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关键词:隧道程 卓越工程师计划 课程整合 实践学分 工程职业道德
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)06(b)-0000-00
1 引言
国家卓越工程师教育培养计划(下文简称卓越计划)是为贯彻党十七大所提出的“走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署”,为落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》而实施的高等教育重大计划[1]。卓越计划的实施可促进促进工程教育改革和创新,提高我国工程教育人才培养质量。
作为国家卓越计划的第二批试点院校,重庆交通大学土木建筑学院以2012级隧道与轨道工程两个班为试点班级,采用卓越计划培养模式的教学大纲。根据试点班级的教学效果,再对教学大纲进行修订并进一步在其他专业推广。《隧道工程》是隧道与轨道工程专业的主干专业课程,要求学生同时具有理论知识和现场工程实践经验,这刚好符合了卓越工程师的培养理念。因此基于“卓越工程师计划”的培养模式和培养方案,对《隧道工程》课程进行改革十分必要。
2 《隧道工程》课程的现状和不足
《隧道工程》的教学目的是使学生掌握有关山岭隧道的勘察、构造、结构设计原理、结构计算、施工、监测、通风、照明的基本知识,对山岭隧道有比较全面、深入的了解,从而具备从事隧道工程施工和管理的基本知识,具有解决复杂围岩中隧道设计的能力。
按照传统的培养方案,隧道与轨道工程专业的学生在大三下学期进行《隧道工程》(48学时理论,共3学分)的学习,在大四上学期进行《隧道结构电算》(24学时理论+16学时上机教学,共2学分)和《隧道通风与运营设施》(32学时理论教学,共2学分)。通过以上3门课程的学习,可以使学生系统的掌握隧道勘查、设计、施工和运营整个生命周期的理论基础和工程特点,但该培养模式有以下两方面的不足:
(1)在《隧道工程》课程中,已经简略的介绍了有限元的基本原理和隧道通风设计和施工措施,而《隧道结构电算》对有限元的基本原理和软件计算、《隧道通风与运营设施》对通风原理、设计和运营管理又进行了细化讲授。这3门课程的教学内容有一定的重复、时间搭接不连贯。
(2)传统的《隧道工程》课堂授课在现场实践之前进行,虽然老师们花费了很大的精力搜集了大量的现场图片和少量的施工录像,但这对于整个隧道施工的生命过程而言显得很单薄,并不能满足学生对现场的求知欲和现场真实感。传统的隧道现场实习安排在毕业实习中,此时课堂授课已经结束近1年。学生在现场实践过程中往往会感慨:“原来是这样啊”!实践教学确实会加深学生对隧道理论学习的认识,但却因为时间安排的原因,无法提高《隧道工程》课堂授课的效果。
3 基于“卓越工程师计划”的《隧道工程》课程改革
3.1 相似课程的整合
针对目前《隧道工程》与其他课程的内容有重复的问题,依据卓越工程师培养计划的指导思想,制定新的课程大纲,将《隧道工程》、《隧道结构电算》、《隧道通风与运营设施》三门课程进行打通讲授。通过改革后《隧道工程》,不仅能使学生从整体上掌握公路隧道的勘察、设计理论,而且可掌握隧道结构设计的电算软件,做到理论基础与软件操作的统一;同时可对隧道的防排水、照明、通风的设计和运营管理有系统的认识。并通过与之匹配的课程设计,使学生掌握隧道勘察、设计、施工和管理的整个过程。
整合后的《隧道工程》充分利用了每个课时,授课内容层层递进,使学生全面掌握的隧道设计理论和软件设计操作实践。同时,在电算软件学习过程中,发挥三维数值仿真软件模型立体化、结果形象化的优势,建立和演示隧道结构-围岩相互作用的数值模型,不仅可辅助学生对知识点的理论,还可激发学生的科研激情。
3.2 课堂授课与隧道现场实践的结合
针对课堂授课与隧道现场实践时间安排不相匹配的问题,在《隧道工程》课程中专门设置0.5学分的现场实践要求。利用合作企业所提供的隧道设计、施工现场基地,在工程现场搭建教学平台。改变隧道现场时间的时间,做到课堂理论学习与现场实践学习的同步推进。此外,扩展现场实践的途径,可充分发挥多媒体的优势,通过录制隧道勘查、施工、运营期间的录像,生动、贴近实际的讲授书本理论知识。通过隧道现场的实践,学生可充分体会到隧道线路选择、地质超前预报的重要性,直观的建立隧道设计与施工的转化关系,在理解中学习,避免陷入死记硬背的误区。
3.3 工程职业道德教育
近期频出的隧道施工事故,已经引起了广大教育者的重视和警醒,目前的隧道工程教学忽视了对学生工程道德的教育。学校中的土木专业学生是工程中的卓越工程师,将承担起建设国家重大工程项目、推动工程技术进步的重任。有技术而无道德的工程师,是最大的潜在隐患。为了国家工程建设的未来,必须将对学生的工程道德教育引入本科课堂。结合已建或者在建工程的事故案例,引导学生分析工程出现问题的原因,同时加强学生的技能教育和道德教育。
4 结语
依据国家“卓越工程师培养”的思路,结果本校《隧道工程》的特点,通过对课程内容、教学手段的改革,实现多角度、多层次的课程讲授,必定会达到更好的教学效果。辅以工程职业道德教育,培养培养技术过硬、职业道德高尚的卓越工程师,为国家的建设添砖加瓦。
参考文献
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[4] 宋玉香,贾晓云,刘勇. 强化科研 提升隧道工程教学品质[J]. 高等建筑教育,2010,19(4):96-98.
