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【关键词】 公路隧道 重大风险源 风险评估 风险控制
1 项目概况
山区高速公路施工过程的安全问题历来备受重视,而山区高速公路施工过程的危险源尤其是重大危险源是导致工程施工事故的根源。为控制山区高速公路施工过程的安全风险,预防施工事故的发生,则需进行山区高速公路施工过程危险源评估及控制[1-5]。
作为河南省高速公路规划中的豫西一纵的重要组成部分,三淅高速由卢氏至西坪、西坪至寺湾(豫鄂省界)段高速公路两个项目组成,全长122.714公里。全线包含主线特大桥9座,主线大桥90座,隧道27座等,全线桥隧比58.58%。其中豹子岔隧道采用分离式隧道(测设线间距:进口26.21m,出口28.31m)。隧道左线起讫桩号为:ZK10+230~ZK10+760,平面位于RL-3600圆曲线接RL-2600圆曲线上,纵坡为2.2%/1950,长530米,最大埋深约115m;右线起讫桩号为:YK10+249~YK10+767, 平面位于RL-3400圆曲线接RL-2520圆曲线上,纵坡为2.2%/2026.833,长518米,最大埋深约106m,设置一处人行横通道,属中隧道。
2 风险源评估
2.1 风险估测方法
风险估测是采用定性或定量的方法对风险事故发生的可能性及严重程度进行数量估算。本评估采用LEC法进行风险估测。该方法采用与系统风险率相关的3个方面指标值之积来评价系统中人员伤亡的风险大小:L为发生事故的可能性大小;E为人体暴露在这种危险环境中的频繁程度;C为一旦发生事故会造成的损失后果。风险分值D=LEC。D值越大,说明该系统危险性大,需要增加安全措施,或改变发生事故的可能性,或减少人体暴露与危险环境中的频繁程度,或 减轻事故损失,直至调整到允许范围内。
2.2 量化分值标准
为了简化计算,将事故发生的可能性、施工人员暴露时间、事故发生后果划分不同的等级并赋值。如表1-表3所示。
根据公式D=LEC就可以计算作业的危险程度,并判断评价危险性的大小。其中的关键还是如何确定各个分值,以及对乘积值的分析、评价和利用。将结果按表4分级。
2.3 风险矩阵的建立
《公路桥梁和隧道T 程施工安全风险评估指南(试行)》(交质监发[2011]217号,以下简称《指南》)中推荐采用风险矩阵法对重大风险源动态估测[6]。按照事故发生的可能性、事故后果严重程度建立风险矩阵表。
根据《指南》要求,结合风险矩阵法,专项风险等级分为四级:低度(Ⅰ级)——有一般危险,需要注意、中度(Ⅱ级)——显著风险,需加强管理不断改进、高度(Ⅲ级)——高度风险,需制定风险水平措施、极高(Ⅳ级)——极高风险,不可忍受风险,需纳入目标管理或制定管理方案,如表8所示。
结合实际,豹子岔隧道围岩较破碎,易发生坍塌事故,故确定了豹子岔隧道的重大危险源为隧道坍塌,以下将坍塌作为重大危险源进行评估。
2.4 施工管理引发的事故可能性评估指标
根据《指南》要求,人的因素及施工管理引发的事故可能性的评估指标体系,按表9计算指标分值M。
施工企业资质为公路工程总承包壹级,总包企业资质A为1分。无劳务分包由企业自己组织施工,有资质,B为0分。历史发生过一般事故,C为1分。作业人员经验较为丰富,D为0分。安全管理人员配备基本符合规定,E为1分。安全投入基本符合规定,F为1分。机械设备配置及管理符合合同要求,G为0分。专项施工方案可操作性强,H为0分。
经计算:M=A+B+C+D+E+F+G+H=4,根据《指南》中的指标体系可得折减系数γ为0.9。
3 坍塌事故风险评估
3.1 坍塌事故可能性评估
根据项目实际情况,结合《指南》中关于坍塌指标体系建立要求,建立坍塌事故可能性评估指标,如表11所示:
隧道施工区段评估指标分值:
R=C×A+B+D+E+F
V级R=C×A+B+D+E+F=1×4+1+1+1+1=8
Ⅳ级R=C×A+B+D+E+F=1×3+1+1+1+1=7
人的因素及施工管理引发的事故可能性的评估指标体系如表12所示。
M=A+B+C+D+E+F+G+H=2
依据安全管理评估指标分值与折算系数对照表,折减系数为0.8。
按《指南》要求,建立隧道施工坍塌事故可能性等级标准,如表13所示。
3.2 坍塌事故后果预测
经过计算,隧道发生坍塌的可能性为可能。隧道如果发生坍塌,会造成暴露在施工作业环境中的3至10名作业人员发生死亡事故,后果较为严重。
3.3 坍塌事故确定风险等级
结合表8建立的风险矩阵:
Ⅴ级施工区段事故可能性等级:P=R×=8×0.8=6.4,6≤P
Ⅳ级施工区段事故可能性等级:P= R×=7×0.8=5.6,3≤P
坍塌事故为高度(Ⅲ级)风险,需制定风险消减措施。
3.4 风险分布表绘制
按《指南》要求,完成重大风险源估测后,应根据隧道工程进度表,绘制施工安全风险分布表,如表14所示。
4 重大风险源控制措施与实施
经评估,豹子岔公路隧道施工过程存在发生坍塌事故的偶然性,且该事故为重大风险源。坍塌事故属于中度可接受风险,需加强监控,并对坍塌采取以下控制措施,如表15所示。
5 结语
通过评估发现,豹子岔隧道在施工过程中可能发生坍塌、高空落物、人员高处坠落、触电、机械伤害等风险,隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩施工区段易坍塌,从而导致施工难度加大,可能对隧道施工的安全、工期、投资及第三方造成不利影响。所以在山区高速公路施工过程中,一方面应严格执行各项风险控制措施计划,并对控制措施的执行效果进行评审与检查;另一方面,根据工程施工过程内外条件的变化有针对性的提出不同的风险控制措施处理方案。另外, 应实时检查是否存在被遗漏的危险源或新的危险源,若存在需对新发现的危险源进行辨识与控制,对风险做好动态管理,从而达到控制风险、减少损失、确保施工安全的目的。
参考文献:
[1]中国建筑股份有限公司.施工现场危险源辨识与风险评价实施指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]王开凤,张谢东,王小璜等.大规模山区高速公路施工危险源辨识与风险控制[J].武汉理工大学学报,2009,33(6):1096-1099.
[3]夏润禾,周云,于红利.其岭隧道施工安全风险评估与控制技术研究[J].安全与环境工程,
2012,19(6):131-136.
[4]金波,韩常领,王万平等.既有隧道改建施工的安全风险及对策[J].公路,2008,(7):269-271.
关键词:隧道防排水 涌水处理 防排水铺设施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言:高速铁路隧道渗漏水问题,尤其是衬砌施工缝处,变形缝处及仰拱与衬砌之间的连接处等薄弱环节的渗漏水问题是隧道常见的而且很难处理的问题。如何搞好隧道防排水设计及裂缝防水技术,是保证高速铁路隧道行车安全和隧道使用寿命的重要条件。下面以增益1号隧道施工为例讲述高速铁路隧道防排水施工技术。
增益1号隧道位于延边州敦化市大石头镇增益村西侧,隧道进出口处交通情况良好,隧道进口里程DK185+568,出口里程DK187+113,隧道全长1545m。隧道全部位于直线上,洞内纵坡设计为单坡,坡度为13.2‰,坡长1545m。
1 进洞前防排水系统的完善
1.1 地表防排水
首先,在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解,分析地表水的补给方式、来源情况,做好地表防排水工作:用分层夯实的粘土回填设计勘探用的坑洼、探坑。
其次对通过隧道洞顶且底部岩层裂缝较多的沟谷,建议用浆砌片石铺砌沟底,必要时用水泥砂浆抹面;开沟疏导隧道附近封闭的积水洼地,不得积水;在地表有泉眼的地方,涌水处埋设导管进行泉水引排。
1.2洞顶截水天沟
根据地形,提前在开挖线5m以外砌筑洞顶截水天沟,并将水引排至自然排水沟或与路基排水系统连接,防止水流入施工范围。
1.3 边仰坡土体封闭
按照设计要求采用向边仰坡面喷锚支护+挂网喷浆对坡面及时封闭,喷射混凝土厚度不小于10cm,渗水量大时埋入排水管进行引排。
1.4 提前做好洞内水外排系统
开挖至洞口时应着手做好洞内水外排方案,如果洞口向外为下坡,可采用隧道两侧设置排水沟(或埋设水管)排水;如果洞口向外为上坡,可以在洞口一侧设置集水井,采用水泵抽水外排。注意集水井设置安全防护(做好采用井盖封闭),确保安全。增益1号隧道出口为上坡,施工过程中集水井利用仰拱处中心检查井,将掌子面积水通过水泵抽至检查井内部,在通过水泵将检查井内部水集中通过水泵抽至洞外。
2 开挖过程中对涌水地段的防排水处理
增益1号隧道施工至DK186+500处,此处埋设约20米,并且上部为鱼塘,在经过此段掌子面施工过程中,为防止隧道因为涌水产生塌方,施工过程中采用超前小导管预注浆,小导管环向间距30cm,纵向间距1m,钢架间距由设计间距1米每榀调整至0.5米每榀,并在此地段增加2台水泵进行24小时不间断抽水,取得了良好的效果。为施工顺利通过涌水处积累了丰富的经验。
3 洞内设计防排水系统施工技术
增益1号隧道洞内设计防排水系统包括:环向排水盲管、纵向排水盲管、横向排水盲管、中心设置钢筋混凝土排水管、初期支护与二次衬砌之间拱墙设厚EVA防水板+土工布进行防水,隧道两侧设置排水边沟。施工缝处设置中埋式止水带、背贴式止水带、钢边式止水带等,采用以引水为主,防排结合的多重排水系统。排水系统中每一个环节没有做好,都可能造成排水不畅,甚至导致隧道渗漏水。衬砌完成后处理渗漏水是难上加难甚至是亡羊补牢,因此,确保排水系统的封闭完善和畅通是隧道防排水施工的关键所在。
3.1 防水层安装与控制
防排水铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前,应先对初期支护喷射混凝土进行量测,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺。防水层铺挂结束,监理工程师和现场质检员应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。
3.2 止水带安装与控制
防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的,对于施工缝的防排水处理,在复合式衬砌中,采用中埋橡胶止水带+背贴橡胶止水带的组合形式。
(1)二次衬砌端部的检查与处理。在浇筑二次衬砌混凝土前,可用钢丝刷将上层混凝土刷毛,或在衬砌混凝土浇筑完后4h~12h内,用高压水将混凝土表面冲洗干净,并检查止水带接头是否完好,止水带在混凝土浇筑过程中是否刺破,止水带是否发生偏移,如发现有割伤、破裂、接头松动及偏移现象,应及时修补和处理,以保证止水带防水功能。
(2)止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并深入两端混凝土内等项目,做好详细检查记录,如存在问题时,应立即通知施工队伍进行修补,不合格者应坚决要求返工。
3.3混凝土浇筑与控制
衬砌混凝土施工时,应加强混凝土浇筑过程中的质量,定期不定期的进行检查。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。经验告诉我们,混凝土浇筑至拱腰分界线处,要放慢浇筑速度,并用木槌敲打模板保证混凝土密实,防止混凝土后背脱空。
4二次衬砌渗漏处理与控制
4.1 引流堵漏。
对于滴水及裂纹渗漏处,可采用凿槽引流堵漏施工方法。如在渗漏部位顺裂缝走向将衬砌混凝土凿出一定宽度和深度(如宽20mm,深30mm)的沟槽,埋设直径略大于沟槽宽度或与沟槽宽度相当的半圆胶管将水引入边墙排水沟内,再用无纺布覆盖半圆胶管或防水堵漏剂封堵,然后用颜色相当的防水混凝土封堵或抹面。
4.2 注浆堵漏。
对于渗漏严重部位,可采用注浆堵漏施工方法。如在渗漏部位凿出一定宽度和深度(如直径80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并检查表面混凝土密实性,从渗漏部位向衬砌钻孔,其深度建议控制在衬砌厚度范围内,埋管注浆,其注浆浆液通过设计确定。注浆结束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏处理。
5 做好隧道防排水还应注意
明洞衬砌施工后防水处理要严格按照设计要求进行防水处理,尤其注意明暗交接处防水板的搭接质量,确保明洞防水系统无问题在进行回填工程,回填时明洞环向2米范围内回填采用人工回填,防止挖掘机回填造成破坏防水板情况发生。
6 结束语
