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中图分类号:C913文献标识码: A
1.工程概况及地质情况
1.1工程概况
某暗挖隧道全长约700m,覆土厚度约10~12m,采用矿山法施工,正线设人防段一座,设施工竖井及横通道一座。
本区间衬砌类型为复合式衬砌,初衬采用喷射混凝土+格栅钢架措施,二衬采用模筑钢筋混凝土,衬砌之间设防水层。辅助工程措施采用超前小导管浆、深孔注浆、掌子面喷射混凝土封闭。
该工程位于市区,地上、地下均有障碍物和城市管网,且施工中涉及到排水及地下管线等多项地下工程,施工中需要协调和沟通的部门较多。同时该工程位于交通流量较大地段,施工期间需要合理解决施工区段道路顺畅。
1.2地质情况
根据钻探资料及室内土工试验结果,按地层沉积年代、成因类型,本标段内沿线勘探范围内的土层划分为人工堆积层(Qml)、新近沉积层(Q4al)第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)、第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)四大层。
根据收集线路附近地下水位资料,由于地下水开采较为严重,施工区域45m深度范围内地下水类型以潜水为主。水位普遍较深,整体地下水位埋深沿东西方向呈漏斗状,漏斗中心地下水位埋深达55m,地下水位向东西两个方向逐渐变浅,水位埋深一般在25~50m之间。根据地质勘察报告,本区间未进入潜水层,地下水位埋深在38m以下,且未见上层滞水,区间不需降水施工。构造相对稳定地带,无新构造活动迹象。沿线地势平坦,未发现有泥石流、滑坡、采空区、岩溶、有害气体等不良地质作用。
2.各工序主要施工方法及技术措施
2.1竖井施工
1、竖井施工方法
该暗挖隧道设施工竖井一座,竖井施工采用“倒挂井壁法施工”。地表以下1.0m为竖井井圈锁口范围,采用C40模筑砼。井身支护采用钢筋格栅+钢筋网片+喷砼+小导管联合支护。
2、竖井施工主要技术措施
1)为避免竖井变形,在竖井开挖及支护时,角部设工22a型钢斜撑,支撑纵向间距1~1.5m,近马头门处支撑适当加密。
2)为了密实初支与壁后土体的空隙采用壁后回填注浆。
3)当井壁上有涌水时,预埋胶管,把水引入积水坑,抽排出井外。
4)竖井支护同时预埋梯步预埋件。
2.2隧道开挖施工方法
该隧道标准断面采用台阶法施工,洞内开挖采用机械配合人工开挖,上部采用弧型开挖,预留核心土的断面面积应大于开挖断面面积的50%,确保掌子面稳定。开挖遇到沙层或不稳定地层应及时喷射混凝土封闭掌子面;拱部开挖每循环进尺0.5m,随即施作格栅钢架网喷砼初期支护。并在拱脚两侧设Φ42锁脚锚杆并与格栅钢架焊连防止拱部下沉,下部左右两侧交错开挖,及时连接钢格栅,并尽快封闭成环。
施工中应进行严格的监控量测,并根据量测结果来调整开挖参数。开挖时要由上至下逐层开挖,严禁欠挖、超挖。当穿越砂土地层时,首先采用超前小导管注浆加固地层,开挖进尺严格控制在设计要求以内。必要时缩小每循环进尺,保证开挖面的安全。
2.3超前注浆加固
为加固掌子面前方地层,保证开挖工作面稳定,采用小导管超前注浆措施。小导管沿拱部 120度布设,环向间距为0.3m,水平倾角为15°。注浆浆液选用水泥-水玻璃浆液,压力控制为0.3-0.5MPa。注浆采用注浆压力和注浆量双控原则,单根小导管注浆量按照扩散半径0.25m 进行计算。注浆结束后检查注浆效果,并对注浆薄弱部位进行补充注浆。
2.4格栅加工及安装
1、格栅加工
格栅钢架在地面工厂加工,加工时做到尺寸准确,弧形圆顺,格栅钢架焊接长度满足规范要求;焊接成型时,沿钢架两侧对称进行,格栅钢架主筋中心与轴线重合,连接孔位置准确。
2、格栅安装
格栅钢架间距为 0.5m,采用连接筋内外双层交叉布设进行焊接,间距1m。
2.5钢筋网片加工及安装
钢筋网片采用 A6.5 圆钢焊接而成,网格尺寸为 150mm×150mm。网格尺寸允许偏差为±10mm。钢筋网搭接长度为 1-2个网格,允偏差为±50mm。钢筋网应与隧道断面形状相适应,并与锚管和格栅钢架焊接牢固。
2.6初支后注浆
初支背后注浆注意以下几点:
1、初期支护完成后需要进行初支背后注浆,确保初支背后填充密实。初支背后注浆滞后开挖掌子面不能超过5m。
2、注浆采管长0.5m,沿拱部及边墙布置,拱部环向间距为 2.0m,边墙环向间距为3m,拱部及边墙纵向间距均为 3m,梅花形布置。
3、注浆压力控制为 0.1-0.3MPa。注浆工艺同超前小导管注浆。浆液采用1:1 纯水泥浆液,具体配比根据现场试验确定。
2.8深孔注浆
本区间暗挖隧道矿山法下穿多处构筑物及管线管沟。为控制隧道掘进时的土体变形,增加隧道拱部的抗压强度及粘结性,保证隧道施工时上方构筑物及管线的安全,对围岩进行深孔注浆预加固。深孔注浆的范围是拱部初支外2.5m+初支内1m。采用双重管无收缩注浆工法,注浆液采用水泥-水玻璃双浆液。注浆孔数为13个,深度为12m,单排布设,以达到稳固土体的预期目的。
3.监控量测
施工过程中为了明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。并通过现场监测信息反馈和施工中的地质调查,及时调整支护参数和采取相应的工程措施,优化施工工艺,达到工程优质、安全施工、经济合理、施工快捷的目的,应做好监控量测工作。
3.1初支位移量测
区间隧道的开挖,改变了围岩的初始应力状态,而由于围岩应力得以重新分布和周边应力得以释放,致使围岩产生变形,以致于横通道周边初期支护产生不同程度的净空内向位移。因此,洞室开挖初支后必须及时安设测点进行初期支护位移量测。并根据量测结果来判断围岩和支护结构的稳定性。
3.2收敛量测
采用收敛仪进行量测,来确定洞室周边两点相对位置的变化,从而计算出两点连线上的相对位移。
4.工程施工中主要对策:
1、工程实施前应对区间临近管线和建构筑物进行详细周密的调研,并应通过管线所属的管理单位了解掌握管线的现状情况,根据调研结果针对不同管线编制管线保护施工方案及安全措施。重点加强对有压管线及电力、热力、燃气管线的保护工作。对重点管线做好监测工作。
2、施工过程中加强掌子面前方超前探测工作,采用掌子面超前探孔和地面钻孔相结合的施工方法,确保施工前掌子面前方没有水囊存在。
3、施工过程中加强超前支护措施,采用先进的注浆工艺及设备,选择合适的注浆参数,确保注浆效果。施工期间加强对暗挖结构及既有管线和建构筑物的监测,编制专项监测方案并严格执行,发现变形超限及时进行相关各方论证并采取处理措施。
4、编制好隧道塌方的应急预案,做好应急演练工作,隧道内预备好足够的应急物资,加强隧道内照明和通风,确保施工人员的身体健康。
结束语:在矿山法施工暗挖隧道时应领会并严格执行“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测的十”,同时出现任何特殊问题要及时进行信息反馈,只有做好这些,才能有效控制围岩的变形和地表及管线的沉降,确保施工质量及施工安全。
参考文献:
(1)《地铁设计规范》(GB50157-2003)
(2)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
(3)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999(2003年版))
(4)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002,2011年版)
关键词:隧道二衬;脱空;注浆;钻孔
1 工程简介
石鼓隧道为博深高速公路控制性工程,从银屏山自然保护区通过,双洞六车道,左、右线隧道分离布设。左线起屹桩号ZK32+447~ZK36+458,长4011米,最大埋深534米;右线起屹桩号YK32+459~YK36+339,长3880米,最大埋深504米,是全线的控制工程。并且隧址区地质情况比较复杂,地下水丰富。由于所处位置的特殊地形、地貌和环保要求,隧道施工只能从深圳端往博罗端独头掘进。查阅现有文献,在没有竖井、斜井及平导等辅助设施的条件下,石鼓左线隧道独头掘进长度4011米,超过了独头3455米的潭峪沟隧道,是目前国内最长的单向三车道公路隧道。
2、衬砌空洞成因与对策
隧道二次衬砌混凝土是自下而上浇筑的,受自重作用或者有钢筋网段混凝土浇筑段,混凝土很难被浇筑密实,由此产生空洞。隧道二次衬砌脱空与施工方法、机械设备和混凝土配比等都有密切关系。通过大量工程实践,对衬砌空洞的成因及对策有如下几种。
2.1 混凝土收缩造成脱空
混凝土具有凝固收缩特点,如果不采用膨胀混凝土,即使将模板内灌满,在混凝土凝固后,拱顶仍不可避免地出现小空隙。如果混凝土水灰比较大,混凝土收缩则更为明显。避免混凝土收缩产生空洞的主要方法是通过添加减水剂、泵送剂来降低混凝土水灰比,提高混凝土的流动性,或通过加入适量的膨胀剂,用以抵消混凝土的收缩。
2.2 泵送压力不足造成脱空
泵送压力过大,压坏模板台车,致使振捣坍陷,导致顶面混凝土与衬砌间出现空隙,产生脱空;泵送压力不足,模板内的混凝土压力则不足,导致拱顶面的混凝土在输送过程中把部分空气密闲在狭小的空间内无法排出,造成留有空隙,产生脱空。在施工前对输送泵进行检查,从而保证合理且足够的泵送压力,钢筋密集处,应放慢浇筑速度,且应振捣密实,机械振捣不便时可辅助人工振捣;或可加入泵送剂,从而增加混凝土的流动性。
2.3 泵送口角度不合理造成脱空
