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1、前言
黄土在我国西北有着广泛的分布,其有着显著的垂直节理,土质疏松,在干燥时较坚硬,一旦遇水侵泡,通常容易剥落、侵蚀和湿陷。经长期的实践和研究,黄土主要有多孔性、垂直节理、层理不明显、透水性较强、湿陷性等五个方面的特征。所以在黄土地区修建各种建(构)筑物时,必须紧紧围绕黄土的以上特征来采取各种措施,尽量减小对黄土的扰动和浸泡。
2、工程概况
宝兰客专9标地处甘肃省陇西高原定西市通渭县境内,区内黄土沟壑纵横,梁峁起伏,冲沟发育,沟深坡陡,主沟多切割至基岩,支沟基岩几乎不出露。地形起伏较大,地面高程一般为2070~2300m之间,全年降水较少,冬季温差大,冬施周期长。该标段线下工程全长33.604km。其中隧道全长27.769km/7座,占比达到82.6%。隧道进出口大多处在黄土浅埋区,地表陷穴较多,阳坡庄隧道、新店隧道等四条隧道多次下穿天f高速和093县道,隧道围岩多以Ⅳ、Ⅴ级为主,Ⅳ级围岩占隧道总长的62.66%;Ⅴ级级围岩占隧道总长的占16.5%,隧道开挖断面较大一般为116-151m2。隧道大变形、坍塌、初支开裂,进洞施工安全风险较高。
标段地理位置图
阳坡庄隧道全长7645.5m为本标段最长双线隧道,其最大埋深174m,最小埋深7m。隧道洞身通过的地层主要为第三系上新统泥岩,节理裂隙较发育、弱胶结、成岩作用差、岩质较软弱,遇水易软化、具有弱膨胀性。第四系上更新统风积砂质黄土,具有自重湿陷性,主要分布在进出口和浅埋段。隧道进出口和浅埋段有裂隙水,主要来自于大气降水的入渗,局段强风化花岗岩裂隙水较大,其余基本无水。隧道洞身围岩主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩,采用三台阶法、三台阶加临时横撑法、三台阶临时仰拱法、双侧壁导坑法,施工工艺多、技术难度大,安全风险高。不良地质围岩多以破碎性花岗岩、泥石夹层、泥石交接滑层为主,裂隙水较大,施工风险极高。
3、建立健全机构,成立多种专职专业化小组
两级领导小组及专业化小组框图
3.1 成立项目部、工区两级安全生产领导小组
开工前,项目部、工区分别建立了以项目经理、工区经理为组长各职能部门负责人和架子队队长为组员的安全生产领导小组,旨在将安全生产落到实处,形成“一岗双责、岗岗有责”的安全管理体系,将安全生产工作责任化,利于突发事件的及时妥善处置,从决策到执行,层层推进,立竿见影。
3.2 设立工点专职安全员和工序兼职“群安员”
为达到黄土隧道施工安全管理的全面管控、不留死角的目的,项目部在7座隧道17个口21个工作面设立了专职安全员并经培训持证上岗。在开挖、支护、二衬、运输施工工序中设置一名兼职群安员,对隧道施工过程中容易出现的安全风险全面盯控。
3.3 成立超前地质预报小组
黄土隧道的特性,决定了做好超前地质预报及时指导施工安全的作用。项目部设立地质预报专管人员,对隧道的地质预报工作及早的统筹安排,结合设计文件中隧道的不良地段(浅埋、偏压、过沟、断层、富水等)着重管理,并对工区上报的预报结果整理、分析。工区设立超前地质预报小组,由1-2人组成,负责执行地质预报的准备、收集、初步分析、上报工作。分级管理、统筹规划、具体落实,有效的发挥了黄土隧道地质预报的作用。
3.4 设立工区围岩监控量测小组
监控量测小组由工区总工任组长,围岩量测人员为组员。围岩量测人员一般为3人,负责对围岩量测点位的布设;量测点位数据的及时收集;量测数据的上传,工区总工负责对每天量测数据的分析,并依据分析结果对今后施工中的围岩预留沉降量进行调整;对围岩的超前支护、初期支护参数进行调整并上报项目部、监理、设计单位及业主单位,充分发挥围岩量测为施工安全保驾护航的作用。
3.5 设立项目部、工区拌合站、试验室信、围岩监控量测息化专职人员。
