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引言
为进一步提升隧道运营管理水平,体现“规范化、标准化、精细化”的运营理念,参看有关技术规范相关制度要求,结合高速公路隧道运营管理的经验和不足,对隧道运营管理体系如何搭建进行了初浅的摸索。
1 明确组织机构、人员配置及职责分工
1.1 组织机构
隧道运营管理工在公司层面由收费机电部、养护部、路产管理部、客服中心负责各业务板块的指导及监督,具体事务由分公司隧道机电管理站、养护站、排障中队等部门共同承担。
根据隧道交通工程等级为A、B级的隧道或相对集中的隧道群,结合隧道养护等级及公路隧道技术状况评定情况,并充分考虑后勤保障等相关因素,结合邻近的管理区设点组建五个隧道机电管理站。
1.2 人员配置
(1)为了开展好对管辖路段内59座隧道,近3万套的隧道照
明、通风、监控与通信、应急求助等设施设备日常巡查、经常性检修、定期检修、不定期检修等工作,根据管养每条路的新旧程度和隧道的分布状况,对每个隧道机电管理站和监控室值班人员的工作量进行了测算,并整合公司的机电维护力量,将监控维护员纳入到隧道机电管理站进行统一管理调配,大大地增强了隧道机电管理站的技术能力。
(2)隧道机电管理站管理人员由隧道机电工程师、机电技术员、专职安全员、电工四部分组成。
(3)为加强安全管理工作,专门在隧道机电管理站配置一名专职安全员,其工作内容是根据安全生产法要求对管辖路段内隧道、收费站的安全工作统一管理,特别是对隧道消防设施按国标规范开展日常巡查、经常性检修、定期检修等工作,并对站内其他岗位人员的设备管理维护工作进行安全培训、指导及监督,其业务主要由公司路产管理部负责指导及监督。
(4)电工是依据加强供配电设备维护管理专业化、精细化的管理理念专门给隧道机电管理站专门配置的,其工作内容是对管辖路段内隧道、收费站供配电设施设备进行日常管理及维护,特别是按国标规范要求对隧道供配电(含高压架空线)设施开展日常巡查、经常性检修、定期检修及不定期检修工作。
隧道机电管理站人员配置标准见表1。
1.3 职责分工
公司对隧道运营管理各版块作了明确的职责分工,收费机电部负责隧道通风、照明、监控与通信设施业务,路产管理部负责隧道供配电、消防设施业务及安全运营,养护部负责隧道土建结构及附属设施的业务,客服中心负责隧道监控及突发事件应急处置的跟踪及协调。
具体的隧道照明设施、通风设施、供配电设施、消防设施、监控与通信设施、土建结构、安全应急保畅等工作由分公司的隧道机电管理站、养护站、排障中队等站队共同承担;其中隧道机电管理站主要负责辖区的隧道机电设施(含消防)及信息系统设施设备的日常管理及维护工作,养护站负责隧道土建结构及附属设施的日常养护工作,排障中队负责隧道应急及安全保畅工作。
2 隧道机电、消防等系统的日常运行管理
(1)对隧道机电、消防系统应根据相关规范和技术要求、隧道管理办法建立每个隧道的基础管理台账、明确设备管理责任、故障报修流程、故障维修过程管控机制、设施设备损坏赔偿处理流程以及员工考核等6个方面做了要求,细化隧道机电消防日常巡查维护模式,以适应河池公司所路段数量多、分布散的隧道机电设施管理难点。
(2)公司每半年组织收费机电部、路产管理部、养护部、客服中心等对口业务主管部门对所辖路段重点隧道设施运行情况开展一次全面排查。
(3)为加强对隧道安全运营管理,河池公司着力打造发现问题互相报送、处置结果互相监督的隧道巡查信息报送及反馈机制。客服中心、隧道机电管理站、养护站三个单位通过QQ软件建立隧道日常管理三方巡检平台,将各自在日常监控管理或上路巡查中发现的问题在平台中进行通报,由相应责任单位受理并将最终处置结果进行反馈。通过问题信息报送反馈机制,将与隧道运营管理息息相关的客服中心、隧道机电管理站、养护站三个责任单位联系起来,互相查缺补漏,为隧道规范化管理提供有效补充。
(4)为了推动隧道设施设备日常保养、维修维护的规范化、专业化,并最大程度下节约运营成本,河池公司目前正在尝试分系统、分项目将基础设备的维修保养进行外包或外聘维修维护的模式进行。例如我们把设备的一些技术要求低、工作量大的日常清洁维护内容经过测算工程量计算工日放在了养护招标工程量里面,由养护中标单位负责实施;将一些专业性强、专有设备维修维护通过建立维护联系平台和明确的议价机制,定专业队伍进行维护等。
(5)河池公司要求隧道机电管理站、养护站根据所辖路段内的隧道机电设施设备、土建设施的实际情况,对站内管理人员的业务进行明确分工,分系统、分隧道的将巡查及维护工作打包落实到人(要求按A、B岗每两人一组),将隧道土建、机电设施设备的日常运行管理工作责任落实到岗,即每座隧道日常管理工作由一位主要负责人A和一位协助负责人B共同承担。
3 隧道土建养护
土建养护与机电养护同等重要,区别在于机电设备大多是附着式设备,土建养护大多是固定式设施,两者具有很强的关联性。河池公司隧道土建养护由辖区养护站负责。
3.1 日常巡查
按《公路隧道养护技术规范》(JTG H12-2015)要求,对隧道土建及附属设施实施经常检查、定期检查和特殊检查,并完善相应台账。
结合河池公司隧道管理际情况,各养护站对所辖隧道土建及附属设施实施地毯式排查。地毯式排查的检查频率调整为1次/季度,以步行巡查的方式,对各隧道土建及附属设施的完好情况进行检查,并填写记录表。
3.2 病害处理
对土建巡查中发现的问题,按《公路隧道养护技术规范》(JTG H12-2015)、《广西交通投资集团公路隧道养护管理办法》相关规定处理。
4 隧道监控管理
在全面掌握“软、硬”件各类情况的基础上,“如何做好监控巡查、信息、事故监控等日常工作,发挥沟通桥梁作用”,是隧道管理的主要工作、更是关键所在。河池公司辖区管养隧道达59座,面对如此繁重的隧道监控任务,河池公司共设置河池东、都安北两个监控室,由客服中心统一管理,承担全路段隧道的监控巡查和信息任务,制定了客服管理办法、信息管理办法和突发事件处置流程,和辖区路段地方政府应急办、路政、交警、消防等部门构建了良好的联络平台,确保隧道安全监管到位,突发事件信息传递及时有效。
5 隧道现场安全巡查管理
隧道现场安全巡查管理的重点是对路面施工、突发事件前期处置、维持秩序等方面发挥现场保障等作用。河池公司隧道现场安全巡查以客服中心监控巡查发现,主要涉路部门(排障中队、养护站、隧道机电管理站)共同协查为主,对隧道路面施工、突发事件前期处置、维持秩序进行有效管控,其内容应包含隧道安全巡查、突发事件前期处置、隧道施工审批、隧道施工监管等方面。
6 隧道安全管理
河池公司为做好隧道安全管理,凸显隧道安全管理的重要性、程序性以及安全责任划分,在每个隧道机电管理站设置专职安全员1名,其职责包括隧道各业务板块安全检查及管理,特别是隧道消防器材的检查、维护和保养,组织开展隧道安全应急演练等,指导隧道作业人员安全操作。其内容应包含:隧道安全检查(日常检查、专项检查、重点检查)、隧道安全生产管理制度和办法。
7 隧道应急处置预案的完善
将常见的突发事件处理中所涉及跨业务、多方协调的应急预案进行汇总,力求做到遇事有预案,应急反应快、处理好又准。应急预案应根据相关法律法规,按照地方和交通主管部门的规定和要求来制定,并积极和地方政府协调,并入地方应急联动体系。
以上是参看相关制度和规范,结合两年多的运营管理工作,对隧道运营管理体系如何搭建的初浅看法,在实际运营管理中,也存在着例如隧道突发事件应急处置的责任主体如何区别划分及相关的人员、消防设施设备配置等不少问题尚待进一步完善解决。
参考文献
[1]JTG H12-2015.公路隧道养护技术规范[S].北京:人民交通出版社,2015.
