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关键词:隧道施工;安全问题;安全管理措施;探讨
中图分类号:U45文献标识码: A 文章编号:
前言
近年来,隧道成为了山区道路的重要组成部分,然而隧道工程的安全具有特殊性,隧道工程的安全生产关系着隧道施工项目的具体质量和施工效率,更关系施工人员和人民群众的生命和财产安全。因此,有效的安全管理是施工企业提升综合竞争实力的重要体现。因此隧道施工的安全性也成为了不容忽视的重要问题。然而隧道施工安全受到很多因素的影响,不是一朝一夕能够全部做好。所以如何有效的加强隧道施工安全管理水平也成为了隧道项目施工单位最为关注的课题。
二、隧道施工安全的特殊性
隧道的安全施工涉及到开挖爆破、衬砌、支护、与洞内运输、通风、供水电、供气、排水等问题。看上去各个子系统表面上相互独立,但在实际施工中相互影响、相互联系,共同制约着隧道施工的安全性维护问题。在掘进过程中,每年全国发生的安全事故占有相当大的比例,尤其在开挖施工的安全问题上。在隧道施工过程中,各种危险、有害因素相互交织,复杂的施工情况造成很多工伤事故,大多情况下,作业中的人员、设备和设施时刻处于诸多不安全因素的威胁之下,因此,这种不安全性具有自己的特殊性。
三、隧道施工安全生产管理过程中存在的主要问题
1. 缺乏安全生产意识。
隧道施工过程中,安全生产意识缺乏主要表现在对隧道施工新要求、新技术了解不足以及对隧道施工安全生产规律认识不够、缺乏科学预见性,导致了在施工过程中无法采取有效的安全管理办法,因此,不能从根本上做好安全生产。
另外,在隧道施工新要求、新技术的运用下,由于缺乏相应的新技术的实践经验,不能很好的分析遇到的新情况,及时发现新问题。因此在遇到安全管理问题时,无法采取主动规避措施,从而造成安全生产事故。
再次,由于缺乏科学的安全管理的预见性,对刚露出的事故隐患苗头没有及时发现,在管理人员和施工人员疲于应付之余,无暇应对接下来可能出现的安全问题,从而导致恶性循环,最后勉强通过拆东墙补西墙的方法来采取补救措施。
缺乏有效的安全管理机制。
现在许多施工单位虽然有相应的安全管理制度,但一旦落实到实际方面,就形同虚设。在事故发生后一般都找不到责任人。安全管理人员大多消极应对、逃避责任。同时很多企业为了节约成本,降低薪资待遇、社会福利,往往采用兼职人员,这样的做法极大的打击了兼职人员的积极性,使他们的专业知识得不到很好的发挥,无视安全管理机制。另一方面,由于从业人员为兼职人员,在权力与责任方面没有进行严格划分,一旦出现安全事故,他们不敢擅自采取措施来解决问题,最后酿成了大事故。
3.缺乏有力的奖惩制度。
虽然目前安全管理奖惩制度已经在所有的隧道施工建设单位中确立起来,但是执行力严重滞后,主要表现在以下方面:一旦是安全事故发生后,企业领导者往往将精力集中于如何赔偿和安抚家属、应对社会舆论等问题上,而对实际责任人缺乏实质性的惩罚。长期以往,责任人从心理上缺乏高度的责任感。另一方面做出了成绩也得不到应有的奖励,让那些愿意尽职尽责的安全管理人员也从心理上产生不平衡感,努力工作后也得不到应有的收入,便逐渐以得过且过的不负责任的态度来应对安全事故的管理工作。
4.缺乏必要的安全教育。
目前对于许多施工单位,把过多的精力用于争取新项目、争取施工进度上,施工企业也不重视对其的安全知识教育和培训工作,缺乏对施工人员、管理人员、项目责任人等的安全教育,忽视了安全管理这个重要问题。同时,在岗位的安排上存在严重的认识偏差,由于不具备专业的安全管理理论知识、专业技能。不能及时的更新思维、更新观念,从而阻碍了安全管理水平的提升。
四、加强隧道施工安全意识的具体措施
在实践中,认真掌握隧道施工的安全规律,始终贯彻隧道安全施工规律。将“领导是关键,教育是前提、设施是基础、管理是保证”的原则贯彻到底,这才是保证隧道安全工作的关键。
1.所有隧道施工人员,必须遵章守纪,听从指挥,戴好安全帽以及其他按要求配带安全防护用品。在隧道施工现场设指挥调度室,配备专业的管理人员,在隧道工程的施工中全程保证照明、通风、通水良好,道路平顺畅通,灯光明亮,切实保证这些必要设备的正常运转,同时要设置好安全信号标志,以确保隧道内的运输安全。
2.在整个施工阶段,始终把弱围岩作为重点防范对象,实时进行监测和观察,按新奥法原理组织施工,随时关注岩质的分布情况的变化,包括,岩石的发育程度,涌水量、掌子面填充物的性质、以及喷混凝土是否产生裂隙。一旦发生喷混凝土产生较大的剪切状态时应马上停止开挖,及时采取相应的加固措施,保证安全。
3.在洞内要设置绝缘活动装置,分节安装风管,防止刮断电缆和弄坏风管。
4.在施工中,如果发现隧道内有险情,应立即设立明显标志或派人看守危险地段,同时迅速报告施工领导,采取相应的处理措施。若情况急剧严重,施工人员应马上撤离危险施工现场。
5.凿岩机钻眼时,必须采用湿式凿岩,严禁在残眼中继续钻眼。
6.在进行洞内爆破时,瞎炮必须由原爆破手按规定处理,在远离洞口 100 m 外的加工房中进行加工。同时爆破时必须根据统一指挥行动,在场的所有人员应撤至不受有害气体及飞石伤害的地点后(安全距离一般要大于 200 m)进行。同时,在爆破后必须通风排烟 15 min 以上,经安全检查人员检查和处理确认安全后,其他施工人员才能进行作业。
7.隧道开挖中,围岩量测作为施工管理的主要环节。必须根据不同地质采取相应的安全技术措施。当隧道掘进通过不良地质段时进行空气检测,全程配备救护队,选派有经验的医务人员,以便进行及时的抢救工作。
8.隧道贯通后,两端施工应协调爆破时间,严防对方人员误入危险,在爆破前要加强警戒,设专人值班,以此确保洞内施工安全。同时做好洞内瓦斯的监测工作,重点是对隧道加宽带和台架停放点等地段做好瓦斯和有毒气体的检测工作。另外,要全程保证隧道通风,可以结合自然通风和局扇方式从隧道出口单侧进行通风,确保给洞内提供足够的新鲜空气,以此来冲淡和促进有害气体的排出,以保证隧道内的正常安全生产。
9.在隧道施工的全程,始终要对进、出口隧道洞口做好安全保卫工作,禁止一切非施工人员进入隧道,影响隧道内正常、安全施工。
五、结束语
我国的隧道工程大多通过山区复杂地形区,因此,隧道工程耗资巨大,需要的人力资源也很高,是一项很重大的建设工程,关系到数以万计的施工人员的安全,关系到我国建设工程顺利开展,因此,要全程保障隧道工程的施工技术、确保施工安全是一件大事。在保证施工人员安全的同时,也保证了整个隧道工程的质量、进度。在施工过程中,始终要确保建设资金的合理运用,确保用到实处,避免资金的浪费,这些都关乎着隧道工程的顺利开展。
参考文献:
[1]陈铭强.隧道施工安全管理[J]劳动安全与健康.2011(5).
[2]周爱国.隧道工程现场施工技术.人民交通出版社,2004.
