前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的隧道工程分类主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
隧道工程课程内容覆盖面广、零散,传统教学模式难以达到理想效果,迫切需要创新教学模式。结合该课程特点,可采用模块化教学方法进行教学。根据涉及科学、工程问题的不同,将该课程内容划分为基本概念模块和地质、力学及支护结构模块、传统施工方法模块、非传统施工方法模块、管理与维护模块等。此外,还提出按照工程项目建设阶段来划分课程模块,进一步丰富了隧道工程课程模块化教学方法。实践表明,该教学模式有助于学生深入理解课程内容,帮助学生建立专业知识体系。
关键词:
隧道工程;模块化教学;学习迁移理论;教学研究
近年来,随着高速公路、铁路建设及城市地下空间开发的蓬勃发展,出现了越来越多的隧道工程,交通、市政建设领域对隧道工程专业技术人才的需求量不断增大。培养创新能力、应用能力及解决能力实际问题较强的应用型专业人才是地方本科院校的主要办学目标之一[1-2]。笔者在隧道工程教学过程中发现,该课程内容覆盖面广,且较为零散,采用按教材章节顺序进行授课的传统教学模式难以达到良好效果,亟需探索新的教学模式。起源于德国的“模块化教学”[3]方法,可以较好解决上述问题。该方法是基于学习迁移理论基本原理,把课程内容分解成若干个部分,再将具有相同或相近主题的内容进行整合,形成具有内在联系的单元模块并进行教学[4-6],可以提高学生学习的灵活度,激发学生学习的积极性和主动性,进而提高教学质量。文章以武汉工程大学土木工程专业、道路桥梁与渡河工程专业为例,探索模块化教学方法在隧道工程课程中的应用。
一、隧道工程课程特点及教学现状
(一)内容覆盖面广
目前我校采用的教材是彭立敏、刘小兵主编的《隧道工程》[7],同时参考了丁文其[8]、覃仁辉[9]、朱永全[10]等主编的教材。这些教材的主要内容大体上包括:绪论、隧道勘测设计、隧道主体结构与附属结构、围岩分级与围岩压力、隧道支护结构的设计计算、隧道施工方法、隧道施工工艺及技术、高速铁路隧道、隧道常见病害及处治方法、隧道施工组织与管理、运营管理与维护等。可见,隧道工程课程内容涵盖面广,包含了规划、设计、施工、运营管理等过程的各个方面,既有基本概念和理论,又有施工工艺和方法;既包含技术层面问题,又包含管理层面问题。
(二)主要内容之间独立性强
隧道工程课程不仅知识点多,而且其主要内容之间具有较强的独立性。如隧道勘测设计、围岩分级、围岩压力等,主要涉及工程地质、岩土工程勘察、岩体力学等知识;隧道主体结构与附属结构,主要涉及建筑结构等知识;隧道施工,主要涉及工程爆破、工程机械等知识;隧道支护,主要涉及岩土工程、建筑材料等知识。
(三)与先行课程关系密切
隧道工程课程一般在第七或第八个学期开设,在此之前,学生应修完所有专业基础课和大部分专业方向课,掌握相应的专业基础知识。该课程的主要内容和先行课程之间存在密切联系.
(四)教学困境
综上,隧道工程课程内容庞杂,涉及土木工程专业大部分基础知识,导致学生在学习该课程时存在理解不透彻、记忆不深刻等问题,学习积极性普遍不高。如何激发学生学习兴趣,是授课教师面临的一大挑战。另一方面,隧道工程课程内容具有较强的综合性,如将这些零散的内容按照某种属性或规律进行适当归纳、分类,使之成为若干个相互联系的有机整体,则不仅能够提升学生的学习兴趣,还可以帮助学生构建专业知识体系,使学生对专业知识的认知和理解上升到新的高度。
二、模块化教学设计
针对上述问题,采用模块化基本理论和方法,并根据涉及科学、工程问题的不同,将隧道工程课程主要内容归为基本概念、地质及力学问题、施工方法、新技术新方法、运营管理与维护等5个模块,具体分述如下:
(一)基本概念模块
主要包括隧道的定义、分类、发展历史、隧道主体结构与附属建筑等。隧道工程是地下工程的一种,有别于一般建筑工程,该模块主要介绍隧道工程中的名词、定义及相关基本知识。
(二)地质、力学及支护结构模块
主要包括隧道工程勘测设计、围岩分类、围岩压力、隧道支护结构的计算等。隧道修建在岩土体中,其支护结构的形式主要取决于围岩的工程特性,隧道开挖与支护的核心问题是围岩力学特性及围岩与支护结构的相互作用,即围岩的地质力学问题。
(三)传统施工方法模块
主要包括钻爆法施工、掘进机法施工、隧道辅助施工作业、新奥法等。根据隧道工程所在岩土体性质的不同,可以分为岩质隧道和土质隧道。岩质隧道多采用钻爆法或掘进机法施工,土质隧道多采用盾构法(掘进机法的一种)。新奥法不是具体的施工方法,但目前几乎所有隧道的施工都采用新奥法的基本理念和原理。
(四)非传统施工方法模块
主要包括高速铁路隧道工程、城市地铁隧道工程、海底隧道工程等。近年来出现了上述特殊环境和技术条件下的隧道工程,与之配套的新技术、新方法也日趋成熟,其占有重要地位。
(五)施工管理与运营维护模块
主要包括隧道施工组织管理、运营阶段的养护与维修等。隧道工程是隐蔽工程,在施工过程中作业空间有限,作业环境危险性高,且各工序之间相互干扰大。在正常运营阶段,车辆冲击、废气排放、地下水、围岩等因素对衬砌耐久性造成不利影响,隧道交通事故、火灾等更是会造成严重后果。这两个方面的问题均需要通过实施管理来解决。上述方法是将隧道工程作为土木工程的一个分支学科来进行探讨,包括理论、方法和工程技术等多个方面。此外,和桥梁工程、道路工程、房屋建筑工程一样,也可以将隧道工程作为工程项目的一种,相应的课程主要内容围绕隧道工程从规划到设计、施工,再到后期管理等。按照该思路,可以将隧道工程课程的内容划分为:隧道工程基本理论与基本概念、隧道工程规划选址与设计、隧道工程施工、隧道运营管理4个模块,这4个模块则直观反映了隧道工程项目建设的大体流程。
三、模块化教学实施及效果评价
武汉工程大学土木工程专业创办于1992年,是学校“十二五”重点建设学科之一,为一级学科硕士学位授权点、湖北省楚天学者设岗学科、省级品牌专业。该学科现设有建筑工程方向、交通土建方向,以及道路桥梁与渡河工程。隧道工程是我校土木工程专业(交通土建方向)及道路桥梁与渡河工程专业学生的专业方向课。2014年开始,将上述模块化教学方法应用于我校土木工程专业(中英班)、土木工程专业(交通土建方向)及道路桥梁与渡河工程专业的隧道工程课程。首先,从内容属性的角度出发进行模块划分,在讲授每一个模块之前,提醒学生复习与之相关的课程内容;在讲授课程的过程中,提醒学生讲授的内容涉及哪些专业基础知识,从而让学生认识到专业基础知识对于后续专业课学习的重要性。其次,在每一个模块内容讲授完毕时,归纳总结该模块的主要内容,详细分析将这些内容作为一个模块的原因,让学生理解同一模块中各部分内容之间的内在联系。再次,在全部课程内容讲授完毕时,引导学生回顾课程内容,分析各部分内容之间的逻辑关系,帮助学生建立专业思维,构建专业知识体系。最后,采用上述工程项目建设阶段模块,引导学生再次回顾教学内容,可以有效促进学生的开放性思维,并全面提升学生运用专业知识分析和解决工程问题的能力。经过一年多的模块化教学探索和实践,该课程教学取得了一定成效,学生的学习积极性得到普遍提升。学生反映,在学习隧道工程课程过程中,较全面地回顾了先行课程涉及到的知识,对专业知识体系的认识上升到了新的高度。
四、结语
基于学习迁移理论基本原理,按照涉及科学、工程问题的不同,将隧道工程课程内容分为基本概念模块以及地质、力学及支护结构模块、传统施工方法模块、非传统施工方法模块、管理与维护模块等。此外,按照工程项目建设的阶段,将该课程内容划分为:基本理论与基本概念、规划选址与设计、施工、运营管理4个模块。二者联系紧密,互为补充。实施该模块化教学方法,提高了学生的学习积极性,促进学生深入理解课程内容,培养学生运用专业基础知识分析、解决专业问题的能力,帮助学生构建专业知识体系,收到了良好效果。需要指出的是,模块化教学方法绝不是简单地将课程内容划分模块分别讲解。在实际操作过程中,需要引导学生去分析、思考划分模块的依据以及各模块之间的内在联系,并站在教材编者的角度去分析课程的内容构成,从而帮助学生构建专业知识体系,培养学生善于运用专业知识分析和解决实际工程问题的习惯和能力。课堂上应适当组织学生进行研究性学习,并布置课程作业,充分发挥学生自主性,实现师生之间互动。
作者:王章琼 黄民水 余浩延 单位:武汉工程大学资源与土木工程学院
参考文献:
[1]高.应用型人才培养的“模块化”建筑教学研究[J].高等建筑教育,2015,24(2):73-77.
[2]路江.浅析模块化教学改革中的若干问题[J].合肥学院学报:自然科学版,2015,25(2):74-77.
