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中图分类号:TM242 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)15-0394-01
1 铁路隧道工程的特点概述
1.1 施工环境较为恶劣
铁路隧道工程施工的环境大部分都较为艰苦,在具体施工过程中,极容易受到水文地质等因素的影响。同时铁路隧道工程施工需要使用众多大规格的机械设备,加之隧道内部空气不畅以及光线的不足,使得工程项目的整体施工难度较大。同时具体施工过程中,还需要对隧道的坍塌、地下水涌出以及瓦斯气体等恶劣环境等进行相应的防范,避免上述恶劣环境所带来的人员伤亡事故。
1.2 施工工序相对较为复杂
铁路隧道工程施工通常需要多个工种和工序的完美衔接配合,且其主要在狭窄的工作面上展开大规模的进料、出渣运输等活动,其施工难度非常大。因此,为确保铁路隧道工程的施工进度和施工质量,需要对工程项目进行全面且科学的规划。
2 铁路隧道工程施工技术中的常见问题
2.1 隧道防水防漏技术有待提高
对铁路隧道施工项目而言,防水防渗漏是其重要施工内容之一,其施工质量直接关系到整个隧道工程的施工质量。然而目前,隧道施工渗漏水现象依然十分普遍,究其原因主要在于防水材料质量不达标以及防水施工技术不规范,例如,初支面平整度不达标导致土工布及防水板的铺设工作很难达到技术标准等。
2.2 爆破以及开挖技术的精度有待进一步控制
目前,在铁路隧道施工过程中,采用传统的普通爆破开挖技术已经难以满足现有工程项目的实际需求。目前爆破以及开挖技术所带来的问题已经严重制约了隧道工程的快速发展。尤其是缺乏对爆破和开挖精度的控制,使得隧道开挖断面人为地扩大,也就加大了初期支护厚度,导致材料浪费,施工成本增加,同时也加大了施工难度,使得安全隐患倍增。
2.3 仰拱以及掌子面的施工进度缺乏协调配合
铁路隧道工程的仰拱属于初期支护和二次衬砌的衔接工序,其对于工程项目的施工质量以及施工进度等都有着十分重要的作用。根据目前的施工技术以及施工机械配置,通常选取增开工作面或者是增加仰拱一次施工长度的方法来满足安全布距的要求,这样就会导致在有限的施工范围内,施工的成本相对增加,同时不利于施工组织的展开,对于工程的施工质量和进度均产生一定的不良影响。
2.4 隧道结构的防腐技术有待提升
隧道衬砌施工技术作为隧道的主体建筑,其对于隧道的施工质量具有十分重要的影响。由于隧道的衬砌结构和土壤是直接接触的,这就使得衬砌结构极容易受到土壤中水分的腐蚀,进而导致衬砌结构的受力性能降低,并直接威胁隧道工程的施工安全。
3 铁路隧道工程施工技术问题的改善措施
3.1 提高隧道防水防渗施工技术
提高工程的防渗漏技术主要包括四个方面:其一,保持基层表面的平整,做好基层的防渗漏工作;其二,严格遵守防水板的铺设工序,保证全部的防水板都能覆盖住周围的围岩部分;其三,对待隧道的防水薄弱地带,进行严格把关和科学处理;其四,在富水地带可以采取环向排水盲管等措施,从而加强隧道内的防渗漏措施。
3.2 采用新型的爆破技术以及开挖技术
提高隧道爆破技术,准确了解四周岩石的详细状况,为爆破施工提供前提。增强对隧道开挖的管理,大大提高隧道内所有岩石的安全性能和稳定性能,从而达到增强隧道质量综合水平的目的,进而保障了施工的顺利安全进行。
3.3 加强隧道仰拱施工技术控制力度
提高隧道仰拱施工技术,并配合领先的施工机械装置,保证仰拱技术施工和掘进技术施工能快速有效的共同开展,完成这两种技术之间的完整交接,从而也在一定程度上实现隧道施工人性化和标准化。仰拱技术的提高,能够保证水沟板自动自动归位,还能完成多次浇筑等,这样能有效科学的改进隧道施工的管理体制。
3.4 加强衬砌施工技术管控力度
衬砌结构在铁路隧道工程中占据着至关重要的位置,因为衬砌结构会对隧道工程的安全性和稳固性产生非常大的影响。所以增强衬砌结构技术是非常有必要的,同时也是未来铁路隧道工程发展的必然趋势。要注重衬砌结构的防腐功能的处理,找到相关的解决方案,提高其防腐性能;在进行衬砌结构施工时,会出现这样或者那样的问题,要及时找到原因并纠正,在必要时,选用注浆施工技术等措施,以达到解决衬砌结构问题的目的,从而全面提高其结构的稳固性以及强度;在进行二次衬砌结构施工时,必须要严格按照相关技术准则开展工作,保障工程的质量。
3.5 全面提升施工人员的技术水平
铁路隧道工程施工人员的综合素质和专业技术水平也直接影响着工程的质量好坏,人员在施工过程中起着最为关键性的作用。所以必须要全面提高施工人员的专业技能和素质水平,可以对所有员工进行相关的培训,培养人的技术功底和专业知识,岗前培训至关重要,达到合格线之后才能进行实际的工作,重要施工岗位的人员还需要持证上岗,同时施工单位要在施工过程中定期开展安全质量培训工作。
3.6 使用通风和空气净化设备,结合喷水降尘
对于铁路隧道施工过程中污染比较严重的区域,采取通风等措施输送新鲜的空气,或者可以使用空气净化器等装置改善周围空气质量。并且要提高隧道内使用的空气净化装置和通风装置的功能,为施工人员提供一个良好的施工环境,并保证每个人的安全。
3.7 改进机制砂湿喷混凝土工艺和机制砂技术
根据目前的铁路隧道施工中使用的机制砂来看,其制作费用比较高,但是论其性能,则比不上天然砂,而且机制砂湿喷装置在使用方面也存在着一定的缺陷。所以,有关部门应该提高机制砂湿喷装置,以提高使用功效,这样既可以提高隧道施工的效率,还可以保障工程施工过程的安全性。
3.8 加强实时数据检测
在进行铁路隧道工程施工中,要提前了解实际的水文地质情况,写出相关的水文地质报告,进行仔细认真的分析和研究,实时根据数据制定科学施工方案,保证隧道围岩支护的稳固性能。并根据所得的数据情况,及时调整不合理的方案和施工技术。隧道施工是个复杂的工程,耗时、耗力,工作人员利用先进的设备,对隧道内的情况进行实时监测,并进行研讨,及时调整施工方案,巩固隧道施工的安全性。施工人员除了要检测和分析应力应变数据外,还需要检测和分析铁路隧道围岩的变形量,这样做的目的也是未来保证隧道施工过程的稳定性和安全性。
4 结语
铁路隧道在我国交通运输业中处于非常重要的位置,其是相对落后地区与外界交流的主要交通通道,对促进经济协调发展有重要作用。因此,在施工过程中,相关工作人员要积极解决铁路隧道施工中出现的技术问题,采用恰当的措施来处理,以确保铁路施工安全和运营安全,为铁路运输业的发展创造更好的经济效益。
参考文献:
[1] 郑海强.铁路隧道施工中的若干技术问题分析[J].经营管理者,2014,02:323.
[2] 孙莹玺.论述铁路隧道施工技术常见问题及改进措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2014,05:104.
