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[关键词]膨胀性围岩 膨胀效应 施工特点
中图分类号:U451.2;U455 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)16-0199-01
膨胀土广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。由于膨胀性围岩具有的遇水膨胀失水收缩的特点,它使膨胀性隧道围岩常常发生收缩与膨胀变形,进一步导致开裂、坍塌等危害,对在建及建成的隧道建筑物造成巨大威胁。同时膨胀性隧道围岩也具有变形的速度快,发生破坏的区域大,整治相对困难等特点。因此对于膨胀性围岩隧道的研究具有很强的现实意义。
一:膨胀土的组成及基本性质
膨胀土含有大量的活性粘土矿物,如蒙脱石和伊利石。其主要成分由亲水性矿物组成,有较强的涨缩性,多含有钙质或铁锰质结构,一般呈棕、黄、褐色及灰白。
由于膨胀性围岩大多数是原始地层,所以其中所具有的初始应力是相当大的。在隧道开挖之后,由于围岩由之前的围压变成了二向受力,在开挖面上是无任何支撑压力的。一方面围岩中原来的应力将会发生释放,从而使围岩发生卸荷膨胀。另一方面在三向受力变成二向受力之后,加上围岩在空气中将加速其风化脱水,从而大大降低围岩的强度。膨胀土还具有明显的胀缩效应。由于它的反复性将会大大降低围岩的强度,从而使围岩隧道发生较大的结构破坏。
综上上面所讲的膨胀土所拥有的特性,它将使隧道在开挖后不久就产生膨胀性围岩隧道最常见也是最棘手的膨压问题,由于它膨胀收缩的反复以及围岩的迅速风化,隧道两侧将会许多大的开裂,同时不断向内发生膨胀挤压,特别是在底脚处的挤压将会使底部两边隆起;膨胀性隧道围岩变形的速度快,发生破坏的区域大,整治起来也相对困难。随着时间的增长,它将使隧道内部发生较大变形。
二:施工时可能遇到的问题
由于膨胀土的特性,在隧道施工时会常常遇到各种各样的问题。反复的收缩膨胀,应力的不断释放,面的风化,等都将使得围岩的强度大大降低。同时由于水的作用又将使膨胀性围岩发生较大变形从而使隧道发生破坏。
首先爆破就是让人头痛的事情。在爆破前,膨胀土是处于平衡应力状态之下的。如果我们采取的爆破方式太过强烈,就会使原来膨胀土的平衡与应力状态在较大的影响之下发生较大改变从而使膨胀土发生较大的收敛变形。同时在爆破之前的膨胀土是处于三向受力平横状态的,由于爆破的时间短,那么除爆破面以外的主应力是没有多大改变的。这样处于二向受力的土体会超过其强度包线,从而发生崩塌等危害。
其次在隧道开挖之后,一方面由于开挖面上并没有支撑反力从而使膨胀土体的原始应力向外释放,同时由于膨胀土的风化速度很快,在外的开挖面将会发生较快的风化干裂。这两种因素都将促使膨胀土围岩发生裂缝并不断增加。另一方面由于在自重应力的影响下,山体中的水会不断向下渗透。在隧道开挖之后,水会沿着开挖面向下流动。由于隧道的顶部及周围都已经有了复合式衬砌,所以其能够限制膨胀土的活动。这时水就逐渐在仰顶聚集,与膨胀性围岩作用后形成膨压。而其带来的最常见的破坏就是仰拱。
三:针对遇到的问题的解决方案
首先爆破时应减小对围岩的扰动,宜采用无爆破掘进和微震爆破施工工艺,开挖的轮廓要适当的放大。在隧道施工爆破过程中要严格控制每循环进尺,严格把握每个单眼装药量和单段装药量,并使最大段装药量减少。
针对施工开挖,膨胀性围岩隧道宜选用超短台阶两步开挖法。为了尽量减少围岩在空中暴露的时间以及要尽量早的使膨胀性围岩从二向受力回到三向受力,可以采取上下台阶分部开挖, 由于其相互干扰小, 断面分块少, 所以其能尽早地使整个隧道断面的初期支护闭合, 适应于膨胀性围岩隧道的特点, 是很好的一种施工方法。但是施工的时候需要注意的是, 因上半部断面较扁平, 受力不利, 在下半部分开挖时, 易引起拱脚悬空发生变形, 施工时可采用临时仰拱或预应力横撑, 将拱脚顶紧, 形成拱部临时封闭结构, 改善受力条件。同时也应该及时进行混凝土喷射快速的给与围岩早期的支撑力。
膨胀土围岩隧道开挖之后,除了需立即喷射混凝土及早进行支护之外。在膨胀压力较大时,则需要进行其它支撑加固。可采用不同类型的型钢支撑、钢管环 箍支撑和钢筋格栅支撑等。而针对于可能出现的膨压效应,应在供底与拱脚的位置进行增打锚杆,进行加固。
四:结束语
本文的内容只是对于膨胀性围岩的成因及其施工特点提供简单的概览并给出了一些比较具有代表性的建议。鉴于土木工程施工的特殊性及工程实例的局限性,本文给出的建议并不是放之四海皆准的。广大工程建设者应结合现场实际及水文地质情况的配合,适当调整和结合处理方案,充分发挥创造力。在面对膨胀性围岩隧道施工问题时,要尽量多的参考前人经验,从其他已经面临过此等问题的工程中得到经验,最终要避免因了解不足而带来的方案错误。
参考文献:
[1] 刘海蛟 浅谈膨胀性围岩对隧道施工的影响
[2] 朱明亮 膨胀性围岩隧道施工技术
【关键词】隧道施工;风险管理;措施;研究;现状
前言
伴随着我国经济以及世界经济发展进程的不断加快,我国的社会发展也在一前所未有的速度向前发展。国与国、地区与地区、城市与城市连接更加紧密,除了高科技网络化连接外,直接连接方式还有四通八达的交通线【1】。尤其是在十二五期间,我国的高速公路、铁路以及最新兴起的城际交通轨道和市内交通轨道的兴建也正在以前所未有的速度快速发展,我们已经兴建和正在兴建的隧道工程数目正在不断增加。但是,从技术上与理论上来讲,隧道工程都是一种具有独特之处的工程形式,因为隧道工程不但具有一般的道路施工所具有的基本特点,还具有极强的隐蔽性、施工的极端复杂性,同时还会受到地层条件以及周围环境不确定性的显著影响。这些基本的特点都从很大程度上加大了隧道工程施工的难度,也给隧道工程的施工带来了更多的风险,因此就从更大程度上对隧道工程施工现场的风险管理提出了各种要求。