[3]徐理勤,赵东福,顾建民.从德国汉诺威应用科学大学模块化教学改革看学生能力的培养[J].高教探索,2008,24(3):70-72.
[4]赵超.大学语文“模块化教学”探索[J].教育评论,2014,30(12):125-127.
[5]李向农,万莹.留学生预科汉语模块化教学模式的探索与实践[J].华中师范大学学报:人文社会科学版,2013,52(6):176-181.
[6]王淑青,雷桂斌,熊正烨,等.基于模块化的单片机实践教学模式改革[J].电气电子教学学报,2014,36(4):100-104.
[7]彭立敏,刘小兵.隧道工程[M].长沙:中南大学出版社,2009.
[8]丁文其,杨林德.隧道工程[M].北京:人民交通出版社,2012.
关键词:隧道工程 塌方 原因 防范措施
塌方是目前隧道工程建设施工过程中较为常见也是较为典型的一种施工事故。塌方对隧道工程的建设有着较为明显的影响,一旦发生塌方事故,不仅会造成隧道工程工期的延误以及工程费用的大幅度增加,还会危及到施工人员的人身安全,严重的甚至会造成重大的人员伤亡。塌方事故一旦处理不当,就极有可能给隧道工程的施工质量和工程管理造成巨大的安全隐患,给工程后期的养护和维修工作带来极大的挑战和困难,因此,全面了解和分析隧道工程建设施工过程中造成塌方事故的原因,并积极的采取有效的措施进行防范是十分必要和重要的。本文就造成隧道工程出现塌方现象的原因进行分析和讨论,并就如何加强隧道工程塌方事故的防范提出自己的建议和看法,以期减少和避免隧道工程塌方事故的发生,促进隧道工程建设的安全、可靠、高质、高效。
一、隧道工程塌方的原因
目前,在隧道工程的施工过程中,造成塌方事故发生的原因有很多,其主要的影响因素包括以下三个方面的内容,即地质条件的不良,施工设计的不合理,以及施工方法措施的不当。其具体内容如下:
1、地质条件的不良
隧道工程由于地质条件的因素造成塌方事故的表现主要体现在以下三个方面,即:
1)有些隧道工程所处位置的岩层受到地下水破坏的影响严重,造成地下岩层的稳定性、牢固性的降低。而隧道工程的主体框架正是依托于这些岩体结构架构起来的,岩体结构的破碎、不稳定,使得出现塌方事故的概率提高,造成隧道塌方的频发。
2)一般情况下,当隧道工程恰巧遇到裂隙、褶曲、溶洞、断层或着软硬相差较为悬殊的岩层分界处时,由于这些地方的地质结构的稳定性差,就极易出现工程的塌方。
3)当隧道工程穿过稳定性较差的软弱地层时也容易造成工程的塌方。这些软弱地层包括风化极严重的岩层,含水量较大的土层,成流砂状的松散层以及泥沙夹砾石的堆积层等。
2、施工设计的不合理
有些工程的设计人员对工程现场的勘测不够全面,导致所搜集掌握的工程现场地质资料不全面、不完整,使得设计人员在进行工程施工设计时,不能正确的预估到施工现场可能存在的不良的或者特殊的地质条件,导致设计人员将隧道设置在不应该穿越的地理位置上,或者是没有设计及时、有效的支护参数调整,当工程的地质条件发生变化时,就极易导致隧道工程施工的塌方。
3、施工方法措施的不当
在隧道工程建设过程中,由于施工人员对地质条件缺乏全面、详细、准确的认识和分析,导致在施工时采用了不恰当的施工方法而造成隧道塌方也是其塌方事故多发的一个重要的原因。
1)施工过程中地质条件发生改变而没有相应有效的措施进行补救(例如隧道围岩分类等)。同时,所选用的施工方法对工程现场的地质条件不相符,导致开挖后的情况与先前施工设计的情况不符,进而引起隧道工程的塌方。
2)开挖不到位造成的塌方。例如由于爆破方法的不当或者挑顶方法的不当而引起的隧道塌方。
3)有些工程的施工安排和工序间距的安排不科学、不合理,造成衬砌、支护等施工没能及时、有效的配合隧道的开挖,进而使得岩层因暴露时间过长而出现塌方。
4)由于爆破过程中的用药量过大,使得产生的震动过大而引起的岩体塌方。
5)没有及时、有效的处理第一次塌方而导致再次塌方的出现。
二、防范隧道工程塌方的措施
对待隧道工程的塌方事故应以预防为主,当塌方事故发生时,一定要迅速、及时的进行合理、有效、妥善的处理,以避免因处理不及时、处理方法不当等造成隧道工程大量物力和人力的消耗,影响到工程施工的进度。对隧道塌方的防范措施主要有以下几种方法,即:
1、做好施工前的准备
施工单位要对工程现场的地质情况进行全面、详细的了解和分析,充分掌握现场的地质状况,明确施工过程中的重点、难点和疑点问题,并分析找出容易发生塌方的地段加以适当的加固和防护措施,做好施工前的防塌措施。
2、先排水
在进行隧道的施工时,要首先分析和研究施工现场地表及地下水的来源和活动,并分析它们对隧道的影响程度,而后进行隧道的排水施工。一般排水施工的内容包括:
1)先在工作面运用井点法进行降水,而后再进行隧道的排水。
2)在对地表的水系统进行处理时,要通过在洞顶的地表设置排水沟和截水沟将水排引出山体,并用粘土将山体的地表裂缝塞填夯实,以防止地表水的下渗。
3、弱爆破
在进行山体爆破时,可选用低威力的炸药,并严格控制炸药的用量。同时通过钻浅眼、多布眼的方式,最大可能的避免因爆破造成围岩受震松动而引起的塌方。
4、短开挖、紧支护、快衬砌
在开挖时要尽量缩短施工的环节,加强支护和衬砌措施,做到短开挖、紧支护、快衬砌,从而提高施工的速度,减少围岩暴露的时间。
结语
塌方事故大多发生在地质条件差,岩层松软、错乱的地段。因此,施工单位在进行隧道工程的塌方防范时,一定要对施工现场的地质环境进行全面、详细的了解和掌握,并对有可能发生塌方的地段进行有效的加固和处理,通过多种不同的方法和手段加强隧道施工的安全性、可靠性和牢固性,从而减少和避免塌方事故的发生,确保隧道工程施工的质量和安全。
参考文献:
[1]周先仓.高速公路隧道施工塌方原因及控制对策研究[J].山西建筑,2012(05)
[2]李森,王志刚.隧道施工中塌方的预防与处理[J].山东交通科技,2008(03)
[3]周云.结合某隧道工程塌方原因与处理方案[J].建筑与工程,2009(23)
关键词:人工智能、隧道工程、应用、智能化
Abstract: in the traditional tunnel construction in our country and the design process, the use of the experience that the construction development under the limitation of the tunnel. Therefore, the emergence of artificial intelligence should cause our attention, should try to use artificial intelligence to the tunnel engineering. This article through the introduction, use of artificial intelligence, as well as in design and construction and later maintenance and introduces the application of artificial intelligence. Tunnel engineering, artificial intelligence, will make the relevant technology of tunnel engineering optimization, thus greatly improve the tunnel engineering of comfort, safety, high efficiency and energy saving.