关键词:地铁隧道盾构施工安全管理
1引言
安全管理工作己在我国得到了日益重视,尤其是在加入了WTO后,全球经济趋于一体化,要求发展中国家的安全生产管理水平赶上世界先进水平,企业安全管理工作已作为和生产管理并列的一项企业管理重要内容。而建筑业是伤亡事故多发的行业,仅次于矿山作业。隧道施工具有建筑业和矿山业的一些共同特点,施工危险程度大,安全隐患多。盾构施工隧道技术是一项先进的隧道施工技术,开挖面处在盾构体的保护下,可以最大程度避免土体失稳或冒顶带来的人身伤亡事故,近年来,在上海、广州、北京和深圳等地得到了较为广泛的应用。
盾构法隧道施工技术由英国工程师布鲁诺尔发明于1818年,并于1825年运用于工程实践。我国从1956年开始引进盾构施工技术,从20世纪80年代开始得到了快速发展,目前,在上海、广州等大城市中逐渐成为城市地下铁道施工的主流方法,其特有的安全施工和管理问题引起犷广泛注意,本文为结合多年的盾构施工实践和安全管理经验的总结。
2盾构机刀盘前的压气作业
2.1盾构机的压气作业
当操作人员必须进人盾构机前体刀盘内作业时,如果盾构机前方或上方的土体不能自稳,上体可能通过刀盘的开日处进人刀盘内,威胁作业人员的安全。大多先进的盾构机均配备了压气系统,即通过密封刀盘和盾构前体的通道,向刀盘内注入无油空气,使刀盘内的压力升高,以达到平衡外侧土体压力的目的,压力最大可达到3-4kg/cm2。为了保证操作人员的适应性,一般在通道卜设置密闭的过渡增压舱,这将在很大程度上缓解压力变化带给操作人员的影响。由于操作人员是在一个密闭的环境中工作,刀盘内空间狭窄,不能有多人同时作业,压人的空气质量也可能含有一定的杂质,且工作面的环境温度将会很高,当操作人员出现不适时,需要经过一定时间减压过渡后才能得到医疗。因此,压气作业是盾构安全施工的一个重点,也是一个值得注意的危险源。
2. 2压气作业的相应措施
(1)尽量减少在不良地质条件下进人刀盘内,尽可能地在基本可以自稳的地层中进行开舱作业,这样可以不用压气作业。因此,要根据地质条件的变化,选择适当的时机,提前或推迟进人刀盘内,尤其是更换刀具时要有预见性。
(2)要挑选身体健康、强壮的工人作为进人刀盘内的操作人员,并经过职业病医院严格的身体检查,确保对恶劣环境的抵抗力。一般压气作业一天不宜超过4小时。
(3)如需压气作业时,一定要选用无油型空压机,确保空气质量,减小环境污染。
(4)准备好通迅工具,无间断地保持联络。
(5)做好应急准备,必要时要能在减压舱(刀盘与盾构前体间的密封过渡通道)内抢救伤员,并与有关医院签好急救协议。有条件的要配备专用的流动医疗舱,以便在送往医院的过程中,保持伤员所受体外压力差基本一致。
3盾构刀具更换
随着地质条件的变化,隧道掘进过程中需要对刀具进行更换,尤其是当岩石强度较高时,需要更换滚刀。滚刀一般是背卸式,以方便拆卸,但相对而言,滚刀重量大、四周光滑、没有固定点、搬运困难、安装和拆卸均要比刮刀、割刀难得多。刀盘内空间狭窄、不能多人同时作业,也很难借助机械,往往刀盘内湿滑,刀盘下部充满了泥土或者是泥浆,刀盘开口处还可能有不稳定岩土掉入,影响刀具更换。因此,进人刀盘内更换刀具是盾构施工过程中一项相对较危险的作业工序,许多施工单位在刀具更换时,时有轻重伤事故发生。
进行刀具更换时应注意以下事项:
(1)当地质条件不好、开挖面地层有可能失稳时,应预先对地层进行加固处理,可采取注浆或洞内加支撑等办法防止岩土掉块对作业人员的伤害,尤其是作业人员在搬运刀具过程中遇意外物体打击极易失衡,轻则将刀具掉人刀盘内,要花费相当时间才能打捞上来;重则人易被滚刀碰伤,甚至有可能滑人刀盘底部,被滚刀二次击伤,造成严重后果。
(2)除了对地层采取必要的措施外,还要做好其它准备工作,如对刀盘内的积土或淤泥和泥浆进行清理,尽量保持刀盘内作业空间位置,搭设稳固的临时支架和作业平台,提供充足的照明,包括行灯等局部照明工具。
(3)选派技术精、能吃苦、体质好的作业人员进行刀具的更换工作,尤其相互之间要配合娴熟,尽量缩短盾构机停止时间,防止土体失稳。如有土体严重失稳,可分次完成刀具更换,一般这时土体强度不大,盾构机可掘进数环后再更换另一批刀具。软土地层中盾构机停止时间以不超过两天为宜。
(4)滚刀重量大、边缘光滑、不宜固定,应尽量借助机械装置安装和拆卸滚刀,如合理运用葫芦等起重装置和滑轨等移动装置,以及支架等固定装置,操作时要倍加小心。
(5)刀盘内潮湿,水气大,随着温度的升高会产生雾化现象,对电器、电线绝缘性能要求高,需选用24V以下的安全电压。
(6)刀盘非期望转动伤人在盾构施工过程中屡有发生,因此,重新启动盾构机时一定要再三确认土舱内没有操作人员和工具材料已全部回收,最好能实现安全本质化,即在盾构设计或改造时,锁定原操作室的控制开关,在人闸口增设控制开关,并实行重复挂牌清点制度。
4注浆作业
盾构机开挖直径一般比管片外径要大20~40 cm ,在掘进过程中需要对管片外侧的环形空隙中注人浆液体,大多以水泥、砂子、水为主要成份。浆液出口段为刚性管道,很容易堵塞,这些管多埋在盾壳内,不方便清理,常常整条管完全堵塞了才不得不清理,且砂浆已出现固化现象,清理非常困难。清理过程中,一方面用具有弹性的硬质钢丝疏通,另一方面要加大注浆泵的压力。当管道突然畅通时,管道内的砂浆将会高速喷出,对周围的人员造成伤害。往往作业人员也意识到这点,在出口处用编织带防护,但大多没有将其固定绑扎,砂浆在高压下可以击穿编织物或顶开编织物,仍然会对人员造成伤害,尤其是眼部伤害。因此,要选用结实、坚固的编织物或加帆布,并用铁丝绑扎牢固,操作人员不可求快,压力要慢慢增加,不可突然急剧加压。
除了盾构机盾尾的注浆外,还需在管片中进行二次补浆(有的施工工艺是直接在管片注浆),不管是一次注浆还是二次注浆,都很容易堵管,常常造成压力表失效。许多注浆操作是在没有压力表这个眼睛的情况下“盲”注或仅凭经验来完成注浆的,有的超出压力容许范围很多,这样轻者造成管片错台、开裂和漏水,重者直接将管片压脱掉人隧道中,后果不堪设想。
5施工用电管理
盾构机掘进用电一般是采用双回路专供的电缆,供电电压达10 kV ,隧道内环境潮湿,随着盾构向前不断推进,高压电缆也要经过多次连接,接头要选用优质的专用接驳器,电缆要固定好在隧道内,并留有一定活动余地,悬挂高度合适,至少要比运输车辆高,防止运输车辆脱轨后击断电缆,造成严重后果。
除了盾构机以外,盾构隧道施工其它临时用电也很多,必须采用三级配电,二级保护,尤其要配备足够的分配电箱,电箱要用铁皮制作,不能用木板或胶板等其它材料代替,并要真正做到一机、一闸、一箱、一漏等四个一。往往施上单位很难做到四个一,尤其为了省钱,一箱多机、一箱多闸现象较为普遍,极易合错闸,从而导致触电事故。
6隧道内临时轨道运输
和其它工法施工隧道不同,中小直径的盾构隧道几乎均采用轨道运输系统。由于盾构机的掘进速度很快,往往运输是限制施工速度的一个瓶颈,因此,运输车辆一般设计得较长,碴土斗也设计得很大,占用了隧道很大空间。管片底部为圆弧形,对轨枕的稳定性有一定影响,运输车辆容易脱轨,有可能威胁人行道上人员的安全,尤其是碰到盾构机专用高压电缆时,后果不堪设想。施工轨道要严格按有关技术规范执行,对轨距、轨道高差、弧度、接缝等重要参数要重点检查,轨枕保证足够的刚度,并和管片上的螺栓保持固定或焊接,避免滑动变形。
应严禁各类人员搭乘管片车进出隧道,严禁挤在操作室内,如隧道距离较长,应设计专门的人员运输车辆,外设围栏,严禁车辆未停稳前上下车。隧道内运输引起的事故较多,一旦发生安全事故,后果大多比较严重,特别是在盾构机位置,电瓶车与盾构机之间几乎没有空隙,非常狭窄,稍不注意,人员易被挤卡在中间。
目前国内单线地铁隧道的内直径多为5 400~5 500 mm,盾构机的后配套设备一般有70~80 m长,它的轨道比碴土运输车宽,但之间最窄的距离一般就是100 mm,当任意一条轨道变形时,或盾构机上的配套设备发生位移时,极易和运输车辆相撞,尤其是高压电缆圈简位置突出,应引起高度重视。
7环境危害因素
盾构机仅推进系统就要消耗1 000 kW的功率,当岩石较硬或具有很高的耐磨性时,其机内的温度很高,最多可超过50度,尤其是在南方施工,夏季时间长,外界温度高,隧道内主要处在湿、闷、热的环境中,尽管盾构机配备了送风系统,在很大程度上减低了温度,但比地面作业还是要差得多,气温应尽量控制在28度左右。盾构机在推进过程中,噪音往往超过80dB,作业人员长时间处于这种环境下极易疲劳,从而诱发安全事故。因此,作业人员要配带耳塞,保证足够的休息时间,上班不超过8小时,如有必要,除送风系统外,增设抽风系统或冷却系统,加强空气对流。
8结语
关键词:隧道;基坑支护;施工;安全管理
中图分类号: U45 文献标识码: A
1、工程概况
本管段内隧道位于湖南省芷江县竹坪铺乡至土桥乡,其中包括杨家湾1号、杨家湾2号、赵角湾1号、赵角湾2号四座隧道,正线长度5614m,每座隧道工程概况。
1.1工程地质和水文地质及气象条件
隧道范围地表为第四系统坡积层( ),下伏为元古界板溪群五强溪组第一段( ):下部灰色、浅灰色、肉红色含砾长石砂岩为主,夹少量砂质板岩、粉砂质板岩;中部灰色、灰绿色粉砂质板岩,夹变余粉~细砂岩;上部灰色块状长石砂岩、含砂砾岩为主,夹少量砂板岩,凝灰质板岩。板溪群马底驿组第三段( ):灰绿色后层块状凝灰岩夹条带状凝灰质板岩,岩石风化后形成白色、灰色、黑色相间的条纹,构成本段特有的标志。
1.2施工方案概述
1.2.1施工方法
隧道按照“新奥法”原理组织施工,并根据工程地质、水文地质和不同围岩级别及周边环境选择相应施工工法,按全标段重点控制工期点,合理划分作业段,科学统筹,采取平行流水作业法施工。
隧道开挖前,首先完成洞顶截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工,大型自卸汽车运输,并及时做好坡面防护,开挖一段防护一段。开挖至明暗分界线后,应先施做套拱混凝土,再施做暗洞超前长管棚,暗洞口前所有开挖、防护、排水完成后才能进入暗洞施工。