关键词:水文地质;隧道工程;勘察技术
工程勘察是一项勘探和试验工作,主要研究水文、地形和地质条件,以满足工程设计、施工和维护的需要。当中,水文地质是勘察工作中非常重要的内容。在勘探和试验过程中能否准确地了解地下水和地下水的变化,能否掌握水文地质的发展规律,对工程规划和工程设计施工起着直接的决定作用。如果水文地质勘查不做好,不仅会影响工程的正常施工,还会直接影响工程的使用功能。为提高隧道工程质量,对隧道工程勘察中的水文地质技术进行了分析和探讨。
1水文地质评价内容
在以往的工程勘察报告中,由于缺乏工程设计与工程需要相结合来评价地下水对岩土工程的影响和危害,许多地区出现了因为地下水引起的质量问题。发生安全事故的可能性大大提高。从过往的经验教训中我们总结出,在今后的隧道工程勘察中,水文地质问题的评价将主要考虑以下几个方面:首先,要充分了解隧道工程地下水运动的基本情况。具体来说,是指准确地探测隧道工程中地下水的长期运动及其发展变化,进而预测隧道工程地下水对人类工程活动的影响,特别是对建筑物稳定性和岩土工程性质的影响其次,根据隧道工程勘察资料,制定科学合理的评价和防治方法。例如,在分析总结地基基础压缩层疏松砂层数据后,根据这些数据,预测是否会发生流沙对工程的影响和程度,如是否会发生流沙和钢筋腐蚀(水的腐蚀),预测腐蚀速率的影响。关于工程质量。第三,根据隧道工程施工工艺要求,随时提供隧道工程水文地质资料。最后,特殊情况应区别对待。例如,对于一些较大、影响较大的工程,在工程规划设计过程中,如果发现地下水对工程影响较大,必须进行专业、全面的水文地质调查。对于缺乏水文地质资料而不能确定水文地质条件的地区,需要进行大规模工程建设的,必须先设置地质调查专用观测孔,取得有效的水文地质资料后,方可进行工程建设规划设计。
2加强新技术对勘察水文地质的运用
众所周知,水害是在隧道工程中常见的现象。隧道工程地质条件复杂,设计施工复杂,很大程度上与隧道工程前期地质勘查深度不足有关。当前,一些勘察单位在隧道工程水文地质勘查中实力不足,只进行简单勘察和钻孔抽水试验。有的隧道工程在勘察期间甚至不做抽水试验,或者隧道工程勘察的试验数据失真。工程设计只能基于区域数据和经验的定性分析,不能满足隧道工程设计的要求。为了减少隧道工程特别是长埋、深埋隧道工程中的水害,除了合理的隧道工程设计和科学的隧道施工外,还应重视隧道工程地质勘查,特别是隧道工程水文地质勘查。加强科学研究和理论研究,并广泛运用国内外隧道工程水文地质的最新科研成果,为隧道工程设计提供准确的排水设计参数。
3水文地质勘查技术方法
隧道工程建设过程中,应加强隧道工程水文地质勘查中一些水文地质条件的勘察,这些条件包含隔水层、井泉分布、隧道场地含水层等。查明地下水类型、径流、排水、补给条件。中等混凝土和钢结构的腐蚀性以及隧道各断面的涌水量,特别是隧道中的高富水隧道。水侵量是隧道工程设计和施工的重要参数,直接关系到隧道的施工以及隧道工程的整体安全。在隧道工程测量中,常用的测量方法主要有水文地质测绘(包括地表水测量、地层测量、井位测量、地貌测量、地质构造和泉水测量、水质测量)、水文地质测试、水文地质钻探等,水文地质和地球物理勘探。在隧道工程勘察中,隧道场区常用的探水方法有地质雷达技术、红外技术和水文地质方法。隧道工程水文地质方法是从隧道工程地下水径流、补排通道、褶皱、裂隙密集带、岩溶发育通道、断层破碎带等确定地下水流量的方法。地质雷达是隧道工程探测地下水的有效工具,其预测具有一定的精度。红外探测技术是一种辅助地质雷达技术。新的探测方法包括激发极化法和瞬变电磁法。瞬变电磁法是一种有效的远距离水探测方法。激发极化法是探测富水地区的有效手段,更为实用的隧道工程探测方法有综合探测法、EH4电磁成像法等。隧道工程岩石破裂空间及渗透张量测试,隧道工程隧道及隧道工程地表涌水动态测试,富水隧道工程区涌水预测预报,隧道工程水文地质测试新技术在隧道工程勘察中的成功应用。
4水文地质在隧道工程勘探中的主要评定内容
在以往的隧道工程勘察报告中,地下水对岩土工程的影响还没有结合地基设计和施工需要进行评价。地下水下陷、建筑物开裂等引发的质量事故屡见不鲜。因此,水文地质问题的评价必须从三个方面考虑。首先,评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能发生的岩土工程危害,提出防治措施。其次,根据建筑物基础类型的需要,确定相关水文地质问题,并提供适合于所选建筑物基础类型的水文地质资料。第三,根据地下水对工程的作用和影响,在不同条件下应进行重点评价。例如:①对地下水位以下的建筑物基础中的混凝土和混凝土中的钢筋,测量水的腐蚀性;②地基持力层为软岩、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土施工场地,应重点评价上述岩土上地下水活动的软化、崩解、膨胀和收缩;③在地基的压缩层范围内存在松散、饱和的粉土和粉土,应预测潜蚀、流沙和管道的发生可能性;④在基坑下部承压含水层的情况下,计算和评价基坑开挖后承压水破坏基坑底板的可能性;⑤在地下水位以下开挖基坑时,进行渗透性和富水性试验,评价人工降雨、边坡失稳及周边建筑物稳定性等因素对土壤沉降的影响。
Abstract: Based on the international researches about risk management of tunnel and underground projects,it was discussed the application process of risk management in tunnel constructions,and then was described an integrated risk management procedure for tunnel projects. Contents and methods of risk identification,risk analysis,risk evaluation,risk response and risk supervision in tunnel projects were also discussed. At the end,according to the analysis of the whole text,it was standardized the tunnel project risk management standards.
关键词: 隧道工程;风险管理流程;工作标准
Key words: tunnel project;risk managing process;work standards
中图分类号:U45;F069・9 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2009)10-0090-04
0引言
20世纪60年代,一门新的管理科学――风险管理,在美国正式形成,从此风险管理在西方国家得到了迅速发展。经过近半个世纪的实践和理论研究,风险管理现已被公认为管理领域内的一项重要职能。风险管理首先应用于经济领域,最近10年,风险管理才真正应用到隧道工程领域。美国MIT的Einstein・H・H教授是较早从事隧道工程的风险分析的代表人物,主要贡献是指出了隧道工程风险分析的特点和应遵循的理念,诸如《Geological model for tunnel cost model》[1]、《Risk and risk analysis in rock engineering》[2]。