[2]JTG/T D71-2004.公路隧道交通工程设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
施工参考主要依据为隧道施工设计图,《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)。
1、施工工艺
首先对施工缝面进行处理,然后在钢纤维水泥混凝土面层上加防水粘接层(由0.2~0.3 L/㎡的EN粘接剂+0.2~0.4 L/㎡的改性乳化沥青组成),然后铺4cm普通沥青AC13-I+0.4~0.6 L/㎡的改性乳化沥青粘层,最后铺+4cm的阻燃改性沥青SMA13.
沥青路面大面积摊铺期间,沉沙池盖板位置预留,在沥青路面摊铺完成后人工安装。
2、隧道缝面处理
所有的缩缝、施工缝均需铺上宽度为50cm的防水卷材,防止温度反射裂缝的产生。全隧道所有的胀缝,应先清除缝内杂物,再填入沥青玛蹄脂填缝料,然后铺上宽度为50cm的防水卷材。
用于隧道铺装的防水卷材应满足表1技术要求:
表1 防水卷材技术要求
技术指标 要 求 可溶物含量 g/m2 ≥2900 不透水性 压力 MPa ≥0.3 保持时间 min ≥30 耐热性 ℃ ≥110 拉力 N/50mm 纵向 ≥450 横向 ≥450 低温柔性 ℃ -8 撕裂强度 N 纵向 ≥250 横向 ≥250
3、防水粘接材料
采用EN层间防水粘接剂,其技术指标如表2.
所采用的EN粘接剂能与钢纤维水泥混凝土充分浸润,具有优良的耐潮、防渗水和粘接性能;
表2 隧道内铺装层间粘接剂的技术要求
指标 技术要求 实验方法或仪器 粘度(20℃), s ≤40 标准粘度计法 与水泥砼的粘接强度,MPa ≥1.2 拉拔试验 与SMA13的粘接强度,MPa ≥1.2 拉拔试验 25℃指干时间, h ≤10
25℃干硬时间, h ≤48
渗水系数,㎝/s ≤2×10-8 Autoclam Permeability System Mark Ⅲ
4、改性乳化沥青
所用改性乳化沥青技术指标如表3.
表3 改性乳化沥青技术要求
指 标 要 求 试验方法 1.18mm筛上剩余量 % ≤0.3 JTJ052-2000 粘度 C255 (秒) 40~100 恩格粘度 15~40 蒸发残留物性质 针入度 25℃ 0.1mm 80~200 残留延度比 ≥80 溶解度(三氯乙烯) ≥97.5 贮存稳定性 (CH5)
5、改性沥青
铺装层采用SBS类阻燃改性沥青,其技术要求如表4.
表4 隧道内阻燃改性沥青技术要求
技 术 指 标 阻燃改性沥青 试 验 方 法 针入度25℃、100g、5s (0.1mm) 30~50 T0604-2000 延度5℃、5cm/min (cm) ≥20 T0605-1993 软化点TR&B (℃) ≥80 T0606-2000 针入度指数PI ≥1.0 T0604-2000 溶解度 (%) ≥96 T0607-1993 氧指数 ≥31 氧指数法GB10707-89 弹性恢复25℃ (%) ≥75 T0662-2000 质量损失 (%) ≤0.6 T0610-1993
6、集料及矿粉
为满足隧道复合路面的功能要求,选用花岗岩卵石破碎的集料作为隧道铺装面层SMA13用粗集料,石灰岩作为细集料。AC13-I采用石灰岩作为集料。粗集料、细集料应满足我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)中的表C.8及表C.11中的要求。
花岗岩卵石破碎的粗集料的1:3细长扁平颗粒含量必须
改性沥青SMA13所用石料的级配组成需满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中对高速公路和一级公路石料的分级要求。
采用符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中技术要求的石灰岩矿粉。施工中应保持矿粉干燥无结团,结团的矿粉不得直接使用。
7、纤维
纤维是用于SMA混合料中的稳定剂,采用木质素纤维,纤维生产厂家应提供纤维产品质检报告。
8、抗剥落剂
为保证沥青混合料中石料与沥青的粘附性,需使用抗剥落剂来改善其间的粘附性。
9、混合料级配组成与性能要求
SMA13混合料设计级配应满足表5的技术要求。AC13混合料设计级配组成及性能要求按规范执行。
SMA13沥青用量(油石比)推荐范围6.0~7.5%,需现场进行配合比设计并检验性能后确定,设计混合料的体积特性及性能需满足表6中的技术要求。
纤维用量为SMA13混合料重量的0.4%.
SMA13面层抗剥落剂推荐用量为沥青用量的0.3~0.4%.
表5 铺装面层SMA13混合料级配
通过筛孔(mm) 通过率 % 16.0 100 13.2 90~100 9.5 55~75 4.75 20~32 2.36 16~24 1.18 14~20 0.60 12~18 0.30 11~17 0.15 10~14 0.075 8~11
表6 铺装面层SMA13混合料性能要求
技术指标 要 求 空隙率 Va % 3.0~4.0 矿料间隙率VMA % ≥17.0 沥青饱和度 VFA % 70~85 马歇尔稳定度 KN >6.2 流值 (0.1㎜) 20~50 马歇尔残留稳定度 % ≥80 60℃动稳定度DS 次/mm ≥3000 冻融劈裂残留强度比 % ≥75 -10℃低温弯曲极限应变 >2×10-3 击实次数 两面各50次
注:对沥青混合料还要求VCA≤VCADRA.
10、施工技术要求
(1)对基面的技术要求
对于水泥混凝土面层的缩缝、胀缝、施工缝,先清除缝内杂物,再填入填缝料。水泥混凝土面板应采取凿毛和清除表面浮浆等技术措施,以确保与沥青层之间的粘接力,且应检查水泥混凝土面板的平整度,在平整度符合要求的条件下,即可进行粘接层涂布。
(2)对粘接层的技术要求
施工前将水泥混凝土基面清扫干净,EN粘接剂混合均匀后涂刷在水泥混凝土基面上,24小时后可进行防水卷材铺设和乳化沥青洒布施工,防水卷材的铺设必须与基面充分贴实,无漏空,以确保防水卷材与基面的有效粘接。
(3)沥青混凝土施工技术要求
①粘接剂洒布完毕并完全固化后,按要求铺上防水卷材,并立即铺筑沥青混凝土。
②沥青混合料在拌和前,应认真检验原材料的质量,只有符合部颁标准要求的材料才能进场使用,并在施工过程中随时进行抽检。
③沥青混合料在拌和前,应进行认真的级配设计,在检验所设计的混合料的性能指标达到设计要求的条件下,才允许作为沥青拌和站的目标控制级配。沥青混凝土拌和站在拌和沥青混凝土前,应认真校核拌和机的计量精度,在确认计量精度达到设计要求时,才允许进行拌和。
④沥青拌和站在拌和沥青混合料时,应保证足够的拌和时间,以保证混合料拌和均匀,无花白料,混合料的出料温度宜控制在185~195℃,并结合拌和施工时的气候及运距而定。
⑤沥青混合料在运输过程中,如果气温较低或等候时间过长,应采取保温措施,以免温度降低太快,影响沥青混合料的摊铺和压实。
⑥已运到施工现场的沥青混合料在保证拌和站能满足摊铺机需要的条件下,应尽可能快的摊铺,以免温度降低太快,影响压实效果。混合料的摊铺温度应大于165℃,终压温度应大于120℃。
⑦当摊铺机出现故障并认为在短期内无法修复时,应就地做成一条接缝;当日施工完毕,应在完毕处做成一条垂直接缝。