Keywords: artificial intelligence, tunnel project, application, intelligent
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言
隧道工程是土木工程专业岩土及地下方向的一门专业课,也是核心和代表性的必修课程之一,其目的和任务是使学生掌握隧道的基本概念与构造、基本力学原理、施工作业方法、最新设计理念及行业规范等专业知识,具备隧道工程的设计能力、隧道工程相关技术和研究工作的基本素质,为从事各类隧道工程建设的设计、施工及维护管理奠定基础。在我国,许多建筑企业大都已经配备了现代化管理技术的硬件系统,并且已经在各自的实践中日益发挥着重要的作用。现代计算机水平、电子技术水平以及通讯技术水平的提高,从物质上为隧道工程智能化提供了一定的条件;而人工智能学科的发展也为实现隧道工程智能化奠定了理论基础。因此,在隧道工程界发展智能方法就成为可能和必要了。
二、人工智能在隧道工程中的现状
人工智能作为一种外向型的学科,是通过运用计算机等来模拟人类智能活动能力的科学。这就需要对研究它的人提出较高的要求,既要懂的有关人工智能的知识,又要有极为稳定的数学水平。人类的有些思维抑或判断,是智能机器应该掌握的,不仅如此,智能机器还要有执行一项或多项任务的能力,有独立的操作及解决问题的能力。不仅在隧道工程上,在其他更为高端的方面,智能化的运用一样很多。在我国,人工智能仍处于初步发展的阶段,还有很多的发展空间。但是,随着我国在人工智能上的认识不断提升,人工智能得到更为快速的发展。尤其在隧道工程中,人工智能的发展更为快速。只是,由于隧道工程中运用的是较为随机,模糊的天然材料及工程岩土。导致隧道工程中的人工智能的运用还有待提高。在隧道工程中,智能化的运用还仅仅处于概念性的阶段,仍然有很长的路要走。在我国的现阶段隧道建设中,人工智能的运用仍不够成熟,缺少理论及实践上的经验,没有一套行而有效的方案。导致在隧道的建设中,常常出现浪费工程材料的事情出现。因此,在我国智能化较为落后的情况下,我们要努力的去学习国际上先进的人工智能技术,并实施于我国的隧道事业中。使得我国的隧道事业能够得到长足有效的发展。而且将人工智能引入能在隧道工程中的应用将会极大优化隧道结构的设计和施工,在隧道的运营和监控中也会起到事半功倍的效果。
三、人工智能在隧道工程中的应用
1、隧道工程设计的智能化
在隧道工程设计中,在我国目前的设计施工中,设计师们主要依靠经验来进行隧道的施工设计,并没有一套成熟的智能化设计标准。因此,很有必要提高人工智能隧道工程设计中的水平。应用人工智能进行隧道设计能够更加深入的,更为方便的进行隧道设计。运用智能化,可以提高设计的效率,提高设计的准确性,因此,在隧道设计过程中,智能化的运用显得极为有效。
2、隧道施工的智能化
在隧道施工过程中,应用智能化可以有效的提高施工的效率,提高施工的安全性。设计师可以通过计算机的运用,更加方便,快捷的进行施工的进行,通过计算机,可以更加直观的看到施工过程的全过程,可以更加有效,及时的对施工过程中出现的问题进行解决。总之,智能化在施工过程中的运用,可以大大的提高施工工程的效率,提高施工的安全性。在施工过程中,使用智能机器,能够提高施工的效率。
3、隧道运营维护的智能化
在隧道的后期运行过程中,智能化也起着关键的作用。隧道的后期维护及保养,在隧道的建设中一样起着重要的作用。因此,要重视隧道的后期维护及保养。而智能化在隧道后期维护的作用有显而易见,因此,要提高智能化在隧道后期维护过程中的运用。运用计算机对隧道中的运行状态进行适时地检测及维护,保证各设备正常高效的工作。使得各设备都在有效的监控下,进而做到对各设备进行及时的监控,做到有效及时的维护。在消防监控中,智能化也起着重要的作用。监控人员可以通过计算机等人工智能的使用,及时的对消防监控进行有效的控制。在发生火灾时,可以通过地理信息系统对火灾地点进行确认,以达到及时的对火灾进行处理。运用智能化对火灾进行监控和处理,可以有效的控制火灾的后期蔓延。
五、隧道内设置无线通信的必要性
目前,在国外,隧道的建设工程中,人工智能的运用较我国相比,成熟很多也得到了更多的应用。但是计算机等一些智能机器,缺少灵活性,不能及时有效的应对隧道施工过程中出现的一些突发事故。所以,需要我们建立一套有效的无线通信设施,以便我们能够及时的掌握隧道工程中设计施工或者后期的维护中可能出现的状况,并及时进行解决。而作为智能机器的研究者,设计师们应该建立一套有效的反馈机制,把所得到的结果反馈给知识库,修改已知的知识,让它得到的结果更准确,更具有可用性。赋予智能机器独立解决,独立处理数据的能力。因此,应该提高设计专家的能力,使得智能机器的使用更加合理,更加有效。对于操作智能机器的人员,也要有较高的专业素养,才能够熟练的对智能机器进行操控。所以,一套有效的无线通信设施的建立在隧道工程中显得尤为重要。
四、人工智能在隧道工程中的发展前景
在我国,人工智能的使用尽管只有短短的十几年,但是,其在隧道工程中的运用已经得到极为快速的发展。现在的人工智能技术在我国的使用,已经有了自己的专业上的定位,作为隧道施工中的使用工具,人工智能也仅仅扮演者决策的工具,是人类设计师的助手,而且仅此而已。它不能代替人类的设计师,不能进行独立的设计,施工。而且在我国,人工智能也渐渐的走向商业化的道路。人工智能是人类运用自身的智慧,施以计算机或者其他智能机器一套有效快捷的理论系统。在工作过程中高效及时的帮助人类处理工程中的任务。人工智能技术本身从简单的基于规则的系统迅速地发展到比较复杂的基于框架的、面向目标的、基于实例的系统,不断扩大它在解决隧道工程问题的适用性和有效性。但它也不能替代其他行之有效的方法。事实上,人工智能技术未来的发展方向是复合系统,即基于知识的、基于实例的、神经网络系统、遗传算法、模糊集合、概率方法和定量计算方法的混合。虽然人工智能技术能大大优化隧道工程中的各项工作,但是我们还应该注意到,其作为一门新兴技术,在隧道工程中还存在一些不足之处。比如它的专家系统部分。一个人类专家可以在实践过程中不断地丰富自己的知识,使自己做出的结论在结合实践后反馈回自己,让自己修改错误。人是一个负反馈智能化水平低,交通运营状态依赖于闭路电视监预先诱导;通风控制依据CO/VI(能见度)的检测值,不能做到预控;照明控制按天气和时间段进行分级控制,不能做到任意点的自动控制;初期设计考虑光通量随时间衰减问题,致使初期照明亮度很高,增加了运营成本。火灾时与堵塞时的交通组织与诱导研究不够,预防措施不力。
五、结语
综上所述,随着经济的发展,技术的提高,观念的更新,人工智能在隧道工程中的应用,将使资源配置得到优化,使工作效率得到有效提高。隧道工程中的人工智能,将会极大优化隧道结构的设计和施工,在隧道的运营和监控中也会起到事半功倍的效果。
参考文献:
[1] 郑臻毅:《隧道火灾自动报警探测器选用》,《中国交通信息产业》, 2004年02期
[2] 韩直:《公路隧道机电系统主要存在四个方面的问题》,《中国交通信息产业》, 2004年02期
关键词:影响隧道;地质条件;探讨
中图分类号: U45 文献标识码: A
引言:隧道工程的地质条件是影响隧道方案选择的关键因素,隧道工程的岩土介质、地质结构、水文地质等因素会对隧道山体稳定性、深部稳定性以及围岩稳定性造成影响。因此,为了隧道工程的施工安全与运行安全,必须对隧道工程地质情况及影响稳定性的因素进行勘察、分析。
1、与隧道工程相关的地质条件
1.1地下水和地表水
在隧道施工的过程中必须要考虑到隧道施工路线中是否经过某些河流,因为地表水的含量变化会对隧道的安全造成影响。这就要求在施工之前,要尽可能获得该区域的详细水文信息,以确保隧道施工和建成后的安全性。
地下水通常分为以下几种:孔隙承压水、上层滞水和基宕裂隙水。这三种类型的地下水受到不同自然因素的影响,会造成地下水水位、水压、水流的变化,影响隧道工程施工安全。
1.2地形和地貌
地形和地貌是地质构造运动的外在表现,根据地形和地貌可以分析出该地区地下的宕石分布以及地质构造等因素。根据分析结果可以设计出相应的施工方案以及对于施工过程中可能出现的安全隐患做好预防措施。
1.3地质构造
需要考虑到两个主要因素:施工区域的地质构造和隧道所在山体的工程地质构造。
2、隧道工程地质的勘察方式
为了准确掌握隧道区域工程地质特点、水文地质环境、不良地质情况,对实际围岩状况进行级别分段,为隧道工程的设计与建设提供科学处理方案,需要对隧道所处区域进行地质勘察。地质勘察主要采用地质调绘、地质钻探、高密度电物探法、地震勘探与钻孔超声波检测、抽水与压水试验、瓦斯检测等方法。
2.1隧道工程地质调绘
地质调绘的方法主要包括追索法与路线穿越法,对工程整个地质单元与隧道区两部分地质体进行分析。通过地质调绘,能够查明岩堆、危岩、软土、瓦斯、地下水等不良地质的分布情况。
2.2地质钻探
由于隧道区域地层与岩性变化的多样性,进行地质钻探时需要布置多个钻孔,加大钻孔分布范围。钻探方式主要是采用金刚石或合金钻进,对地质围岩破碎带,采用无水反循环钻进工艺。钻孔的深度除有特殊要求外,应当深入隧道设计标高2m~3m以下。钻进岩芯取样率要求破碎岩层与强风化层不小于50%,完整基岩不小于80%,覆盖层不小于50,钻探钻进过程中,仔细测定地下水位,并及时记录岩土分层、地下水位、钻进进尺速率等。
2.3高密度电物探法
对钻探方式难以查证的地质,则可以采用高密度电物探法,物探仪器主要是用α排列方式予以高密度数据采集,利用软件进行二维电阻率成像反演,能够准确判断地质情况。
2.4地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速
因隧道区域地层岩性多样化,地表风化程度不同,地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速技术逐渐被应用。地震勘探仪器主要采用折射波法,通过定性划分结合定量指标的整体分析,确定岩石风化情况与隧道围岩类型。
2.5抽水与压水检验方式
条带状岩层组成的山岭,有较多含水单元与隔水层,其透水性与含水单元具有较大差异。为了能检验出准确的洞身段各岩层的裂隙与透水性,准确预判隧道涌水量,于钻孔施工结束后分别实施抽水与压水试验。
抽水及压水试验主要使用自制提桶与专业高扬程空气压缩机抽水与压水设施,其中提桶抽水试验用于地下水位较浅的地段,空气压缩机抽水和压水应用于地下水位较深或无地下水的岩层。