隧道工程施工的基本内涵和重要意义
2.1隧道工程施工风险管理的基本内容
隧道工程风险管理具有复杂性、动态性和开放性的基本特点,受到自身因素以及来自很多方面的外界因素的影响,并且在这些因素的影响下隧道工程的风险评估所产生的后果具有很大的差异性。隧道工程施工风险管理复杂性主要体现在系统因素确定性和不确定性同时并存,比如对工程质体的描述:岩体节理发育程度、围岩级别、岩体质量指标、岩体完整性系数、岩体物理力学参数等,都具有随机的不确定性【2】,系统的动态性具体表现为时间和空间之间的关系,隧道工程施工的风险管理系统会伴随着时间以及地点的变化而不断发生变化。隧道工程施工的风险管理系统稳定性和强度则会随着施工时间的延长有一定程度的缩小。此系统的开放性则主要指的是在工程施工的过程中不断地与外界发生信息、能源、材料交换等。
2.2隧道工程施工风险管理的重要意义
隧道工程的施工具有周期较长、不确定因素较多以及风险性大和容易发生意外事故等基本特点。隧道工程施工的风险管理便显得尤为重要,便成为关系到隧道工程项目能否顺利完成和减小其他各项损失的关键因素。同时,隧道工程施工的风险管理还关系到提高投资的使用效益、控制工期的进度和质量,加强整个工程施工的控制水准的关键环节,更是市场经济运行机制发挥作用的重要基础和保障。
隧道工程的施工特点决定了在此工程中存在较多的潜在人为因素以及非人为因素影响工程的安全性和其他施工质量,这成为造成施工过程中巨大经济损失以及严重人身伤害甚至是人身伤亡的重要原因。如何正确的了解此类事故发生的原因和概率,如何对此类事故发生的后果以及损失进行尽可能相近的估计,以及如何采取科学性和有效性并存的措施解决这些问题是风险管理所面临的主要内容,也是风险管理的核心内容。
隧道工程项目风险管理在项目管理中的地位是不容忽视的,但是这一管理由具有其他各种类型的管理所不具有的强大功能。如何积极地开展隧道工程风险管理以实现隧道工程施工的总体效益最大化是一项值得我们研究的重大课题,具有非常重要的理论意义与现实意义。第一,可以帮助相关人员更好的了解工程的目标、应该完成的任务以及在隧道施工过程中所面临的主要风险,在充分认识的基础上可以较好的加强各个部门之间的合作,可以从更大程度上规避风险。第二,隧道工程施工风险管理可以使决策更加具有科学性,因为在进行风险评估管理的过程中管理者与决策人员能够对工程的工期以及成本等基本内容做出更加详细的了解,可以在此基础上制定更加科学与可行的施工方案。第三,可以更好地提高所有工程参与人员的风险分配的基本意识。第四,有利于提高所有工程参与人员的风险管理意识以及风险管理水平,从根本上做到更好的控制风险和避免事故、减少风险。总之,建立隧道工程风险管理体系是为了实现对于该工程中所出现的风险的主动控制和及时发现,以尽可能地实现投资、工期、质量和安全控制。伴随着经济的不断发展以及科学技术和社会的不断进步,社会对于隧道工程施工质量的要求也越来越高,隧道工程的风险管理作为一种先进的风险管理与预测模式正在受到更加广泛的关注。
做好隧道施工的风险管理的主要措施
3.1选择科学与合理的施工方法
伴随着隧道施工技术的不断发展与不断进步,新的施工方法正在以前所未有的速度出现。我们如何让对这些方法进行选择,如何在多种方法中选择具有针对性的方法进行施工是一项技术性的问题也是施工单位综合能力的具体体现。长期以来大量的施工实践已经证实所采取的施工方法是否具有科学性与合理性直接关系到施工的质量与效益,采用合理与科学的施工方法不但能够避免地质条件的不足引起的损失和风险,还可以较好的规避因为对于地质条件的判断不足引起的潜在风险。并且这也是一种锻炼队伍,提高企业的管理质量以及增强企业抵御风险能力的有效途径。
3.2加强风险的辨识
风险辨识是隧道工程施工风险管理中的一个关键环节,主要的目的是要通过各种科学与可行的方法找出可能存在的潜在风险,并且要在进行充分的调查研究的基础上对这些风险可能会引起的后果和危险做出定量的评估。风险辨识是隧道工程施工风险分析中的一个重要基础性环节,是做好整个工程风险分析工作的前提条件和基础性工作。能否正确识别风险和判断风险的程度,对风险分析能否取得较好的效果具有极为重要的影响。风险辨识的方法很多,常用的风险辨识方法有专家调查法、故障树法、情景分析法、决策树法、流程图法、检查表法等。由于隧道的有些危险很难在短时间内用统计的方法或其他方法得到证实,因此,建议采用专家调查论证的方法【3】。
3.3做好风险估计
隧道工程施工的风险管理中也是一个至关重要的环节,主要是以风险事件发生的概率为基本依据,以可能会发生的后果为基本的预测指标做好风险预测,并且要根据判断的结果对风险评估进行等级确定。这是一项极具复杂性和精密性工作,不能够仅仅从风险发生的概率大小上适用于隧道工程风险估计的常见方法有专家打分法、层次分析法、工程风险模糊估计法等【3】。
3.4遵循风险管理的基本准则
隧道工程施工的风险管理的基本准则是全过程的风险管理。全过程风险管理指的是在对施工风险因素进行充分的风险分析和风险预测基础上,针对可能存在的风险因素以及可能会出现的风险进行科学合理的评估,把评估结果作为风险决策的基本依据,以此来避免和减少风险发现发生的概率,或者转移风险。在风险管理中,隧道工程施工的各参与方共同创造一个良好的合作环境是进行全过程风险管理的有力保障。为了达到这个目的,伙伴关系是有价值的工具。在合作过程中,项目各方之间应进行良好的沟通与交流,制定以降低业主成本和提高承包商的利润、减少工期延迟等的风险管理共赢原则。
结语
在隧道工程施工的实践中,我们应该进行不断的研究与不断的总结,进一步的认识风险管理在隧道工程施工中的重要意义,争取形成一套具有完整性、系统性、科学性与综合性的风险管理体系,为提高建设质量和效益保驾护航。
【参考文献】
[1]王世海. 浅谈隧道工程施工的风险管理[J].四川建材,2011,(03).