⑧压路机应视摊铺时的气温和沥青混合料的温度情况,紧跟摊铺机进行碾压。在碾压过程中压路机的重复碾压宽度应不小于压路机轮宽的三分之一。
⑨隧道内铺装施工时应采取恰当的通风排气措施,保证施工现场有足够的亮度和通风,以使施工可以顺利进行。施工完毕后的路面应在24小时内禁止一切车辆通行。
⑩在沥青路面摊铺完成后人工安装沉沙池盖板,对边脚部位必须进行必要的剔打和处理。
11、安全施工注意事项
(1)施工现场必须有专人指挥作业,操作人员配备防护手套,安全帽,隔热胶鞋等必要的防护用品,铁锹等必要的劳动工具并随时涂油防止粘沥青。
(2)沥青拌和站必须严格按照相应的规范操作,配料,严禁违章作业。
(3)拌好的沥青混合料在运输过程中必须遮盖保温,同时保证车厢完好,避免在公路上洒料,必须保证车辆性能完好,司机严格遵守交通规则。
(4)现场重型设备必须由具备资格的人员操作,专人指挥,严禁随意操作他人代替。
关键词:大跨度 CD法 拱顶下沉位移 水平收敛位移 龙鼎隧道
中图分类号:U451 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)01(a)-0063-02
根据国家“十三五”发展计划,基础设施建设在全国范围内大规模兴起,公路隧道建设已进入大跨度时代。随着跨度的增大,高跨比的减小,对隧道开挖方法的选择提出了更高的考验,然而目前关于公路隧道的开挖方法规定尚不够明确,尤其是对于大跨径公路隧道在不同围岩等级情况下的开挖施工方法尚无具体规范规定。《公路隧道施工技术规范》5.2.2.5规定:单侧壁导坑法适用于围岩较差、跨度大、埋层浅、地表沉降需要控制的场合[1]。但是对于不同隧道开挖方法所适用的跨度大小、围岩等级、埋深值等尚未做出详细规定,隧道的开挖方法对隧道工程施工过程中的安全性具有重要意义,因此,该文依托京沪高速济南连接线龙鼎隧道工程对灰岩中双向八车道隧道在Ⅳ级围岩情况下的开挖方法进行了可行性分析,为我国相似隧道开挖技术提供成功案例,具有一定的参考价值。
龙鼎隧道位于济南市龙鼎大道南端以东1 km处,洞身开挖宽度为19.55 m,开挖高度为13.10 m。隧道总长约2 200 m,属长隧道,为山东省内跨度最大隧道之一。龙鼎隧道是洞口处岩石风化严重,Ⅳ级围岩里程YK7+010-YK7+075。
1 隧道进口开挖施工工艺
参考《公路隧道施工技术规范》规定,小净距四车道大跨度的龙鼎隧道选用CD法,即中隔壁法开挖。
1.1 CD法开挖施工步骤
第一步,施作先行导坑上台阶1超前小导管,预注浆加固围岩。
第二步,开挖先行导坑上台阶1部,循环进尺1.6 m,施作拱架Ⅰ、中隔壁Ⅱ及锚喷砼(上部)。
第三步,落后1部3 m后开挖先行导坑下台阶2,循环进尺1.6m,施作拱架Ⅰ、中隔壁Ⅱ及锚喷砼(下部)。
第四步,施作后行导坑上台阶3超前小导管,预注浆加固围岩。
第五步,落后2部15 m后开挖后行导坑上台阶3部,循环进尺1.6m,施作拱架Ⅰ及锚喷砼(上部)。
第六步,落后3部3 m后开挖后行导坑下台阶4部,循环进尺1.6m,施作拱架Ⅰ及锚喷砼(下部)。
第七步,围岩和初支变形稳定后,一般Ⅳ级围岩距离掌子面90 m以内,逐段拆除中隔壁,铺挂防水板,绑扎二衬钢筋,浇筑二衬混凝土。(如图1)
1.2 CD法开挖施工控制要点
(1)上部导坑的_挖循环进尺控制为1榀钢架间距0.8 m,下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大。
(2)中隔壁法施工时,初期支护完成后方可进行下一分部开挖,各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺,应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖,左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15 m;当开挖形成全断面时,应及时完成全断面初期支护闭合。
(3)中隔壁的拆除应滞后于仰拱,并应于围岩变形稳定后才能进行,一次拆除长度应根据量测数据慎重确定,拆除后应立即施作二次衬砌。
2 隧道开挖围岩稳定判定指标及标准
2.1 围岩稳定判定指标确定
隧道开挖过程中,围岩变形,特别是拱顶位移增加,严重时可直接危及隧道围岩和支护结构的稳定与安全[2]。同时,隧道围岩收敛位移速率是隧道围岩应力状态变化的最直观反映[3]。因此,隧道开挖过程中,采用拱顶下沉位移和水平收敛位移两个指标作为判定依据,判定龙鼎隧道进口Ⅳ级围岩开挖时围岩稳定情况,进而评价开挖方法的可行性。
2.2 围岩稳定性判定标准
(1)根据拱顶沉降位移判定。围岩稳定性首先根据实测位移值不大于隧道的极限位移,将隧道设计的预留变形量作为极限位移。(见表1)
(2)根据位移速率判断。速率大于1 mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护;速率变化在0.2~1.0 mm/d时,应加强观测,做好加固准备;速率小于0.2 mm/d时,围岩基本达到稳定。
(3)根据位移速率变化趋势判断。当围岩位移速率不断下降时,围岩处于稳定状态;当围岩位移速率变化保持不变时,围岩尚不稳定,应加强支护;当围岩位移速率变化上升时,围岩处于危险状态,必须立即停止掘进,采取应急措施。
3 Ⅳ级围岩变形监控量测
龙鼎隧道进口进行开挖时在拱顶和两侧拱脚分别埋设围岩位移观测点,持续进行围岩位移测量记录。
3.1 围岩拱顶沉降位移量测
围岩拱顶沉降位移记录结果见图2。设计预留变形量为140 mm,拱顶沉降位移最大为13.1 mm,远小于设计预留变形值1/3。
3.2 围岩水平收敛位移量测
围岩水平收敛位移记录结果见图3。隧道开挖过程中,各断面围岩水平收敛趋势相同,开始发展较快,于28 d左右开始趋于稳定,水平位移增加速度较小并小于0.2 mm/d。各断面水平收敛位移最大值为8 mm。
4 围岩监控量测变形规律
(1)围岩拱顶沉降和水平收敛均是前期发展迅速,后期缓慢趋于稳定,YK7+010-YK7+075段Ⅳ级围岩1部沉降位移为9.4~13.1 mm。
(2)开挖时,拱顶沉降位移于60 d左右趋于稳定,进入缓慢发展阶段,且发展速度均不大于0.2 mm/d,拱顶沉降持续受各部开挖施工影响。
(3)围岩拱顶下沉位移受围岩破碎程度有关,YK7+040-YK7+050段围岩较破碎,是Ⅳ级围岩段拱顶沉降位移,是加强支护的重点之处。
(4)开挖掘进方向为沿桩号减小方向,围岩水平收敛位移受隧道埋深影响,随埋深增加水平收敛位移终值减小。
(5)隧道开挖初支稳定时间,即二衬施工开始时间,可通过拱顶下沉位移和水平收敛位移趋于稳定的较晚日期进行确定。
5 结语
根据龙鼎隧道进口开挖过程中拱顶下沉位移和水平收敛位移监测结果,可以判定灰岩地质中洞身开挖宽度为19.55 m,开挖高度为13.10 m的大跨度扁平隧道采用CD法进行Ⅳ级围岩的开挖掘进是可行的。同时,隧道二衬施工时间可以根据围岩拱顶下沉位移和水平收敛位移的发展时间提前确定,方便指导施工管理,为今后灰岩地质中隧道施工提供成功的案例参考以及相似的工程经验借鉴。
参考文献
[1] JTG F60-2009,公路隧道施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2009.