关键词:市政隧道;浅埋暗挖;施工技术
隧道浅埋暗挖技术能够大幅度提高整个施工工程以及在施工作业过程中的安全系数,从而降低市政隧道施工工程中不可预测事件的发生率,也在一定程度上保障了市政隧道施工工程的质量。市政隧道施工技术运用的方向较为灵活,地底作业可以有效保障交通的畅通,也无需拆迁,且噪音较小,不打扰施工工程附近居民的日常生活和休息,没有过多的施工垃圾,对环境的污染较小,且技术和设备的造价较为低廉,属于质优价廉的施工方案,适合我国目前的国情。因此,对于市政隧道深挖技术还应该进行进一步的探索和创新,从而提高我国基础设施建设的速度。
一、工程概况
本文以浙江省某地区的一处市政隧道过既有铁路施工工程为例,概述政隧道建设技术。
本工程铁路为双向四车道结构,此地区位于市中心,工程需要开挖双洞,在隧道进行施工的过程中,要将地表的沉降量也纳入计算范围之内,保证地表的沉降不妨碍隧道铁路的运行。在地下隧道中穿过既有铁路干线,由于是市中心,所以采用浅埋暗挖技术。暗挖隧道工程的施工总长度为42.59m,双洞之间的距离控制在0.8m,隧道的深度为4.5m。隧道需要穿越的土层主要有两种,一种为砂质粉土,一种为杂粉砂层,且土层饱和富水,此区域的地下水位线位于地面下的1.3m出左右,因此,在进行施工的过程之中极易出现涌水现象以及流沙现象。在工程作业中,需要根据不同的土质特点利用合适的方式进行处理,首先要加固土层,提高土层的受重能力和张力,之后再使用短进尺开挖技术,将施工工程的作业初期封闭为环形,从而使施工工程的初期支护结构与围岩部分能够对地面承担的载荷起到有效的调节作用。因为要时刻防止地面的沉降,所以施工难度较大。
二、施工方案
(一)注意事项
在施工的同时,还要保障铁路的正常运行,因此,隧道采用暗挖的方式。在地面使用D24定型便梁加固轨道,首先先开挖一条隧道,并进行支护,在支护完成之后,再准备开挖另一条隧道。两条隧道开挖之前都需要利用夯管进行预支护,并准备地面管,利用地面管对地下水位线进行调节降水,利用小导管对两条隧道进行全方位注浆。
(二)工程要点
在本次施工工程之中,主要需要运用到的技术有支护技术、开挖及支护技术以及防沉降技术。首先,在进行隧道开挖之前,要运用支护技术对施工区域进行全面的支护处理,以减少地表沉降的概率,由于在施工过程的冲击力较大,会震动地表以及地下水,因此,首先应采取排水措施,降低地下水位线,防止工程中的涌水、涌沙现象。其次,是开挖技术。此次工程区域内的土质为小颗粒、大密度的粉土层,所以应用普通的浆液不能达到理想的效果,应在浆液中加入固松散土体,加强土质的坚硬度,从而达到稳固的效果。最后是防沉降技术,为避免影响火车正常运行,要对地面进行防沉降处理,加固土质,还要采取必要的辅助措施,从而保障铁路和隧道的安全。
1、粉土层的注浆加固技术
粉土层的注浆加固技术是在此工程中首要注意的问题。由于粉土层的土质较细,土质颗粒极小,且密度也比一般土质大,注浆很难实现均匀,而注浆加固粉土层时保障施工安全和工程质量的首要条件。因此,在进行粉土层注浆时应采用全断面的注浆方式,将土质加固,避免在隧道开挖过程中出现沉降现象。
2、夯管超前预支护
夯管超前预支护也是主要针对地面沉降问题,不能在工程中较为富水的土层内使用,否则会使工程施工过程中地层中的部分砂土液化。应先对富水层进行降水措施,然后再利用小导管进行注浆,然后再利用夯管进行填充。
3、严格控制沉降
本次工程铁路是作为交通枢纽修建的,其重要意义不言而喻。在在既不影响工程上方交通、又不影响工程施工效率的要求之下,需要采用辅助措施,防止地表沉降,引发事故。
三、施工技术
(一)降水施工
为了避免施工过程中会出现砂土液化的情况,在开挖隧道时先在施工隧道的两遍设置深井降水井,目的是不断将施工区域内的水排出,使富水层中的水大幅速减少,从而保障施工的顺利以及安全。此区域的原水位线在地下1.3m作于,水位线较高,必须进行降水,利用深井降水井将地下水位线降至-11m以下,才能够满足施工的要求。若水位线过高,通常会出出现涌水现象以及涌沙现象,所以降水施工是隧道工程施工的首要步骤。
(二)铁路加固
为了保障铁路运行的顺利和安全,还应对陆上铁路进行加固,防止铁路受到施工的影响而出现故障。首先进行桩基施工,在铁路施工隧道之外先预设6根赶紧钻孔桩,需要距离虽大3m左右,钢筋钻孔桩的直径为1m,桩身深度为25-30m,在施工时保障钻孔的精度,并严密地控制钢筋钻孔桩的布置位置。其次,是便梁加固,采取D24定形便梁,对陆上的铁路实施加固措施,在暗挖隧道之外3m出设置钢筋桩,而在两条暗挖隧道的内部只使用条形桩来进行加固。最后是条形扩大基础施工。在两条隧道之内都需要设置长30m左右、高2m左右、宽3米左右的条形桩,条形桩共设置四根,将其设置在施工隧道的上方,左右各一个。然后便开始进行条基基坑的开挖,并采用自动锚杆注浆的方式对隧道内部进行注浆。
(三)夯管支护
在开挖隧道的过程中需要使用的是大管径的超前支护,大管的管径应在10mm以上,并且在暗挖隧道明显的拱部区域内设置,超贱支护需要以环状的形式密排,平均每一环需要62根超前支护桩。两条暗挖隧道总计需要124根超前支护桩。为防止夯管四周的砂土液化,造成砂土的流失,在管口用橡胶进行止水,将所有管口密封,防止漏水。
(四)隧道开挖
由于隧道的开挖通常都为地下作业,在安装铁路时要注意铁路各个线路之间的间距以及铁路上的停车线位置的设置,而在这种情况之下,就应该使用双连拱隧道技术进行工程施工。利用双连拱隧道技术首先要对隧道进行开挖,然后进行两次衬砌,保障土质的坚固之后,才能够开始施工作业。在作业过程之中,要遵循先开挖小拱隧道再开挖大拱隧道的原则,在开挖的同时,也要注意不断增加内撑,增加内撑E能够在一定程度上平衡受力,降低隧道的坍塌率。
四、结语
综上所述,市政隧道是我国基础设施建设中的重点内容,因此,在市政隧道性价铁路的施工过程中,暗挖施工技术显得尤为重要。为了能够提高我国铁路暗挖施工技术的水平,应不断进行探索,在原有技术的基础上挖掘更多的新型技术,在实践中不断寻找更加高效、先进的施工技术,为我国的基础设施建设提供更多的动力。
参考文献:
[1] 白纪军. 复杂地质情况下暗挖隧道零距离下穿运营地铁车站施工技术[J]. 铁道建筑. 2013(08) .
【关键词】TBM、同步衬砌、连续皮带机、维护使用
TBM连续掘进长度不断增加,有轨运输出渣已完全不能满足长大隧道TBM施工时出渣运输的需求,连续皮带机系统运输效率高、可靠性高,基本不受运输距离的延长而影响运输速度,已经成为TBM掘进施工出渣运输的主流方式。连续皮带机系统虽然具有安全高效等优点,但系统相对比较复杂,任何一个环节出现问题,都会导致整个出渣系统无法运转,进而导致TBM无法施工,影响工程进度。
同步衬砌技术在我国的应用时间较短,在中天山铁路隧道的TBM掘进中首次采用此种技术,并在实际应用中取得理想效果[1]。西秦岭隧道工程也同样采用同步衬砌技术,西秦岭隧道全程19.8km,掘进出渣采用皮带机运送模式,这点和中天山隧道不同,该工程采用的连续皮带机需要穿越过同步衬砌车,所引来的衬砌车其结构以及整体设计都有工程自己的特点[2]。在出渣情况下,衬砌混凝土受到的动载震动还会对混凝土的凝固质量造成影响,在出渣及衬砌过程中,皮带机需保持运动姿态不变,这些问题都影响着工程有效开展,这点也是本文研究的重点。
1.工程概况
西秦岭隧道工程位于兰渝铁路中段,在甘肃省陇南市境内,隧道全长约为28.24km,于左右线分别设置2条单线隧道,最大埋深约为1.4km,依照工程设计,本隧道工程以TBM掘进方式及钻爆法联合进行,1段全程约5.59km,2段全程约7.34km。TBM1段掘进在出口处进行通风及出渣,2段则于斜井处出渣及通风。
2.连续皮带机出渣系统