关键词:高职;隧道工程施工与安全;教学模式
近年来,随着我国交通基础设施建设的快速发展,地下及隧道工程数量和规模不断增加。截至2013年底,我国建成的公路隧道有10022处,总里程为805.27万米;沈阳、成都、西安等城市正在建设地铁工程,工程建设规模如此巨大,遇到的岩土及地下工程灾害问题也越来越多,对各种复杂工程灾害问题的处置,需要工程技术人员具有一定的理论基础、实践经验和从事科研的能力,在地下及隧道工程快速发展的背景下,辽宁省交通高等专科学校道桥系在道桥(安全)专业中开设了“隧道工程施工与安全”课程,并将其作为专业骨干课程之一[1]。
围绕面向公路与城市道路和桥梁与隧道建设第一线,培养学生“不仅要掌握扎实的基础理论知识,还要具有创新能力和实践能力”这一高职教育目标,有鉴于此,部分学者从教学模式、教学方法和教学手段等方面对隧道工程施工的教学改革进行了研究,力图在提高隧道工程的课堂教学质量的同时,培养学生的专业素质以及工程实践和创新能力[2]。这些研究大大促进隧道工程施工教学的改革,但是从实际教学效果来看,还有继续提升的空间。本文结合我国对地下及隧道工程人才的迫切需要,道桥(安全)教研室对“隧道工程施工与安全”的教学内容、教学方法及教学模式方面进行了改革。以此来促进课程教学的规范化、系统化建设,提高教学质量。
1 教学存在问题分析
1.1 教学学时偏少,往往难于满足教学需求。教学学时少与教学内容多是当前高职课程教学环节当中的一个突出问题,这就很难在规定的时间内把课程内容讲透、讲通、讲精,也使得学生对课程内容的掌握和熟练应用的难度加大,导致学生理解不透彻,从而影响了学生的定岗实训。
1.2 教学模式单一,学生被动接受知识传播。现有的教学方式,大多采取“板书+多媒体”的形式,再配以必要的图片和说明,通过教师的灌输和学生的被动接收,实现知识的传播,这就导致学生的主观能动性差,缺乏独立思考,无法掌握课堂教学的精髓,从而影响了知识的实际应用。
1.3 课程教学与实践脱节严重,影响对所学知识的理解与掌握。隧道工程施工实践性、应用性强,很多施工技术和施工工艺只有在现场亲眼所见,才能知其所以然。现实情况是很多学校由于资金限制或缺少能够实习的场地,学生只能靠课堂上的想象,难以深入理解隧道工程的设计方法与施工工艺[3]。
2 以工作过程为导向的n程设计
所谓工作过程是指为完成既定工作任务、达到预期目标而进行的完整的工作程序。随着素质教育的不断推进,以工作过程为导向的课程打破了传统的以知识传授为课堂垄断的教学模式,将实践引入课堂,让学生在课堂上能够围绕工作任务,将实践工作过程和职业课堂教育相结合,将理论和实践相结合,促进学生理论联系实际的能力,推动职业教育的实用性发展。
2.1 基于工作过程,开展情景式教学
根据隧道工程施工与安全课程的教学大纲,隧道工程施工与安全的过程学习包括完成实训场地的认识学习、典型施工设备认知、熟悉施工工艺流程、学习施工方法及隧道施工安全管理、预防措施与事故处理、维护作业等主要内容。学习情景是基于工作过程的行动导向课程教学实践,改变了传统的教师按章逐节开展教学的生硬程序,从全局把握工作流程,发挥学生学习的主体性和主动性。
教学设计上以工作过程为认知核心,按照现场认知、知识教学、仿真实训、顶岗实习等四个过程环节来组织,运用计算机信息技术,运用模拟场景和课件展示,让学生在情景化的教学环境中,采用资讯、决策、计划、实施、检查、评估等六步工作法培养学生对工作过程的整体把握和技能掌握。
2.1.1 现场认知
隧道工程施工与安全的现场认知,就是在认识实习时,参观隧道施工现场,在项目部相关技术人员带领下,进入隧道施工现场,对隧道的各个施工环节及结构进行讲解,学生在技术人员的讲解下熟悉隧道各部分结构,使学生对隧道结构有一定的感官认识,为今后学习隧道施工方面的知识打下坚实的基础。
2.1.2 知识教学
根据《隧道工程施工与安全》教学大纲,将隧道工程施工分为两大模块,模块一为入门知识教学模块,主要讲解隧道的尝试、构造、围岩的稳定性、隧道设计及隧道的基本施工方法等内容;通过模块一的学习使学生对隧道施工的基本知识有一定的了解;模块二为实例实训教学,主要讲解隧道施工监测、开挖与出渣技术、初期支护、注浆加固、防排水、二衬及附属设施等内容,通过实例实训内容巩固知识点、更好地应用于实践。
2.1.3 仿真实训
利用实训场地,在教学过程中,将仿真实训与理论教学相结合。利用现有的实训场地内容,将仿真实训分为初期支护、二次衬砌、洞口施工、施工量测、盾构施工及盖挖逆作法等内容。通过模拟施工现场,将理论教学内容应用到现场实际当中,逐步讲解,加强学生对隧道的结构及每个施工环节的认识,为以后从事隧道工程施工奠定一定的基础[4]。
2.1.4 顶岗实习
学生通过对隧道工程施工与安全这门课程学习,已经对隧道施工方面的知识有一定的了解,再利用定岗实训去施工单位进行实习,在施工现场,围绕隧道项目工程施工的各个环节,和施工企业的相关人员一起,结合课堂上的授课内容,对学生进行实地的教学,真正地做到理论和实际相结合。加强学生的直观性,有效地吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣。使学习更有目的性,为能更快的适应未来工作奠定基础,同时增强了学生的事业心、责任心。通过现场教学,强化了学生多方面能力,丰富了学生的专业知识和社会知识、提高了学生的综合能力和整体素质。
2.2 根据典型化的工作任务确定课程学习性工作任务