根据施工增益1号隧道积累经验,每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大影响,施工中的每一点疏忽后可能造成渗漏水隐患。一旦隧道正式通车运营,处理起来将相当麻烦。因此,应加强对每道工序的施工质量控制,改进防排水施工工艺,采用先进的施工机具和施工工艺,避免防水板损伤,严格按规范施工确保施工达到设计效果,使隧道防排水工程质量有保证。
参考文献
[1]高速铁路隧道工程施工质量验收标准TB 10753―2010
[2]高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设[2010]241号
摘要:禾洛山隧道地质条件复杂,隧道内断裂构造极其发育,并与地下水和风化强度大等因素不利组合,形成全隧大范围分布的松散破碎的不稳定围岩。施工中利用监控量测手段、修正设计参数,以达到设计合理、施工高效的目的,对围岩及结构的应力和位移进行了跟踪监控,获得了大量原始数据,且都及时反馈于施工中,有效规避了隧道施工地质风险,为在不同地质隧道施工中提供了宝贵经验。
关键词:隧道,监控量测,规避,地质风险
关键词:隧道,监控量测,规避,地质风险
Abstract: The monitoring measurement means and amend the design parameters was used in the construction, in order to achieve the purpose of rational design and efficient construction, tracking and monitoring of the surrounding rock stress and displacement of the structure, access to a large number of raw data, and timely feedback on the construction effectively circumvent the tunneling geological risks, provide valuable experience in different geological tunnel construction.Key words: tunnel, monitoring and measurement, to avoid geological risk
Abstract: The monitoring measurement means and amend the design parameters was used in the construction, in order to achieve the purpose of rational design and efficient construction, tracking and monitoring of the surrounding rock stress and displacement of the structure, access to a large number of raw data, and timely feedback on the construction effectively circumvent the tunneling geological risks, provide valuable experience in different geological tunnel construction.Key words: tunnel, monitoring and measurement, to avoid geological risk
中图分类号:[U25] 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
中图分类号:[U25] 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
一、地质风险分析
一、地质风险分析
软弱围岩、复杂地质长大隧道,容易发生涌水或突泥。一旦施工中未超前探明或处治措施不合理,不但危及隧道施工安全,影响隧道施工进度,还会在隧道建成后造成严重的运营水害及地表环境恶化,给人们的生产、生活造成重大损失。
软弱围岩、复杂地质长大隧道,容易发生涌水或突泥。一旦施工中未超前探明或处治措施不合理,不但危及隧道施工安全,影响隧道施工进度,还会在隧道建成后造成严重的运营水害及地表环境恶化,给人们的生产、生活造成重大损失。
1.1工程概况
1.1工程概况
禾洛山隧道是云南大理至丽江新建铁路的控制工程之一,位于大理州境内,禾洛山隧道全长5848m,(其中463m为车站三线大跨段)。出口三线段位于缓和曲线上,纵坡为1.5‰,单线段位于直线上,纵坡为9‰。通过施工揭示该隧道围岩为强风化玄武岩夹破碎凝灰岩,围岩变化快,破碎,自稳性差且富水,主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主。洞身使用复合式衬砌,按新奥法设计、施工。施工全过程进行监控量测。
禾洛山隧道是云南大理至丽江新建铁路的控制工程之一,位于大理州境内,禾洛山隧道全长5848m,(其中463m为车站三线大跨段)。出口三线段位于缓和曲线上,纵坡为1.5‰,单线段位于直线上,纵坡为9‰。通过施工揭示该隧道围岩为强风化玄武岩夹破碎凝灰岩,围岩变化快,破碎,自稳性差且富水,主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主。洞身使用复合式衬砌,按新奥法设计、施工。施工全过程进行监控量测。
1.2施工特点
1.2施工特点
隧道穿越二叠系玄武岩夹凝灰岩地层,上覆第四系全新统松散土层,埋深35m~220m。由于处于欧亚板块与印度洋板块碰撞的边缘部位和著名的洱源-剑川活动断裂带和强地震带内,隧道内断裂构造极其发育,并与地下水和风化强度大等因素不利组合,形成全隧大范围分布的松散破碎的不稳定围岩,其特点表现在以下几个方面:
隧道穿越二叠系玄武岩夹凝灰岩地层,上覆第四系全新统松散土层,埋深35m~220m。由于处于欧亚板块与印度洋板块碰撞的边缘部位和著名的洱源-剑川活动断裂带和强地震带内,隧道内断裂构造极其发育,并与地下水和风化强度大等因素不利组合,形成全隧大范围分布的松散破碎的不稳定围岩,其特点表现在以下几个方面:
⑴、完整性较好的硬质玄武岩被切割呈碎、块状散体结构,自稳性极差。
⑴、完整性较好的硬质玄武岩被切割呈碎、块状散体结构,自稳性极差。
⑵、玄武岩喷发具多期性、间歇性,各期次之间分布大量凝灰岩透镜体,以致开挖轮廓线内及以外的凝灰岩具有随机性和分布无规律性,造成围岩的不确定性,依靠目前的勘察技术不能准确定量判释,只能依靠超前地质预报定性判定。
⑵、玄武岩喷发具多期性、间歇性,各期次之间分布大量凝灰岩透镜体,以致开挖轮廓线内及以外的凝灰岩具有随机性和分布无规律性,造成围岩的不确定性,依靠目前的勘察技术不能准确定量判释,只能依靠超前地质预报定性判定。
⑶、地表全、强风化层普遍厚30~40米,最厚50~60米,个别风化囊深达100米以上,严重降低了隧道围岩的稳定性。
⑶、地表全、强风化层普遍厚30~40米,最厚50~60米,个别风化囊深达100米以上,严重降低了隧道围岩的稳定性。
⑷、地表水沿断裂构造裂隙极易下渗,软化软岩,引发松散岩体坍塌变形。
⑷、地表水沿断裂构造裂隙极易下渗,软化软岩,引发松散岩体坍塌变形。
⑸、破碎的玄武岩层容积存储丰富的裂隙水,易发生涌水。
⑸、破碎的玄武岩层容积存储丰富的裂隙水,易发生涌水。
1.3风险分析
1.3风险分析
施工中邀请云南航天质量无损检测站,采用高密度电法对全隧道进行了探测,其中DIK57+300~DIK58+750和DIK59+200~DIK59+700总长约2km的未开挖段隧道围岩呈低电阻率(
施工中邀请云南航天质量无损检测站,采用高密度电法对全隧道进行了探测,其中DIK57+300~DIK58+750和DIK59+200~DIK59+700总长约2km的未开挖段隧道围岩呈低电阻率(
二、监控量测在隧道工程中的作用
二、监控量测在隧道工程中的作用
监控量测是新奥法(NATM)施工的灵魂。新奥法认为围岩不仅是荷载的来源,而且有一定的自承载能力,它的力学基础是支护变形和支护反力曲线,从该曲线上我们可以看到两种情况:⑴、随着变形的增加,支护反力在不断地减小,当达到某种程度时,变形不再发生,支护反力亦不再变化;⑵、随着变形的增加,支护反力随之减小,当达到某一程度后,变形继续发展,支护反力开始持续增大。因此新奥法以喷射混凝土、锚杆和格栅拱架为主要支护手段,这种柔性支护在洞室开挖后立即施作,然后在其强度形成过程中与围岩共同变形,进而在支护能够提供一定的支护反力的同时改善、提高并充分发挥了围岩的自承载能力。监控量测则通过对岩层产状、岩体节理裂隙发育情况、岩石的物理力学特征、地下水作用、应力历史和时间等各种因素在初级支护上综合作用结果----位移和围岩稳定性进行观察、量测分析,科学的判断各种支护参数的合理性、支护的施作质量并提供施作二次衬砌的最佳时间。
监控量测是新奥法(NATM)施工的灵魂。新奥法认为围岩不仅是荷载的来源,而且有一定的自承载能力,它的力学基础是支护变形和支护反力曲线,从该曲线上我们可以看到两种情况:⑴、随着变形的增加,支护反力在不断地减小,当达到某种程度时,变形不再发生,支护反力亦不再变化;⑵、随着变形的增加,支护反力随之减小,当达到某一程度后,变形继续发展,支护反力开始持续增大。因此新奥法以喷射混凝土、锚杆和格栅拱架为主要支护手段,这种柔性支护在洞室开挖后立即施作,然后在其强度形成过程中与围岩共同变形,进而在支护能够提供一定的支护反力的同时改善、提高并充分发挥了围岩的自承载能力。监控量测则通过对岩层产状、岩体节理裂隙发育情况、岩石的物理力学特征、地下水作用、应力历史和时间等各种因素在初级支护上综合作用结果----位移和围岩稳定性进行观察、量测分析,科学的判断各种支护参数的合理性、支护的施作质量并提供施作二次衬砌的最佳时间。
三、监控量测的项目和方法
三、监控量测的项目和方法
隧道监控量测的主要目的在于了解围岩的稳定性和支护的工作状况。在施工过程中能够监测到的主要信息有:掌子面的地质和支护表面状况、周边位移、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部位移、围岩压力及围岩与支护间的接触压力、锚杆应力及抗拔力、支护衬砌内力、超前地质状况等。根据禾洛山隧道现场实际情况,前期选择了超前地质和支护状况观察、超前地质预报、周边位移等3项进行监测,
隧道监控量测的主要目的在于了解围岩的稳定性和支护的工作状况。在施工过程中能够监测到的主要信息有:掌子面的地质和支护表面状况、周边位移、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部位移、围岩压力及围岩与支护间的接触压力、锚杆应力及抗拔力、支护衬砌内力、超前地质状况等。根据禾洛山隧道现场实际情况,前期选择了超前地质和支护状况观察、超前地质预报、周边位移等3项进行监测,
见表1。
见表1。
表1监控量测项目和方法
表1监控量测项目和方法
表2观 测 频 率(按位移速度)
表2观 测 频 率(按位移速度)
表3观 测 频 率(按距开挖面距离)
表3观 测 频 率(按距开挖面距离)
注:b为隧道开挖宽度。
注:b为隧道开挖宽度。
3.1 地质和支护状况观察
3.1 地质和支护状况观察
开挖后掌子面暴露出来的地质情况是最真实、最准确的地质情况,做好每循环掌子面地质素描,提供围岩变化情况的第一手资料,是指导施工的最有用信息之一;支护表面状况是支护工作状态最直观的表现,观察记录支护表面可能发生的异常现象,并结合围岩地质条件对这些异常现象的发生进行综合分析,从而可以进行一定施工决策。
开挖后掌子面暴露出来的地质情况是最真实、最准确的地质情况,做好每循环掌子面地质素描,提供围岩变化情况的第一手资料,是指导施工的最有用信息之一;支护表面状况是支护工作状态最直观的表现,观察记录支护表面可能发生的异常现象,并结合围岩地质条件对这些异常现象的发生进行综合分析,从而可以进行一定施工决策。
3.2 超前地质预报
3.2 超前地质预报
3.2.1地下的地质情况是瞬息万变的,掌子面的地质情况并不能代表掌子面前方的地质情况,这就需要超前地质预报对掌子面前方的地质情况进行探测。地质超前预报可以对掌子面前方一定长度范围内的地质条件、围岩类别、围岩物理力学特性和成洞能力进行预测,在此基础上提出合理的开挖方案和支护措施,供下步施工使用。禾洛山隧道超前地质预报主要采用TSP203和地质钻超前钻孔探测。
