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【关键词】隧道工程;超大直径盾构;复杂地层;初步设计
1工程概况
春风隧道工程跨越深圳市福田区和罗湖区,隧道段西起滨河大道上步立交东侧,起点为鹿丹村段,沿现状滨河大道地下通行,陆续下穿、侧穿城市主城区繁华地段,终于新秀立交西侧(见图1)。隧道全线为双向四车道,采用上下叠层结构布置形式,主要采用明挖暗埋法和盾构法施工。隧道东西侧各设1处工作井。自西向东,隧道分别由西侧隧道敞开引道段、西侧明挖暗埋段、西侧工作井、盾构段、东侧工作井、东侧明挖暗埋段、东侧隧道敞开引道段组成。线路全长5.078km,其中,隧道长4.82km,工程采用1台直径为15.8m的泥水平衡盾构机。工程地质条件复杂,岩性多样,完整性差,呈现软硬不均特性[1]。
2工程建设必要性
现状滨海大道、滨河大道主路为双向八车道,沿河南路主路仅为双向六车道,而连接滨河大道与沿河南路的春风高架段为双向四车道,成为整个南环快速路系统的交通瓶颈。目前,道路已不能满足现有的交通量需求,成为整个快速系统最主要的交通拥堵点,对路网的运行造成极为不利的影响。在新的城市发展形势下,罗湖片区过境交通需求也随之增长,进一步增加了快速路系统的交通压力。同时,过境交通长时间占用城市道路,带来了严重的车辆尾气和噪声污染等城市环境问题。排队车流及噪声污染成为市民不断投诉的热点。春风隧道的建设将有效缓解项目所在区域的交通拥挤状况,提升城市总体环境质量,保障和促进区域社会经济的协调发展。
3总体设计方案
3.1隧道起、终点布设
根据现状道路的条件,可作为隧道起点设置有上步南立交与红岭南立交之间或者华强南立交与上步南立交之间。华强南立交与红岭南立交距离上步南立交均在1km以内,3座立交间的路段交通组织及周边条件基本相同,隧道起点设置在华强南立交与上步南立交之间,既增大了工程规模,又需迁改2条现状雨水箱涵,且与沿一线规划的进出口冲突。从节省工程造价、降低工程难度出发,将隧道起点设置在上步南立交与红岭南立交之间。由于新秀立交以北段为东部过境高速公路市政连接线配套工程的范围,目前该工程正在实施,并且新秀立交地下为地铁2号线及5号线不具备隧道下穿的条件。隧道终点应设置在沿河高架以东至新秀立交以南路段,与沿河南路衔接。
3.2隧道进出口与现状道路衔接的位置关系
春风隧道与现状道路系统共同构成罗湖区南部东西向复合通道后,主要承担过境交通功能,不与地面道路辅道转换,地面道路除了承担过境交通,更多的是服务于周边交通出行,与辅路交通转换。为减少路面道路与辅路交通转换的影响,将春风隧道进出口设置在地面道路主线的内侧,较少对地面道路外缘现状管线的改迁。
3.3隧道上下层进出地面的方式
隧道起点现状道路为滨河大道,北侧为滨河新村,南侧为滨河污水处理厂,两侧建筑较密集。隧道进出口设置在路面道路主线内侧,滨河大道需向两侧偏移,道路两侧扩宽的空间十分紧张。因此,起点段采用上下层进出地面的方式。首先考虑西往东方向道路设置在下层隧道,其隧道洞口比东西方向早入地,上层隧道U形槽段则顶到上步立南立交匝道出口位置,滨河大道向外偏移将占用原上步南立交匝道位置。因此,设计方案将东西向设置在下层,滨河大道在红岭南立交前完成偏移,上层隧道敞开段距离上步南立交匝道约170m,无须对上步南立交进行改造。隧道终点为现状沿河南路,南侧为沿河路高架桥,北侧为新秀立交,东侧为绿化带及海关宿舍的建筑,西侧主要为行知职业技术学校、三九酒店等建筑。两侧建筑较密集,道路用地较紧张。首先,考虑上下层隧道先后出地面,由于起点段隧道上层为西向东,终点段隧道上层也为西到东方向,西东方向的隧道敞开段距离新秀立交沿河路不到5m,不利于两项目衔接及交通组织,需要拆除加油站及三九酒店地下停车场进口道。因此,隧道终点段出地面方式为上下层同时出地面,隧道通过东侧盾构工作井后,上下层逐渐水平分离,上下层同时进出地面与新秀立交衔接。隧道敞开段与新秀立交距离有200m。由于隧道上下层同时出地面,需要将现状沿河路同时往道路两侧偏移,并县拆除行知职业技术学校2栋宿舍楼、加油站及三九酒店地下停车场进口道。此方案虽然占地较前者多,多了行知职业技术学校1栋宿舍楼的拆迁,但敞开段距新秀立交较远,有利于地下道路与地面道路以及两项目的交通组织,保障交通安全。
3.4隧道中间段设置进出口的论证
春风隧道建成后将与春风高架、沿河高架共同构成罗湖区南部东西向复合通道,沿线区域交通出行主要依靠春风高架、沿河高架实现,春风隧道主要承担过境交通功能。将来沿一线在罗湖火车站附近设有进出口,罗湖南片区交通出行可由春风高架、沿河高架以及沿一线实现,隧道中间段无设置进出口必要性。此外,春风隧道中间段下穿地铁,建筑物等受控因素较多,隧道埋深大,多位于地面以下30~40m,隧道中间地面建筑物密集,已没有设置隧道进出口的条件。综合上述原因,设计方案未在隧道中间段设置进出口。
3.5竖向设计
春风隧道工程竖向设计起于滨河大道上步立交东侧与滨河大道衔接,先后下穿红岭立交、地铁9号线鹿丹村站人行通道、布吉河、深圳海关办公及宿舍楼、罗湖火车站、地铁1号线、深圳边检办公及宿舍楼、文锦渡口岸停车场等,终点接新秀立交。路线全长约5.08km。隧道内最大纵坡为4.9%。为保证隧道与建筑基础底的安全间距,隧道平均埋深为35.50m,最深处为45.65m。地面道路竖向设计主要以现状道路衔接标高为依据,同时,考虑道路防洪和排水的要求,最小纵坡不小于0.3%。
3.6盾构井始发位置比选
本工程隧道盾构工作井设置在东西两侧。西侧工作井位于滨河污水处理厂北侧,东侧工作井位于沿河路与北斗路交叉口东侧,本工程预计每天约产生6000~7000m3废弃方,一般始发井盾构施工场地含集土坑、弃浆池、泥水处理系统、干料堆场、泥水储存池、管片堆场等。采用陆路运输渣土,需1.7×104m2以上的施工场地。3.6.1方案1:西侧工作井为始发井西侧工作井位于滨河污水处理厂北侧,目前,滨河污水处理厂及鹿丹村旧改项目用地之间现有空地面积约1.3×104m2,施工场地除占用该空地外,另需临时占用其他用地约4000m2。现状空地西侧为滨河处理厂广场及篮球场,空地东侧为鹿丹村旧改项目用地,可协调此处约4000m2作为隧道盾构始发井施工场地的部分用地。3.6.2方案2:东侧工作井为始发井东侧工作井位于沿河路与北斗路交叉口东侧,始发井工作场地需要临时占用车管所、交管大楼、运通大厦、龙园苑、鸿锦阁的用地,且需拆迁建筑,拆迁总面积为41180m2。3.6.3方案比选东、西工作井施工场地均处交通繁忙路段,废弃泥浆及渣土通过陆运方式将对该地区交通产生较大影响。方案1(见图2)始发井与渣土堆场及办公区被滨河大道西向东车道隔开,施工与现状交通存在矛盾。为了避免对交通的影响,建设联络通道及管线跨越滨河大道将施工泥浆运至施工场地堆料场。此外,深圳河西往东可通至布吉河汇流处,可通航300t运输船,本方案可以通过河道运输施工泥浆,对沿线道路交通影响较小。方案2(见图3)无利用航道条件,泥浆仅能通过车辆进行运输,泥浆运输压力较大,陆运对道路交通影响极大,并且此方案存在大量征地、还建,会对工期产生不利影响。通过综合比较,设计方案将西侧工作井作为始发井。
4结语
春风隧道是深圳市第一条采用单洞双层形式的超大直径盾构隧道,地处老城区,交通流量大、周边环境复杂、施工场地狭窄,建构筑物、管线多,对工程的勘察、设计、施工带来极大挑战。本文就工程初步设计阶段对工程隧道起终点布设、进出口与现状道路衔接、隧道上下层进出地面方式、隧道中间段进出口设置、竖向设计、盾构始发井位置比选进行梳理分析,确定了隧道工程总体设计方案,为后续道路、隧道等设计细化提供支持,也为今后类似城市繁华地段大断面地下公路隧道工程设计提供经验和思路。
【参考文献】
关键词:公路隧道工程 施工阶段风险 评价指标体系 模糊层次评价模型
中图分类号:F540.3 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2012)02-290-04
一、引言
本文对公路隧道工程施工阶段质量风险的研究,在参考工程质量风险评价以及其他行业的风险评价研究的基础上,将风险评价的基本理论应用于公路隧道工程质量风险评价,实现对公路隧道工程施工阶段质量风险评价的研究与探讨。本文对公路隧道工程施工阶段风险评价进行全面研究,完善隧道施工质量风险管理体系,为从事隧道施工的单位和相关人员提供分析隧道施工阶段质量风险的管理方法及应用程序具有重要的理论意义和现实意义。
二、公路隧道工程施工阶段质量风险的构成与指标分析
公路隧道工程项目规模大、投资高、涉及面广、技术密集,对社会、国民、经济等要素都有着重大影响。公路隧道工程质量风险是将一般质量风险概念运用于隧道工程研究中的特例,是指隧道工程项目在设计、施工和竣工验收等各个阶段可能遭遇的质量风险。本文主要从人员的因素、物的因素、方法的因素、环境因素等四个方面对公路隧道工程项目施工阶段存在的质量风险进行分析。
1.人的因素。人是指直接参与隧道工程施工的组织者、指挥者和操作者。人作为控制的对象,是避免产生失误;作为控制动力,是充分调动人的积极性,发挥人的主导作用。人的因素影响主要包括人的技术水平、人的生理缺陷、人的心理行为以及人的错误行为等。而其中人的政治素质、业务素质和身体素质是影响质量的首要因素。故本文在总结人的指标归纳为两个:隧道工程管理者的素质和操作者的素质。
2.物的因素。公路隧道工程作为实体工程,物的因素影响是必然的。本文主要讨论物的因素主要包括材料(包括原材料、成品、半成品、构配件)和机械设备对公路隧道工程质量风险的影响。材料构成隧道工程实体的物质基础,材料费约占隧道工程造价的60%,而且品种多,数量大,所以工程材料的质量对工程项目的质量有着重要的影响,因此对公路隧道工程材料的质量进行严格控制对提高隧道工程的质量具有重要的意义。
隧道工程施工中采用了大量的各种施工机械,加快了施工进度,也促使了隧道施工技术的不断发展,而其中机械设备的选择和利用率,是主要部分。故本文以机械设备选择的合理性和机械设备的利用率作为其主要指标之一,来分析其对隧道工程质量风险的影响。
3.方法的因素。隧道工程所谓方法主要是指隧道工程项目的施工组织设计、施工方案、施工技术措施、施工工艺、检测方法和措施等。所采取的“方法”是否得当,直接影响到工程项目的质量形成,特别是施工方案是否合理和正确,不仅影响到施工质量,还对施工的进度和费用产生重要影响。因此应结合工程项目的实际情况,从技术、组织、管理、经济等方面进行全面分析,确保施工方案在技术上可行、经济上合理,方法先进,操作简便,既能保证工程项目质量,又能加快施工进度,降低成本。
4.环境的因素。影响隧道工程质量的环境因素较多,归纳起来有三个方面,即隧道工程技术环境、隧道工程管理环境和劳动环境。其中,隧道工程技术环境即隧道工程地质、地形地貌、水文地质、工程水文、气象等;隧道工程管理环境主要包括质量管理体系、质量管理制度、工作制度、质量保证活动等;劳动环境包括劳动组合、施工工作面等。在工程项目施工中,环境因素是在不断变化的,如施工过程中气温、温度、降水、风力等。前一道工序为后一道工序提供了施工环境,施工现场的环境也是变化的。不断变化的环境对隧道工程项目的质量就会产生不同程度的影响。因此,环境因素的控制,就是要通过合理确定施工方法,安排施工时间和交叉作业等,为施工活动创造有利于提高质量的环境。
三、公路隧道工程施工阶段风险评价模型的构建
1.评价指标体系的建立。根据前面对公路隧道工程施工阶段质量风险因素的分析,本文建立以下指标体系,如图1所示。
2.模糊层次评价模型的建立。
(1)确定因素的层次。设因素集为U=(u1,u2,…,um),ui(i=1,2,…m)为第一层次(即最高层次)中第i个元素,它由第二层次中n个因素决定。即:
ui=(ui1,ui2,…,uin),(i=1,2,…m)
(2)建立权重集。运用AHP法分析每一层中各个指标的重要程度,分别给每一指标赋予相应的权重并进行归一化处理。通过10名相关行业、有丰富经验的专家对该项目各方案中的每个因素进行打分,并运用统计方法确定出各个不同因素最终的权值大小。如下表所示:
故归一化后,一级指标权重分配为:
因素W(0.1186,0.0951,0.3265,0.4598)
同理,可以得出二级指标权重分配:
人的因素W1(0.6210,0.3790)
物的因素W2(0.5360,0.2694,0.1946)
方法的因素W3(0.5373,0.3743,0.0884)
环境的因素W4(0.4325,0.1779,0.3896)
(3)评价集建立。评价集就是评判者对评判对象可能作出的各种总的评价结果组成的集合。公路隧道工程项目施工阶段风险程度的评价是一个模糊概念,是用经典数学无法解决的。本文将评价集划分为五个等级,如下:
V=(v1,v2,v3,v4,v5)={低风险,轻低风险,中度风险,较高风险,高度风险}
(4)评价矩阵。用隶属度分别描述各子因素相对于评判集V的隶属程度,得出单因素模糊评判矩阵。
其中,r'ij表示第i个一级评价指标下的第1个二级指标隶属于第j个评价等价程度,i为一级指标的数目,k为第i个一级指标下的二级指标的数目,n为评判集中评语的数目,r'ij的意义及求法如下:
首先由各位评价委员对每个被评价的子因素进行评定,然后通过统计整理的方法得到相对于子因素Vij的若干个评语:其中包括Vij1个u1级评语,Vij2个u2级评语,…以及Vijn个un级评语,则子因素层指标Vij隶属于第uk级评语的程度即隶属度为:
(5)模糊综合评价运算。
一级模糊综合评判:
二级模糊综合评判:
式中,bk(k=1,2,…,p)表示评判对象按第一层次中所有因素评价时,第k个元素的隶属度。B为模糊综合评价的结果;W为模糊评价因素权重集合。
此为风险指标评价的最终结果,从中可以直观地反映出某公路隧道工程施工阶段所面临的质量风险。
四、案例分析
1.工程概况。湖南省HT高速公路是国家高速公路网“7918网”规划南北纵向线中的第7纵―包头至茂名国家高速公路的重要组成部分,是湖南省“五纵七横”高速公路网规划中的第5纵。HT高速公路起自怀化市竹田西互通,与SH高速公路怀化连接线相接,并与包茂高速公路JH段相接,路线全长197.636Km。
本项目位于湖南省最偏远的湘西南,项目区处于云贵高原向江南丘陵的过渡地带――雪峰山之西麓,呈南高北低的总体地貌格局,地势起伏明显,高差较大,侵蚀、溶蚀构造地貌形成沟溪较发达。其隧道多处于板岩地区,围岩情况整体性较差,多为薄层结构,水系发育,围岩遇水软化易崩解,节理裂隙较发育,围岩级别和原设计有多处不符,针对复杂的施工环境和技术难度,有三位专家参与施工阶段风险因素的预测工作,分别是项目经理、风险分析专家和技术专家。
2.施工阶段风险评价。根据前文评价指标体系的建立以及层次评价模型的构建,可以确定一级指标和二级指标的权重分配以及评价集的划分。
用隶属度分别描述各子因素相对于评判集V的隶属程度,得出单因素模糊评判矩阵如下:
一级模糊综合评判:
B1=W1°R1=(0.156,0.204,0.297,0.288,0.115)
B2=W2°R2=(0.259,0.2411,0.295,0.135,0.071)
B3=W3°R3=(0.184,0.165,0.256,0.25,0.145)
B4=W4°R4=(0.237,0.222,0.215,0.223,0.103)
二级模糊综合评判,并做归一化处理后为:
此为湖南省HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险指标评价的最终结果,得出HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险等级为较高风险。根据以上结果可以得出湖南省HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险分布饼状图:
3.风险评价结果分析及应对。根据以上对湖南省HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险进行评价,可以得出以下结论:
(1)在人员的因数、物的因素、方法的因数、环境的因素四个影响因素中,方法因素和环境因素所占的比重较大,为主要风险。为减少方法因素引起的质量风险,项目部应积极引进先进的技术(如提高掘进效率和光爆效果等)、采取正确的施工工序(例如:控制好掌子面掘进、下台阶掘进和二衬施工工序的调整以及钢筋原材料的加工等工序调整工作)。对于环境因素引起的质量风险,项目部应该积极做好地质预报和监控量测工作,及时掌握隧道施工中隧道的地质情况和隧道初支变形、沉降等,以其指导施工,以确保施工的安全与质量,同时建立良好的劳动保障以及质量安全控制制度,以此促使施工有条不紊地进行。