2.6瓦斯检验
主要采用一套煤管、一套瓦斯解吸仪、两个取样瓦斯罐予以瓦斯检验,具体方法为:钻孔遇煤层后,下采煤管采煤同时迅速装灌后封闭,5min内进行解吸,获得现场瓦斯解吸量,最后采用图解法算出瓦斯耗损量,二者相加即为煤层瓦斯逸出量。
3、关于工程地质环境对隧道工程的影响
在建设长大隧道、深埋隧道过程中,会遇到各种各样的地质问题,不仅会对工程工期与造价造成影响,还会给隧道的施工与运行带来安全隐患。
3.1软土地基
在湖相与滨海相等古地质环境中,软土大都沉积在相对停滞与相对运动迟缓的水环境内,此类沉积软土颗粒细软、土质软弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕变、凝聚力小几乎可以被忽略。在这种地质条件上建设隧道,必须考虑工程的地质问题。1)该地质土性较软,受到隧道重负荷时容易发生沉陷,从而厚度发生改变,形成不均匀沉陷,导致隧道内衬砌等结构发生形变。2)隧道结构会受软土蠕变的影响,需及时进行支护与衬砌。3)软土一般存在于地下还原环境中,微生物作用容易形成甲烷气体,聚积在软土层孔隙内,隧道挖进时工作人员可能会受甲烷气体的危害,遇到火源还可能引起爆炸。
建设隧道时,对于软土地基,可以应采用盾构穿越。长大隧道,因软土的蠕变特点,会形成超量切削,导致在盾构掘进的前端出现蠕变凹槽,如果软土层厚度不够,容易使水潜入隧道。因此,在盾构机穿越沉积软土地带时,需做好预防措施,杜绝安全隐患。
3.2砂卵石层地基
在多样化地质条件如平原、河流、滨海、盆地中,会存在不同成因的砂卵石沉积层。由于沉积时受到古地质地理环境的影响,砂卵石层的沉积规律和颗粒级配受到沉积时水动力条件的影响。砂卵石层的危害主要是:1)隧道施工排水,造成周边砂层的机械塌陷与管涌。2)砂层涌入会引发丰富地下水。3)砂层地质结构的不同,形成不规则沉陷,为隧道带来安全隐患。4)砂层内夹杂的大块卵石,影响盾构施工。采用沉管法在湍急河流的砂卵石层中建设隧道,容易使沉管下砂层形成冲刷,损害沉管隧道。
3.3碳酸盐岩地层
在分布有可溶碳酸盐地层地区,受到不同程度的喀斯特化作用,容易在地下形成多个洞穴与通道。活跃在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水与裂隙水等,存在不同的特点。喀斯特水有主要有以下特点:1)独存与半独存的管道水流和拥有统一水力相关的地下水力面与扩散流同时存在。2)不含水岩体与含水岩体同时存在。3)非承压水流同承压水流之间互相变换。4)层流运动和紊流运动同时存在。5)非均质含水性和均质含水性复杂变化。
结语:隧道工程与水文地质条件密切相关,在水文地质条件相对简单的区域,有利于隧道工程的施工,施工成本低、工期短。在水文地质条件相对复杂的区域,需加强隧道工程的水文地质环境勘查,合理选用施工工法,合理选用截、堵、引、排水及支护措施,避免地质问题对隧道的施工、运营造成危害。
参考文献:
[1]王晓川,康勇,夏彬伟. 对提高TGP隧道地质预报系统准确性的分析[J]. 物探与化探,2012,01:153-158.
Abstract: Based on the international researches about risk management of tunnel and underground projects,it was discussed the application process of risk management in tunnel constructions,and then was described an integrated risk management procedure for tunnel projects. Contents and methods of risk identification,risk analysis,risk evaluation,risk response and risk supervision in tunnel projects were also discussed. At the end,according to the analysis of the whole text,it was standardized the tunnel project risk management standards.
关键词: 隧道工程;风险管理流程;工作标准
Key words: tunnel project;risk managing process;work standards
中图分类号:U45;F069・9 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2009)10-0090-04
0引言
20世纪60年代,一门新的管理科学――风险管理,在美国正式形成,从此风险管理在西方国家得到了迅速发展。经过近半个世纪的实践和理论研究,风险管理现已被公认为管理领域内的一项重要职能。风险管理首先应用于经济领域,最近10年,风险管理才真正应用到隧道工程领域。美国MIT的Einstein・H・H教授是较早从事隧道工程的风险分析的代表人物,主要贡献是指出了隧道工程风险分析的特点和应遵循的理念,诸如《Geological model for tunnel cost model》[1]、《Risk and risk analysis in rock engineering》[2]。
隧道工程项目是一个投资大、工期长、涉及面广的复杂系统。在这些项目的建设和运营过程中,还会存在许多的不确定性和不可预见的因素,因而隧道工程建设中存在较大风险因素。为降低诸多风险因素对工程项目造成的不利影响,有必要在隧道工程施工中实施有效的风险管理。通过风险规划、风险分析和风险监控,科学合理地使用管理方法、技术手段对项目涉及的风险实施有效控制,主动、系统地对项目风险进行全过程管理及监控,达到降低项目风险、妥善处理风险事故不利后果的目的。
1991年英国提出UK MOD风险管理模型,将风险的管理分为初始辨识、分析和规划管理3部分,初步建立了现代风险管理流程的雏形。美国工程风险管理研究专家Reilly和Carr(2001)提出5阶段风险管理模式,即风险辨识、风险估计、风险评价、风险决策、风险控制。该风险管理流程在2002年国际隧道协会(ITA)起草颁布的隧道及地下工程风险管理指南中得到了应用[3]。在此基础上,本文将探讨适用于隧道工程施工的风险管理流程,设计规划的隧道工程风险管理流程图,提出相应的工作标准。流程如图1所示。
1分析项目环境拟定风险管理策略
由于人们认识事物在深度上和广度上均有局限性,这就使得分析处理能力上是有限的。工程项目可被视为客观事物的集合体。因此人们对工程项目的认识不可避免地存在信息上的不完备的问题,从而造成人们对工程项目建设的环境缺乏客观认识,对工程项目的实施过程缺乏符合实际的预见,这是导致出现风险的重要原因。这一特点就决定了对每一个不同的项目来说,量身定做一套风险管理策略方案是非常重要的,即风险管理策略的制定必须是在分析项目环境的情况下完成的,做到具体问题具体分析。分析项目环境拟定风险管理策略。该过程在图1中通过A2、A3、A4充分体现。由项目的领导小组分析项目的环境,根据项目的环境制定风险管理策略,并确定项目的整体目标,以便后续工作更好地进行。
2隧道工程风险分析
目前国内对风险分析的研究主要集中在金融市场分析、工程项目管理、投资分析、信息安全与贸易安全等方面。在某种程度上,风险分析过程实际是探索系统未来运作轨迹。在隧道工程中,风险分析主要包括风险识别和风险评估,以便更好的控制和处理风险,将其所致的损失和后果降到最低。风险分析过程在图1中通过B4、B5、B6、B7、A7充分体现。风险评估小组组织风险分析,进行风险因素识别和评估,最后向领导小组提交风险报告,如果风险分析可行,下一步进行风险应对,如果风险分析不可行风险评估小组重新进行风险识别和风险评估,直到风险分析可行为止。
2.1 风险因素识别
风险识别是针对项目中各种风险因素、风险来源、风险范围、风险特征与风险事件或假象或现象和风险后果相关的不确定性,可能发生的风险类型、风险产生原因和机理进行风险辨识[4]。风险识别是工程项目风险管理中一项经常性的工作。风险识别主要包括收集资料、分析不确定性、确定风险事件、编制风险识别报告等。
风险识别是工程项目的风险评估与控制的开始,也是风险评估的基础。风险因素识别方法和手段正确实用与否,风险分析结论准确全面与否对后续的风险评价和风险管理的效果有很大的影响。在隧道工程中,风险识别是要确定隧道工程施工中可能存在的风险及其可能造成的影响,它是隧道工程风险管理的基础。在隧道工程风险识别中,常用的风险识别方法有专家调查法、头脑风暴法、敏感性分析法、项目工作分解结构法、事故树分析法等五大类。
在多年的研究和经验积累的结果上,可以总结出隧道工程施工中常见的风险因素如下[5]:
①施工风险:如塌方、岩爆、瓦斯爆炸、突水、滑坡等;
②技术风险:如施工技术不合理、爆破控制不当、新技术、新结构的应用等;
③自然风险:如高温、严寒、地震、不可抗拒的自然灾害等;
④管理风险:如施工人员不合格、管理人员不合格等;
⑤设备风险:如施工设备供应不足、设备安装事故等。
2.2 风险评估
风险评估是建立在风险识别的基础上的,可分为风险估计与风险评价两部分。风险估计与评价在施工风险管理中很重要。它通过对施工中风险的估计与评价,把风险发生的概率、损失严重程度以及其它因素综合起来考虑,就可以得出施工中发生各种风险的可能性及其危害程度,从而决定应采取什么样的风险处置计划。
2.2.1 风险估计
风险估计是指在找出潜在的风险因素后,估计潜在损失的规模和损失发生的可能性,即损失发生可能性的估算和严重性的估算,以便于评价各种潜在损失的相对重要性,从而为确定风险管理对策的最佳组合提供依据。
隧道工程风险估计时,常使用风险指数法R=P?鄢C估计风险的严重程度。目前,我国在隧道工程领域风险估计时,将潜在风险P分为5类,如表1所示;对风险后果C相应的分为5级,如表2所示;风险指数如表3所示[5]。
2.2.2 风险评价
风险评价是指在风险识别和风险估计的基础上,把风险发生的概率、损失严重程度,结合其他因素综合起来考虑,得出项目发生风险的可能性及其危害程度。并与公认的安全指标比较,确定项目的危险等级。然后根据项目的危险等级,决定是否需要采取控制措施,以及控制措施采取到什么程度。