模板台车拱顶一般设置有三个或三个以上的泵送孔,这些泵送孔大多垂直模板设置。混凝土从管内进入模板,流动方向改变为 90°,由此带来的压力损失很大,造成衬砌远端脱空。为了减少这种压力损失,可以将两端的泵送孔调整为60°。通过现场对比实践表明,这能极大地减少衬砌脱空的发生。
另外,在有的区段,隧道坡度较明显,此时如果仍采用中间孔泵送的方法,较高的一段则很难浇筑密实,如果采用低位孔泵送,则衬砌脱空更为明显。因此,在隧道坡度很小时,推荐采用中间孔泵送;坡度较大时,应从高位孔泵送。
2.4 防水层松铺不足造成脱空
由于超欠挖的普遍存在,加上初期支护施工质量不佳,初期支护表面经常出现纵向或环向凹凸起伏。在初期支护表面不平整时,如果防水层铺挂过紧,二次衬砌混凝土将被防
水层阻断而不能完全充填凹陷位置,因此形成边墙空洞。如果混凝土泵送压力过大,则可能挤破防水层,造成渗漏水。为了防止此类空洞的出现,衬砌施工前应严格按规范要求进行初期支护平整度检查,不满足要求的应进行补喷整平;同时,防水层的铺挂必须保证足够的松铺系数。
铺设防水卷材时应尽可能的选用复合式卷材,避免其过度沉落,悬吊点应设置密集并与钢钉连接良好,且事先计算好富余量,对于钢筋段,最好于顶部多设置砂浆垫块,将顶部卷材顶起来。
2.5 封口不当造成脱空
混凝土灌满并达到一定压力后,二次衬砌浇筑即可结束,此时需要停止泵送并封闭泵送口。在封口方法上,目前仍有大量单位采取拆管后用编织袋、土工织物封堵泵送口的方法。采用这种方法时,拆除输送管后混凝土在自重作用下会向下流出模板,直接导致泵送口对应拱顶衬砌脱空,这是衬砌中部脱空的主要原因。对此,推荐采用阀门方法进行封口,在泵送口与输送管之间增设一个阀门,阀门与衬砌模板、阀门与输送管之间均采用螺栓和法兰盘连接。当泵送结束后,先把阀门与衬砌模板的连接螺栓取下,将挡板复位关闭阀门后再重新用螺栓连接。此后再取下阀门与输送管间的螺栓,拆下输送管,已经进入模板内的混凝土就不会流出。
2.6 拱架与模板刚度不足引起脱空
由于拱架与模板刚度低,在浇筑完混凝土后引起模板和拱架的变形或下沉;模板支架底部不坚实,支架疏松,导致顶部模板下沉量过大,造成顶部衬砌混凝土下沉脱空,选用坚固、稳定,符合刚度要求的支撑结构;隧道衬砌使用全新钢模,规格、强度要符合设计要求,立模时要求模板结合紧密,尺寸要符合设计要求。
2.7 提前脱模引起脱空
盲目追求施工进度,拆除模板时间过早,使低强度混凝土过量承载,破坏了混凝土结构;脱模后没有进行混凝土的潮湿养护,导致衬砌开裂和下沉脱空;混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求,脱模时不得损伤混凝土;传统的混凝土洒水养护方法,由于洒水不均匀,使混凝土早期强度得不到保证,可使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。
3、脱空处理方案
公路隧道二次衬砌出现空洞后,要加强对隧道裂缝变化过程的长期持续监测,密切关注其发展状态,同时应及时采取维护加固措施进行处理。
3.1拱顶脱空形成的空洞处理
1、在衬砌混凝土达到设计强度后,进行衬砌拱顶注浆填充。
2、加强对空洞部位二衬混凝土强度检测,待达到设计强度后即开始进行注浆处理。
3、注浆主要采用符合设计要标的水泥砂浆,施工前进行浆液配比选定,并进行现场试验后确定。
4、注浆通道采用在二衬混凝土施工时预埋注浆管进行注浆施工。
5、注浆根据设计线型采用从下坡方向向上坡方向注浆方式,控制注浆压力不大于 0.5Mpa,以免压力过大,影响其他部位二衬混凝土。
6、注浆结束的标准根据注浆压力,注浆量及现场有关检测资料综合判断确定’
3.2拱腰脱空形成的空洞处理
1、在衬砌混凝土达到设计强度后,检查确定拱腰空洞位置,进行中空钻孔注浆方法处理。
2、在钻孔的过程中应采取循序渐进的原则,首先根据无损检测结果确定该段的二次衬砌实际厚度,然后确定钻进的最终长度应控制在小于检测厚度的 3-5cm处,钻孔时应先试钻,在钻进过程中,若发现钻速突然增高或其它异常情况,应立即停止钻进,防止损坏衬砌防水层。
3.3 浆液配合比及注浆处理
1、浆液配合比:采用单液水泥浆,采用普通硅酸盐水泥,并通过试验按需掺配高强减水剂、速凝剂及其他添加剂;添加剂的性能质量需符合规定,使用前必须进行效果试验,初凝的凝结时间不宜超过5min,终凝的凝结时间不宜超过 10min。
2、注浆压力和注浆管设置:应等到二次衬砌混凝土强度达到设计强度后方可注浆,且需初压为0.2-0.5Mpa,终压不大于 0.5Mpa,可采用逐渐加压式或定压式进行注浆,注浆速度为30-60L/min,注浆时还需注意将注浆芯管安装在预埋的注浆管上,且预埋的注浆管间距不宜太大。预埋的注浆管不可破坏防水板,并在注浆管端头设置防堵设施,注浆结束后应及时将注浆管孔封堵密实。
3、注浆前进行吸水试验来检查注浆管路系统,采用 1.5-2.0倍注浆终压进行吸水试验,从而检查机械设备是否正常、注浆管路系统能否耐压,有无漏水,试运行20min后,再进行注浆现场试验,从而确定注浆参数。试验及压浆过程中,要求有工程技术人员在场,对数据进行记录、观察,并根据现场注浆实际情况,作出准确判断,及时调整浆液稠度和凝固时间。
4、注浆前应先对管孔进行清理,并合理的安排注浆顺序。注浆时若出现浆液很难注入或注入量很小并且压力迅速上升的情况,应增大水灰比、降低浆液稠度,同时检查注浆管有无堵塞,并及时进行管路疏通。若发现浆液注量很大且注浆压力很低或压力上升缓慢,应马上停止注浆,检查是否有漏浆或串浆的现象并及时加以堵塞,并按其情况可适当的调整水灰比。
5、注浆结束标准需用注浆压力、注浆时间和注浆量三个方面来确定。当出现下述情况之一时即可结束注浆:①当注浆压力达到设计终压时;②当注浆量达到或超过理论注浆量,孔口管出现冒浆时;③当注浆压强已达到设计终压,且稳压10min后,即使进浆量仍未达到理论浆量,也可结束注浆。
3.4方案特点
1、注浆工艺简单,操作方便、安全。
2、浆液具有良好的可灌性,且固结收缩小,具有良好的粘接性、抗渗性、耐久性及化学稳定性。
3、二次衬砌厚度大部分不足处基本都有脱空、不密实的现象存在,通过分析打孔注浆可以使二次衬砌的厚度、混凝土密实度以及混凝土强度三方面同时都能达到要求。
结语:
二衬背后脱空是目前隧道施工普遍存在的质量问题,其严重影响了隧道的二衬混凝土受力性能,造成了安全、质量隐患。浇筑时按照设计与规范要求预留注浆孔和注浆管,在二衬混凝土施工完成一定里程后,采用无损检测检查混凝土背后脱空情况,并根据检测报告对空洞进行注浆处理。
参考文献:
[1] 公路隧道施工技术规范(JTG F60-2009)
[2] 《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
[3] 周爱国.隧道工程现场施工技术.北京:人民交通出版社,2004.3
[4] 于书翰、杜漠远.隧道施工.北京:人民交通出版社,1999
关键词:隧道;技术管理;初探
1问题的提出
隧道工程施工条件复杂,工期、质量、安全要求严,成本控制难,竞争激烈,施工风险高。虽然有“金隧银桥”的说法,但在复杂的施工条件下,隧道施工技术管理不好,常会导致出现大亏或小盈的现象。特别是长大复杂隧道,其面临的可变因素更多,工程项目管理难度更大。施工技术管理作为工程项目施工管理的核心工作之一,对工程项目的施工安全管理、质量控制、进度控制、成本控制等方面具有非常重要的作用。19世纪是高层建筑的世纪,20世纪是桥梁工程发展的世纪,21世纪将是隧道及地下工程发展的世纪,因此,面临21世纪隧道及地下工程发展的重要机遇期,发展隧道工程施工技术,加强隧道施工技术管理势在必行。加强施工技术管理,不断提高施工技术管理的“精细化管理、人性化管理”水平。
2隧道施工技术管理在项目管理中的作用
隧道施工流水线作业,各工序依次展开,施工技术管理的好可以起促进作用,反之则起制约作用。在激烈的市场竞争条件下,只有人员、设备、材料等资源优化配置,并不断加强施工技术管理,才能实现高效、优质、低耗工程。实现这一目标也是企业的立足之本。隧道施工技术管理在项目管理中发挥着重要的作用,其主要体现在安全、质量、进度、成本等方面。
2.1加强隧道施工技术管理是确保隧道施工安全的有效途径
在施工方案制定及技术交底实施过程中,必须充分考虑每道工序潜在的危害,明确危险源,采取有效的预防措施,并制定详细的应急预案。由于设计勘察手段有限,隧道施工中面临的可变因素较多,特别是地质条件复杂的山岭隧道,隧道施工中常面临涌水、突泥、瓦斯突出、塌方等安全隐患。在施工过程中必须充分利用综合超前地质预报手段,以探测隧道前方地质条件并指导施工,合理规避灾害风险。在长期的施工技术管理中,我们积累了丰富的经验。比如,浏阳河隧道出口在施工人员进洞之前进行安全讲解,并在洞口树立危险源警示牌,时刻提醒进洞人员注意施工安全;此外,每月进行安全质量大检查,综合各部门专业人才,扫除安全质量死角。
2.2加强隧道施工技术管理是实现施工项目管理质量控制的根本保证“安全是天,质量是命”这是不可否认的真理,但在一定程度上来说,确保施工质量是保证施工安全的重要前提。实现施工质量控制要做到:施工工艺要可靠、现场实施要到位、试验检验要及时。隧道施工隐蔽工程较多,如果事后发现问题整改困难,并且依靠雷达检测、声波检测等先进的检测手段,即使施工完毕也能对隧道实体一览无余。因此,施工中必须加强过程控制,并进行必要的检验监测,只有上一工序合格了才能进行下一工序的施工。