关键词:高速公路;隧道;质量;安全
公路隧道的设计施工方案日趋成熟与复杂。其复杂的一方面是考虑了更多的因素,将更多的设计理念以及人性化的要求囊括进去,另一方面,设计的复杂性同时带来了施工的复杂性与经济因素的不确定,以及人为的不可控制因素增多,同时管理的成本大大增加。几年来,随着高等级公路的不断拓展,公路隧道的建设数量在大大增加,这就要求工程师、施工单位和广大的技术工作人员认真总结隧道施工的精细要点,更好地保证隧道的施工质量。本文结合工程实际,对高速公路隧道施工质量控制谈一些体会。
1工程概况
某高速公路某隧道为越岭隧道,全长217米,是该高速控制工期的重点工程,整个隧道分左右两幅,设计行车速度80公里/小时,为双向4车道分离式隧道。施工单位按照新奥法(NATM)思想进行隧道开挖与支护,充分发挥围岩的自承作用,作业严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则,尽量减少对围岩的扰动,并充分利用超前地质预报,确保了施工安全和工程的顺利进行。
2施工质量控制要点
2.1洞口及明洞工程施工质量控制要点
(1)加强洞口及明洞工程开挖的监控:开挖前测量放线及仰坡顶截水沟和洞口段的排水系统应已施作完成,并检验合格。
(2)明洞钢筋砼浇注:钢筋种类、数量及性能必须经检验符合设计要求。钢筋制作安装,衬砌台车就位,外模安装等应由现场施工质量控制巡检旁站,及时发现问题,及时整改,专业施工质量控制工程师全面检查,各项指标符合设计和规范要求后方可浇注混凝土,施工全过程,均应处于受控状态。
(3)注意雨季期间洞口段的施工安全,洞身开挖严格按设计文件要求的开挖方法进行,洞口段仰拱应及时卦闭成环并及时施作二衬,衬砌台车进场安装要与隧道进洞同步进行。
2.2隧道洞身开挖施工质量控制要点
2.2.1开挖的原理
目前我国高速公路隧道普遍采用新奥法施工,新奥法的基本理论依据,就是利用围岩本身所具有的承载效能的前提下,采用毫秒爆破和光面爆破技术,进行全断面开挖旖工, 以复合式内外两层衬砌形式来修建隧道的洞身,即以喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为其外层支护形式,称为初次柔性支护,系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。
2.2.2开挖方法的确定及控制事项
在隧道洞身开挖施工过程中,应结合岩层构造、岩性及地下水情况,采用光面爆破或预裂爆破技术,使隧道开挖断面尽可能的符合设计轮廓线,减轻对围岩的扰动,减少超、欠挖。围岩地质条件发生变化时,应及时调整周边眼问距和装药量。
2.2.3加强施工安全防护
隧道开挖通过煤层或煤系地层时,应采取封闭措施,防止煤层瓦斯逸入坑道,在施工过程中要加强对瓦斯浓度的量测,施工通风应能满足洞内各项作业所需的最大风量,并要采取有效的防尘措施,如采用的防尘措施不能达到规定的粉尘浓度标准时,严禁采用干式凿岩。
2.2.4严格控制超欠挖
开挖后应采用激光断面仪测量净空断面,宜每隔5~10m检测一个断面,发现超欠挖应及时调整钻爆参数。当出现超挖时,超挖部分应采用与衬砌同等级混凝土回填密实:当出现欠挖时,对欠挖部位应进行处理,确保衬砌厚度满足设计要求。
2.3隧道初期支护施工质量控制要点
新奥法施工的特点是“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”,洞身开挖后及时、正确地进行初期支护是新奥法施工成败的关键所在。因此,施工质量控制工程师在隧道开挖完成后,应指导督促承包商立即按设计要求进行各项初支工作,并严格控制各工序的施工质量。
2.3.1系统锚杆支护
开挖断面经检查合格后应立即进行锚喷支护,锚杆采用仪器测量定位钻孔,在钻孔时要严格控制孔位、间距、方向、形状、孔径及孔深等指标。钻孔前应根据设计要求定出孔位,作出标记,钻孔方向要求最好垂直于岩面,当层理、裂隙发育并存在明显走向及倾角等特殊情况时,应灵活处理。锚杆与孔壁之间的摩擦力是锚杆发挥锚固作用的关键,所以,钻孔后必须清孔,将钻孔内的石渣等清除,并防止塌孔。
2.3.2钢筋网支护
钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后进行铺设,使用前应清除锈蚀,采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设,钢筋网应随受喷面的起伏铺设,在安装锚杆后进行,钢筋网的混凝土保护层应不小于20mm,且应与锚杆或钎钉联结牢固,在喷射混凝土作业时不发生晃动。
2.3.3钢支撑支护
钢支撑安装应严格按设计进行,应检查钢拱架尺寸、强度和刚度以及安装位置、间距、垂直倾斜度,纵向连接筋连接情况和与锚杆头及钢筋网的焊接情况,符合设计及规范要求后进行喷射砼施工。特别应严格控制钢支撑安装间距,做到每榀检查,安装允许偏差为50mm。钢支撑安装应靠紧围岩,如果与围岩有间隙,不得用片石回填,而应用喷射混凝土喷填饱满。钢支撑拱脚必须放在牢固的基础上,不得悬空。拱脚标高不足时,不得用块石、碎石砌垫,而应设置钢板进行调整,或用混凝土浇筑,混凝土强度不小于C20。
2.4隧道二次衬砌施工质量控制要点
(1)二衬施作前加强对Ⅳ、V级围岩初期支护砼强度、厚度、钢拱架问距、空洞情况的检测,检测合格后方可进行下一道工序施工。
(2)二衬施作时机的确定。二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作,围岩变形量较大,流变特性明显时,要加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。同时,二次村砌距掌子面的距离应符合图纸或技术规范要求,一般情况下不大于200m,软弱围岩应紧跟。
(3)二衬应采用整体式衬砌台车施工。新进场的二衬台车质量进行专项验收,衬砌台车由合格的生产厂家加工定做,拼装完成后对台车几何尺寸、刚性强度、面板厚度等进行检查,合格后方允许投入使用。旧台车必须由专业厂家进行修整后才能进场,二衬台车模板拼缝必须电焊打磨,特长隧道,每施工1000米二衬,必须对二衬台车进行一次系统的整修。
2.5隧道防排水施工质量控制要点
(1)光面爆破是初期支护防水的基础,它虽然不属于防水施工系统的范畴,但与防水施工密切相关,光面爆破可保证防水层基面大体平整,并且保证防水层与喷射混凝土表面密帖,同时保证防水层的松弛预留量做到合理控制,可避免防水层被刺破或拉裂。
(2)防水工程贯穿公路隧道施工过程。从材料进场、技术交底、员工培训:、防水板场地选择硬化、防水板焊接或粘接移动、防水层挂板台车的设计、安装、就位、公路隧道光面爆破、初期支护、基面检查处理、挂防水板、二次衬砌混凝土浇筑等工序都必须严格按技术规范施工,否则将会造成防水层的破裂,从而使公路隧道渗漏水。所以只有不断地探索、总结、积累,进一步完善操作工艺和管理制度,才能确保隧道整体不渗漏。
【关键词】瓦斯隧道;混合气体;防治措施
一、前言
近年来随着我国交通部建设事业和铁路建设事业的快速发展,城市隧道、铁路隧道和山岭隧道的建设进入了高速发展期,虽然有先进的隧道气体检测技术可有效降低瓦斯事故,由于瓦斯隧道地质条件十分复杂,在施工过程中和有毒气体扩散的气体是未知的,经常给工程建设带来困扰。在施工过程中需要清楚地层中瓦斯的发分散、规模等情况,为工程建设采取有效安全措施以保证工程进度。
二、瓦斯隧道特征
(一)瓦斯的主要成分
瓦斯气体主要含有烷烃,其中气体多数是甲烷,还含有少量的乙烷气体、丙烷气体以及丁烷气体。
一般情况下,瓦斯燃烧温度为650℃~750℃。燃烧温度会受到瓦斯气体的浓度、火源特性以及压力等方面的影响。瓦斯气体的含量处于百分之七至百分之八时,非常容易引燃;对于混合气体来说,当它们的压力上升的时候,引燃的温度会受到影响而下降;在同一温度下,火区较大,与更多的时间和更容易引燃煤气点火。