隧道工程项目是一个投资大、工期长、涉及面广的复杂系统。在这些项目的建设和运营过程中,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风险因素。为降低诸多风险因素对工程项目造成的不利影响,有必要在隧道工程施工中实施有效的风险管理。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。
1991年英国提出UK MOD风险管理模型,将风险的管理分为初始辨识、分析和规划管理3部分,初步建立了现代风险管理流程的雏形。美国工程风险管理研究专家Reilly和Carr(2001)提出5阶段风险管理模式,即风险辨识、风险估计、风险评价、风险决策、风险控制。该风险管理流程在2002年国际隧道协会(ITA)起草颁布的隧道及地下工程风险管理指南中得到了应用[3]。在此基础上,本文将探讨适用于隧道工程施工的风险管理流程,设计规划的隧道工程风险管理流程图,提出相应的工作标准。流程如图1所示。
1分析项目环境拟定风险管理策略
由于人们认识事物在深度上和广度上均有局限性,这就使得分析处理能力上是有限的。工程项目可被视为客观事物的集合体。因此人们对工程项目的认识不可避免地存在信息上的不完备的问题,从而造成人们对工程项目建设的环境缺乏客观认识,对工程项目的实施过程缺乏符合实际的预见,这是导致出现风险的重要原因。这一特点就决定了对每一个不同的项目来说,量身定做一套风险管理策略方案是非常重要的,即风险管理策略的制定必须是在分析项目环境的情况下完成的,做到具体问题具体分析。分析项目环境拟定风险管理策略。该过程在图1中通过A2、A3、A4充分体现。由项目的领导小组分析项目的环境,根据项目的环境制定风险管理策略,并确定项目的整体目标,以便后续工作更好地进行。
2隧道工程风险分析
目前国内对风险分析的研究主要集中在金融市场分析、工程项目管理、投资分析、信息安全与贸易安全等方面。在某种程度上,风险分析过程实际是探索系统未来运作轨迹。在隧道工程中,风险分析主要包括风险识别和风险评估,以便更好的控制和处理风险,将其所致的损失和后果降到最低。风险分析过程在图1中通过B4、B5、B6、B7、A7充分体现。风险评估小组组织风险分析,进行风险因素识别和评估,最后向领导小组提交风险报告,如果风险分析可行,下一步进行风险应对,如果风险分析不可行风险评估小组重新进行风险识别和风险评估,直到风险分析可行为止。
2.1 风险因素识别
风险识别是针对项目中各种风险因素、风险来源、风险范围、风险特征与风险事件或假象或现象和风险后果相关的不确定性,可能发生的风险类型、风险产生原因和机理进行风险辨识[4]。风险识别是工程项目风险管理中一项经常性的工作。风险识别主要包括收集资料、分析不确定性、确定风险事件、编制风险识别报告等。
风险识别是工程项目的风险评估与控制的开始,也是风险评估的基础。风险因素识别方法和手段正确实用与否,风险分析结论准确全面与否对后续的风险评价和风险管理的效果有很大的影响。在隧道工程中,风险识别是要确定隧道工程施工中可能存在的风险及其可能造成的影响,它是隧道工程风险管理的基础。在隧道工程风险识别中,常用的风险识别方法有专家调查法、头脑风暴法、敏感性分析法、项目工作分解结构法、事故树分析法等五大类。
在多年的研究和经验积累的结果上,可以总结出隧道工程施工中常见的风险因素如下[5]:
①施工风险:如塌方、岩爆、瓦斯爆炸、突水、滑坡等;
②技术风险:如施工技术不合理、爆破控制不当、新技术、新结构的应用等;
③自然风险:如高温、严寒、地震、不可抗拒的自然灾害等;
④管理风险:如施工人员不合格、管理人员不合格等;
⑤设备风险:如施工设备供应不足、设备安装事故等。
2.2 风险评估
风险评估是建立在风险识别的基础上的,可分为风险估计与风险评价两部分。风险估计与评价在施工风险管理中很重要。它通过对施工中风险的估计与评价,把风险发生的概率、损失严重程度以及其它因素综合起来考虑,就可以得出施工中发生各种风险的可能性及其危害程度,从而决定应采取什么样的风险处置计划。
2.2.1 风险估计
风险估计是指在找出潜在的风险因素后,估计潜在损失的规模和损失发生的可能性,即损失发生可能性的估算和严重性的估算,以便于评价各种潜在损失的相对重要性,从而为确定风险管理对策的最佳组合提供依据。
隧道工程风险估计时,常使用风险指数法R=P?鄢C估计风险的严重程度。目前,我国在隧道工程领域风险估计时,将潜在风险P分为5类,如表1所示;对风险后果C相应的分为5级,如表2所示;风险指数如表3所示[5]。
2.2.2 风险评价
风险评价是指在风险识别和风险估计的基础上,把风险发生的概率、损失严重程度,结合其他因素综合起来考虑,得出项目发生风险的可能性及其危害程度。并与公认的安全指标比较,确定项目的危险等级。然后根据项目的危险等级,决定是否需要采取控制措施,以及控制措施采取到什么程度。
风险评价是隧道程风险管理的核心,是系统地识别工程风险和科学合理地管理风险之间重要的纽带,是决策分析的基础。工程中常用的风险评价方法有很多,简单概括起来,主要有:主观评分法、层次分析法、模糊数学法、敏感性分析法、故障树法、结构可靠性分析法、影响图法等。
近年来隧道风险评价方法在国外得到了大量的研究及应用,除了借鉴隧道工程行业以外已经发展的评估方法,应用一种或几种方法对工程系统或工程的某一部分进行风险估计外,还根据隧道工程的特点发展了许多适合隧道工程的风险评价模型。而我国隧道与地下工程研究和实践的时间都比较短,还属于发展阶段,因此风险评价方法在工程中的应用还比较少,目前也仅限于最简单的风险指数法[6]。
3隧道工程风险控制
3.1 风险应对
风险应对就是针对风险分析的结果,为降低风险的负面影响而采取的应对措施。工程项目常用的风险应对策略和措施有:风险规避、风险转移、风险缓解、风险自留和风险利用,以及这些策略的组合[7]。在众多应对策略中,项目管理者选择行之有效的策略,并寻求既符合实际,又会有明显效果的应对风险的具体措施,力图使风险转化为机会或使风险所造成的负面效应降低到最低限度。
某一工程项目风险,可能有多种应对策略或措施;同一种类的风险问题,对于不同的工程项目主体采用的风险应对策略或应对措施可能是不一样的。因此,从理论上说,需要根据工程项目风险的具体情况以及风险管理者的心理承受能力,以及抗风险能力去确定工程项目风险应对策略或应对措施。隧道工程项目常用的风险应对策略有:风险规避、风险转移、风险控制和风险自留。
除了上述的风险应对策略以外,保险也是隧道工程风险处理的一种方式,实际上购买保险也是一种转嫁风险的方式。但是保险并不是最保险的方式,如果想要达到最佳效果,而是应该通过科学的决策,理性的做出处理对策。
3.2 风险监控
在工程项目的实施”的过程中,风险会不断发生变化,可能会有新的风险出现,也可能预期的风险会消失。而隧道工程由于其环境的特殊性,风险变化的可能性显得尤为明显,及时对残余的风险进行控制和处理,并进一步修改风险策略,对于降低风险带来的损失这是关键的一步。因此,对隧道工程进行风险监控是十分重要的。
风险监控是指隧道工程进展过程中,密切跟踪已识别的风险,监控残余风险,识别新出现的风险,修改风险管理计划,评估风险管理的效果,一般有两个方面的含义:风险监视和风险控制。前者指对风险和风险因素发展变化的把握,后者指在风险监视的基础上,采取相应的控制措施[7]。