在实行围岩量测、拌合站、试验室信息化初期,项目部就决定设立专人对以上各项数据的收集、分析、整理、上报、反馈,做到有异常必解决、有问题必追究,分别制定了《围岩监控量测信息化实施细则》、《拌合站信息化管理实施细则》、《试验室信息化管理实施细则》,出现问题有人管、管理有依据,以真实的数据为依据指导施工。
3.6依靠集团公司设立初期支护、隧道二衬无损检测小组。
为了确保初期支护、隧道二衬、钢架、钢筋的施工质量,尤其是初期支护背后不密实、空洞等问题容易引起的初支变形、坍塌安全风险并及时掌握现场施工质量,项目部依靠集团公司请检测中心人员长期驻扎工地,对每个工作面的初期支护在二衬封闭前进行自检,对存在的问题及时予以通报,项目部工程部给予跟踪整改,做到事前控制。
4、严格执行“四个标准化”指导施工安全管理
制定切实有效的管理措施;规范人在施工中的行为;加强现场安全管理;规范施工过程控制。使之达到一定的标准,形成具有一定规则的系统,这就是标准化施工,让标准化施工贯穿上下,从而达到安全管理的目的。
4.1 管理制度标准化
结合以往的隧道施工及现在的黄土隧道施工的特点,项目制定了符合施工现场的各项安全制度,其中包括《安全生产责任制》、《风险辨识评价控制制》、《重大危险源管理制》、《安全教育培训制》、《安全生产例会制》、《民用爆炸物品管理制》、《安全隐患排查整改制》等23项在内的《安全生产管理体系》,明确了现场各岗位、各施工作业过程中相关人员的安全分工、责任、权利,不论从人员施工的规范性还是施工工点的施工安全管理,都有效发挥了其重要作用。
4.2 人员配备标准化
项目部成立初期,配备安全管理专职人员15人,全部具有施工安全管理方面经验及资质,其中高级职称3人、中级职称7人,各隧道均配备1名专职安全员及工序兼职“群安员”1名,从施工现场的安全管理到决策层的安全管理形成完整体系,确保安全管理人员的专业化,提高了施工安全管理队伍的素质。
4.3 现场管理标准化
现场不论是从场地布置还是从安全生产和文明施工都统筹布置、合理安排、精心组织、有效落实。17个隧道口的生产区、辅助生产区、办公生活区都合理安排,达到资源最大化利用;现场安全防护设施、用品、警示标志、临时用电、火工品管理等均是统一设计、统一购置、集中管理有效预防了分散式、多层式造成的安全管理漏洞。
4.4 过程控制标准化
黄土隧道施工过程的安全管理要树立“安全无小事、管理抓重点”的理念,对施工中各个环节全面盯控:开挖支护、临时用电、台架使用安全、行车安全等都制定了相应的安全管理措施;着重监控隧道围岩及隧道整体情况如:围岩节理、围岩含水率、仰拱地基承载力、隧道浅埋段、偏压段等采取相应的应急措施,确保隧道施工各个环节有序开展。
5、多管齐下完善安全管理措施
5.1 坚持人员岗前安全培训
项目部对新进场人员、转岗人员、停工复工后的人员坚持全员培训,特种作业人员、涉爆人员必须取得相应由政府机构颁发的操作上岗证,通过培训提高全员施工安全意识。
5.2 严格执行进洞前的红线管理卡控
进洞前严格执行标准化施工原则,对进洞条件逐一验收:洞口存在陷穴的必须三七灰土回填;原地面按设计要求布设沉降观测点位观测数据在允许值内;边仰坡施工符合设计;安全防护必须有效;截排水沟满足最大降雨量要求;“五牌一图”布置规范;场地硬化达标;管棚施工符合设计、规范要求。一项未达标均不允许进入正洞施工,为安全进洞、后续施工顺利进行打下坚实的基础。
5.3 实行门禁系统及隧道安全生产综合管理系统
标段内17个隧道口全部安装门禁系统并配备专人值班管理,对进洞人员实行进洞签字出洞销号动态管理,在风险系数较高的新店、阳坡庄、杏园隧道10个口安装了隧道安全生产综合管理系统,该系统可实现对进出洞人员实时登记,实时显示洞内人员行动轨迹,360度高清视频监控,洞外、洞内语音对讲及广播,使管理人员能够随时掌握现场施工人员、设备的分布状况和每个人员和设备的运动轨迹,这样有效的人、机结合更加完善了风险管控、预警机制,提高了处置隧道突发事件的效率,在实际的运用中有效保障了隧道建设的安全生产、日常安全管理。