3.2.1地下的地质情况是瞬息万变的,掌子面的地质情况并不能代表掌子面前方的地质情况,这就需要超前地质预报对掌子面前方的地质情况进行探测。地质超前预报可以对掌子面前方一定长度范围内的地质条件、围岩类别、围岩物理力学特性和成洞能力进行预测,在此基础上提出合理的开挖方案和支护措施,供下步施工使用。禾洛山隧道超前地质预报主要采用TSP203和地质钻超前钻孔探测。
3.2.2隧道前方地震预报或超前地质预报(简称TSP法),其基本原理是:在隧道边墙一定范围内布置激发点,人工激发地震波,所产生的地震波在隧道围岩中传播,当围岩强度发生变化时,例如遇岩溶、断层或岩层的分界面时,地震波将会发生反射,反射的地震波由仪器所接收。当反射界面与掌子面平行时,所接收的反射波时距曲线近似为直线并且与直接由震源发出的信号,即直达波在地震波形记录上呈负视速度的关系,其反射波延长线与直达波延长线的交点为反射界面的位置;当反射界面倾斜,即与掌子面有一定夹角时,反射波时距曲线为双曲线;若反射界面由倾斜变为直立时,时距曲线亦由双曲线逐渐变为直线。当地震记录中不存在明显的反射波时,则认为掌子面前方的围岩是均质的,存在不良地质情况的可能性较小。
3.2.2隧道前方地震预报或超前地质预报(简称TSP法),其基本原理是:在隧道边墙一定范围内布置激发点,人工激发地震波,所产生的地震波在隧道围岩中传播,当围岩强度发生变化时,例如遇岩溶、断层或岩层的分界面时,地震波将会发生反射,反射的地震波由仪器所接收。当反射界面与掌子面平行时,所接收的反射波时距曲线近似为直线并且与直接由震源发出的信号,即直达波在地震波形记录上呈负视速度的关系,其反射波延长线与直达波延长线的交点为反射界面的位置;当反射界面倾斜,即与掌子面有一定夹角时,反射波时距曲线为双曲线;若反射界面由倾斜变为直立时,时距曲线亦由双曲线逐渐变为直线。当地震记录中不存在明显的反射波时,则认为掌子面前方的围岩是均质的,存在不良地质情况的可能性较小。
存入我的阅览室
3.2.3对TSP203仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理,可以获得隧道掌子面前方各反射波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资料,同时还可得到反射层的二维或三维空间分布,并根据反射波的组合、动力学特征、岩石物理力学参数等资料来预报隧道掌子面前方的地质情况,如溶洞、软弱岩层、断层及富水带等不良地质体。
3.2.3对TSP203仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理,可以获得隧道掌子面前方各反射波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资料,同时还可得到反射层的二维或三维空间分布,并根据反射波的组合、动力学特征、岩石物理力学参数等资料来预报隧道掌子面前方的地质情况,如溶洞、软弱岩层、断层及富水带等不良地质体。
3.3 周边位移量测
3.3 周边位移量测
周边位移量测是监控量测的重要项目,量测断面测点布置图见图1,通过对量测的结果进行分析可以正确判断围岩应力的发展趋势、围岩稳定性及最大变化速率、最终位移量、支护参数的合理性及它们之间的相互关系,辅以其它观测方法为数据分析处理和信息反馈提供可靠的第一手资料。新奥法的初级目标是改善并充分利用围岩的自承载能力,实际应用中通过对量测直接获得的数据进行处理,计算出拱顶下沉量和水平收敛量,进而计算出拱顶下沉速度和水平收敛速率并以拱顶下沉速率、水平收敛速率和净空允许相对收敛值作为判断依据。
周边位移量测是监控量测的重要项目,量测断面测点布置图见图1,通过对量测的结果进行分析可以正确判断围岩应力的发展趋势、围岩稳定性及最大变化速率、最终位移量、支护参数的合理性及它们之间的相互关系,辅以其它观测方法为数据分析处理和信息反馈提供可靠的第一手资料。新奥法的初级目标是改善并充分利用围岩的自承载能力,实际应用中通过对量测直接获得的数据进行处理,计算出拱顶下沉量和水平收敛量,进而计算出拱顶下沉速度和水平收敛速率并以拱顶下沉速率、水平收敛速率和净空允许相对收敛值作为判断依据。
净空允许相对收敛值见表4。
净空允许相对收敛值见表4。
根据《铁路隧道施工规范》中位移变化速度判别,净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定,因此可以作为围岩基本稳定和二次衬砌时机的判断依据。当然,并不是所有的围岩变位都会随着时间的长短而呈收敛趋势,特殊情况下围岩变位呈扩张型,变形量大,变位速率不是减小而是增加,这种情况是由于围岩压力极大造成的,此时已不能指望围岩会变位稳定,而是立即加强初期支护,并尽快实施二次衬砌。
根据《铁路隧道施工规范》中位移变化速度判别,净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定,因此可以作为围岩基本稳定和二次衬砌时机的判断依据。当然,并不是所有的围岩变位都会随着时间的长短而呈收敛趋势,特殊情况下围岩变位呈扩张型,变形量大,变位速率不是减小而是增加,这种情况是由于围岩压力极大造成的,此时已不能指望围岩会变位稳定,而是立即加强初期支护,并尽快实施二次衬砌。
图1 量测断面测点布置图
图1 量测断面测点布置图
四、利用监控量测结果规避地质风险
四、利用监控量测结果规避地质风险
监控量测也是一个包括从理论基础到现场实施,到数据处理,再到结果应用的完整概念,正确应用监控量测结果是监控量测的终极目的。禾洛山隧道监控量测布点采用每断面“三线五点”,及拱顶下沉一条基线,周边收敛两条基线,见(图1 量测断面测点布置图),Ⅳ级围岩每10m埋设一个断面,Ⅴ级围岩每5m埋设一个断面。下面举几个典型例子介绍监控量测结果在禾洛山隧道的应用。
监控量测也是一个包括从理论基础到现场实施,到数据处理,再到结果应用的完整概念,正确应用监控量测结果是监控量测的终极目的。禾洛山隧道监控量测布点采用每断面“三线五点”,及拱顶下沉一条基线,周边收敛两条基线,见(图1 量测断面测点布置图),Ⅳ级围岩每10m埋设一个断面,Ⅴ级围岩每5m埋设一个断面。下面举几个典型例子介绍监控量测结果在禾洛山隧道的应用。
4.1 应用支护状况观察及周边位移量测结果规避地质风险
4.1 应用支护状况观察及周边位移量测结果规避地质风险
2007年7月6日根据量测结果发现DIK60+160~DIK60+175段周边收敛数据变大,6小时收敛数最大为16.45mm,回归分析曲线突然出现波动,经现场观察初支表面,发现在DIK60+160~DIK60+175线路左侧大跨处初支表面出现多条纵向、横向裂纹,裂纹宽2~4mm。经分析认为,该段按Ⅴ级围岩支护,围岩为全风化玄武岩,且渗水较大,遇水软化,围岩自身毫无自稳能力,一旦出现变形就容易发生塌方的可能。因此立即停止掌子面的掘进并喷混凝土封闭,同时加强该段监控量测的频率,每2~4小时量测一次,将裂缝处用灰饼抹平,派专人观察。后经量测结果显示和观察发现,该段量测数据继续在变化,裂缝继续变大,特别是DIK60+170处量测数据67小时累计收敛达到105.92mm,该段初支表面明显向隧道中心突出。因此立即对该段进行加固处理,首先用直径为20~30cm圆木将大跨及边墙处架设两排对撑,使其减缓变形速度,然后在变形段范围内用钢筋格栅在原初支表面立全环二次套拱,纵向采用Φ22螺纹钢连接,再对二次套拱处进行喷射砼,砼喷完后,对该段两边边墙施作3.5m长注浆导管,间距1m×1m,然后注浆固结边墙松散体。该段在处理过程中继续观察和监控量测,量测数据逐渐开始变小,在加固处理完4~6小时后,围岩收敛变化基本趋于稳定。接着开始每循环2~3m短距离开挖仰拱,仰拱施作完后,紧跟着施作二次衬砌,恢复掌子面掘进。因该段通过初支观察及监控量测数据的提供,并加固处理及时,使本次围岩变形段顺利通过。
2007年7月6日根据量测结果发现DIK60+160~DIK60+175段周边收敛数据变大,6小时收敛数最大为16.45mm,回归分析曲线突然出现波动,经现场观察初支表面,发现在DIK60+160~DIK60+175线路左侧大跨处初支表面出现多条纵向、横向裂纹,裂纹宽2~4mm。经分析认为,该段按Ⅴ级围岩支护,围岩为全风化玄武岩,且渗水较大,遇水软化,围岩自身毫无自稳能力,一旦出现变形就容易发生塌方的可能。因此立即停止掌子面的掘进并喷混凝土封闭,同时加强该段监控量测的频率,每2~4小时量测一次,将裂缝处用灰饼抹平,派专人观察。后经量测结果显示和观察发现,该段量测数据继续在变化,裂缝继续变大,特别是DIK60+170处量测数据67小时累计收敛达到105.92mm,该段初支表面明显向隧道中心突出。因此立即对该段进行加固处理,首先用直径为20~30cm圆木将大跨及边墙处架设两排对撑,使其减缓变形速度,然后在变形段范围内用钢筋格栅在原初支表面立全环二次套拱,纵向采用Φ22螺纹钢连接,再对二次套拱处进行喷射砼,砼喷完后,对该段两边边墙施作3.5m长注浆导管,间距1m×1m,然后注浆固结边墙松散体。该段在处理过程中继续观察和监控量测,量测数据逐渐开始变小,在加固处理完4~6小时后,围岩收敛变化基本趋于稳定。接着开始每循环2~3m短距离开挖仰拱,仰拱施作完后,紧跟着施作二次衬砌,恢复掌子面掘进。因该段通过初支观察及监控量测数据的提供,并加固处理及时,使本次围岩变形段顺利通过。
4.2 应用超前地质预报结果规避地质风险
4.2 应用超前地质预报结果规避地质风险
2007年5月20日,通过禾洛山隧道超前地质预报TSP203和地质钻超前钻孔探测发现,DIK60+240~+204段存在泥囊。经分析后,决定改为上下台阶法施工,尽量减少爆破,局部需爆采用浅孔松动爆破,每循环进尺0.8m,拱部施作双排超前小导管,外排小导管长6m,仰角30~45°,环向间距20cm,内排小导管长4.5m,仰角5~7°,环向间距20cm,每环小导管搭接长度为1.6m,注1:1水泥砂浆。钢筋格栅改为I18型钢拱架,间距为0.8m/榀,其余支护参数同Ⅴ级围岩。根据调整后的开挖方法和支护参数,在施工该泥囊段时未发生坍塌及突泥现象,确保了施工的正常进行。
2007年5月20日,通过禾洛山隧道超前地质预报TSP203和地质钻超前钻孔探测发现,DIK60+240~+204段存在泥囊。经分析后,决定改为上下台阶法施工,尽量减少爆破,局部需爆采用浅孔松动爆破,每循环进尺0.8m,拱部施作双排超前小导管,外排小导管长6m,仰角30~45°,环向间距20cm,内排小导管长4.5m,仰角5~7°,环向间距20cm,每环小导管搭接长度为1.6m,注1:1水泥砂浆。钢筋格栅改为I18型钢拱架,间距为0.8m/榀,其余支护参数同Ⅴ级围岩。根据调整后的开挖方法和支护参数,在施工该泥囊段时未发生坍塌及突泥现象,确保了施工的正常进行。
4.3 3D光学无尺监控量测
4.3 3D光学无尺监控量测
把量测工作纳入工序管理,采用3D光学无尺量测方式对围岩变形全过程进行监控量测,每断面埋设5个棱镜,及拱顶1个,边墙4个(见图5),用全站仪自由设站测取数值,同时在棱镜附近埋设挂钩,用电子数显收敛仪测取数值,两种方法进行校核,然后进行曲线回归分析(见图4),通过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。3D光学无尺监控量测测取数值简便,解决了测点较高测取数值困难的问题及干扰隧道内正常施工的问题。
把量测工作纳入工序管理,采用3D光学无尺量测方式对围岩变形全过程进行监控量测,每断面埋设5个棱镜,及拱顶1个,边墙4个(见图5),用全站仪自由设站测取数值,同时在棱镜附近埋设挂钩,用电子数显收敛仪测取数值,两种方法进行校核,然后进行曲线回归分析(见图4),通过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。3D光学无尺监控量测测取数值简便,解决了测点较高测取数值困难的问题及干扰隧道内正常施工的问题。
图2曲线回归分析图
图2曲线回归分析图
4.4 正常收敛情况
4.4 正常收敛情况
在隧道施工中,除变形的收敛外,存在部分收敛是因为施工工序的改变导致的正常收敛。就禾洛山隧道而言,在掌子面和下台阶开挖过程中,对附近5m范围内围岩都有影响,24小时收敛数值为2~3mm,但出了5m范围后也就是距测点埋设时间约48小时后,收敛数值逐渐变小,影响较大时为3~5天,收敛数值逐渐变小。开挖仰拱时也是因工序改变引起正常收敛的一个环节,开挖仰拱24小时收敛数值为3~4mm,影响范围根据仰拱开挖长度而定,在施工完仰拱砼后约12小时,收敛数值逐渐变小,最后趋于稳定。
在隧道施工中,除变形的收敛外,存在部分收敛是因为施工工序的改变导致的正常收敛。就禾洛山隧道而言,在掌子面和下台阶开挖过程中,对附近5m范围内围岩都有影响,24小时收敛数值为2~3mm,但出了5m范围后也就是距测点埋设时间约48小时后,收敛数值逐渐变小,影响较大时为3~5天,收敛数值逐渐变小。开挖仰拱时也是因工序改变引起正常收敛的一个环节,开挖仰拱24小时收敛数值为3~4mm,影响范围根据仰拱开挖长度而定,在施工完仰拱砼后约12小时,收敛数值逐渐变小,最后趋于稳定。