隧道开挖采用多功能作业台架配合风动凿岩机钻眼,实施光面爆破,光面爆破参数通过试验确定,并根据现场爆破效果不断进行调整,严格控制超欠挖。隧道出碴采用挖掘机配合装载机装碴,大吨位自卸汽车运输。
施工将超前地质预报和监控量测纳入工序管理,施工过程中加强监控量测,仰拱超前、二次衬砌紧跟,以保证施工安全。不良地质段坚持“早预报、预加固、弱爆破、强支护、紧封闭、快成环、勤量测、早衬砌、稳扎稳打、确保安全”的施工原则,组织施工。浅埋及浅埋偏压地段除加强洞内监控外,同时加强地表监测,施工时遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则,注意对监控量测的数据进行分析、整理,发现异常情况及时反馈以便尽早提出处理方案。
1.2.2 准备工作
施工前对图纸、资料等进行现场核对,并作补充调查,调查核对隧道所处的位置、地形、地貌、工程地质和水文地质、钻探图表、以及隧道进出口位置和其它相关工程的情况。对图纸中发现的问题,立即反馈监理工程师和设计单位更正或确认。
施工前的平面复核和控制测量将由我单位精测队进行测量定位,施工中测量由隧道工程师、测量工程师组织测工操作,并由项目总工程师组织定期复测。
2、施工技术难点
2.1首先是隧道开挖后,大量地下水渗入隧道,围岩失水固结,地表下沉,对地表路面交通以及两侧刚性管线带来极大的危害。其次是地下水渗透对围岩产生软化作用,围岩由硬塑变为软塑状态,甚至变为流塑状态,产生大变形而丧失稳定性,施工中如何控制地下水是保证顺利施工的关键。由于地下水的渗透作用,地下水控制十分困难。因工程所处位置限制,没有降水作业条件。因而,地下水的控制显得非常重要且极为困难。
2.2区间隧道穿越地层主要为第四系残积层的砂质粘性土、砾质粘性土,局部地段为海冲击砂层,地层软弱。隧道开挖后周边围岩在自重应力的作用下松弛变形, 控制不好易产生变形坍塌。同时,受地下水的作用软化后丧失稳定性,给施工带来困难,特别是由硬塑变为流塑后,随地下水一起涌入隧道内形成大的坍塌涌泥, 严重危及周边结构物及施工安全。施工时,必须采取严格措施控制,防止产生大的变形及坍塌。
3、隧道施工关键技术
天科区间穿越地层为砾质粘土层及全风化花岗岩层,部分段落隧道拱顶地层中含有透镜体状中砂、砾砂层,隧道上部地层中有市政管线20 条,其中煤气管线2 条,穿越2 座人行天桥。施工中采用了超前小导管注浆、超前排水以及施工监测,保证结构物安全和施工顺利的关键技术。
3.1超前注浆固结地层
因区间隧道穿越地层为砂质粘土,局部地段为海冲击砂层,地下水丰富。设计采用
3.2超前引排地下水
区间隧道位于地下水位以下,开挖后大量地下水涌入隧道内,给施工带来很大影响,同时由于地下水的作用,粘土层在地下水的作用下软化,水量大时成流塑状, 造成拱脚下沉、两侧涌泥,支护结构下沉,施工极为困难,为保证施工安全,经多次研究决定采取降水措施。由于区间隧道位于深圳市繁华的深南大道下,两侧建筑物密布,无法进行地面降水,根据现场实际情况,结合地质情况,最后采用隧道内超前排水和隧道内降水两项措施,成功地解决了地下水对施工的影响问题。
3.3监控量测技术
为减少施工影响,施工中必须进行施工监测工作,信息化施工; 同时,监测信息能及时了解围岩稳定情况,支护结构变形情况,及时修改施工参数及支护参数,切实保证施工安全。施工监测主要进行地表沉降监测、隧道拱顶下沉、净空收敛、支护结构变形、支护内力等。监测工作严格按照规范要求布设监测断面,按要求频率进行日常监测工作,对监测信息及时分析整理,指导施工。
4、文明施工措施
严格组织施工管理,开展文明施工,创标准化施工现场。施工前应做到全员教育,全面规划,合理布局,化害为利,为当地居民创造和保持一个清洁适宜的生活和生产环境。
4.1保证施工现场整洁有序的措施
(1)施工现场安排做到布局合理,材料定位堆置,机具进出场有序,路沟畅通,管线齐全,生活设施清洁文明,施工安全有序;临时设施的布置要进行方案的比选,使其达到破坏植被少,不阻断地表径流畅通等目的。
(2)对施工便道、施工场地、施工营地等从美学角度进行布置和施工,保证施工现场整洁有序,每道工序施工完毕后对施工现场进行清理,将该项工作内容纳入工程质量检查项目内,并采取相应的奖罚措施;施工完毕进行搬迁时,对其环境进行清扫和平整,尽量恢复原有的自然状态。
(3)施工过程中的生活和施工垃圾应设点集中处理,保护好当地的水土资源。
(4)施工中严格控制扬尘,便道适时洒水,必要时要加强防护。
4.2加强施工现场管理、落实成品保护责任制
4.2.1加强施工的现场管理和文明施工的成品保护工作,定期对管理和操作人员进行文明施工、成品保护教育,提高职工自觉保护成品的质量意识。
4.2.2成品保护不只是对已完成的成品进行保护,而更重要的是对每道工序的成品进行保护,在进行下道工序之前,必须对上道工序的成品进行检查验收,若验收不合格,严禁下道工序作业。
5、施工安全管理
进行地铁隧道的施工,必然会使用不同种类的施工设备。无论是在隧道洞内施工还是在洞外施工,施工设备的安全管理都是一项非常重要的工作。若施工设备管理不当,造成使用混乱,继而引发诸如火宅、漏电、爆炸等诸多风险,不仅造成人员伤亡,对隧道结构的稳定性又会产生一定影响。地铁隧道施工中的安全教育也是非常重要的,很多地铁隧道施工事故发生的直接原因就是施工人员的安全意识淡薄,忽略了风险的存在。因此应经常对地铁隧道施工人员进行安全宣传及教育,必要时还应考核施工人员的安全知识掌握程度。
6、结语
施工中,复合衬砌用注浆来整治渗漏水是事后的补救措施,如果在防水板的铺设和混凝土施工中保证质量,就可以起到事半功倍的效果。
关键词:公路隧道施工;安全管理;探讨
中图分类号:U45 文献标识码:A
安全施工是衡量隧道工程管理水平的主要标志,它直接关系到人身安全和重要设备安全,且与工程质量密切相关。必须贯彻“安全第一、预防为主”的方针,强调“领导是关键、教育是前提、设施是基础、管理是保证”。
隧道施工是地下作业,有很多不安全因素:施工条件差,工人常在振动、噪声、地下水、有害气体、昏暗的灯光等不良环境下从事繁重的体力劳动,加之“新奥法”较过去的隧道修建方法新、操作要求高,故必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针,做到文明施工和科学管理。
1 隧道施工风险管理
1.1 风险识别
风险识别就是明确目标,找出哪些因素可能会对项目产生损失,这是风险管理的基础,是风险评估和风险应对的前提。整个识别过程包括确定目标、明确最重要参与者、收集资料、风险形势估计、识别出潜在风险因素、编制风险识别报告。通过风险源识别,得出各种因素组成的集合,还可根据事件之间的支配关系,利用层次分析法划分所有因素的层次,形成有序的递阶层次结构。
1.2 风险评估
隧道施工风险评估由隧道施工风险估计和隧道施工风险评价两部分内容组成。隧道施工风险估计是对隧道施工各个阶段的风险事件发生的可能性的大小、可能出现的后果、可能发生的时间和影响范围的大小进行估计,为分析整个工程项目风险或某一类风险提供基础,并进一步为制定风险管理计划、风险评价!确定风险应对措施和实施风险监控提供依据;隧道施工风险评价是对隧道施工风险因素影响进行综合分析,并估算出各风险发生的概率及其可能导致的损失大小,从而找到该项目的关键风险,确定项目的整体风险水平,为如何处置这些风险提供科学依据,以保障项目的顺利进行。
1.3 风险应对
它是在隧道施工风险发生时实施风险管理计划中预定的措施。风险应对措施一般包括两类:一类是在风险发生前,针对风险因素采取控制措施,以消除或减轻风险,具体措施包括风险规避、缓解、分散等。另一类是在风险发生前,通过财务安排来减轻风险对项目目标实现程度的影响。具体措施包括风险自留、转移和保险等。
1.4 风险监控
风险监控从过程角度来看,处于隧道施工风险管理流程的末端,但这并不意味着项目风险控制的领域仅此而已,风险控制应该面向风险管理全过程。同时,风险监控也应是一个连续的过程,它的任务是根据整个项目风险管理过程规定的衡量标准,全面跟踪并评价风险处理活动的执行情况。
2 公路隧道施工风险特征及风险应对技术措施
2.1 隧道施工风险的特征
2.1.1 隧道施工风险对工程地质和水文条件的依赖性。
2.1.2 隧道施工风险的隐蔽性。
2.1.3 隧道施工风险发生的随机性。
2.1.4 隧道施工风险后果的严重性。
2.1.5 隧道工程施工的开展会加大风险发生的可能性。
2.1.6 隧道施工风险同施工现场条件有密切的关系。
2.2 隧道施工风险应对技术措施
2.2.1 塌方或崩塌。
隧道开挖时,导致塌方的原因有多种,概括起来可归结为:自然因素,即地质状态、受力状态、地下水变化等;人为因素,即不适当的设计,或不适当的施工作业方法等。技术措施:采用围岩/预加固技术,即通过打超前管棚,预注浆加固围岩,提高围岩的性能指标"或者采用旋喷拱或预切槽,减少围岩变形;在施工前或施工中,均应采取可行的防排水措施,尽可能将地表水引排,不渗入隧道中;选择正确的开挖方法,采用台阶法、短台阶法、中壁法、眼镜法等技术进行隧道开挖,加强初期支护,包括增加喷射混凝土的厚度、加密加长锚杆、增设钢筋网或使用喷射钢纤维混凝土、采用或者加密钢架等;加强围岩量测,发现围岩变形或异常情况,及时采取紧急措施处理,包括按设计进行永久性混凝土衬砌支护!采用钢筋混凝土衬砌!增加衬砌混凝土厚度、改变衬砌断面形式、提高衬砌混凝土强度等级等。
2.2.2 岩爆
岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中,硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力重新分布,储存于岩体中的弹性应变能突然释放,因而产生爆裂松脱!剥落!弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。