当浓度降低至5%时,天然气遇到火不爆炸,但可以形成在燃烧层中的火层以外;当浓度为9.5%时,天然气爆发力最大;浓度为16%的气体则爆炸性丧失,但在遇到空气和明火时则会燃烧。瓦斯爆炸的界限并不是一个固定值,它还会受到很多方面的影响,如温度、压力、煤尘等。
(二)瓦斯在媒层中存在的方式
瓦斯在煤层是以溶解、游离、吸附三种方式存在。在一般情况下,游离天然气含量占煤层现有瓦斯包含量的百分之八十至九十,与煤体中空间、瓦斯压力与围岩温度的大小相关。处于吸附状态下的瓦斯,其含量与煤的碳化程度和架构特征有关。
如果天然气处在游离和吸附条件中,其状态是不断变化的,会形成动态平衡;如果煤体的结构被毁坏或者温度提高、外部压力下降,则瓦斯将会从吸附状态转换为游离状态;反之,温度下降或外在压力上升时,游离状态的瓦斯将转换为吸附状态的瓦斯;这种局部的瓦斯含量发生转变的情形分别为解吸和吸附。
(三)瓦斯涌现的方式
天然气的涌现有两种形式,一种形式为一般涌出,另一种则是异常涌出。由于开采的作用,煤岩层原始形态受到损坏,透气性提升,在压力作用之下处于游离状态的天然气会流向采掘空间,从而形成瓦斯涌现。
三、瓦斯隧道的防治措施
在隧道中的工作人员必须遵守“加强透风、勤测瓦斯、禁止火源”三项原则。预防天然气爆炸的主要措施有以下两点:其一是在早期识别出其在隧道的里程,位置;其二防止瓦斯气体大量聚集,并且要注意降低瓦斯气体的浓度;自隧道进洞时开始,则需要各种必要的防范设施,如灭火器、自救器等,同时使用瓦斯电闭锁系统和瓦斯自动连续检测监控进行检测,并且需要相应的管理制度和应急预案。一经发现瓦斯,即刻管理升级,加密监控网点,增加防范措施,严防瓦斯事故发生。按照国家的技术规范来对瓦斯隧道进行严格管理,以防事故的发生。
铁路瓦斯隧道技术规范(TB10120_2002)1)隧道通过的地层层序、年份、岩层类别及地层的分布,煤层顶,底板的数量、功能和位置,煤层厚度,倾角,通过煤里程长隧道;(2)主要煤层的指标和工业成分分析的物理性能,包括硬度,颜色,气味,重量,灰分,光,水,固定碳,气体压力,气体含量和天然气涌出初速度等;3)确定天然气地质形成区域,包括油页岩和煤的结构和天然气生产,储存和运输的区域,密封环境等因素的影响,瓦斯隧道除应按照勘探工作的总体布局,应适当增加钻井,煤和天然气作为分析样品,并应完成瓦斯气体和天然气含量、压力和涌出量测试。
《瓦斯隧道施工技术规范》1)燃气隧道入口应经过专业培训具备瓦斯监测人员,每60分钟一次检测;2)若开挖工作面风流中气体的浓度超出1%,则工作人员应当中止钻孔;若气体的浓度超出1.5%,应立即中止作业,隔离电源,相关人员立刻撤离,以进行处置;3)若气体累积的体积超过0.5m3,或者浓度超出2%时,方圆20米内必须立刻中止作业,隔离电源,同时相关人员立刻撤离,以进行处置。
《瓦斯隧道施工安全技术措施》1)由停电或透风设备等因素所造成的透风运转中止,恢复正常的通风后,对于坍塌洞穴、隧道上部、避车洞等瓦斯易集聚、通风不良的地点,天然气浓度不能超出2%。若检查超过,必须中止作业,切断电源,并令相关人员撤离,终止电动机的运转以及电器的开启。进行局部通风,由气体监视器来检测,要证实的气体浓度低于容许浓度,确认安全后允许恢复施工;2)一旦出现天然气喷涌出等异常情况,须立即采取措施,首先考虑隔绝一切有可能的火源,如断电等,加强通风,并且同时疏散所有人员,对隧道采取警戒,进一步考虑研究和采取具体措施来抽排瓦斯。
四、工程实例
董家山隧道工程位于四川都汶高速公路发生了瓦斯爆炸事故―12.22”董家山隧道位于汶公路都江堰和杨秀双管隧道之间,右侧洞长4081米,左洞长4111米,隧道中心线约39米的间距。进口由中铁一局进行施工,出口由中铁二局进行事后。该隧道工程通过许多次煤层,但通过的煤层厚度均不大,隧道内天然气的压力为1.72~6.7个大气压,经过勘测确定改隧道为低瓦斯隧道,并且委托煤炭专业单位对隧道在作业过程中的情况进行了鉴定,结果为低瓦斯隧道。施工过程当中允许使用非防爆设备,出碴、进料均是由汽车进行。掌子面处发生的塌方导致了天然气的异常涌现,从而导致模板台车的周围的天然气浓度超过爆炸界限,并且挂在模板台车的配电箱处的三芯插头发生短路且发出火焰,最终引发了瓦斯爆炸。
五、结论
近年来城市、铁路和山岭隧道的建设,随着我国交通部的建设事业以及铁路建设事业的迅速发展,进入了快速发展期。地质情况导致瓦斯隧道十分纷乱,施工过程中瓦斯及有毒气体分散不明,经常给工程建设带来困扰。瓦斯的主要成分为烷烃,在气体的浓度、火源特性、压力、温度等方面达到一定条件时,很容易燃烧爆炸。所以在施工时必须要遵守“加强透风、勤测瓦斯、禁止火源”三项原则,尽早查清隧道中瓦斯流出的里程和部位,并且防止瓦斯的大量聚集,还要尽量降低瓦斯气体浓度,同时应当建立、健全相应的监督管理制度,制定各种应急预案。一经发现瓦斯,即刻管理升级,加密监控网点,增加防范措施,严防瓦斯事故发生。按照国家的技术规范来对瓦斯隧道进行严格管理,以防事故的发生。
参考文献
[1]白俊,雷建华.大茶山高瓦斯隧道施工通风设计[J].铁道建筑,2013(09):39-41.
【关键词】下穿隧道;设计;基坑;计算;
中图分类号:S611文献标识码: A
1基坑设计原则及技术标准
1.1设计原则及技术标准
篁庄大道下沉式隧道分布里程为K21+175~K21+715,长540m,由挡墙段和封闭框架段构成,其中K21+400~K21+500为封闭段,长100m。隧道拟采用明挖法施工。
1.1.1 设计原则
基坑设计必须与相应的节点交通疏散方案相协调,尽量减少对节点交通的影响。根据本基坑的规模和周边构筑物的情况,侧壁安全等级二级,相应基坑侧壁重要性系数γ0=1.0;边坡整体稳定安全系数要求不小于1.3。基坑顶地面超载计算取值为20kPa,基坑最大变形控制在50mm以内。 基坑支护结构平面布置应满足隧道主体结构基础尺寸、规范允许变形、施工误差及施工作业面要求。当安全等级为二级时,基坑变形控制需满足地面最大沉降量≤0.25%H;且≤50mm;排桩结构最大水平位移≤0.40%H,且≤50mm(H为基坑开挖深度)。
1.1.2 设计依据及标准
设计依据:
《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98);广东省标准《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-20-97);中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2012);中华人民共和国国家标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D62-2004);中华人民共和国国家标准《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2009);广东省标准《建筑地基处理技术规程》(DBJ 15-38-2005)等其他有关的国家及地方强制性规范和标准等。
主要技术标准:
公路等级:一级公路;
设计行车速度:80km/h;
建筑限界净宽: 13.25m;
建筑限界高:5.0m;
工程结构安全等级:一级;
结构重要性系数:1.1;
钢筋混凝土裂缝宽度控制:迎水面≤0.2mm,背水面≤0.3mm;设
计基准期:100年;
汽车荷载:公路—I级
1.2 本项目设计特点及难点
篁庄大道隧道基坑平面上呈长条形,篁庄大道隧道的基坑侧壁长度为(路线左右两侧)540m,基坑开挖有效宽度(底宽)31.7~37.8m。隧道开挖深度3.73~8.35m。隧道入口东侧有约15m的边坡,距隧道入口西侧路边为平整场地,约50m为6层工业综合房。隧道出口左右侧约为2~3层砼厂房,距离路边约45m,无特殊建筑。根据已有管线调查资料,目前隧道周边存在多条市政电缆及水管和燃气管道,施工前应实地探明管线情况,先改迁基坑开挖范围内的管线,对基坑周边影响范围内不能改迁的管线应做好管线保护和监测工作,避免施工过程引起管线破坏