五、结论与建议
五、结论与建议
5.1监控量测结果必须及时准确提供,滞后的量测资料对于施工是无用的。
5.1监控量测结果必须及时准确提供,滞后的量测资料对于施工是无用的。
5.2量测是监控的手段,监控是量测的目的,监控过程可分为:现场量测---数据处理---信息反馈。
5.2量测是监控的手段,监控是量测的目的,监控过程可分为:现场量测---数据处理---信息反馈。
5.3不同的围岩地质条件,从开挖到变形收敛所需时间各不相同,因此量测时间就有长有短,在稳定性好的围岩中,一般量测约一周时间就可以判断围岩稳定状态,而在塑性流变岩体中,其变形收敛时间长达二月以上,需进行较长时间观测。
5.3不同的围岩地质条件,从开挖到变形收敛所需时间各不相同,因此量测时间就有长有短,在稳定性好的围岩中,一般量测约一周时间就可以判断围岩稳定状态,而在塑性流变岩体中,其变形收敛时间长达二月以上,需进行较长时间观测。
参考文献
参考文献
1、铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)
1、铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)
2、公路隧道施工. 人民交通出版社,2001
2、公路隧道施工. 人民交通出版社,2001
3、铁路隧道新奥法指南. 人民铁道出版社,1988
3、铁路隧道新奥法指南. 人民铁道出版社,1988
4、修建铁路隧道的经验和教训.第八届隧道及地下工程年会论文集王梦恕,1994
4、修建铁路隧道的经验和教训.第八届隧道及地下工程年会论文集王梦恕,1994
5、监控量测在大官市隧道中的应用.云南交通科技,2002
5、监控量测在大官市隧道中的应用.云南交通科技,2002
作者简介:张文芳1972年9月出生 男 安徽省合肥市人、高级工程师,1995年毕业于淮南矿业学院建筑工程系获工学学士学位,现攻读西南交通大学硕士学位。2005年第02期《铁道建设》上《应用深层搅拌桩作为基坑侧向支护的设计与施工》。2007年3月至2007年10月间长期在禾洛山隧道隧道指导项目施工。
作者简介:张文芳1972年9月出生 男 安徽省合肥市人、高级工程师,1995年毕业于淮南矿业学院建筑工程系获工学学士学位,现攻读西南交通大学硕士学位。2005年第02期《铁道建设》上《应用深层搅拌桩作为基坑侧向支护的设计与施工》。2007年3月至2007年10月间长期在禾洛山隧道隧道指导项目施工。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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3.2.3对TSP203仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理,可以获得隧道掌子面前方各反射波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资料,同时还可得到反射层的二维或三维空间分布,并根据反射波的组合、动力学特征、岩石物理力学参数等资料来预报隧道掌子面前方的地质情况,如溶洞、软弱岩层、断层及富水带等不良地质体。
3.2.3对TSP203仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理,可以获得隧道掌子面前方各反射波的时间剖面、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资料,同时还可得到反射层的二维或三维空间分布,并根据反射波的组合、动力学特征、岩石物理力学参数等资料来预报隧道掌子面前方的地质情况,如溶洞、软弱岩层、断层及富水带等不良地质体。
3.3 周边位移量测
3.3 周边位移量测
周边位移量测是监控量测的重要项目,量测断面测点布置图见图1,通过对量测的结果进行分析可以正确判断围岩应力的发展趋势、围岩稳定性及最大变化速率、最终位移量、支护参数的合理性及它们之间的相互关系,辅以其它观测方法为数据分析处理和信息反馈提供可靠的第一手资料。新奥法的初级目标是改善并充分利用围岩的自承载能力,实际应用中通过对量测直接获得的数据进行处理,计算出拱顶下沉量和水平收敛量,进而计算出拱顶下沉速度和水平收敛速率并以拱顶下沉速率、水平收敛速率和净空允许相对收敛值作为判断依据。法的初级目标是改善并充分利用围岩的自承载能力,实际应用中通过对量测直接获得的数据进行处理,计算出拱顶下沉量和水平收敛量,进而计算出拱顶下沉速度和水平收敛速率并以拱顶下沉速率、水平收敛速率和净空允许相对收敛值作为判断依据。
净空允许相对收敛值见表4。
净空允许相对收敛值见表4。
根据《铁路隧道施工规范》中位移变化速度判别,净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定,因此可以作为围岩基本稳定和二次衬砌时机的判断依据。当然,并不是所有的围岩变位都会随着时间的长短而呈收敛趋势,特殊情况下围岩变位呈扩张型,变形量大,变位速率不是减小而是增加,这种情况是由于围岩压力极大造成的,此时已不能指望围岩会变位稳定,而是立即加强初期支护,并尽快实施二次衬砌。
根据《铁路隧道施工规范》中位移变化速度判别,净空变化速度小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定,因此可以作为围岩基本稳定和二次衬砌时机的判断依据。当然,并不是所有的围岩变位都会随着时间的长短而呈收敛趋势,特殊情况下围岩变位呈扩张型,变形量大,变位速率不是减小而是增加,这种情况是由于围岩压力极大造成的,此时已不能指望围岩会变位稳定,而是立即加强初期支护,并尽快实施二次衬砌。
图1 量测断面测点布置图
图1 量测断面测点布置图
四、利用监控量测结果规避地质风险
四、利用监控量测结果规避地质风险
监控量测也是一个包括从理论基础到现场实施,到数据处理,再到结果应用的完整概念,正确应用监控量测结果是监控量测的终极目的。禾洛山隧道监控量测布点采用每断面“三线五点”,及拱顶下沉一条基线,周边收敛两条基线,见(图1 量测断面测点布置图),Ⅳ级围岩每10m埋设一个断面,Ⅴ级围岩每5m埋设一个断面。下面举几个典型例子介绍监控量测结果在禾洛山隧道的应用。
监控量测也是一个包括从理论基础到现场实施,到数据处理,再到结果应用的完整概念,正确应用监控量测结果是监控量测的终极目的。禾洛山隧道监控量测布点采用每断面“三线五点”,及拱顶下沉一条基线,周边收敛两条基线,见(图1 量测断面测点布置图),Ⅳ级围岩每10m埋设一个断面,Ⅴ级围岩每5m埋设一个断面。下面举几个典型例子介绍监控量测结果在禾洛山隧道的应用。
4.1 应用支护状况观察及周边位移量测结果规避地质风险
4.1 应用支护状况观察及周边位移量测结果规避地质风险
2007年7月6日根据量测结果发现DIK60+160~DIK60+175段周边收敛数据变大,6小时收敛数最大为16.45mm,回归分析曲线突然出现波动,经现场观察初支表面,发现在DIK60+160~DIK60+175线路左侧大跨处初支表面出现多条纵向、横向裂纹,裂纹宽2~4mm。经分析认为,该段按Ⅴ级围岩支护,围岩为全风化玄武岩,且渗水较大,遇水软化,围岩自身毫无自稳能力,一旦出现变形就容易发生塌方的可能。因此立即停止掌子面的掘进并喷混凝土封闭,同时加强该段监控量测的频率,每2~4小时量测一次,将裂缝处用灰饼抹平,派专人观察。后经量测结果显示和观察发现,该段量测数据继续在变化,裂缝继续变大,特别是DIK60+170处量测数据67小时累计收敛达到105.92mm,该段初支表面明显向隧道中心突出。因此立即对该段进行加固处理,首先用直径为20~30cm圆木将大跨及边墙处架设两排对撑,使其减缓变形速度,然后在变形段范围内用钢筋格栅在原初支表面立全环二次套拱,纵向采用Φ22螺纹钢连接,再对二次套拱处进行喷射砼,砼喷完后,对该段两边边墙施作3.5m长注浆导管,间距1m×1m,然后注浆固结边墙松散体。该段在处理过程中继续观察和监控量测,量测数据逐渐开始变小,在加固处理完4~6小时后,围岩收敛变化基本趋于稳定。接着开始每循环2~3m短距离开挖仰拱,仰拱施作完后,紧跟着施作二次衬砌,恢复掌子面掘进。因该段通过初支观察及监控量测数据的提供,并加固处理及时,使本次围岩变形段顺利通过。
2007年7月6日根据量测结果发现DIK60+160~DIK60+175段周边收敛数据变大,6小时收敛数最大为16.45mm,回归分析曲线突然出现波动,经现场观察初支表面,发现在DIK60+160~DIK60+175线路左侧大跨处初支表面出现多条纵向、横向裂纹,裂纹宽2~4mm。经分析认为,该段按Ⅴ级围岩支护,围岩为全风化玄武岩,且渗水较大,遇水软化,围岩自身毫无自稳能力,一旦出现变形就容易发生塌方的可能。因此立即停止掌子面的掘进并喷混凝土封闭,同时加强该段监控量测的频率,每2~4小时量测一次,将裂缝处用灰饼抹平,派专人观察。后经量测结果显示和观察发现,该段量测数据继续在变化,裂缝继续变大,特别是DIK60+170处量测数据67小时累计收敛达到105.92mm,该段初支表面明显向隧道中心突出。因此立即对该段进行加固处理,首先用直径为20~30cm圆木将大跨及边墙处架设两排对撑,使其减缓变形速度,然后在变形段范围内用钢筋格栅在原初支表面立全环二次套拱,纵向采用Φ22螺纹钢连接,再对二次套拱处进行喷射砼,砼喷完后,对该段两边边墙施作3.5m长注浆导管,间距1m×1m,然后注浆固结边墙松散体。该段在处理过程中继续观察和监控量测,量测数据逐渐开始变小,在加固处理完4~6小时后,围岩收敛变化基本趋于稳定。接着开始每循环2~3m短距离开挖仰拱,仰拱施作完后,紧跟着施作二次衬砌,恢复掌子面掘进。因该段通过初支观察及监控量测数据的提供,并加固处理及时,使本次围岩变形段顺利通过。
4.2 应用超前地质预报结果规避地质风险
4.2 应用超前地质预报结果规避地质风险
2007年5月20日,通过禾洛山隧道超前地质预报TSP203和地质钻超前钻孔探测发现,DIK60+240~+204段存在泥囊。经分析后,决定改为上下台阶法施工,尽量减少爆破,局部需爆采用浅孔松动爆破,每循环进尺0.8m,拱部施作双排超前小导管,外排小导管长6m,仰角30~45°,环向间距20cm,内排小导管长4.5m,仰角5~7°,环向间距20cm,每环小导管搭接长度为1.6m,注1:1水泥砂浆。钢筋格栅改为I18型钢拱架,间距为0.8m/榀,其余支护参数同Ⅴ级围岩。根据调整后的开挖方法和支护参数,在施工该泥囊段时未发生坍塌及突泥现象,确保了施工的正常进行。
2007年5月20日,通过禾洛山隧道超前地质预报TSP203和地质钻超前钻孔探测发现,DIK60+240~+204段存在泥囊。经分析后,决定改为上下台阶法施工,尽量减少爆破,局部需爆采用浅孔松动爆破,每循环进尺0.8m,拱部施作双排超前小导管,外排小导管长6m,仰角30~45°,环向间距20cm,内排小导管长4.5m,仰角5~7°,环向间距20cm,每环小导管搭接长度为1.6m,注1:1水泥砂浆。钢筋格栅改为I18型钢拱架,间距为0.8m/榀,其余支护参数同Ⅴ级围岩。根据调整后的开挖方法和支护参数,在施工该泥囊段时未发生坍塌及突泥现象,确保了施工的正常进行。
4.3 3D光学无尺监控量测
4.3 3D光学无尺监控量测
把量测工作纳入工序管理,采用3D光学无尺量测方式对围岩变形全过程进行监控量测,每断面埋设5个棱镜,及拱顶1个,边墙4个(见图5),用全站仪自由设站测取数值,同时在棱镜附近埋设挂钩,用电子数显收敛仪测取数值,两种方法进行校核,然后进行曲线回归分析(见图4),通过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。3D光学无尺监控量测测取数值简便,解决了测点较高测取数值困难的问题及干扰隧道内正常施工的问题。
把量测工作纳入工序管理,采用3D光学无尺量测方式对围岩变形全过程进行监控量测,每断面埋设5个棱镜,及拱顶1个,边墙4个(见图5),用全站仪自由设站测取数值,同时在棱镜附近埋设挂钩,用电子数显收敛仪测取数值,两种方法进行校核,然后进行曲线回归分析(见图4),通过监控量测数据的及时反馈,用以指导设计与施工。3D光学无尺监控量测测取数值简便,解决了测点较高测取数值困难的问题及干扰隧道内正常施工的问题。
图2曲线回归分析图
图2曲线回归分析图
4.4 正常收敛情况
4.4 正常收敛情况