风险评价是隧道程风险管理的核心,是系统地识别工程风险和科学合理地管理风险之间重要的纽带,是决策分析的基础。工程中常用的风险评价方法有很多,简单概括起来,主要有:主观评分法、层次分析法、模糊数学法、敏感性分析法、故障树法、结构可靠性分析法、影响图法等。
近年来隧道风险评价方法在国外得到了大量的研究及应用,除了借鉴隧道工程行业以外已经发展的评估方法,应用一种或几种方法对工程系统或工程的某一部分进行风险估计外,还根据隧道工程的特点发展了许多适合隧道工程的风险评价模型。而我国隧道与地下工程研究和实践的时间都比较短,还属于发展阶段,因此风险评价方法在工程中的应用还比较少,目前也仅限于最简单的风险指数法[6]。
3隧道工程风险控制
3.1 风险应对
风险应对就是针对风险分析的结果,为降低风险的负面影响而采取的应对措施。工程项目常用的风险应对策略和措施有:风险规避、风险转移、风险缓解、风险自留和风险利用,以及这些策略的组合[7]。在众多应对策略中,项目管理者选择行之有效的策略,并寻求既符合实际,又会有明显效果的应对风险的具体措施,力图使风险转化为机会或使风险所造成的负面效应降低到最低限度。
某一工程项目风险,可能有多种应对策略或措施;同一种类的风险问题,对于不同的工程项目主体采用的风险应对策略或应对措施可能是不一样的。因此,从理论上说,需要根据工程项目风险的具体情况以及风险管理者的心理承受能力,以及抗风险能力去确定工程项目风险应对策略或应对措施。隧道工程项目常用的风险应对策略有:风险规避、风险转移、风险控制和风险自留。
除了上述的风险应对策略以外,保险也是隧道工程风险处理的一种方式,实际上购买保险也是一种转嫁风险的方式。但是保险并不是最保险的方式,如果想要达到最佳效果,而是应该通过科学的决策,理性的做出处理对策。
3.2 风险监控
在工程项目的实施”的过程中,风险会不断发生变化,可能会有新的风险出现,也可能预期的风险会消失。而隧道工程由于其环境的特殊性,风险变化的可能性显得尤为明显,及时对残余的风险进行控制和处理,并进一步修改风险策略,对于降低风险带来的损失这是关键的一步。因此,对隧道工程进行风险监控是十分重要的。
风险监控是指隧道工程进展过程中,密切跟踪已识别的风险,监控残余风险,识别新出现的风险,修改风险管理计划,评估风险管理的效果,一般有两个方面的含义:风险监视和风险控制。前者指对风险和风险因素发展变化的把握,后者指在风险监视的基础上,采取相应的控制措施[7]。
在某一时段内,风险监视和风险控制交替进行,即发现风险后经常需要马上采取控制措施,或风险因素消失后立即调险应对措施。因此,常将风险监视和控制整合起来考虑。风险监控过程在图1中通过B11、A11、C12、C13、A13充分体现。由风险评估小组制定风险监控策略,交由领导小组进行审批,审批通过后项目团队执行风险监控策略,并及时进行反馈,以便更好的完善风险管理策略。
风险监控的主要方法和技术有:项目风险应对;审计;定期项目评估;增值分析;技术因素度量;附加风险应对计划;独立风险分析[8]。
4隧道工程风险管理工作标准
根据以上的分析,规范了隧道工程风险管理的工作标准,如表4所示。
5结论
风险的管理是隧道工程项目管理中至关重要的一部分。如何使隧道工程这一复杂系统的诸多风险因素对工程项目造成的不利影响降到最低,这就要求在隧道工程施工中实施有效的风险管理。制定一个较为完善的风险管理流程和工作标准在这一工作中就显得尤为重要。这样风险管理者才能通过全面的识别、细致的分析、合理的评价、恰当的处理、实时的监控,才能使工程免受重大损失,保证工程效益。
参考文献:
[1]Einstein H H & Vick S G. Geological model for tunnel cost model[J];Proc Rspid Excavation and Tunneling Conf,2nd,1974:1701-1720.
[2]Einstein H H. Risk and risk analysis in rock engineering[J];Tunneling & Underground Space Technology,1996:141-155.
[3]张云飞、赵云胜:《隧道施工期风险管理体系探讨》[J];《工业安全与环保》2009(2):55-57。
[4]郭捷:《项目风险管理》[M];国防工业出版社,2007:78-79。
[5]贾剑青、王宏图等:《隧道工程风险管理探讨》[J];《全国地铁与地下工程技术风险管理研讨会》:171-178。
[6]路美丽、刘伟宁等:《隧道与地下工程风险评估方法研究进展》[J];《工程地质学报》2006(4):462-469。
关键词:隧道工程;施工方法;技术分析;绿色环保
中图分类号:TQ639.2文献标识码: A 文章编号:
引言:
自古以来隧道工程建设都是一个国家重点发展的对象,它是国家经济发展的核心条件。通常隧道都有自身独特的便捷性、优越性和灵活性,它对整个运输方式有着不可代替的作用。随着运输行业的迅速壮大,它自然变得也越来越标准化、合理化、规模化。在这个变化较快的物质生活时代,人们都渴望能够迅速了解和购买自己所喜欢的东西,此时隧道工程运输就变得十分重要,它大大节约了运输的时间和成本,提高了运营者利润,同时也带动了更大的市场需求。以上也充分说明在道路建设的过程中对隧道工程建设的质量有着较大的要求,显然隧道工程的施工实施方法及主要施工技术分析也就变得极有研究意义,不断地完善它的不足,确保在未来道路建设过程中它能跟好的服务于所有运输行业,努力使它向国际化标准发展,让它的作用更充分的显现出来,造福于整个社会。
一、隧道工程的作用及发展现状
一般所有的隧道都是修建在地层中的运输通道,也常被称为地下建筑物。它主要是为人们提供运输方便和供人过往的作用,大大使物质交换的节奏变得更快,带动整个经济的快速发展。目前我国是全世界地下隧道工程数量最多,地质极为复杂的国家。高速铁路建设以及海底隧道建设已经被国家纳入重点发展的目标,高原冷冻铁路和火车重载铁路技术也正在进行一系列的研究改革,新型高端的建设技术也都逐渐在被开发出来,各种钻爆、浅埋、超浅、辅助工程等有用技术变得日益的更加成熟,这些新技术都促使我国隧道工程的质量大大提高,同时也在迫使中国隧道工程建设向标准化、规模化、国际化方向发展。但是在发展的过程中也存在很多的隐藏的问题,隧道建设的质量要求达不到质量检测标准,隧道坍塌的现象时有发生,另外高原隧道技术仍不能很好的解决“高原反应”这一问题,这严重制约了我国交通道路的发展,不利于新时代建设发展要求,也不能够满足现代社会的需要,同时也还将进一步的妨碍社会主义的发展和繁荣。
二、我国隧道工程常用施工技术及存在的问题
由于我国的地质面貌十分独特,地层内部结构也比较的复杂,这使得我国隧道工程常用施工技术也变得多种多样,各种技术也都有着各自的运用要求,交叉相互作用发挥出它独特的作用。目前我国主要的施工技术有:(1)深海底抗压建设技术;(2)超浅埋、浅埋暗造技术;(3)深层钻爆施工技术;(4)辅助工程建造技术;(5)开敞式新型挖掘技术;(6)盾构法建造技术;(7)保护环境施工技术;(8)深管道埋藏技术等许多其它新技术。
虽然技术众多但在施工修建的过程中存在的问题也很多,就目前隧道工程发展而言,其主要问题有:(一)对土质结构了解不深,致使确定施工方案存有不合理之处,造成出现豆腐渣工程现状;(二)海底隧道抗压效果达不到实际要求,长出现变形问题;(三)高原冷冻铁路的质量难以保证,耐用性能较弱;(四)环保隧道技术做的不够到位,造成环境被破坏的现象时有发生;(五)新技术开发速度较慢,满足不了社会建设的需求,亟待提高;(六)隧道工程建设系统缺乏统一的施工标准要求,常出现施工不科学问题。
三、提高隧道工程施工技术质量的有效措施
要想改变这些制约隧道建设发展的问题,提高施工技术质量就得从影响这一问题的原因出发。(一)施工研究人员在施工前必须要对工地的地质结构进行深入的研究分析,要做到具体情况具体化分析,以免出现分析失误的现象。要对整个施工方案仔细的审核合格后才可以进行施工修建;(二)针对抗压问题必须要重视施工的材料和施工的质量要求,要保证它的抗压能力在其理论能承受的范围之内,可以适当的结合一些国外先进的海底隧道修建技术,从而使整个施工步骤变得更加合理化;(三)高原冷冻铁路的质量主要是靠建造材料的性能来决定的,设计人员必须根据实际经验情况及理论修建要求来选取合适的建材,并且在建造前要充分的考虑到解决冻坏问题的有效方法,在必要时应该对其进行可续的防冻保养处理,从而提高它的使用寿命;(四)当代建设要求绿色环保,在隧道修建时各种化学原料的处理工作是十分的重要,对于有严重危害的材料要尽量少使用,而且要对其使用要求十分清楚,避免因使用不当而造成自己和环境受到损害,减少一些不必要的损失;(五)隧道新技术开发速度是决定整个工程建设进程的主要原因,因此加大新技术开发的力度是完全有发展必要的,对于新技术的研发要结合国内隧道工程建设的基本情况来确定,要充分保证该技术能够符合当代社会发展要求,同时也可以根据国内外的先进理论和经验来完善它的技术要求;(六)标准化建设便于对整个隧道施工技术的规范管理,可以使其形成一个完善而又独立的发展体系,这也有利于推动建设事业的发展速度。在标准化建设的过程中必须要进行反复的经验教训总结和和科学的理论技术指导,要让它的实际工作价值得具体的体现,不能够只停留在理论的基础上,需要结合具体的工作,利用好相关的理论知识,这样才能够让实际工作得到一个好的体现。
四、结语
我国作为一个发展中国家,正是处于快速建设发展的阶段,加大对隧道工程建设是完全有必要的,它的快速发展不仅具有现实研究意义而且还具有发展的历史意义。虽然我国道路建设发展的较快,但是由于它发展起步较晚,因此与国外的道路建设技术相比仍有很大的差距,许多施工质量都很难达到标准要求,造成的后果也是可想而知的。目前国内隧道工程建设还没有完全形成标准化、合理化、规模化,导致出现这样的原因主要有施工技术存在欠缺和控制管理不够合理,从而使给它的发展带来很大的约束。在未来的隧道建设发展的过程中设计人员要对施工方案进行反复地分析研究,不能太过片面的思考,必须充分结合理论和经验来完成每一步任务。虽然隧道建设发展的很快,但这也给我们带来了巨大的技术挑战,各种细小的问题都在逐步地被标准化。信息化技术也正在被用于隧道建设过程中,通过信息分析检测保证了施工的准确性,大大地提高了建设工程的质量。
参考文献
【1】周爱国 ,隧道工程现场施工技术,人民交通出版社,2004.