2 基坑设计
2.1基坑支护结构形式
拟建篁庄大道隧道为城市主干道,规划道路红线宽80m,埋于地下的市政管线全部迁改。因隧道利用原地方道路,设计需考虑隧道施工期交通疏解问题,基坑支护设计按车辆在基坑顶部3m外行驶考虑。基坑开挖过程中,为保证辅道及施工便道通车安全,保证基坑稳定同时须控制基坑变形。本隧道基坑开挖范围土层主要是素填土、杂填土、强风化变质砂岩、中风化变质砂岩及微风化变质砂岩,土层均为弱透水层,渗透性很小。支护工程根据基坑地质条件、开挖深度及周边环境等分别进行分区设计,主要采用土钉墙支护形式。
土钉墙支护:基坑安全等级为一级。用于基坑K21+175~K21+715两侧,该段开挖土层主要是粉质粘土、全~微风化变质砂岩,地质条件较好,基坑开挖深度3.73~8.35m,开挖坡面坡比1:0.5,土钉杆体采用22,采用全长粘结土钉,土钉倾角15°,水平间距1.4m,纵向间距1.5m,面板厚120mm,C25喷射混凝土,钢筋网为φ8@200*200。
2.2 基坑支护结构计算
采用北京理正软件设计研究院开发的理正深基坑支护结构设计软件(F-SPW V7.0版)对两种不同支护形式选取最不利断面进行计算。计算过程中,主动土压力采用朗肯土压力计算,砾砂、粗砂按水土压力分算考虑,其余土层按水土压力合算考虑。侧壁安全等级为一级时,围护结构施工期最大侧向变形控制在30mm以内;安全等级为二级时,基坑最大变形控制在50mm以内。
基坑顶部3m范围内严禁堆载,此范围外地面荷载取20kPa进行计算。经计算施工期整体稳定、局部稳定均满足规范要求。
2.3 基坑降、排水设计
1、基坑开挖期间,地下水位应降至基坑开挖面以下1m,开挖至基底时, 也须保证地下水位降至基坑底面以下1m。降水过程应伴随主体结构施工过程的始终。
2、基坑开挖过程中,应做好基坑内的排水工作,如在雨季施工,必须准备足够的抽水设备,并做好基坑外的排水、截水工作。
3、沿整个基坑顶外周距离坡顶1m左右设置砖砌排水沟,水沟尺寸30cm×30cm,壁厚12cm;距基坑底边线0.5m左右设置30×30cm截水沟,并向截水沟方向设置1%的横向反坡。基坑开挖施工阶段,沿坑底设置临时集水井,且每一层土方均应设置,避免坑底积水软化边坡土体。基坑开挖至设计标高以后,每间隔20~30m设置一处80×80cm的集水井。
4、基坑开挖过程中,应做好基坑内的排水工作,如在雨季施工,必须准备足够的抽水设备,并做好基坑外的排水、截水工作。
5、基坑内外均需设置适量的水位监测孔,以监测基坑范围内的地下水位,并可检测降水对周围水位的影响,控制周围地面的沉降。
3 结语
基坑属于临时性工程,其作用是提供一个空间,使主体结构的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。基坑设计必须密切结合基坑周边环境特点,采用灵活多样的支护方式,辅以优化的施工工艺和信息化施工,才能达到安全、合理、经济的支护目的。本文通过对篁庄大道下穿隧道基坑工程设计,望能对类似工程设计提供参考。
参考文献:
关键词:山区高速公路 质量控制 地质要求
1 山区高速公路建设地质要求
对地质现象和规律的认识(岩土工程勘察工作)是由面到线、由线到点、由表及里、由粗到细、由宏观到微观,逐步深入的,根据不同阶段应采取不同的方法和手段。
1.1勘察设计阶段
地质条件是客观存在的,山区高速公路在自然地质环境中穿行,并对地质环境进行改造,应该认识地质规律,尊重地质规律,在设计中充分考虑地质因素,遵循地质原则,从源头上尽量减少山区高速公路对自然环境的破坏,并且为施工和运营提供良好的条件。
1.2贯彻地质选线的原则
山区公路地质选线主要受到地形和不良地质现象的制约,主要的不良地质现象有滑坡、泥石流、岩崩、岩溶、岩堆(坡积层)、软弱土、膨胀士、湿陷性黄土、冻土、水害、空区以及强震区(高地应力)等,本阶段应尽可能详细地收集区域构造地质、岩石地层、水文地质、工程地质、地震地质、环境地质等方面的资料,利用遥感资料(卫片和航片),编制中比例尺(1:5万或1:10万)工程地质图和地质灾害(不良地质现象)分布图,图上标注大的地质构造(主要是断层)、重大的地质病害体,分析区域性的地质灾害发生条件,进行初步的地质灾害评估,配合路线方案设计,进行必要的现场踏勘和重点路段的调查,反复对比,优选出工程地质条件最好、地质灾害最少、工程建设对地质环境的不利影响最小的路线走廊带,真正贯彻地质选线的原则。
1.3遵循施工规律
遵循信息化施工、补充勘察、动态设计原则由于地质条件的复杂性和勘察周期的制约,有些复杂场地(岩溶、破碎带、岩性纵横向差异大的地区)或地形困难场地(陡坡、鱼塘等)在设计阶段难以布置充分的勘察工作量,无法查清场地详细工程地质条件。在施工期间,可以进行补充勘察,如对岩溶发育区或岩性差异大的场地逐桩钻探,对原进场困难场地通过施工便道进场钻探。施工中发现新的地质问题也要补充勘察,应该把施工期间的勘察工作视作设计期间勘察工作的重要补充。
2 质量控制的原则和方法
2.1把握施工检测
通过测量、试验的数据为依据,监理的试验、测量人员参加承包人的试验、测量工作的监督或旁站,进行有效的现场监督检查,同时按频率要求进行必要的抽检、抽测及复检、复测,以控制工程质量,通过验证试验、标准试验、工艺试验、抽样试验、验收试验等试验,以及对工程定线控制、施工放样、完工验收等测量工作的监督检查和认可,进行质量控制。各种试验、测量的项目,方法、频率、标准等均按部颁规程、标准、合同文件的技术规范进行,对承包人的质量保证体系的功能、人员素质、仪器设备、操作方法、资料管理等进行经常的、有效的监督检查,以确保承包人的自检质量,各种抽样检测频率原则上控制在20%,根据不同的测试项目和实际情况可适当增减。对采用新材料、新工艺、新技术的项目和无现成标准可循的项目,承包人应提供相关的科技资料及鉴定报告,拟定符合工程实际的暂行标准和规程,报总监审查业主批准后使用。
2.2施工程序有效监督管理
施工方法各施工工艺以及材料、机械、配合比等进行全方位的巡视、重点部位及关键工序全过程的旁站,全环节的检查,以达到对施工质量有效的监督管理,主要包括以下工作内容:
(1)驻地监理工程师及各专业监理工程师应每天巡视施工现场,发现并处理施工质量问题。
(2)现场监理工程师对隐蔽工程、重要工程部位、重要工序及工艺,进行全过程旁站监理,及时消除影响工程质量的不利因素。
(3)现场监理工程师应在每道工序结束后及时进行检查和认可,并现场监督承包人的试验抽取及施工记录,及时签认施工原始记录。
3 山区高速公路工程质量采取的措施
3.1质量控制措施
3.1.1高填路堤的质量控制
控制高填路堤的施工质量主要是确保高路堤的稳定性,高路堤稳定性的影响因素主要有:路基填料、边坡坡度、地基性质和水文状况,所以在高路堤填筑时采取的主要质量控制措施为:①设计时,应对高路堤进行稳定性验算:②高路堤填筑前仔细进行工程地质勘察,彻底处理下卧层确保地质承载能力:③通过试验检测选择适宜的路基填料;④严格执行路基施工规范,加强对密实度的控制与检测;⑤加强对高路堤的沉降观测与监控:⑥加强高边坡的超前防护。
3.1.2桥梁施工的质量控制
除了传统的质量控制外,对桥梁特别是大型桥梁采取施工控制措施,桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键措施之一,也是桥梁建设的安全保证。大型桥梁施工控制是一个施工一)量测一)判别一)修正一)预报一)施工的循环过程,施工控制的最基本要求是确保施工中结构物的安全,其次必须保证结构物的外形和内力状态符合设计要求,影响桥梁施工控制的因素主要有结构参数、施工工艺、施工监测、结构分析计算模型、温度变化、材料收缩与徐变、施工管理等,所以,必须建立完善、有效的控制系统才能达到预期的控制目标。
3.1.3加强公路隧道的质量控制