根据学生的认知特点和隧道施工能力形成的规律,通过隧道工程施工的学习,让学生在技能操作中,将知识与技能进行整合,在实践中积累工作一线经验,实现理论实践一体化、课堂与实习地点一体化,最大限度地将工作过程和学习过程进行有机整合。在学生原有的知识体系和最终要实现的目标之间搭建桥梁,使学生结合隧道施工实际,掌握隧道施工及维护过程的基本知识和主要技术技能,实现具有高尚职业道德、技术熟练的工程技能型人才的完美转身。
隧道施工基层技术工作岗位群工作的主要内容,包括技术交底、技术检查、技术指导、质量评定、安全检查、工程试验、进度控制、数量核实[5]。
将这些工作内容转化为教学内容,也就是“岗位上做什么,老师要教什么,学生就学什么”。学生学了什么,到工作岗位上就上手就快,动手能力就强。企业也欢迎,学生也顺利。
3 课程考核
为考查学生对所学知识的掌握程度,课程结束后需以一定方式对每位学生考核。考虑隧道工程施工与安全课程隶属工程科学且极富应用实践性的特点,考核不应简单以期末试卷为单一评判形式。结合实际教学体会与经验,笔者认为考核宜由3部分组成:(1)课堂表现和平时作业(15%)。考查学生出勤率、听课表现(提问与回答问题),及课后作业完成情况;(2)理论考试(占60%)。改革传统的笔试形式,在试题的设计上和分数上尽量做到既考查学生基本知识的掌握,又通^案例分析考查其对工程实际问题的分析、解决能力;(3)实践技能(占25%)。主要目的是对学生学习技能和动手能力的考查,通过设置某一隧道工程施工事故案例,要求学生运用所学知识,查阅文献资料,参考相关行业规范及技术标准,对某一工程问题作资料整理、事故分析、解决措施、事故总结等综合训练,锻炼学生解决实际工程方面的问题。
结束语
随着我国交通基础设施建设的快速发展,地下及隧道工程建设的规模和数量不断增加,急需大量具有专业知识和技能的隧道工程施工和管理等方面的技术人才。“隧道工程施工与安全”作为道路桥梁工程技术(安全方向)专业的主干课程之一,积极探索科学、有效的教学方法和手段对于激发学生学习主动性、提高教学品质及促进高素质专业技术人才的培养有重要意义。在借鉴相关成功经验的基础上,结合自身教学实践,对该课的教学设计进行了探讨,并提出了相关建议,对于该课程的安排、讲授具有一定指导作用。
参考文献
[1]张雷.论高等职业教育专业人才培养模式的构建[J].职业技术教育,2000,(16):16-21.
[2]孙明磊,朱正国.“隧道工程”课程教学改革与实践[J].教师,2009,(20):60-61.
[3]李晓龙,郭成超.“隧道工程”课程教学模式探讨[J].中国电力教育,2011,29(3):96-98.
【关键词】山区隧道;地质勘察技术;综合应用;探讨
隧道工程建设施工难度大,施工技术要求高,任何一个施工环节出现问题都可能对整个隧道工程质量产生严重影响。山区地质环境较其他区域而言,其地质环境更为复杂,特别是在深埋隧道工程建设中经常会遇到高地应力岩爆及高地温等问题,超长隧道工程建设施工中会遇到通风问题;软弱围岩地质条件下的隧道工程建设会在施工中遇到塌方,渗透等问题,这些因素的存在都给隧道施工带来极大的难度。为了能够保证山区隧道工程施工质量必须要通过技术手段来防止这些地质灾害,地质勘查技术是当前隧道建设工程领域中一项重要的防治这些地质灾害,确保隧道工程安全施工的重要技术。加强对该项技术在山区隧道工程建设中的综合应用问题研究具有十分重要的现实意义。
1.山区隧道工程地质状况概述
山区隧道一般为岩溶地貌或蚀峰地貌,整体地质具有明显的切割特征,高差较大,通常从进洞到出洞的呈现出逐步降低趋势。山区岩体的整体性差,通常山区的岩体节理裂痕比较严重,使得在隧道工程建设时往往会因围岩稳定性差给施工带来极大的难度。所以,针对山区隧道工程地质状况特点,为了能确保隧道工程顺利实施,必须要对山区隧道的地质水文情况、地质构造规律特征、岩溶发育状况进行深入细致的勘查,根据地质勘查结果合理选用施工技术和施工工艺,并结合勘查数据结果对施工可能会存在的施工安全隐患问题采取有针对性的技术处理措施,为山区隧道工程建设的顺利实施提供重要的技术支持。
2.地质勘察技术在山区隧道工程建设中综合应用方式及效果
2.1地质调绘技术
地质调绘技术是一项综合性的地质勘查技术,该技术主要对山区隧道整体地质状况进行勘查分析。具体而言,该项技术主要是对山区隧道施工区域的地质条件和地貌条件进行深入的勘查,结合施工区域相关地质状况资料对隧道工程建设的可行性作出综合评价,为后续的隧道地质勘查工作提供重要的依据。由于山区隧道工程的地质条件相对比较复杂,通过运用地质调绘技术可以对山区隧道的整体地质状况进行掌握,经对隧道工程区域地质状况的细化分析后发现不利于隧道施工的地质问题,进而针对问题采取相应的防范措施。由于绝大多数的地表都是由第四系覆盖,往往在地质构造方面对地质具体情况难以直观观测到。在此情况下,我们可运用地质调绘技术在岩层上合理地布四条物探测线,同时结合地震法及电法对其进行勘查,可对岩层的断裂的具体走向和发展趋势进行整体掌握。为山区隧道工程后期的地质勘查工作施工组织设计提供重要的地质资料参考依据。
2.2综合物探技术