2.3加强隧道施工技术管理是实施施工项目管理成本控制的重要手段施工项目成本控制是指项目在施工过程中对影响施工项目成本的各种因素加强管理,并采取各种有效措施,将施工中实际发生的各种消耗和支出严格控制在计划成本范围内,消除施工中的损失和浪费现象。施工技术方案的好坏直接影响项目管理成本控制,施工方案如果制定得合理、可行、科学,可以大大地节省劳动力和降低损耗,使选用的机械设备较为简单;在施工项目建设过程中,施工单位应该在满足用户要求和保证工程质量的前提下,联系项目的主观条件、施工单位自身的技术水平和成熟的施工工艺,对设计图纸进行认真会审,并提出积极的修改意见,在取得用户和设计单位同意后对施工图纸进行某些修改。
2.4加强隧道施工技术管理是施工项目管理进度控制的有效途径进度控制的目标是在保证施工质量、确保施工安全、不因抢工期而增加施工成本的条件下,适当缩短施工工期;影响施工进度的因素主要有:有关单位的影响、意外事件的出现、施工条件的变化、技术失误、施工组织管理不当。其中施工单位采用技术措施不当,造成施工中发生技术事故;应用新技术、新工艺、新材料、新结构缺乏经验;流水施工组织不合理;施工平面布置不合理,这些技术管理措施将影响施工进度计划的执行。实际施工过程中,由于技术管理跟不上而影响施工进度经常遇到,例如我国隧道施工常对“洋技术、洋机械”感兴趣,但是“食洋”不化,没有深入研究,拿来就用,往往对机械设备性能及适应性了解不透,慢慢摸索,既增加了成本,又影响了施工进度。因此,只有在隧道施工项目施工过程中,不断加强隧道施工技术管理,才能使施工项目管理达到高质量、短工期、低成本这一根本目的。
3隧道施工技术管理存在的问题及解决办法
3.1存在的问题当前施工技术管理存在的主要问题是:
3.1.1对于施工技术管理,还不能体现精细化管理的水平,存在粗放型的特点许多项目在建设过程中,施工技术交底或作业指导书不够详细,“纵向没有到底,横向没有到边”,没有真正发挥指导作用,故施工质量及进度的好坏取决于施工队及协作队伍的经验,而不是体现在施工技术管理的水平上。当然这与协作队伍的成员大部分以农民工为主,并且流动性比较大等不利条件有关。这样更应加强现场施工技术管理,加强现场的指导及培训。
关键词:膨胀土浅埋隧道工程影响技术措施
中图分类号: TU528.55 文献标识码: A 文章编号:
1 引言
膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分,它具有遇水膨胀,失水收缩,是一种特殊膨胀结构的粘性土。膨胀土在世界范围内分布极广,遍及六大洲,我国是世界膨胀土分布面积最广的国家之一,现已发现有膨胀土发育的地区达20余个省、市和自治区,遍及西南、西北、东北、长江与黄河中下游沿海地区。膨胀土隧道在开挖后由于应力重分布与水的作用等原因,反复遇水膨胀、失水收缩,使隧道产生了向隧道内的挤压和位移,一般达几厘米,甚至百余厘米,造成围岩开裂、坑道下沉、围岩失稳、坍塌、冒顶、底板隆起、衬砌变形破坏及运营后的病害等现象,会对工程施工及运营造成了极为严重的后果,直接影响着结构物的安全性。例如:西岭雪山隧道的二次衬砌混凝土局部塌落、断面开裂和隆起、洞内渗漏水现象;襄渝线上董家沟隧道和七里沟隧道,围岩为灰白色强膨胀土,两座隧道都出现了隧道坍塌冒顶的严重破坏。因此,在工程地质勘察中及现场取样试验中必须正确地识别膨胀土与非膨胀土,准确地判定膨胀土的胀缩性等级,这有助于合理进行隧道设计及采取合理的施工技术措施,对保隧道施工安全及结构稳定具有重要的意义。
2 工程概况
新建山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴东(含)段站前工程ZNTJ-13标上庄1#隧道隧道位于河南省安阳市安阳县境内,设计为双线电气化Ⅰ级重载铁路,隧道起讫里程DK641+413~DK642+800,隧道全长1387米,全隧均为Ⅴ级膨胀性围岩、浅埋。隧道穿越山前丘陵区,地处青洋口大断裂、太行山东簏深断裂之间,整体地质构造简单。洞身围岩主要为上第三系上新统鹤壁组第三段(N2h3)强分化泥灰岩夹砂岩,膨胀试验土见图1,岩质软弱,节理裂隙较发育,岩体较破碎、遇水易崩解、整体稳定性差。根据膨胀性试验报告,隧道场区内灰白色N2h3泥灰岩,自由膨胀率为32~54%,蒙脱石含量12.16~19.45%,阳离子交换量208.54~294.75mmol/kg,根据《铁路膨胀隧道技术规程》判定为中等膨胀土。隧道土自由膨胀率分析见图2。
3膨胀土的基本特性
影响膨胀土性质的基本要素有内因和外因:内因主要包括岩土成分(矿物成分、化学成分、粒度成分)天然含水量及湿度情况、胶结程度等三种,它们决定了膨胀土的膨胀能力和膨胀潜势的大小;外因主要是由于人类活动造成的水分得失和内应力的变化等,它决定膨胀土能否膨胀和膨胀程度。在膨胀土地层中,隧道开挖后不久,常常可以见到围岩因开挖而产生变形,或者因浸水而膨胀,或因风化而开裂等现象,使隧道的顶部及两侧向内挤入,底部鼓起,随着时间的推移,会出现支撑破坏、衬砌变形。这些现象说明膨胀土围岩性质是极其复杂的,它与一般土质的围岩性质有着根本的区别。膨胀土的胀缩特牲、裂隙性、超固结性是膨胀土的基本特性,其归纳起来表现在以下三个方面。
3.1围岩的应力比高。即P0/Ra,P0—地应力,Ra—围岩的抗压强度
由于膨胀性土是有原始地层的超固结特性,使围岩中储存有较高的初始应力,当隧道开挖后,引起围岩应力释放,强度降低,产生卸载膨胀。因此围岩常常具有明显的塑性流变特征,开掘后将产生较大的塑性变形。
3.2胀缩效应的力学特性
膨胀土围岩因吸水而膨胀,失水而收缩,岩体干湿循环产生胀缩效应。一是使围岩体结构破坏,由块间联结变为裂隙结合,甚至成为散结构,强度完全丧失,导致围岩压力增大;二是造成围岩应力变化,无论膨胀压力或收缩应力,都将破坏围岩的稳定性,特别是膨胀产生的膨胀压力将对增大围岩压力显著增加。
3.3微孔隙-裂隙结构
膨胀土具有发育的微孔隙-裂隙结构,为胀缩变形提供了吸水与失水的良好通道,由于膨胀土中普遍地存在着片状粘土矿物颗粒彼此叠聚的微集聚体基本结构单元,当集聚体与集聚体彼此排列组合,形成平行层状结构,且层间贯通裂隙发育时,必然使土体吸水与失水成为可能,从而导致产生膨胀与收缩。由于膨胀土在天然原始状态下有高强度特性,开挖后洞壁土体失去边界支撑而产生胀缩,同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛,使围岩强度急剧衰减,因此隧道施工开挖过程中常用初期围岩变形大、速度快等现象。
4膨胀土对浅埋隧道工程施工影响及危害
由于膨胀土围岩的特殊工程地质性质及其围岩压力特性,使隧道开挖后不久即产生膨胀压力,使隧道存在普遍开裂、内挤,底部隆起、甚至局部坍塌等变形现象。膨胀土隧道围岩变形速度开、破坏性大、延续时间长和整治较困难等特点,并随着时间的增长,使隧道的支撑、衬砌发生严重的变形或破坏。施工中常见以下几种情况:
围岩裂缝
隧道开挖后,开挖面土体的原始应力被释放而使围岩产生胀裂及洞壁表层土体风干而脱水,产生收缩裂缝。同时,两种因素都可以使土中原生隐裂隙张开扩大,沿围岩周边产生裂缝,拱部的围岩尤其容易产生张拉裂缝贯通,形成局部变形区。
隧道变形下沉
由于坑道下部膨胀土体的承载力较低,加之上部围岩压力过大,而发生坑道下沉变形。隧道的下沉,往往造成支撑变形、失效,进而引起土体坍塌等现象。
围岩膨胀凸出和坍塌
隧道膨胀土开挖过程中或开挖后,围岩产生膨胀土变形 ,周边土体向洞内膨胀凸出,开挖断面缩小。在土体丧失支撑或支撑力不够的状态下,由于围岩压力和膨胀压力的综合作用,使土体产生局部破坏,由裂缝发展到出现溜塌,然后逐渐牵引周围土体连续破坏,形成坍塌。
隧道底部鼓起
隧道底部开挖后,洞底围岩的上部压力被解除,围岩应力被释放出来,由于膨胀地压力释放,使得洞底围岩发生卸荷膨胀;加之隧道多有积水,使洞底围岩产生浸水膨胀。加剧了洞底围岩鼓出变形。当底部仅作一般铺底时,常会出现底部鼓起,铺底被破坏。
4.5 衬砌变形或破坏
由于围岩巨大的膨胀压力,使得拱顶受挤压下沉,也可能向上凸起。以向上凸起为例,拱顶外缘经常出现纵向贯通拉裂缝,而拱顶內缘出现挤裂、脱皮、掉块。在拱腰部位也会出现纵向裂缝,这些裂缝有时可发展到张开、错台。当采用直边墙时,边墙常受挤压而开裂,甚至出现张开、错台,少数曲边墙也有出现水平裂缝的情况。
浅埋膨胀土隧道施工要点
5.1地质勘查及试验工作
膨胀土围岩隧道在工程地质勘察及现场取样试验中必须正确地识别膨胀土与非膨胀土,准确地判定膨胀土的胀缩性等级,这有助于合理进行隧道设计及合理采取施工技术措施,对保隧道施工安全及结构稳定具有重要的意义。
5.2 加强监控量测
加强监控量测,对数据进行统计和分析,及时掌握围岩动态和支护工作状态,保证围岩稳定和施工安全,确保二次衬砌施作时间。
5.3 加强超前预支护和初期支护
膨胀土浅埋隧道易坍方冒顶,围岩级别低,具有膨胀力大、强度底、遇水易崩解、稳定性差等特性,施工中应加强超前预支护和初期支护,提高喷层的抗拉和抗剪能力,确保超前小导管注浆质量根据监测结果留足预留变形量,加强支护,及时网喷封闭围岩开挖面及各工序的衔接,尽量减少围岩暴露时间,适时衬砌,并做好截水、排水措施,以保证隧道施工安全。
5.4 预留变形量的选择及支护参数的确定
由于隧道初期支护后会出现支护开裂、收敛、导坑下沉等变形情况,因此施工过程中要留根据围岩量测情况留足变形量,确保初期支护质量、衬砌厚度满足设计要求。必须熟悉解膨胀土“胀缩特牲、裂隙性、超固结性”基本特性,了解膨胀土对隧道工程施工造成的危害及影响,否则会造成返工,造成进度、安全、经济等方面的影响。由于隧道采用复合式衬砌,初期支护以喷锚支护和型钢钢架为主要支护形式,根据围岩压力和变形情况及时调整支护参数,保证隧道施工安全和隧道的稳定。
5.5 加强对围岩的压力、流变调查和量测