2.2.3 涌水
涌水是隧道施工中仅次于塌方的最常见的地质灾害之一。造成突水突泥最为常见的不良地质是断层(断层裂隙水)、大型溶洞和暗河(岩溶水)、煤系地层中的采空区(老窖积水)和金属、非金属矿山老积水。技术措施:引排水,查明溶洞或暗河水源流向及其与隧道位置关系,用涵洞、暗管、暗沟、泄水洞、开凿引水槽、铺砌排水沟等;堵水,溶洞或暗河的流水量不大,有其他出口或有分支,采用注浆堵水;隧道反坡排水;利用抽水机配以管道排水,分段设置固定泵站和集水井,固定泵站与开挖面之间设置临时移动泵站,用潜水泵抽水至固定泵站的集水井。
2.2.4 瓦斯
技术措施:隧道内所有的固定、移动设备、电器开关、照明装置均采用防爆型;瓦斯隧道内,不得有明火作业,洞内洞口严禁吸烟,进洞人员穿棉制品;瓦斯突出防治有钻孔排放、水力冲孔、震动性放炮渗出、深孔松动爆破、岩层或煤层注水;瓦斯排放包括瓦斯引排、抽放瓦斯或自然排放;封堵瓦斯,注水泥浆或其他材料,堵塞岩层或煤层裂隙,阻止瓦斯渗入,及时对开挖面进行喷混凝土封闭,尽快进行封闭衬砌,衬砌宜采用气密性混凝土当煤层厚度大于0.3m,有瓦斯突出危险性时,必须进行揭煤施工,揭煤前先进行超前钻孔,探测煤层的层位、倾角、厚度、岩性地质构造等情况;在掘进工作面距煤层适当距离时,至少打两个穿透煤层全厚的预测孔,预测有无瓦斯突出危险性;瓦斯排放后打两个与预测孔相同的检验孔,检查瓦斯排放情况,揭煤施工采用震动放炮一次揭开煤层,不能一次揭开煤层全厚时,对剩余部分采取防突措施,揭煤后,及时施作金属骨架支护,防止冒顶;加强通风和瓦斯检测。
2.2.5 岩溶
当隧道穿越可溶性的岩层时,则可能遇有岩溶。
技术措施:
a.小型溶洞的处理:堵塞,位于隧道底部位置的小溶洞采用换填片石、干砌片石、浆砌片石回填压实,或采用隧道底板梁通过。位于隧道边墙位置的小溶洞,采用浆砌片石封堵,加强混凝土衬砌封闭"拱部以上溶洞,视溶洞的岩石破碎程度,采用喷锚支护加固,加设护拱防护。
b.规模较大溶洞处理:跨越,简支梁跨越;栈桥跨越;拱桥跨越;边墙拱跨越;整体浮放支托跨越支顶加固。支承墙加固;支承柱加固;拱桥支顶加固;挖孔桩支顶加固。
c.岩溶隧道施工:岩溶隧道开挖同软弱围岩相似,管棚注浆综合预加固,微震爆破,强化初期支护。
3 安全检查
安全检查是发现不安全行为和不安全状态的重要途径,是消除事故隐患,防止事故伤害,改善劳动条件的重要方法。检查人员应认真学习和熟练掌握有关的法律、法规和行业标准、规范,使其熟悉掌握隧道施工中涉及安全生产和质量控制“红线”。
3.1 安全检查的组织。建立安全检查制度,并按制度要求的规模、时间、原则、方式落实,做到有计划,有目的,有准备、有整改,有总结,有处理。
3.2 安全检查的准备。首先应分析隧道工程设计资料,确定检点,把精力侧重于事故多发部位和工种;然后确定安全检查目的、步骤、方法,并成立检查组,安排检查日程,同时还要规范检查记录及表格,使安全检查逐步科学化、规范化。
3.3 安全检查的形式。形式有日常安全巡查、定期安全检查、专项安全检查,检查应结合施工管理的需要和施工季节性变化。
3.4 消除危险因素。安全检查的目的在于发现、处理、消除危险因素,避免事故伤害,实现安全生产。
3.5 检查结论。下达隐患通知书,通知书建议措施要有可行性、针对性和操作性,使其整改隐患的整改能达到要求。
4 安全考核
针对安全生产责任制和标准,制定具体的考核办法;并成立考核小组,定期对各工点进行考核。按照安全责任制和标准进行现场对比。考核结果要通过奖惩挂钩来促进安全管理效能的发挥。
5 结束语
隧道施工风险管理的推广和应用,对于隧道工程的组织施工具有重要的现实指导意义。公路隧道在设计、施工前进行系统全面的风险分析,对预防不良地质灾害的发生、保证隧道施工的安全具有重要的作用,因此,对公路隧道进行风险管理是工程建设中不可或缺的环节,应得到参建各方的足够重视。
参考文献:
[1] 沈建明.项目风险管理[M].北京:机械工业出版社,2008.
[2] 路美丽,刘维宁.隧道与地下工程风险管理研究进展[A]2009.全国地铁与地下工程技术风险管理研讨会论文集[C].2009.
[3] 王进春,乔蓓.隧道施工危险性分析及安全对策措施初探[J].石油与天然气化工,2010,(05).
城市矿山法隧道施工安全 与风险控制
内 容 提 要
1 引 言
2
围岩变形特征与破坏机理
3
施工安全与风险控制
4
近接建(构)筑物施工
1
引 言
一、城市隧道的基本环境特征
1.地质类型
(1)土质(长三角地区等)
一、城市隧道的基本环境特征
1.地质类型
(2)土岩混合
土 石
上软 下硬
石
土 忽软忽硬
石
青岛、大连等
广州、深圳等
一、城市隧道的基本环境特征
1.地质类型
(2)硬岩(北欧)
一、城市隧道的基本环境特征
2.埋深特点
普遍较浅(中国)
一、城市隧道的基本环境特征
3.周边环境
邻近既有建(构)筑物
施工相互影响大,风险高
二、城市矿山法概述
1.全断面开挖法
l-全断面开挖;Ⅱ-衬砌 全断面一次开挖法
二、城市矿山法概述
1.全断面开挖法
适用条件 1)整体性好的围岩; 2)有大型施工机械; 3)适于采用大型机械化配合施工。 优点 缺点
二、城市矿山法概述
2.台阶法 台阶法根据台
阶长度不同,可划
分为长台阶法、
短台阶法和超短
台阶法三种。
二、城市矿山法概述
(1)长台阶法。上台阶一般50m以上或大于5倍洞径,上
下步可采用同类机械平行作业。 优缺点:干扰少、机械配套、通风和测量工作简单、可进 行单工序作业,但要求围岩稳定性较好。 (2)短台阶法。上台阶长度小于5倍大于1~1.5洞径。 优缺点:可缩短仰拱封闭时间,利于开挖面稳定,但上下 台阶作业干扰较大。 (3)超短台阶法。上台阶长度仅3~5m,适用于机械化程
度不高的地段。
优缺点:断面闭合较快,利于开挖面稳定,但上下台阶作 业干扰很大。
二、城市矿山法概述
2.台阶法 至于施工中究竟采用何种台阶法(长、短、
超短),要根据以下两个条件来决定:
初次支护形成闭合断面的时间要求,围岩越
差,闭合时间要求越短; 上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械 设备施工场地大小的要求。
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法 分部开挖法可分为:环形开挖留核
心土法、侧壁导坑法、中隔壁法(CD法
和CRD法)、中洞法等。
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法
环形开挖留核心土法
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法 单侧壁导坑法 侧壁导坑法
双侧壁导坑法
返回
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法 CD法 中隔壁法
CRD法
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法
在连拱隧道或分叉 隧道的喇叭口地段,先 开挖两洞之间的立柱 (或中墙)部分,完成立 柱 (或中墙)混凝土浇 筑后,再进行左右两洞 开挖的施工。
中洞法
二、城市矿山法概述
4.其他一些适合于特大断面隧道开挖方法
二、城市矿山法概述
4.
其他一些适合于特大断面隧道开挖方法
盾构辅助法
预衬砌法
2 围岩变形特征与破坏机理
一、隧道开挖后的围岩变形特征
一、隧道开挖后的围岩变形特征
土体移动的空间效应
沉降
影响
范围
一、隧道开挖后的围岩变形特征
=15.6°
横向断面地层沉降形状
一、隧道开挖后的围岩变形特征
土体分层沉降示意图
一、隧道开挖后的围岩变形特征
前期沉降
施工沉降
地表下沉曲线
掌子面
隧道
地层移动的时间效应
固结沉降
施工沉降
一、隧道开挖后的围岩变形特征
地层损失理论
地层移动由地层损失引起,并认为地表沉陷槽的体积
应等于地层损失的体积。
该法的理论基础是:在隧道施工过程中产生了一定的地
层损失,相当于从地层中挖去一块岩土体,形成一个空洞,
从而导致上部的岩土体产生移动和变形,最终该空洞被填 充,而在地表则形成体积等于空洞体积的沉降槽。
二、隧道塌方机理
应该说,隧道开挖后,围岩的变形是不可避免的,但 是如果在开挖后及时采取有效措施,则围岩变形处于可控 范围,反之,在围岩变形超过某一极限值后发生塌方。
二、隧道塌方机理
二、隧道塌方机理
3
施工安全与风险控制 1)有效支护 2)隧道埋深选择
3)曲线变轨
4)各分部开挖的贡献率
5)掌子面的预加固
6)信息化施工
有效支护
隧道埋深选择 将隧道建在合适的深度,减小施工风险
曲线变轨 利用曲线变轨原理,根据先前监测数据预 测有可能塌方时,提前改变施工方法或支护参 数,使其沉降曲线改变原有轨迹,朝安全、稳 定方向发展。
各分部的贡献率
通过分析各分部对 拱顶沉降的贡献率,做 到“好钢用在刀刃上”, 重点控制主要块,快速 施工次要块。
A
掌子面和侧墙对某点沉降的贡献率
径向锚杆固然重要,掌 子面变形引起的土体变位也 不容忽视。有时掌子面前方 的超前锚杆显得更为重要。 如“新意法”理念就是重视 掌子面前方锚杆作用。
未有超前加固措施的
超前加固后
用玻璃纤维筋加固前方土体
信息化施工
作为新奥 法三大要素
之一的信息
化施工,对
于施工安全
控制至关重
要。
信息化施工
4
近接建(构)筑物施工
一、基本概念
三大基本类型: (1)新建工程接近既有隧道施工 (2) 新建隧道接近既有工程
(3)两条及以上隧道近距离同期施工
一、基本概念
近接施工最主要的问题是新建工程将会 对既有工程原来的稳定性产生影响。这种影 响最本质的原因是由于新建工程的施工引起 围岩应力状态再次重分布,从而导致一系列 的力学行为变化。这种受力特征会因