地质调绘技术是对山区隧道工程区域的地质构造,如岩层、水文进行大面积的勘查、分析的技术。使得我们对山区隧道工程的地质状况有了整体性掌握,且对山区隧道工程施工中可能存在的不利于施工的地质问题进行了分析和评价。这样为山区隧道工程的后续地质勘查工作确定了地质勘查目标和方向。综合物探是山区隧道地质勘查技术体系的重要组成部分,该项技术融合高密度电法、地震折射法、电测探法、室内岩芯法及综合测井法于一体的综合性物探技术。在地质勘查实践应用中,可首先采用地震折射的方式沿着路线发展方向布置两条物探纵剖面;应用电测探法与高密度电法在隧道的进口位置与出口位置布设四条横剖面;应用地震折射法相应的连续简单观测体系测定完整浅部基岩界面实际速度,按照岩层倾角逐步推延至洞身,参照钻孔岩芯测试弹性波速的相应结果实施统计与对比。对钻探状况和地质调绘地质覆盖层的具体厚度进行综合性分析,确定各断层的走向、倾角、线路具置及断层宽度。通过对地质勘查所得资料的分析通过弹性波对岩石种类进行划分,然后结合电测探法和高密度电法、地质调绘应用差时距曲线对山区隧道地质的实际状况进行定量分析,经分析后确定隧道工程进口位置及出口位置的地层结构、岩石覆盖层厚度和各边界岩层风化程度、岩体的完整性等,为山区隧道工程施工工艺、施工技术的选定提供重要的参考依据。
2.3钻探技术
钻探技术是检验山区隧道地质勘查调绘技术和物探技术在综合勘查中是否有效果的最为直接的方法,也是对山区隧道工程地质水文参数进行采集的重要方式。钻探一般钻进岩体比较深,通过采集到的岩体构成成分,我们可以对隧道工程地质的具体状况进行掌握,是一种最为直接,最直观了解山区隧道区域地质状况的勘查方法。在山区隧道地质水文试验中,一般需要融合多种测试方法才能得到最为准确的测试结果。其具体测试方法为:对隧道区域的岩层进行分层止水,然后采用清水钻进的方式进行三次降深的抽水试验和提水试验。最后采用相关的试验方式对地质的具体参数进行提取,整理与分析。为了能够提高水文试验相关参数的准确度,可采用专业潜水泵或者是测流仪对隧道岩层进行钻探,可有效提升试验数据参数的准确性。
3.结语
总而言之,山区隧道工程建设是一项复杂而系统的工程,在建设过程中可能会因极其复杂的隧道地质状况给施工带来一定的困难性,为了能够保证山区隧道工程高质、高效地完成施工任务,需要利用当前比较先进的地质勘查技术对地质状况勘查清楚,进而根据地质勘查所得数据,合理选用适宜的隧道工程施工工艺和技术。
【参考文献】
关键词:隧道工程 施工 质量控制
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:
引言
隧道工程施工具有环境隐蔽、突发状况多、危险系数高等特点,难以有效进行项目管理,在水文环境和地质环境比较复杂的情况下管理难度将会加剧。当前我国的隧道工程一般选用动态施工的方式,即就是在选定爆破、支护方法前,对勘探所得的数据以及技术材料等做到详细研究。同时,因为隧道工程对工程质量要求较高,因此该工程应严格遵照施工方案展开施工,这样才能为工程质量和施工效率提供有效保障。
一、简述隧道工程施工质量管理的工作内容
1.1 掌握有关工艺规定以及操作要求
隧道工程正式施工前,参与施工的人员必须要熟练掌握相关工艺规定以及操作要求,以便做好工程质量控制。工程质量控制是隧道工程施工中和另外的管理项目联系比较紧密的一道工作,其具有高度的综合性。熟练掌握工艺规程以及操作要求是做好工程质量控制的前提,也是管理人员的必备技能。
1.2 积极应对工程质量控制所需条件
隧道工程在进行工程质量控制时会受到现场环境、建材、人员素质、工程机械以及工艺技术等因素影响,因此只有将上述因素协调起来,才能有效进行工程质量控制。隧道工程施工过程中,容易因为一些外界或内部等相关因素造成工程质量下降,因此在施工中应做好工程质量控制,合理协调各方面因素,防止系统性因素发生变异,进而有效为工程质量提供保障。
1.3 定期检查各个工序是否做好
隧道工程在施工时要定期做好工序质量检查,并根据各道工序的实施效果对其做出一个科学、客观以及全面的评述。隧道工程施工中各道工序的实施效果是衡量该工序质量的重要指标,因此工序管理者应着重考虑工程施工实况,并参考相关统计资料与分析理论,对隧道工程施工质量采用动态化形式进行监控。以便根据工序实际确定适宜的施工战略,进而对工程质量进行严格控制。
二、采取相关措施有效控制工程质量
2.1超前地质预报
隧道工程在施工前可以安装一套具有超前功能的预报系统,该系统可包括TSP超前地质预报装置、地质雷达装置和红外探测装置以及施作超前探孔地质预测,在施工前对地下水位、煤层瓦斯、溶洞以及暗河等地质情况详细探寻,并积极使用有关防护措施,避免因地质灾害或其他突发状况提升工程施工难度。并根据预测成果提前做好准备,超前介入,以保障施工进度和各道工序的正常进行,并据此制定合理的技术方案。在以后的隧道工程施工中,地质超前预报功能将越来越受欢迎,该系统将为施工质量提供有效保障。
2.2挖掘隧道
隧道工程在进行到隧道挖掘工序时,应提前寻找符合当地岩质特质的挖掘方法,并采用新奥法进行施工,同时使用大型的挖掘设施组成作业线,再使用全断面光面等高科技的爆破方法进行施工。光面爆破是隧道挖掘施工比较重要的一道工序,做好光爆,能有效控制超欠挖、岩体扰动以及混凝土回填等现象出现,从而降低工程资金投入,控制光爆的关键在于,选择合理开挖方法和钻孔装置,以及设置合理爆破参数。Ⅳ、V类(Ⅱ、Ⅲ级)围岩段在进行挖掘时可选用全断面法,Ⅱ、Ⅲ类(Ⅳ、V级)围岩段在进行挖掘时可选用正台阶法,少数隧道可选用中壁法、CRD法或三台阶七步法等挖掘技术。选择合适的钻孔装置将有效提高光爆功效,设置爆破参数在光爆效果控制方面最为重要,因此应派遣爆破经验非常丰富的人员进行设置。隧道爆破方案的设计前提应是,综合掌握围岩实况、岩石整体现状以及节理裂隙发育规律等详细资料,这样才能设计出科学合理的方案,进而减少工料浪费,提升爆破效果。
2.3支护