(2)在四大影响因素中,人员风险所占的比重次之,为较主要风险。为减少经济风险,项目部应根据施工实际情况积极召开技术交流和技术交底会议以及多种形式的培训工作等,提高项目部隧道工程施工管理水平和施工队伍现场操作,从而使施工管理者的施工管理水平和施工操作者的操作水平得到提高,并且更好地与施工现场实际情况相结合,使施工隧道质量风险得到较好的控制。
(3)物的因素所占的比重最小,为次要风险。为控制这种因素对质量风险的影响,项目部保证机械使用的合理性与正确性,购置先进的设备,尽量避免设备闲置,以确保施工的效率,在实际操作中,重视技术交底工作,使机械的操作更加规范,保障隧道施工的顺利进行。
五、结论
该评价模型具有可行性和易操作性等特点,通过以上建立的指标体系和模型,可以对某一公路隧道工程施工阶段质量风险进行评价,从而得出隧道工程的质量风险水平。
参考文献:
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1.1隧道开挖施工的安全监控
对于隧道工程而言,开挖施工无疑是最为关键的一步,也是整个隧道工程中施工量最大的一个施工环节,并且也是极容易出现安全事故的一项工作,针对这一施工过程而言,要想做好安全监控工作,必须严格关注以下几个方面的施工要点:①必须加强在开挖前对地质勘查工作的重视,做好该项工作的安全监控工作,尤其是要确保该地质勘察的全面性和可靠性,重点加强对于隧道工程中可能会涉及到的一些不良地质的勘察工作,标注清楚其所处的位置以及面积等,并且还应该对于隧道工程中的一些水文地质状况进行准确地勘察;②针对隧道工程开挖方式的选择进行必要的安全监控,确定选择恰当的开挖方式,尤其是要确保其符合地质勘查的实际情况,避免在开挖过程中出现问题[2];③针对具体的开挖过程进行严格的安全监控,确保其开挖施工的安全,重点针对开挖过程中需要注意的一些要点进行安全监控,比如要求开挖施工过程中必须做好勤测量、弱爆破、强支护等,全面保护开挖工作的安全顺利进行。
1.2隧道支护施工的安全监控
对于整个隧道工程施工过程来说,支护工作是必须紧随其开挖工作的开展而进行的,该工作是确保隧道安全稳定的重要保障,尤其是对于开挖初期的隧道空间来说,如果不能采取及时有效的支护措施就很可能造成整个隧道工程失稳,进而影响隧道工程施工顺利进行,甚至造成施工人员受到伤害。当前常用的支护施工措施主要是喷锚柔性支护,即采取混凝土材料进行湿喷的方式来确保其能够在较大程度上提高隧道支护的效果,确保隧道空间的稳定性[3]。在该环节中,安全监控工作的要点有以下几个方面:①必须对混凝土施工材料进行严格把关,尤其是要确保这些混凝土材料具备较高的质量,并且其数量也应该满足施工的需要;②还应该对施工支护工作中所用的机械设备进行监控,尤其是要加强对于锚杆的监控,确保其型号和质量满足施工的要求;③还应该加强对于施工中的一些支护方案以及钢筋网布置方案等进行详细的监控,确保其施工的安全性。
1.3隧道防排水施工的安全监控
隧道工程中,防排水施工技术也是必不可少的一部分,尤其是对于施工的安全性具有较大意义,一旦防排水施工不当就很可能导致整个的隧道工程施工因为受到水的侵蚀而出现安全隐患,基于此,做好安全监控需要从以下两点入手:①针对防排水工程施工所用的一些材料进行严格监控,尤其是对于防水板的质量要进行重点监控;②应该针对具体的施工过程进行严格控制,比如对于防水板的焊接就需要重点监控,确保其焊接的牢固性,保障施工的安全,避免因为焊接问题而导致人员伤亡[4]。
2桥梁施工安全监控要点
2.1加强对于水下桩基的安全监控
众所周知,对于桥梁工程施工而言,基础施工是极为关键的一部分,而很多的桩基础都是在水下进行施工的,因此,不仅仅会影响到桩基础施工的质量,还很可能产生一定的安全隐患,因此,必须加强安全监控工作。首先,应该针对其施工过程中所用的桩基质量进行严格把关,确保其具备较强的稳定性,另外,应该对施工中所用的一些机械设备进行严格的操作监控,避免出现操作不当引起的安全事故。最后,还应该加强对于施工过程的流程控制,尤其是在混凝土灌注时,更应该加强具体的管理和控制,从而提高施工质量。
2.2加强对于高墩台施工的安全监控
在桥梁施工过程中,高墩台施工为整个桥梁工程中最为关键的一个部位,也对于整个桥梁工程的安全产生重要的影响,因此,必须加强对于高墩台施工的安全监控,具体来说,在这一阶段的安全监控中需要做好的主要有以下几项工作:①必须加强对于具体施工方案的选择监控,确保其所选择的施工方案适合当前的桥梁工程施工现状,并且能够保障施工的安全;②对于一些高空操作更是需要重点监控,因为高空作业中的安全隐患是比较多的,也是当前最容易出现安全事故的一个方面,因此,在施工人员进行高空作业时必须加强全方位的监督管理;③加强对于施工过程中施工人员穿着安全装备的监控,确保其具备较强的安全防护能力[5]。
2.3加强对于上部构造施工的安全监控
桥梁结构的上部构造施工也是必不可少的一部分,并且同样也会对于桥梁的施工安全产生一定的影响,基于这一点,做好安全监控工作需要从以下几点入手:①选择恰当合理的上部构造施工方案;②针对上部构造中的一些施工材料进行严格的监控;③针对一些高空作业进行严格把关[6]。
3结语
随着我国社会主义市场经济的飞速发展,公路隧道开凿数量日益增多,隧道施工过程中不少安全问题也相伴而生,尤其是隧道塌方问题日趋严重。同时公路隧道的技术标准不断提升,隧道工程面临着复杂的地质条件。对隧道工程的塌方事故进行深入分析,阐述塌方产生的原因,探讨在塌方后应采取的施工措施,将塌方风险及塌方带来的损失降到最低。
[关键词]
隧道工程;塌方事故;施工措施;原因
1隧道工程施工特点
1.1环境恶劣隧道工程多在野外艰苦的环境中,在实际施工过程易受到水文地质条件的影响,在施工过程中需要使用多种大规格的机械设备,进行布置安排有一定的困难,与此同时,隧道内部空气和光线不足加剧了施工难度,还要时刻预防隧道坍塌、地下水涌出和瓦斯气体的恶劣环境因素的影响,在一定程度会影响到隧道施工的进度和质量,严重的还能危及施工人员生命安全。所以,隧道施工过程要根据实际环境的考察结果,制定切实有效的施工技术安排。
1.2工序复杂隧道施工是集多工序和多工种联合的地下综合作业施工,在狭窄的工作面进行大规模的进料和出渣运输,施工工序复杂且艰巨。要保证施工进度就要进行全面科学的规划,在隧道施工前,对坑道加以支撑保证其能受地层压力,再进行有效组织和施工。在施工阶段要将隧道工程的施工工序循环起来,在不断循环中推进施工进度,与此同时,也在高标准和高要求下实现隧道施工的连续性,在短时间内完成高工作量,防止因时间的拖延造成施工隐患。
2隧道工程中塌方事故产生的原因
2.1设计施工原因设计施工原因是指在施工过程中,因施工企业的工艺水平和设计单位的设计合理性等原因导致的塌方事故。设计单位如果对围岩勘探失误会导致施工企业在施工的过程中,对施工尺度的把握出现偏差,不了解施工地段详细的地质情况。施工企业如果没有清楚认识到设计围岩和实际围岩间的偏差,会因为围岩暴露在空气中的时间过长、支护衬砌等原因,造成塌方。
2.2地质原因隧道工程的地质条件十分复杂,导致施工难度加剧、施工安全性降低。同时,勘测施工地段地质情况受到较多因素影响,不可预见性较多,容易产生勘测不彻底等问题,使塌方的可能性增加。
2.3人为原因人为原因是指因施工企业忽视地质预报工作、地质勘测工作、私自变更设计等因素导致的塌方事故,施工企业为了获得更大的利润,缩减预定工期,在一定程度上存在着侥幸心理,对施工方法进行私自修改,未按照施工规范的要求进行施工,最终导致隧道工程质量较低。在隧道工程施工安全风险事故中,塌方事故约占其中的50.0%,导致隧道工程引发塌方风险事故的因素有很多。基于新奥法相关原理,隧道工程塌方的主要原因包括以下方面:①隧道工程施工环境地质条件不良,围岩自稳水平不足,施工过程中没有采取支护方式便出现塌方;②施工过程中,没有对相关条件差地质体开展超前支护、注浆支护等预防处理,开挖爆破效果不足,使得围岩应力集中,引发滑塌情况;③隧道工程规划环节并未对隧道区域地质环节进行准确的分析、判断,未就施工现场实际地质情况展开实时分析,使得开挖进尺、支护参数设计内容等不规范,如图1所示。