5.4 实行隧道施工红线控制
隧道正洞施工严格执行开挖工法、进尺、安全步距、围岩监控量测、火工品管理红线控制,如若违规严肃处理。设计文件中所规定的工法和每循环进尺严格执行,甚至在围岩变化的情况下及时与设计沟通进行工法调整和支护加强措施,及时施做仰拱、衬砌封闭成环,确保步距处于安全范围内。围岩监控量测按照要求及时布设点位,且将点位布设在围岩之中,按照上、中、下三台阶布设7条测线。按照要求及时进行初始读数,每天进行量测直至稳定或防水板铺设后而停测。火工品的管控主要体现在短途运输、现场使用、退库三个主要环节,在运输工程中采用专用车辆将炸药和雷管分开运输,并由爆破员、安全员负责押运现场。到达现场后由爆破安全员负责全过程盯控,直至炮响和退库。
5.5 地质超前预报围岩量测预控机制
地质超前预报主要采取地质雷达、地质素描及TSP技术,地质雷达主要对黄土隧道有的大孔隙(如虫孔,植物根孔,裂隙封闭空洞,潜蚀空洞等)能提供较为准确的数据,TSP技术主要对隧道前方的断层节理、裂隙破碎段进行准确的预报,采用地质素描对已开挖段的地质与设计进行对比,对设计的支护参数是否符合现场条件起着决定性作用。围岩监控量测预控是以围岩级别设置不同的预警数值对已开挖段采取的监控措施,马营隧道出口在DK891+676-727段设计Ⅴ级泥岩,预留沉降量150mm,沉降观测数据显示28mm/d,累计沉降达到240mm,大大超出设计预期,项目部迅速决定与设计院沟通变更开挖、支护参数,提高该段的风险预警等级,确保了施工安全。以上方法为正确选择开挖工法、支护参数、优化安全方案提供了依据。
5.6 对地基含水量承载力进行实施监控
隧道口技术人员对开挖后含水率及隧底地基承载力进行检测,要求含水率超过20%的地段必须采取单工序作业,并根据现场含水率变化情况改变开挖工法及支护形式、参数,地基承载力低于设计的地段必须上报,采取换填或挤密桩处理,以保证隧底的承载力。
5.7 规范施工用水引排隧道积水
为了减少隧道内水对围岩的浸泡及破坏,项目部要求隧道配备储水装置,施工用水必须遵循“能不用尽量不用、能少用不多用、有用必回收”的理念,减少水对隧道围岩暴露段及成型段浸扰。对于裂隙水丰富地段采取收集引排措施,仰拱端头采用防水板制作的可移动式抗渗集水坑,对集水坑内的积水及时收集处理,保证了围岩不被水长期浸泡,有效提高围岩自稳性及安全系数。
5.8 加强检查力度分级建立问题库及时研判采取措施 予以整改销号
加大监管力度,提高监管水平,开工至今,采用月度综合检查,各项专项检查和季节性检查,全面考核各隧道施工中存在安全隐患及不足。随着隧道的推进及检查的深入,新的问题也随之出现,但在总结时发现,重复出现的问题的次数在逐渐减少,有的甚至基本消除,做到“有问题必须查、有问题必须究、有问题必须跟踪、有问题必须整改”的四个必须。在业主、政府部门、监理、项目部检查中发现的安全隐患及不良行为建立问题库,针对各级部门、问题类型进行分类统计,定期召开施工安全管理专题会议,会议上提出各类具有代表意义的问题进行分析研究,制定相应的控制、整改措施,并及时予以整改销号。
6、结束语
宝兰项目部大断面黄土隧道施工的安全管理工作经过以上多项措施的有效实施基本上达到了预期的效果。尤其是在隧道进洞安全管理上落实的比较到位,全线隧道全面实现了安全进洞。在下穿公路和浅埋段也取得了圆满的成功。但是,还存在一些制度和措施在现场执行不到位而造成初支变形、初支侵限等隐患,在后期的处理上也增加了安全风险。另外项目部将在今后的施工中对于信息化系统的建立要采取更加有效的措施,确保施工数据的及时化、准确化、共享化,以便为施工主要管理人员提供参考和分析依据,真正提到事前、事中的决策和控制。
参考文献:
[1]兰新铁路甘青有限公司,《过程控制标准化》,北京: 中国铁道出版社,2010.1。
[2]兰新铁路甘青有限公司,《标准化管理手册》(第三版),中国铁道出版社,2012.12.31。