工程修 建的时间先后关系、空间位置关系及其施工 方法的不同而不同。
二、近接影响分区
建筑荷载下的地基附加应力场
二、近接影响分区
单一隧道的二次应力场影响范围
3σ y 2σ y 1.1σ y 1.01σ y 7.27r 1.1σ y 3.16r 1.01σ y 10r
2.67r
λ =0
λ =1
二、近接影响分区
由于建筑物地基的附加应力影响和隧道
开挖引起的应力重分布都是局部的。从相距 的远到近,有一个应力场逐渐叠加的过程。
二、近接影响分区
近接施工的影响不仅存在着局域性, 而且在局部的范围内应力重分布是有梯度 变化的,这也表明影响程度是不同的,因 此提出近接施工影响分区及标准。
二、近接影响分区
既有规范,我们认为仅适用于软土
硬岩地层 评判指标:安全系数 实现方法:强度折减法 多工况数值模拟
安全系数计算结果
考虑相对尺度的影响,分别计算了“隧道-建 筑物”相对尺寸(D/B)为2、1、1/2的三种情况
对三种计算工况进行规律 分析,建立影响分区如下:
青岛胶州湾海底隧道接线工程应用
35.0
34.9
1号楼房
4号楼房
55.0 13.7
11.3
2.7
5.4
7.6 5.4
7.6
弱影响区
弱影响区
无影响区
无影响区
16.2
16.2
10.8
强影响区
强影响区
对于上软下硬地层: (1)上面软层借鉴日本既有规范; (2)下面硬层与上述计算方法同。
青岛胶州湾海底隧道接线工程应用
智荣中学
砖3
强影响区
弱影响区
无影响区
混7
强影响区
弱影响区
无影响区
二、对策研究 对于强影响区的对策研究
(1)对既有隧道或工程采取措施
(2)对新建隧道或工程采取措施 (3)对既有工程和新建工程之间的围岩采取措施
(硬岩、软岩有别)
再来一个我们以往的案例:
深圳重叠隧道
1、概述-近接施工基本概念及工程背景
2)依托工程概况
深圳地铁一期工程1号线: 深圳建市以来政府投资最大的国家重点工程项目 线路全长17.39 Km, 设车站15 座 由深圳市地铁有限公司承担建设管理 全线于2000年开工,03年完成土建施工,04年12月建成通车
1
概 述
2)依托工程概况
本课题《地铁重叠隧道设计 与施工关键技术研究》是结合 地铁1号线罗大段工程的修建 进行的。 罗大段工程:位于深圳罗湖 区,起于深圳火车站,出火车 站后往北沿人民南路,邻罗雨 干渠,在嘉宾路口设国贸站, 出国贸站往北穿越深南东路后 进入东门商业区,在此设置老 街站(与地铁3号线换乘), 出站后往西沿解放路在红岭中 路与深南中路交叉口西侧设大 剧院站。
香 港 特 区
1
概 述
2)依托工程概况
罗大段线路: 全长约 2.8 Km 含4站3区间(含桩基托换工程) 土建投资约 7.48 亿元 由铁二
院设计 由中铁隧道局 等单位施工
1
概 述
3) 工程特点和难点
(1) 工程穿越城市繁华商贸中心区,环境异常复杂
国大段线路 三站两区间 长1778.6 km,土建投资近5.8亿元
罗 湖 区
(人口密度:9821人/平方公里)
中海商城
下穿布吉河 下穿广深高速 电影大厦A7 铁路3线高架桥 (外扩A2地下室)
永新商业城
利联广场 南塘商业广场
(A18)
下穿人民桥桥台
布 吉
(A9)
和平广场
(A40)
深建司
(A7)
华胜商厦
(A12)
东门商业区
下穿百货广场大楼 9层裙楼3层地下室
下穿深南东路 人行天桥
金辉大厦 深圳邮电局
(A15) (A32)
横穿路中 笔架山渠
河
下穿华中酒店 3层群楼 并行下穿路 中罗雨干渠
人 民 中旅大厦
(A17)
天虹商场
(A6)
天安国际
(A40)
南
路 深房广场
(A52)
国贸大厦
国贸站 国贸站
1
概 述
3) 工程特点和难点
(2) 区段地层上软下硬,地下水位高,地质条件差
罗雨干渠
地下水位线
地下水位线
国老区间 地质纵断面图
总体看: 地层 “上软下硬”:上部主要为软弱的砾质粘性土和 砂 层,下部(局部)为强度较高的微风化层;
高地下水位 :地下水位埋深约3.7m,隧道位于地下水
之中; 土质围岩工程特性很差:花岗岩全风化层及残积土,遇 水及扰动后极易软化崩解,强度迅速降低; F4断层及次生断层:破碎,围岩自稳性很差;
国大区间围岩条件统计:“上软下硬”段长度占总长
50.0%;软岩段占38.5%;硬岩段占11.5% 。
1
概 述
3) 工程特点和难点
(3) 重叠隧道规模大,空间转换复杂,技术难度和风险大
13.0 ~ 15.6 m
1.6 m
2号竖井
双洞重叠隧道净距小 (1.6m~10.8m )。 全段隧道空间转换复杂。
技术难点:
① 重叠线型设计与结构形式选择 ② 双洞重叠近接影响分析与评价 ③ 设计分段与支护参数确定
工程经验缺乏
1
概 述
3) 工程特点和难点
(4) 隧道浅埋,采用浅埋暗挖法施工,沉降控制要求高 拱顶埋深9~16m,最小在布吉河河底; 罗国区间围岩总体软弱,采用盾构法施工; 国大区间多处正穿既有建筑基础,处理难度大,且局部 遇硬岩,施工困难,因此采用浅埋暗挖法施工; 地面建筑密集,道路及地下管线纵横交错,沉降控制十 分严格; 在饱和含水地层中采用浅埋暗挖法施工,地层易失水, 沉降控制有较大难度。
技术难点:
④ 双洞施工顺序与施工间距的确定
⑤ 单洞双层隧道浅埋暗挖法施工方法 ⑥ 不同洞型空间转换方法
⑦ 沉降控制及困难地段辅助施工方法
工程经验较缺乏或较少
1
概 述
3) 工程特点和难点
(5)近接建(构)筑物多,
相互影响十分严重
(6) 桩基托换类型、数量多,单体规模大,难度大风险高
2
浅埋暗挖法两隧道的近接度标准
2
浅埋暗挖法两隧道的近接度标准
1)数值分析
分析图: 一洞室埋深10m,另一洞室沿其四周分布于不同位置
2
1)数值分析
浅埋暗挖法两隧道的近接度标准
判定标准:塑性区和最大主应力
重分布的双重标准。 计算系列:总共 38 组,见下表。
上/下洞埋深
两洞连线的水平角度 -90° -60°
两洞净距 0.5D、1.0D、1.5D、2.0D、3.0D 1.0D、2.5D 0.5D、1.0D、1.5D、2.0D 1.0D 0.5D、1.0D、1.5D 1.75D 2.0D 1.1D
施工顺序
上洞 埋深 10m / 下洞 埋深 变化
-45° -30° 0 15° 30° 45°
“先上后下”
“先下后上”
90°
0.5D
2
1)数值分析
浅埋暗挖法两隧道的近接度标准
限于篇幅,以两洞水平进行分区判定说明。 0.5D时,塑性
区贯通;
1.0D时,强影
单洞开挖
响区和弱 净距0.5D
影响区的
分界点; 1.5D时,近接
影响忽略
不计。 净距1.0D 净距1.5D
2
1)数值分析
浅埋暗挖法两隧道的近接度标准
近接影响分区图
2
1)数值分析
浅埋暗挖法两隧道的近接度标准
近接影响分区图
3
重叠隧道设计与施工技术
3
重叠隧道的设计与施工技术
主要内容:
1)重叠隧道设计分段
2)重叠隧道施工顺序
3)重叠隧道工作面合理间距
4)不同洞型空间转换方法
3
研究方法
重叠隧道的设计与施工技术
(1) 数值模拟——计算模型
整体模型图
典型断面图
隧道结构图
模型概述:重点分析重叠及交错隧道段,纵向范围为CK2+360~CK2+390单洞双层段 30m,CK2+390~CK2+560双洞段170m,共长200m,隧道断面范围为80m(宽)×75m (高)。
3
研究方法
重叠隧道的设计与施工技术
(2) 模型试验——试验模型
整体模型图
衬砌试件
概 述:围岩为V级;施工顺序为“先上后下”;考察开挖下洞对上洞衬砌的影响。
3
重叠隧道的设计与施工技术
1)重叠隧道设计分段研究
(1)深圳重叠隧道近接度分区
按照深圳地铁 重叠线路隧道 实际洞型分布 形态, 得出该工程两 隧道近接影响 程度判定结果
3
重叠隧道的设计与施工技术
1)重叠隧道设计分段研究
(1)深圳重叠隧道近接度分区
与日本铁路隧
道近接度分区
标准相比:
在下半空间范
围内接近,其 它范围有所差
异
3
重叠隧道的设计与施工技术
1)重叠隧道设计分段研究
(2)深圳重叠隧道近接影响分段
双洞重叠隧道相互影响情况分段表
洞 型 净距大小 小于等于0.5D 0.5D~1.0D 双洞 重叠 隧道 0.5D~1.0D 1.0D~1.5D 1.5D以上 里 程 K2+382.75~K2+483 两洞位 置关系 影响 分区 强影响 长度(m) 100.52 72 37 55 118.7
下45度区
K2+483~K2+518 K2+518~K2+555 K2+555~
K2+610 K2+610~K2+728.7 强影响 强影响
上45度区
弱影响 无影响
3
重叠隧道的设计与施工技术
1)重叠隧道设计分段研究
(3)深圳重叠隧道分段设计参数确定
当左线隧道位于右线隧道下45°区,且两隧道净距小于1.0 D时, 设计支护参数加强两级。 当左线隧道位于右线隧道上45°区,且两隧道净距小于1.0 D时, 设计支护参数加强两级。 当左线隧道位于右线隧道上45°区,且两隧道净距小于1.5 D时, 设计支护参数加强一级。 当左线隧道位于右线隧道上45°区,且两隧道净距大于1.5 D时, 按一般单线隧道设计。
3
重叠隧道的设计与施工技术
(3) 综合结论 工1与工2均满 地表下沉 (mm) -20.18 -23.52 -10.36 -9.76 足规范要求; Ⅴ级围岩,数 值分析与模型 试验的结论一 致,即工1最 优; 上部Ⅴ级下部 Ⅲ级围岩,工 2最优; Ⅲ级围岩,工 2最优;
2)重叠隧道施工顺序研究
① 不同研究方法结果比较表 研究 方法 围岩条件 方案 工1 工2 工1 工2 初期支护 最小安全系数 4.75 2.42 10.9 11.35 塑性区 (m) 3.5 3.0 1.5 1.5
V级
理论 计算 上部Ⅴ级 下部Ⅲ级 Ⅲ级 模型 试验 V级
工1
工2 工1 工2