在某一时段内,风险监视和风险控制交替进行,即发现风险后经常需要马上采取控制措施,或风险因素消失后立即调险应对措施。因此,常将风险监视和控制整合起来考虑。风险监控过程在图1中通过B11、A11、C12、C13、A13充分体现。由风险评估小组制定风险监控策略,交由领导小组进行审批,审批通过后项目团队执行风险监控策略,并及时进行反馈,以便更好的完善风险管理策略。
风险监控的主要方法和技术有:项目风险应对;审计;定期项目评估;增值分析;技术因素度量;附加风险应对计划;独立风险分析[8]。
4隧道工程风险管理工作标准
根据以上的分析,规范了隧道工程风险管理的工作标准,如表4所示。
5结论
风险的管理是隧道工程项目管理中至关重要的一部分。如何使隧道工程这一复杂系统的诸多风险因素对工程项目造成的不利影响降到最低,这就要求在隧道工程施工中实施有效的风险管理。制定一个较为完善的风险管理流程和工作标准在这一工作中就显得尤为重要。这样风险管理者才能通过全面的识别、细致的分析、合理的评价、恰当的处理、实时的监控,才能使工程免受重大损失,保证工程效益。
参考文献:
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本文以隧道工程为研究对象,针对相关问题展开了讨论。文章首先介绍了我国隧道工程的发展现状,在分析了隧道工程中存在病害问题的基础之上,最后提出了对于我国隧道工程健康研究的意义。本文旨在为隧道工程的相关问题研究提供一些参考和借鉴。
【关键词】隧道;病害;健康
一、我国隧道工程的发展现状
近年来,世界各国长大隧道的不断建成,无疑为世界隧道的大发展掀了起一股新的。我国是一个多山的国家,山区面积约占总面积的三分之二,铁路和公路一直是我国人民出行的主要交通方式。随着生活节奏的加快和科技的进步,人们对安全、快捷、舒适、方便、经济的运输方式的需求日益突出。过去的道路盘山越岭,既不经济也不安全,已不能适应时代要求。隧道以其自身具有的改善线路,缩短里程和行车时间、提高运营效益等方面的优势,在道路建设中的优越性越来越多地为道路建设者和设计者认可且被大量采用。
随着我国国民经济实力的不断增强,特别是西部开发的不断深入,公路和铁路建设步入了时期。在最近几十年间,我国的公路里程将大幅度增加。而在交通大力发展的同时,我国可耕土地与道路建设用地的日益矛盾凸现出来,为了解决这一问题,隧道工程在建设中所占线路长度比例迅速提高,而这在客观上极大的地促进了隧道工程的发展。
根据有关资料表明,我国大陆已建成铁路隧道超过七千座。从最近几年的建设规模和速度来看,铁路隧道和公路隧道分别约以每年300km和200km或更快的建设速度在增长。目前,我国的隧道建设技术水平也有了很大的提高,隧道对我国的经济建设与发展也起到了积极的推动作用。从隧道的数量、规模和建设速度来看,我国已成为世界上隧道和地下工程最多,最复杂、也将是今后发展最快的国家。
二、隧道工程中存在的病害问题
随着我国隧道工程的快速发展,隧道工程病害问题日益凸显。我国地域自然条件差异较大,隧道穿越的山体工程地质条件、气候条件、水文地质和设计、施工、运营等条件复杂多变,早期修建的隧道经常出现隧道拱顶开裂、边墙开裂、拱顶空洞、衬砌损坏、隧道渗漏水、隧道冻害、围岩大变形、衬砌厚度薄、混凝土强度低、隧道内空气污染等病害;另外,由于各方面的原因,隧道内部的照明设施不足等引发交通事故,也是可能引发灾难性火灾事故的隐患所在,甚至部分隧道在投入使用的前期就出现比较严重的隧道病害。因此,隧道的健康问题变得日益突出。
我国公路隧道的快速发展也经多年的经验,但是目前隧道的运营状况十分堪忧。隧道和其它地下建筑的维护与修缮问题是土木工程的主要任务。虽然我国目前多采用新奥法进行隧道设计与施工,隧道的建设成就世界瞩目,但是隧道施工单位的良莠不齐和“重建设、轻维护”的理念,使目前隧道及地下工程健康问题严重。另一方面,由于我国隧道建设与维护的经验相对国外来讲,目前尚存在一定的差距,对隧道及地下工程健康的认识存在着严重不足。从目前现有的资料来看,满足结构物功能要求的混凝土的耐久性可能只有60年左右,喷射混凝土就更低了,只能满足30年不维护的要求。而一般混凝土结构物的使用寿命,都应该在100年以上,对于高速公路和作为运输动脉的铁路来讲,隧道更应该成为道路的重中之重,成为隧道建设和维护的咽喉工程,延长隧道结构的寿命,将成为今后地下工程工作者的首要任务。
三、对于我国隧道工程健康研究的意义
1、隧道健康的提出
任何结构物都有其寿命,隧道和地下工程也是如此。为了尽可能延长其使用,我们必须要掌握在隧道使用过程中发生或可能发生的各种病害,并推进病害发生的原因,评价结构物的损失程度和研究是否采取相应的措施和对策,以延长其寿命,提高其服务功能。从结构物劣化曲线的意义我们可以清晰地认识到结构物及时维护的重要性和必要性,隧道和地下工程同样遵循这个规律。
既然隧道和地下工程都需要及时维护,那就存在一个问题――这些工程都是隐蔽工程,怎样才能知道此类结构物需要维护,到那种程度进行治理可最大程度延长隧道寿命,达到最佳效果。这就需要对此类工程病害的程度进行判定,需要一个判断依据,使工程技术人员据此可以决定此结构物是否需要及时维护。到目前为止,还没有一个较为权威的、被大家公认的可以接受的判断依据。因此,如何对现役营运隧道或新建隧道等地下建筑物进行病害与灾害预防和控制就显得极为重要,成为目前公路与铁路交通的研究重点和热点问题。
近年来,有学者对隧道和地下工程的健康诊断做了一些研究。健康诊断,就是指结构在受到自然的(如地震、强风、洪水、地下水压力与侵蚀等)、人为的破坏之后,后者经过长期使用之后,通过测定其关键性的指标,检查其是否受到损伤。在允许的条件下,结合损伤识别技术,确定损伤的部位,评估损伤的程度,预测剩余的有效寿命。其主要任务就是判断结构的损伤程度,可以从不同的层面进行理解。隧道健康诊断是指对影响隧道结构物安全性、耐久性的病害进行检查和调查,并对隧道的病害进行分析,评价隧道的安全状况,提出整治病害的对策和措施。隧道健康诊断主要包括对隧道病害的检查、调查、分析和隧道安全性的评价,以及提出隧道病害整治的措施。
2、隧道工程健康诊断研究的价值
目前在公路隧道及地下工程健康方面的研究,主要侧重于隧道病害,机理研究较少,处理方法探讨较多,研究成果始终停留在较低的科学层面,这可能是目前公路隧道病害日益发育的根本原因。鉴于此,隧道及地下工程健康问题研究应遵循下述原则或思路:
(1)从病害现象上升到公路隧道及地下工程健康理念,公路隧道现行、结构形式、结构材料及隧道危岩构成隧道及地下工程健康的有机系统,采用系统论、多学科耦合方法实施公路隧道及地下工程健康研究。
(2)高度重视公路隧道及地下工程健康诊断机理研究,宏观和微观结合,建立健康频谱,构建公路隧道及地下工程健康智能诊断机理。
(3)随着我国公路交通事业建设的快速发展,隧道及地下工程健康状况日益成为公路隧道养护中极其重要的环节,从公路隧道及地下工程健康因子、健康状况恶化原理、健康诊断及健康控制等方面,推动隧道研究的科学进展,具有紧迫的现实意义。
【参考文献】
【1】新安,黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海:同济大学出版社,2011
如今,随着我国经济的快速发展,国家和人们对出行的交通工具也要求越来越高,铁路和高铁频频建立,高风险隧道的施工会随之会出现在隧道工程中。众所周知隧道的施工中存在着很多的安全隐患,所以我们对其应高度重视,并应用有效的管理方法和技术措施来避免隧道工程事故的发生。隧道工程安全管理是一个动态的、全过程的控制行为。随着高水平隧道工程的建设施工,更多的因素增添了隧道的风险系数,隧道施工存在的潜在风险极大有可能对隧道的施工产生很大的影响,由于施工风险管理的实施能够使发生施工风险的概率减小到最低限度。所以,进行隧道工程建设风险管理是很有必要的。