连续皮带机出渣系统主要包括:卸载滚筒总成、主驱动及电器驱动控制系统、储带仓总成、皮带张紧机构总成及电器驱动控制系统、皮带调偏及延伸安装窗口、移动尾段、急停系统、皮带托辊支架和皮带[3]。
西秦岭TBM配套连续皮带机采用ST2000型钢丝皮带,皮带宽度914mm,运行速度达3.05m/s,输送能力达600m?/h。整条皮带机采用4套300KW变频电机配减速机驱动,驱动滚筒直径约1098.6mm,表面采用带陶瓷片的覆盖,以减少皮带打滑的可能性。储带仓总长87.075m,包括18个改向和张紧滚筒,共能存储10层皮带,共计650米。
3.同步衬砌技术的应用分析
3.1同步衬砌施工方案
本次施工依照同步衬砌台车不同的位置设置,一共设计了两种同步衬砌的具体方案:同步衬砌车和TBM设计成一个配套整体,另一方案为使同步衬砌车和TBM始终保持一个合理间距,每种方案使用的模板并非同一类型,分别是液压钢模与穿行液压钢模[4]。
通过对两种方案的综合对比,将同步衬砌车装置于TBM的后配套处构成一个整体的施工方案并不能适用于本次工程中。而另一种衬砌车和TBM始终保持一定间距,利用穿行钢模的方式,因空间布局较难,也同样不可取,因此本次工程最终确定为衬砌车和TBM后配套始终保持一定间距,并选取液压钢模作为模板的施工方案。
3.2同步衬砌施工规划
本次施工以TBM掘进施工和二次衬砌平行操作,二次衬砌在TBM掘进之后适时进行。衬砌台车的结构设计必须将连续皮带机、水管、通信电缆、高压电缆、通风软管以及运行车辆穿行的因素考虑在内,且台车在操作过程中必须保证TBM所需材料运输、皮带传送、高压供电、照明通风、给排水及通讯的持续进行[5]。
TBM掘进段的衬砌施工需安排2台基准班级为452cm的大型模板液压衬砌车(以下成车1,车2),紧跟TBM施工,车1需紧跟TBM进行施工,对于围岩情况差的洞段进行及时衬砌,可进行多次施工,车2设置于车1后,预先留置横通道等施工位置进行施工,TBM的掘进速度为平均0.6km/月。
3.3施工流程
TBM在进入洞口时,车1、车2同时紧跟入洞,在洞口约100m处停车,待矮边墙施工完成且满足一定强度,再跟至TBM后方的适当处,开始和TBM同步衬砌。车3跟车1、车2同时入洞,首先进行洞口处的V级围岩衬砌,之后接着进行预备洞中可进行二次衬砌的施工段,最终达到TBM的出发洞之后暂停,等TBM掘进第一阶段彻底完成,且连续皮带机和给排水、通风等管道拆除之后,车3再从内部开始向外进行预备洞中其它部分的二次衬砌。
4.存在的问题及原因分析
本次工程在实际操作中存在几点影响施工的重点问题,具体如下:
(1)工程初期偶见皮带机跑偏以及石渣坠落的故障,影响施工正常开展,经分析得知连续皮带机的运行要求较高,在运转时皮带架须始终维持在出渣时的位置及状态,主要是因为没有良好固定位置,造成此类问题的出现。
(2)工程施工中曾出现衬砌车偏载的情况,对施工造成不利影响,经分析得知这是由于皮带机的静态荷载所造成的,此外在运转时,还会因动态荷载致使养护状态下的混凝土出现质量下降等情况,进而造成开裂、质量差等问题。
(3)皮带机在穿越衬砌车时其位置不能发生改变,这就要求台车上需要留有固定且足够的空间,此外台架下还需要有轨运输车不断运行,这也是台车台架以及模板设计的一大难题。
5.解决方案
5.1为保证无论台车是何种工况,皮带机都能维持在出渣时的状态机位置,我们采取的解决方案是在台架与模板见流出足够大的专用通道与滑轨空间,以此可承载皮带机。为保障皮带机持续出渣运行,在穿越台车时,单纯对在洞壁固定用的三角支撑进行拆除,并由台车上设置的专用滑轨来承载皮带机,在台车的移动过程中,将前方皮带机上的三角支撑进行拆除,同时在后部将三角支撑进行安装。
5.2为防止偏载以及震动对于台车和混凝土的影响,我们采用的方案是利用荷载转移与综合减振法,以此防止皮带机在运行时产生的振动向模板和台架传送。
5.3为了解决空间通行要求,在施工条件进行实地勘察,并对台车的结构、材料等参数进行多次计算,以此来确定台车的断面设计,来满足空间通行要求。
6.结论与讨论
西秦岭隧道以本文所分析的施工方案,现已全面完工,并于2014年7月正式全线贯通,通过实践证明该种方案的同步衬砌车可实现良好稳定运转,各个工序在此方案下实现紧密衔接,并通过施工组织中的不断磨合,施工后期的衬砌速度不断提升。总之,西秦岭隧道的连续皮带出渣条件下TBM掘进和二次衬砌同步施工方案是国内首创,在实践中也取得良好实效,此种方案具有显著实践意义,值得推广。
参考文献:
[1]许金林,徐赞,王艳波. 西秦岭特长隧道连续皮带机出碴施工关键技术[J]. 隧道建设,2011,31( 6) : 678 - 685.
[2]徐双永,陈大军. 西秦岭隧道皮带机出碴 TBM 同步衬砌技术方案研究[J]. 隧道建设,2010,30( 2) : 125 - 127.
[3]戴润军,杨永强.西秦岭隧道连续皮带机出碴下的同步衬砌施工组织管理[J].隧道建设,2011,31,(4):494―499.
关键词:铁路隧道;安全事故;安全管理;控制措施
中图分类号:U41 文献标识码:A
铁路隧道施工是我国铁路工程中对技术要求较高的工程,因为隧道施工会受到地形地貌、地质构造、水文条件以及周围环境的影响,所以施工工艺具有较高的难度。在铁路隧道施工中,安全管理至关重要,这是保证铁路隧道施工能够顺利进行的关键。在铁路隧道施工中,由于安全管理不到位,就会引发突水突泥、塌方、洞内火灾、火工品爆炸等安全事故,造成严重的人员伤亡。所以应该根据铁路隧道施工的特点,提前做好安全防范措施。地质勘察是安全施工的首要条件,根据地质勘察数据,结合其他各项因素,对隧道施工制定合理的施工方案,尤其要注意安全防范要点,并且制定出应急预案,在事故时,能够第一时间采取应对措施,避免事故扩大化,确保铁路隧道施工的安全运行。
1.铁路隧道施工中安全事故频发的原因分析
由于铁路隧道施工的特殊性,会受到多种因素的干扰,所以安全隐患具有不确定性,但是总的来讲可以概括为如下几个方面。
1.1 安全管理体系不完善
安全管理体系是确保铁路隧道工程施工安全性的基础保障,只有制定完善的安全管理规章制度,在实际施工的过程中,才能够做到有据可依,严格按照规范要求的程序执行,才能够有效地避免安全事故的发生。但是经过对众多铁路隧道安全事故的调查发现,大多建设单位的安全管理体系不够完善,安全意识不强,所以安全管理体制不健全,无法为施工的安全进行提供有利的依据。施工监理没有发挥出应有的功能,自身的安全自控和监控体系不够完善,缺乏风险评估机制,所以无法及时发现工程中存在的安全隐患,对于风险源控制不到位,所以导致安全事故的发生。各个单位之间的协调不顺畅,设计单位、建设单位、施工单位以及监理单位之间的信息沟通不及时、不全面,由此对于工程中潜在的安全隐患没有及时地采取有效的防范措施,导致安全事故的发生。
1.2 安全意识不强
铁路隧道施工的安全运行,还需要管理人员和施工人员具有较强的安全意识,严格按照规范标准的要求执行,尽量消除安全隐患,确保工程的安全进行。但是在实际施工中,有些建设单位和施工单位的安全意识薄弱,对安全施工的敏感性不强,往往为了赶工期,在没有完成地质勘察的情况下,就盲目地施工,初期支护施工强度不达标,地质预报工作不到位,设计施工方案不健全,所以在施工过程会存在较多的安全隐患。由于隧道工程会遇到不同的地质条件,在地质状况比较复杂的情况下,会面临很多不确定的危险因素,所以需要做好充分的准备工作,再进行施工。有些施工单位为了获取私立,偷工减料,随意变更设计,不按规范要求执行,为后期工程留下巨大的安全隐患。对施工现场的用火、用电以及机械设备的使用,没有按照规范要求执行,所以极易引发安全事故,造成严重的人员伤亡以及经济损失。
1.3 地质勘查工作不到位
由于铁路隧道的施工环境比较复杂,所以为了制定合理的施工方案,需要对工程现场进行地质勘察工作,这是铁路隧道施工中必不可少的环节。但是有些单位为了缩短工期,节省勘察成本,勘察作业深度不够,所以获取的数据不全面,无法真实地反应出隧道工程的实际地质状况,与实际施工中遇到的情况存在很大的差异。所以在实际施工的过程中,隧道位置的选择以及纵坡的设计会存在很大的偏差,无法有效地避开地质状况比较复杂的区域,所以在施工的过程中,往往会出现塌方、突水突泥等安全事故。
2.提高铁路隧道施工安全管理的措施
2.1 进一步完善安全管理机构和安全管理制度
为确保铁路隧道施工的安全进行,需要建立完善的安全管理体系,对于隧道施工管理进行合理地规划,健全各项规章管理制度,实行岗位责任制,将安全管理制度落实到位,为安全管理提供有利的依据。组建安全生产管理小组,明确每个岗位以及每个人的工作职责,每个施工环节以及区域都设定安全责任人,并且将其纳入考核范畴。对于有技术要求的岗位,一定要持证上岗,保证各项机械设备以及施工设备操作的正确性和安全性。加强监理单位的监督管理力度,制定完善的风险评估机制,明确施工中存在的危险源,强化安全管理。协调好各个单位之间的关系,确保各单位之间信息的有效沟通,对于工程中可能潜在的安全隐患进行深入地分析,进而提前做好防范措施,尽量避免安全事故的发生。
2.2 预防坍塌事故的控制措施
在铁路隧道施工中,坍塌在安全事故中的比例较高,也是造成人员伤亡以及经济损害比较严重的安全事故,所以需要严格防范坍塌事故。超前地质预报是防止坍塌的重要基础,所以在施工之前,需要加强对复杂地质条件的监测,通过数据分析,为施工方法的选择提供有利的参考依据。监控测量和洞内勘察是施工安全的重要保障,在施工的过程中,对隧道围岩以及支护系统的稳定性进行及时而准确地检测,为喷锚支护和二次砼衬砌的参数调整提供参考依据。在施工期间,加强监控测量,尤其是对于不良地质区域,更要重点测量,一旦发现数据异常,一定要及时报告现场负责人,并且及时采取应急措施或者撤离危险区域。施工负责人和技术人员定期对施工状态进行检查,确保施工的安全进行。对于不同地质条件的隧道,所采用的开挖方法也各不相同,在制定开挖方案时,应该根据实际状况,在保证施工质量、安全和经济性的基础上,选择适宜的开挖方式,做好全面规划和安全防护措施。
2.3 机械设备、爆破器材及用电安全管理措施
2.3.1 机械设备的安全措施
在铁路隧道施工中,应对机械设备进行严格地管理及控制,首先要保证进洞的车辆处于有效的制动状态,各类机械和车辆应该选用带有净化装置的柴油机动力;其次,严禁运载车辆超载、超宽、超高运输;再次,进出隧道的工作人员应走人行道,严禁扒车、搭车或是追车,不与车辆和机械抢道。
2.3.2 爆破器材的安全管理
对于爆破器材的购买、运输、入库、发放、使用、退还、销毁和保管等工作,按国家和铁道部的有关规定建立严密的专项制度。建立以工区项目经理为组长的党政、物资、爆破、作业四大员为组员的爆炸物品管理领导小组,组长对爆炸物品的安全负总责。爆炸作业四大员由政治可靠,责任心强,身体健康,并经公安机关培训后有合格证的内部职工担任。
2.3.3 用电安全措施
对于作业地点附近以及现场所使用的照明工具一定要做好安全防护措施,低压电气设备加装触电保安器,电气设备外露的转动和传动部分,加装防护罩。电气设备的检查、维修和调整工作,由专职的电气维修人员进行。防爆电气设备,在安装前由合格的防爆电气检查人员检查其安全性能,合格后才予安装,使用期间定期进行测试与检查。
2.4 钻爆施工安全保证措施
对参加施工的人员进行安全教育,从事爆破及操作机械的人员,必须经过专业培训和考试,取得合格证后,方予上岗。爆破按设计进行施工,控制装药量,光面爆破,防止造成超欠挖、塌方等不安全事故。爆破面平顺,避免应力集中而导致开挖面掉块、初期支护开裂等不安全事件。隧道施工各班组间,建立完善的交接班制度。
2.5 装碴与运输安全保证措施
各种运输设备不入料混装,各种摘挂作业设立专职联络员;进入隧道的内燃机械与车辆,选用带净化装置的柴油机,汽油机械与车辆不进入洞内;装载料具时,不超出装载限界,装运型钢拱架、管棚等长料具时,捆扎牢固。机械装碴时,坑道断面满足装载机械安全运转,设置专人指挥,以免机械碰断电线或碰坏已做好的初期支护,确保安全。
结语
铁路隧道工程因为地质环境比较复杂,并且施工规模大,所以在施工的过程中存在较高的风险性。由于管理体制不完善,安全意识不强等原因,容易留下安全隐患而引发安全事故。为了加强铁路隧道施工的安全管理,需要建立完善安全管理体系,明确各个岗位的工作职责,落实安全管理制度。在施工之前,做好充分的准备工作,保证地质勘察的质量,获取较为详细的勘察数据,对于复杂地质区域,需要提前做好安全防范措施。在施工的过程中,注意对施工现场的安全管理,严格按照规范要求的标准执行,洞内用火、用电以及特殊机械设备的使用一定要经过允许,确保施工现场的安全性。提升全员安全意识,并且做好周密的安全管理计划,为铁路隧道施工的安全进行创造有利的条件。
参考文献
[1]王辉麟,蒋秋华,索宁,等.铁路隧道施工安全管理与风险预警技术的应用[J].铁道建筑,2013(3):72-74.
在隧道工程建设施工过程中,常常会遇到地质条件较为复杂的区域,这些复杂的地质条件中往往容易发生坍塌、突水、突泥等地质灾害,为了确保隧道工程施工能够顺利进行,就必须做好超前地质预测预报工作,并以预测预报成果为依据,制定出科学合理、切实可行的施工方案,这对于确保隧道工程施工的安全性和质量尤为重要。基于此点,文本就复杂地质条件下的超前预测预报展开研究。
关键词:超前地质预测预报;复杂地质条件;地质勘察
中图分类号:F407文献标识码: A 文章编号:
超前地质预测预报工作是隧道工程建设施工过程中较为重要的环节之一,而且也是隧道地质工作的主要组成部分。借助超前地质预测预报,能够进一步印证勘察阶段地质工作成果的有效性,进而准确确定出工程的相关施工措施。同时还能够查清前期地质勘察工作中遗漏的地质隐患问题,有助于针对不良的地质构造采取相应的施工方案和工艺,并制定防灾预案,从而达到降低地质灾害发生几率的目的。此外,超前地质预测预报的结果还能为设计变更提供相应的地质依据,为竣工文件的编写提供详细资料,其对于我国类似地质条件下的隧道工程建设水平的提高作用巨大。
一、超前地质预测预报方法分类
(一)按距离分类
按照超前地质预测预报的距离,可将其分为长期和短期两大类。长期即长距离,其预测预报距离长度能够达到前方工作面的250-300m左右,有时会更远,其目的是准确查明工作面前方一定范围内影响隧道工程施工以及容易造成塌方情况的不良地质体的具体性质、位置和规模大小,为工程开挖指明前方的地质轮廓。因该方法的预测距离相对较长,能够给施工决策提供充足的时间做好相应的技术准备工作,并对施工以及支护方案进行调整,以此来应对围岩级别变化和不良地质条件,做到防患于未然,该预测方法的精确度能够达到1m左右;短期即短距离,也被称之为追踪预报,实际预报距离约为15-30m左右,它的主要作用是通过量测、观察、分析并结合长期超前预测结果,对工作面前方20-30m范围内可能出现的岩性变化和地层情况进行推断,并对该范围的地下水涌出情况进行预判,以此为依据提出准确的超前支护方案。无论是长距离还是短距离预测预报其最终目标都是为隧道工程建设施工作业面前方距离的具体地质和围岩情况进行准确探查。
(二)按工作原理分类
按照超前预测预报的具体工作原理可将其分为物探法、地质调查法和超前水平钻探法。其中物探法又分为地质雷达预测法、地震波探测法、红外探水法、声波发、电阻法等;地质调查法具体包括地表地址资料调查、地质素描法预测、地质作图预测以及地下地质构造相关性分析等;超前水平钻探法则包括深孔钻探、浅孔钻探和常规钻探等。上述各种方法均有着各自的原理和操作程序,它们适用于不同的地质条件,每一种方法也都有着优点和不足,为此,在方法的选用上,应当了解其工作原理,并从实际角度出发选取最为适宜的方法进行预测预报,这样才能为工程建设提供准确的地质信息,从而确保隧道安全施工。
二、超前地质预测预报在复杂地质条件下的应用研究
下面结合某公路工程隧道开挖实例,对超前地质预测预报在复杂地质条件下的应用进行研究。
(一)工程及地质情况简介
本工程为靖西至那坡高速公路N0.2标隧道,在该标段上共计有6条隧道,分别为百针1号和2号隧道、果乱隧道、坡荷隧道、岩信隧道以及金龙岩隧道。其中,除百针1号隧道和岩信隧道为小间距之外,其它4条隧道均为分离式隧道。本工程的主线隧道是按照高速公路标准进行设计的,采用的是双洞单向行驶。
1.地理位置。百针1号和2号隧道均位于靖西县与那坡县的交界处,隧道的进出口无交通道路,交通极为不便;其与四条隧道的出入口均有交通道路,交通较为便利。
2.地形地貌。百针1号、2号和果乱、岩信这四条隧道的地貌单元均属峰林地形,坡荷隧道属于构造、剥蚀低山及岩溶峰林地貌;金龙岩隧道属于中低山峡谷地貌区。
3.水文气象。由于本工程地处广西境内,该地区属于亚热带湿润季风性高原气候,具有雨热同季、干湿分明等特点,年降雨量的80%均集中在5-10月之间。
4,地层岩性。按照地质测绘和钻探结果显示,本工程隧道穿越的地层主要为第四系全新统残坡积层及石炭系下统岩关组。
(二)超前预测预报
由于本工程的地质条件非常复杂,不但会对工序转换造成一定程度的影响,而且工程施工过程中,还存在诸多不可预见的因素,尤其是岩性接触带等地段都可能会产生突水、突泥以及塌方等地质灾害问题,为此经综合考虑决定采用TSP203进行长距离地质预测预报,借此来探查不良的地质位置及其规模,为预案的准备工作提供参考依据。同时,采用地质雷达、红外探水以及直流电法等最30m以内进行短距离地质预测预报,以此来为注浆、开挖、支护等施工方案的确定提供参考依据。
1.TSP203超前地质预测预报。该系统主要是借助小药量的爆破产生出来的地震波信号在岩层中以球面波的方式进行传播,采用该系统的最终目的是为了对隧道施工掌子面前方的地质情况进行预测。利用相关软件提供的地质变化位置、和岩性参数等,对掌子面前方可能出现的不良地质情况进行分析。
2.定性预报。所谓定性预报具体是指采用地貌、地质调查以及推理相结合的方法对掌子面前方的地质情况进行定性预测。具体方法如下:先按照本工程隧道现有的地质资料,并收集工程区域地形、地质和水文资料,利用对隧道所处地区的岩溶和风化情况以及隧道施工中揭示的溶洞规模、形态、位置等,对隧道周围岩溶地貌的规律和形态进行分析预测,同时按照隧道的实际高程与区域内的水平溶洞高程进行对比,以此来确定隧道曾经所处的地下水动力带,准确预测出隧道溶洞的规律和规模,进而推测出隧道发育溶洞的具体段落。
3.地质雷达超前预报。地质雷达是超前预测预报中常用的设备之一,通过对雷达接收的数据进行分析处理,并按照雷达的波形、电磁场强度等参数便能够主播却推断出掌子面前方的具体地质构造情况。设目标体到掌子面的距离为d,则
上式中,v代表电磁波的传播速度,单位是cm/ns,代表电磁波的双程走时,单位是ns。
介质当中电磁波的传播速度为v,
上式中代表电磁波在空气当中的传播速度,30cm/ns,代表介质相对介电常数。通常情况下,电磁波在介质的界面上产生出来的反射主要是因为两侧介质的介电常数有所不同,两者之间存在的差异越大,反射信号就会越强烈,反之信号便会较弱。为此,结合对反射电磁波的频率和振幅的分析,便可以获得被测目标的准确位置、深度以及几何形态。应当地质雷达进行超前探测的主要技术参数如下:50MHz非屏蔽天线,间距为1m;100MHz屏蔽天线,间距为0.5m,通过雷达图像能够清晰地探测出掌子面前方是否存在异常情况。
结论:
综上所述,在隧道工程施工过程中,为了降低复杂地质条件对施工作业的影响,应当采取合理的超前地质预测预报方法。由于隧道工程项目经过的地质条件均有所不同。为此,在超前预测预报方法的选用上,应当做到因地制宜,这样才能使预测结果更加准确,从而确保隧道工程建设顺利完成。
参考文献
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[3]朱鹏飞.宜万线隧道工程施工地质超前预测预报策划与应用效果初步评价[J].现代隧道技术.2010(5).
关键词:铁路;施工;索赔;问题
中图分类号: U213文献标识码: A
XK铁路二线工程采用初步设计招标,施工合同为总价承包合同方式。合同约定施工中的Ⅱ类设计变更、当地料价格变化、临时工程等费用均由承包方承担,承包方有义务协助业主完成征地、拆迁事项。受铁路建设管理体制限制和施工管理中存在的缺陷影响,施工方在工程索赔方面遇到很多问题,要获得赔偿金会遭遇巨大阻力
一、铁路工程投资体制的客观因素影响工程索赔
铁路工程具有投资大、跨地域性、建设时间长等特点,投资管理特殊、复杂。
1、 初步设计招标引发的施工设计问题索赔困难
该工程以初步设计招标,承包方中标进场后设计单位逐步完成施工设计,造成了停工等待施工图的局面,施工设计数量与合同数量清单出现差异。
(1) 施工方按合同约定进场后等待施工图造成窝工
(2) 施工设计与初步设计的数量变化由施工方包干
该项目隧道工程占70%,由于初步设计对地质勘查不够精确,施工图设计阶段补充地质钻探,发现隧道穿过溶洞、断层等不良地段,施工图设计增加注浆、锚杆、钢架等支护措施。增加工程措施造成的数量增加属“量差”,费用由承包方负担。
2、 施工合同条款确保发包方利益有失公允
(1) 业主造成的工期延误不予赔偿
该铁路工程合同工期2009年10月至2012年8月,施工过程中由于建设资金不能到位,业主负责供应的材料和设备断档,导致2011年7月至12月现场停工待料,通车时间推迟到2013年10月。业主要求施工方顺延工期,费用问题自行解决。
(2)承包人协助业主征地拆迁开支自理
铁路建设一直沿用着施工方进场在先、征地拆迁后续跟进的方式,承包人要协助业主担负起划定建设用地、丈量土地、清点拆迁房屋等工作,配合业主与相关产权单位进行大量的协商、谈判,负担人员和交通工具、承办会议等开支。
3、 投资方与建设方之间的管理误差由施工方承担
(1) 工程Ⅰ类变更设计时效性不高
(2)拆迁补偿超支由承包方垫款
二、 企业管理模式对变更索赔的制约
总承包方按集团公司指挥部和下属工程公司项目部二级管理模式组织施工,二者之间的目标和利益有偏差。
1、集团公司现场指挥部与工程公司项目部责权协同问题
2、 物资公司现场供应与项目部之间争利问题
三、建设单位指挥不当引发索赔问题
1、 建设方不循客观规律强制提前工期
2、工程接收方借机增加项目和费用
四、设计不合理造成的索赔问题
1、大型临时设施设计与现场脱节
2、铁路二线施工受运营线干扰考虑不周
3、施工辅助措施设计缺失或不足
营盘乾佑河大桥长270m,因跨越包茂高速公路西柞段,梁部设计(48+80+48)连续梁+2×24+1×32,设计未考虑现浇梁施工时跨越高速公路的垂直和水平运输、公路运输安全等问题。施工方增设两部塔吊解决跨公路运输砼问题,在公路上方设置安全框构防坠落,占用部分车道并限速行驶,支付高速公路方面赔偿费用。孔家坪隧道长4928米,Ⅳ级、Ⅴ级围岩分别为1808m、580m,由进、出口分别掘进,设计工期23个月。受设计和征拆影响,开工时间延误。为了保证铺轨工期要求,施工方申请增加辅助坑道,业主和设计担心增加投资,互相推诿、不置可否;施工方顾全大局,决定承担投资风险,增加一座长156m的横洞。在正洞开挖中,地层岩性以千枚岩为主,Ⅲ级Ⅳ级围岩变更为Ⅳ级Ⅴ级围岩长度440m,支护措施加强施工进度减缓。多亏了果断增加横洞的决策,通过横洞掘进弥补了落后的施工计划,保证了隧道如期贯通。由于增加横洞引起的费用超过一百万元,这样的索赔难度很大。
五、施工中把握索赔的能力有待提高
施工中出现施工组织不合理以及错失索赔良机等问题。
1、违背施工方案造成的损失索赔难度大
(1)营盘大桥基础不按程序施工造成事故
营盘大桥左侧山体设锚固桩、锚索、砼框架防护,桥梁桩基础施工之前先加固山体,锚固桩完成后再做桥桩基;施工方为抢工期,未做锚固桩直接开挖山体,作业期间遭遇暴雨,导致山体滑坍,土方倾覆至既有线中断行车。分析原因,施工方不按规程施工负全责。如果按既定方案施工,可以争取申报不可抗力损失索赔。
(2)油房湾隧道进口加固改变施组引发险情
该地段桥隧相连,设计方案优先处理隧道洞口上方危石,加固山体后再进行隧道和桥梁施工。处理高空危石作业需要申请在既有线“天窗点”内进行,由于审批流程复杂、签订安全协议周期长、高空作业耗时、难度大,临近既有线“要点”施工造成窝工等,施工中搁置处理洞顶危石,直接进行隧道施工。桥梁、隧道工程完成后开始处理危石,用松动爆破、人工凿除方式将巨石解小,分台阶、分批次爆破作业,时值雨季,洞顶危石被松动又经雨水浸泡,其中的一块巨石脱离山体,顺坡滚落砸裂隧道洞门。
2、解读合同不足错过索赔良机
总包合同中列总承包风险包干费,含施工图量差及Ⅱ类变更、非不可抗力灾害、承包人自购材料和设备价差、施工组织调整、施工方法及工艺变化、质量安全考核等项费用。柞水车站新建二线向右侧挖路堑扩展站场,初步设计开挖石方,施工设计按土方出图。施工单位把桥梁、隧道作为重点工程,提前踏勘现场、核对现场地形、地貌、地质,争取在施工设计出图之前反馈给设计者,避免出现Ⅱ类变更。项目管理人员在桥隧工程进展顺利后开始组织路基勘察,柞水车站路堑开挖发现石质远大于土质,土方变石方12万m3,这时施工设计已经完成,想要弥补施工设计漏洞为时已晚,造成施工图检算费用减少、增加Ⅱ类变更费用自己承担的被动局面。
3、建设方要求增加的施工措施不一定补偿
施工过程中建设方要求增加很多零星设施和施工措施,承包方为赢得信誉、避免扣减考核基金,加大开支委曲求全。
(1)增加安全防护问题
建设方为确保既有线运营安全,强制要求施工方在临近既有线一侧施工前加设钢架、封闭网、竹排架、隔离防撞墩等措施。施工单位为此投入巨大,申请补偿不予受理。设计方认为其不在工程设计范畴拒绝变更设计,建设方回应加强安全措施是施工方的责任。
(2)设置隧道施工安全逃生通道问题
铁路局要求在隧道掘进时放置钢管,防备隧道出现大面积塌方后,供隧道掌子面的作业人员穿过管道逃生。该项措施增加了钢管和安装费用,挤占了运输空间,增加了成本,方案未得到权威论证,实际效果不佳。
六、建议
1、铁路建设经济体制改革还需深化,建筑市场环境有待规范。
2、施工企业需要进一步完善企业管理制度,理顺指挥部与项目部、物资公司与项目部的经济关系,提高现场指挥部的执行力。
3、培养管理人员的施工索赔意识,把握索赔的时效性,避免索赔缺陷。
关键词:隧道施工;安全风险;控制;管理;
中图分类号:U45文献标识码: A
一、隧道施工风险管理的内容
(一)风险识别
所谓的风险识别就是指在明确了控制目标后,准确的找到可能会对目标产生影响的各类因素,而这也是风险管理工作实施的基础,是后续进行风险评估和风险应对的前提风险识别主要分为明显风险控制目标、收集整理相关资料、明确最重要的参与者、估计风险形势、识别潜在的风险因素以及编制相应的风险识别报告等阶段,在准确的识别了风险源后,便能够得到由各类风险因素组成的集合,而各个事件又是有一定的支配关系的,便可以划分出各类因素的层次,从而得到递阶的风险因素层次结构。
(二)风险评估
在隧道的施工过程中,风险评估主要由两部分组成,分别为隧道施工风险估计和隧道施工风险评价,前者就是指对隧道施工每一个阶段出现风险事件的可能性,可能发生的时间以及可能产生的影响后果等进行科学的估计,从而为后续整个工程项目的风险工作提供基础,并且制定风险管理计划实施风险监控措施以及制定风险应对措施等内容也都是以此为依据的;后者则是指对影响隧道施工安全的各类风险因素进行综合的分析,同时估算出风险发生的概率及其可能带来的损失,确定隧道工程项目的核心风险,有后续有效的处理这些风险提供重要依据。
(三)风险应对
所谓的风险应对就是指在隧道工程施工时发生风险时所采取的风险管控措施,通常情况下,风险应对措施主要包括两大类,第一类为在还未发生安全风险的时候,针对已经确定的风险因素制定有真对性的控制对策,从而最大限度的减轻风险,常见的有分散缓解以及风险规避等措施;第二类则为风险发生之前,借助于相应的财务管控措施来降低风险因素对项目目标实现程度的影响,常见的有保险转移以及风险自留等措施。
(四)风险监控
从过程的角度来看,风险监控工作是处于隧道施工安全风险管理流程中的末端,当然其也是只属于项目风险控制领域的一部分内容,并且风险监控是应贯穿于风险管理的全过程的。另外,作为一个连续不间断的过程中,风险监控工作应是在考虑到项目整个风险管理过程后所确定衡量标准,并且及时的跟踪和评价风险管理活动的完成情况。
二、隧道施工安全管理中存在的问题
(一)缺乏对安全生产规律的正确认识。很多施工单位和施工人员对于施工安全缺乏足够的重视,对于施工中存在的安全隐患与问题没有采取有效的处理措施。同时,很多施工单位为了追求更多的经济效益,即使意识到可能存在安全隐患,也盲目采用新技术与新设备以加快施工进度,从而使得安全事故的发生几率大大提高。
(二)缺乏行之有效的安全管理机制。很多施工单位没有建立健全有效的安全管理机制,对于安全生产的监管不到位,在出现安全事故的事故的时候,没有科学规范的应急措施进行处理。同时,很多施工单位虽然建立了安全管理机制,但是在实际工作中并没有将各项安全管理措施认真落实,使得安全管理机制流于形式,无法发挥其应有的作用。
(三)缺乏必要的安全生产管理教育。很多施工单位在施工之前没有
对施工人员进行安全生产教育和培训,使得施工人员对于安全管理的
认识较为模糊。同时,施工单位的规模不断扩大,施工项目不断增多,对于施工人员的安全教育培训更是浮于表面,这在无形中为隧道安全施工埋下了隐患。
三、隧道施工安全管理中存在问题的应对策略
(一)把握安全生产管理规律,强化安全生产管理意识。在隧道工程施工过程中,施工单位要始终坚持“早发现,早处理”的原则,注重地质情况勘察、隧道环境加固和施工作业面爆破等各种环节的安全管理,采用先进的技术和设备,加强对隧道施工作业情况的预报与监控,确保对于出现的安全问题,可以采取有效的处理措施。同时,施工单位在隧道施工之前,要认真勘测隧道地质特点,设计科学合理的施工方案,对于可能出现的安全隐患和施工问题,要设置完善的应急预案,保证隧道施工的顺利进行。施工单位要强化施工人员的安全生产管理意识,在施工操作中依照施工方案和要求标准进行作业,认真落实每一个环节的安全措施。施工单位要加大管理人员的执勤力度,建立详细的安全管理计划,并严格执行值班人员的交接手续。对于施工所用爆破物品,施工单位要做好采购、管理和使用工作,如果需要进行爆破作业,要严格按照规定办理,尽可能地减少因人为因素而产生的安全隐患。
(二)建立健全安全管理责任机制,认真贯彻落实安全措施。安全责任机制是安全管理工作顺利开展的保证和依据,可以强化施工单位和施工人员的安全意识和责任意识。一方面施工单位要不断健全与完善安全管理责任机制,如安全管理值班制度、工程机械操作规章制度和施工人员安全责任制度等,明确施工人员在施工操作中需要担负的职责与责任,实行严格的奖惩措施,对于出现的安全管理问题,坚决依据规章制度执行,追究相关责任人的责任,提高施工人员的安全责任意识与危机意识。另一方面,施工单位要做好安全措施的贯彻落实工作,从单位领导到施工人员都要认真落实安全措施,尤其是单位领导要做好示范带头作用,以身作则地执行安全管理规章制度,不实行特殊化。在追究安全管理责任的时候,施工单位要做到公平公正、一视同仁,对于单位领导应担负的责任绝不避重就轻,以免造成不良的影响。此外,施工单位的安全管理制度要环环相扣,各个施工部门与施工人员要互相监督,对于安全管理中存在的问题,要及时地指出并加以改正,使安全管理处于透明化、公开化和可控化的状态,从而确保安全管理责任机制的贯彻落实。
(三)加大安全教育投入,加强安全设施维护。施工单位要加大安全教育的投入,注重对施工人员和管理人员的教育培训,提高施工人员和管理人员对于安全事故的处理技能,并在建设施工区域设置规范的安全警示标牌与标语,提醒施工人员做好安全防护措施,以降低安全事故发生几率,减少施工人员在安全事故中所受危害。对于重大的施工项目,施工单位要安排专家对施工方案和工程技术进行探讨与评估,以保证工程项目建设的可行性。同时,施工单位要加强对安全实施的维护,尤其是安全标志、安全防护用品和隧道视觉警示体系等设备的维护。施工单位要安排专人对安全设施进行日常的检查和管理,如果发现存在问题,要实施的进行维护处理,确保其可以正常投入使用。此外,施工单位还要加强使用人员对于安全设施设备的宣传学习工作,保证施工人员了解和掌握安全设施设备表示的含义,从而在作业时规范操作与自我防护。
结束语:隧道施工安全管理不仅直接关系到隧道建设施工项目的质量和施工效率,而且关系着国家的财产安全和施工人员的生命安全,其管理水平是施工单位综合实力的真实体现。但是由于隧道施工容易受到诸多因素的影响,其安全管理也存在着许多的问题。因此,如何提高隧道施工安全管理水平成为施工单位急需解决的问题。
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关键字:隧道;横洞;施工
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、 隧道横洞技术的引入
随着国家经济发展对铁路发展的刺激作用,隧道的施工工期要求越来越来短,这也促进了近些年隧道斜井、竖井、平行导坑开挖成功经验不断的出现,隧道横洞施工作为一种进洞辅助施工措施,在施工与既有线铁路隧道增建时,应用较多,横洞一般向主洞方向上坡,主要作用是避开主洞洞口位置,从具备场地要求、地质条件及便于外部风水动力布置的地点进入,快速进入主线,开始施工最终从洞口处出洞。辅助施工措施的规划合理对后期施工的经济效益、安全、质量及施工进度起到促进制约的作用,所以横洞选线及优化方案及施工组织对主洞的施工起到很大的作用。
二、新桃花铺一、二号隧道工程施工背景
新桃花铺一、二号隧道工程(下简称工程)地处丹凤县铁峪铺镇化庙村老彭沟内,属秦岭中低山区,一号隧道出口里程为:DyK193+086,二号隧道出口里程为:DyK193+152期间为南河车站,南河中桥长64.4米.本桥采用钢筋混凝土连续钢构。设计连接两个隧道洞口。增建隧道距离既有线路只有40m,且不具备进洞施工场地要求,(1)河床距内轨顶面高差很大无法从正洞进洞施工。(2)新建线路比既有线高2米,且距既有线线间距只有40m,直接从主洞进洞施工对营业有线影响较大,安全很难保证。隧道洞身通过的地层主要有第四系冲、洪积粉质黏土、坡积粉质黏土、冲洪积卵石土、坡积碎石土、泥盆系中统石英片岩夹大理岩,石英片岩为主,硬质岩等。围岩级别主要为V级围岩,采用台阶法施工,钻爆法掘进。隧道横洞净空为7.43m*5.86m(高*宽),在新桃花铺一、二号隧道进口DyK193+013.2、DyK193+192.59两处各设置一横洞,横洞相关数据见图1
桃花铺隧道横洞的特点是其长度为23、53米,较短,与较为深长的斜井不同,属于进洞方式的改变,具有一定的特殊性,进洞后双面掘进是阶段性的,最终快速达到常规单面掘进是本隧道横洞设置的意义所在。
三、工程横洞选线定位及方案比选原则
隧道横洞选线优化的原则及方法
目标:做到快速、安全、经济进洞,做到人工、机械组织合理,施工配套,并考虑中后期后期施工的排烟、运输、及供电排水要求。
横洞选线优化主要考虑的问题
尽量缩短由横洞洞口到主线,进入主线的施工。
横洞洞口选址,宜选择场地具备施工机具的采用钻爆法施工,需考虑风水动力的接入,及运输的快捷性、安全性等指标。
横洞与主线的角度及横洞的坡度和长度,三者应综合考虑,横洞与主线夹角为90度,坡度较为平缓,长度最短是优化选线的原则,如根据实际情况,往往不能均衡满足原则,在选线时横洞与主线角度不宜小于45度,坡度不宜大于12%,否则将对后期的排烟及混凝土运输造成影响。
横洞进口处山体较为稳定,避免容易引起滑坡,坠石等情况的发生。如有必要可以采用Φ8钢筋网片,对岩面进行锚喷防护。
四、工程施工组织材料设备及人员分工
施工组织思路:横洞初期支护施工挑顶隧道双面掘进施工横洞与主洞交叉口的仰拱及填充施工横洞的底板出洞方向准备施工衬砌台车、进洞方向持续掘进进洞方向仰拱施工防水板土工布台车的加工拼接衬砌台车安装、调试。
1、横洞施工
主洞挑顶方案,由于横洞进洞处,对施工净空的要求,主洞挑顶后的稳定性很重要。
2、隧道双面施工掘进
挑顶结束后组织双面掘进,达到单作业面2m每循环,每循环19.5小时,采用台阶法施工,达到进尺144m/月,双面掘进对人工和机械的利用率较高,经济性较强,根据安全步距要求五级围岩,仰拱距掌子面距离不大于35m,二衬距掌子面距离不大于70m,双面掘进速度很快就达到规范要求的步距,按照如上施工工序组织施工,施工紧密,人员及机械的利用率较高,不会造成任何人员机械窝工。 前期施工机械用量和人员用量均需求量逐步增大。
机械设备及人员附表
五、工程横洞施工中所遇问题及解决策略
1、施工排烟是斜井平导等辅助开挖的常规性问题,本隧道交叉口里程为DYK193+182距离隧道进口出洞方向只有30m,可以采用自然通风,桃花铺一号隧道,横洞纵坡为12.3%,且为上坡,排烟情况较差,一台功率为60kw
东风轴流风机临时通风,待隧道出洞后,将风机更换为80kw 在主线洞口处布置设置。
仰拱衬砌的施工组织,与斜井的区别在于,斜井旨在持续双面掘进,配合进口和出口最终形成两个贯通点,施工期间衬砌台车在洞内组装,必然对主洞施工造成影响,根据本隧道实际情况,双面掘进同时,更侧重于出洞方向的施工,为后续衬砌台车的组装和调试提供时间要求,一旦进洞方向达到安全步距要求,可在隧道出口侧施工衬砌台车,同时在隧道进洞侧
隧道排水线路及三项五线线路方向及通风的总体规划布置,排水由横洞直接布置为永久排水通道,三相五线从横洞至主线通过挑顶部位沿拱顶过渡到隧道主线另一侧,通风前期采用自然通风或小型轴流风机作为临时通风,主线出洞方向贯通后,在主线洞口处从新设置一台轴流风机。
横洞施工完成后,主洞进尺较短情况下的装运渣方法:由于本隧道为单线铁路隧道,断面较小,横洞断面也较小,采用小型挖掘机扒渣至交叉口位置,再由装载机倒退方式,将弃方运输至洞外,装车运输。后期洞内施工按照单线铁路隧道汇车道思路进行出渣施工。
六、质量控制措施及效益分析
横洞进洞作为临时施工通道其施工质量与挑顶的施工质量是横洞进洞施工成功与否的保障,其质量控制措施:
1、进洞前对山体进行防护,防止以后施工进洞爆破施工引起石块,沉落伤人,并及时做好洞口山体及洞内围岩量测的观测。
2、初期支护要及时,尤其与主 洞相交位置及主动
3、对横洞与主洞相交叉部位,注意严格控制螺栓连接数量,保证拱架整体抗剪,并加强本处照明至少设置3盏功率不小于30w节能灯。
4、隧道双面掘进期间着重对风水电各种管线的进行管理,杜绝任何安全隐患,防止机械碰触造成损坏影响施工安全及进度。
5、挑顶期间严禁双面掘进,防止爆破震动造成围岩松动引起岩石裂隙扩张并形成危石。
经过宁西增建二线 桃花铺二号隧道的实践 通过合理的施工组织及逐步解决施工中出现的问题,取得了主洞130m/月的施工速度。横洞施工方案经过优化后,与常规从主线进洞的功效没有降低,反而升高了。满足了施工工期的要求,为后续的正洞施工创造了有利条件。
参考文献:
[1]邓寄生.隧道横洞开挖效应研究[D].长沙理工大学.2008(06).
[2]王守慧.武隆隧道横洞工区机械设备的选型与配套[J].现代隧道技术.2003(2).
关键词:黄土隧道;换拱施工技术;隧道工程;浅埋隧道;工程施工 文献标识码:A
中图分类号:U455 文章编号:1009-2374(2017)05-0176-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.085
1 工程概况
宝兰客专乔家营三号隧道全长241.6m,为双线隧道,隧道工程范围内湿陷性黄土主要为风积黄土,壁立性强,大孔隙发育,具Ⅳ级自重湿陷性黄土,湿陷性土层厚为30~40m。湿陷性黄土对工程有一定影响。隧道属于浅埋隧道,洞身最大埋深40m。隧道洞身通过的地层主要是第四系上更新统风积砂质黄土。
隧道洞身穿越范围内为V级围岩,断面支护形式Ve,隧道出口DK1012+230.1~DK1012+242,初支侵限长度11.9m,最大侵限近40cm。处于隧道出口处,也是隧道进洞洞口,隧道进洞超前支护采用拱部Φ108管棚+Φ42超前小导管,设计衬砌厚度60cm,除侵限部分外其余地段二次衬砌全部施工完成,隧道初支侵限断面如图1所示:
2 侵限原因分析
(1)该段隧道位于洞口处,埋设较浅,最大埋深为12m;(2)围岩本身具有湿陷性,洞顶土质较疏松,自身承载力较差,加大了拱架的外力作用;(3)洞口导向墙处地基承载力较小,导致进洞开挖时导向墙沉降;(4)预留沉降量预判存在偏差,围岩本身沉降量超出了预留沉降量范围,造成侵限。
3 人员机械组织
施工班长1名,技术人员1名,安全人员1名,施工人员10人,参与施工的所有人员应是从事隧道开挖的人员,有隧道施工经验。开工前准备好挖机1台(带破碎头)、风枪2把、风镐10把、装载机1台、自卸车1台、电焊机2台及小型机具若干。作业平台采用原隧道开挖过程中的防水板台车,作业前确保防水板台车结构稳固,焊点牢靠。
4 换拱施工
4.1 总体思路
先在原有的导向墙外侧施工第一环超前小导管,长度5m,小导管一端支撑于现有的导向墙上,另一端打入后位于已经施工的初支结构上方,超前小导管的环向范围为环向换拱范围即原上台阶范围。
第一环的超前施工完成后,开始由导向墙处内侧(保留导向墙)向洞内逐榀拆除侵限段的拱架,采用挖机带破碎头拆除,人工持风镐辅助拆除。拆除时,应拆除一榀支护一榀,其余超前支护及支护参数同原设计。环向拆除范围为原上台阶全部拱架。拱架拆除前后,在地表布点进行沉降观测。
4.2 施工准备
在侵限处理施工前组织技术人员、现场施工人员进行培训,班前下发“技术交底书”,进行技术交底、安全交底培训,保证每一位施工人员熟悉施工方案内容、施工流程及安全注意事项。
拆换作业前三天,必须进行监控量测。地表和洞内同时观测,量测断面布设间距不得大于5m,量测频率不得少于3次/天,量测数据及时上传围岩监控量测信息化平台。及时对量测数据进行统计和分析,确定围岩和初支稳定的情况下,才能进行作业。在临近二衬布设监测点,并及时上传数据,严密监控临近二衬变形情况。
4.3 超前小导管施工
在原有的导向墙外侧施工第一环超前小导管,小导管采用Φ42钢管,长度5m,间距0.3m,超前小导管的环向范围为环向换拱范围即原隧道开挖上台阶范围。其余超前小导管施工同原设计参数。小导管施工平台利用现有的铺挂防水板台车组建而成。
4.4 原拱架拆除
路线纵向范围拆除顺序由洞口往洞内进行逐榀拆除,单个型钢骨架先拆除原上台阶三节拱架的中间一节,再拆除两侧另外两节的拱架。拆除采用挖C破碎头加风镐施工,首先由挖机破碎头将需要换拱的拱架周围的初喷混凝土及钢筋网片慢慢凿除掉,不适宜用挖机破碎头的由人工采用风镐配合凿除,露出型钢骨架。此时用装载机将凿下的混凝土及钢筋废渣统一由洞内推到洞外,保证地面平坦,然后将防水板台车移至拱架下方,由人工将原开挖上下台阶拱架之间连接的螺栓拆除,型钢拆除按照自上而下的原则,逐节将型钢拆卸至平台上,通过挖机将拆下的型钢吊装至地面。拆除时应保护好原阶拱架连接板,以便换新拱架时顺利连接。部分型钢可能由于变形导致型钢连接螺栓无法拆除的现象,此时可以采用氧气、乙炔对型钢进行切割。需要注意的时,在型钢螺栓拆除及切割过程中一定要有相关辅助措施保证型钢临时固定。人员拆除时要站在型钢旁边,不要站在型钢下面进行拆除,确保施工作业安全。
原拱架拆除完成后,需要对土体进行开挖,此时由人工采用风镐进行开挖,开挖的深度通过前后拱架的侵限范围来确定,施工中首先通过前后拱架侵限深度,通过拉线方式初步确定土体开挖的深度,然后对土体进行开挖到要求轮廓线。
4.5 新拱架的安装
侵限拱架每榀拆除后立刻换立新拱架,新拱架按照原设计参数加工,拱架分三节,新拱架连接于每环未拆除的原阶拱架上,采用垫板螺栓连接,每节长度按照实际情况确定。新的拱架由挖机吊装到作业平台,再采用人工直接进行安装,安装过程中采用钢管等物体对型钢进行临时固定。如果未拆除的原阶型钢螺栓连接板在拆除过程中因变形而无法安装螺栓进行固定时,应对原螺栓连接板和新的螺栓连接板进行满焊固定,间隙过大不能直接满焊的要采取加塞钢筋等措施来实现满焊,保证新旧型钢骨架连接稳固。新拱架按照设计采用间距100cm的Φ22螺纹钢与相邻钢架焊接牢固。拱架安装完成后,利用已安装好的拱架,及时施做超前小导管,超前小导管打入角度5°~10°,相邻两排超前小导管的水平搭接长度不小于100cm。每榀拱架安装完成后及时按要求施做。
4.6 喷射混凝土施工
型钢安装完成后及r挂设钢筋网片,防止掉顶;立即进行初期支护。喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离,喷射角度尽可能接近90°,以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5~2.0m;喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动,一圈压半圈;若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时,可将喷嘴稍加偏斜,但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度太小,会形成混凝土物料在受喷面上的滚动,产生出凹凸不平的波形喷面,增加回弹量,影响喷混凝土的质量。喷射混凝土终凝2小时后,应进行养护。初喷混凝土等待强度同时,可组织人员进行对另外相邻拱架或另侧拱架的拆除作业。
5 施工技术要求
拱架拆换要连续施工,逐榀拆除与换拱,按照自上而下,每次一榀逐段处理,严禁大跨度连续拆除。换立新拱架,左右两侧拱架测量放点必须对称,避免钢拱架扭曲和拱部错台。新拱架要与原拱架连接牢固,有错台的可用法兰钢板或短工字钢连接。拱架拆换完成后,在适当位置布设监控量测点(拱顶、边墙与仰拱填充面),量测断面间距3m,量测频率3次/天,严密监控邻近二衬的变形与沉降情况,对量测数据进行统计分析,及时将数据上传围岩监控量测信息化平台。
6 安全措施
(1)加强洞内、地表围岩监控量测工作。根据量测结果,及时调整换拱方法及支护参数,确保隧道安全;(2)在拆除作业前,在拆除施工段安放各不小于24m的逃生管道,满足要求后,方可进行拆除作业;(3)技术员、安全员跟班作业。在隧道换拱全过程中专职安全员、技术人员进行跟班作业,随时查看围岩变化情况,遇到紧急情况及时撤走人员。技术人员对工人施工作业随时进行指导,确保型钢骨架安装满足要求;(4)施工中设置安全警戒区域,禁止无关人员进入施工现场;(5)加强监控量测工作。成立监控量测队,每次换工前及换拱过程中动态进行围岩变形的监控量测,若发生异常变化时立即停止施工,并确保换拱位置一次成功;(6)建立并完善换拱应急救援预案,落实各级职责,并对应急救援预案进行演练,在出现特殊情况时将损失减少到最小。
7 结语
隧道在施工过程中,难免会因为施工控制不到位、地基沉降等原因造成初支侵限的情况出现,而对于侵限初支的处理又是项极其危险的工作,如何保证换拱过程的快捷、安全成了我们施工方案主要解决的问题。通过以上换拱施工方案在黄土隧道中的应用,一天可以组织人员进行3榀拱架的拆换,拆换速度快,能保证施工安全。在以上项目的应用中一次换拱成功,没有出现任何安全质量事故。
参考文献
[1] 铁路隧道工程施工安全技术规程(TB 10304-2009)[S].
[2] 高速铁路隧道工程施工质量验收标准(TB 10753-2010)[S].