3案例分析
3.1工程概况仁竹山隧道又名百丈隧道,位于漳永高速A9标段龙岩市漳平市新桥镇境内大田坑到怡坑段。左右洞隧道平均长度627.5m,属中隧道。设计采用小净距分离式双洞布置,进口段YK120+543—YK120+611,ZK120+546—ZK120+609为小净距段落,净距为9.8~12.5m,其余部分为正常分离式隧道。
3.2地质说明仁竹山隧道浅埋段为侵蚀剥蚀丘陵地貌。丘陵天然坡地一般为30°~40°,植被较发育,地表覆盖2~4m红色残坡积黏性土。浅埋段隧道围岩为坡积粉质黏土、碎块状强分化钙质粉砂岩,岩体破碎沟谷处有地表水汇集,地下水较丰富,且随季节性降水涨幅较大,开挖中地下水多呈淋雨状出水。自稳能力差,易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁长发生小坍塌,应加强支护,建议采用特殊施工工艺。
3.3仁竹山隧道塌方具体原因分析1)仁竹山隧道冲沟浅埋段岩质差,地表为坡积粉质黏土,地表以下为碎块状强风化钙质粉砂岩,围岩强度低、自稳性差,隧道开挖穿过不稳定的软弱地层时,由于围岩强度不够引起坍塌。2)隧道开挖恰逢雨季,雨水由岩体破碎沟谷处下渗到开挖地方,冲走掌子面充填物,使得结构面中孔隙水压力的增大,同时也使围岩软化,影响围岩的强度,雨水在一定程度上也使岩体岩结构面的抗剪强度降低。雨水的存在加剧隧道的塌方。3)仁竹山隧道开挖经过冲沟浅埋段时,超前支护不足,不能满足围岩压力所需要求,造成塌方事故的发生。
3.4对以后处理塌方的建议对于隧道塌方事故,重点是要“防患于未然”,要对隧址地质勘察及其详尽性与准确性引起足够重视。只有做好了地质勘察工作,才能制定出安全合理的施工方案。同时,对于施工过程中出现的各种异常地质现象也应该加以重视,这些往往是塌方发生前的征兆。在施工过程中,超前支护必须要做好,因为保证了施工现场和人员的安全,就是保证了隧道施工的安全和进度。而在处理塌方过程中,也要将地表的治理、洞内处治以及地下水的处治结合起来,要做好充分的准备,有明确的施工工序和方法,并且能在治理实践中及时调整。
4隧道工程施工质量控制措施
4.1施工材料控制措施1)原材料的购买在材料购买环节,需要施工单位能够以招标的方式开展材料购买活动,以此从中选择出质量好、信誉高、价格合理的厂家作为本工程的材料供应商。而当材料进场时,也需要现场人员能够做好材料的抽样检查,并要求其出具出场报告。经过出场报告检查、检查检验都合格之后,则可以批准材料进场使用,而如果经过检查存在问题,则拒绝材料进场,避免不合格材料进入施工场地。2)材料的运输与管理由于公路隧道施工工程量大,施工周期长,往往会需要堆放一部分材料。而在对材料进行堆放时,应当保证不同品种、不同类型的材料能够分开堆放。以砂石为例,对于粒径大小不同的砂石来说,应当将其分别堆放,并在堆放之后通过隔离设施的架设对其进行隔离,避免出现不同颗粒砂石的混合情况。同时,如果施工环境的气候较为干燥,则可以根据实际情况建立起专门的水泥库,并在水泥到货之后对其标号、日期以及品种等进行细致的标明,避免因为错用而造成质量隐患。
4.2通风防尘等控制措施1)施工供风在高速公路隧道施工中,由于施工环境密闭,施工过程需要提供相应的供风设施,为解决此问题,可在隧道进口安装空气压缩机以供风,保证密闭施工环境中的风气循环,从而保障隧道施工用风。2)施工供电在隧道工程施工用电方面按照《公路隧道施工技术规范》JTGF60—2009的有关要求进行架设电力线路以及安装各种电力设备等。按照我国电力要求,隧道工程的动力设备采用三相380V,而采用220V的电压进行照明。在电力附属设备方面将漏电保护开关安装到所有线路上来确保安全。3)施工用水隧道工程中的施工用水可分为施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水应当保证水质达到饮用要求,为此可在水道出口右侧山脚挖水池进行收集水资源。施工工程用水应当保证水质达到施工要求,也就是要求通过水质检验来排除不适用于搅拌混凝土的水源,即避免pH值小于4或者水质硫酸盐、氯化物含量超标以及水中含有其他对水泥凝结硬化有害的杂质的水石,因此这部分水源可借助电泵抽取电站水渠中的水进行储存,并在使用时通过架设专用水道引入专门的集水池中作为施工工程用水。4)施工防尘在隧道施工过程的开挖环节容易出现粉尘污染,为避免这一状况,施工需要采取湿式凿岩方案,也就是在隧道爆破后为了降低粉尘浓度应当立即大量洒水,通过这种方式降低隧道施工过程开挖环节的粉尘浓度,保证较为清洁的施工环境。
4.3施工技术控制措施1)施工测量具体施工之前,相关地形、环境与地质测量是非常关键的一个环节。对此,就需要施工单位在施工开始之前能够对施工区域周围的环境、气候以及地质情况等进行全面而细致的测量,并在测量结果的基础上制定出一套科学合理的施工方案。2)挖掘方式开挖断面规整程度和断面尺寸及超欠挖控制是控制隧道开挖质量的两个方面。在隧道挖掘时,需要根据工程施工方案的设计情况对断面挖掘的尺寸进行确定,并在相关数据的计算基础上预留足够的支撑沉落量以及变形量指标。同时,还需要能够根据施工区域围岩所具有的类型来选择适合的挖掘工艺与方式。通常情况下,预裂爆破以及钻爆法是隧道挖掘过程中经常会应用到的一类方式,其中,预裂爆破法较为适合地质较软的情况,而钻爆法则更加适合地质较为坚硬的情况。3)隧道支护对隧道实施挖掘之后,需要及时地开展支护工作,以此在限制围岩出现变形情况的同时最大程度降低承受荷载。目前,锚喷支护是我国隧道施工中广泛使用的一种支护方式,其具有操作简便、施工速度快以及支护效果好等优点。4)防水控制在隧道施工中,防水工作是非常重要的一项内容,因为如果隧道出现渗水情况,对于隧道的稳定性以及使用寿命都会造成较大的负面影响。目前,引流堵漏是较为常见的一种隧道防水方式,非常适合应用于隧道裂缝滴水的情况。而对于隧道中渗水情况较为严重的部位来说,则可以通过注浆堵漏的方式进行。
4.4隧道塌方控制措施1)对地质情况进行准确勘测。隧道工程的安全性和质量水平受到地质条件的制约,在地质条件较为复杂的地段,塌方事故产生的可能性较高,在地质条件较好的地段,塌方事故发生的可能性较低。因此,对施工地段进行准确、科学的勘测,有助于从源头上减少塌方事故。在实际勘测过程中,应该避免一味减少勘测费用而造成的地质资料不全面的现象,避免盲目施工,使施工企业在施工前做好物资上、技术上和思想上的准备,对支护措施和开挖方法的选择进行充分考虑。根据地质勘测结果,对施工地点土石分布情况和质量进行分析,对隧道线型进行合理设计。2)在施工过程中,应该通过有针对性的施工技术和地质预测避免发生塌方事故。如果在地质条件较差的地段施工,可以通过科学的支护方法和开挖方法,降低塌方事故的发生机率。开挖掌子面之后,围岩的自稳时间受到包括围岩条件在内的多种因素的影响,如果在爆破之后无法对围岩情况进行判断,应该立即采取支护措施,避免因围岩变形导致的塌方事故。隧道工程的不可预见性和复杂性较大,在设计阶段应该对施工地段进行勘测,但是因为预测的不可见因素较多,因此,应该在施工过程中及时进行预测,提醒施工人员预防塌方事故。
5结语
我国国土面积的75%为丘陵或山地地貌,随着基础设施建设的不断发展,隧道规模不断增加,围岩是否具有良好的稳定性对施工安全有十分重要的作用。隧道工程中塌方事故会造成安全隐患、工期延误、施工成本增加等问题,因此,施工企业和设计单位应该对塌方原因进行分析,寻找适宜的施工措施,将塌方事故产生的可能性降到最低。现如今,我国隧道工程建设取得了一定的成效,但随着社会经济的飞速发展,对隧道工程施工安全风险管理提出了更高的需求。由此可见,隧道工程施工安全风险管理工作要进一步加强,选择科学合理的风险处理策略,建立安全管理控制体系,强化对施工人员的管理,结合我国隧道工程地质的特点研究新的、较为前沿的安全风险管理技术,确保隧道工程施工顺利开展,实现隧道工程事业的高效生产、安全施工,可持续发展。
参考文献:
[1]赵杨中.隧道工程中塌方事故的原因与施工措施[J].中国新技术新产品,2015(8):173.
[2]戴胜念.浅析隧道工程施工安全风险管理研究[J].四川建材,2015(2):254-255,257.
[3]肖彬斌.隧道工程施工质量控制措施探讨[J].江西建材,2015(10):201,204.