根据公路隧道建设的实践,应将隧道开挖及初期支护质量、隧道防排水施工质量、隧道施工监控测量作为主要质量控制目标,
超前预报水文地质情况为减少隧道施工的盲目性和事故发生率,保证隧道工程施工的顺利进行,应对开挖工作面前方一定距离工程、水文地质条件进行验证,及时超前预报,有的放矢地取应对措施。预报内容是尽可能取各种手段探明前方可能出现的坍塌、冒顶、涌水、溶洞、断层、瓦斯等地质灾害,并分析其对工程施工的影响程度。
隧道病害大多与水有关,隧道施工中防水、治水直接关系到工程质量和隧道的运营安全。公路隧道防排水是一项系统工程,总体上应遵循“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,对地表水、地下水妥善防治。
3.2质量监督措施
3.2.1加强质量保证体系的监督
这里所说的质量保证体系,实质上就是质量保证体系与行为和意识的统一,与合同履约的统一。在工程合同中,对业主、监理工程师、承包商在工程质量上的权利和义务予以了非常明确的规定,质量行为的检查,就是对这些承诺的核实,行为的规范,是质量保证的基本要素。
3.2.2加强山区高速公路重点和难点的质量监督
山区高速公路具有鲜明的特点,相应地我站把这些工程技术难点作为质量监督工作的重点,在路基工程方面,注意了高填深切等关键部位的质量控制:长大隧道工程方面主要抓了开挖、防水、支护工程的质量控制:桥梁工程着重在预应力、混凝土、钢筋工程及桩基、地基承载力的质量控制,抓了不同结构的加载程序:对高边坡防护着重注意了超前的意识:在环境保护方面引进了环境工程监理。
3.2.3加强质量检测监测工作
试验检测工作是工程质量管理中的一项重要内容,它不仅是评价工程质量缺陷和鉴定工程事故的重要手段,而且也是指导施工、控制工程质量的重要技术保证。因此,质量监督工作应有先进、科学的检测手段,才能保证其权威性、公正性和科学性。
4 工程质量缺陷与事故处理程序
关键词:公路隧道;机电设备;故障
引言
根据交通运输部的相关统计发现,截止到2012年,我国的公路隧道一共为8052.7km,其中65%的公路隧道都已经进入养护维修期。由于公路隧道会受到地理位置、管理体制等多种因素的影响,因此,大多数的高速公路设备维护仍然比较分散。这种比较分散的模式,虽然在企业运营初期对维护工作的展开能够起到一定的帮助,但是,随着运营维护管理工作的不断扩大,系统使用时间的不断正常,就需要企业不断的投入大量的人力、财力来对其进行支撑,而这样的情况,也使得企业的运营成本不断增加,难以提高企业的运行效率,造成了一系列的问题。本文从实际出发,结合笔者的工作经验,针对我国公路隧道机电设备故障响应中的问题,从多个角度对故障响应进行了分析,并对故障响应的机制进行了相应的探讨。
1公路隧道机电系统构成
公路隧道机电设备就是为隧道的有效的运营而提供服务的设备,其子系统包含的机电设备见表1。
2国内外故障响应研究现状及存在的问题
2.1国内外研究现状
(1)法律及规范2004年,美国出版了《公路和铁路交通隧道检查手册》,而法国的《劳工法》、《公共建筑规章》中也都对公路隧道机电系统做出了相应的规范,我国则在2003年颁布了《公路隧道养护技术规范》(JTGH12—2003)。(2)管理者对于隧道的养护管理,日本主要采用了5S方法,也就是整顿、清扫、规范、整理以及素养。黄章树采用先进的服务器模式,在能够对远程操作进行支持的基础上,使得各单位能够将相关信息传输到省局养护系统当中[3]。2005年,河南某公司开发了公路机电设备养护管理信息系统,利用设备管理的理论,建立了科学的管理体系,使得设备的养护能够规范化,并使得设备的养护效率得到了有效提升。在该体系当中,具有机构管理、设备养护管理、数据维护等多种功能,使得养护信息的管理问题得到了有效的解决。此外,北京某公司在巡检的基础上对养护管理系统进行了开发,利用数字技术,使得检验过程得到了优化,能够为单位提供可靠的数据。(3)使用者在美国颁布的《公路和铁路交通隧道检查手册》中,对隧道的检测方法以及检测程序进行了介绍,并对隧道的缺陷进行了分类,对于每个分类,该手册还给出了相应的判定标准。2006年,秦岭终南山隧道将RCM分析作为基础,在分析当中引入了预先维修概念的故障分析方法,该方法能够根据故障模式、设备功能等对故障的后果进行分类评估,并按照不同程度的故障后果,对预防的工作进行确定,同时将确定的预防工作在日常的检修当中进行反馈,使得公路隧道机电设备的维护能够得到不断优化[2]。
2.2存在的问题
(1)法律以及国家规范我国虽然已经颁布了相关法规,并提出了具体的养护管理要求,但却并没有对机电设备故障如何响应的内容系统地提及,缺乏一定的针对性,与此同时,我国也较为缺少公路隧道机电设备相关的法律。(2)管理者现如今,我国对于公路隧道机电设备的研究主要在对其维护系统的开发,其内容针对养护管理,但是,对于机电设备故障的研究则比较缺乏[3]。从一些研究当中虽然能够看到对维护的专门研究,但是对于故障响应的检测却没有系统提及。(3)使用者美国虽然颁布了《公路和铁路交通隧道检查手册》,但是在该手册当中并没有对检测之后的诊断进行深入的探讨,而2006年底通车的秦岭终南山隧道虽然提出了将RCM分析方法作为基础,但对于如何实现也没有进行足够深入的研究。
3故障等级划分
故障就是在设备丧失规定功能之后出现的相关现象。种类繁多是公路隧道机电设备的主要特点,除此之外,这些设备受到的影响因素也十分复杂,不同的因素之间还存在着不同的层次,这就需要对系统进行划分,并对子系统进行评判,随后将结果进行汇总,并对整个系统进行综合评判。在本文的研究过程当中,主要将公路隧道机电设备的故障划分为无故障、轻微、中度、严重以及极重五个故障等级,并根据相关的运算得出故障系数,表2为本文研究的故障等级分级。机电设备的故障响应,一方面要从设备本身的角度出发,另一方面还用从隧道的环境、安全等角度进行考虑,因此,实际的故障划分还需要相关部门结合当地的情况来制定[4]。
4故障响应机制
现如今,由于我国比较缺乏对设备故障响应的相关研究,因此就必须建立一套故障检测、诊断为一体的机制,从而实现对故障的快速响应。
4.1响应流程
(1)故障检测日常清洁、标定、检测设备时的车流等都需要进行相应的记录,从而建立完整的检测档案。如果一些内容依靠人力无法完成,则可以通过摄像头等设备对档案进行完善,从而实现系统检测。(2)分析诊断根据设备的寿命、能耗等记录,应对设备从出厂到当前所有的故障都进行相应的记录,并结合现有的记录对其功能做出相应的评估。(3)系统维护根据实际诊断得出的结果,对故障的等级进行确定,在确定故障等级之后,企业应及时安排相关人员对设备进行维修,并确定维修的范围、时间,从而提升维修效率。
4.2故障响应一体化机制
公路隧道系统十分庞大,涉及到很多设备,因此传统的方法已经难以满足现代的需求。本文认为,可以利用互联网技术解决该类问题,可将故障检测、系统维护等内容在一个操作系统中进行综合,包含有信息监测、机电信息查询、分析诊断等模块,此外,在维护模块中还应包含维护的五级界面,对应故障的五个等级。除此之外,在该一体化系统中,还应包含隧道信息修改的模块,从而利用信息系统平台的方式实现故障响应一体化[5]。
5结语
数量大、种类多是公路隧道机电设备的主要特点,除此之外,其中还包含着很多会对故障等级造成影响的因素,可以说,公路隧道机电设备是一个十分复杂的系统,其评定指标的选取会对最终的响应等级造成直接的影响。这就需要建立故障等级划分评价指标体系并不断完善。在本文的研究中,笔者利用互联网的信息平台,实现了响应一体化机制,但是由于篇幅有限,还有很多没有提及到的部分,而对于平台的信息交互,也仍然需要进一步的进行开发。
参考文献:
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[3]黄章树.公路隧道养护管理信息系统的设计与实现[J].电脑开发与应用,2012,15(6):2-3.