隧道支护方式应参照施工现场的围岩种类和地质条件进行选择。大管棚、小导管注浆超前支护、格栅拱架喷锚支、自进式小管棚,地表注浆加固以及地面旋喷桩加固等支护方法适用于洞口有堆积体、滑坡体和浅埋现象以及软弱地层等地段。隧道挖掘前可在洞口设计抗滑桩稳固整个坡体,入洞后尽快加固洞门,避免进洞和出洞存在危险。洞内如果有软弱地层,应采取锚、喷,网等方法进行强力支护,在支护时尽量避免扰动岩体,防止围岩因过于松弛出现变形。在隧道挖掘初期要注意做好支护,可选择喷、锚、网以及工字钢、钢格栅等支护方法。我国的隧道工程施工行业在经过多年探索后得出了:“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的方针,这18个字作为施工要领适用于我国大多数软土地区的隧道施工。对这18个字必须要深刻领会才能适应周边环境,保证施工效果。“管超前”是指在使用小导管完成隧道加固支护前,要选用直径、长度合适的导管,在加固中选择合适间距和安设角度以及搭接角度等,并配置适宜的浆液;“短开挖”是指挖掘时循环进尺,减少地层扰动、小范围进行挖掘并留下核心土;“快封闭”是指不但要尽快封闭全断面,更要注意在分步挖掘时及时封闭每处开挖点。
2.4仰拱以及铺底进行施工
隧道工程在进行到仰拱、铺底施工时要选用超前施工方式。仰拱、铺底选用超前施工方式能尽量避免围岩因过度松弛引发变形,进而能清除隐患,有效保障施工安全。洞内环境也会因此得到改善,促进文明施工。施工中仰拱与铺底采用超前施工方法能避开其他施工项目干扰。隧道开挖后为了减少变形与位移,要及时支护将其封闭。使用超前方法的仰拱应在其他施工项目允许的情况,尽快进行施工。为缩减工序,施工中可将仰拱和部分铺底选择在同一时间进行。进行仰拱施工时可搭建作业平台来解决施工和矿渣运输之间的矛盾,以便及时封闭隧道仰拱和部分铺底,从而提升四周围岩稳固度,这也是新奥法理论与思想在隧道施工中的完美体现,进而促进文明施工,提升施工速度。
2.5做好防排水和防水板安装工作
隧道工程质量控制中对于工程防排水性能要求较高,因此在施工方案中要重视防排水工程质量,使其质量达到相关标准的要求。当前我国在隧道施工中提升工程防排水性能的方法主要是“以排为主,并坚持防、排、堵、截共用”。在进行隧道开挖时,施工现场的有关技术人员要详细观察地下水位,并及时进行记录,以便为衬砌施工选择科学、高效的排堵方法打下基础。在隧道施工中为了保障工程防排水性能合格,施工现场的相关技术人员要依据现场实况测量准确的环向盲沟尺寸,和防水板安装位置。此外,隧道工程防排水处理中,还要尽量采用质量达标的防水混凝土,混凝土振捣一定要密实,以保证隧道的防渗与防漏效果。
2.6保持施工现场通风
保持施工现场通风能够有效冲淡和排出有害气体,并达到降尘和降温以及降湿的效果,进而使隧道内部充盈新鲜空气,改善隧道施工环境。同时为了减少隧道粉尘污染,初喷砼一定要使用湿喷工艺。
2.7做好衬砌施工
在进行初砌施工前,要及时做好挖掘断面、中心区域、超欠挖现象、盲沟、防水板装置以及避车洞立模等工序质量检测,譬如挖掘断面和超欠挖现象是否已经处理,超挖的应该回填、欠挖的使用爆破或者风镐进行清理,防止在台车就位以后才注意到衬砌厚度有欠缺,再解决超欠挖问题,这种做法既麻烦又缺乏安全性,并将使衬砌质量下降;再如在确定环向盲沟环数前,要将衬砌位置的地下水状况考虑进去,又如防水板在安装前,一定要提早将其铺设在工作台架上,经检查达标后,才能进行衬砌施工。
2.8施工质量监测
隧道工程施工质量检测,可使用全站仪等最新装置。并使用“两种测量、两种平差”以及“阴档次双保险制”等方法,在顺着隧道上方以及洞身设置一系列的监测位置,对挖掘点进行纵向和横向监测,边坡位置做到先测量后开挖,并在管棚和隧道进涧正式施工前监测地表下沉情况;进洞后及时监测预埋拱顶和周边洞壁的下沉和位移情况,掌握周围围岩的变形规律,根据信息设置支护参数,实行科学施工。
结论
隧道施工作为工程建设施工中非常重要的一个环节,应制定合适的施工方案,并根据周围围岩的实际状况对方案进行及时优化,进而保障隧道工程能安全、快速以及经济的完成,因此该方案应该具有较高的实用性。施工中可选择先进行铺底后进行衬砌的方法,以便提升施工速度,减轻收尾时的工作量,大幅缩减收尾花费的时间;控制工程质量在一定程度上就是保证隧道外观质量以及抗渗性能;严把质量关,做好技术交底,加大施工现场技术管理力度,防止出现返工现象。
参考文献
[1] 陈金云,公路隧道防排水施工现场质量控制要点分析 [J],长沙铁道学院学报:社会科学版 ,2011,(3)
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。
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关键词:公路隧道;施工质量;管理控制
作为现代交通的重要构成,公路隧道工程沿途地质工况环境相对复杂,建筑施工技术要求较严格。随着当前建筑工程安全质量意识的增强,对于公路隧道施工的过程监管成为工程开发的重要环节。
1.加强公路隧道施工质量控制的意义
当前世界经济一体化趋向下,我国的社会经济呈现多元化开放性发展态势,公路交通作为保障国民经济发展的重要基础工程,其建设施工的质量管理成为开发过程中必须严格对待的环节。加强公路隧道工程施工质量监控,有利于保障公路隧道工程的安全性能,延长隧道工程的使用期限。
公路隧道开挖施工的质量控制影响着工程结构的安全性能和工程造价。针对工程施工的过程环节进行质量监控,及时采取应对策略进行处理维护,防止隧道工程在施工中出现岩壁结构形变位移或围岩崩塌冒顶病害发生,确保工程施工的安全,科学合理的进行有效质检管控,相对节约了施工费用,为实现工程进度及成本控制奠定了基础,有利于推动国民经济的更快发展。
2.公路隧道施工的质量监测评定要点