[3]卢春房,《铁路建设项目标准化管理》,北京: 中国铁道出版社,2013.3。
作者简介:
关键词:地铁出入口;斜坡段;深孔注浆;条件验收。
中图分类号:U231 文献标识码: A
Supervision Management, the slopes of constrution of Beijing Subway Line 7
Hu Fangqiao Station No. 4 entrance
Wei Wei
1工程概况
北京地铁7号线虎坊桥站4号出入口位于虎坊桥站西端南侧,与既有商厦相结合,位于骡马市大街南侧,地下一层已预留与车站4号出入口接口,出入口通道净宽5.3~6.5m、通道净高2.6~8.1m,通道顶板埋深:2.49~11.59m。4号出入口采用全暗挖施工,除爬坡段(5-5断面)采用6导洞形式CRD法施工,其余断面均采用4导洞形式CRD法施工,各导洞采用台阶法预留核心土的施工方法。其中斜坡段仰挖段全长28.073m,从下往上多数结构处于粉细砂层,通道顶部少部分结构处于粘土层,此段不需降水施工,只有层间滞水影响。重点爬坡段结构净高为8.1m,投影水平长度13m。(见图1 暗挖爬坡段深孔注浆加固剖面图)
图1 暗挖爬坡段深孔注浆加固剖面图 图2 暗挖爬坡段深孔注浆加固断面图
2斜坡段仰挖施工方法
2.1核心土及拱部外1.5m深孔注浆。(见图2 暗挖爬坡段深孔注浆加固断面图)
2.2先施做左上半断面初支结构直至封端,全部完成后再施做右上半断面初支结构直至封端。
2.3接着施做左半边中、下导洞,再施做右半边中、下导洞,各导洞相互错开安全距离,直至封端。
2.4依次分段拆除斜坡段临时中隔壁,施做底板及部分侧墙二衬。(设计要求每段拆除长度不超过6m)
2.5待底板及部分侧墙二衬达到设计强度80%后,依次分段拆除临时仰拱,施做剩余拱墙二衬,直至完成主体结构。
3事前监理控制要点
3.1充分理解施工的重点难点:
1)埋深越来越浅,暗挖自身风险大。
2)在于仰挖在粉细砂层施工,确保土体稳定,必须加强土层深孔注浆质量。
3)导洞空间小,仰挖角度30°,开挖及格栅架立困难。
3.2驻地办编制了针对性的《出入口暗挖施工监理实施细则》。
3.3驻地办编制了针对性的《旁站方案》,确定了旁站内容。
3.4对施工人员及监理人员进行了斜坡段安全专项施工方案的安全技术交底工作。
3.5根据北京轨道交通建设管理有限公司第四项目管理中心《地铁附属工程仰挖施工管理规定(试行)》第七条规定,仰挖附属工程施工前应进行条件验收,并应按照《北京市轨道交通建设工程重要部位和环节施工前条件验收暂行办法》(京建发【2010】746号)中A类要求执行。
4事中监理控制要点
4.1质量控制
4.1.1深孔注浆施工质量要点
1)注浆长度为15m(设计斜长13.499m),为1个注浆循环,爬坡点设置止浆墙。
2)注浆管采用二重管采用后退式注浆,钻孔完成后,边注浆边均匀倒退二重钻杆,完成注浆。
3)孔位间距500~800mm,应控制好钻孔角度,确保注浆范围内的全覆盖。
4)深孔注浆采用WSS注浆工艺,注浆压力控制在0.8~1.0MPa,扩散半径0.5m。
5)浆液采用水泥和改性水玻璃双液浆,并可根据地层条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂。双液浆配比(体积比)为:水泥浆U改性水玻璃混合液=1:1。
6)注浆结束标准:注浆量和注浆压力双控注浆,单管注入设计浆液量,压力达到设计终压,即可结束注浆。压力持续不上升,流量不减少,采用间歇注浆。
7)注浆后无侧限抗压强度达到设计要求;当深孔注浆效果未达到设计要求时,继续封闭掌子面再次深孔注浆,个别处可增设小导管补充注浆。
4.1.2初支及二衬施工质量控制要点
严抓钢筋格栅焊接及连接;做好锁脚锚管打设及注浆;及时进行初支背后回填注浆;监督二衬拱墙施工临时支撑每段拆除的长度不大于8m,以有效控制沉降。
4.1.3隐蔽工程的验收制度