在隧道施工中,除变形的收敛外,存在部分收敛是因为施工工序的改变导致的正常收敛。就禾洛山隧道而言,在掌子面和下台阶开挖过程中,对附近5m范围内围岩都有影响,24小时收敛数值为2~3mm,但出了5m范围后也就是距测点埋设时间约48小时后,收敛数值逐渐变小,影响较大时为3~5天,收敛数值逐渐变小。开挖仰拱时也是因工序改变引起正常收敛的一个环节,开挖仰拱24小时收敛数值为3~4mm,影响范围根据仰拱开挖长度而定,在施工完仰拱砼后约12小时,收敛数值逐渐变小,最后趋于稳定。
在隧道施工中,除变形的收敛外,存在部分收敛是因为施工工序的改变导致的正常收敛。就禾洛山隧道而言,在掌子面和下台阶开挖过程中,对附近5m范围内围岩都有影响,24小时收敛数值为2~3mm,但出了5m范围后也就是距测点埋设时间约48小时后,收敛数值逐渐变小,影响较大时为3~5天,收敛数值逐渐变小。开挖仰拱时也是因工序改变引起正常收敛的一个环节,开挖仰拱24小时收敛数值为3~4mm,影响范围根据仰拱开挖长度而定,在施工完仰拱砼后约12小时,收敛数值逐渐变小,最后趋于稳定。
五、结论与建议
五、结论与建议
5.1监控量测结果必须及时准确提供,滞后的量测资料对于施工是无用的。
5.1监控量测结果必须及时准确提供,滞后的量测资料对于施工是无用的。
5.2量测是监控的手段,监控是量测的目的,监控过程可分为:现场量测---数据处理---信息反馈。
5.2量测是监控的手段,监控是量测的目的,监控过程可分为:现场量测---数据处理---信息反馈。
5.3不同的围岩地质条件,从开挖到变形收敛所需时间各不相同,因此量测时间就有长有短,在稳定性好的围岩中,一般量测约一周时间就可以判断围岩稳定状态,而在塑性流变岩体中,其变形收敛时间长达二月以上,需进行较长时间观测。
5.3不同的围岩地质条件,从开挖到变形收敛所需时间各不相同,因此量测时间就有长有短,在稳定性好的围岩中,一般量测约一周时间就可以判断围岩稳定状态,而在塑性流变岩体中,其变形收敛时间长达二月以上,需进行较长时间观测。
参考文献
参考文献
1、铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)
1、铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)
2、公路隧道施工. 人民交通出版社,2001
2、公路隧道施工. 人民交通出版社,2001
3、铁路隧道新奥法指南. 人民铁道出版社,1988
3、铁路隧道新奥法指南. 人民铁道出版社,1988
4、修建铁路隧道的经验和教训.第八届隧道及地下工程年会论文集王梦恕,1994
4、修建铁路隧道的经验和教训.第八届隧道及地下工程年会论文集王梦恕,1994
5、监控量测在大官市隧道中的应用.云南交通科技,2002
5、监控量测在大官市隧道中的应用.云南交通科技,2002
作者简介:张文芳1972年9月出生 男 安徽省合肥市人、高级工程师,1995年毕业于淮南矿业学院建筑工程系获工学学士学位,现攻读西南交通大学硕士学位。2005年第02期《铁道建设》上《应用深层搅拌桩作为基坑侧向支护的设计与施工》。2007年3月至2007年10月间长期在禾洛山隧道隧道指导项目施工。
作者简介:张文芳1972年9月出生 男 安徽省合肥市人、高级工程师,1995年毕业于淮南矿业学院建筑工程系获工学学士学位,现攻读西南交通大学硕士学位。2005年第02期《铁道建设》上《应用深层搅拌桩作为基坑侧向支护的设计与施工》。2007年3月至2007年10月间长期在禾洛山隧道隧道指导项目施工。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词]:铁路隧道施工监控量测地表沉降数据分析
中图分类号:U25 文献标识码:A
0引言
隧道监控量测贯穿于整个隧道施工过程中,是一项非常重要的工作。监测的目的主要包括:保证施工安全;预测施工引起的地表变形;验证支护结构设计,指导施工;总结工程经验,提高设计、施工技术水平。
隧道地表沉降是隧道工程应进行的日常监控量测的必测项目。本文以新歌乐山隧道地表沉降为例,阐述了监测项目现场操作具体过程、数据获取及处理方法。
1新歌乐山隧道工程概况
新歌乐山隧道属新建兰渝铁路引入重庆枢纽工程,位于既有渝怀线歌乐山隧道左侧约25~50m,设计时速120km/h。隧道进口里程K1106+280,出口里程K1108+547,全长2267m。隧道进出口为浅埋段,洞顶覆盖层仅4~8m,出口洞顶及周边有大量民房,且下穿公路,出口段约300m采用非爆破法开挖。不良地质有岩溶、煤窑采空区、富水软弱围岩,特殊岩土为盐溶角砾岩及石膏。施工难度极大,安全风险高,为极高风险隧道,如图1所示。
图1 新歌乐山隧道现场图 图2新歌乐山隧道地表下沉测点布设示意图
2. 地表沉降
隧道洞口浅埋层覆盖薄,堆积松散、自身稳定性差。在施工过程中易受自重、雨水和施工爆破的影响,极易发生坍塌,沉降等大变形事故,威胁隧道的整体稳定。隧道开挖后,洞口浅埋段地层中的应力扰动区延伸至地表,围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降,且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。因此,必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制,保证施工安全。
3. 监控量测方案设计
监控量测贯穿在整个施工过程中,必须在隧道施工做好方案设计,在施工开始后根据现场情况做出细微调整。新歌乐山隧道的设计是由中铁第二设计院完成,严格按照工程测量规范(GB/5026-2007)、铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)和铁路隧道监控量测技术规程(TB10121-2007) 等国家标准前提下制定了详细方案。
3.1测点布设
理论上地表下沉受支护影响在隧道中线上沉降最厉害,往两旁沉降量递减,因此沉降曲线曲率在中间最大,两旁远离隧道中线逐渐递减。若考虑不同的沉降曲线模型,两旁的测点间距也应该是中间密两旁稀疏。但考虑新歌乐山隧道工程围岩好,隧道工艺不难等情况中线两旁的监测点都等间距布设。
针对浅埋段较短和围岩情况比较好的前提下,在进口端里程桩号K1106+285m,出口端里程桩号K1108+540m布设两个监测断面,每个监测断面上布设一个水准基点和11个监测点。面向里程增大的方向,从左往右编号1至11,其中6号点位于隧道中线上。监测断面高度距离隧道地表面高度约15m、拱高5m,按45°影响范围规定,监测断面长40m,每个监测点间距为4m。基点在远离隧道沉降影响范围外,基点与监测点埋设钢筋水泥桩。布置方案如图2所示,测点现场照片如图3所示。
图3新歌乐山隧道地表下沉测点布设示意图 图4富斯特乃尔法(Forstner method)
3.2仪器选择检校
地表沉降变化细微,观测精度要求高,其量测精度一般为±1mm。因此,采用二等水准精度要求。仪器选用南方DL-201电子水准仪,水准仪根据国家规范进行年检,合格后方可用于生产。在作业期间应进行最重要的水准管轴平行于视准轴检验,即i角检验。
用富斯特乃尔法对该电子水准仪进行i角检验校,如图4所示。第一次测得高差为h1=0.02312m,第二次测得高差为h2=0.02270m,得到i=12″。根据《国家一二等水准测量规范》(GB/T 12897-2006)规定,用于二等水准测量的i角指标限差不得大于15.0″,超过20″测量成果作废的规定。该电子水准仪满足精度要求。
3.3监测周期
监测周期主要取决于开挖面距监测断面的距离与沉降速度的大小。新歌乐山隧道总共布设两条地表下沉监测断面,出口端地表下沉(K1108+540)监测断面于2010年4月25日开始监测至2010年5月9日结束,监测频率1次/天;进口端地表下沉(K1106+285)监测断面于2010年4月26日开始监测,至2010年5月9日结束;监测频率1次/天。
3.4施测方法
通过基点与监测点进行水准联测,得到测量时刻监测点相对于基点的高差,通过两相检测周期高差对比即可以得到沉降变化。
以监测点n点为例,第一次观测周期测点n与基点的高差hn1,第二次观测周期测点n与基点的高程差为hn2。两次高差相减,得测点n在第一、二观测期间地表沉降hn12=hn1-hn2 。第三观测周期测点n相对于基点的高差hn3,与第二观测周期相减,得到测点n第二、三周期的地表沉降量hn23=hn2-hn3。以同样的方法可以得到所有监测点在不同观测周期的地表沉降量,相邻周期沉降量对比即可得到地表沉降变化趋势,通过分析判断做出相应预警或建议修改施工方案。
4. 新歌乐山隧道地面沉降数据分析
该隧道施工技术成熟,都为Ⅴ级围岩,状况理想,监测结果主要采取Excel图表法进行分析预测。具体数据处理过程:野外原始数据录入相应表格;用编辑好的公式自动计算各图表需求数据(变化速度、累计量等);选择数据按照不同方式自动生成图表(变化速度图、累计量图等)。
4.1地表下沉监测处理结果
地表沉降监测是为得到每个点累计沉降量,每个点每日沉降速度,根据变化趋势预测之后的变化情况。期间沉降量都在允许正常变化范围内,对安全施工没影响。所有数据负值表示沉降,正值表示反弹,受数据量大与保密规定,仅举例说明出口端K1108+540断面1号点情况,全断面各点数据对比图表。
图5 1号监测点累计地表下沉量
图6 1号监测点地表下沉速度
图7 K1108+540各点下沉累计量对比
图8 K1108+540各点地表下沉速度对比
4.2监控量测结果总结分析
根据监测各断面的地表沉降,得到各断面累计观测值和变形速率都较小,在位移Ⅲ级管理标准内,隧道轮廓结构稳定安全,可以预测各监测断面将逐步趋于稳定。
(1)两条断面隧道中线6号点沉降量并不是最大,也没呈现出从中间往两旁递减的趋势。出现这种情况原因可能是隧道浅埋段比较短,监测断面地表覆盖层厚且围岩稳定,出现整体沉降现象。
(2)监测期间沉降速度并没呈现如常规隧道地表沉降监测规律,前期较小,而后慢慢增大,开挖面通过地表下沉监测断面后沉降速率再慢慢减小的现象。现实情况是监测第一天最大,而后基本平稳,后期有沉降反弹,趋于停止情况出现。出现这种情况原因可能是地表沉降工作并没有按设计在隧道施工开始前就进行,监测开始时开挖面已经接近监测断面里程,加上围岩情况良好、覆盖层厚导致沉降速度未出现增大,而是慢慢减小状况。
(3)通观监测数据得出:地表沉降监测数据形式正常;按照数据生成图表显示地表沉降正趋于稳定,当前施工方法继续施工安全可行;生成图表显示两条监测断面地表沉降正趋于停止,两条监测断面监测点沉降速率在2010年5月9日均在0.2~0.5mm/天内,按照相关规范,满足净空位移和拱顶下沉的测量频率(按位移速度)要求,可以将监测周期改为1次/3天。
5.结论
近年大量隧道工程在建或拟建,做好监控量测,积累经验为今后同类型隧道设计施工提供类比依据。新歌乐山隧道监控量测中总结出以下经验。
(1)监控量测现场操作在遵循施工设计的基础上尽量多结合现场具体情况,选择合理的监测方案;监测过程中应尽量与施工单位沟通协调,了解他们作业安排,特别是爆破安排,调整具体监测时间,提高工作效率。
(2)地表沉降监测时,在固定位置架设水准仪,前后视距差L固定不变。电子水准仪i角不变,即i角误差不变,相邻周期间高差相减则消除,可以很好的解决前后视距差超限的问题。
(3)同一项监测工作尽量在固定时间监测,避免前后两周期温差过大,温度改正常数对监测结果的影响。
(4)监控量测是隧道安全施工特别有效地保障性工作,一定做到及时、准确、真实客观,根据得到的数据调整监测周期、方案。每次监测结束后应及时进行数据处理分析,绘制各种时态曲线,找出变化规律,预测隧道变形情况。
参考文献
[1] 刘招伟,王梦恕,董新平. 地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2003, 08: 1297-1301.
[2] 李卫平,王志杰. 隧道地表沉降测量方法研究与仿真[J]. 计算机仿真, 2012, 08: 357-359.
[3]中国有色金属工业协会主编.工程测量规范(GB50026-2007)[S].北京:中国计划出版社,
2008.
[4] 中铁一局集团有限公司主编.铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)[S].北京: 中国铁道出版社, 2008.
[5] 中铁二院工程集团责任有限公司主编.铁路隧道监控量测技术规程(TB10121-2007)[S].北京: 中国铁道出版社出版,2007.
[6]中铁二十三局.新歌乐山隧道控制网复测成果报告[R].重庆:中铁二十三局,2010.