【关键词】
隧道工程;施工安全;风险控制
改革开放以来,我国的高速铁路、高等级公路、高速公路、城际铁路、地铁、城市轨道交通等得到了较快的发展,隧道及地下工程也越来越多,而隧道施工一直是这些施工中的难点,怎样才能控制隧道施工的风险是参加施工的单位应该思考和担忧的问题。因此,做好隧道工程施工中的安全管理,是保证国家财产安全和人民生命安全的关键。隧道工程不仅仅是一个有涉及很多学科的复杂工程,并且还具有现金投入量大、技术难、建设周期长、项目涉及范围广等特点。由于隧道建设存在着很多的风险和不确定性因素,复杂难懂的工程地质条件及勘察资料的片面性和相关设计理论的不完整性,使得很多意外事故在工程施工不可避免的发生了。同时,地层、水文地质及周围环境都会由于工程的施工造成了直接影响,并且由于工程施工要与环境发生直接或间接的关系,所以使得隧道以及地下工程风险不仅仅具有多样性、复杂性的内部因素,也有综合性、层次性的外部因素。另外,由于隧道工程施工建设时间长涉及到的工作人员比较多,在工程建设中由于人为的疏忽,也会发生一些意想不到的事件,工程风险也具有很大的偶然性和突发性,现如今隧道工程中施工工程风险的研究大部分还很不完善。由于我国地域了阔,所以有着各种各样的地形。很多的隧道工程都需要在交通建设工程过程中来进行。另外随着城市经济的快速发展,很多的地下轨道交通和高速铁路也需要加大建设,这也使得对隧道工程的需求量不断增加。因此我们必须加大对隧道工程施工安全因素的研究分析。
一、隧道施工风险所具有的特性
在隧道施工中的地下施工、照明通风、岩爆塌方等问题都是地下施工中所具有的问题。另外,由于片面的地质勘探、复杂和变化的地质条件,它的好坏以及正确性直接影响了隧道施工的安全、质量和进度。因此,隧道工程施工风险除具有一般的风险特征外,并且还具有其自身所独有的特点,主要体现在高度依赖工程地质和水文地质条件,还有由此产生的隧道施工风险的随机性和隐蔽性的风险发生。众所周知,隧道施工风险的结果相当严重,除了有比较大的影响外,还会在隧道工程施工的过程中增加一定性的风险性。另外,隧道工程施工现场的环境与其风险在某些程度上也有一定的关系。通过隧道风险各不相同的特点,结合现成的分析和经验积累,得出包括技术风险、施工风险和设备风险在内的隧道工程施工中常见的风险因素。由于隧道施工风险所具有的这些各不相同的个性,所以我们应该充分认识与了解这些特性在隧道施工过程风险管理中的影响大小,采取适当的措施来应对风格不同的隧道施工风险,以达到隧道施工风险的有效管理。
二、隧道施工风险管理内涵
隧道工程是一个投资资金多、建设时间长、涉及面大的复杂系统,在建设这些项目的过程中,也有很多不确定性和不可预知的环境因素,另外还有更多、更大的风险因素存在于隧道工程建设中。为了使危险因素对项目造成的不利影响能减小到最低,我们应该将合理有效的风险管理用在隧道工程施工的实施上。通过风险分析、风险规划和风险监控,来科学合理地使用具体的管理办法、技术手段对项目涉及的风险实施有效控制,主动进行对项目风险进行全过程管理及监控,以减小到项目最低风险。
三、进行隧道施工安全的风险评估
在隧道施工前,应该组织隧道方面的专家对隧道不良地质和可能发生的地质灾害,进行相关性的风险评估,通过实施隧道风险等级管理,建立安全有效的计划和有针对性的预防演练,并主动进行必要的安全监控及防护措施,继续加强在施工过程中的安全保证措施。为了保证重大技术安全问题的隐患在隧道施工的过程中尽可能少发生,我们应该通过组织隧道方面的专家来进行研讨和咨询,建立专家研讨和协商制度,尽力确保隧道施工的安全性,并且利用科技手段、先进的设备以及可靠的经验,有效降低项目成本和施工风险系数。
四、控制隧道施工风险的措施
1、建立风险管理系统,科学有效的进行风险防范工作为了保证隧道施工的安全,应对风险管理应该进行理念的树立,要进一步树立“安全发展”的观念。要形成安全生产责任制,强化企业的安全责任。施工建设单位要按照设计文件进行防范措施的制度,监理单位也要进行审查防范措施,另外还要检查隧道施工风险管理制度的执行情况。加强危险源的监视,加强风险排查,特别是增加风险排查和管理工作。必须针对查出来的安全隐患进行立即组织整改,有效防范、阻止施工安全事故的发生。
2、要做好地质预报工作,真实落实地质预报的责任施工单位应结合隧道工程相关的地质条件以及超前地质预报方案进行指导,首先明确隧道地质预报的方案、预报频次、预报的内容、实施计划,其次要提出设备配置及操作要求、数据采集、信息判断与处理、预报成果报告制作等技术要求。要对能够胜任超前地质预报工作的工作人员进行一定的培训,用来保证超前地质成果及数据的有效性。
3、加强施工安全的培训,落实施工安全的责任要加强安全的意识和培训,根据各企业的情况来建设施工单位的安全文化。负责隧道施工安全的施工单位,必须提高工作人员的安全生产意识,进行相关方面的技术培训,增加管理人员和技术人员的安全生产知识。严格遵守国家的安全法律和规章制度,建立合适的安全生产保障体系,做好安全方面生产的措施,并且做好安全应急救援预案,还应配备相应的应急救援人员、器材、设备,应急救援预案按规定应报监理单位批准并报建设单位备案,并定期进行演练。某些工作程序的操作人员必须进行上岗前的技术、安全培训,考试合格后才能上岗。
五、小结
城市隧道工程建设的和谐度评价是需要综合技术、经济、社会和自然等多方面因素的评价问题,其实质就是一个多指标综合评价的问题。
1.1评价指标选取原则
为了对城市隧道工程建设项目全面评价,在选取评价指标时,需要遵循以下原则:科学性和简洁性相统一原则;系统性和层次性相统一原则;全面性和可操作性相统一原则;动态性和静态性相统一原则。
1.2构建评价指标体系
为了合理确定城市隧道工程建设和谐度的指标体系,一方面通过对和谐性影响因素分析,将综合和谐度(最终目标层H)分为4个二级目标层,即技术系统和谐度HT、经济系统和谐度HE、社会系统和谐度HS和环境系统和谐度HN;另一方面通过对相关领域专家、普通市民、上级管理单位、建设单位及员工的大范围调查,归纳确定了15种可能影响城市隧道工程建设和谐度的因素,即方案社会评价水平C1、施工中标价格水平C2、参建机构资信水平C3、安全事故控制水平C4、质量缺陷控制水平C5、设计变更控制水平C6、施工工期控制水平C7、反馈决策顺畅水平C8、企业财务健康水平C9、员工薪酬发放水平C10、内联关系协调水平C11、外联关系协调水平C12、废弃物处置水平C13、污染物处置水平C14、景观修复营造水平C15。中间准则层分别为T1~T3、E1~E3、S1~S3、N1~N3,通过参建单位联席会议共同讨论形成和谐度评价指标体系。
2城市隧道工程建设和谐度评价方法
2.1评价方法选择
本文采用层次分析法对城市隧道工程建设进行和谐度评价。层次分析法是把复杂问题中的所有指标因素按照相互关系划分为不同的有序层次,按照隶属关系建立层次模型,借助经验判定指标因素的重要性,并以定量形式表达实现综合性评价的一种方法[11-14]。层次分析法的主要流程为:明确问题建立层次模型构造判断矩阵计算权向量和一致性检验层次总排序一致性检验结果。该法优点是实现了大量定性和定量因素有机结合,模型层次结构与许多系统的层次结构相对应,比较符合实际情况。由于城市隧道工程建设和谐度的评价研究尚属于起步阶段,各种因素的权属还没有可供借鉴的资料,仍要依赖于专家经验主观判断。如工程质量评价及安全管理考核等,大多采取分层评价方法,影响和谐度的各类指标之间也存在良好的层次性。因此,采取层次分析方法进行城市隧道工程建设和谐度的综合评价方法是合适的。