在膨胀性地层中开挖隧道,除了开挖前应调查其特性和规模,并参考其他类似情况的工程实例,认真实施设计文件所提出的技术要求外,在施工过程中,还应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测,分析其变化规律。对地下水亦应探明其分布范围及规律,了解地下水对隧道施工的影响程度,以便根据围岩动态采取相应的施工措施。
5.6 初期支护和二次衬砌及早闭合
隧道初期支护尽早封闭成环,按照新奥法隧道施工“早成环”的理论,隧道支护及早封闭成环可以保证支护整体受力,能很大程度上减少隧道的变形。膨胀土围岩隧道开挖后,围岩向内挤压变形一般是在四周同时发生,所以施工时要求隧道二次衬砌及早封闭。改善受力状态,增强支护效果。
5.3 施工原则
5.3.1应尽量减少对围岩的扰动和防止水的浸湿。根据这个原则,最好是采用无爆破掘进法,如采用风镐、液压镐等开挖机械。在开挖过程中应尽量缩短围岩暴露时间,及时支护,以求尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的围岩应力,减少围岩膨胀变形。对于地下水渗流的隧道,应切断水源并加强隧道的防、排水措施。如局部渗流,可采用注浆堵水法阻隔地下水。同时,还要注意防水施工对围岩的浸湿。
5.3.2膨胀土围岩设计要遵循“加固围岩,改善洞形,先柔后刚,先放后抗,变形留够,底部加强”24字方针。
5.3.3坚持“管超前、短开挖、不爆破、强支护、早封闭、勤量测、及时衬砌的施工原则。加强施工管理,严格工序组织,选用合适的施工工艺及施工方法。
5.4 施工方法
隧道施工工法要根据工程地质及水文地质条件、开挖断面大、隧道埋深、工法转换的难易、机械设备配置及环境制约等因素综合研究确定。当需要变更施工工法时,以工序倒换简单和较少影响施工进度为原则,一般不宜选用多种施工工法。膨胀土的“胀缩特牲、裂隙性、超固结性”是导致隧道变形病害的主要原因。在膨胀土浅埋隧道中常用的施工工法有:短台阶、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、CRD法、分部开挖法等。根据山西中南铁路通道上庄1#隧道浅埋、膨胀土、围岩变形情况、断面大等综合实际情况,采用分部开挖法中的三台阶七步开挖法。采用合理的施工方法,对隧道稳定性和施工安全具有十分重要的作用,
目前该隧道已完工,二次衬砌施作后,各测点的压力约在2天内达到极值,在拱墙二次衬砌完成半月左右,围岩-支护体系应力重分布的完成,各测点压力趋于稳定,说明围岩-支护体系已达到稳定状态、二次衬砌结构所受压力较小,证明了隧道结构参数的合理性、施工方法的正确性以及结构安全性。
6 围岩量测及变形规律分析
膨胀土隧道围岩量测主要进行拱顶沉降和围岩收敛两项内容,其围岩量测测点布置如图3所示。
根据对不同量测断面数据分析及整理,得出隧道拱顶下沉曲线及围岩收敛曲线,如图4、图5所示。
图4拱顶下沉-时程曲线 图5 水平收敛-时程曲线
从以上代表性曲线分析,膨胀土隧道采用三台阶七步开挖法施工时,围岩与支护变形有以下规律:开挖上台阶时,A点下沉不明显,开挖初期支护后围岩收敛速度明显;开挖阶时,A点和B—B’基线位移会发生突变,阶墙部初期支护施作完成后,变形趋于平缓;开挖下台阶时, A点和C—C’基线位移会发生突变,下台阶墙部初期支护施作完成后,变形趋于平缓;开挖隧底时,A点和D—D’基线位移会发生突变,仰拱初期支护施作完成,支护全环闭合后,变形趋于平缓。因此施工中要根据围岩沉降和变形情况,确定相应的施工方法。
7 施工技术措施
7.1隧道开挖技术措施
根据膨胀土隧道的地质特点、水文条件、开挖断面、隧道浅埋、长度及工期等综合因素考虑,上庄1#隧道施工工法采用三台阶七步开挖法,隧道开挖工序如图6所示。该开挖方法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式,分上、中、下三个台阶七个开挖面,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开,平行推进的隧道施工方法。
在拱部超前支护完成后进行环向开挖上部弧形导坑,预留核心土,核心土长度宜为3~5m,宽度宜为隧道开挖宽度的1/3~1/2,高为1.5-2.5m,上台阶开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距60cm确定,最大不得超过1.5m,开挖矢跨比应大于0.3,一般为3-4米;左、右侧阶及左、右侧下台开挖:开挖进尺应根据初期支护钢架间距60cm确定,最大不得超过1.5m,开挖高度一般为3~3.5m,左、右侧台阶错开2~3m,上、中、下各台阶预留核心土:开挖进尺与各台阶循环进尺相一致;隧底开挖:每循环开挖长度宜为2~3m,开挖后及时施作仰拱初期支护,完成两个隧底开挖、支护循环后,及时施作仰拱,仰拱分段长度宜为4~6m。
图6
7.2 超前支护辅助施工措施
7.2.1 洞口段长管棚。隧道进、出口地段置一排30m大管棚作为超前支护措施,管棚采用φ108mm、壁厚6mm热轧无缝钢管,按环向40cm 一根布置,外插角0-3度,纵向搭接长度大于5m,压注水泥浆液。主要作业是加固一定范围围岩,与钢架组成预支护系统,防止洞口软岩坍塌,创造进洞条件。
7.2.2 超前小导管。洞身采用Φ42超前小导管,导管为热轧无缝钢管,长度3.5m。外插角10-15度,搭接长度不小于1m,压注水泥浆液或水泥-水玻璃双浆液。主要作业是加固一定范围围岩,与钢架组成预支护系统,控制围岩变形、坍塌、掉块等现象。
7.2.3 径向注浆。通过Φ52钻孔注浆,加固开挖轮廓线外3m范围内岩体,降低围岩渗透系数,控制围岩涌水量,达到堵水效果。
7.3 初期支护技术措施
初期支护喷射混凝土采用C25素纤维混凝土,以提高喷层的抗拉和抗剪能力,厚度30cm,钢筋网纵向Φ8/环向Φ8,间距20×20cm;系统锚杆:拱部采用Φ25组合式中空注浆锚杆,长度4.5m,边墙采用Φ22普通砂浆锚杆,间距1.0m环向×0.6m纵向,长度4.5m;钢支撑采用Ⅰ20a工字钢架,间距0.6cm/榀,钢架之间用Φ22纵向拉杆焊接在一起,拉杆环向间距1m ;钢架拱(墙)脚锁脚锚管施工,各台阶每单元钢架拱(墙)脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设4根或4根以上锁脚锚管,并与钢架牢固焊接,锁脚锚管直径不应小于42mm,长度为4m,以控制基脚变形。施工时根据监控量情况及时调整支护参数及预留变形量,以保证施工安全及结构稳定。
结论
膨胀土浅埋隧道施工首先要准确地判定膨胀土的胀缩性等级,了解膨胀土的基本特性和对隧道施工的影响程度。在正确实施设计意图的前提下,加大监测范围,认真统计量测数据、准确分析围岩变化规律,根据围岩应力应变情况随时调整施工工艺及支护参数。如在施工中遇到围岩变形急剧增大,必须及时采取果断措施,利用强支撑缓解围岩变形。
膨胀性土浅埋隧道必须坚持“管超前、短开挖、不爆破、强支护、早封闭、勤量测、及时衬砌的施工原则,施工方法的选择应以适合围岩特点,操作性强,能够确保安全的原则。施工方案要有可靠性和可行性,必须要经过专家对方案进行评审论证,避免方案的失误造成安全及经济损失,同时在施工中要根据各种条件变化及时调整优化方案及技术措施,确保施工安全、质量及结构的稳定性。
参考文献
1孙钧.地下工程设计理论与实践.上海科学技术出版社.1995.
2 《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB10038-2001
关键词:隧道施工 ;成本控制
Abstract: railway tunnel construction engineering cost management and control in accordance with the aim of engineering project management principle, use all kinds of scientific methods and means, reduce the cost for the project, the pursuit of their own economic benefit optimization. In the project management of the whole activity, if left the cost management, tunnel construction enterprise is not likely to reduce the cost, and realize the organization economic benefit maximization. At present, China's railway engineering cost management still has many such as system, consciousness, the technical problems existing in the construction process, for human, material, physical cost management is not in place, the paper from these problems were put forward according to railway tunnel engineering cost management measures.
