
1.2.3 风险意识淡薄。我国高速公路隧道施工的建设队伍普遍存在安全风险意识淡薄、文化程度较低等问题。同时隧道工程工期长、规模大涉及面广,因此往往在隧道施工过程中会出现因意识淡薄而产生施工风险的问题。
2 高速公路隧道施工风险管理程序
2.1 风险识别
所谓风险识别就是对目标进行明确的过程,从而寻找出对项目可能会产生损失的因素风险管理是基于风险识别之上的,也是风险应对与风险评估的前提条件风险识别的整个过程包括风险识别报告的编制潜在风险因素的识别、估计风险形势、相关资料的收集、重要参与者的明确以及风险目标的确定。
2.2 风险评估
隧道施工风险的评价与估计组成了风险评估,其中风险评价就是综合分析隧道施工的风险因素影响,同时将各类风险可能产生的损失与发生的可能性进行估算,找出工程项目中最为关键的风险点,从而确定其整体风险情况,为风险的处置提供相应的科学依据,保证项目施工的顺利而风险估计则是估计在进行隧道施工时在各个阶段风险可能发生的时间后果大小以及影响范围,为工程整体风险的分析打下基础,同时为风险监控应对措施评价以及管理计划提供一定的依据。
2.3 风险应对
风险应对就是在发生隧道施工风险时,预定措施实施的过程通常来说,风险应对措施包括两方面的内容,一是发生风险之前,即以风险因素为对象,制定并采取控制应对措施,从而使风险得到减轻或消除,其具体措施有风险的分散、缓解与规避等;二是发生风险之后,通过在财务上的安排使项目目标因风险而受到的影响得以减轻,其具体措施有风险的保险转移与自留等。
2.4 风险监控
风险监控位于整个隧道施工风险管理步骤的最末,但是仍然不能对工程项目风险监控所起的作用有所轻视,而是应将风险管理的全过程进行贯彻落实风险监控也属于连续的一个过程,它的基本任务就是以风险管理规定的标准为依据,对风险处理活动进行全面跟踪与评价。
3 高速公路隧道施工风险应对措施
近年来,随着城市化进程的加快,高速公路成为基础建设的重要部分,在面对各类复杂地形条件时,高速公路隧道的建设数量也呈逐年上升趋势。从理论和实践两个方面,对高速公路隧道施工工程风险管理过程进行探讨,为其提供了理论依据。而其中出现的一些安全事故,对于充分了解并制定高速公路隧道施工风险的管理措施是非常有必要的。
3.1 崩塌或塌方风险
导致在高速公路隧道施工过程中塌方的成因有两方面,一是自然因素,也就是受到地下水变化受力状态与地质条件状态而产生塌方或崩塌;二是人为因素,设计与施工作业方法的不恰当而产生塌方或崩塌。
可采取的应对措施:预加固围岩,设置超前管棚,通过预注浆方法对围岩进行加固,从而使围岩性能指标得以提高;利用预切槽或旋喷拱,使围岩变形减少;在隧道施工之前或是过程中,采取切实有效的防排水措施,将地表水尽量引排,减少其渗入隧道的可能性;采取眼镜法、中壁法、短台阶法、台阶法等技术实施开挖,将初期支护加强,即设置或加密钢架、喷涂钢纤维混凝土、增设钢筋网、将锚杆加长加密、增加混凝土厚度等;加强量测围岩工作,如有围岩异常或变形情况产生,则应及时对其进行处理,可利用将衬砌混凝土的强度等级提高、将衬砌断面形式改变、将衬砌混凝土的厚度增加、设计永久混凝土支护等方法进行处理。
3.2 岩爆风险
可采取的应对措施:高速隧道工程项目如果涉及的岩层特点为坚硬干燥埋深较大时,应对岩爆风险进行提前预防;将岩爆多发部位,即隧道拱腰部顶部新挖工作面及附近作为防范岩爆风险的关键部位;将超前释放孔设置于拱部至边墙部位;采取超前钻孔预爆松动爆破等方法,预先释放出岩层原始应力,从而使岩爆风险出现的可能性减少或避免;对岩面进行洒水湿润作业,利用高压水喷射冲洗开挖的岩面,使其部分能量能够被释放;在爆破开挖后,喷射混凝土于拱顶与边墙之上,并进行钢筋网与锚杆的加设,从而使岩爆发生次数与岩层暴露时间得以有效减少;发生岩爆后,必须对岩爆部位进行检查,如果发现未落地不稳定的石块必须及时清除;在岩爆风险较大的范围内必须进行防护钢棚的设置,相关施工人员必须穿戴防护用具。
3.3 涌水风险
隔可采取的应对措施:将隧道位置与暗河、溶洞水源流向之间的关系查明,利用铺砌排水沟开凿引水槽、泄水洞、暗沟、暗管、涵洞等方法进行堵水,如果暗河或是溶洞的流水量较小且存在其他出口或分支,则可利用注浆方法进行堵水;采取抽水机与管道排水结合的方法,进行集水井与固定泵的分段设置,同时将临时移动泵站设置于开挖面与固定泵站之间,利用潜水泵将水抽至固定泵站集水井内。
3.4 瓦斯风险