2.2层次分析法
确定指标权重方法应用层次分析法确定指标权重的方法是利用分级比较标度方法,列出上层指标与下层相关性,由被调查者采取两两比较的方法,给出判断矩阵,然后求出判断矩阵的特征向量和特征值,进行一致性检验。
2.3城市隧道工程建设和谐度指标权重
以洞山隧道为例,邀请上级主管单位和全体参建单位对和谐城市隧道建设工作进行分析。上级主管单位6名、业主6名、施工单位6名、监理和设计单位各3名,监测检测单位1名,总计25名代表参加各因素重要程度的调查,分别填写各层指标重要性调查表。其中准则层与措施层的关系采取开放形式,即每一个准则元素与哪些措施元素相关,由被调查者自己确定,在数据分析时,最多计入6种排位靠前的因素。经过调查分析,指标层对准则层的贡献权重、准则层对分目标层的贡献权重、分目标层对总目标层的贡献权重、指标层对总目标层的贡献权重分别。其中,T1、T2、T3分别为安全管理、质量管理、进度关系指标;HT4、HE3、HS2、HN1分别为技术系统、经济系统、社会系统、环境系统和谐度
3实证分析
本文以淮南市山南新区洞山隧道工程为例,探讨评价城市隧道工程建设和谐度。该工程在前期工作阶段,相关部门结合我国和谐社会建设的时代背景,充分认识到修建城市隧道工程可能存在的错综复杂矛盾,提出建设和谐隧道工程的要求。业主组织工程参建单位组成和谐管理工作小组,通过分析工程重难点,结合和谐度评价的权重分析,针对性地采取和谐管理措施。洞山隧道建设完成后,项目建设单位对各方面工作进行总结,召开和谐隧道建设总结评估会议。上级管理单位、参与建设单位、周边企业和市民代表等35人参与总结评估。通过分析,和谐度范围在100~90时,洞山隧道工程建设评定为和谐。由于洞山隧道工程地质和场地条件十分复杂,工程建设难度较大,通过针对性地采取和谐度提升措施,实现了工程建设的整体和谐,并取得如下工程建设成效。
(1)洞山隧道按计划工期安全顺利完成,未发生严重安全事故。隧道通车后洞内无渗漏,弧线圆顺,表面光洁。经雷达无损检测,衬砌厚度满足设计要求,混凝土密实,通信信号及灯具等安装牢固、美观。工程完工后,经检验评定,总体工程得分97.4分。
(2)洞山隧道自开通以来,解决了舜耕山交通瓶颈制约,为对接长三角,构筑“两淮一蚌”城市群中心城市起到巨大的推动作用,标志着山南新区建设取得了突破性的进展和新的跨越。
4结束语
关键词:隧道工程;岩石隧道;风险;技术水平;解决措施
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
以往在山岭中修建的岩石隧道由于自然条件的恶劣以及施工设备的落后,致使在施工过程中以及运营期间均可能出现大量的工程事故,例如:崩塌、冒顶、岩爆、火灾等等,从而造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此,如何尽可能地减小岩石隧道事故发生率以及灾害损失,已经成为一个迫切需要重视的课题。风险分析理论可望为此提供一条可行的途径。目前,国外对岩石隧道工程风险的研究还处于起步阶段,无论是理论还是实际应用都尚待完善,而且目前所取得的成果基本上都是针对运营阶段的风险(例如火灾,通风等问题),国内在此方面的研究相对就更少,基本上还停留在纯技术分析层面。本人在施工中,通过对相关工程的了解与分析,总结出了各种可能在岩石隧道施工中出现的风险,应做好有效的风险分析、风险预测、风险评价、风险转移等,并提出了相应的意见。
二、岩石隧道工程事故统计分析
随着我国科学、技术水平的不断进步,岩石隧道工程中所使用的设备与技术水平也在不断的更新,这就有效的降低了岩石隧道施工中的危险因素。可是,由于其工作性质的影响,与其他行业相比,隧道施工存在的危险因素仍然较高。以下对岩石隧道工程事故进行了统计与分析,具体内容为:
2.1 从施工方法角度进行分析
在隧道工程施工中常用的施工方法有:矿山法、盾构法和顶管法。通过相关资料我们可以了解到,在进行岩石隧道施工的过程中,最危险的一种方法就是矿山法施工,发生事故的比例达到了50%以上;其次就是盾构法,大概占30%多;顶管发所占比例相对较小,大概有20%左右。
2.2 从事故死亡人数角度进行分析
在对隧道工程中造成人员死亡的事故中,由于建设机械问题而造成的事故最多,大概占总数的25%左右,然后依次是崩塌冒顶、坠落、爆炸和火灾、翻车、飞石掉落、起重机以及其他因素。
2.3 从施工过程角度进行分析
一般情况下,在岩石隧道内进行的施工主要包括开挖、出渣、支护以及衬砌,不同的施工过程造成的事故频率也是不同的,在这几种施工过程中,事故发生率最高的是开挖以及支护过程,出渣与衬砌相对较低。
2.4 从事故发生地点角度进行分析
通过对事故发生地点的统计,我们可以了解到,在使用矿山法的施工中,发生事故几率最高的地点为掌子面,达到了65%,其次就是洞内,大概占30%,这两个地点发生事故的概率就高达95%;在使用盾构法施工的过程中,发生事故的地点主要有掌子面、洞内以及竖井,他们所占的比率差不多,都在25%左右;在使用顶管法施工的过程中,发生事故几率最高的地点为竖井,其次就是除了洞内、洞外以及掌子面的其他地点,大概占20%。
三、岩石隧道工程风险分析
3.1 风险分析的基本概念
通过相关统计数据我们可以了解到,由于岩石隧道施工的不确定因素较多,施工难度较大,风险也相对较高。所以,在进行岩石隧道工程施工的各阶段可能造成风险的因素进行详细的分析与总结,从而对风险进行有效的预防与控制。对风险进行有效的控制并不是代表能够将风险完全的消除,我们一定要正确的看待这一问题。
风险是现代社会中经常用到的一个术语,是与人类的生产、生活相伴产生的。对于风险的概念可以通俗地解释为:风险就是不幸事件发生的可能性;或者说风险是一个事件产生令人不希望发生的后果的可能性(概率)。国际隧道协会(ITA)对风险的定义为:灾害事故对人身安全及健康可能造成损害的概率。
所谓的风险分析,就是对风险所造成的危害、损失等进行科学、系统的评估,具体包括以下几方面内容:首先,就是对风险进行辨识,只有对那些潜在的风险产生足够的认识与了解,才能归类、总结出那些风险较大的因素;其次,就是对风险进行评估,也就是对整理出来的风险可能造成的后果以及发生的几率进行评估,总结出详细的概率分布;最后,就是对风险进行评价,将总结出来的结果与规定标准进行比较,并给出评价。
3.2 岩石隧道的风险因素及辨识
在进行岩石隧道工程的施工过程中,不仅要对可能存在的各种风险因素进行详细的了解与分析,还要能够对这些风险进行准确的辨识,这样才能根据实际情况采取相应措施。在施工前期就要做好全面的准备工作,充分考虑到施工中可能存在的各种风险,这样才有利于做出正确的决策。在项目开始施工之后,就要重点进行施工风险管理,这样才能有效避免事故的发生,保证岩石隧道工程的顺利进行。在运营过程中,则主要表现在效益风险,以及重大安全事故风险。
在进行岩石隧道工程施工的过程中,最容易发生事故的阶段就是施工阶段,主要包括以下几方面的风险因素:
第一、自然风险
由于自然环境的变幻莫测,在进行岩石隧道施工的过程中要面临各种自然灾害所造成的风险,例如地震、台风、洪水、雷击、暴雪、高温、大雨等。
第二、环境风险
岩石隧道工程属于大型工程,在施工的过程中不可避免的要使用各种机械设备,这样就会造成一定的粉尘、噪音、废气等污染,而且在对岩石的挖掘过程中还会释放一定的有毒气体,造成了一定的空气污染。