Keywords: tunnel construction; Cost control
中图分类号:U45文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
一、前言
隧道工程建设成本控制,是指隧道工程施工企业在确保工程质量、工期等的要求下,对施工过程中消耗的人力、物资、机械和费用开支等进行监督、指导、限制、和调节,以保证能够及时的纠正发生的偏差,通过经济、技术和管理,把施工的各项费用控制在预算内,并保证施工项目的完成。近十年来,隧道工程施工在改革大潮推动中取得了巨大成绩,但是隧道工程项目建设的成本控制与管理方面存在许多问题,导致施工成本居高不下,难以实现企业利润的最大化。
二、铁路隧道工程施工成本管理与控制的现状问题
(一)成本控制体系不完善
根据经济责任制的要求,目标成本要得到有效控制,必须坚持责权利三者相结合的原则。项目经理在整个成本控制体系中享有崇高的权力,但同时对项目成本和项目效益也负有很大的责任。此外,项目经理要定期对各部门员工在成本控制中的表现与业绩进行检查和考评,把员工业绩与工资、奖金挂钩,做到奖罚分明。但是,目前铁路隧道施工的项目成本控制体系还不完善,没有把责、权、利三者很好的结合起来,大多数项目仅仅依靠项目经理和财务管理人员对成本进行控制,做的稍好一些的项目计划人员也对成本核算控制,其他员工都缺乏项目成本控制的意识和责任。
(二)员工成本意识不强
目前,铁路隧道施工项目普遍存在一种现象,即在项目内部,搞技术的只负责技术和质量,管理现场的只负责施工生产和工程进度,搞材料的只负责材料的采购及进场点验工作。这样表面上看来职责清晰,分工明确,但项目的成本管理是靠大家来管理、去控制的,项目效益是靠大家来创造的。比如如果搞技术的为了保证工程质量,选用可行、却不经济的方案施工,必然会保证了质量但增大了成本。
(三)铁路隧道施工存在技术缺陷
我国的铁路建设发展相对滞后,铁路隧道工程施工技术发展也相对滞后,同时隧道工程深埋地下,受勘察设计精度影响大。技术条件的滞后导致工程施工的技术成本投入大大提升,在专业标准的制约下,无论全套的管理机制和施工技术如何转变,工程成本在这方面的投入都很难由自身进行主动掌控,这就使得在技术投入上,施工企业无法有效控制工程成本。
(四)忽视工程项目质量控制
“质量成本”是指保证和提高工程质量而发生的一切必要费用,以及因未达到质量标准而蒙受的经济损失,保证质量往往会增加成本。由于在人们的意识里,质量的提高必然是以增加成本为代价,所以项目经理为了免于承担质量责任,往往就片面地强调质量,而不进行成本的控制,这就降低了施工企业的经济效益。 同样质量控制不到位留下质量隐患,在交付运营阶段会产生病害,影响铁路正常运营和运营安全。对运营中的铁路隧道进行病害治理费用要比消除施工过程中的质量隐患投入高的多,从而降低了施工企业经济效益。
(五)对人、材、物的成本控制不到位
1.人工费比重趋高
在人员的使用上存在部分不按岗、不按实际需要配备人员,一人能完成的工作安排多人,人员的主观能动性调动不起来影响工作效能,从而人为地扩大了人工费的支出。
2.材料管理存在漏洞
材料成本在铁路隧道工程成本中占相当高的比例,一般为45%-65%,因此它在项目成本中具有举足轻重的地位。在材料的采购环节存在的无计划采购问题,采购人员的专业水平问题,入库保管方面存在材料堆放零乱、清点不及时、变质锈蚀、丢失被盗等问题;领用方面,不按定额发料。施工方面浪费严重。
3.机械设备使用费用高
造成机械使用费成本偏高的原因很多,归结起来有:第一,缺乏统筹调配机制,无法实现资源共享,设备利用率不高。第二,设备选型与工程不配套或设备选型先进性不高,导致施工进度慢设备利用率低,从而增加设备使用费成本。第三,设备的使用、维护、保养工作不到位。
三、铁路隧道施工工程成本管理与控制措施
(一)完善成本管理制度
一是制订成本管理规章制度,完善各项成本基础工作。二是明确各项成本的经济责任,将责任落实到部门或个人。只有明确责任,落实到人,才能保证各项管理工作真正到位,取得实效。
(二)提高成本控制意识,实行全员成本管理
只有树立起员工的成本意识,只有员工具备了良好的成本意识,才能建立起降低成本的主动性,才能使降低成本的各项具体措施、方法和要求顺利地得到贯彻执行和应用。员工良好的成本意识是成本管理的必要条件。成本意识的普遍建立有赖于领导的提倡、强有力的制度约束、管理人员的以身作则和员工素质的普遍提高,需要适当的利益机制、约束机制和监督机制相配合。
(三)严把质量关
在铁路隧道施工过程中,要严把工程质量关,采取防范和管理措施,消除质量通病,避免造成不必要工程建设质量成本,从质量成本管理上要效益。尤其质量事故会增加返工费、停工费、返修费、事故处理费等,造成工程成本陡升。
(四)采取技术措施控制工程成本
采取技术措施是在施工阶段充分发挥技术人员的主观能动性,对标书中主要技术方案作必要的技术经济论证,以寻求较为经济可靠的方案,从而降低工程成本,包括采用新材料、新技术、新工艺节约能耗,提高机械化操作等。
(五)重视安全成本
在铁路建设过程中发生事故对施工单位无疑是会带来较大的损失,根据事故的严重程度除带来内部可以估算的损失外,还会带来一系列外部影响和处罚,如罚款、停止铁路项目投标等,这些损失是很难估量的。目前铁路施工,已经将安全提到非常重要的高度。铁路建设合同中将建安工程费的1.5%作为安全生产专项费用,单独考核。最近出台政策将铁路建设安全生产费提高到建安工程费的2.0%,因此在施工成本管理中应重视安全成本控制。当通过对安全成本经济特征分析,在确定安全成本最佳投入量时,既要进行总量控制又要进行构成控制,既要进行结果分析又要进行过程分析。
(六)搞好成本预测
成本预测是成本计划的基础,为编制科学、合理的成本控制目标提供依据。因此,成本预测对提高成本计划的科学性、降低成本和提高经济效益,具有重要的作用。加强成本控制,首先要抓成本预测。成本预测的内容主要是使用科学的方法,结合中标价根据各项目的施工条件、机械设备、人员素质等对项目的成本目标进行预测。 包括工、料、费用预测、施工方案引起费用变化的预测、辅助工程费的预测。
(七) 优化方案
施工前应组织具有丰富施工经验的技术人员,针对隧道的特点,用不同的方案制定多种措施,在能够保证施工各项要求的前提下,重点从经济角度进行比选,从而达到保证施工措施经济合理,充分降低施工成本的目的如某隧道右洞进口处因地质原因造成进洞困难,通过技术人员的研究发现,通过变更增加明洞和边坡钢管桩等办法,可以顺利地进洞,同时极大地提高了经济效益,该隧道通过变更格栅钢架和增加锁脚锚杆等措施,在提高了施工安全性的同时,极大地提高了经济效益需要强调的是,方案优化不只是施工准备阶段应做的工作,它应该随着施工过程中施工现场条件的各种变化动态地进行调整,它应贯穿于施工的全过程。
(八)工期优化
山岭隧道施工有其特点:工作面集中,很难通过增加斜井、竖井来开展新的工作面,不具备“抢工期”的条件。因此,在成本管理上,强调的是合理的资源配置、工期安排。掘进、衬砌施工工序均衡:保掘进而忽视衬砌,安全无法保证、势必造成停止掘进来强调衬砌进度;保衬砌而忽视掘进,整体施工进度无法达到预期目标,间接费用开支必将超出既定目标。因此,在安排工期、组织生产上,处理好工期与质量、成本的辩证统一关系,组织连续、均衡有节奏的施工,以求在合理使用资源的前提下,保证工期,降低成本。
(九)加强对人、材、物的成本控制
1.劳动力管理
隧道施工劳动力组织方面重点是抓工序循环、交接,做到劳动力等工序、不能出现工序空挡。如隧道掌子面排险时钻爆工做好准备工作;初期支护钢架、钢筋网、锚杆施作将转工序时,喷锚作业人员做好前期工作等等。此外劳动者的从业技能与隧道成本控制密切相关,隧道超、欠挖成型控制、喷射混凝土的回弹控制,是与从业技能相关成本控制重点。
2.材料管理
材料费一般占全部工程项目成本的45%~65%,直接影响工程成本和经济效益。在材料采购方面,针对山岭隧道交通不便的特殊性,运输组织充分利用地方资源,尽可能就近购料,选用最经济的运输方法,降低运输成本。 在材料用量方面,坚持按定额确定的材料消费量,实行限额领料制度。特别是喷射混凝土的发料,超挖补喷、回弹量增大都会导致成本异常;在施工过程中加强现场管理,合理堆放,减少二次搬运;改进施工技术,采用湿喷混凝土等新工艺、新技术等。
3.机械设备管理
山岭隧道施工打的是“设备仗”,长大隧道大量使用挖掘机、装载机、扒碴机、内燃机车、梭矿等设备,机械费控制指标,主要是根据工程量清单报价数量参考定额计算出各类机械的使用台班数。设备选型和数量配置要充分论证,不同功能的设备要相互配套,以利于最大限度的发挥设备效率,以效率促进度,以进度保效率。此外做好利用现有机械设备进行内部合理调度,力求提高机械利用率。以及在设备选型配套中,注意一机多用,减少设备维修养护人员的数量和设备零星配件的费用。
四、结论
有关铁路隧道工程项目成本的管理与控制不是个简单的问题,它需要全体工作人员的共同努力。人是企业成本控制中起关键作用,也是落实各项成本控制措施执行者。铁路建设企业在认识到成本控制重要的同时,加强、完善控制管理模式,投入大力量来搞好成本控制问题,企业才有希望立于不败之地。
参考文献:
【1】蔡明雨.公路桥涵隧道工程成本控制操作方法[M]武汉:武汉工业大学出版社,2001.
【2】杨柏松.工程项目成本控制[M]北京:科技出版社,2004.
【3】焦红.现代建筑施工技术与项目管理[M].上海:同济大学出版社,2007.