6.19
5.24 ---
0 ---
-0.6
-0.5 -50.7 -102.9
注:由于模型试验是根据初勘选择的地质参数,故地表下沉位移与计算 值相差较大。
3
重叠隧道的设计与施工技术
3)重叠隧道工作面合理间距研究
分析方法:数值模拟;
模型试验。
施工方案:工1 ---“先上后下”; 工2 ---“先下后上”。
围岩条件:上下洞V级;
上下洞Ⅲ级。
3
重叠隧道的设计与施工技术
4)重叠隧道不同洞型空间转化技术
(2)深圳地铁不同洞型空间转化采用方案
经过综合论证,深圳地铁 老大区间重叠隧道采用了 方案③,成功地解决了不 同洞型空间转换的问题。
2号竖井位置
0:52~1:20
3
重叠隧道的设计与施工技术
5)重叠隧道技术 总结
提出了浅埋暗挖法施工两隧道的近接度标准,根据该标准,将深圳地铁重叠隧
道分为三段,即强影响段、弱影响段和无影响段。根据该分段进行了相应支护
参数设计,即强影响段支护设计加强两级;弱影响段加强一级;无影响段则按 一般隧道设计。
确定了重叠隧道施工顺序,即:在软弱围岩条件下,采用“先上后下”;在上
软下 硬和硬岩条件下,采用“先下后上”。 确定了重叠隧道各工作面合理间距,即:在软弱和上软下硬围岩条件下,后建 隧道掌子面与先建隧道的二次衬砌工作面之间的合理间距应大于6D;在硬岩条 件下,则应大于5D。 比选了重叠隧道不同洞型空间转换方法,即:采用暗挖法时,以单洞双层隧道 向双洞重叠隧道施工
为宜;采用明挖法时,在洞型转变处设置一竖井,向两个 方向掘进施工,难度最小。
4 单洞双层隧道设计与施工技术
4
单洞双层隧道的设计与施工技术
1)单洞双层隧道设计
边墙高度小于或者等于 13m,采用一般支护措 施 边墙高度大于13m,采
用加强支护措施
4
2)施工总则
单洞双层隧道的设计与施工技术
6~12m 6~12m 1.5~2.5m
1.5~2.5m
6.8m
隧道开挖、支护步骤分布横断面图
隧道开挖、支护步骤分布纵断面图
以信息化施工管理为核心,严格贯彻执行浅埋暗挖法十; 开挖支护施工步骤:采用正台阶法,自上而下,四个台阶,顺序施工。
0:00~0:51
平均13.2m
6~12m
1.5~2.5m
4
单洞双层隧道的设计与施工技术
3)各台阶掘进施工根据其作业空间及所处地质条件的 不同,主要采用:
(1)人工预留核心土分部开挖; (2)小型液压反铲全断面开挖; (3)微震光面爆破技术辅助开挖 等三种方式
4
单洞双层隧道的设计与施工技术
6)单洞双层隧道技术 总结 (1)提出了单洞双层隧道设计方法; (2)总结了单洞双层高直边墙隧道 施工技术,形成了较完整的单洞双
层隧道浅埋暗挖施工工法;
近几年我国经济发展不断提速,作为经济发展的重要枢纽,道路交通工程建设也随之加快进程。然而,建设过程中频发的桥梁隧道坍塌事故,使人们不得不将目光转移到桥梁隧道施工的安全问题上。从另一个角度来看,正是由于人们对施工安全问题的重视,对施工单位起到了很大程度的监督作用,加强了施工单位的施工安全意识,促进了桥梁隧道施工安全评估监控技术的发展。自20世纪50年代开始,道路桥梁隧道的安全监控体系就已经得到了应用,但是由于该安全监控体系在我国发展较晚各方面理论与实际措施并不完善,监控范围与内容也相对较少,在应用过程中暴露出很多缺陷。随着科技的不断发展,网络信息通讯技术与计算机技术得到了广泛地普及,衍生为结构振动理论、信号分析及处理技术、现代传感技术,为桥梁隧道施工安全评估监控技术的发展注入了新鲜的血液,同时公路工程桥梁隧道施工在理论、结构设计、施工等各方面的技术愈加成熟,这些客观因素都从各个方面推动了我国公路工程桥梁隧道施工安全评估监控技术的发展,对于该项技术的研究与科研,也成为了当下国内外专家学者的重点课题,大部分国外和国内部分桥梁隧道都相继装配了安全检测系统,对于桥梁隧道施工结构损伤识别以及安全监控等方面的研究有了显著的成效。将目光转向国内,从20世纪90年代开始,我国开始投用桥梁隧道施工安全评估监控系统,较为典型的是宜万铁路隧道工程,其安全评估监控措施包括红外探水、地质雷达、TSP、超前炮孔、水平钻探和地质素描等。桥梁安全评估监控方面,较为典型的是上海徐浦大桥,该工程应用了结构状态检测系统主要涵盖了应变、车辆荷载、挠度、斜拉索振动、温度、主梁振动等六个方面。
2公路工程桥梁隧道施工安全评估监控内容及流程分析
公路工程施工中,最重要的内容就是桥梁隧道的安全问题。在进行桥梁隧道施工环节,地形环境、地质条件、围岩的变形与荷载、水文情况以及有害气体等因素,都会诱发施工中的事故与灾害,与此同时,施工单位可以通过实施安全评估监控,制定详尽科学的安全预案,组织专业的技术管理团队,对整个施工过程进行全面、深入的监管和控制。同时,要不断总结与反思以往施工安全管理中的缺陷,不仅要积极进行工程技术和管理方面的研究,扩展监控内容与类别,有效完善安全评估监控体系,使之能够达到地质灾害超前预报、毒性有害气体探测、水文检测、监控预警及量测等技术水平,还需要相关监管人员对施工人员、安全防护设施等采取合理、实时的管理措施,从细节入手全方位掌握施工情况,有效降低甚至是杜绝施工安全事故的发生,或者在事故发生之后采取及时科学的补救措施,将人员财产损失降到最低,达到优化设计、保障施工安全的目的,实现桥梁隧道施工安全评估监控的真正意义。对于桥梁施工过程的安全评估监控,主要是通过系统的测试对桥梁结构的参数(挠度、应变、温度、变形等)实行测量,并将测量的数值与常规数值进行全方位对比,根据对比结果判断该桥梁结构是否属于正常范围。该检测系统仅对桥梁结构施工中的安全情况实行评估,目的在于有效预报和预测结构的工作状态。结合桥梁的特征和实际情况并遵循刚构桥的力学特点,选择合理的检测测点、检测周期、检测参数,继而将预测结果与实际检测结果进行对比验证,在对数值误差进行变量调控之后,由相关设计人员进行后期施工直至竣工之后的结构状态分析,对后期施工中可能会出现的状况进行合理的预测,同时对下一环节需要安装或者已安装的设备进行状态分析并预报,从而判断现阶段施工中是否需要调整相关变量。
有关桥梁施工安全评估监控系统工作流程如图1所示。针对隧道施工安全的评估监控系统主要是通过对隧道施工环境、地质条件、水文情况、井内岩层变形情况等一系列监测信息进行管理、处治、预警,该评估监测的目的是保障施工安全,及时对施工环境、结构荷载、地质灾害、围岩变形等一系列施工环境异常信息的预警采取及时有效的应对措施,该流程是隧道施工安全评估监控系统实际价值的体现,也是辅助管理人员有效处理施工过程中安全问题的前提条件,由此可知,对隧道施工安全评估监控流程的清晰认知相当重要。针对我国现行公路隧道施工监控技术标准和规范、监控技术的发展状态和隧道施工管理监控要求分析。
3有效实施公路工程桥梁隧道施工安全评估监控的具体措施
3.1建立科学的监督管理体系
(1)凭借法律的监督和和强制性作用,在管理体系中明确划分各部门的工作职责。譬如,管理部门要确认在管理、规划、监理、设计等内容的合同中出现明显错误,以及管理不到位和监理不全面因而致使工程发生问题的责任方。要明确划分施工单位在施工质量、施工现场职业健康安全、施工环保等方面的职责,同时,还要明确在实施监督管理工作中所参照的检验标准和规范的检验程序。另外,还需要定期对工程施工进行分段式检查,验收检查结果。
(2)在管理体系中对质量费用设立详细的管理规范,在进行工程设计阶段时,将质量费用纳入工程整体预算中,并结合工程的实际情况如工程性质、工程规模等要素进行预算编列。并且,需要将质量费用单独标注在招标文件中,需要注意的是,质量费用不属于投标条件。通常情况下,质量费用所占整体建安费用的0.6~2.0%。质量费用主要包含第三方管理机构对施工材料的抽样检查费用,以及相关工程质量管理人员的劳务费用。
(3)聘任专业的管理人员实行工程施工质量监督管理工作,按照相关条例规定,施工单位需要在施工现场配备两名或两名以上具备专业资质的管理人员,根据设计施工图纸以及有关合同,结合技术规范和行业标准,制定全面的施工质量监管流程并实施到实际工作中。另外,积极实行施工单位内部的质量检查工作,统计检查结果并进行深入的分析,根据自身实际情况制定解决或者完善问题的有效途径。
3.2对施工质量进行严格的管理控制
进行工程施工现场安全评估监控,主要就是从施工材料检验和施工工序检查等两个层面入手,确保工程施工的质量,该环节的工作主要是由第三方监理单位实施。第三方监理单位需要在工程施工之前,结合实际的工程内容制定出工程监理计划,监理计划中需要确定施工检查中的重点项目以及关键阶段,在实际检查中要落实检查方案,细化施工安全与施工质量的具体内容,并对检查过程进行录像保存,以满足后期工作中的需求。在对工程施工现场安全评估监控中,还需要将检查工作延伸到施工材料的进场监督与质量审查中,此过程需要取得施工单位、建设单位与监理单位的三方合作,相互配合联合实施施工材料的抽样检查,在通过三方单位以及具有检测资质的实验室检测合格后,才能顺利进场投入建设施工使用中。
4结束语
Abstract: In this paper, a tunnel with a total length of 8352m of a railway is taken as an example, the safety assurance measures of auxiliary tunnel entry are expounded from the aspects of construction scheme, site measurement and monitoring of surrounding rock, which provides some guiding significance for the safe construction when increasing the working face of long and large tunnel.