关键词:铁路建设;工程招标;投资管理;固定资产
1引言
自从2004年《中长期铁路网规划》实施以来,我国铁路网发展迅速,铁路固定资产投资不断增加,由2004年的不到600亿元增加至2015年的8238亿元,“十二五”期间我国铁路固定资产投资完成3.58万亿元,铁路建设取得巨大成就。招标阶段作为铁路工程建设程序的一个重要环节,对控制铁路建设投资非常重要。本文通过分析铁路建设工程招标阶段投资管理工作存在的主要问题,针对目前铁路建设项目普遍采用的施工总价承包模式,提出相应的解决对策。
2铁路建设项目在招标阶段存在的主要问题
目前,基于铁路建设相关法规规定,铁路建设工程招标阶段投资管理主要工作包括:工程量清单编制、承包范围确定、划分工作界面、甲供料清单、暂估价以及Ⅱ类变更设计和风险包干费的限额确定等。但由于招标阶段时间较短、工作深度不够等原因,导致铁路建设工程投资管理工作不可避免的存在问题。
2.1招标工程量清单编制
招标工程量清单是工程量清单计价的基础,是作为编制招标控制价、投标报价、计算或者调整工程量、索赔等的重要依据之一,也是实施阶段变更设计等估价的基础。一经中标签订合同,招标工程量清单就是合同的重要组成部分。当前,建设工程招标阶段普遍存在着项目清单不完整、项目特征描述不准确、工程量计算不准确等问题,这些都会增加后续实施阶段的工程造价,也会造成投标单位对分部分项工程采取不平衡报价。目前,铁路建设工程工程量清单编制基本上是由发包人委托咨询单位分标段编制,在确定各标段预算基础上进而确定最高招标控制价。而目前咨询单位基本没有按照《铁路工程工程量清单计价指南》(以下简称《指南》)的相关规定进行编制,加之发包人不进行详细审核,导致在工程实施阶段就不能准确确定施工图数量,也不能对变更设计进行准确的估价,有的甚至引起双方合同纠纷。招标工程量清单编制主要问题表现在三个方面:一是清单子目没有按《指南》规定的深度划分,譬如隧道工程子目划分等;二是没有按《指南》规定的工程量计算规则计算清单数量,譬如钻孔桩桩长和挖孔桩圬工数量等;三是没有按《指南》规定的工作内容计算数量并设置清单子目,譬如将挡墙反滤层的数量纳入地基处理、路基附属圬工的基坑挖填数量纳入附属土石方等。
2.2承包范围确定
承包范围是招标文件中极其重要的条款,一定要在招标公告、投标人须知和工程量清单报价说明等文件中明确清晰界定,而不是结合工程量清单的备注和分标段的单项预算去推定,这样就会造成实施阶段调整合同没有依据和产生不必要的合同纠纷。目前,铁路建设工程招标阶段往往存在承包范围确定不合理、不准确等问题。例如,某建设项目的岩溶处理在报价说明中是作为暂估价报价,而在编制的工程量清单中则将桥梁岩溶处理纳入施工图量差,路基和隧道岩溶处理却放入《指南》的其他费用项下,这样在执行中就会存在重大分歧。还如某项目在招标文件的承包范围计列了临时用地数量,但没有准确界定上述临时用地的范围等。
2.3甲供料清单编制
甲供料清单中的单价是料源地或某交货地点的价格,而从料源地或交货地点到工地的装卸运输保管费用等一般由承包人承担。因此,甲供料的运杂费起讫点为料源地或交货地点至工地,这部分运杂费不包含在甲供材料费以内,计入综合单价。目前,铁路建设工程招标阶段在甲供料清单方面存在以下主要问题:一是运费的界面划分不准确,实际甲供料招标时基本要求将物资设备送到沿线各工点,这样与招标预算中的工地运杂费重复计列;二是税费分劈不准确,主要是甲供料包含在综合单价中时将甲供料税费从合同扣除,而甲供料未包含在综合单价中时又未扣相应的税费,这样就造成招标预算错误或实施阶段调差时计算错误。
2.4工作界面划分
合理的工作界面划分有利于工程的进展、合理分担风险和减少废弃工程,甚至减少合同纠纷。目前,铁路建设工程基本按站前(包括路基、桥涵、隧道、轨道及站场等)、站后(站房、四电等)分阶段开展设计工作,这给工作界面划分带来了较大的困难。譬如铁路沿线四电牵引变电所、AT所等工程的征地拆迁、土石方工程、防护等因设计滞后原因,在站前施工时难以一并办理征地拆迁工作,导致很多协调问题以及施工难题。再如属于站后工程的站房平面布置和标高在站前招标时未确定,导致站场土石方、地道等变化后从而引起合同纠纷。铁路建设工程招标阶段工作界面划分不合理导致合同纠纷、工程进展拖延等一系列问题,主要表现形式如下:一是将道砟划分给铺架单位承包,不仅工作界面移交时会导致各种矛盾,还会因路基质量问题引起的道砟数量节超产生分歧和纠纷;二是将无砟轨道的精调工作划分给铺轨单位承包,则无砟轨道施工质量则会直接影响精调工作量和调整件更换数量等;三是将轨枕预制由轨枕厂承担,而运输由土建施工单位承担,则运输损耗问题将产生分歧和纠纷。
2.5暂估价确定和调整
为合理分摊发承包双方的风险和有利于工程进展,对于部分在招标期间难以准确确定数量和费用的项目,应以暂估价形式纳入招标范围。目前,铁路建设工程招标阶段往往存在暂估价确定与调整不合理的问题。例如,部分项目将岩溶处理、大段落帷幕注浆、反坡排水等直接按批复概算纳入承包范围,而实施期间如果实际情况发生较大变化,则发承包双方同时承担的较大风险。有些项目虽然作为暂估价纳入承包范围,但未明确实施阶段如何调整或调整方式不准确等,这样在实施阶段往往会造成双方之间的合同纠纷。
2.6风险包干费和Ⅱ类变更设计的限额设定
铁路建设工程施工由于受到工程自身特点及周边环境的巨大影响,不可避免地存在一些风险源。目前,关于铁路建设工程的Ⅱ类变更设计和风险包干费的限额,中国铁路总公司没有做统一规定,而是由发包人根据项目情况在招标文件及合同中约定。而目前的实际情况是,发包人在设置风险包干费时既没有考虑项目的工程地质条件、设计深度和标段工程类别等风险因素,也没有与Ⅱ类变更设计的限额相结合,而是各标段统一制定一个费率。由于实际实施过程中每个项目的变化总是千差万别,采用各标段制定一个统一费率的形式,最终没有起到风险包干费的作用,也没有达到风险包干费设置的目的。同样,对Ⅱ类变更设计的限额不认真研究,不结合项目具体情况设定额度,导致最终发承包双方的风险不能合理分摊。
3解决招标阶段投资管理问题的对策
针对铁路建设工程招标阶段存在的上述问题,本文有针对性地提出具体的解决方案,以期减少分歧和合同纠纷,保障工程施工质量和顺利进展。
3.1关于工程量清单和甲供料清单编制
发包人在委托咨询单位编制分标段预算时,要在委托协议上明确如下具体要求。首先,咨询单位应严格按照《指南》规定编制工程量清单,同时明确甲供料清单运费的划分界面和税费的归属;其次,发包人要加强对工程量清单和甲供料清单审核,尤其是对容易出现问题的关键环节重点审核,确保清单资料准确。
3.2关于工程承包范围的确定
发包人应在充分调研基础上,本着合理分摊发承包双方的风险原则确定工程承包范围,并在招标文件中详细载明。建议在铁路建设工程招标文件中明确如下项目或者费用的承包范围:取弃土(砟)场和大型场站临时用地和复垦、高等级电力线路、军缆和油气管线迁改、等级道路改移、跨江跨河的水工防护工程、营业线施工配合费、跨江跨河的航标设施及港航监费用等。
3.3关于工作界面划分
发包人应汲取以往建设项目在工作界面划分时出现问题的教训,并借鉴成功的实施经验,本着有利于工程进展、减少施工干扰、方便管理和杜绝废弃工程以及尽量避免经济纠纷的原则划分工作界面。建议在招标文件中对下列项目的工作界面进行划分:电缆沟槽、护轮轨、综合接地、接触网支柱基础、T梁的湿接缝及横向张拉、有砟轨道大机养补砟及精调以及无砟轨道扣件安装和轨道精调等。这些工作内容应本着有利于工程进展的原则,分别划分到相应的站前土建(路基、桥涵、隧道等)和铺架(铺轨、架梁)单位实施。
3.4关于暂估价确定原则
对于设计阶段暂定的或招标期间难以准确确定数量和费用的项目,要采取必要的手段合理规避承发包双方可能在实施期间承担过大的风险。建议针对比较常见的岩溶处理、隧道大段落的帷幕注浆和反坡排水等项目,采取如下具体措施,一是列入承包范围,明确实际发生时数量和费用的确定原则;二是工程量清单提供预估数量,由投标人根据预估数量报价,实施期间按确认的数量结算。
3.5关于限额设定问题
建议发包人在统筹考虑铁路建设工程不同标段之间因工程地质条件、设计深度和标段工程类别等存在很大差别前提下,结合Ⅱ类变更设计限额的设定,设定不同标段的风险包干费限额,从而避免发承包双方之间以及各承包人之间出现的风险包干费和变更设计限额的极端不平衡、不合理现象。
4结语
铁路建设工程投资控制是一个复杂的系统工程,招标阶段虽是项目整个建设周期中一个短暂的阶段,但对合理确定工程合同造价和后续实施阶段的投资控制至关重要。基于铁路建设工程在招标阶段存在的主要问题,本文从工程量清单和甲供料清单编制、工程承包范围确定、工作界面划分、暂估价确定原则、风险包干费和Ⅱ类变更设计的限额等方面提出了相关对策建议。
参考文献
[1]惠勇.铁路工程项目设计阶段投资控制措施研究[J].建筑经济,2015(1):62-64.
[2]桑瑶瑶.建设单位在招标阶段控制工程造价的思考[J].广东科技,2015(24):10-12.
[3]铁道部.铁路工程工程量清单计价指南(土建部分)(铁建设〔2007〕108号)[M].北京:中国铁道出版社,2007.
[4]中国铁路总公司.铁路建设项目施工招投标实施细则(试行)(铁总建设〔2015〕146号)[S].2015.
关键词:浅埋暗挖隧道混凝土施工控制
中图分类号: U415 文献标识码: A 文章编号:
一、工程概况
莞惠城际轨道GZH-5标工程位于东莞市寮步镇与松山湖境内,里程桩号为GDK25+080~DK33+022,正线长7.942km,其中暗挖段隧道长3.488km。暗挖隧道分为两段,即GDK25+080~GDK25+380段暗挖隧道和GDK29+530~GDK32+717.965段暗挖隧道,隧道暗挖段有4个施工竖井和1个风井,中心里程桩号分别为DK30+300、DK30+750、DK31+700、DK32+300、DK28+883(风井),作为该区间暗挖段隧道的施工进出口通道,均位于松山湖大道旁。,二衬混凝土强度等级分别为C35、C45及C45(耐腐蚀环境),抗渗等级P8、P10、P12不等。竖井施工浅的有10米左右,深的有将近40米,混凝土从井上到井下采用串筒施工。
二、混凝土质量控制要求
1、原材料质量要求
1.1水泥:采用普通硅酸盐P.O42.5水泥,水泥进场时,必须具有出厂合格证,进场试验报告,并应对其品种、标号、包装、出厂日期等检查验收。水泥进场后要与试验室联系取样检测合格后方可正常使用。水泥受潮或存放时间超过3个月应重新取样检验。
1.2细骨料:一般采用级配良好的质地竖硬、颗粒洁净的河砂。砂子进场使用前应取样检测其指标符合GB/T14684-2011《建筑用砂》质量要求。
1.3粗骨料 :采用级配连续、质地坚硬、洁净的碎石,石子的最大粒径不得大于结构最大尺寸的1/4,同时不得大于钢筋的最小净距的3/4。石子进场使用前应取样检测其指标符合GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》质量要求。
1.4粉煤灰:能有效减少水泥用量从而降低水化热,减小混凝土收缩,增加混凝土密实度从而提高混凝土耐久性。采用F类Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰建厂使用前应取样检测其指标符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》质量要求。
1.5减水剂:采用聚羧酸高性能减水剂,对外加剂的要求有:与胶凝材料适应性好、减水率高、保坍效果好(结合本工程需求,要求坍落度在1-2小时损失小于等于20mm)。
1.6以上原材料检测指标均应符合TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》等规范要求。
2、设计合理的配合比
2.1在混凝土配合比设计时,首先要考虑的是强度和耐久性,同时要兼顾混凝土的和易性及浇筑时的坍落度。对配合比进行优化,保证良好的和易性、保水性,不离析泌水,坍落度损失小。本工程多采用竖井施工,对混凝土的和易性及保坍性有较高的要求,所以依铁路耐久性要求并结合现场施工条件对配比均实行了相应调整以满足施工。
2.2混凝土配合比选定及选定试验的检验和计算项目应符合铁建设【2010】241号《铁路混凝土工程施工技术指南》中规定,混凝土的耐久性指标和长期性能要求满足TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》规范要求。
3、混凝土拌制采用集中搅拌。混凝土同时满足高塑或流态、可泵送、不离析,便于浇筑密实等技术条件。
三、混凝土施工过程控制
1、严格控制各种原材料的质量,保证骨料的级配在一定的时间内没有大的波动,特别是胶凝材料与减水剂的适应性,要每批材料进行适应性试验保证混凝土质量。
2、混凝土搅拌时严格控制用水量(开盘前做好地材含水测试记录)和出机坍落度,控制好搅拌时间(不少于2min),通过监视荧屏和电流观测随时观察搅拌站出口处混凝土和易状态并及时做调整。
3、搅拌站对称量系统要进行开盘前校正,以保证计量准确。