【2】傅鹤林隧道安全施工技术手册,人民交通出版社,2010.
【3】王万德,隧道工程施工技术,东北大学出版社有限公司,2010.
【4】朱晓光、孟凡玉,公路隧道施工技术分析,黑龙江科技信息,2011.
【5】《施工技术》杂志社组,路桥与隧道工程施工新技术典型案例与分析,机械工业出版社,2011.
关键词:隧道工程;岩石隧道;风险;技术水平;解决措施
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
以往在山岭中修建的岩石隧道由于自然条件的恶劣以及施工设备的落后,致使在施工过程中以及运营期间均可能出现大量的工程事故,例如:崩塌、冒顶、岩爆、火灾等等,从而造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此,如何尽可能地减小岩石隧道事故发生率以及灾害损失,已经成为一个迫切需要重视的课题。风险分析理论可望为此提供一条可行的途径。目前,国外对岩石隧道工程风险的研究还处于起步阶段,无论是理论还是实际应用都尚待完善,而且目前所取得的成果基本上都是针对运营阶段的风险(例如火灾,通风等问题),国内在此方面的研究相对就更少,基本上还停留在纯技术分析层面。本人在施工中,通过对相关工程的了解与分析,总结出了各种可能在岩石隧道施工中出现的风险,应做好有效的风险分析、风险预测、风险评价、风险转移等,并提出了相应的意见。
二、岩石隧道工程事故统计分析
随着我国科学、技术水平的不断进步,岩石隧道工程中所使用的设备与技术水平也在不断的更新,这就有效的降低了岩石隧道施工中的危险因素。可是,由于其工作性质的影响,与其他行业相比,隧道施工存在的危险因素仍然较高。以下对岩石隧道工程事故进行了统计与分析,具体内容为:
2.1 从施工方法角度进行分析
在隧道工程施工中常用的施工方法有:矿山法、盾构法和顶管法。通过相关资料我们可以了解到,在进行岩石隧道施工的过程中,最危险的一种方法就是矿山法施工,发生事故的比例达到了50%以上;其次就是盾构法,大概占30%多;顶管发所占比例相对较小,大概有20%左右。
2.2 从事故死亡人数角度进行分析
在对隧道工程中造成人员死亡的事故中,由于建设机械问题而造成的事故最多,大概占总数的25%左右,然后依次是崩塌冒顶、坠落、爆炸和火灾、翻车、飞石掉落、起重机以及其他因素。
2.3 从施工过程角度进行分析
一般情况下,在岩石隧道内进行的施工主要包括开挖、出渣、支护以及衬砌,不同的施工过程造成的事故频率也是不同的,在这几种施工过程中,事故发生率最高的是开挖以及支护过程,出渣与衬砌相对较低。
2.4 从事故发生地点角度进行分析
通过对事故发生地点的统计,我们可以了解到,在使用矿山法的施工中,发生事故几率最高的地点为掌子面,达到了65%,其次就是洞内,大概占30%,这两个地点发生事故的概率就高达95%;在使用盾构法施工的过程中,发生事故的地点主要有掌子面、洞内以及竖井,他们所占的比率差不多,都在25%左右;在使用顶管法施工的过程中,发生事故几率最高的地点为竖井,其次就是除了洞内、洞外以及掌子面的其他地点,大概占20%。
三、岩石隧道工程风险分析
3.1 风险分析的基本概念
通过相关统计数据我们可以了解到,由于岩石隧道施工的不确定因素较多,施工难度较大,风险也相对较高。所以,在进行岩石隧道工程施工的各阶段可能造成风险的因素进行详细的分析与总结,从而对风险进行有效的预防与控制。对风险进行有效的控制并不是代表能够将风险完全的消除,我们一定要正确的看待这一问题。
风险是现代社会中经常用到的一个术语,是与人类的生产、生活相伴产生的。对于风险的概念可以通俗地解释为:风险就是不幸事件发生的可能性;或者说风险是一个事件产生令人不希望发生的后果的可能性(概率)。国际隧道协会(ITA)对风险的定义为:灾害事故对人身安全及健康可能造成损害的概率。
所谓的风险分析,就是对风险所造成的危害、损失等进行科学、系统的评估,具体包括以下几方面内容:首先,就是对风险进行辨识,只有对那些潜在的风险产生足够的认识与了解,才能归类、总结出那些风险较大的因素;其次,就是对风险进行评估,也就是对整理出来的风险可能造成的后果以及发生的几率进行评估,总结出详细的概率分布;最后,就是对风险进行评价,将总结出来的结果与规定标准进行比较,并给出评价。
3.2 岩石隧道的风险因素及辨识
在进行岩石隧道工程的施工过程中,不仅要对可能存在的各种风险因素进行详细的了解与分析,还要能够对这些风险进行准确的辨识,这样才能根据实际情况采取相应措施。在施工前期就要做好全面的准备工作,充分考虑到施工中可能存在的各种风险,这样才有利于做出正确的决策。在项目开始施工之后,就要重点进行施工风险管理,这样才能有效避免事故的发生,保证岩石隧道工程的顺利进行。在运营过程中,则主要表现在效益风险,以及重大安全事故风险。
在进行岩石隧道工程施工的过程中,最容易发生事故的阶段就是施工阶段,主要包括以下几方面的风险因素:
第一、自然风险
由于自然环境的变幻莫测,在进行岩石隧道施工的过程中要面临各种自然灾害所造成的风险,例如地震、台风、洪水、雷击、暴雪、高温、大雨等。
第二、环境风险
岩石隧道工程属于大型工程,在施工的过程中不可避免的要使用各种机械设备,这样就会造成一定的粉尘、噪音、废气等污染,而且在对岩石的挖掘过程中还会释放一定的有毒气体,造成了一定的空气污染。
第三、施工风险
施工过程中可能出现的风险因素最多,主要包括施工技术风险因素、施工现场风险因素、设备风险因素、原材料和成品半成品材料风险因素以及进度施工管理及人员素质方面的因素。
第四、重大事故风险
在进行岩石隧道施工的过程中,也可能会遇到火灾、爆炸、崩塌等重大事故。
3.3风险控制
隧道工程的风险控制无外乎是风险转移和风险自留。风险转移就是通过保险,以及分包等形式将风险转移,但是目前国内有关隧道方面的保险费率研究相对比较落后,而且分析基本上是由保险公司单方面进行,业主基本上不作相应研究,这显然存在很大问题。而解决的办法应该是由业主委托独立的咨询公司进行分析,但国内类似的咨询公司基本没有。因此,工程保险对业主来讲仍然存在一定风险。对于自留的风险,应该采取相应措施进行防治,尤其是那些会造成人员伤亡或重大工程事故的风险,要尽可能地消除。如对于隧道施工引起地面下沉、建筑物开裂,可以采取的控制措施可能有:分部开挖方法、超前锚杆支护或超前管棚加固、采用控制爆破技术、加强隧道开挖后的支护以及加强施工检测等。但采取这些措施之前,要进行科学性、可行性、经济性的论证和优化,使自留的风险在合理的经济指标下达到最低。
四、结束语
综上所述,岩石隧道工程中的风险因素非常复杂,施工队伍及工程技术人员,一定要对施工现场进行充分的了解,根据实际情况运用科学、合理、有效的方法制定出详细可行的施工方案,并对可能存在的风险以及可能发生的事故进行系统的、详细的分析与总结,并做好相应的预防措施,从而降低风险发生的概率,避免造成人员伤亡事故的发生。
参考文献
[1] 杨萍. 公路隧道衬砌背后缺陷风险评估研究[J]. 中国安全科学学报. 2011.01:17-19
[2] 李春耕. 浅谈如何作好隧道施工技术管理[J]. 民营科技. 2013.01:24-26
[3] 刘刚,黄林冲. 风险管理在隧道工程施工工期上的应用[J]. 中外公路. 2009.03:18-20