[关键词]BIM技术;公路隧道工程设计;应用
引言
BIM技术能够构建出三维可视化模型,帮助设计人员从三维立体的角度对公路隧道工程各部分的结构进行分析和设计。同时,应用BIM技术进行公路隧道工程的设计,数据信息的分析处理也能够变得更加高效,设计人员可以依靠特定的软件对数据信息进行整合和处理,设计工作的效率能够得到极大提高。
1BIM技术概述
BIM技术是一项极为先进的、用于构建三维模型的技术,也被称为是建筑信息模型,在应用BIM技术的过程中需要以工程的各种数据、信息作为基础来进行三维模型的构建,并仿真模拟出工程的真实信息。在工程施工前利用BIM技术可以根据收集到的各项信息对工程内部的结构、设施进行模拟,以数字化的形式体现出来,能够推动后续施工的顺利、高效进行。BIM技术在应用过程中所收集的数据信息之间都是有关联的,工作人员可以随时找到和当前数据信息有关联的部分进行使用,可以利用收集到的数据信息模拟出工程的实况,工程的各种特点也能够直观地体现在三维模型中。在应用BIM技术时,工作人员需要将工程的各项信息输入到系统中,通过各种数字化技术对这些信息进行分类、整合,最终构建一个符合工程实际情况的三维模型。工程的设计人员可以将建筑材料、施工工艺、施工工序等信息输入到系统中,对工程的整个施工过程进行模拟,最终完成工程设计、成本预算等工作。通过在工程施工前利用BIM技术构建工程的信息模型,可以极大提高工程设计的效率和质量,并推动工程施工效率、施工质量的提高。
2在公路隧道工程设计中应用
BIM技术的必要性传统的交通设计行业由于受到设计技术的极大限制,大多采用的是二维设计、平面出图的方法,相关设计人员需要依靠自己所学习到的知识、经验来将工程的三维结构、构思表达在二维平面上,这一过程十分的复杂、困难,对设计人员自身的专业水平、设计经验等有着极高的要求。随着我国经济、社会的不断发展,我国构建的公路交通网络也越来越完善,在许多地形复杂的地区也建设了公路隧道工程。在针对地形复杂的地区开展公路隧道工程的建设时,公路隧道工程设计工作的难度也会得到极大提高,地形复杂地区地势崎岖不平,地质条件等因素也各不相同,如果设计人员仍然采用二维设计、平面出图的方法的话,很容易由于理解错误而出现问题,难以对各项因素进行综合考虑,最终设计的公路隧道工程也就存在着许多的问题,设计的质量得不到有效保证。BIM技术有着信息一致性、信息关联性、模拟性、可协调性、可视化等优点,对于提高工程施工效率、施工质量来说有着极为重要的作用,在建筑行业得到了极为广泛的应用。针对公路隧道设计工作,也可以大力应用BIM技术,利用BIM技术从构建模型、深化设计等不同阶段进行研究和分析,能够有效提高公路隧道设计的工作水平,对于公路隧道工程设计和建设来说有着极为重要的意义。
3BIM技术在公路隧道工程设计中的应用分析
3.1基于BIM技术的协同运作
在公路隧道工程设计中开展基于BIM技术的协同设计,主要包括局域网、广域网两种不同的协同设计方式。局域网的协同设计也可以看作是基于本地模式的协同,不同的设计人员掌握不同专业的设计文件,每一位设计人员都需要将自己掌握的和公路隧道工程有关的数据信息输入到计算机中,构建本专业的三维模型,在完成自己的工作任务后将设计文件通过局域网和其他设计人员进行共享和交流,让其他设计人员了解到自己最新的设计成果。其他设计人员要想对共享来的设计文件进行修改,需要得到设计文件所有者的授权。通过这种模式的协同设计可以确保各个专业设计文件数据的准确性和唯一性,设计文件的数据不会轻易发生改变,最终有效保障了整个公路隧道设计工作的准确性。广域网的协同设计和局域网协同设计的原理、流程大致相同,隶属于各专业的设计人员需要将自己构建的模型文件储存到服务器中,其他设计人员通过网络服务器来对模型文件进行调用和参考。
3.2基于BIM技术的三维隧道设计
设计人员可以利用BIM技术来进行三维隧道设计,通过选取纵断线、平面线并采取标准断面放样融合的方法来创建隧道的三维模型。这种设计方法可以表达出公路隧道工程的设计思路,能够根据创建的三维隧道模型来开展后续的设计工作,但是隧道的部分局部模型无法建模,比如行车通道和主洞的连接部分、紧急停车带等,在三维模型图上的斜井、洞口等构件设计精度也得不到保证,虽然能够表达出整体的设计思路,但是设计的意图无法充分表现出来。为了解决这个问题,切实提高三维隧道模型的精确度,就需要对建模的方法进行更新和完善,设计人员可以利用可视化编程建模软件、三维建模软件来进行隧道的建模。设计人员首先需要将二维设计路线的数据导入到相关的软件中,根据各种数据生成路线的三维文件,将勘测数据导入到软件中,生成三维地形、地质文件,之后再对各种三维文件进行更加细致地处理,通过对不同模块进行拉伸、融合、空间变换,并将不同模块进行组合,可以初步构建出三维隧道模型,之后对细节进行不断修正,不断提高三维隧道模型的精确度,最终隧道各部分都能够进行建模,各构建的设计精度也能够得到保证。
【关键词】公路隧道工程;施工测量技术;运用探析
中图分类号:X734文献标识码: A
隧道作为一种地下构筑物,影响其质量和使用寿命的因素较多,而公路隧道工程施工测量技术的合理运用,则能有效预防和减少这些因素的影响,从而确保隧道质量和使用寿命。因此,作为新时期背景下的公路隧道施工企业,在正式施工前,必须对影响隧道质量与使用寿命的各种因素进行充分考虑,从而采取科学的隧道工程施工测量技术并合理运用,从而保证公路隧道工程质量。
一.公路隧道工程施工测量技术方案
1.1施工测量技术方案
①首先,在公路隧道工程施工前应用精密仪器进行复测,尤其是导线网与水准网的复测,复测结束后及时加密和延伸到施工场地。测量时应始终保持各作业面之间的联系,以便保证贯通误差处于合理范围[1]。
②然后对导线网、水准网及其它控制点进行复测,应根据工程具体的定位资料和测量标志资料进行;同时对施工中的固定桩进行测设,测量完成后及时将结果上报给工程监理人员和工程相关负责人进行审批。
③再根据通过审批的测量结果以距离精测组位置最近的导线点作为基点,对工地周围最少三个导线点进行引测,进而将这三个导线点布设成一个三角形,以此形成闭合的导线网。
1.2施工控制测量技术
①平面控制测量。按照工程中具体的测量控制点在施工现场布设精密导线网。导线点应根据实际地形中的标段来选定,闭合导线、附合导线网的布设应以GPS网作为基础;为了确保标段之间的贯通,导线测量控制点最少应贯通相临标段的三个控制点,控制点贯通后应进行平差,接着测试建筑物体的轴线。
②高程控制测量。布设在二等水准点之下的水准网即是地面高程控制网。水准点密度与导线点大概相同。地面高程控制网应布设在距离施工场地的变形区之外较为稳固的位置,且设置的水准点点位应做到方便保存、寻找及引测,闭合路线与附合路线的布设必须是沿本标段施工线路进行,尤其应注意在洞口周围必须设置最少三个水准点,且采用的精密水准测量技术必须是符合工程相关规定要求的,在测量的每一测段中应进行观测,观测采用的方法通常是往测与返测的观测方法。在采用往测与返测的观测方法中若是均出现高差超限,则应进行重测,若是重测结果没有出现高差超限,则应采取三次观测结果的平均值[2]。
1.3施工测量技术
①施工平面测量。公路隧道工程施工过程中其平面测量采用的测量方式通常是极坐标法。为了确保放样点符合检测、核查条件,则能采用将另外两个已知导线点当作起算数据,而后使用相同的方法对放样点进行检测,确保放样点的正确性。还能通过全站仪设备的坐标实测功能,利用另外两个已知导线点对放样点的坐标进行实测,且应将放样点的误差控制在合理范围内,然后再进行指导施工。
②施工高程测量。在进行公路隧道工程地平面的工程测量时,宜采用铝合金塔尺与水准仪进行。地平面竖直方向高程传递应采用悬吊鉴定过的钢卷尺用两台水准仪上下同时读数进行高程传递。测量过程中应将钢尺错动50毫米到100毫米左右,并连续进行三次测量,并将较差严格控制在合理范围内,以便取平均值,不然就要进行重测。随着工程施工进度的加深,应在施工路线上选取合理的位置增设水准点,且增设的水准点必须严格按照相关引放要求进行[3]。
二.施工测量技术方案监控
2.1测量监控的目的