P键词: 长大隧道;辅助坑道;进洞;安全
Key words: long and large tunnel;auxiliary tunnel;entrance hole;safety
中图分类号:U459.1 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)23-0011-02
0 引言
随着我国西部大开发号角的吹响,越来越多的铁路修进大山深处,涌现出大量的长大隧道和特长隧道,为了确保长大隧道的施工工期,必须增加很多工作面以满足隧道施工的工期要求,因此,对于长大隧道设置很多辅助坑道,根据长隧短打的隧道施工理念来组织施工。
辅助坑道包含斜井、平导、横洞,一般横洞与正洞斜交,属于空间力学结构,受力状态相对复杂,所以在施工过程别重视安全管理工作,本文以某单线铁路隧道以横洞进正洞为例进行辅助坑道进正洞施工安全管理工作阐述。
1 施工方案及现场量测
本文依托某铁路隧道,该隧道全长8352m,为了确保施工工期,该隧设置了3座横洞,横洞与正线斜交,正线交点里程K179+476,横洞与正线隧道夹角45°,斜交段横洞高度6.0m、正线高度8.5m,横洞与正线交叉示如图1所示。
1.1 施工方案
横洞与正线交接处的三通区为三维空间结构,结构受力复杂,一般施工方案为全断面开挖法和小导洞施工法,小导洞法施工时采用小导洞进入正线隧道然后扩挖小导洞最终形成正线隧道空间。对于隧道地质情况较好,能够确保施工安全的情况下,优先选择全断面开挖,开挖后要及时进行锚喷支护,在围岩应力重分布前完成隧道锚喷支护;对于隧道地质条件一般或较差的情况下,选择小导洞法,这样可以确保隧道的施工安全。
横洞与正线铁路隧道斜交地段围岩为粉质泥岩,为Ⅳ围岩,地质条件较差,因此,为了保证隧道施工安全,综合考虑现场围岩情况及施工能力,采用小导洞进正洞施工方案,小导洞开挖后及时进行锚喷支护,开挖采用小药量控制爆破,减少对围岩的破坏。
1.2 围岩监控量测
为了有效掌握爆破开挖对围岩的影响和掌握隧道开挖后进行锚喷支护的时间,在横洞和主洞开挖断面间隔3米布置围岩量测点,进行监控量测。
量测的项目包括拱顶围岩沉降速率、沉降值、围岩水平收敛值,量测点分别在拱部及两边墙,采用隧道收敛仪和全站仪进行拱部沉降和水平收敛值的测量,每个断面共埋设5个点,如图2所示。
1.3 监控数值分析
通过软件数值分析围岩量测数据得出施工阶段围岩沉降和水平收敛值,掌握围岩变形速率及围岩支护时间,如图3、图4所示。
2 隧道施工安全措施
隧道安全工作是项目管理的重点,要从多方面多角度加强对隧道安全控制,降低施工分险,提高隧道施工效率。通过量测数值分析可以看出采用小导洞开挖围岩变形速率很小,拱顶沉降值在围岩应力重分布后也趋于稳定,施工安全得到保障。隧道施工安全控制主要有以下几点:
2.1 加强方案选择及设备选型
自古就有兵马未动,粮草先行的典故,当然隧道施工也是如此,在隧道施工前,首先根据现场实际情况和设计图纸,制定适合现场施工的施工方案,防止因施工方法不当,支护不强而出现安全事故,同时在施工过程中根据围岩量测数据、现场地质条件等及时调整围岩支护参数和施工方法,做到岩变我变。采用新技术、新设备、新工艺、新材料四新技术,通过四新技术保证现场施工质量及安全。
根据施工方案选择施工设备,根据地质情况、施工方法选择合适的施工设备;根据现场围岩情况选择合适的施工方法,以便于机械化施工,减少工人劳动强度,降低施工安全风险。
2.2 坚持安全教育和制度约束
组织精干高效的隧道施工队伍,提高施工人员的自我保护和安全意识尤为重要,同时要加强日产的安全监管,以人为本加强管理,防止不安全的行为出现,认真开展日常班前安全教育和定期的技术培训,坚持标准化、规范化作业,建立良好的隧道施工环境,同时组织项目部技术人员学习施工规范、验标、施工图纸,掌握规范、设计标准,正确指导现场施工;严格要求每个作业人员遵守相关操作规程、工艺工法、技术标准,进行标准化施工,为安全生产创造有利的条件。
2.3 加强施工人员素质教育
良好的素质和施工经验是工程施工的基础,加强安全教育和技术培训,提高作业人员队伍的整体素质是提高隧道施工安全的根本,要对各工班进行相对性的教育培训,多层次、多渠道、多形式的安全和技术培训,不断提高全员安全意识。
3 总结
总之,隧道施工安全管理没有捷径可走、没有经验可学,隧道施工方式方法多种多样,施工经验要在施工过程中积累。
隧道施工安全管理,必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则进行,隧道施工安全管理是一项长期的工作,通过健全安全生产责任制度、强化安全制度建设、完善各项应急预案、加强现场安全管理、增强施工人员整体素质、规范施工等方法的运用,将对隧道施工安全管理起到有效的作用。
参考文献:
[1]马孟达.铁路隧道施工安全管理及控制措施探讨[J].科技与企业,2014(06):88-89.
【关键词】 公路隧道施工 安全措施 质量控制
1.前言
近20年来,我国公路隧道建设取得了举世瞩目的成就,隧道建设技术也得到了很大提高,公路建设采用隧道能够较大地提高路线线形标准,缩短行车里程,提高车速,减少事故率,还可避开山区公路滑坡、崩塌、碎落、地震等常见病害,改善行车条件。但隧道作为一项隐蔽工程,施工安全、质量控制难度较大,出现质量问题时整改较困难,所以必须在施工过程中做好安全措施,加强质量控制。
2.公路隧道施工安全措施
2.1施工过程安全控制事项
开挖洞口的路基、土方应按照自上而下的顺序进行,一次将土石方做完。洞门施工必要时应喷锚封闭防护,洞门端墙处应支护。脚手架、工作平台应搭设牢固,并设置扶手、栏杆,设置限界安全警示。
2.2预防塌方事故
进洞开挖前一定要先观察掌子面围堰的稳定情况掌子面的支撑最好边开挖边支护。开挖掌子面时必须安排专人观测开挖面稳定情况,并尽量在已喷护的拱架内作业。控制好上下台阶、掌子面到仰拱、掌子面到二衬的距离,安全距离要根据围岩级别确定。严格控制超欠挖。施工中如发现工作面有失稳现象应及时采用喷混封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。施工中如发现不安全因素,要暂停开挖并加强临时支护,采取适当措施排除危险。
2.3高空坠物
作业人员一定要将施工材料堆放整齐、平稳,作业中严禁向下乱丢工具、材料等。作业人员上岗前要认真检查工作台车和机具等,并穿戴好防护用品。严禁上下同时垂直作业,若特殊情况必须垂直作业应在上下两层间设专用的防护棚或者其它隔离设施。台车上高空作业时,为防止高空坠落,必须挂安全网,安全网必须悬挂在工作面四周。
2.4机械伤害
挖掘机、装载机在作业过程中要有专人指挥,工作人员要在安全距离之外进行作业,保证施工的安全进行。自卸车在出渣过程中要控制好车速,在隧道内自卸车必须开车灯,慢速行驶最好车速保持在5公里l小时。在倒渣时要看好地形,不要在软地基处停留,防止翻车。在进出隧道等视野狭窄的区域时要鸣笛。装载机、挖掘机在进入隧道时不得搭载人员,防止突然提车和急速过弯导致车辆上的人员发生意外。
2.5安全用电
现场用电必须做到一机、一箱、一闸、一漏、一锁;发电机必须要有接地线;现场用电严禁乱拉乱接走线,线路要架空或埋入地下,现场施工照明灯必须离地2.5m。钢筋、型钢为易导电材料因此雷雨天气应停止露天作业以防电击伤人。
2.6混凝土浇筑
按规定正确佩戴好劳动防护用品如安全帽、口罩、胶鞋、手套等。喷射混凝土时应穿胶鞋,湿手不得接触开关电源线不得有破皮漏电。发现隧道内有落土块等异常情况要立即停止施工立即撤离现场。
3.公路隧道施工质量控制
3.1公路隧道开挖质量控制
公路隧道的断面较大,形状扁平,开挖时对围岩的扰动大,其轮廓对围岩块体的不利切割多,因此公路隧道开挖多采用钻爆法施工。
超挖质量控制方法:引起超挖的首要原因是对隧址区工程地质和水文地质不够了解,前期勘察不够详细,机械的套用设计开挖方法,当围岩变化,出现断层、破碎带等时,未及时调整开挖和支护方法等;其次是未严格按照设计的钻爆要求布置钻孔和装药,野蛮爆破;再次是开挖中不考虑动态施工的理念,不重视监控量测资料,围岩封闭和支护时间不及时。主要采取措施:重视隧道地质超前预报,实时了解隧道掌子面前方围岩状况,加强监控量测,实施动态管理,加强爆破人员的培训,严禁超量装药。
欠挖质量的控制方法:引起欠挖的原因除了地质因素外,施工队伍节约成本,故意欠挖,目的是减少出渣量、减小喷层厚度、减小二次衬砌厚度,另外仰拱开挖标高不足也是一个普遍性的问题。主要采取措施:除详细了解掌子面前方围岩地质情况外,采用新设备激光隧道断面仪对隧道开挖断面进行过程监控,仰拱开挖时准确控制开挖标高,控制仰拱开挖形状,仰拱的浇筑采用钢模板。
3.2隧道支护质量控制方法
目前公路隧道施工多采用锚喷支护,在围岩较差的地段可采用钢支撑:锚杆支护质量控制方法:锚杆的数量和长度是控制的重点,可以按照以下几个方面进行重点控制。钻孔前应严格按设计要求正确定出孔位,标示明显标记,成孔孔位实际偏差应控制在±15mm以内;钻孔深度要逐孔量测并记录,水泥砂浆锚杆其孔深偏差应控制在±50以内,其他类型锚杆应保证杆体有效长度;钻孔作业应选技术水平较高的人员操作,以正确掌握钻杆方向,使锚杆安设后能与岩层主要结构层面保持垂直;注浆用水泥砂浆施工时要做到随拌随用,并在初凝前用完;锚杆安装完成后必须进行锚杆拉拔试验,测试安装效果。
钢支撑质量控制方法:施工过程中会出现以大代小、用型钢代替格栅、支柱脚基松软,不均匀下沉等现象。需要严格按照以下几个方面的措施进行施工质量控制:焊接工艺质量满足“施工规范”要求,接头制作须符合要求,连接必须坚固。构架纵向应设足够的且稳定的连结支撑,使构架连成整体,有纵向荷载的须设斜撑;支柱脚基处虚渣必须清除,如为松软地层,应加设钢、木垫板或垫托梁,以防不均匀下沉;构架支立时其立面必须与隧道轴线保持垂直,其倾斜度不得大于20,构架接头所有螺栓均应拧紧,如间隙较大可垫以硷块,顶楔数量自拱顶起每侧不少于8个,喷硅时应先将构架与岩壁间喷填密实。
3.3隧道衬砌质量控制方法
在施工中,会经常出现二次衬砌产生裂缝,这些现象的出现是围岩松动或其他原因造成的。对于裂缝,我们可以通过塞尺或尺度放大镜进行观测,若难度较大的可以通过超声波或雷达探测技术进行监测,然后根据裂缝的实际情况采取相应的措施。在施工的过程中,也有出现雷达监测不到位的现象,这是由于出现衬砌背后填塞不密实,高频波的穿透深度小,以及衬砌内部存在空洞等情况造成的。所以,要根据检测的目的和实际情况选择合适的频率波,对于拱顶部位,可以沿着隧道断面布置测线。由于仪器技术水平有限,对于有些地段检测精度不够,这时候需要采用钻孔检测。
3.4隧道防水系统质量控制
对于高分子防水卷材的质量要求主要是抵抗施工破坏能力强、公路隧道的防排水要求高.其材料检测的内容包括长度、宽度和厚度检测。目前的公路隧道防排水系统多为采用夹在两层衬砌之间的高分子防水卷材,防水层耐老化、耐酸碱、低温柔性好、寿命长。和沿隧道壁环向、纵向、横向设置的排水盲管.并且还需按照规定的尺寸和形状裁出试件,将渗水引排至纵向排水管集中排除,进行拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度检测、耐老化检测、低温柔性实验等。接头宽度应满足要求防排水系统的质量检测评定尚无统一的行业标准规定。接头应牢固、强度不小于同质材料,防水层的质量检验也应分材料检验与施工安装检验两部分进行,不得有气泡、折皱及空隙。
4.结语
隧道建设安全直接关系到人民生命财产,我们要把隧道安全生产管理作为重中之重,着力构建标本兼治、重在治本的长效机制,确保铁路隧道施工安全、质量、投资、工期和环境控制。以上是结合实际工作的一己之见不当之处敬请指正。
参考文献
[1]蒋树屏.中国公路隧道技术的现状与发展[R],第四届全国公路科技创新高层论坛,2008.