关键词隧道风险评估
中图分类号: U45文献标识码: A
1前言
近些年来,随着我国公路建设的快速发展,隧道施工作业的安全风险、安全事故增多,为减少重特大生产安全事故发生,有效控制施工风险,降低人员伤亡和经济损失,从隧道工程的地址环境条件、建设规模、结构特点等孕险环境与致险因子入手,对隧道施工安全的风险评价的程序和方法进行探索性研究,达到隧道施工安全风险评价超前策划、积极应对控制的目的。
2 评价流程
2.1编制依据
按照根据交通部文件《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南(试行)》有关要求,结合国道324改线工程建设实际情况以及相关的国家和行业标准、规范及规定。
2.2隧道概况
2.2.1、地理位置及工程范围
寨仔山隧道为分离式双线隧道,隧道全长1875m(左线1852m),属长隧道,隧道最大埋深约为194m,单洞建筑限界:净高5.0m,隧道净宽10.25m,紧急停车带单洞建筑限界:净高5.0m,隧道净宽13.0m。隧道进洞口位于R=12000m的竖曲线上,隧道左右线洞内纵坡均为-0.8%的单向坡。
2.2.2、地形地貌概况
隧道区地貌属构造、剥蚀形成的低山,隧道穿越北西走向的低山区,地表起伏较大,山体植被较发育,部分地段见有基岩出露。
2.2.3、地质情况
隧道区范围内地层岩性为素填土、填石、粉质粘土、残积砂质粘性土、全风化、散体状强风化、碎裂状强风化花岗岩,下伏基岩为燕山早期第三次侵入花岗岩。
地下水主要为基岩裂隙水,赋存于基岩裂隙、节理中,水量较贫乏,富水性不均。主要接受大气降水补给,以泉形式向地势低洼及沟谷处迳流排泄。本隧道区地表水为大气降水,雨季时,水量丰富,对隧道施工和营运无影响,地下水主要赋存于基岩裂隙中,主要接受大气降水的补给,基岩透水性弱,对隧道影响较小,隧道施工范围地下水稳定水位埋深6.90~12.50m。
2.2.4、总体施工方案
本隧道以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主,隧道正洞除洞口Ⅴ级围岩浅埋、扁压段采用三台阶七步法开挖外,其他均采用台阶法或全断面法开挖施工,按锚喷构筑法施工,采用光面爆破。
开挖前进行超前地质预测预报,隧道施工过程中加强监控量测,以掌握围岩动态和支护工作状态,及时调整隧道的施工和支护方案,保障围岩稳定和施工安全。全隧除洞口段采用斜切或斜切延伸衬砌外,其余段落均采用复合式衬砌。各工作面施工均采用无轨运输,仰拱全幅超前拱墙施工,整体式液压模板台车衬砌,压入式通风。
3、风险评估程序和风险评估方法
3.1、风险评估程序
(1)对施工阶段的初始风险进行评价,分别确定各风险因素对安全风险发生的概率和损失。分析各风险因素的影响程度,主要确定风险因素影响对施工安全的影响。
(2)提出各风险因素的等级及残留风险等级,综合确定寨仔山隧道隧道风险等级。
(3)根据评价结果制定相应的风险对策专项施工方案并确定监控责任。
(4)上级单位对风险评估报告进行审定,并针对高度风险等级,组织专家组评审,形成隧道安全风险评审意见。
(5)国道324改线工程项目经理部各负其责,做好隧道风险过程管理。
施工阶段风险评估流程图
满足直至整个隧道完工
3.2、风险评估方法
以专家调查法为主线,综合运用风险层次分析法、矩阵法、核对表法。
3.3、风险分级及接受标准
(1)事故发生概率等级标准
在综合考虑了地形地质条件、原勘测、设计有关资料后,将各种风险因素导致相应事故发生的的概率及后果分别用1~5五个数值来表示,其中,概率等级 “1”~“5”分别代表“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”,
(3)风险等级标准
后果等级“1”~“5”分别代表“轻微的”、“较大的”、“严重的”、“很严重的”、“灾难性的”;并定义概率及后果的估值的乘积为风险指数,依据《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》风险等级标准将风险指数分为“极高(Ⅰ级)、高度(Ⅱ级)、中度(Ⅲ级)、低度(Ⅳ级)”四个等级。其事故发生概率、后果等级与风险等级(指数)关系如表5所示:
风险等级关系 表5
(4)风险接受准则
公路隧道风险接受准则与采取的风险处理措施如表6。
风险接受准则表6
4、风险评估内容
4.1、总体风险评估内容
隧道工程施工安全总体风险评估主要考虑隧道地质条件、建设规模、气候与地形条件等评估指标,评估的分类、赋值标准可参见隧道工程总体风险评估指标体系表7。
根据本标段寨仔山隧道的实际情况如下:
围岩情况:Ⅴ、Ⅵ级围岩长度占全隧道长的20%
隧道施工区域不会出现瓦斯
有部分可能发生涌水突泥的地质
开挖断面:中断面(单洞双车道隧道)
隧道全长:左洞长1852m,右洞长1875m,累计单洞长3727m
洞口形式:水平洞
洞口特征:隧道进口施工困难
可以确定出寨仔山隧道工程施工安全总体风险大小为:R=G(A+L+S+C)=(1+0+0)(2+3+1+2)=8
属于等级Ⅱ(中度风险)。
4.2、总体风险评估结论
寨仔山隧道工程施工安全总体风险大小为:8分,风险等级属于:等级Ⅱ(中度风险)。 虽然总体风险评估为Ⅱ,但根据作业风险特点以及类似工程事故情况。需进行专项风险评估。
5、专项风险评估基本程序
5.1寨仔山隧道钻爆法施工作业程序分解及危险源普查和辨识
风险源辨识是风险评估的基础,包括3个步骤:工程资料的收集整理、施工作业程序分解、施工作业可能发生的安全事故辨识,从人、机、料、法、环等方面对可能导致事故的致险因子进行分析,制定风险源风险分析表。
5.2重大风险辨识
根据《公路隧道工程施工安全风险评估指南》,施工阶段风险评估应在施工图阶段风险评估的基础上,结合实施性施工组织设计对寨仔山隧道进行评估,主要侧重于施工安全,重点对塌方、涌水突泥、洞口塌方、瓦斯爆炸等典型风险进行评估。
根据本标段寨仔山山隧道工程施工区段坍塌事故可能性实际情况如下:
1)围岩级别A:Ⅳ、Ⅴ级
2)断层破碎情况B:存在宽度20m以下小规模断层破碎带
3)渗水状态C:干—滴渗
4)地质符合性D:工程地质条件与设计文件基本一致
5)施工方法E:施工方法基本适合水文地质条件的要求
6)施工步距F:a,Ⅴ、Ⅵ级围岩衬砌到掌子面距离在70m以下或全断面开挖衬砌到掌子面距离在120m以下。b、一次性仰拱开挖长度在8m以下
折减系数Γ为:1.
可以确定出寨仔山隧道工程施工区段坍塌事故可能性为:P=1*(0.9*4+1+1+1+2)=9。等级为3,可能发生坍塌事故。
根据本标段寨仔山隧道工程施工区段瓦斯爆炸事故可能性实际情况如下:
瓦斯含量A:无瓦斯
洞内通风B:洞内掌子面最小风速达标
机械设备防爆情况C:采用防爆设备
瓦斯监测体系D:洞内瓦斯监测体系完备
折减系数Γ为:1.
可以确定出寨仔山隧道工程施工区段瓦斯爆炸事故可能性为:
P=1*0*(1+2+1)=0,等级为0,不存在瓦斯爆炸的可能性。
根据本标段寨仔山隧道工程施工区段涌水突泥事故可能性实际情况如下:
岩溶发育程度A:岩溶不发育,有岩溶裂隙、小溶洞发育
断层破碎带B:施工区段不存在断层破碎带或较大裂隙
周围水体情况C:隧道周围不存在补给性水体
折减系数Γ为:1.