①对工程隧道支护结构及附近地层变化情况有充分了解,以便为施工管理提供信息依据,从而确保施工作业安全。隧道的支护结构、围护结构、附近地层变化及应力状态均直接影响这隧道稳定情况,尤其是在隧道的支护结构与附近地层出现变化前,一般总会出现较大的变形、位移、受力异常等,监测数据与监测结果是工程施工管理及相关技术人员对工程安全进行判断的关键依据之一。因此,对施工测量技术方案监控,有助于调整施工参数,还应在有需要的时候采取一系列辅助工程措施,从而达到信息化施工目的。
②修整工程设计。对工程施工测量技术方案进行监控,不仅能明确工程的“健康状况”,通过对检测结果的研究分析,对结构的安全性与稳定性进行判定;还能有利于对工程设计进行修整,并通过对工程特性指标的对比,进一步了解和确定设计的合理性。
③能提供一定的依据以便对围岩与支护体系的稳定性进行判断,以便对二次衬砌的作业时间进行确定。
④能对支护结构设计进行合理验证,并提高相应的反馈信息,以便对施工方案及支护结构设计进行修订。
⑤能积累资料,从而为类似工程提供相关经验,起到借鉴作用。
2.2施工项目监测
施工项目监测主要有:施工场地环境监测,地表沉降测量,洞内周边位移测量,围岩体内位移测量,仰拱隆起测量,拱顶下沉测量,钢支撑内力及外力测量,围岩压力及两层支护间压力测量,锚杆内力及抗拔力测量。
2.3测量监控标准
按照相关规范标准、计算资料及工程经验能有效制定测量监控管理基准值。若是监测数据为管理基准值的70%,则应被定为警戒值,而后必须加强监测频率。若是监测数据符合或是超过管理基准值时,则必须马上停止施工,及时对支护参数进行修正,修正完成后再继续施工。
2.4监测数据处理
①数据整理。将监测的数据按大小顺序排列的方式进行合理分布,并将数据分布情况进行显示,而后计算数据的数字特征值,离群数据的取舍。
③插值法。以实测数据为基础,采用函数近似法,以期的得出符合测量规律而又非实测的数据。
④得出监测结果后还应采用统计分析法进行回归分析,采用相应的函数关系式对监测数据变化规律及趋势进行反映,以此预测下一阶段的监测物理量,这是一种有效的预防措施。
三、施工质量控制
因现场作业条件恶劣,工序交叉复杂,必须加强现场管理和采取有效保护措施。现场控制时,在下列的几个分项工程中应注意把握相关环节。
3.1防水板施工
(1)宁松勿紧,即要求防水板紧贴初期支护面,而固定点之间则应视初期支护面的凹凸情况,将防水板留一定富余量,防止浇注砼时防水板绷紧。
(2)大片防水板接头缝必须和混凝土衬砌工作缝错开1m,不得重合一起,以免防水板接缝不良,而造成该处漏水。
(3)防水板的铺设应超前二衬砼的施工,其距离宜为5—20m,并设临时挡板防止机械损伤和电火花烧伤防水板。
(4)移动台架前,应检查已焊接好的各点,以免移动后返工。每环防水板据隧道断面下料,尽量避免焊接头。 铺设后应仔细检查,当两层经焊接在一起的防水板呈透明状,无气泡,即熔为一体,表明焊接严密。要确保无纺布和防水板的搭接宽度,并着重检测焊缝质量。
(5)防水板焊缝检测。采用充气法检查,用5号注射用针头插入两条焊缝中间空腔,用人工气筒打气检查。当压力达到0.10~0.15MPa时,保持该压力时间不少于1min,焊缝和材料都不发生破坏,表明焊接质量良好(美国ASTM试验方法)。
3.2二衬混凝土施工
①严格按照配合比拌制混凝土,现场实验员督促工人按设计参量加入减水剂;严格执行混凝土浇筑旁站制度,现场技术员督促工人振捣到位,严禁出现漏振,假振的现象。
②注浆回填施工 。按照配合比调制好注浆浆液,控制好注浆压力,现场准确记录注浆用量,并与设计注浆用量进行对比,以确保达到预期的注浆效果,达到堵水治漏的目的。
3.3安全措施
(1)参加施工的人员,必须接受安全技术培训教育,熟悉和遵守本工种的各项安全技术操做规程,并定期进行安全技术考核,合格后方准上岗操作。
(2)配备专职安全员,认真检查施工现场是否存在安全隐患。
(3)非机电人员不准动用机电设备,对所有电源及机电设备要有防护措施(安装漏电保护器等)。同时注意用电安全,非电工人员严禁乱接电。
(4)进入现场必须戴安全帽,并佩戴现场要求的防护装备。
(5)在施工前应对脚手架或工作平台的安全性进行检查,确保无问题后方可在其上进行施工。
参考文献 :
[1]唐年宝.隧道工程施工中的测量技术应用[J].科技创业月刊,2011,04:190-192.
[2]贾宝林.论高速公路隧道工程施工技术探讨[J].科技创新导报,2011,27:120.
[关键词]:公路隧道施工 施工工艺 特点
一、前言
近年来,随着我国改革开放的逐步深入,我国的经济的得到了高速发展,在经济高速发展的同时,对于公路交通运输的要求也是越来越高,作为我国的交通运输行业的主要支柱,我国的公路、铁路的建设也开始步入蓬勃的发展期,就公路建设的本身来看,由于我国地区的复杂性以及我国地域面积的的原因,在公路的建设过程中,不可避免的会在山区以及丘陵地区内穿梭的问题,这对于施工工艺的要求较高,不仅如此,高速公路隧道施工工艺的控制也是高速公路隧道影响施工安全的重要因素。
二、公路隧道施工的特点
公路隧道的施工作为施工中的一种特殊的结构物,具有如下的特性:
(1)隧道是在原有的应力场的建造介质内,即是在有负载后,形成的结构。 建设隧道结构不能承受的力也无法确定,因此隧道开挖方法,支持的持续时间和隧道施工的支撑结构的刚度会影响质量。
(2)公路隧道的设计并非是完全独立存在的,而是要通过与其它类似公路隧道工程的比较来确定其设计方案,而根据隧道特点进行的相应计算则是比较次要的考虑因素,因此公路隧道设计具有极大的不可确定性,无形中也就提高了设计和施工的难度。
(3)隧道工程大多具有更高隐密性,只能观察到其绘图后效果,工程中用到混凝土质量是很难确定的,单单根据其表面观察,无法直观的评价和鉴定,从而导致工程风险比较难以发现,即使在施工过程中,发现的问题,也很难确定其具体发生的原因。
三、公路隧道施工工艺及控制内容
高速公路隧道施工工艺的控制体系的建立,可以从施工工艺、 全工程的质量管理的方案以及施工单位质量的保证措施以及通风设备的配置管理这四部分进行
(1)施工工艺。高速公路隧道的施工工艺,就是严格的按照新奥法进行高速公路隧道的施工,所谓的新奥法的施工工艺方法,指的是在高速公路隧道的实际施工中采用合理的支护方法,使得高速公路隧道两旁的围岩能够与高速公路隧道的支护系统发生相互的作用,进而对支护系统以及围岩进行稳定和加固处理,起到保护围岩的作用,使高速公路隧道的围岩二向应力转变为三向应力,能够最大程度的发挥出围岩的承载能力,保证高速公路隧道的安全。
(2)全工程的质量管理方案。全工程的质量管理方案,在施工中对高速公路隧道工程进行全方位全面的监管,将加大对高速公路隧道工程建设的检查力度,全方位对高速公路隧道建设过程中围岩,高速公路隧道周围的监督。在此同时,还应该选取优秀的高速公路隧道建设工程作为样板,推广先进的高速公路隧道施工工艺和经验,使得能够将高速公路隧道建设过程中隐患扼杀在摇篮之中。
(3)施工单位的质量保证措施。高速公路隧道施工单位的质量建设应该是遵循高速公路隧道工程质量控制的原则,保证的措施主要就是集中在投入以及控制方面,简单来说,高速公路隧道的施工单位应该投入更多的人力,成立质量的监管的工作小组,控制所有的高速公路隧道施工的工艺程序,从组织上保证高速公路隧道工程的质量。此外,还应该成立特殊的专家组,专门针对复杂多变的地质高速公路隧道施工进行研究,保证复杂地质高速公路隧道施工的正常进行。通风设备的配置以及管理。其中对于通风设备的配置来说,主要就是根据高速公路隧道的施工通风方案,以及高速公路隧道的施工通风长度,和通风管节长及百米漏风率等参数,而通过准确科学的计算而确定通风所需的风机的类型及数量,;对于高速公路隧道施工通风管理来说,主要就是要求高速公路隧道施工管理单位不仅仅要强化高速公路隧道的施工环境质量意识,同时还应该做到加强通风系统的管理,以及落实高速公路隧道的通风费用,而能够保证高速公路隧道内的风机正常工作运转。 另外,在高速公路隧道进行爆破后应该做到及时的送风,以及能够要求挂接风管和修补破洞,而能够充分发挥出高速公路隧道的通风系统的整体效应。
3.1 控制内容
在高速公路隧道的施工中,施工的工艺是高速公路隧道施工的重点,对于施工工艺控制也是极其重要的,下面就施工工艺的改进―先拱后墙法改为台阶法、施工工艺的人为控制―设备和单位能力的控制以及施工安全的重要控制。对高速公路隧道通风的计算进行分析:
(1)施工工艺的改进。高速公路隧道施工中的先拱后墙的施工方法,在过去来看是比较简单的,也基本是用于高速公路隧道施工中地质不良以及断层破碎带的施工区域,经过近十年来的发展进步,先拱后墙法已经不能适应目前施工的需要,最典型的就是施工单位都从原来的半断面开挖与先拱后墙的方法改为了台阶法施工,台阶法的施工形式,对于高速公路隧道的防水以及结构安全都有明显的帮助,也能够使得高速公路隧道工程的质量出现明显的提升,因此,施工单位应该根据实际的情况选择符合高速公路隧道施工的最新工艺。
(2)调整和干预。由于我国的幅员辽阔,地理情况复杂多变,这使得在高速公路隧道的实际施工中,施工单位未能完全的充分的去对资源进行利用和管理,典型的如有些施工单位在高速公路隧道开挖时,由于光爆效果不理想,进而去采用人工浇筑的方式进行修补,使得高速公路隧道的衬砌未按照规范进行施工,导致在高速公路隧道工程的二次衬砌及衬砌背后留下了空洞,留下高速公路隧道的质量隐患,对日后的隧道使用造成重大的影响,因此,政府及相关部门应该在公路隧道建设时,进行人工的调整干预,也即是选择有能力、具有成熟完善的施工工艺以及先进设备的建筑公司进行施工。
四、公路隧道施工质量管理措施
4.1 相关质量管理体系的完善
施工单位制定科学合理的隧道施工管理体系,是安全、 高效地完成项目的重要保证。 把控制变形作为质量控制的首要目标,同时以仰拱和2次砌衬紧跟作为相关重要措施,加强对隧道施工的全方位综合施工监督和管理。同时还要制定工程施工的质量方针、 质量目标、 质量手册、程序文件等明确文件,使施工各个单位明确自己的作业内容、 作业程序和作业标准,实行分工负责。
4.2 公路隧道施工中各个环节的质量控制
(1) 施工前的测量工作
在公路隧道工程的工程开工之前必须要结合工程实际情况对其进行相应的地质勘查和地貌测量工作,为后续的工程开展提供必要的数据支持。 与此同时,工程动工之前施工单位也必须要制定出科学、 详细、能够结合当地地形特点的施工方案,同时在隧道洞的开挖前,还应在规定的要求里对施工控制网进行反复地测量。
(2) 科学的开挖方法使隧道开挖质量得到保证
控制隧道开挖质量的两个方面是指:断面尺寸及超欠挖控制和开挖断面规整程度。 隧道开挖断面的尺寸大小必须要满足工程现场的实际概况,并且有测量数据和计算结果作为技术支撑,在施工中还必须要留足两个指标量:支撑沉落量和预留变形量。 同时断面的工艺和开挖方法也一定要具体根据围岩的类型来确定,工程中常用的施工方法主要是预裂爆破和钻爆法,较软的使用预裂爆破的方法,较硬的则使用钻爆法。
(3) 关于隧道防水设施的质量控制
隧道防水工程中最常用到的是引流堵漏的方法,对那些由于滴水产生的裂缝这种方法的效果十分好。 而对于那些漏水现象十分严重的部位,这个时候施工单位往往会采用注浆堵漏的方法来处理。
(4) 关于隧道衬砌质量的控制
对于隧道工程而言,二次衬砌产生裂缝这样的问题是最常见的,而产生这样现象的主要原因就是围岩出现了松动。 因此施工单位一定要在施工后采取切实有效的方法找到裂缝,并且能够准确确定裂缝的宽度和深度,最后针对其特点采取相应的措施予以应对。
关键词:隧道工程;施工风险;风险管理;措施
引 言
隧道与地下工程与其他工程相比具有其隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性的突出特点,从而加大了施工技术的难度和建设的风险性。目前对隧道及地下工程中风险的认识没有统一,对风险与危险的区别没有明确认识。然而,市场经济体制下,又要求每个企业及投资者对所经营的项目必须有足够的风险意识。对于隧道及地下工程而言,风险是在以工程项目正常施工为目标的行动过程中,如果某项活动或客观存在足以导致承险体系统发生各类直接或间接损失的可能性,那么就称这个项目存在风险,而这项活动或客观存在所引发的后果就是风险事故。
1 隧道施工中的主要风险因素
1.1 水文地质条件的复杂性导致的自然风险和环境风险
工程水文地质条件是隧道设计和施工最重要的基础资料。其复杂性主要表现在:
(1)地层方面体现在地层层次分布情况、不同岩土介质材料的物理力学性质与参数、岩土介质在切削搅拌后的流动性、粘性和变形以及各种不良地质情况(如潜在有害气体的侵入)等。
(2)水文资料方面,主要包括:岩土的渗透性、含水量、流向与流速;水位、水压和水的冲刷力;水的腐蚀性;水的补给来源等。
(3)地层中的其它障碍物,主要包括:建筑或其它构筑物基础、各种管线设施、废弃构筑物、其它孤立物,如孤石或江底沉船等。
1.2 建设中的机械设备、技术人员和技术方案的复杂性引起的施工风险
隧道及地下工程建设中,建设队伍、机械设备、施工操作技术水平等对工程的建设风险都有直接的影响。
(1)施工技术与方案不合理,施工进度不合理,现场工作不均衡系数大,隧道施工技术问题的不确定性,爆破控制不当,隧道轴线定位偏差,隧道变形超出控制以及质量检测技术失误等。
(2)施工现场风险因素:地质资料的不确定性、工作面塌方、密封漏损、岩爆、瓦斯爆炸、有毒气体释放(硫化氢气体等)、岩溶、突涌水、洞外危崖落石、危石、洞口滑坡、施工用电事故、通讯不畅以及安全措施不力等。
(3)设备风险因素:包括隧道掘进机损坏、刀具磨损过快、施工设备备件短缺、施工设备维修不当、设备安装调试失误以及机电设备安装事故等。
(4)原材料和成品半成品材料风险因素:原材料和成品半成品的订货或供应不足、原材料和成品半成品品种和数量的差错、原材料和成品半成品质量和规格不合格、运输存储和施工损耗以及特殊材料或新材料质量稳定性等。
(5)进度施工管理及人员素质:施工控制计划不完善、施工控制计划可操作性差、施工控制计划组织机构人员不落实、施工控制信息不畅通、有效控制方法落后、管理人员素质差以及承包商和监理工程师不合作等。
1.3 工程建设的决策、管理和组织方案的复杂性
在规划、设计、施工和运营期的全寿命周期内,最主要的问题就是建设的决策、管理和组织。从工程立项规划开始,如何选择合理的工程建设地址、技术方案、如何减少工程对周围环境的影响、如何评估工程建设的经济效益和社会效益、如何保持整个工程建设的“绿色”和可持续性,每一个问题的决策与执行都需要综合各种的风险和效益。
1.4 工程建设周边环境(建筑物、道路和地下管线等)的复杂性
所建工程周围的地面构筑物和周围环境设施一般都很复杂,尤其是城市繁华地带。周边环境的复杂性主要体现在:
(1)地面构筑物的使用年限、结构类型(框架结构、砖混结构、砖结构)、基础类型(如条形基础、桩基等)和文物价值;
(2)构筑物与隧道及地下工程之间的空间关系;
(3)临近已有的隧道和地下工程情况;
(4)周边道路及管线的类别、年限、材料及施工方法;
(5)周围生态环境状况和社会群体等。
2 风险分析及风险规避措施
虽然影响隧道施工风险的因素很多,但客观的因素是隧道所处的地质条件和自然环境,而主观的因素就是人们对地质的认识能力和改造环境的能力。根据施工的具体缓和条件实施动态的管理是进行工程风险规避的重要手段。对隧道工程的风险管理应该从以下几个方面着手:
2.1 地质条件的变化和对地质认识能力的不足是最大的风险
地质条件是隧道设计最重要的基础。目前各设计院普遍采用由区域地质到工点地质,由宏观到微观的认识方法进行地质工作。对于地质条件复杂的隧道,有的还在勘测过程中增加了“地质工作子阶段”或“加深地质工作”的工作安排。重要隧道的综合勘探、深孔钻探工作和施工过程中的地质超前预报等工作都得到了重视和加强。
2.2 化解风险是实现风险管理的目的
隧道工程实施风险管理,“风险”的责任自然而然地落到了施工企业身上。如何提高施工企业防范风险、化解风险的能力,不仅关系到企业在项目上的经济效益,而且涉及到企业取信市场的发展目标。
(1)采用先进测试技术,及时反馈信息,以防范风险提高信息保证
隧道工程界在长期的工程实践中,积累了丰富的经验,认识到“动态化设计,信息化施工”的重要性和必然性。在一些地质条件复杂或重要的隧道,学校、科研、厂商和设计、施工、监理等单位一起开展技术攻关,研制出了实用的测试仪器,开发出了先进的测试技术,为隧道工程施工实施信息管理提供了技术支持,为防范风险提供了可靠的信息保证。
(2)选择科学、合理的施工方法,为化解风险提供有力保证