工程质量检验评定是施工质量控制的重要手段。 为确保隧道安全结构性能,通常需要针对隧道整体工程进行单位、分级、分部工程划分,实施监测控制。
隧道项目逐级划分的科学合理性影响着隧道质量控制的效果,施工准备阶段,应结合公路隧道的理论设计和结构特征,针对施工技术工艺、施工管理特点,将隧道建设项目进行逐级划分为隧道洞身开挖与支护、防水与排水系统、二次衬砌、以及路道铺设等分部工程作为质量监控单元,以明确质控重点和目标。
由于隧道透水对隧道结构的安全危害较大,防水排水施工是隧道工程施工质量控制的重点。按照路基土石方、挡土墙工程的具体标准针对洞口的开挖支护、洞门翼墙的砌筑等洞口工程施工质量进行控制,明洞现浇混凝土工程可按照桥梁工程中混凝土浇筑标准进行质控。高等级公路的超长性隧道常设有通风照明、监控报警等附属系统设施,应根据其安装施工及功能特点划分为若干标段进行独立监测,然后进行逐级加权平均、汇总评定,为提交竣工质量验收评定提供依据。
3.公路隧道施工的质量控制技术措施
3.1隧道开挖施工的质量控制
(1)开挖断面规整程度控制
采用目测方法进行检验开挖轮廓面规整度。开挖施工时应根据围岩性质和类型进行优化选择隧道断面开挖方法和施工工艺,通常采用采用全断面、台阶式、侧壁导洞等技术,对于软性和硬性围岩分别采用预裂爆破及光面爆破技术开挖。断面开挖施工时要注意完善施工管理,严格钻孔间距、孔径和密度精确,严格爆破参数和装药量,控制爆破质量,控制下断面开挖厚度,同时按施工规范监控水平收敛值、拱顶下沉值量,减少围岩支护扰动防止岩体失稳坍塌。对于不良地质地段,在开挖前必须强化超前地质预报,做好预支护加固等辅助施工。
(2)断面尺寸及超欠挖控制
对于隧道开挖断面的设计尺寸要严格控制和预算,地压较大的软质围岩工况下围岩变形严重,施工时应根据围岩地质条件确定超欠挖值域偏差,适当留足预留变形量及支撑沉落量,防止形变空间不足。隧道开挖质量检测应针对若干段位断面进行所有实测数据综合计算分析,在实际施工中,对超、欠挖的检测除了用水准仪、断面仪测量或尺量以外,还可通过比较实际出渣量与设计出渣量、实际衬砌混凝土量与设计衬砌混凝土量的方法来测定。
3.2 隧道支护施工的质量控制
(1)锚喷支护施工监控
施工时应实时检测锚杆规格和喷射混凝土原材料质量,科学控制锚喷施工技术工艺,严格喷射施工管理,要充分保障锚杆材料的抗拉强度、延展性与弹性性能,严格锚杆安装程序,锚杆安装间排距、拉拔力测试及砂浆饱满程度测试应是锚杆施工质量控制的要点。 喷射混凝土施工要利用抗压试验或凿孔检查等技术严格控制水泥、砂灰等原材料的质量及混凝土粘结强度及回弹率。
(2)钢型结构支撑监控
钢结构施工应有牢固的基础,并与围岩密贴,与锚杆通过焊接有效连接,形成一个承载整体。对于钢支撑的施工质量要检测相关钢型构件的强度性能质量以及安装施工质量。注重检测钢型材料的加工尺寸、焊接质量以及支撑强度,钢结构的安装角度、标高、间距以及连接性能的控制,对于钢筋格栅结构施工可按照钢筋骨架加工的标准进行检测。
3.3 防水排水系统施工的质量控制
透水防治是隧道安全运行的重要保障,公路隧道的防水排水系统要求必须科学合理。
(1) 防水层施工
目前技术条件下,公路隧道防排水系统多采用夹层高分子防水卷材防水,防水层施工时应对高分子防水卷材的柔性抗压强度、耐蚀防老化性能进行检测。严格防水层的的接头、吊挂施工工艺,保障防水层接口处的粘接或焊接牢固性及强度质量性能,预防防水层过度下垂或灌注混凝土后与喷射混凝土支护面密贴失效。
(2)排水施工
公路隧道的排水系统施工,首先要保证排水管材料的质量与规格性能,针对环向弹簧软型排水管,应检查其柔韧性,安装时控制排水管与岩体的贴合度、顺直度、安装间距以及与纵向排水管的衔接。对于纵向、横向硬质PVC排水管,应检查其管径、透水规格及压力强度性能。对于隧道的集中排水管,可按照管涵施工质量标准对其管节预制、基础、管节安装进行检验。
3.4 隧道衬砌施工的质量控制
衬砌是为防止围岩变形或坍塌,沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。隧道施工的初次衬砌为锚喷支护和二次模筑混凝土衬砌施工,应采用相关桥梁工程施工技术标准,针对相关喷射混凝土强度、厚度以及墙面平整度进行监控,检测衬砌地基尺寸及其承载力。针对 施工中产生的衬砌裂缝应及时采取措施进行处理。采用超声波或雷达探测技术检测衬砌背后填塞不密实或衬砌内部存在空洞蜂窝等病害隐患。
关键词:隧道工程;安全风险;风险管理
中图分类号:U45文献标识码: A
一、影响隧道工程施工安全主要因素分析
由于隧道工程本身较为特殊,加之受施工作业环境的限制,使得影响隧道施工的安全因素相对较多,这在一定程度上影响了施工的顺利进行。大体上可将影响隧道施工安全的因素归纳为以下几个方面:其一,在隧道施工中,由于受隧道围岩的限制,并且隧道内部的空气质量较差,照明条件也十分有限,所以在隧道内施工时一旦发生安全事故,人员疏散非常困难;其二,因为大部分隧道工程所处的地质条件都相对比较复杂,这就导致了施工过程中可能会遇到各种险情,如果施工前的地质勘察工作不到位,则会进一步增大施工的危险性,从而引起坍塌、变形、涌水、瓦斯突出等一系列安全问题;其三,隧道在施工开挖的过程中,围岩的整体性会遭到一定程度的破坏,这使得整个围岩的平衡状态被打破,会对原有的构筑物造成一定影响;其四,隧道的施工工期相对较长,少则一年,多则数年,这使得建设环境的不确定性有所增大,从而导致经济风险较大;其五,隧道工程涉及的部门相对较多,影响范围较广,存在一定的社会风险。鉴于此,为了确保隧道工程建设的有序开展,必须加强施工安全风险管理。