可采取的应对措施:在隧道内所使用的照明装置、电器开关、机械设备等全部采用防爆型号;在隧道内严禁明火作业,禁烟,施工作业人员穿着棉制品;采取瓦斯自然排放、抽放引排等排放措施;将煤层或岩层裂隙利用泥浆或是其他材料进行封堵,防止渗入瓦斯,喷射混凝土及时将开挖面进行封闭,同时利用气密性混凝土进行封闭衬砌;如果煤层厚度超过0.3米时,就必须对其进行揭煤作业,揭煤作业前要实施超前钻孔,并将煤层地质构造、岩性、厚度、倾角、层位等情况探明;当工作面掘进至煤层到预定距离时,应设置至少两个能够穿透煤层的预测孔,以对瓦斯情况进行有效预测;应加强隧道内部通风与实时瓦斯检测工作。
3.5 岩溶风险
可采取的应对措施:处理隧道底部的小溶洞时,可利用浆砌片石干砌片石、换填片石等方法进行回填压实作业,而隧道边墙的小溶洞,则可利用浆砌片石对其进行封堵处理并将混凝土衬砌加强,隧道拱部以上的溶洞,则应以其岩石破碎程度为依据,进行加设防护防拱喷锚支护加固;处理规模较大的溶洞时,则可采取加固与跨越处理,即加固挖孔桩支顶、拱桥支顶、支承柱、支承墙,整体浮放支托、边墙拱、拱桥栈桥、简支梁跨越等;在开挖岩溶隧道时,应采取与软弱围岩相同的处理方法,即进行管棚注浆预加固,微震爆破并对初期支护进行强化。
4 结束语
我国的公路隧道建设发展迅速,但施工过程中,风险管理是一个比较薄弱的环节。文章从高速公路隧道施工风险管理的理论和实践以及其他方面出发,对风险管理的过程进行了分析。由此可见,在高速公路隧道施工过程中,采取相应的风险管理识别并制定相应的施工风险管理措施,是保证高速公路隧道施工安全与质量的重要手段。
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关键词:隧道;施工安全;管理
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:
随着我国交通事业快速发展,隧道工程越来越多,在众多的交通工程中隧道特别是高危险隧道出现的几率越来越大。隧道施工向来是交通工程施工的重点和难点,如何控制隧道施工风险和如何有效的组织施工是所有施工单位一直思考和忧虑的问题。隧道施工安全关系到人民生命安全,确保隧道的施工安全对于整个工程项目的建设总体安全形势意义重大。作为交通工程建设的重要组成部分,隧道施工具有施工难度大、施工环境条件差、施工人员素质参差不齐等特点,这些都给施工的安全管理增加了一定的难度。因此,在隧道施工管理中做好安全管理,对于减少损失、保证工程质量和降低施工人员事故具有积极意义。
1、加强风险评估管理
加强隧道工程的安全管理,充分提高隧道工程的安全风险意识,风险评估与管理必须贯穿于隧道施工全过程,必须加强隧道施工过程的风险防范和风险管理,分阶段进行风险监控和管理,落实各项风险防范措施。(1)要对隧道的风险开展全面评估工作,建设单位要督导施工单位开展施工阶段风险评估工作,必要时要组织专家进行评审;(2)施工单位根据风险评估结果,在超前地质预报和围岩量测的基础上进一步评估确定风险源、风险等级,对工程措施、施工方法和支护参数进行评估,提出相应的施工措施;(3)监理单位督促施工单位落实实施风险防范措施。
2、做好超前地质预报
由于目前勘察手段、时间、费用以及判释水平等因素限制,在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况,特别是存在的对隧道施工安全有很大威胁的岩溶、断层、富水裂隙、暗河等也不能准确判释和提示,因此施工中进行超前地质预测预报是确保施工安全必不可少的手段。
(1)勘察设计单位负责超前地质预报方案编制,指导施工单位实施方案,依据超前预报成果修正设计。超前地质预报方案要明确隧道超前地质预报等级、预报方法、预报内容、预报频次、实施计划,提出仪器配置和操作要求、信息判释、数据采集与处理、预报成果编制等技术要求。
(2)施工单位按照超前地质预报方案编制实施细则并实施,对超前地质预报成果及数据真实性负责。应将超前地质预报纳入工序管理,严格按预报方案和实施细则实施。
(3)监理单位负责检查施工单位现场地质、物探专业技术人员数量及能力,设备类型及数量,超前地质预报的实施和数据采集情况;进行相关协调工作。
3、合理编制开挖方案
开挖方案应认真执行设计方案。根据超前地质预报和掌子面实际地质情况需更改设计开挖方案的,按设计变更处理。开挖方案常见方法有:全断面法、台阶法、交叉中隔壁法和双侧壁导坑法。
3.1全断面法
隧道工程中采用全断面一次开挖成形的施工方法。是将全部设计断面一次开挖成型,再修筑衬砌,一般可适用于Ⅴ~Ⅵ类围岩,因开挖作业面大,钻爆效率高可采用凿岩台车和高效运装机。