《公路路隧道施工规范》规定:“选择施工方法,应以地质条件为主,结合隧道长度、断面、结构类型、工期要求、施工技术力量、机械设备情况和经济效益等,综合确定,并优先采用喷锚构筑法。对地质变化较大的隧道,选择的施工方法要有较多适应性,以便在围岩变化时易于变换施工方法而较少地影响施工进度。变换施工方法时,应有过渡措施。”这为隧道工程施工方法的选择指明了方向。
(3)建设一支懂管理、精技术、高素质的人才队伍是实现风险管理的智力保障
随着工程的实践,一大批从事隧道工程施工的工程技术人员脱颖而出,机械装备能力日益增强,施工队伍得到锻炼,并在实践中积累了丰富的施工经验;但与目前我国隧道工程发展的趋势,与世界隧道工程的先进管理方法和技术进步相比,差距很大。
实施了风险管理的隧道工程管理不同于一般的桥梁、路基等工程的管理,管理工程的角色发生了变化,由被动变为主动。
3 结 语
在隧道及地下工程领域,应积极推动保险业与设计施工技术相结合,从事技术管理和研究的工程技术人员应首先提高隧道的设计、施工技术及工程管理水平以避免工程事故的出现;同时也应努力掌握保险的有关理论,增强风险意识,及时的为所设计、施工的工程项目投保以在事故发生时最大限度的转移风险。
参考文献
关键词:隧道工程;施工质量;存在问题;解决措施
在进行隧道工程施工过程中,需要提升工程施工技术,加强对隧道工程施工成本、施工质量以及施工安全的管理,控制好工程施工进度。但是由于隧道施工的特殊性,在隧道工程施工过程中,经常出现坍塌的安全事故,影响到隧道工程施工顺利进行。因此,本文结合实际情况,针对隧道工程施工技术管理展开论述。
1隧道工程施工的特点
隧道工程施工多处在山区,施工单位结合施工现场的实际情况,采取边施工、边开创施工场地的方式,然后进行科学的布局,从而节省在施工现场人力、物力以及财力。在进行隧道洞口设置过程中,要采取相应的加固措施,避免出现滑动的现象,为隧道工程施工创造安全稳定的环境。因此,施工施工单位要提升施工现场管理管理水平,加强对施工过程的管理与控制,保证隧道工程施工安全和质量。同时在进行隧道工程施工过程中,需要进一步做好地质和水文条件的勘察,从而保证工程建设质量。隧道工程地下施工环境很差,对工程施工要求比较高,一旦工程施工进行,就不能进行更改,需要施工单位对隧道工程建设进行全方位的安排和处理。但是在隧道工程施工过程,由于施工难度比较大,地质条件非常复杂,需要施工单位结合隧道工程施工的技术特点,制定完善的施工组织计划,提升施工质量管理水平,保证施工质量,不打造隧道精品工程。
2隧道工程施工质量管理存在问题
由于隧道工程施工自身的特殊性,在具体施工过程中,会受到多方面因素的影响,导致工程施工存在很多的问题,影响到工程建设的经济效益。下面就针对隧道工程施工质量管理存在的问题展开论述。
2.1隧道开挖施工质量存在问题
在实际隧道工程施工过程中,存在支护喷射混凝土滞后的问题,从而导致隧道边墙缺乏稳定性。比如在利用台阶法进行隧道开挖过程中,没有进行初期的支护喷锚。并且在隧道后期开挖施工过程中,无法有效控制开挖的范围,经常出现欠挖或者超挖的情况,无法满足工程施工质量的标准,影响到工程建设的顺利进行。
2.2隧道工程防水施工
为了保证隧道工程施工安全,提升工程施工质量,在实际过程中,需要结合实际情况,需要采用先进的防水技术工艺和性能良好的防水材料,对进入施工现场的防水材料进行严格的检查,提升隧道工程施工的防水效果。因为一旦隧道工程施工材料达不到设计标准,就会出现漏刷的情况,导致防水材料结构不稳定,从而增加了安全隐患。因此,施工单位要重视隧道工程防水施工,从而提升内部结构的稳定性,防止出现意外坍塌的事故,保证施工安全。
2.3隧道工程支护问题
为了保证隧道工程施工安全,需要做好隧道支付工作。但是实际施工过程中,施工单位选择立起钢拱架,然后进行隧道开挖,但是采用这种方式,对边墙角而言,会出现欠挖的情况,无法根据具体的围岩情况,进行合理的开挖。另外,施工单位采取台阶开挖的方式,如果没有采取相应的防护措施,就会导致岩石落到喷射的混凝土中,影响到到混凝土施工质量。并且由于隧道下半断面具有较长的纵向距离,一旦出现超挖情况,就需要进行相应的围挡,导致围岩与初期支护出现脱离的问题,降低支护的稳定性和强度。
3做好隧道工程施工质量管理的对策
在隧道工程施工现场,施工单位要结合实际情况,制定完善的施工组织计划,明确施工质量管理标准,加强对施工人员的安全管理,保证施工能够顺利进行,从而创造更多的经济效益。下面就如何做好隧道工程施工现场管理展开论述。
3.1做好施工组织计划
施工组织计划是保证施工顺利进行的重要基础。为了保证隧道工程能够顺利进行,施工单位要建立完善的施工组织计划,合理安排施工工序,控制好施工管理的每一个环节,对施工过程进行全方位的管理。在制定施工组织计划过程中,编制人员要结合隧道工程的地质水文勘察情况,按照施工合同、施工图纸等进行科学合理的编制和规划,为隧道工程施工打下良好的基础。编制人员在实际规划过程中,要合理安排施工工序,做好施工预算,完善管理制度,保证施工能够顺利进行,为做好隧道工程施工现场管理打下良好的基础。另外,在编制施工组织计划过程中,要保证组织计划的科学性和指导性,要提升施工现场管理的效率,控制好施工的每一个环节和步骤。
3.2要做好施工准备工作
在进行隧道工程施工开始前,施工单位要对图纸和技术资料进行详细严格的核定,对隧道的位置、地质、水文、地貌进行详细的勘察,为工程施工质量管理打下良好的基础。施工单位要结合施工组织设计,结合隧道工程的特点、施工技术水平和机械设备选择正确的施工方案。为了保证施工质量管理措施落实到位,明确施工质量方针和目标,强化施工过程管理,制定完善的施工质量管理目标,克服在施工过程中存在的质量通病,提升施工过程的安全性,不断打造精品工程。对隧道工程施工而言,要尽量减少对自然环境的破坏,要做好植被保护和加固工作。为了避免催地下径流造成破坏,在进行隧道工程施工过程中,施工单位要采取相应的防护措施。
3.3控制好施工进度
施工进度在很大程度上影响着隧道工程的工期。在隧道工程施工过程中,施工单位要控制好施工进度。施工单位要严格按照施工组织方案,分解施工阶段,控制好施工要点,制定完善的施工细则,协调各部门的工作。施工单位要根据施工总进度,明确施工的分包目标,避免出现延误工期的情况,保证施工能够顺利完成。对隧道工程而言,涉及多种施工技术,需要不同工种的施工部门,要加强相互之间的合作与衔接,明确施工完成日期,避免出现返工的情况,控制好每一道施工工序,实现既定的工程建设目标,保证工程施工质量。
3.4加强隧道工程施工材料和设备的管理
在隧道工程施工现场,要建立完善的材料运输、进场的审查程序,在正式投入声场之前,管理人员要加强材料的型号、质量等进行的严格检查,保证满足设计标准和施工要求,在储存过程中,对材料进行分类整理,避免遭到损害和受潮。对隧道工程施工而言,需要采用大型的机械设备,因此,施工单位要加强对施工机械设备型号和性能进行检查,保证满足实际施工要求。作为施工单位要建立完善的机械设备养护管理计划,定期做好机械设备的检查,让机械设备保持良好的性能,满足实际施工的要求。随着施工技术水平的提高,新材料和新工艺不断应用到实际过程中,需要施工单位结合自身实际情况,加强对施工材料的管理,保证施工质量。
3.5做好施工安全管理工作
在隧道施工现场,施工单位要加强施工人员的安全管理,避免出现不必要的安全事故。在施工开始前,施工单位要召开安全教育会议,明确安全管理的目标,加强对施工人员的安全教育培训,提高施工人员的安全文明施工意识,保证在施工过程中避免出现违规行为。在施工现场,施工单位要建立完善的安全管理制度,设置专门的安全检查人员,做好安全检查,并要做好检查记录。为了保证安全管理措施落实到位,施工人员要做好安全技术交底工作,组织安全生产月,有效的消除施工过程中存在的安全隐患,保证施工人员的人身安全。综上所述,在进行隧道工程施工过程中,施工单位要结合实际情况,分析潜在的影响因素,加强对施工过程的施工质量管理,重点控制好隧道开挖过程,保证隧道支护工程施工质量和防水工程施工质量,提升施工过程的安全性,从而不断打造精品工程,创造更多的经济效益和社会效益。
参考文献
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