第三、施工风险
施工过程中可能出现的风险因素最多,主要包括施工技术风险因素、施工现场风险因素、设备风险因素、原材料和成品半成品材料风险因素以及进度施工管理及人员素质方面的因素。
第四、重大事故风险
在进行岩石隧道施工的过程中,也可能会遇到火灾、爆炸、崩塌等重大事故。
3.3风险控制
隧道工程的风险控制无外乎是风险转移和风险自留。风险转移就是通过保险,以及分包等形式将风险转移,但是目前国内有关隧道方面的保险费率研究相对比较落后,而且分析基本上是由保险公司单方面进行,业主基本上不作相应研究,这显然存在很大问题。而解决的办法应该是由业主委托独立的咨询公司进行分析,但国内类似的咨询公司基本没有。因此,工程保险对业主来讲仍然存在一定风险。对于自留的风险,应该采取相应措施进行防治,尤其是那些会造成人员伤亡或重大工程事故的风险,要尽可能地消除。如对于隧道施工引起地面下沉、建筑物开裂,可以采取的控制措施可能有:分部开挖方法、超前锚杆支护或超前管棚加固、采用控制爆破技术、加强隧道开挖后的支护以及加强施工检测等。但采取这些措施之前,要进行科学性、可行性、经济性的论证和优化,使自留的风险在合理的经济指标下达到最低。
四、结束语
综上所述,岩石隧道工程中的风险因素非常复杂,施工队伍及工程技术人员,一定要对施工现场进行充分的了解,根据实际情况运用科学、合理、有效的方法制定出详细可行的施工方案,并对可能存在的风险以及可能发生的事故进行系统的、详细的分析与总结,并做好相应的预防措施,从而降低风险发生的概率,避免造成人员伤亡事故的发生。
参考文献
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关键词:信息化技术;隧道;施工管理;应用
1信息化技术在隧道施工管理中的应用现状
1.1对信息化技术认识不足
隧道工程施工属于建筑工程劳动密集型产业,在施工过程中其工程的施工量大,工程施工强度高。这样一来工程在施工过程中所聘请的人员更多的是具有较好体力能力的施工人员,而这一类人群对于信息化技术的认识存在较大的局限性,再加上工程施工管理人员对于相关的信息质量了解也极为有限就导致了隧道工程施工管理中信息化技术的应用极为有限。
1.2信息化资金投入有限
近年来随着经济的发展市场的竞争越来越激烈,工程施工队伍在进行项目的招标时为了获得更大的夺标机会只能尽量降低工程的施工成本,从成本以及质量两个方面同时入手。但是这样就导致了工程的施工投资成本大幅度降低,在施工过程中直接影响到了后期的工程投资,使得项目在后期施工时根本不具有足够的资金进行信息化设备的添置,无法引进信息化设备。
1.3对信息化技术的重视力度不够
在隧道工程施工过程中很多的工程施工单位对于信息化技术的重视力度都不够,很多的工程施工管理人员认为人工就可以完成相应的管理,设备所起到的仅仅是一个辅助的作用,这样的认识导致了其在施工管理过程中根本不重视信息化技术的引进和应用,导致了工程的施工管理效果一直不好。
2信息化技术在隧道施工管理中的应用
2.1语言双对讲系统
语言双对讲系统是隧道工程施工中应用极为广泛的一项技术,其本质上是在信息化监控技术下实现的实时语音传递功能。通过语言双对讲系统施工管理人员可以及时的与工程施工现场进行联系,并了解工程的施工状况,从而及时有效的对于工程进行管理控制。在施工过程中一旦出现特殊情况通过语言双对讲系统施工人员可以及时的将情况进行上报,而管理人员也可以根据施工人员汇报的情况指导施工人员进行初步的处理,避免事态的进一步扩大,有效的降低工程的损失。隧道工程施工因为需要深入隧道,因此很多的信号设备都无法正常的使用,语言双对讲系统有效的填补了沟通方面的空白,能够有效的实现隧道内与隧道外的及时有效沟通,实现对于隧道施工的有效管理与控制。
2.2工程施工人员定位系统
施工人员定位系统主要是通过信息技术实现对于工程施工人员的位置监控,从而最大程度上确保工程施工人员的安全。众所周知隧道工程施工时深入隧道内部进行的,因此必须要依靠隧道内的灯光进行施工,而在灯光下难免会存在部分覆盖不到的区域,一旦施工人员不慎进入,对发生紧急情况不利于疏散和救援。。而施工人员定位系统则能够及时的观察施工人员的实时位置,一旦发现施工人员位置过于偏僻,或者离开设定的安全区域就会发出警报,从而工程管理人员可以及时的针对施工人员采取救援措施。此外,施工人员定位系统还具有工程的考勤功能,能够方便的显示出工程施工人员的实际到岗情况,而避免了打卡、点到等繁琐的手续。在施工过程中如果发生了安全事故,施工人员被困于随道内部,那么工程指挥系统可以根据施工人员定位系统显示的人员位置进行针对性的救援,从而提高的救援的效率。
2.3有害气体监控系统
在隧道工程施工过程中其需要对于地质结构进行破坏,因此在工程施工过程中不可避免的会产生大量的粉尘、气体,尤其是在进行地下隧道施工的过程中很可能会因为隧道的施工导致地底的气体发生泄漏,而隧道内因为空气的不流通很容易导致有害气体的积累,一旦这些气体达到一定的含量就会对人体产生危害,导致施工人员窒息、中毒甚至产生爆炸。因此在隧道施工过程中一定要做好有害气体的检测,在传统的隧道施工中对于有害气体的检测只能够粗略的进行,并不能够进行精确的检测,而随着技术的发展与进步,如今的检测设备已经能够较为精确的对于隧道内的有害气体进行实时的监测了。在隧道施工过程中应用信息化技术可以对隧道内的空气进行实时的采集与检测,并且根据采集的空气分析结果进行分析,将分析的结果传输到工程施工指挥中心,由相关的施工管理人员针对检测的具体结果采取相应的施工应对方案。此外还可以设立监控指标,对于隧道内的有害气体含量进行控制,一旦有害气体含量达到一定的量就立刻发出警报,又管理人员对于隧道内的施工人员进行疏散,并采取合理的通风处理措施,直到隧道内的气体含量正常以后才能够恢复施工。
2.4超前钻、TSP等超前地质预报的应用
隧道施工过程中增加超前地质预报、超前钻、TSP等超前预报的应用,利用超前钻、TSP等超前地质预报手段,可以在隧道施工前有效掌握岩土体结构、性质、状态,以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息,进一步对隧道施工进行有效指导,避免施工过程中重大事故的发生,保证施工安全。隧道施工过程中使用超前钻,要按照设计蓝图的测量控制点,布设并测量施工测量控制网,依据施工测量控制网进行施工放样。放样结果及时上报监理部门核查,待监理部门同意后方可进行下一步施工。TSP隧道地震波预报勘探能够通过地震波的反射勘探到隧道前方的不良地质,通过勘探结果采取不同的施工方案,其专门为长距离隧道施工地质超前探测预报而设计,能够有效保障隧道施工的安全性。超前地质预报是隧道施工安全的保证,能够有效减少施工过程中事故的发生。隧道施工工人和管理者一定要做好隧道施工和安全两者的关系,遇到不良地质时,一定要采取有效措施,以保护施工人员生命安全为出发点,进行隧道施工。
3结语
随着技术的不断发展如果的工程施工技术也在不断的发展与进步,信息化技术的应用能够有效的提升隧道工程施工管理的效率,保证工程施工人员的生命安全,降低工程事故的发生概率。在隧道施工过程中相关的管理人员一定要加强对于隧道施工管理的重视,并且引进信息化技术,全面提高工程施工的安全性。
作者:冉光明 单位:贵州桥梁建设集团有限责任公司
参考文献:
[1]郭爽.试论信息化技术在隧道施工管理中的应用[J].工业,2016,(6):210-211.