3.2交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是将大断面隧道分部分块开挖,先开挖隧道一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,再开挖隧道另一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,最后分别开挖隧道左右两块底部,形成隧道初期支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式的隧道开挖施工方法,一般适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩,也可用于浅埋隧道施工。
3.3台阶法
台阶法分为两台阶法和三台阶法施工,其中两台阶一般适用于Ⅲ级围岩施工。在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个工作面,以前后七个不同位置相互错开同时开挖,然后分部及时支护,形成支护整体。缩小作业循环时间,逐步向纵深推进的隧道开挖施工方法,一般适用于黄土地区隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ级围岩地段。
3.4双侧壁导坑法
双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑周边初期支护及临时支护,然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施工方法,一般适用在Ⅴ~Ⅵ级围岩,大断面和超大断面铁路隧道工程,也可用于浅埋隧道施工。此方法成本较高、进度较慢。采用该法开挖时,双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了稳定工作面,经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。
4、加强爆破及排险安全管理
目前隧道开挖一般都采用爆破开挖,爆破开挖也是隧道施工风险最大的时候,全国各地隧道施工因爆破造成的安全事故非常多,必须将爆破安全管理作为整个隧道施工的重中之重。
必须由符合资质专业爆破公司编制爆破施工的专项安全方案,并报当地公安部门等行政主管部门审批后方可实施。
所有爆破作业人员必须执证上岗,严格按照专项方案实施爆破作业。
爆破完成后,必须进行通风除尘,并开展全面排险,排除哑炮、危险岩石、坍塌等隐患确认安全后方可进行出渣等下一步工序。
5、加强施工过程安全管理
51加强施工安全培训
隧道开挖、喷锚支护、防水板安装、衬砌等工序操作人员必须进行上岗前的技术、安全培训,考试合格后方可上岗;作业人员必须持证上岗。监理单位负责监督检查培训情况并负责公司报告。
5.2加强突发事件应急管理
要针对隧道施工容易发生的坍塌等突况编制突发事件应急预案并进行预演,提高隧道施工人员对突发事件的应急能力。必须配齐应急所需的人员、物资、设备。
5.3加强炸药使用存储管理
炸药采购、运输、存储、领用必须符合国家规定的管理制度。同时建立相关单位也要建立严格管理细则。
5.4其他安全事项管理
(1)洞口洞内相关安全设施:通风防尘、供风供水供电、照明等一般设施和特殊岩土及不良地质地段所需专门的检测、防范设施应符合相应标准规定并满足作业实际需要。设施配置齐全、经检查性能完好方可进行隧道施工。
(2)加强人员出入登记管理:隧道施工时环境恶劣,应加强施工人员登记管理,一般的做法是在隧道口设置门禁,工人打卡进入隧道,施工完成或下班时消除打卡记录,以此确保人员控制,防止发生意外。
6、结语:安全管理没有捷径可走,核心在于预防。搞好隧道施工安全,必须坚持安全第一、预防为主、综合治理。除了上述方法的预防,还要增强施工人员安全防范意识和健全应急措施。一旦发生异常,应立即停止作业,积极采取补救措施,撤出工作人员,待险情排除后再继续施工,以确保工人的人身安全。隧道施工安全管理是一项紧迫而又长期的工作,通过健全安全责任制度、强化安全制度建设、完善安全应急预案、加强现场安全管理、增强人员安全素质以及严格控制施工过程等方法的运用,将会对隧道安全施工管理起到有效的作用
参考文献
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