重点在初支施工阶段,现场监理工程师重点检查格栅安装步距、垂直度、节点板及连接筋焊接质量;超前小导管安装数量及间距、打设长度;锁脚锚管打设角度、长度及与格栅连接质量;格栅标高控制30mm沉降预留量;隐检合格后签字,方可进行喷锚作业。
4.2进度控制
4.2.1优化六导洞初支施工工序,各导洞按顺序开挖但相互错开安全距离。
4.2.2督促施工单位做好人机料投入,确保各工序连接紧密。
4.3安全监理
4.3.1安全目标:无工伤死亡事故,无交通死亡事故,无火灾事故,无坍塌冒顶事故;消灭违章作业,消灭惯性事故,创建安全文明工地。
4.3.2安全监理原则:认真贯彻执行“安全第一。预防为主的安全工作方针,执行国家有关安全法规。安全管理条例和暗挖隧道安全操作规程,做到防患于未然。
4.3.3开挖前,做好地质超前探测;施工中严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则进行施工,加强地表及洞内的监控量测工作,信息化施工。
4.3.4二衬施工控制拆撑长度,加强监测控制。
4.3监理工作方法
在工程施工过程中,监理工程师在现场将采用巡视和旁站相结合的工作方法;管理的对象是施工单位的管理人员而不是工人;管理的形式以口头通知和监理通知单为主;重大事件、事故和质量隐患以备忘录形式备案。具体内容如下:
1)加强监理旁站。
2)巡视与抽查。
3)及时下达监理指令。
4)监理会议:①每周定期召开监理例会;②安全质量专题会议。
5)按照《地铁附属工程仰挖施工管理规定(试行)》第八条规定,仰挖施工过程中,在拱部导洞开挖时,每进尺两米,总监组织一次过程验收。
5事后监理工作
5.1安全方面:地面沉降控制值为30mm,最终DB-34-01最大沉降值为-22.16mm;污水管线沉降控制值20mm,最终WGXC-05-01最大沉降值为12.92mm;经过数据对比分析,沉降控制较好,满足要求。
5.2质量方面:及时进行收集整理施工记录,完成各分项工程及检验批质量评定。
5.3进度方面:深孔注浆18天,六导洞初支开挖完成90天,二衬施工分两仓共45天,累计153天,符合总体进度要求。
6经验与教训
北京地铁7号线虎坊桥站4号出入口斜坡段施工监理管理最终获得成功,给我最大体会是监理对安全质量控制必须要有前瞻性和可行性:
1)做好事前筹划,监理要参与方案的论证及审核。我们始终对斜坡段施工的安全风险性和难点保持清醒认识,把握住施工各阶段的关键环节,利用监控量测获得的信息,指导施工。
2)做好事中控制工作,采取施工前条件验收手段,确认超前深孔注浆效果能否满足安全施工,不满足要求必须重新进行补注浆。坚决贯彻执行《地铁附属工程仰挖施工管理规定(试行)》规定,由总监组织施工单位项目经理、项目总工、安全副经理及第三方监测人员参加的过程条件验收。
3)加强事中监理控制,加强深孔注浆等重点工序及重点部位的旁站,加强过程巡视及抽查,对严重不符合安全质量要求的及时下发监理指令,定期召开监理例会,及时解决施工中出现的问题,必要时召开专题会议来解决施工中的重大事宜。
4)完善事后验收评定及小结,确保工程安全质量达标。
总之,在工程项目建设中要使安全质量控制有成效,就要在事前、事中、事后进行“全过程,全方位”监控,实行施工前条件验收的事先控制,巡视、旁站、跟踪抽查、监理会议的事中控制,验收整改的事后控制。只有坚持控制程序化、标准化和科学化作业,才能确保符合预期目标。
参考文献:
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[2]周文;浅谈地铁车站出入口的浅埋暗挖法施工[J];科技创新与生产力;2012年12期
[3]张成平;张顶立;王梦恕;浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期
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