4、混凝土浇筑前后系至关重要。由于施工条件限制,罐车到现场后经串筒将拌合料倒到井下的罐车,经过二次运输到工作面进行泵送,这个过程时间要做好计算,根据施工节奏合理安排车辆,做到不断车、不压车,保证连续供应混凝土的性能。
5、、混凝土到达施工现场后,严禁向罐内加水。若在现场停滞时问过长,需回搅拌站或者有试验人员进行处理,其他人员不得在井上或井下对拌和物随意加水,以确保进入施工部位混凝土的质量。
四、混凝土输送
1、采用混凝土搅拌运输车,在运输时保持混凝土拌和物的均匀性,使之不产生分层、离析现象。
2、由现场距离量算,从混凝土生产出来到使用现场最远距离为20-25min,在此时间内搅拌车的搅拌不能停止,一个工作面完工前预拌混凝土的供应不能中断,这些要求必须一环扣一环的严格满足。
3、受现场施工条件限制,混凝土运输到现场后从井上经由串筒自由落体到井下的泵车或罐车,二次搅拌后才进行泵送施工,这之间有一定的时间延续,井上罐车的混凝土不是一次性卸到泵车内的,要算好这段时间差,以保证混凝土在初凝前浇筑完成。
4、在串筒的两段均设1米左右,有一定坡度的滑槽,在出料口的地方再设一块有弧度的挡板,避免冲击力过大造成混凝土离析。
五、混凝土浇筑
1、井下混凝土浇筑使用地泵施工。
2、二衬台车一般左右均设有3-4个浇筑窗口,两侧窗口要对称、分层浇筑。
3、在浇筑工序中,应控制混凝土的均匀性和密实性。,混凝土要在初凝前浇筑完毕,如混凝土在浇筑前有离析现象,须由试验人员重新调整后施工。
4、浇筑混凝土时,要经常观察模板、支架、钢筋等情况,当发现有变形、位移时,应立即停止浇筑,并在已浇筑的混凝土凝结前修正完好继续浇筑。
5、为保证混凝土的整体性,浇筑工作应连续进行,必要时可降低泵送速度以维持泵送混凝土的连续性。当混凝土供应不及时或由于技术上原因必须间歇时,其间歇实际那应尽可能缩短,并在千层混凝土凝结前,将次层混凝土浇筑完毕。如停泵时间超过15min,应每隔4-5min开泵一次,正转和反转两个冲程,同时开动料斗搅拌器,防止料斗中混凝土离析。
6、混凝土浇筑入模后,内部还存在着很多空隙,为了使硬化后的混凝土具有所要求的外形和足够的强度与耐久性,必须及时正确振捣使入模混凝土填满模板的每个角落,并使混凝土内部空隙降低到一定程度以下,具有足够的密实性。
7、二衬拱部浇筑时,振捣受到限制,除了靠混凝土自流密实外要安装一定数量的附着式振捣器,以达到混凝土密实性。
六、混凝土养护
1、混凝土养护的目的是为混凝土早期性能发展创造一个合适环境,以减少混凝土体积变形的不一致性,增加混凝土抵抗开裂破坏的能力。
2、依据铁标及现场施工组织要求,衬砌混凝土强度达到8MPa时方可拆模,拆模后应及时保湿养护。养护时间宜在混凝土浇筑完成后4h内进行覆盖、洒水养护至少14d。
通过混凝土施工事前、事中控制,目前混凝土施工状况良好,混凝土性能指标检测合格,有效地保证了浅埋暗挖隧道混凝土的施工质量。
参考文献
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[2] 赵国堂,李化建,高速铁路高性能混凝土应用管理技术
[3] TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
[4] TB10753-2010《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》
【关键词】物联网;视频监控;瓦斯监测;RFID识别卡
0 引言
随着高铁建设大步向地形和地质情况复杂的山区推进,穿越山体愈来愈多地选择隧道方案。中西部山区地质环境复杂,穿越不良地质的高风险隧道也越来越多,施工过程如何有效提高施工组织管理水平,确保施工安全,这对隧道施工管理提出了较高的要求。
目前工程建设应用较多的远程信息管理系统往往只是对行政和技术文件的管理,无法实时获取隧道施工信息,更不能对施工现场和施工人员的信息有一个全面、及时、准确的掌握。如何改变传统的隧道施工过程安全质量的监管模式,实现灾害预防、事故救助、信息化管理等管理目标成为建设管理人员研究的重要课题。本文依托于大安隧道进口段工程,简述物联网技术在施工管理中的应用。
1 物联网技术
物联网指的是将具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、视频监控系统等,和“外在智能”的如贴上RFID(电子标签)的各种资产、携带无线终端的个人与设备等智能化物件,通过通讯网网络实现互联互通,在内网或互联网环境下,采用适当的信息安全保障机制,提供安全可控的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、远程控制、安全防范、决策支持等管理和服务功能,达
图4 某员工考勤表
(6)历史轨迹查询
系统能生成任何进入隧道的人员、车辆在隧道内的运动轨迹并予以记录,管理者可以查询任何时间段的人员轨迹,按照需要回放。
2.3视频监控
隧道建设中,为满足管理人员对隧道进行实时有效管理,建立全天候对隧道现场图像实时高清晰视频监控是有必要的[4]。
大安隧道采用无线网络监控系统,该系统物理上由前端、传输、监控中心三部分组成。前端负责采集图像,并经过视频服务器编码转换为数字信号。传输部分用无线网桥将数字信号以无线的方式发射、接收、汇集到监控网络。监控中心采用多级架构技术,分散监控,集中管理,查看实时图像,同时对每路图像进行实时录制。
通过在隧道洞外、二次衬砌台车及仰拱等重要工作面安装摄像机(带云台的球型摄像机),利用物联网进行数据传送,实现了远程异地实时监控的目的,视频数据可传输到任意一台授权电脑或者智能手机上,可对图像进行实时播放、历史播放、播放控制,有效对各作业面进行实时监控,方便管理人员全面了解隧道现场作业情况。该系统的成功运用有效加强了隧道管理水平,可及时发现隧道不正常工作状态,提高了工作效率,实现了科学的管理。
图8 瓦斯监控效果
事故发生后第一时间和受困人员取得联系非常重要,大安隧道在瓦斯监控系统中增加了呼叫系统,信号收发器可以连接电话机,确保了信息通畅,可直接与经理部联系。
3结语
将物联网技术引入隧道施工组织管理,可有效提高隧道管理的现代化、信息化、智能化程度,可实现人员进出洞管理、视频监控、不良地质监控、温度湿度监控等诸多功能。整合、集成相关的人员进出洞管理、视频监控、不良地质监控等功能、设备,可实现高风险隧道施工管理的远程信息化管理,把握住隧道施工的风险源及相关风险源的即时状态、隧道沉降收敛变形情况、进出洞工班人员作业状态及工序作业时间,掌子面处围岩状态及掌子面前方超前地质预报状况等等,同时远程监控各工作面作业状况及作业质量,有效确保隧道施工安全并管控工程建设质量。这对传统的隧道施工管理理念无疑是具有创新性的改变,能大大改善和提升隧道施工组织管理水平。
参考文献
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关键词:工程;停工;安全质量;管理
中图分类号:TU19 文献标识码:A
1工程概况
合肥至福州铁路客运专线闽赣Ⅳ标,里程DK528+450~DK578+027,正线长度为49.577km,工程以隧道、桥梁为主,其中桥梁15座,全长6.725km,占13.57%;隧道13.5座,全长39.613km,占79.90%;路基长度为3.240km,占6.53%,包括武夷山北站站场土石方157.65万方;武夷山制梁场工程1处。
2工程施工情况
本工程于2010年5月份开工,2011年工程施工全面展开、全线进入高峰。于2011年7月份开始建设资金告急、未能及时到位,无法保证工程正常的施工。根据铁道部要求,在资金紧张的局面下,“维稳”成了首要任务,一要保职工工资,二要保民工工资,在前两项可完成的局面下,三保控制工程。到9月份,资金缺口愈来愈加大,特别是材料款拖欠愈加严重,使得材料供应无法保障,时常供应不到位,造成现场工程无法正常施工,全线工程项目基本进入停工或半停工状态(半停工--单位或分部工程中部分分项项目停工,或减缓施工进度)。在当前情况下,安全质量管理工作尤为突出,在消除安全隐患,确保安全质量控制到位情况下,才能停工或半停工。现场存在主要安全质量问题有:
⑴隧道工程:隧道开挖后初支未及时施做,仰拱未及时封闭成环,特别软弱围岩及不良地质隧道的仰拱封闭位置距离掌子面超过35m现象越来越严重,二衬施做不及时超红线现象严重(IV级围岩不得大于90m,V、VI级围岩不得大于70m)。
⑵桥梁工程:支架法现浇箱与深基坑施工。
⑶路基工程:边坡防护包括抗滑桩施工及排水系统。
3工程安全质量管理
由于各单位、分部工程施工情况不一样,存在安全风险不一样,有些工程施工正处在高风险地段,参建单位必须结合实际情况,针对停工或半停工工程的安全质量,进行拉网式排查、梳理,针对主要问题逐一进行技术交底,包括安全措施、应急预案、及防台风、防讯措施等。
3.1 隧道工程安全质量管理
隧道施工安全质量如果管理不到位,将会造成严重的后果,不但会给企业带来巨大的经济损失,甚至会产生相当严重的社会影响,因此,隧道施工必须做好安全质量控制工作。隧道工程施工安全控制主要是从机械设备、火工器材、施工用电、防止坍塌等方面进行的,质量控制重点在测量、爆破、支护等加强控制。
⑴规范开挖工法:严格按照设计工法进行开挖,对围岩有变化的及时变更,工法不符合的,一律禁止掘进。
⑵狠抓红线管理:特别对软弱围岩及不良地质隧道,严格按照铁道部120号文件及《高速铁路隧道工程施工技术指南》进行施工,控制二衬、仰拱步距,对仰拱和二衬红线超标的,掌子面一律暂停掘进;其他Ⅱ、Ⅲ级围岩,适当减缓掘进进度,加强红线控制管理。
⑶规范仰拱施作和止水带安装:仰拱开挖后,严格清理干净虚碴,禁止采用虚碴回填或虚碴未清理干净就施作仰拱。仰拱施工必须采用异型模板,仰拱环向中埋式止水带安装采用上、下关模方式,精确固定止水带,止水带伸出模板外侧一半;纵向止水带安装采用钢筋定位,搭接严格采用热流焊接,确保仰拱止水带安装质量得到有效控制。
⑷初支背后地质雷达扫描检测:对Ⅳ、Ⅴ级及Ⅲ级围岩有钢架的,全面进行地质雷达扫描检测,对初支背后有空洞现象的坚决进行处理,有效预防背后回填片石及空洞。
⑸加强防排水工序管理:重点对防水板铺设和焊接、纵向排水盲管的支承平台、排水盲管出水口的设置、无砂混凝土施作等主要工序严格把关,确保隧道不渗不漏和排水顺畅。对隧道二衬出现渗水现象,制定专项方案逐级上报审批,按批准的方案组织专业队伍专项治理。
⑹对停工或将要停工隧道采取的主要措施:
①完善洞口边仰防护、排水系统;
②完善洞内排水系统,避免洞内积水;
③隧道掌子面停止掘进的,及时对掌子面进行封闭;
④消除隧道步距红线,对超前支护、初期支护全面组织检查,确保支护到位;
⑤继续监控量测,特别弱围岩及不良地质隧道还加强地表沉降观测;
⑥完善弃碴场挡护。
⑺对继续施工的隧道采取的主要措施:
①加强超前地质预报工作:地质雷达、TGP、超前水平钻孔、加深炮孔探测、地质素描等;
②严格按设计施作超前支护到位;
③严格按设计工法进行开挖;
④及时初期支护;
⑤按要求控制仰拱和二衬步距;
⑥加强监控量测,实时掌握围岩稳定情况;
⑦加强火工品管理;
⑧软弱围岩及不良地质隧道设置围岩变形自动监测及报警系统。
⑨制定"领导包保"责任制度,对重难点工程实行领导分片包保,责任到人。
3.2 桥梁工程
特大桥梁、多跨连续桥梁等特殊结构桥梁往往是控制工期的关键工程,同时也是安全质量控制重点,必须严格抓好桥梁施工安全,保征桥梁工程质量。
⑴对停工或将要停工桥梁工程采取的主要措施:
①已施工的挖孔桩、桩基继续施工完成;泥浆池及时外运,防止泥浆外溢,泥浆池周边做好防护和警示标志;
②已开挖的承台基坑继续施工完成,基坑及时抽排积水、整平回填,不能及时回填的加强防护,设置周边排水系统、围栏和警示标志;
③已施工的桥墩墩身继续施工完成;
④已安装好钢筋的梁片,加快现浇混凝土;
⑤混凝土养护没有到期的继续养护;
⑥继续按要求进行观测(如箱梁徐变观测等);
⑦外露钢筋(铁件)进行防锈处理,预埋件进行防护;并检查支架稳定,设置安全防护、警示牌、标志等;现场材料、设备按照标准文明工地建设要求堆放。
⑵继续施工的桥梁工程,下步控制重难点是现浇梁、高墩及挖孔桩施工。风险主要控制:支架搭设、移动模架现浇梁、悬灌连续梁、大体积混凝土浇筑及挖孔桩施工(孔口防护、吊钩吊绳质量、护壁质量、排水通风等)。
⑶在施工作业前,项目技术负责人按照要求,编制的施工组织设计或专项方案,对所有参建人员进行技术交底,交底的主要内容包括施工工艺、操作规程、质量安全的要求及保证措施。并且在施工过程中,项目管理人员随时检查施工质量,发现问题及时整改。
3.3 路基工程
路基施工质量控制重点主要是地基处理、土石方填筑、沉降观测及排水系统,安全控制主要是高边坡施工。
⑴已施工的抗滑桩、边坡防护加快施工完成;
⑵做好路基排水系统及边坡防护,防止路基积水、边坡冲刷;
⑶继续按要求进行沉降观测;
⑷施工便道继续维护,特别是施工便道的边坡防护和排水系统;完善弃土场挡护。