【摘 要】以川西某隧道施工为实例,阐述了隧道施工的施工过程及施工中的注意事项。在实际施工经验的基础上,总结了隧道施工中的工程质量通病和包括隧道坍塌、突水、突泥和岩爆等突发事故的特点及其应对措施。
【关键词】隧道;工程施工;工程质量通病;突l事故
1.工程概况
四川省雅安至康定高速公路项目起于雅安市草坝,接乐山至雅安高速公路,设对岩枢纽互通式立交与雅安至泸沽高速公路相接后,经天全、新沟,设隧道穿越二郎山后,经泸定,瓦斯沟止于康定县城东菜园子。路线全长134km。
本标段工程主要包括桥梁、涵洞、隧道及路基等工程,其中隧道主洞建筑限界:净宽10.25m×2。标段共有隧道9338m/6座,为分离式隧道,隧道分布特征见表1。
2.地质背景
研究区位于四川盆地西缘山地,为盆地到青藏高原的过渡地带。由海拔平均4000多米的世界屋脊向东倾斜,降至500多米的四川盆地西角。区内山脉绝大多数为背斜山,与地质构造带走向一致。沿线山脉纵横,地表崎岖,地貌类型复杂多样。形态上,以山地为主,高山、中山、低山、平坝等地貌形态齐全。本标段线路海拔1315m~1420m。
沿线地层分布主要受构造控制,低山丘陵河谷区主要地层为第三系砾岩,白垩系砾岩、砂岩,泥盆系大理岩、片岩,中元古界石英片岩、片麻岩。南阳盆地主要地层为第四系膨胀土和第三系泥岩、砂砾岩。此外发育少量构造岩类和花岗质侵入体。
工程标段属亚热带季风山地气候,年平均气温15.1℃,降水量由东向西随高度递增,年平均降水量达1660毫米,雨季长达半年。区内地表河流为天全河,水量丰富,河内流量主要来自雨水补给,其次是地下水补给和冰雪融水补给。
标段沿线发育滑坡、错落、崩塌、岩堆及危岩落石、溜坍、泥石流、岩溶、地震液化等不良地质现象。基本地震动峰值加速度为0.20g,相应的地震基本烈度为Ⅷ度。
3.隧道施工过程
3.1施工设计方案
隧道施工主要重点关注下述方面:(1)洞门开挖,在修通施工便道后,开始洞口土石方的挖运。开挖之前,注意边、仰坡受地表水冲刷而形成塌方[1]。(2)明洞开挖,在洞口截水沟完成后进行。应密切注意开挖边坡率,并在开挖后及时进行边坡防护。之后施工仰拱、边墙基础,整体灌筑拱墙。验证明洞砼是否达到设计强度,再进行防水层和明洞回填。(3)洞身开挖,依据围岩特点,不同等级的围岩采用相应的开挖方式。如,Ⅴ级围岩及围岩浅埋段采用留核心土环形遵循、Ⅳ级围岩采用台阶法和Ⅲ级围岩采用全断面进行开挖。开挖期间务必保证洞内通风正常,应用轴流风机供风,吐浊纳新。(4)支护,包括超前和初期支护。洞口段利用双层小导管进行加固,超前支护采用φ42超前小导管,初期支护采用和φ22药卷锚杆等。支护过程重点注意大管棚、Φ42注浆小导管、型钢拱架、φ25/Φ22药卷锚杆、钢筋网和喷射砼的施工。(5)防水层施工,隧道拱墙上添加防水板和无纺土工布进行防水,二者在盲沟施工完且二衬施工之前完成铺设。防水板放置于11号铁丝上,防水卷材的铺挂工艺采用热风双焊缝铺挂。(6)衬砌砼由两个集中拌和站供应,施工过程注意按配合比配料,其顺序遵循先仰拱和拱墙整体的灌注,再电缆槽和水沟施工。(7)防排水,其施工原则是排水为主,兼以防水、堵水和截水等,以期达到洞内排水通畅。进行纵横向排水盲管施工,设置洞内排水沟。(8)洞内路面施工,采用机械摊铺进行隧道水泥砼路面施工。(9)隧道监控量测,是施工质量和施工进度的保证,需完成包括测点埋设、日常量测和数据处理等工作,并将量测信息及时反馈于施工。(10)地质超前预报,鉴于隧道工程地质及水文地质条件的复杂性,在施工中采取隧道地震探测仪和地质雷达等手段进行超前地质预报,为探明区内不良地质现象,以确保施工安全。
3.2施工技术措施
根据标段隧道围岩地质条件较差的特点,以确保隧道施工质量为目的,采取如下技术措施:(1)进洞施工,将洞口的截、排水设施,洞顶沟、坑等凹处进行夯实填平等工作,在进洞施工之前完成。开挖顺序为先洞口边及仰坡开挖,再洞内。(2)洞口浅埋段应用超前小导管进行注浆,开挖进尺需严格控制,减少爆破、扰动强度和爆破振动,并及时进行初期支护,减少围岩暴露时间。在一些地方,出现地下水高于路肩标高的情况,设降水井和集水坑,并设置泵站梯级将之抽排出洞。(3)洞身开挖,在地质不良现象地段遵循“短进尺、弱爆破、强支护”的施工原则,对装药量进行严格控制、改用机械和人工开挖,适当预留沉降量。(4)洞身施工,重点是超前小导管、钢架、钢筋网和喷混凝土的施工。超前小导管设置前后两排,长度应大于1m;钢架安放时应垂直于隧道中线,倾斜度偏差不大于2°;钢筋网采用焊接的搭接方式,搭接长度为1~2个网格;采用分层分层喷射混凝土,每次喷射混凝土厚度的不小于40mm,湿润养护工作在凝土终凝2小时后进行。(5)衬砌施工,以隧道断面尺寸为基准,混凝土衬砌施工以保证衬砌厚度为原则。 3.3工程质量的通病
通过标段隧道施工,结合前人的工作经验[2、3],本文总结了隧道工程质量常见的通病,并对其相应的预防措施进行归纳(表2)。
表2 隧道工程质量通病及预防措施表
序号 质量通病 预防措施
1 隧道拱背回填不实 在出现超挖坍塌时,严格按规范和验标要求办理,拱脚以上1m范围内的超挖,必须用与拱圈同等级混凝土一次回填;其余部分,超挖在允许范围内可用与衬砌同样材料回填,超挖大于规定时可用片石混凝土或浆砌片石回填;
回填后,必须经质量员检查合格后,方可进行下道工序。
2 隧道排水沟、电缆槽不平直 采用成熟的型钢模板体系施工方法,每倒用一次都要进行整修;
放样点宜5m一个,模板纵向接缝处要重点检查标高,加强支撑,防止跑模;
捣固密实,顶面抹面要设专人负责;
不得提前拆模,以防拆模造成棱角破坏。
3 隧道渗漏水 按设计要求施工防排水设施,灌注混凝土时保证防排水设施位置正确,牢固、不破损;
洞身施工防水层前先进行支护表面修整处理,防止防水层被戳破;
采用防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理的原则;
衬砌混凝土要捣固密实,加强结构自防水;
按规范安装止水条、止水带采用钢筋卡定位和固定,按设计埋设排水盲沟;
提高混凝土的抗渗性。
4 边墙施工缝接触面处混凝土不密实 设计断面预制端头板,立模要牢固并充分湿润模板;
加强捣固,拐角处一定要振捣密实;
木工现场值班,发现跑模,立即纠正。
3.突发事故及应对措施
隧道施工过程中,由于发生突发地质灾害事件和存在各种工程质量通病(表2),致使隧道本身及其施工作业处于突发事件的威胁中,下面从隧道坍塌、突水、突泥和岩爆等几个方面进行分析,并提出相应的应对措施。
隧道坍塌,施工现场主要表现在:(1)围岩量测结果显示,围岩的变形速度急剧加快;(2)围岩面岩块不断剥离坠落;(3)支护喷混凝土的表面出现龟裂、裂缝或脱皮掉块;(4)钢架发生严重变形;(5)掌子面围岩裂隙中渗水量或涌水量显著加大。出现上述状况,施工人员务必迅速撤离现场。具体应对措施包括:(1)μ塌情况随时进行观察、监测和记录;(2)于坍塌后方设置拱线和边墙横向支撑,必要时可在拱部设伞形支撑;(3)综合分析,查找坍塌原因,实施加固,排除险情。
隧道突水事故,主要是掌子面施工时突然涌出的大量水流。其应对措施包括:(1)施工人员需配备救生衣;(2)以人为本,先撤离施工人员,切断电源;(3)积极进行抽水排水作业,洞内水泵不能满足抽水需要时,及时启用洞外抽水设备;(4)积水面下降后,应对浸泡段和隧道初期支护进行检查,并对有裂纹和松动的壁墙及时进行处理。
隧道突泥事故,应对措施包括:(1)做好突泥事故的预防工作,一旦突泥事故发生,立即撤离掌子面施工人员;(2)待突泥能量释放后,组织抢险人员进洞抢救。应用钢筋、钢管和型钢作为骨架,利用草袋、坑木封堵缺口,最后利用喷射混凝土将突泥口封闭,并加固周围洞身;(3)设置安全监控测量点,密切注意围岩的收敛变化情况。
隧道岩爆事故,应对措施主要有:(1)首先进行找顶工作,一切以岩爆部位找顶为前提;(2)对岩爆部位的支护进行加强,必须遵循先打安全锚杆(必要时可以挂网),并根据实际情况进行喷浆封闭,之后再进行开挖作业;(3)锚杆安装完成后,再于在锚杆之间钻适量的空眼,以达到减小岩爆二次发生的机率的目的;(4)施工人员树立良好的安全意识,做好及时撤离的准备;(5)在岩爆重灾区,应在最短的时间内对围岩进行锚喷网支护。
参考文献:
[1]中华人民共和国交通部. 公路工程施工技术规范(JTJ 032-94). 人民交通出版社,2004.
[2]交通运输部工程质量监督局. 公路隧道工程质量通病防治手册[M]. 人民交通出版社,2004.
[3]中华人民共和国交通部. 公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011). 人民交通出版社,2011.
关键词:高速铁路;工程施工;施工技术
中图分类号: U238 文献标识码: A
一、高速铁路隧道工程施工技术
在铁路设计、勘测、施工和养护维修管理等方面,高速铁路隧道建设与一般铁路隧道具有许多共同点。但由于高速铁路列车运行速度很高,许多在低速运行时可以忽略的问题在列车高速运行时则对列车运行的舒适与安全构成了相当大的影响。隧道内空气对列车的作用就是一个突出的例子。高速列车进入隧道排除隧道内原有的部分空气,由于空气具有一定的粘性以及隧道内壁、列车外表面摩阻力的存在,被排开的空气并不能像在隧道外部那样及时、流畅地沿列车周侧形成绕流,列车前部的空气受到压缩,而列车进入隧道后会在车尾形成一定的负压,空气作用产生压力波动过程。这些都会对高速列车运营、人员舒适度和环境造成一系列影响。其次,由于列车的高速运行引起剧烈震动,考虑对行车安全的影响,高铁建设对围岩与地基的要求尤为严格。
(一)爆破施工技术要点
对隧道现场光面爆破进行试验,根据不同围岩岩性进行优化爆破设计,不断调整爆破设计参数,使光面爆破设计更符合实际情况,施工过程中要严格操作规程。严控周边眼的间距,控制在35~40cm,并采用空气间隔装药,提高光爆效果。现场工程技术人员负责指导监督钻眼质量,确保钻眼的深度、方向、角度、间距按光面爆破设计的要求实施,特别对周边眼应严格控制。出碴时,准确控制好开挖底部标高,使下一循环放样、钻孔准确无误。严格控制装药量,并用炮泥堵塞严密,封堵长度不得小30cm。发现瞎炮,应首先查明原因,如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮,则切去损坏部分重新连接导爆管即可,但此时的接头应尽量靠近炮眼,如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮,则应参照《爆破安全规程》有关条款处理。目前双线铁路长大隧道均采用双风机单风管压入式通风。依据相关规范要求及结合实际情况,采取压入通风为主,辅以辅助坑道通风。一般结合辅助坑道的具置,将分为三个通风阶段,即两掌子面未过竖井前的压入通风阶段、掌子面过竖井后的通风阶段,隧道贯通后的通风阶段。
(二)围岩支护
采用超前小导管,超前小导管是在隧道开挖之前,沿着隧道开挖轮廓线外按照一定的角度打入直径为32~70mm,长度为3~5m的带孔钢管,利用钢管进行注浆,并与钢架形成整体进行围岩加固的超前支护方式。施工要点:
(1)根据地质条件调查报告、隧道断面及支护结构形式确定超前小导管参数;
(2)超前小导管沿隧道的周边布设,环向间距不应超过400mm,外插角在10~15°。钻至孔深后,用吹管清孔,防止孔位坍塌。两环小导管之间搭接不宜小于1m;
(三)空气波动
增大隧道净空面积,这项措施对空气动力学效应有整体减缓作用;改善洞口形状,设置洞口缓冲结构,在隧道内和出口增设其他主被动型减缓微压波的设施或结构,以减少空气波的冲击;洞内设施尽量隐蔽设置,使隧道表面平整光滑,减少列车运行时的阻力对设施的破坏;在洞内设置减压通风竖井、斜井或横洞;改善轨道结构,提高洞内列车运行的稳定性和舒适度;使高速列车具有良好的空气动力学特性的形状。在通常情况下设计高速铁路隧道时,考虑到空气动力学的特性,都采用单洞双线断面,较少采用双洞单线断面。
二、高速铁路路基工程施工技术探讨
(一)铁路路基施工的特点
路基工程的施工是整个铁路施工过程的第一步,也是最为关键重要的一步,是铁路施工中的重要组成部分。路基工程的施工具有施工持续时间长,施工迁移程度大、投资大、所需要的作业人员以及作业机具较多等显著特点。因其路基施工的原材料为土质材料,所以对其气候环境的变化具有较弱的承受能力。因此在铁路投入运行以后经常会因其环境的原因出现一系列的问题。这也成了阻碍铁路继续向前发展的障碍。虽然上述这些问题大部分归咎于自然因素的影响,但是在施工过程中,由于技术措施不到位也是导致出现问题的另一个主要的影响因素。施工过程中的质量问题不仅阻碍了铁路事业的发展,而且大大降低了铁路的安全运行。
(二)路基施工中的技术措施
一般无水地段, 先将路堤征迁范围内的树木砍伐清理,并将原地面的种植物、地表附着物、草皮等杂物全部除掉,挖树根,清除深度不小于0.2m,同时做好排水设施。在填料的选择上,路堤基床表层采用A、B组填料(砂类土除外)填筑,填料的颗粒粒径不得大于150mm,路堤基床底层及基床以下采用A、B、C 组填料进行填筑。填料的工艺试验:路基填筑前先进行试验性施工和检测,确定施工工艺、参数和质量控制措施,并将试验结果报监理单位确认,用来指导本工
程及全线范围内路基工程的施工。对填料取样试验,按《铁路土工试验规程》规定的方法进行颗粒分析、含水量与密实度、液限和塑限、有机质含量、承载比试验、击实试验等试验。符合规范要求后,用于路基填筑。用于填方(包括回填)的每种类型的材料,都要进行现场压实试验。过渡段施工与其相邻路堤同时施工。过渡段填筑采用挖掘机挖装、自卸汽车运填料,推土机平地机摊铺整平,压路机碾压施工,构筑物2m 范围内用小型机械施工。桥台基坑和过渡段基底处理必须在隐蔽工程验收合格后施工; 桥台混凝土或砌体结构水泥砂浆强度必须达到设计要求后才能进行过渡段填筑施工。
三、冻土铁路施工中混凝土施工的技术方法
我国的多年冻土分布面积约占世界多年冻土分布面积的10%,其中大部分分布在青藏高原上。“冻胀”和“融沉”是高原多年冻土区工程建筑物破坏的主要原因,也是铁路建成后影响其安全运营的主要问题。其次,混凝土施工的技术方法:①原料的选用。水泥优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。硫铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥或石灰等碱性材料混和使用。硫(铁)铝酸盐水泥适用于钢筋混凝土现浇细薄截面结构、装配式结构的接头和孔道灌浆。不得使用矾土水泥(高铝水泥)。拌制混凝土用骨料应清洁,不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。②试配。对低温早强耐久混凝土来说,耐久性要求是其设计的依据。因而需要根据混凝土使用部位及地质条件、原材料情况、最小胶凝材料用量、使用环境温度、最大水胶比、拌合物和易性要求等具体情况选定。③拌制过程控制。耐久混凝土应集中拌和、集中供应,禁止分散拌和。试验室在每次开盘前应提供当次的施工配合比,搅拌站工作人员应严格执行。拌制设备宜设在温度不低于10℃的暖棚内,拌制混凝土前及停止拌制后,应用热水冲洗拌和机。④混凝土浇注。在浇注混凝土前,地基基础表面应予清理,并应采取防、排水措施,将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净,模板应设置稳固,能够满足混凝土侧压力的要求,当模板有缝隙和孔洞时,应予堵塞,不得漏浆。
结语
高速铁路项目建设与一般铁路项目建设不同,其建设具有规模大、工期长、投入高、管理难、风险多的特点,所以高速铁路项目施工技术管理中,不仅要运用和遵循传统的项目管理方法和理论,还要有自己独特的管理方法和管理程序,为此,相关的高速铁路项目建设单位应当高度重视,保证高速铁路建设项目的高质量。
参考文献
[1]王进,贾艳红,刘武成. 浅谈高速铁路工程质量管理措施及制度[J]. 铁道建筑技术,2001,03:60-62.
[2]单圣熊,许建国,赵海量. 国内外高速铁路接触网施工技术的现状[A]. 中铁电气化局集团有限公司、中国铁道学会电气化委员会.中国电气化铁路两万公里学术会议论文集[C].中铁电气化局集团有限公司、中国铁道学会电气化委员会:,2005:8.
【关键词】路桥;工程;施工技术;措施
引言
当前我国在路桥建设管理中主抓的三大关键要素是质量、成本以及施工进度。作为一项系统性的工程,路桥建设的具体施工需要经过规划、工程可行性研究以及勘测设计和施工等多道阶段。为此所有的路桥工程在实施前都应当根据自身的实际情况,在遵循相应原则的前提下制定出符合自身特点的施工方案。通过科学的方案制定以及对施工质量的掌控来提升我国路桥建设水平。
一、路桥建设工程的主要内容
路桥工程按构造可以分为:路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、排水、防护、绿化、交通工程、机电等工程。按规范的单位工程划分为:路基工程、路面工程、桥梁工程、互通立交工程、隧道工程、环保工程、交通安全设施、机电工程、房屋建筑工程。而路桥工程质量管理的主要内容就是对这些相应施工主体的质量予以把控,保证其质量能够达到相应的要求和标准,能够充分发挥出应有的功效。通常情况下,对于路桥建设工程项目实行的管理是指对该项目整体的完工考评、执行以及计划等阶段的管理和控制,具体划分的话可以分为初始阶段、执行阶段以及结束阶段三部分。在初始阶段中,需要根据自身实际情况做好相关的准备工作,制定好相应的施工方案。执行阶段则是对具体的路桥施工过程予以指导和管理,保证施工过程的质量,对于施工过程中出现的意外状况和问题予以及时解决,促成路桥建设的顺利进行并达成最终的目标。而结束阶段则是对路桥工程进行后续的善后、评价以及总结工作,确保路桥建设的质量能够得到相应的规范和标准。简而言之,路桥建设项目管理属于一个动态的过程,各环节之间紧密相连,只有做好各细节上的工作,才能确保工程的最终质量。
二、当前我国路桥工程施工技术方面存在的问题
通常情况下,具体的路桥建设工程实施过程中,各项目经理及部门必须就工程的相关信息进行横向或纵向的传递和沟通,横线沟通主要是指部门与部门之间的沟通,如项目经理可以根据工程的具体情况向技术科提出有关进度和质量方面的要求,并且技术科还应当向预算科抄送相关的技术方案等。而纵向沟通主要是指上下级之间的沟通,但是鉴于理解上的偏差以及在沟通过程中有可能出现信息延误状况,极有可能造成信息的遗漏,致使工程信息在流通过程中失真。例如在技术科向相关的劳务分包队伍进行技术交底时,很有可能与初衷产生一定的偏差。并且在横向沟通上,限于部门之间的专业水平和组织性壁垒的问题等问题,也有可能造成信息通道不畅通。
对于路桥建设项目管理来说,拥有一支好的团队能够在很大程度上提升路桥建设的质量。在良好团队机制下,能够为项目管理人员之间的沟通和冲突的解决提供良好的环境,在内部形成一种良好的人际关系和工作氛围,进而提升项目管理人员的工作效率。但我国目前的情况而言,在项目管理方面人员的组织调配上并没有形成一个有机的整体,缺少针对于团队建设方面的具体措施,团队合作的能力没有得到充分施展和发挥。
三、关于强化我国路桥工程施工技术的措施
(一)强化项目管理中施工前的准备工作
要想切实强化我国路桥工程施工技术水平必须从项目管理中的各项步骤和任务入手,首先应当加强项目管理中施工前的准备工作。确定路桥建设工程项目之后,相关的管理人员一定要根据工程的具体规模采取招标的形式,选择合适的施工队伍,然后按照相关的法律签订正规的承包合同。如果路桥建设的规模较大,那么对于施工方的资质审查一定要尤为慎重,详细了解企业法人的相关信息,诸如银行的保证、隶属关系以及所有制性质和营业执照等。此外,还包含该企业的人员配置、规模以及具体的企业性质等内容。一定要全面考量施工方的社会信誉度,确保其能够在保证施工质量的前提下,如时完成施工任务。
(二)强化路桥建设工程的施工管理
对路桥建设施工项目进行施工管理,也就是要求相关人员要坚实安全生产和文明施工。所以要整齐合理地布局生活区的各种设施和建设,分类存放施工现场中的材料、物品和设备,而且要严格的划清界限,放置规整,对于那些特殊的材料和设备一定要采取相应的防火、防潮、防晒、防雨工作。此外,对于大宗的材料还应设置相应的标示牌,注明材料的数量、规格以及产地和品名等。严格落实贯彻安全生产的方针,保障施工现场具有充足的安全设备和器材,于施工现场内设立明显的交通标志牌。组织相应的人员专门负责施工过程中的安全保障问题,确保路桥建设能够得以安全进行。
(三)强化路桥建设工程的质量管理水平
路桥建设质量关乎到广大人民的生命财产安全,为此一定要注重施工质量,强化路桥建设工程项目的质量管理水平。在具体的施工过程中要渗透质量意识,最大限度上做到精心管理、精心组织和精心施工。与此同时,还要健全路桥建设的质量监督体系,按照相应的质量标准实行全程监理,便于发现施工过程中的各类质量问题并予以及时解决。另外,还应当严格执行质量控制的相关程序,科学的掌握质量控制方法,针对于施工过程中存在的质量问题能够给予有效解决。建筑材料是路桥建设中的基础部分,为此应当不断提升检测试验工作的能力和水平,严格控制材料的质量检测工作,根据材料的相关性能进行有针对性的检测和试验,待检测合格后方可运用到具体的施工建设中。对于那些检测不合格的原材料要予以严格肃清和剔除,切实做好施工质量的保障工作。
(四)强化对路桥建设工程的检验管理水平
最后,还应当强化对路桥建设工程的检验管理水平。对相关路桥建设工程项目进行质量检验,可以明确施工质量是否达到了相关标准和要求,根据检验的结果可以辨析工程质量的好坏。要想保证检验工作的有效性,相关的工作人员应当充分把握质量检验的内容、标准和方法,严格遵循相应的质量检验评价标准、操作规程和技术规范。一般情况下,质量检验的主体包括成品、半成品以及原材料性能方面的检验。并且对于质量检验工作的有效开展来说,应当从重点抽验和日常检验两部分来进行。
结束语:
伴随着我国社会的日益发展,基础设施的建设将会得到极大地发展,路桥建设的规模和数量也将日益增加。作为关乎到社会稳定和繁荣的重要工程,路桥建设的质量保障是一个值得探讨和研究的课题。针对于我国当前路桥建设中存在的问题,一定要予以认真对待,努力通过对整个施工技术水平的加强和提升来促进我国路桥建设事业的发展。
参考文献:
[1]邵敏. 路桥工程施工技术方案的重要性[J]. 交通世界(建养.机械),2012,10:144-145.
[2]夏建满,胡畏. 路桥工程施工项目成本控制措施分析探讨[J]. 中外建筑,2008,10:163-165.
【关键词】 铁路隧道;光面爆破;参数选择;施工技术
一、工程概述
太岳山隧道为山西中南部铁路通道项目的重点控制性工程,工期紧、任务重,隧道全长16194m,位于山西省临汾市古县与安泽县境内,由中铁三局集团有限公司承担施工任务。
该隧道为单洞双线大断面铁路隧道,由进口、出口工区与1#、2#、3#、4#斜井工区共计6个工区组成,隧道从进口至出口为单面上坡。
隧道最大埋深约300米,最小埋深约5米。隧道洞身穿越地层多为砂岩、泥岩、页岩及其互层,岩性变化大,水平岩层发育,地下水较大,地质构造复杂。隧道区地层岩性主要为第四系上更新统砂质黄土、中更新统粉质黏土,基岩主要为二叠系上统石千峰组泥岩夹砂岩、下石河子组砂岩夹泥岩。砂岩夹泥岩为隧道洞身通过的主要地层,顶部为黄绿色厚层砂岩和少量暗紫红色泥岩,局部夹薄层泥岩,底部为黄绿色厚层含砾中粗粒砂岩。
出口段隧道穿越深度以泥岩为主,其围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级,其中Ⅳ级围岩占80%。采用台阶法开挖,锚网喷加格栅钢架初期支护,全断面复合式衬砌。
二、光面爆破优点
根据《铁路隧道工程施工技术指南》和太岳山隧道工程地质条件,结合开挖揭示的围岩情况,决定采用光面爆破施工。光面爆破施工,可以减少对围岩的扰动,增强围岩的自承能力,特别是在不良地质条件下效果更为显著,不仅可以减少危石和支护工程量,而且保证施工安全。由于光面爆破可以使开挖面平整,岩石扰动小,减少了裂隙,这样可以大大减少超欠挖量。光面爆破与普通爆破相比,超挖量由原来的15%~20%降低到4%~8%,不但减少出碴量,而且还很大程度的减少了支护工作量,从而降低成本,加快施工进度。
目前,大断面隧道光面爆破施工有两种方法:一是预留光爆层法;二是一次开挖成型法。根据施工现场围岩实际情况,考虑加快施工速度,该隧道采用一次开挖成型的光面爆破方法。
三、光面爆破方案设计
(一)、爆破参数的选择
光面爆破参数选择主要与地质条件有关,其次是炸药的品种与性能;隧道开挖断面的形状与尺寸,装药结构与起爆方法。太岳山隧道主要为III级围岩,上导开挖断面的面积为55m2,采用2号岩石铵梯炸药,周边眼采用空气间隔装药,其他炮眼采用连续柱状装药,采用电雷管和非电毫秒导爆雷管起爆。
严格控制周边眼的装药量,采用合理的装药结构,尽可能的使药沿药眼长均匀的分布,这是实现光面爆破的重要条件。
在光面爆破中,炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度q是相互制约的。
1、光爆层厚度(B)
光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线,它与开挖的隧道断面大小有关。在断面跨度大,光爆眼所受到的夹制作用小,岩石比较容易崩落,光爆层厚度可以大些,断面小,光爆眼所受到的夹制作用大,光爆层厚度可以小些,光爆层厚度与岩石的性质和地质构造也有关,坚硬岩石光爆层可小些,松软破碎的岩石光爆层可大些。太岳山隧道确定光爆层厚度(B)为0.50~0.80。
2、周边眼密集系数
周边眼密集系数是周边眼间距(a)与光爆层厚度(B)的比值,是影响爆破效果的重要因素。
A=(12~16)d K= a/B
式中,a为周边炮眼间距,cm;
d为炮眼直径,mm。
K值总是小于1当d=38~46mm,a=30~60cm,
B=75~80cm时,K=0.6~0.8。
3、装药量计算:
光面爆破装药量的计算,主要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度,即以kg/m表示,一般采用实验方法求得或从同类工程中选取。
q=QaB
式中q―装药集中度,kg/m;
Q―单位体积耗药量,g/m3;
A―周边眼间距,m;
B―光爆层厚度,m;
通过现场试验和施工经验数据,用计算法进行校核,确定q=0.15~0.25kg/m。
4、装药结构和起爆方式
光面爆破采用不耦合装药,一般不耦合系数为1.5~2.0,炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。为克服底部炮眼的阻力,在炮眼底部放半个标准药卷,使光爆层易于脱离岩体。施工中采用如下图装药结构:①1/2普通标准药卷(ф35)起爆;②小直径药卷(ф25)空气间隔装药。
5、光面爆破的分区起爆顺序为:掏槽眼――辅助眼――周边眼――底板眼。采用多段微差起爆(由内向外),其中主爆区的周边眼比辅助眼眼跳2段起爆,并用同一段雷管。主爆区使用非电毫秒雷管。光爆层的光爆眼用用导爆索一次同时起爆。
(二)、出口工区爆破设计
出口工区上台阶开挖高度6.2米,开挖宽度11.1米,开挖断面面积55立方米,共计布置125个炮眼,循环进尺4米左右。详见出口工区上台阶炮眼布置图、炮眼药量分配表、爆破主要经济技术指标。
1、出口工区上台阶炮眼布置图
2、出口工区上台阶爆破炮眼药量分配表
序号 炮眼分类 炮眼数(个) 雷管段数(段) 炮眼深度(m) 炮眼装药量
每孔药卷数(卷/孔) 单孔装药量(kg/孔) 合计药量(kg)
1 掏槽眼 13 1 4.5 6 1.2 15.6
2 辅助眼 61 3、5、7、9 4.2 8 1.6 97.6
3 周边眼 42 11 4 7 1.4 58.8
4 底板眼 9 13 4 9 1.8 16.2
5 合计 125 188.2
3、出口工区上台阶爆破主要经济技术指标
序号 项目 单位 数量 备注
1 开挖断面积 m2 55
2 预计每循环进尺 m 4
3 每循环爆破石方 m3 220
4 炮眼总数 个 125
5 钻孔总数 m 518.7
6 雷管用量 发 125
7 炸药用量 kg 188.2
8 比钻眼数 个/m2 2.27
9 比钻眼量 m/m3 2.36
10 比装药量 kg/m3 0.86
11 单位体积岩体耗雷管数 发/m3 0.57
四、施工方法及工艺
(一)、钻爆机具材料
钻孔采用13台YT―28型凿岩机和4台20m?空压机,人工钻孔,钻孔直径为42mm,一字形合金钢钻头。采用Φ35mm×200mm2号岩石铵梯炸药。引爆雷管为8号工业纸壳火雷管,炮眼内的起爆传爆,四通管连接,双雷管引爆,掏槽眼采用跳段雷管以利用扩大掏槽效果。
(二)、光面爆破施工工艺
1、放样布眼
钻眼前,测量人员用全站仪和水准仪,准确定出隧道中心线和拱顶面高程;用红油漆画出开挖轮廓线,并标出炮眼位置,其误差不得超过5cm;每次测量放线的同时,要对上次爆破断面进行检查,及时调整爆破参数,以达到最佳爆破效果。
2、钻眼要求
掏槽眼:深度、角度按设计施工,眼口间距、眼底间距误差不得大于5cm。
辅助眼:深度、角度按设计施工,眼口排距、行距误差均不大于10cm。
周边眼:开眼位置在设计断面轮廓线上允许沿轮廓线调整其误差不得大于5cm;炮眼方向可以3%~5%的斜率外插,眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm,最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距;误差不得大于5cm;内圈眼与周边眼应采用相同的斜率。钻眼装药率调整,当开挖面凹凸较大时,应按实际情况调整炮眼深度(相应调整装药量),力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一平面上。钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,有不符合要求的炮眼重钻,经检查合格后,方可装药爆破
3、炮眼布置要求
(1)先布置掏槽眼,其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理,掏槽眼应比其他眼加深20cm。
(2)周边眼严格按设计开挖轮廓线布置,在硬岩层中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线上,眼底超出轮廓线小于10cm;在软岩中,周边眼的眼口在断面设计轮廓线内小于8cm,眼底落在轮廓线上。
(3)辅助眼根据上稀下密,中部均匀分布的原则布置。
4、孔口堵塞长度L0
L0=(0.2~0.5)W
一般堵塞长度浅眼不超过20cm,深眼不超过30cm。
5、清孔装药
装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净,装药需分片,分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行,雷管要“对号入座”不得混装。所有炮孔均用炮泥堵塞,堵塞长度周边眼不小于20cm,其他眼不小于35cm。周边眼采用小药卷配导爆索,以增加不耦合系数和爆破时的缓冲作用,炮孔装药均采用反向装药结构。
6、连接起爆网络
爆破网络采用微差、非电毫秒雷管起爆,非电毫秒雷管插入药卷内,反向装入眼孔内,导爆管引线连接采用一把抓型式。
网络连好后要有专人负责检查后再用起爆器引爆电雷管起爆。
7、光面爆破施工技术措施
(1)对所有爆破作业人员进行岗前培训,使他们充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法,以提高操作熟悉程度。
(2)选用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的2号岩石铵梯炸药。用不耦合装药结构,光面爆破不耦合系数为1.5~2.0,但药卷直径不应小于该炸药的临界直径,以保证稳定传爆。
(3)严格掌握与周边眼相邻的内圈眼的爆破效果,为周边眼爆破创造临空面。炮眼深度大于2.5m时,内圈眼应与周边眼有相同的外插角,周边眼应尽量同时起爆。
(4)控制装药集中度,必要时采取间隔装药结构,为克服眼底岩石的夹制作用,可在眼底加强装药。
(5)当岩石层理明显时,炮眼方向应尽量垂直于层理面,如节理发育,炮眼应尽量避开节理,以防卡钻和影响爆破效果。
五、光面爆破实施效果与经济效益
(一)、光爆效果
太岳山隧道于2014年1月初全部开挖完毕,隧道开挖全部实行光面爆破,除开始的试验段外,光爆效果良好。
1、破后炮眼痕迹率达70%~80%,两茬炮衔接台阶最大尺寸为11cm,超欠挖量仅为5%左右,比非光面爆破的超欠挖量(达20%)要低得多。
2、岩碴块度较小亦均匀,利于装碴,节省装运时间。
3、减少支护投入,降低工程造价。
4、岩面平整,应力集中小,减少安全隐患。
(二)、经济效益
1、节省时间:光面爆破施工钻眼及装药延长20min,清理危石或补炮缩短20min,初期支护缩短20min,装碴及出碴缩短20min,并方便了后续的挂土工布、防水板施工。
2、节省材料:光面爆破比非光面爆破减少超挖量15%,每延米少开挖约2.0m3。减少同标号喷射混凝土超挖回填量约2m3,同时也节省了火工品和因非光面爆破所造成的围岩破碎所需锚杆、钢筋网等初期支护的工程量。
参考文献