[4]申敏.公路隧道穿越软弱破碎煤系地层及采空区施工安全控制技术解析[J].交通世界,2017(7):108-109.
关键词:高速公路,桥隧连接工程,隧道洞口;施工技术
中图分类号: U412.36+6 文献标识码: A 文章编号:
近年来,国家大开发,尤其是对西部资源的开发,因此就需要大量地修建高速公路,方便运输与交流。而这些地区大多地势比较崎岖,高速公路的桥梁与隧道的连接工程技术就非常重要,关系到整个高速公路的建成。但是,目前在我国的高速公路技术规范中还没有对桥隧连接工程进行明确和专门性的规定,桥隧连接技术在行业中还属于开放性的课题,没有达成统一的规范。因此,对高速公路桥隧连接工程的技术研究具有重大意义。桥隧连接工程中包括桥台的施工技术以及隧道洞门的施工技术等。本文主要探讨的是高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工中的关键技术。
1隧道洞口的选址
隧道上方的岩石能否形成自承体系,对隧道的影响非常大,决定了该隧道是否容易坍塌,能否建成。由于各座山的山势不同,岩石质地不同,其自承力也不同。所以在建隧道洞门的时候,要对隧道洞口进行准确的选址。工程技术人员要先对当地的地势等方面进行实地的勘察、设计与探究,仔细分析,才决定隧道洞口的选址。例如某高速公路桥隧连接工程,地势是缓倾状单斜构造,岩层连续,附近没有发生过山体断裂、滑动或错落等变形或破坏现象,因此是属于山体比较稳定的区域。但是,这里的岩石主要是强风化的石英砂岩,这种岩石具有裂隙岩体变形破坏等特点,容易掉块和坍塌。综合来讲,该山体是比较适合建隧道的,但是在洞门施工的时候,就要针对岩块的问题进行重点的技术研究。
2浅埋隧道洞口段的施工技术分析
在浅埋隧道施工中应尽量少或不刷坡,超前支护后进洞,尽量采用人工开挖,施工支护采用格栅钢架、锚杆、钢筋网、喷射混凝土组合的支护形式,并采用先墙后拱的衬砌方法。由于浅埋隧道覆盖层很薄,隧道上方的岩土很难形成自承体系,而且围岩早期压力大,变形快,如果对隧道变形控制不当,围岩会很快松弛,产生开裂破坏,将导致直达地表面的塌陷。所以,浅埋隧道开挖时应强调围岩变形的控制而小应强调围岩变形的释放,必须采用强度较高和刚度较大的初期支护,限制土体变形,以免破坏土体结构。
对需要控制地表下沉的隧道,为有效地减少围岩变形,应及时浇筑二次衬砌,不应等到围岩变形速率
施工方案和措施:(1)除去地表的杂草后进行喷锚支护,然后在拱部衬砌轮廓外水平打入两排m42小导管,间距40cm,长度4m,环向间距30cm,纵向3m一环,钢管上钻孔以进行注浆固结围岩,完成喷锚支护后再开挖进洞;(2)隧道开挖采用台阶法,分拱部、中层、下层三部分,采用小导管超前支护和格栅钢架支撑。径向采用WTD25锚杆和普通砂浆锚杆,锚杆长3m,环向间距lm,纵向间距0.5m,并挂网喷厚20cm的混凝土;(3)每完成6个循环后施作套拱,即刚度较大的混凝土支护。开挖断面已预加大25cm,因此混凝土支护不致侵入衬砌断面;(4)下部开挖时为避免围岩暴露面过大,造成坍塌,分上下两层台阶开挖。开挖后仍然设格栅钢架、锚喷支护及混凝土支护,支护参数同拱部,各层间格栅铡架必须焊接牢固;(5)衬砌紧跟掌子面,直到安伞通过后再施作仰拱。形成衬砌环后,再进行拱部开挖。
3隧道洞口岩堆段的关键技术分析
山体中的岩堆一般都是岩石在长期的风化作用下由于重力作用而来到坡脚的,因此大多都是碎石或块石。这些堆屑物结构松散,不稳定,“一触即溃”。另外,岩堆的休止角一般与山体坡度接近,所以就更加容易坍塌了。因此,当隧道洞口修建过程中遇到岩堆时,要特别地加强支护,还要对地表水进行拦截,把岩堆中含有的地下水排除,然后再用混凝土支护来对抗强大的侧压力。如我国西南地区,山地居多,而且气候潮湿,处理隧道洞口岩堆段的一般方法是:(1)岩堆排水,拦截地下水,对仰坡刷方,建立钢筋网混凝土支护,钢筋网的尺寸大约是0.2m×0.2m,混凝土厚度约0.05m;(2)隧道靠山侧施作衬砌,并在外缘约1m的地方插入3排长约13m,间隔约1m,呈梅花状排列的676钢花管,然后对地表进行注浆和加固,注浆深度一般是基岩以下的1m处;(3)洞口段40m的地方在开挖之前要先用长5m,环间距30cm,纵间距4m的小导管进行注浆以作超前支护,小导管的外插角是l0度和3度,这两种外插角小导管相互间隔,其次,在洞口40m一90m的范围内,隧道的拱部同样要用小导管注浆,不过要求不同,这种小导管长5m,环向间隔是0.4m,纵向间隔4m,外插角是2度;(4)三层台阶开挖,即拱部、中层和下部,拱部在开挖进尺80cm后,要及时设置格栅和锚网喷,并加设混凝土支护,厚0.25m;下部在开挖之后要用焊接的方式把中部格栅和拱部格栅铡架连接成环;(5)及时施作仰拱,形成一个全环封闭的结构,以稳定整个隧道洞口。
4偏压隧道洞口段施工技术分析
偏压隧道是指承受显著不对称荷载的隧道,形成原因又地形、地质和塌方等原因。洞口段的偏压一般由地形原因造成,到洞顶覆盖层较薄、地面横坡较陡、围岩类别较低,隧道将承受偏压,多见于傍山隧道。也就是说,到隧道拱肩外侧围岩覆盖厚度小于不同罔岩等级的特定值时,将引起洞项上方岩体下沉,在岩体内形成两个非堆成滑动面,使隧道承受显著不对称荷载,开挖时易坍塌,衬砌后易开裂。所以偏压隧道洞口段施工,要注意尽早支护和衬砌形成环以抵抗靠河侧较大的围岩压力,可能的情况下应在靠河侧加设辅助措施增强其抗压能力,如增设钢筋混凝土或锚杆挡墙护坡设施等。
在实际工程中,可根据隧道类型的不同选择不同的但合理的洞门施工方法和顺序。对于桥隧连接条件下的隧道洞门施工,则需要格外注意。当桥台在隧道洞门外时,需要在隧道洞门开挖时注意洞门周边围岩的稳定性,因隧道开挖有可能发生滑动、坡面崩塌时,应在隧道开挖之前,对坡面进行处理;当桥台在隧道洞门内时,由于桥台在洞门开挖后施工,桥台的开挖会对隧道围岩造成二次扰动,因此在洞门开挖的时候应该实施较正常开挖时更强一等级的支护,以使围岩在经受二次扰动时有更强的稳定性。另外,桥隧连接条件下的隧道洞门开挖应尽量以人工开挖为主,弱爆破为辅,禁止使用强爆破。
5结语
隧道洞口的施工技术是桥隧连接工程的关键部分。每一个山体的地形、地质都不同,而且非常复杂,再加上目前我国对高速公路桥隧连接工程尚未有明确的规范。因此,施工技术人员在施工之前,先要实地勘察,形成团队研究和分析,因地制宜,采用不同的施工技术,为我国经济发展做出贡献。
参考文献:
[1]杨国柱.隧道洞口段危岩落石风险评估[J].现代隧道技术2010(6).
[2]王飞.山区高速公路桥隧相连技术的研究与应用[J].公路工程与运输,2008(11).