⑸继续施工的路基工程,施工控制重点是地基处理、路基填筑、抗滑桩、边坡防护工程及排水工程。
3.4 材料及设备管理
⑴加强原材料质量把关
严把原材料进场检验关,确保原材料质量合格,绝不允许由于资金紧张,降低对原材料的质量要求;加强过程检查和抽检频次,凡是发现原材料质量不合格的坚决予以清场处理。
⑵加强火工品的管理和控制
严格落实火工品管理制度,认真执行火工品进、出库管理办法,杜绝因火工品运输、存储、使用和管理责任缺失导致火工品流失引发社会事件;在特别时期,要求各临时存放点禁止存放火工品。现场爆破作业设置专人统一指挥,严格由经过专业培训且持有爆破操作合格证的专业人员进行爆破作业。
⑶大型设备和特种设备
对各类大型设备进行专人管理,登记造册。设备进场前到市质量监督局特检所提前报备,聘请有安装资质的单位进行安装,安装完成后再请特检所进行检定合格取证后,才能投入使用。并加强大型特种设备的日常检查和检定。
对各类进场施工机械定期维养,确保施工机械处于完好状态,运转有效。所有运载车辆均不准超载、超宽、超高运输。运装大体积或超长料具时,应有专人指挥、专车运输,并设置显示界限的红灯。机械装碴时,坑道断面应能满足装载机械的安全运转,装碴机上的电缆或高压胶管应有专人收放,装碴机操作时其回转范围内不得有人通过。
3.5 防汛抗洪和夏季的防暑降温工作
⑴ 防汛抗洪
本标段隧道占比最大,防汛抗洪主要是防止山洪暴发和边坡溜塌等地质灾害的发生。对容易发生地质灾害的地段,充分备好了防洪抢险物资的储备工作,并有针对性的开展了防暴雨防坍塌应急预案演练。雨季期间,做好施工现场的排水系统、防护工程等,加强对洞口的边仰坡、驻地周围的边坡、便道边坡、施工便桥进行巡查,有发现异常立即启动应急预案,及时疏散人员和设备,做到万无一失。
①对弃碴场,加强支挡和完善排水措施,尤其是临近既有线、公路、江河边上等加强检查。
②对施工便道、便桥等临时设施,特别是修筑在半堤半堑、陡峭急弯、路面容易发生滑移等未完善地段,堤坡和堑坡要加强支护,高堤急弯要做好防护防撞设施,路面易发生滑移的要做好路面硬化,做好路面的排水、加固措施,减少汛期安全隐患。
③对隧道洞口和浅埋地段,加强监控量测和巡查,抓紧落实和完善洞口边仰坡防护和排水措施,洞口二衬、仰拱及时跟进成环。
④对生产生活设施等临建设施,特别是可能发生自然灾害的安全隐患进行排查。
⑤加强对施工人员、大型机械设备在雨天施工的安全隐患排查工作,特别是抓好施工中的防溜、防滑措施,陡峭山体上施工的挖掘机等大型机械,事先要修好临时便道,做好防滑措施后,方可施工。
⑵ 防暑降温
夏季高温酷暑天气,容易发生中暑等意外事故。重点是调整好工人上、下班的时间,尽量避开中午高温时间段的露天作业,施工现场配备预防中暑必备药品,提供解暑的茶水和绿豆汤等,确保工人作业安全。夏季高温天气,对混凝土施工影响较大,特别是大体积混凝土施工,尽量避开高温时间段浇筑混凝土,加强混凝土养生工作,有效预防混凝土产生温度裂纹等质量通病。
3.6 内业资料管理
⑴首先组织对现场进行全面检查,对停工、半停工程进行全面排查,并逐一进行技术交底(包括安全措施、相应的应急预案,如防台风、防汛等),确保消除安全隐患后才能停工。
⑵结合现场实际施工进度,按单位工程,逐一梳理,整改完善内业资料。
⑶组织技术培训,并根据新验标,对施工方案、作业指导书、技术交底等进行补充、修改完善。
⑷严格按变更程序办理变更,认真梳理变更资料,对前期遗留变更问题,抓紧办理、完善。
小结
总之,由于工程停工、半停工,造成劳务队等作业队伍不稳定,心理慌乱,容易忽视工程安全质量,管理人员加强现场工程安全质量管理是非常必要的。
⑴统一提高思想认识,严格落实干部包保制度
要充分认识当前铁路建设资金紧张的严峻性,针对项目实际情况,分析梳理影响安全、稳定的因素,建立领导干部包保制度,明确职责并加强沟通机制,严格落实领导干部包保方案,确保现场工程质量安全和队伍稳定。
⑵切实抓好问题整改
制定检查制度,对各单位、分部、分项工程进行全面认真检查,对存在的问题进行逐一排查梳理,制定相应整改措施,落实责任人及整改时间节点;并对消除安全隐患所需资金计划进行梳理。
⑶做好安全防护工作
要根据资金情况,及时调整施工组织设计,统筹安排各工点施工计划、落实安全防护措施,确保各工点施工安全和工程质量,将有限的资金优先用于安全上,重点解决影响隧道、路基、桥梁存在较大安全隐患的工点施工,切实抓好火工品管理工作,抓好沉降观测工作等。
事实证明,正是采取了以上各项有效措施,通过全体参建人员共同努力,确保了本标段工程在停工或半停工期间,没有出现一起安全质量事故,为以后工程正常施工创造良好条件。
参考文献
[1]铁建设[2010]241号,高速铁路隧道工程施工技术指南[S].
关键词:大坪地隧道;二次衬砌;质量控制
中图分类号:U45文献标识码: A
1、工程概况
大坪地隧道起迄里程为DK1099+908~DK1107+537,全长7.6km,为单洞双线隧道。本隧按速度目标350km/h客运专线双线隧道设计。我部施工大坪地隧道出口段,起讫里程为DK1103+500~DK1107+537,长5037m,隧道出口位于云南省昆明市嵩明县牛栏江镇王坝田村,内轨顶面标高1976.6963m。
大坪地隧道位于云贵高原地带,属云贵高原剥蚀―溶蚀低中山、低山丘陵和高原盆地地貌,总体地势东低西高。大坪地隧道穿越普家屯―哈螃沟、百石凹、大沙地―黄泥沟、大刀地断层。特别是普家屯―哈螃沟,此断层为区域型断层,宽度大于95km,最大涌水量28382m3/d,岩性以断层角砾为主、部分碎裂岩。
2、大坪地隧道工程二次衬砌的现状
我合同段在隧道衬砌施工中已普遍采用整体钢模板台车、泵送混凝土工艺,但仍出现一些常见的质量通病如(蜂窝、麻面、接缝处错台、拱顶空洞等),特别是衬砌混凝土裂缝的存在严重影响了隧道结构的安全性和耐久性,给将来的运营安全留下了隐患。
3、影响二次衬砌施工质量的主要因素
3.1施工工艺或现场操作不规范
3.1.1 采用整体式钢模板台车施工时,混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。
3.1.2 混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水胶比增大。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也时有存在。
3.1.3 台车在就位前,未对台车与混凝土接触部分进行清理,未定时对台车的支撑系统进行检查导致台车整体受力不均。台车前端端部拱顶竖向支撑不足,导致台车在浇筑过程中发生上浮现象。
3.1.4 台车模板与上一环混凝土的搭接长度不足。
3.1.5 在浇筑过程中边墙0-3m高部位混凝土的浇筑速度过快,
3.1.6 隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀;欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足;少数几板衬砌混凝土背后存在脱空现象。
3.1.7 未开展监控量测工作,仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间,安全可靠性差,造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。
3.2原材料质量差、配合比设计不合理
水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的凝结。进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土性能的负面影响。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导,往往达不到预期的效果。
4、质量控制主要措施
4.1制定隧道施工技术细则
针对我合同段出现二次衬砌的质量通病,我们及时制定了隧道施工技术细则,指导以后的隧道衬砌施工。隧道衬砌施工全过程主要工艺流程有:测量放样、初期支护表面处理防水层(防水板、纵横盲管安设)施作防水层报验边墙基础顶面杂物清理、顶面凿毛、涂混凝土界面剂安设钢筋铺设台车轨道台车就位涂脱模剂测量定位安装止水带立端头模板安装输送泵、输送管台车报验混凝土浇筑(泵送混凝土入模、捣固)拆除输送管并清洗脱模修补、养生。
4.2 提高设计质量
隧道施工过程中根据隧道工程的特殊性施行动态设计,贯彻“岩变我变”的理念,即对以现场施工中发现围岩级别跟设计图纸有出入的段落及时上报设计部门进行设计变更,以确保工程质量。
4.3严格控制原材料的质量和技术标准
4.3.1 选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,严禁采用早强水泥,不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。
4.3.2 推广采用矿渣粉与Ⅰ级粉煤灰复掺技术,粉煤灰掺量不宜大于25%。粉煤灰能有效降低混凝土的干燥收缩值,有利于改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性,推迟水化热峰值的出现。
4.3.3 掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂,改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用,在降低用水量和提高强度的同时,还可以降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝。外加剂应选用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品,以高效减水剂复合缓凝剂、引气剂等。
4.4严格控制施工工艺
4.4.1 提高钻爆技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。
4.4.2 根据实测位移时间曲线,施作初期支护及临时仰拱20d~30d后变形明显减缓,基本趋于稳定,因此二次衬砌一般在开挖后20d~30d以后施作(水平收敛拱脚附近7d平均值小于0.2mm/d,拱部下沉速度小于0.15mm/d)。当围岩变形较大,流变特性明显,确需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强。仰拱和边墙基础底部的虚碴,在立模前必须清理干净。
4.4.3 实施洞外混凝土强制自动计量拌和站生产,混凝土原材料由自动计量系统计量,搅拌时间要适当,时间过短、过长都会破坏混凝土的均质性。
4.4.4 衬砌浇筑采用12m轨行式衬砌模板台车施工。台车轨道采用50cm(长)×20cm(宽)×20cm(高)的方木铺垫,间距50cm。台车钢轨铺在方木上用道钉固定。衬砌台车模板必须打磨光滑、除锈、涂刷脱模剂,并保证模板无变形和破损。模板紧贴上次衬砌面,与边墙搭接紧密。保持衔接平顺和衬砌净空尺寸的准确。端头模板、钢筋、预埋件安设牢固。台车每12m为一施工循环,纵向施工循环搭接长度为10cm~15cm,搭接错台小于2mm。
4.4.5 混凝土的拌制严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测,及时调整拌和用水量。控制混凝土的入模温度,夏季施工温度高于32℃时,用冷水冲洗碎石降温。尽量安排在夜间浇筑混凝土。
4.4.6 严格控制混凝土的出机温度、入模温度和浇筑温度。混凝土在运输和泵送过程中严禁加水。尽量缩短泵送距离,以减少混凝土坍落度的损失。⑦采用专用混凝土运输车运输,运输过程中不能停止搅拌且罐车在浇筑前必须反转搅拌不小于1min以防止混凝土发生离析、漏浆、严重泌水等现象,运到位后由混凝土输送泵自下而上连续灌入台车模板内。
4.4.7 浇筑时下料不宜太快,两侧边墙对称分层灌注,到墙、拱交界处停1h~1.5h,待边墙混凝土下沉稳定后,再灌注拱部混凝土。混凝土灌注过程中必须及时振捣,时间以10s/次~15s/次为宜,以提高混凝土的密实度和均质性,减少内部微裂缝和气孔。在初凝前宜进行二次振捣。
4.4.8 按规定留置一定数量的同条件养护试件,以确定合理的衬砌脱模时间。混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,脱模时间由试验确定,当混凝土强度达到8MPa时方可脱模。脱模后喷水养护,养护时间为7d~14d。
结束语
我部高质量的已完成大坪地隧道3120m二衬混凝土施工任务,以上对策措施的运用,既降低了工程的成本,又提高了工程质量,确保了隧道结构物的运营安全和耐久性。已施工完毕的隧道衬砌结构均无明显的施工裂缝,无错台、露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷,建设单位并委托了第三方检测单位对整条隧道应用地质雷达进行了无损检测,隧道衬砌混凝土厚度、密实度及钢筋保护层均符合设计和验标要求。