二、隧道工程施工安全风险管理的有效途径
(一)施工风险的防治措施
在隧道工程施工过程中,存在塌方、瓦斯、涌水、变形以及岩爆等风险,为了降低这些风险因素对施工的影响,必须采取有效的措施加以防治。具体可从以下几个方面着手:其一,在工程地质勘察阶段,必须做好不良地质和水文地质条件的调查工作,同时还应当做好地质超前预报,并在有瓦斯的地段做好泄压与排放工作;其二,在隧道开挖的过程中,要按照设计要求进行合理开挖,并选择安全、可靠的开挖方法,同时在开挖阶段要实时关注地质情况;其三,在支护方面,要确保支护及时到位,并严格按照设计要求进行支护,确保支护质量;其四,必须严格按照安全操作规章制度进行施工作业,各类通风设备要进行定期检查和维护,发现问题必须及时解决。
(二)构建完善的风险管理组织机构
在隧道工程施工中,有必要健全风险管理组织机构,以强化施工风险管理。风险管理组织结构可采用管理层、实施层垂直式管理模式,管理层由项目第一责任人、总工程师、各部门第一负责人组成,实施层根据区段的不同划分各区段的管理小组,小组成员包括该区段内的施工单位、设计单位以及监理单位。同时,组建技术专家组,负责评估专项风险、制定控制方案、确定风险等级;组建顾问专家组,负责审核风险防范方案,指导防灾技术实施;组建风险管理小组,由项目经理负责风险管理的整体工作,决策风险控制方案。小组内成员负责实施风险管理日常工作、参加风险管理例会、执行各阶段风险管理计划,并且根据异常状况报告和风险监测数据分析,落实相应的风险应对措施。
(三)建立相关的安全管理制度
隧道工程施工应构建完善的风险管理制度体系,为强化风险控制提供制度保障。首先,落实安全生产责任制,明确各部门安全生产责任,对安全指标完成情况落实相应的奖惩措施,项目经理部要预留安全风险抵押金。其次,建立施工方案逐级审批制度,由监理方、业主方严格审查施工组织方案,只有在施工组织方案审核通过后方可施工。再次,完善安全生产检查制度,加强控制施工安全风险隐患。在日常工作中,施工单位要做好自查和记录工作,认真检查危险源,召开治理危险源专题会议,明确风险源控制重点。同时,还应对施工安全管理情况进行定期或不定期的检查,从而保证施工安全风险得到有效控制。最后,落实安全防护制度,在施工前制定周详的安全防护措施,经由监理工程师批准后方可施工,并做好书面安全交底,要求技术人员、安全员严格执行安全规章制度,加强对作业现场的安全监管。
(四)加强人员管理
在隧道工程施工中,应将人员管理作为风险管理的切入点,强化人员风险意识,从而确保人员安全施工。首先,重视安全教育培训,对安全员、施工人员、特种作业人员进行安全教育,尤其要对涉及危险源管理的管理者和人员要进行专业化的安全培训,增强其对安全制度的执行力和行动力。其次,提高施工技术水平,对施工人员进行专业化分工,合理分配施工任务。施工队的技术人员要掌握先进的隧道施工技术,对施工人员进行技术指导。再次,执行岗位操作标准化。项目部要根据实际施工情况以及存在的安全风险隐患,制定安全操作规程和作业指导书,强化对特殊岗位操作人员的培训教育,要求特种作业人员必须在取得作业资格证书的前提下才能上岗作业。
(五)工程安全风险控制
在隧道工程施工中,想要使安全风险降至最低,就必须采取有效的途径对风险进行控制,具体可从以下开个方面着手:
1.转移风险。这是施工风险控制较为有效的一种方法,具体是指风险的承受主体利用一定的途径和渠道,将风险转移给另一个主体,以此来减轻风险造成的后果和损失。但必须指出的是,在转移风险的过程中,由风险带来的收益也会随之被转移。比较常用的风险转移方式有以下几种:其一,以担保的方式将风险转移给担保人;其二。可以通过购买与工程项目有关的保险,将工程的大部分风险转移费保险公司。
2.回避风险。具体是指在风险辨识的基础上,采取一些有效的措施,将风险源全部切断,以此来避免风险发生的可能性。在回避风险的同时,也会失去这部分风险所带来的收益。所以,在实际回避中,必须把握好风险带来的危害性及其所产生的后果,尽可能地避重就轻,这样既可以回避各类后果严重和危害性较大的风险,又能获得部分风险收益。
3.合理利用风险。对于隧道工程的施工企业而言,想要在工程项目中获取最大的利润,有时需要对一些风险进行利用,但必须把握好尺度,以免引起严重的后果。为此,在对工程中存在的风险进行利用时,必须要当机立断,还要慎重决策。同时,应当采取有效的方法对工程中的风险进行严密监测,最为重要的是必须量力而行。
从理论的角度上讲,所有的工程项目都不可避免地会存在各种风险,隧道工程也比例外,想要使风险对工程施工建设的影响降至最低,可以采取上述几种方法对风险进行有效控制。但是由于部分风险是无法通过转移和回避来消除的,所以在工程施工过程中,还必须不断加强对风险的管理,只有这样才能确保工程施工顺利进行,也才能降低安全事故发生的几率。
结论:
总而言之,隧道工程施工是一项较为复杂且系统的工作,其中的安全风险因素较多,为了确保工程项目按质按量按时完成,必须做好施工安全风险管理工作,采取有效的措施将各种安全风险降至最低,这不但有助于施工作业的安全有序进行,而且还能进一步提高工程质量。
参考文献
[1]贾剑青.复杂地质条件下的隧道支护体时效可靠性及安全风险管理研究[D].重庆大学.2009(6).
[2]翁其能.田卫明等.公路隧道新奥法施工围岩位移时空效应分析[J].公路交通科技.2010(9).
[3]秦小龙.隧道施工安全管理工作的控制要点[J].科技情报开发与经济.2008(9).
[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。