关键词:隧道;防水施工;分析
中图分类号: U45文献标识码:A 文章编号:
隧道是公路或铁路等线状工程因为线路安排原因需要穿越崇山峻岭时的工程举措,通过在山的两侧或一侧打孔爆破而形成,随着我国经济的发展,基础建设的大力推行,在西南地区的山地地区多使用隧道搭设完成公路或铁路的建设,如同所有的工程建设一样,隧道工程的实施建设工程中也要保证工程施工作业面的干燥,这时候水患是一个很大的影响因素,尤其是在一些存在丰富地下水和降雨量较大的地区,如果再加之以破碎的围岩地质,就更是加重了隧道施工中防水排水的困难,当然,除了在施工进行过程中要保证隧道内的干燥以外,在隧道投入使用以后,也必须保障隧道的干燥使用,以减少后期的隧道维护成本,以提高经济效益。
1 隧道渗漏水的成因
近些年,随着我国科技水平的快速提升,工程建设市场大量涌现出了各种类型的防水材料,并在实际的工程防水中发挥了重要的作用,但由于渗漏的出现是随机的,一些隧道工程往往存在施工、堵漏同步进行的现象,以至于隧道投入使用后仍需要进行反复的维修、治理。
1.1 地下水影响
山体、地表下方地下水的渗透,其主要是由内部压力较大的区域向低压区补充、排泄,经过长期的循环、反复形成了循环系统、渗流场,维持了地下水的稳定。然而, 隧道工程的施工在进行开挖时,将破坏原有地层,从而打破地下水的原始平衡状态,由此形成了新的低压区域,以至于地下水的流向发生改变、向隧道流通、汇集。经有关试验、研究表明,隧道工程的开挖施工,将在其施工场地的周边范围内形成围岩松动区,由于原有地质结构的受力条件发生改变,围岩往往会出现变形、裂缝,为地下水的渗漏提供了渠道。
1.2 施工作业影响
1.2.1 防水混凝土施工不当。目前,我国多数隧道防水的结构,主要采用混凝土材料进行施工,混凝土材料的质量对于隧道防水的效果有着直接影响。然而,在实际的混凝土施工中,往往存在违规、违章作业现象,以至于混凝土的配合比不准确、浇筑出现离析、振捣不密实、过早拆模、养护时间不足,从而导致混凝土衬砌不密实、表面出现孔洞、麻面、蜂窝现象,不仅无法起到防水作用,甚至可能会直接引起安全事故。
1.2.2 裂缝处理不当。作为隧道工程防水施工的重点工作,必须针对渗水、漏水多发的部位、区域的裂缝进行细致处理。然而,我国部分隧道工程在进行裂缝的处理时,普遍存在形式治理、粗糙作业的现象,以至于止水条的随意安放造成变形、扭曲,止水带布置不牢靠造成混凝土卷起。据相关调查发现,我国多数隧道工程是由于变形缝、施工缝而引起的渗漏,后续的处理、整治造成了巨大的经济损失。
1.3 隧道的防水设计不合理
长期以来,我国许多隧道工程项目的建设,其设计人员、工程师往往并不注重隧道的防水设计,对于渗漏水的危害缺乏正确认识,以至于隧道工程的主体设计通常只是侧重于结构,应为应付有关审核、检查,隧道防水的设计流于形式,缺乏合理性、科学性、有效性。在实际进行隧道设计时,对于一些高水压区域的隧道项目,设计师在进行水压值的计算时,往往仅考虑了项目主体结构强度、刚度、稳定度的需要而进行计算,除水沟断面尺寸外,并未进行其他防水设计的计算,对于软岩、泥岩等防水能力较差的隧道底部,也没能设置仰拱或铺底,从而造成隧道内部道床浸水,严重危害了隧道的通行安全。
2 隧道工程项目的防水施工技术
2.1 隧道排水施工技术:
隧道工程项目在进行开挖施工的过程中,首先需要加强重视地表渗水、地下涌水,倘若发现存有渗水、漏水现象,应及时找出水源,对于地表水应采取引排等措施,为防止出现积水,作业面及其周边区域不允许留有坑槽,对于地下水应进行封堵,倘若水压过高则需要将其引入隧道的排水系统中。在开挖施工完毕后,对于拱部与边墙位置的渗水、漏水,在进行喷射砼的操作前,应事先在岩面上的出水位置埋设水管、盲沟等排水管道并利用钢钉进行固定。对于排水管道,可将其导入拱脚,利用临时挖设的排水沟将水输送至隧道外,待隧道排水系统施工完毕后,再将水导入固定排水设施内。对于隧道底部的涌水现象,可在仰拱施工完毕后,在其下方设置横向、纵向并通往隧道外的盲沟,利用碎石、土工布进行内铺、包裹。隧道施工在完成初期支护后,首先需要齐根切除初期支护外表上的锚杆头、钢筋头等尖锐物质。然后,严格、仔细的检查喷射砼表面的平整度,倘若矢弦比超出1:6则需立即进行补喷、找平,采用砂浆对仍于支护外表的尖锐物质进行抹平,以此避免防水板遭到损坏。依据隧道结构与排水系统的设计要求,对于纵向、横向的排水管以及环向排水盲沟的铺设,应严格控制其缩量、间距、长度,对于周边区域存有出水口的环向盲沟,可是当调整、相对控制布设间距。
2.2 隧道渗漏的施工处理技术
2.2.1 衬砌两侧墙体渗水的处理。可在出水位置凿设一道排水槽并将水导入隧道的固定排水系统中。一般情况下,排水槽的断面为50mm×50mm,具体规格可根据渗水程度来选择。与此同时,应保证排水槽四周平整、顺畅,以50mm左右的长度截取半根PVC,将其反扣至排水槽内部,最大限度靠拢内壁,采用环氧树脂砂浆、堵水剂等防渗性能较强的材料填充、密实并抹平排水槽。倘若仍无法达到防渗效果,则需要利用嵌缝密封胶对整个排水槽进行密封处理。
2.2.2 裂缝施工处理技术。在隧道施工的过程中,由于砼浇筑的施工作业并不具有连续性,从而难免会出现沉降缝、变形缝、施工缝等,以至于引起渗漏。为此,针对发生渗水、漏水的缝隙,可延其出水位置凿设1cm左右的细小人工缝,清除粉尘、石屑等杂质,将底衬泡沫条压入人工缝底部,以此实现导流效果。最后,采用双组分聚氨酯、单组反映型聚氨酯嵌缝胶,将其注入缝隙内部直至密实。
2.2.3 隧道拱部区域渗漏水的处理。一般情况下,可采用注浆技术进行处理。在实际的施工过程中,注浆孔的布设间距应设定在1m到2m之间、孔径设定为42mm,注浆孔的深度应控制在隧道各段钢筋混凝土衬砌厚度以内,严禁穿透隧道的初期支护。倘若存有少量渗水、漏水,可利用电锤打设一个小注浆孔,设定注浆压力在0.2 Map到0.4 Map之间,利用注浆设备灌注防渗性材料;而若是渗水量较大,则需要采用化学性浆液进行处理。
2.3 衬砌自防水施工技术
此种防水施工技术,主要是利用隧道衬砌结构自身的密实性来达到防水作用,具有施工成本低、工艺简单等特点。隧道工程项目的防水施工质量,对于隧道使用期间的防水效果有着直接影响,而进一步强化隧道衬砌混凝土的防水能力是一种长期、稳定、有效的防水措施。隧道的防水不应单纯依靠布设防水层与排水系统,应加强重视衬砌结构的自防能力。目前,我国多数的隧道工程为混凝土结构,在实际的施工中,可采用抗渗等级超出S6的防水混凝土进行衬砌施工,同时处理好衬砌各部位的接缝防水。值得注意的是,隧道衬砌结构的施工必须采用专用的防水混凝土,严禁利用高强度的混凝土来代替,施工时加强对混凝土的管理,保证配合比的科学性与合理性、振捣的密实、养护的充足。
3 结束语
近些年,随着我国经济的飞速发展、科技水平的快速提提升,隧道工程项目的建设日益增多,其不仅为城乡建设提供了巨大的推动力,同时也为各个地区间的贸易流通来带了便利。然而,随着隧道工程的施工规模越发庞大,山体、湖底、江底、沿海等施工场地的越发复杂,从而对隧道的防水性能提出了新的要求,倘若隧道内部出现渗水、漏水,不但会加大空气湿度、造成路面系统、照明设施、通讯设备、铁轨出现损毁、故障,也会加速砌砼、混凝土等材料的老化速度,以至于大幅降低隧道的使用寿命,威胁到使用者的人身安全与财产安全。目前,我国隧道的防水设计,主要是根据当地的气候环境与地质条件,采取排水、防渗、堵漏、截留等综合治理的方式,混合使用各类材料、多道设防、刚柔结合。随着我国城市规划、交通建设的越发频繁,隧道工程项目日益增多,作为一项系统工程,隧道的防水施工需要多道设防、层层把关,在进一步提升结构自身抗渗能力的基础上,提高防水层、排水系统的施工质量,及时整治渗水、漏水部位,以此保证隧道的质量的安全与功能的完备。
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