关键词:双侧壁导坑法;地铁隧道;施工安全;风险管理
地铁隧道工程管理施工过程质量控制是一项非常繁琐并且重要的工作,对相关管理人员的职业素养要求极高,即要求其具备专业的技术知识,又要求其具备优秀的管理能力。其现场施工管理的工作系统性强,需要该项目体系内的多部门协同完成,才能确保地铁隧道工程现场施工管理工作的更加科学有效的推进。地铁隧道工程是一项集合多个环节的项目,是一个施工时间长的系统性工程,各个环节环环相扣,任何一个小的失误都会造成地铁隧道工程质量不达标的情况发生,因此就需要相关管理人员能够有效的检验工人进行施工时的施工技术是否按照要求执行,这对地铁隧道工程现场施工管理人员有着较高的职业素养要求。
1双侧壁导坑法概述
在地铁隧道施工中,运用双侧壁导坑法进行隧道的开挖工作是当前较为常用的一种方法,双侧壁导坑法又称双侧壁导洞法或眼镜工法,是以新奥法为基础原理进行优化升级后的一种施工方法。主要适用于断面很大、地层较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。双侧壁导坑法的施工特点是将大面积的隧道横截面分割成为多个洞室,通过对各洞室进行开挖封闭成环后,形成隧道。这种施工技术有效的解决了横截面积大,体表深度较浅,在构筑物下方开挖隧道的安全性。需要注意的是,双侧壁导坑法具有安全管理风险、周边建筑物及地表沉降风险、拱部坍塌风险、爆破作业风险、临时用电风险、拆除临时支撑风险和社会风险等七个方面的风险问题。在进行双侧壁导坑法进行隧道开挖工作时,需要注意开挖横截面应该近似于椭圆形,避免应力集中效应,而且在开挖过程中尽量减少对周围岩石的扰动。在开挖初期,一般采用钢筋、钢架、拱架和喷射混凝土来起到一个柔性的防护体系,通过这种简单的防护体系来保证开挖初期的安全,在这段时期进行开挖时,应当快速封闭成环,以此能够更好的利用围岩的自承能力来承受土压。在进行该阶段施工时需要注意围岩的变形情况,一旦出现变形应当立即停止施工,进行人员疏散工作。隧道施工过程中,施工单位都会建立一套围岩支护结构监控系统,通过信息化、自动化的方式监管围岩情况,了解施工风险动态,从而能够更加科学合理的进行施工调整,以此确保施工的安全性和工程的质量可靠性。1.1双侧壁导坑法的工艺流程。第一步:在隧道的左侧先挖出导洞作为上台阶,这一施工目的主要是为了在施工初期保障左侧支护和临时支护的作用,然后再拱顶处进行注浆作业。第二步:在上台阶下方约10~15m的地方进行开挖,开挖后的结构称之为下台阶,主要目的也是作为左侧支护和临时支护的作用,具体施工形状如图1所示。第三步:在左侧下台阶最右边再向右边计算10~15m的位置进行右侧下台阶的开挖工作,工作流程与目的与第一步要求一样,实际间隔距离以计划开挖隧道的横截面积进行相应的计算。第四步:在左侧上台阶最右边再向右边计算10~15m的位置进行右侧下台阶的开挖工作,工作流程与目的与第一步要求一样,具体施工形状如图2所示。第五步:在右侧导洞下台阶位置,向左边主动上台阶10~15m的地方进行开挖和喷混作业,以此形成顶壁的支护效果。第六步:等到主动上台阶的喷射混凝土凝固后,进行中台阶的开挖工作,距离应当控制在10~15m的范围。第七步:在主洞开挖完成后,其下方5~10m的地方进行下台阶的开挖工作,开挖完成后,第一、二、五、六、七就成为整个隧道前期的支护体系,直至主洞全部闭合,如图3所示。第八步:分段将初支结构的临时支护进行拆除,同时施做仰拱防水、绑扎仰拱二衬钢筋并进行混凝土浇筑,同时绑扎仰拱二衬钢筋并进行混凝土浇筑作业回填平整后完成第九步:在隧道初支的四周铺设防水层,进行二衬拱墙施工。1.2通过双侧壁导坑法进行隧道开挖工作的注意事项。(1)运用双侧壁导坑法进行隧道开挖工作时,侧壁导坑的形状应当是1/4个椭圆形的,两个侧壁导坑的横截面积之和应当约等于整个隧道横截面积的1/3。(2)开挖过程中遇到围岩时,应当尽量使用开挖机或人工进行围岩的清除工作。如果必须进行爆破作业时,务必注意爆破安全,减少因爆破施工造成的对地层的扰动。因此应避免爆破施工,在城市施工中更要避免。(3)在进行隧道开挖工作时,需要严格按照相应规范做好支护的监控测量工作,随时检测围岩及支护的变形情况,以确保在后续施工工程中及时修正支护参数,改变施工方法,确保施工工作的安全。(4)施工过程中,左右导洞的距离不能小于10m,前后差距不能小于10m。在进行中间坑洞进行施工的时候,左右洞室与中间洞室的前后距离不能低于30~50m。(5)待洞室开挖完成后应当第一时间进行初期支护的施工,同时尽快使隧道形成闭环。(6)在进行左右导洞的上下台阶施工时,可以根据开挖机械的高度设置台阶高度,建议施工队伍配置适合的小型机械进行开挖工作,保证挖土工效。(7)在对临时支护进行拆除的时候需要考虑拆除后对工程后续施工的影响,要严格按照监控数据进行拆除工作,通过安全、科学的拆除手段来保障工程的安全性。(8)通过对拱顶部位实施小导管超前加固后,块状碎石被泥浆胶结起来,形成拱形受力圈提高整体强度,同时小导管刚度较大,能较好的起到管棚的作用,对拱顶起到较好的约束。
2加强地铁隧道工程施工质量控制的具体措施
2.1重视地铁隧道工程施工安全,做好风险预控工作。为了确保地铁隧道工程施工管理工作顺利进行,首先要做好安全管理工作,加强安全施工宣传预防培训工作。另外,为了更好的做到安全施工,施工单位应建立科学合理的安全施工管理制度,明确施工安全,有效提高施工人员安全施工,规范操作的自觉性。施工安全技术也要根据现场情况进行优化,施工单位要加强相关安全技术的投入,人员与技术的配合才能更快提高施工质量,确保安全施工。风险预控是地铁隧道工程施工安全管理中的一项重要组成,已被广泛地应用到了施工中,提高了安全管理的前瞻性与有效性。风险预控属于预防性的安全管理模式,特性是安全管理的前瞻性,有利于地铁隧道工程安全管理应急预案的建立。风险预控是一种过程性的管理,也即在事故发生前,通过对于重大危险源的进行判别、有效监控,削弱或消除危险源安全事故的出现。风险预控安全管理有利于地铁隧道工程施工识别重大危险源,同时能最大程度掌控生产过程中各种可能出现的安全隐患,并且也可最大限度减少生产过程中面临的安全风险。2.2有效的控制工程原材料质量。想要有效的控制工程质量,就要从工程原材料介入,并建立常规工程材料的大数据网络架构,从中遴选取优。对于提供劣质原材料的供应商建立相应的记录或者台账,拒绝采购该部分供应商的原材料。选择合格的原材料才能建设出质量可靠的工程,才能有效的确保精品工程。2.3做好机械设备的管理工作。现在的建筑工程项目由于有大量的大型机械设备的辅助,建设速度相比于以往有了大幅度的提升,但如果未能做好技术管理工作就容易造成设备故障或者事故的发生。因此相关技术管理人员需要合理规划机械设备的使用与维护,做好同类设备的调度工作,避免单一设备长期处于高负荷工作,从而造成设备故障引发工程事故的发生。同时也要做好大型设备的维护工作和小型设备的日常管理工作,要做到每天检查每周检修,保障机械设备的安全可靠。