可以确定出寨仔山隧道工程施工区段涌水突泥事故可能性为:
P=1*1*(1+0)=1,等级为1 不可能发生涌水突泥事故。
6、对策措施及建议
6.1、 风险对策措施
按照评估的结果,寨仔山隧道涌水突泥分值为1,瓦斯爆炸分值为0,均为不可能发生的风险,属于可忽略的风险范围,此类风险较小,不需采取风险处理措施和监测。坍塌分值为9,风险等级为3,可能发生坍塌事故,属于高度(Ⅲ级)的风险类别为不期望风险,此类风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失。
6.2、隧道易坍塌对策措施
(1)加强超前地质预报工作。对开挖面前方地层进行探测预报,判明地层和含水情况,为超前支护和止水提供依据,及时修改或加强超前支护和支护参数。尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时,要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化,遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象,及时调整施工方法。
(2)加强施工监控量测,实行信息化施工。对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛进行量测,及时对数据进行整理分析,及时反馈于设计和施工,及时优化设计参数和施工方法。当量测数据表明围岩收敛变形接近控制标准的警戒值时,尽快采取加强措施进行加固,抑制变形,防止因变形突变引起坍塌。
(3)据不同地质情况和开挖方式,采用超前小导管预注浆加固地层的超前支护措施,注浆选材视不同岩层和地下水情况分别采用水泥浆、水泥—水玻璃双液浆,通过注浆加固周边围岩,提高其自承能力,减少围岩松弛变形。
(4)对不同围岩,分别采取上部弧形导坑预留核心土法、短台阶法、全断面法等开挖方法。上部预留核心土法分步开挖时,支护要及时闭合成环,每一环支护均施作锁脚锚杆,加强支护,防止拱脚下沉和内移,引起过大变形,导致拱部岩层坍塌。
(5)严格控制开挖工序,尤其是一次开挖进尺,杜绝各种违章施工。控制爆破装药量,减小对软弱破碎围岩的扰动。
(6)保证施工质量。超前预注浆固结止水、钢架制作、支护和衬砌混凝土质量必须符合设计及规范要求。
(7)施工期间,洞口应常备一定数量的抢险材料,如方木、型钢钢架等,以备急用。
6.3、洞口危石地段对策措施
洞口段施工遵循先防护后开挖的原则。施工过程中加强对边仰坡的监测,在异常时立即停止施工,对坡面危石进一步处理。施工顺序:清除坡面危石加固坡面评估加固措施防护施工。
7、 风险评估结论
经风险评估,寨仔山隧道的塌方、洞口失稳等属于高度风险(Ⅲ级)。为确保安全风险得到有效控制和管理,按照本次评估的风险对策措施并制订专项安全施工方案进行重点管理和控制。
结束语:由于隧道施工过程中人的因素、物的状态以及施工管理缺陷等等因素不断地改变,所以施工安全风险风险评估需要动态管理,根据实际情况持续改进。才能达到预防为主的目的。
参考资料
《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南(试行)》
关键词:隧道工程;安全管理;意义;内容;措施
中图分类号:U45文献标识码: A
引言
随着经济的快速发展,人流量的增多,对交通的依赖日渐增强,这也使得隧道工程的建设显得日益重要。隧道工程的建设在不占用地表面积的情况下,大幅度的减小运输压力,将大大有利于运输效率的提升,但是隧道因为在地表之下施工,工程施工条件十分复杂,施工的风险高,在复杂的施工条件下,如果对隧道的技术把握不好,如果再加上隧道施工过程中对遇到的问题处理不好,管理不善,那会对施工过程中的安全造成很大的威胁,直接关系到施工人员的生命安全。隧道事故的发生已经给人们带来了惨痛的教训,因此,加强随道施工项目的安全管理,根据险道施工特点建立一整套可行的风险管理体系,己经成为了险道施工中的当务之急。
由于我国风险管理在隧道领域应用较晚,这方面的理论和应用还不够系统和完善,仍然存在着很多不足之处,但是随着险道工程的不断增加和人们风险意识水平的提高,我国的隧道工程风险管理也会达到一个新的水平。
一、施工项目安全管理的意义
(1)有利于决策科学化。例如,胶州湾海底险道项目总投资32.98亿元,广深港狮子洋险道投资11.8亿,可以看出投资巨大是隧道建设的一大特点。任何项目如果不能够进行科学的决策,设计、规划等方面出现问题,很有可能会导致投资的失败。对于险道工程项目一旦失败无论对个人还是国家都将造成巨大损失。恶劣的环境条件以及复杂的地质情况使险道施工过程中稍有不慎就可能酿成重大灾害事故。董家山险道瓦斯爆炸事故、宜万铁路野三关险道突水突石事故、宜万铁路高阳寨险道将塌事故等一些其他的燧道爆炸事故己经给我们敲响了警钟。通过对隧道工程开展安全管理工作,为决策者提供真实有效的科学数据,使得决策科学化以及准确化,促进工程安全程度和利益的最大化。
(2)有利于降低事故发生,降低经济损失。隧道工程项目不仅工艺复杂、技术要求高,而且受外界环境和地质条件的影响较大,随着近几年隧道工程的不断增多,工程事故频发,通过隧道项目安全管理,可以对险道安全有一个全面、深入的认识。宜万铁路被认为是世界上最难修的铁路,而线上野三关险道由于地质条件十分复杂,被称为“亚洲地质博物馆”。因此,铁道部要求对该险道进行风险评估与管理工作。并于2004年,召开了 “宜万线野三关险道工程风险评估及控制”的专家会议。经过充分讨论分析出该险道涌突水、突泥是一项对安全性影响较为严重的风险。正如专家分析的那样2007年8月,野三关险道发生了严重的突水突泥事故,导致52名工人被困,所幸事先对事故的发生有所准备,经过紧张的抢救工作绝大多数工人被救出。
(3)是项目圆满完工的保障。险道工程项目管理的目标包括成本、工期、质量和安全四个主要方面。隧道工程建设有其环境的特殊性,极有可能出现事故,若事故发生就会导致项目损失,会对工程的进度造成影响;同时,严重的事故还可能会造成施工人员的伤亡。因此,隧道施工必须进行安全管理。项目之初,做好应急准备工作,制定应急措施,可以保证在施工中进行有目的的控制,将事故的发生或者发生后的损失降到最低,保证了工程的成本,同时对施工人员的人身安全提供了保障。
二、隧道工程施工项目安全管理的内容
实施施工项目的安全管理需要认真的执行,同时对于安全管理,需要掌握科学的原则,根据实际情况确定不同的方案,不能进行无序的工作,需要进行有效的安全管理,至少应该做好以下三项工作:
(一)建立好健全的施工项目安全管理网络体系,能够确保网络体系的正常运行。在隧道施工之前,对施工场地进行精确的勘测,对工程的整体概况有一个宏观的把握,并对工程进行分析研究,将隧道施工过程中可能出现的空险环境和致险因子全都给挖掘出来,以便于以后对其的管理工作。避免因前期工作准备不充分,导致施工出现安全问题。
(二)做好对施工项目的风险评估,制定风险削减计划和应急措施,实现对施工项目事故隐患的实时监控。通过风险评估为决策者提供风险水平定性或定量的结果,为决策者进行决策提供依据。风险的定量分析可以采用模糊综合评价、事故树分析法、层次分析法、影响图法等方法。
(三)进行详细的施工组织设计,采用科学的布置,充分的利用好人、物、环境,实行安全施工。隧道施工需要许多专业性、综合性很强的的理论知识和实践经验,认真设计好每一步的施工计划,让每一步都能够完美衔接,避免出现环节脱落现象,防止不安全事故的发生。
三、项目安全管理的措施
(一)进行有效的安全宣传工作
隧道安全生产是构成和谐社会的一个重要的组成部分,直接关系到施工人员的生命安全,与民群众的切身利益有很大的关系。提高隧道建设系统全体施工人员的安全意识,才能更好的进行安全生产。大力宣传国家出台的相关性法律规范,让隧道建设的管理人员和施工人员都能正确认识到安全的重要性,对隧道工程安全生产管理条例的内容深思熟记,将安全工作落实到实际行动中。对于管理人员,在大力发展隧道项目工程的同时,要把安全宣传放在安全生产工作的第一位,从实际出发,正确处理好安全与发展二者之间的关系,确保隧道工程的发展稳步向前。在一些危险区域,比如说在隧道出口处,对进洞施工人员进行详细的安全讲解,并牢记于心,在洞口树立警示牌,标明危险事项,这样可以提醒进洞人员在进行工作之间了解安全第一的重要性。确保员工在施工的过程中,遵守规定,降低风险。
(二)做好预防工作
隧道施工工序繁杂,牵涉诸多方面的问题。在施工之前,要对在施工过程中可能出现的困难,潜在的问题做好预测并提出解决方案;了解隧道工作条件,进行地质、地形或者地物等的相关调查,掌控完备的施工信息,可以在施工时,有效的指导施工工作。同时,还要能够提前或者及时发现问题,并及时有效的做好问题处理工作,还需要按相关规定认真执行,以免在险情出现时,出现手忙脚乱,不知所措的问题。
(三)加强隧道施工技术管理
隧道施工的安全实施通过隧道技术管理工作有效进行得以保障。在制定施工方案的过程中,要根据实际情况进行分析,做出判断,充分考虑每一道工序在施工过程可能出现的危险情况,执行切实有效的预防措施。施工过程中,充分的利用技术手段,了解隧道的地质情况,比如综合超前地质预报手段等,这样既可以探测隧道前方地质条件又能顺利进行施工工作,及时规避潜在的技术风险。
结语
我国在隧道工程中项目管理工作起步晚,发展缓慢。这主要是由于我国的隧道工程建设时间短,受以往历史原因,隧道工程技术欠发展。但是,随着我国经济的发展,尤其是西部大开发的开展,在西部地区一系列的隧道建设问题需要及时解决,这就需要对隧道建设中项目的安全管理投入更大的关注。切实保障施工人员的安全,对隧道工程项目安全管理进行深入的思科,采取有效的措施,顺利完成项目实施,更好地促进隧道建设发展。
参考文献: