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关键词:隧道建设;安全;管理措施
太佳高速公路吕梁段,全长119.55km,共有隧道18座(其中:石质隧道2座、土质隧道16座),单洞长45133m,占总里程的19.24%,宝塔山、架梁山、临县3号隧道为特长隧道,难度最大,且为全线的控制性工程。由于本项目地处山区,地形地貌地质非常复杂,建设工期又短,因此,如何安全组织管理好全线隧道工程建设显得尤为重要。
1加强培训,落实责任
加强安全宣传、教育和培训,建设符合工程实际的安全生产文化;提高安全生产认识,认真做好技术培训工作,包括光面爆破技术、湿喷混凝土施工技术、黄土隧道分部开挖法、隧道施工技术培训等。不断提高管理人员、操作人员的技术水平和安全生产知识。建管处根据有关安全生产的法律法规和规章制度,多次通过会议、文件及现场督导等多种方式,促使各施工、监理单位建立健全了安全管理组织机构和安全生产保障体系,落实各项安全生产措施,做好了隧道塌方、涌水、瓦斯、交通事故等各类事故应急救援预案,配备应急救援人员、器材、设备,应急救援预案按规定报监理单位批准并报建设单位核实,并进行了多次预演;各施工单位组织管理人员和作业人员进行了隧道开挖、喷锚支护、二次衬砌施工的岗前技术、安全培训,建管处组织进行考试,考试合格后方可上岗;特种作业人员必须持证上岗。同时。将地质超前预报、洞内通风、钻爆设计和爆破器材的管理、围岩变形监控量测及初期支护、二次衬砌、防水堵漏、临电管理等工作作为主要控制点,通过巡检、专检、旁站、指令、专题会议等手段进行监控;对预防坍塌、漏水、突泥、瓦斯爆炸事故措施的落实以及应急预案的审查和演练情况进行监控。
2强化组织,规范现场
严格施工现场安全管理,强化安全管理隧道施工组织设计,把安全生产、危险源识别、评价与控制、应急救援预案等作为主要内容。对穿越断层破碎带、软岩变形、膨胀土、富水黄土等不良地质地段编制专项施工方案。由项目经理、技术负责人和安全负责人共同组织编制,经监理部审核、建管处审查以及专家评审论证后实施,并由施工员、专职安全员进行现场监督。严格按照安全生产的相关法律法规、规章制度和现行隧道施工技术规范,对隧道的开挖、锚杆施工、钢筋网加工及安装、钢支撑的加工及安装、喷射混凝土、仰拱全幅施工、二次衬砌、隧道防排水以及隧道辅助措施等各分项工程进行了逐级交底工作。施工中,严格工序管理,规范作业流程,加强对进入隧道人员的管理,建立出入隧道登记制度。严格按照相关法律法规和规章制度对火工品进行管理,火工品专库存放专人管理,雷管、炸药、导爆索分库存放,严格执行火工品的出入库登记和使用登记制度。对纳入合同的安全生产费用,必须保证足额投入,绝不允许挪作他用。
3超前预报,实时监测
对隧道施工中可能出现的不良地质现象,结合隧道工程地质条件和指导性施工组织设计编制超前地质预报方案,明确隧道超前地质预报的方法、预报的内容、预报频次、实施计划,配备符合信息判断、数据采集与处理、预报成果报告编制等技术要求的先进仪器和能够胜任超前地质预报工作的技术人员。同时,将超前地质预报工作纳入工序管理,严格按超前地质预报方案实施。超前地质预报显示地质条件异常时,应及时采取措施,防止事故发生。
在上述前提下,将监控量测纳入施工工序,制定详细的监控量测方案。配备监控量测专业人员,并根据地质情况及时进行调整;建立最大日变形量和累计变形量的风险预警机制;严格按照规范要求布点量测,确保监控量测数据真实、准确、完整,及时对量测数据进行分析,根据分析结果调整支护参数。并及时反馈量测数据和分析结果,设计验证后及时根据量测数据调整设计参数,随时调整开挖轮廓、支护参数,根据量测数据指导施工生产。
4严细程序,稳妥进洞
隧道进洞前,由建管处组织设计单位、技术专家组、监理单位和施工单位的相关人员参加,详细调查洞口地质、地形特点,对洞口段100m范围内每2m实测横断面,对洞顶冲沟发育情况进行掌握,并查看地质资料,做到心中有数。同时,结合隧道洞口的实际情况。每一个隧道洞口均进行了大管棚超前支护,短进尺、强支护、预留核心土、三台阶开挖支护的进洞方案。进洞施工专人负责监控量测,逐榀开挖,及时支护,进洞15m后仰拱封闭成环,并且在进洞前衬砌台车进场,对洞口段尽快施工衬砌,确保了安全进洞。
5严格工序,均衡推进
隧道施工既不能盲目追求单工序的超前,也不能单单把开挖进尺作为隧道进度的考核指标,而是应科学组织、严格工序。均衡推进。我们一是做好了开挖支护断面上中下分部施工之间的工序衔接及质量控制,确保在各台阶分部转换时隧道沉降、收敛变形受控,保证开挖支护安全顺利进行;二是坚持以新奥法指导施工,开挖后立即初喷混凝土封闭,及时进行初期支护施工,缩短岩面暴露时间,充分发挥围岩自稳能力,保证洞身稳定;三是坚持“仰拱超前,衬砌紧跟”,V级洞口段仰拱距掌子面不大于30m,二衬距掌子面不大于40m,不留隐患。
1、概述
黄土在我国分布较广,黄土面积约占我国陆地面积的6.6%,华北、西北地区的黄土地层分布连续,厚度较大,发育较典型。在黄土地区开挖隧道成型好,易于施工。只要断面形式及设计参数合理,施工方法得当,支护及时就能充分发挥黄土的自身承载能力的作用。
某黄土高速公路隧道为分离式隧道,上行线隧道长1501m,其中Ⅰ类黄土段537m,纵坡0.52~1.45%;下行线隧道长1310m.Ⅰ类黄土段394m,纵坡1.13~2.54%,隧道中心间距113.4m,隧道中间设三处人行横洞,一处行车横洞。该隧道采用新奥法(NATM)设计和施工,现已建成通车。说明新奥法适用于黄土介质,且效果良好,值得推广。
2、水文、地形地貌及工程地质条件隧道区域内有一条主要河流和三个支流通过。
支流分别从西侧和南侧汇入主河,向东流去。河流为季节性河流,流量受季节影响。
隧道位于黄土梁峁区,黄土披覆在起伏不平的基岩顶面之上,并承袭了下伏基岩的古地形。在稳定提升的新构造运动下,黄土经流水长期侵蚀,形成现今梁峁起伏,河谷深切的地势。总的地形是南部和西部地势相对较高,北部和东部相对较低,高差为305m.梁峁上天然植被很少,因梁峁至沟底的各种流水侵蚀活跃,谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍,水土流失严重。在主河及支流河谷中,均可见河漫滩口及一、二级阶地,此种地形分布面积大而且连续。阶地类型主要为堆积阶地,但冲蚀层厚度较薄,一般为10m左右。在较大的冲沟口处,多分布有冲洪积或坡洪积堆。
黄土隧道顶部覆盖着新第三系上新统三趾马红土层(N2),为棕红色粘土,夹钙质结核,底部常见砂砾石层。结构致密,呈硬塑状,属低液性粘土。天然含水量较低,一般在10%左右,无胀缩性,垂直节理发育,堆积厚度变化较大,2-40m不等。
在三趾马红土之上为中更新统离石黄土(Q2eol),属浅黄色、褐黄色、粉质粘土,夹有数层古土壤,含钙质结核,为硬塑状,结构较致密,天然含水量很低,垂直节理发育,厚度10m—100m.隧道地区地层中主要发育两级节理,一组近南北向,一组近东西向,节理密度大多为2~3m一条,局部地段0.5~1.0m一条。在强风化带,节理裂缝的张开程度和密度明显增加,沿节理裂隙附近,岩石风化程度增强,强度明显降低。
3、黄土隧道工程施工
3.1黄土隧道的施工方法黄土隧道施工前,应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位,在施工时要加强支护措施,防止坍塌,以保施工安全。
施工中应遵循“重地质、超前报、管超前、弱爆破、少扰动、短进尺、架紧贴、强支护、早喷锚、勤量测、修设计、调自承、严治水、紧封闭”的施工原则,施工工序紧凑,精心组织施工。
开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心法),初期支护紧跟开挖面施作。
黄土围岩开挖后暴露时间过长,围岩周壁风化至内部,围岩体松弛加快,进而发生坍塌。因此,宜采用复合式衬砌,开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护,以形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆,管棚支撑加固围岩。在初期支护基本稳定后,进行永久支护衬砌。衬砌背后回填要密实,尤其要注意拱顶回填。
做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程,并妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水侵蚀洞体周围,造成土体坍塌。在有地下水的黄土层中施工时,洞内应施作良好的排水设施。水量较大时,应采用井点降水法将地下水位降至隧道衬砌底部以下,以改善施工条件,加快施工进度。在干燥无水的黄土层中施工,应管理好施工用水,不使废水漫流。
3.2黄土隧道施工注意事项
⑴首先做好洞口、洞门及洞顶的排水系统,并妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水浸蚀洞体周围,造成土体坍塌;
⑵施工中如发现工作面有失稳现象,应及时用喷射混凝土封闭,加设锚杆,架立钢支撑等加强支护。混凝土喷射机压力不宜大于0.2Mpa;
⑶施工时要特别注意拱脚下墙脚处断面,如超挖过大,可用墙体同标号混凝土回填或用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够,应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。钻锚杆孔时,宜采用干钻;
⑷黄土隧道施工,宜先做仰拱,如果不能先作仰拱时,为防止边墙向内位移,应在开挖与灌注仰拱之前,加设横撑梁顶紧,以防墙体变形;⑸锚杆宜采用早强砂浆式锚杆。若拱部位于砂层时,为防止喷射混凝土层塌落,可将Ф8mm的密钢筋网,置于紧贴开挖面,作为初喷混凝土层固定支撑。
4、黄土隧道管棚与支护黄土隧道施工时应严格按照黄土隧道的施工方法组织施工,在进洞之前先做好洞顶排水天沟等排水系统。
进洞时洞门先作超前支护,大管棚预注浆。大管棚采用Ф89×4mm,自拱顶向两边按间距40cm环形布设,倾角σ=2°~5°,每环30根,每根长10×2米。
在管棚施作时应着重检查以下项目:
⑴检查开挖的断面中线高程和开挖轮廓线是否符合设计要求;
⑵钢拱架安装垂直度允许误差(±20mm)、中线及高程允许误差(±5cm)均应在允许误差之内;
⑶在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔,其外插角应不侵入开挖轮廓线,钻孔由高孔位向低孔位进行,孔径宜比管棚筋直径大20~30mm;
⑷检查接头管箍及注浆孔打设是否符合设计要求;
⑸管棚注入水泥浆时,封堵塞应有进料孔和出气孔。在出气孔流浆后,方可停止压浆。
在大管棚的掩护下,人工与机械配合采用环形开挖,中心留核心土,环形开挖从两侧边墙开始,最后开挖拱顶处,一次进尺控制在0.75~0.8m,坚决避免出现一次进尺太多。为使初期支护及早成环,开挖核心土时应距拱部开挖面不大于5米。
初期支护紧跟掌子面施做,断面成型后立即喷射不小于5cm厚的混凝土,封闭掌子面,安装钢拱架及锚杆后,再次喷射混凝土。黄土围岩钻孔易夹钻,如等锚杆安装好后再进行下道工序施工,施工进度将受影响,也不利于施工安全。如采取锚杆后行,且距离控制在2~3个循环之内,在喷射混凝土时先喷一半,锚杆检查符合设计及规范要求后,再将剩余混凝土部分喷平的方法,即安全又解决了施工进度问题。
核心土挖除后,应及早施做仰拱混凝土,浇筑仰拱混凝土前,要清理浮渣和淤泥,保证仰拱坐落在新鲜岩面或原状土上,仰拱一次浇筑长度为6m,及早使衬砌成环,确保围岩稳定不变形。
黄土隧道施工过程中,围岩监控量测系“新奥法”施工的重要组成部分,施工中必须严格按照有关图纸和规范执行,只有通过对围岩进行监控量测,才能正确地掌握围岩与支护之间的收敛动态,掌握围岩与支护的动态规律,并结合地质超前预报,客观评价围岩稳定性,进一步了解围岩的弹塑性区域,裂隙发育程度等,从而达到合理调整初期支护参数及调整预设计。
5、黄土隧道防排水施工控制
黄土隧道最怕水,因此,黄土隧道必须做好防、排水工作,使建成的隧道不渗、不漏,也是隧道施工成败的关键。在黄土隧道的施工中,要严格按照设计施工,因地制宜的采取“以排为主、防、排、堵、截相结合”综合治理原则,达到排水畅通,防水可靠,不留隐患的目的。具体方法是:初期支护期间,表面无水区的5m内,渗漏水区3m内,从拱腰至墙脚,每侧打不少于3个引水孔,孔深50cm,然后环形设Yas排水半管,外用1cm厚砂浆封闭半管表面。如遇局部有渗水、涌水,应调整半管安放位置,或视情况增加半管使用数量。排水半管布设好后,应仔细检查初期支护表面有无渗、漏水现象,检查合格后再进行下道工序施工。
在铺设土工布(400g/m2)前,应检查初期支护表面是否平整,如有钢筋或锚杆头外露,应割除并用砂浆抹平,使喷混凝土表面凹凸高差不超过土±5cm;喷混凝土表面符合要求后再铺设工工布,既能保护防水板免遭破坏,又能起到渗水作用。土工布用衬垫贴上,再用射钉枪钉上水泥钉锚固,水泥钉长不得小于50mm.拱顶平均3-4点/m2,边墙2-3点/m2.土工布铺设20m后,再铺设改性LDPE防水板,铺设的防水板必须符合国标(GB12953——91)中各项指标的要求,为减少接缝,采用幅宽5~7m的防水板。采用专用熔接器热熔粘接防水板接缝,搭接部分不得小于80mm,粘接剥离强度不得小于母体拉伸强度的80%.采用真空加压法检测防水板接缝粘接强度。在0.2Mpa压力作用下5分钟,粘接强度不得小于0.16Mpa.防水板铺设固定工艺见图2隧道纵向排水采用中心排水管沟和行车道边缘两侧设纵向排水沟的方法,将衬砌的水排出洞外。纵向排水管沟在隧道设计中是常见的主要方法,但要注意在施工中杂物、地下水夹带的矿物质、泥砂在排水管沟内积蓄,将排水系统堵塞,使排水系统失去作用,影响建成的隧道正常运营。为防止排水管沟堵塞,在初期支护与二次衬砌之间沿隧道纵向全长与隧道同坡设置Ф160×5mmPVC半花管,在1/2断面内梅花状每隔5cm钻一个Ф6mm的圆孔,再在半圆管上部用1-2cm碎石充填。为了便于对纵向排水管沟的定期疏通,施工中经常采用管道疏通机进行疏通。为使积水及时排出洞外,在两侧墙脚每隔50m对称布设检查维修孔。管沟内积蓄的水经检查孔由横向排水管沟(PVCФ160×5mm)通过行车道边缘排水沟或中心排水管沟排出洞外。为便于维修,在边缘排水管沟或中心排水管沟每隔200m设一处沉淀检查井,排水系统形成即便于维修检查,又能“畅通无阻排水”的网络体系,通过动态排水,实现隧道不渗水、不漏水,确保正常运营。
关键词:隧道防排水注浆堵水防水布铺设
目前隧道衬砌渗漏水问题,尤其是施工缝处、隧道的接口处及管节之间的连接处等薄弱环节的渗、漏水更为严重。如何搞好隧道防排水设计及裂缝防水技术,是保证行车安全和隧道能否长期使用的重要条件。
一、进洞前防排水处理
首先,在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解,分析地表水的补给方式、来源情况,做好地表防排水工作:用分层夯实的粘土回填勘探用的坑洼、探坑;对通过隧道洞顶且底部岩层裂缝较多的沟谷,建议用浆砌片石铺砌沟底,必要时用水泥砂浆抹面;开沟疏导隧道附近封闭的积水洼地,不得积水;在地表有泉眼的地方,涌水处埋设导管进行泉水引排;在隧道洞口上方按设计要求做好天沟,并用浆砌片石砌筑,将地表水排到隧道穿过的地表外侧,防止地表水的下渗和对洞口仰坡冲刷,并与路基边沟顺接成排水系统;洞顶开挖的仰坡、边坡坡面可用喷射混凝土将其封闭,并对洞口上方及两侧挂网喷浆;若在洞顶设置高压水池时,应做好防渗防溢设施,且水池宜设在远离隧道轴线处等。
二、开挖过程中对涌水地段的防排水处理
(一)涌水地段的防排水处理原则。在隧道施工过程中,应对开挖面出现的涌水进行调查分析,找准原因,采取“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,因地制宜地制定治理方案,达到排水通畅、防水可靠、经济合理和不留后患的目的。
(二)涌水地段的原因分析。造成隧道涌水现象一般是由于地下水发育,洞壁局部有水流涌出;碰到断层地带,岩石破碎,裂隙发育,出现涌水现象;洞顶覆盖层较薄,岩石裂隙发育,开挖地表水下渗等原因。施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源及水质成分等做好观测和记录,并不断改善防排水措施。
(三)涌水地段的处理方法。对于洞内涌水或地下水位较高的地段,可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时,喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水;当涌水面积较大时,喷锚前可在围岩表面设置树枝状软式透水管,对涌水进行引排,然后再喷射混凝土;当涌水严重时,可在围岩表面设置汇水孔,边排水边喷射。
三、二次衬砌中防排水处理与控制
(一)防水层安装与控制
1.防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外,还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹(厚薄不均)、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷,存在质量缺陷时,应及时处理。
2.防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前,应先对初期支护喷射混凝土进行量测,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺。
3.防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束,监理工程师应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。其检查方法有:(1)用手托起防水板,看其是否能与喷射混凝土密贴。(2)看防水板表面是否有被划破、扯破、扎破等破损现象。(3)看焊接或粘结宽度(焊接时,搭接宽度为10cm,两侧焊缝宽度应不小于2.5cm;粘结时,搭接宽度为10cm,粘结宽度不小于5cm)是否符合要求,且有无漏焊、假焊、烤焦等现象。(4)拱部及拱墙壁露的锚固点(钉子)是否有塑料片覆盖。(5)每铺设20延长米~30延长米,剪开焊缝2处~3处,每处0.5m。看是否有假焊、漏焊现象。(6)进行压水(气)试验,看其有无漏水(气)现象等,检查防水板铺挂质量。如果发现存在问题,除应详细记录外,并立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。
(二)止水带安装与控制
防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的,对于施工缝的防排水处理,在复合式衬砌中,一般采用塑料止水带或橡胶止水带。
1.二次衬砌端部的检查与处理。在浇筑二次衬砌混凝土前,可用钢丝刷将上层混凝土刷毛,或在衬砌混凝土浇筑完后4h-12h内,用高压水将混凝土表面冲洗干净,并检查止水带接头是否完好,止水带在混凝土浇筑过程中是否刺破,止水带是否发生偏移,如发现有割伤、破裂、接头松动及偏移现象,应及时修补和处理,以保证止水带防水功能。
2.止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并伸入两端混凝土内等项目,做好详细检查记录,如存在问题时,应立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。
(三)混凝土浇筑与控制
衬砌混凝土施工时,应督促施工单位加强商品砼的后仓管理,定期不定期的进行检查。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。
四、二次衬砌渗漏处理与控制
(一)引流堵漏。对于滴水及裂纹渗漏处,可采用凿槽引流堵漏施工方法。如在渗漏部位顺裂缝走向将衬砌混凝土凿出一定宽度和深度(如宽20mm,深30mm)的沟槽,埋设直径略大于沟槽宽度或与沟槽宽度相当的半圆胶管将水引入边墙排水沟内,再用无纺布覆盖半圆胶管或防水堵漏剂封堵,然后用颜色相当的防水混凝土封堵或抹面。
(二)注浆堵漏。对于渗漏严重部位,可采用注浆堵漏施工方法。如在渗漏部位凿出一定宽度和深度(如直径80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并检查表面混凝土密实性,从渗漏部位向衬砌钻孔,其深度建议控制在衬砌厚度范围内,埋管注浆,其注浆浆液通过设计确定。注浆结束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏处理。
五、结语
每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响,施工中的每一点疏忽都可能造成渗漏水隐患。因此,应加强对每道工序的施工质量控制,严格按规范施工确保施工达到设计效果,使隧道防排水工程质量有保证。
参考文献:
元坝气田17亿立方米/年滚动建产工程地面集输工程隧道三标建设地点位于四川省苍溪县境内。第三标段共有两条隧道:牛包山隧道和天坪梁隧道。牛包山隧道穿越地段的微地貌特征为缓坡、陡坡、陡崖、山脊、冲沟等。区内为单斜地层,其岩层产状为236°∠3°,地下水主要由南向北径流,岩体的风化裂隙及构造裂隙为地下水的主要贮存和富集空间。该隧道隧址区域内无大的地表水汇集区和流通区,只在隧道的进出洞口和洞身段发育多条小冲沟,入洞口冲沟内有地表水,水量较大,常年有水。天坪梁隧道隧址区内为单斜地层,其岩层产状为240~250°∠3~6°,地下水由西南向东北径流,其含水岩层为砂岩层,风化裂隙及基岩裂隙为地下水的主要贮存和富集空间。该隧道隧址区域地表水系主要为进洞口侧有一冲沟,进洞口侧冲沟内水流较小,由于冲沟上游有堰塘拦截,冲沟内水流在暴雨季节,洪水水位较小。
二隧道工程
防排水施工技术的施工准备在进行隧道工程防排水施工前,施工单位首先要做好施工准备工作,只有这样才能为施工的顺利进行提供保障,才能确保隧道工程的施工质量。在施工前,施工单位要安排测量人员深入施工现场,对各个桩位进行测量,确保各个桩位能满足施工需求,同时测量人员要根据施工现场的实际情况,设置好水准点和导线网,并对隧道进行测量、复测,确认无误后,进行二次衬砌放样。采购人员需要根据隧道防排水施工设计要求,购买合理的施工材料,采购人员在选购施工材料时,要对市场进行充分的调查,选择质量优越、价格便宜的施工材料。施工材料在进入施工现场前,施工单位要安排专门的质检人员对施工材料的质量进行检查,如果发现施工材料质量不合格,要及时将施工材料退回,重新选购,严禁质量不合格的施工材料进入施工现场。在正式施工前,施工单位还要对施工人员进行技术培训和安全培训,从而有效地提高施工人员的技术水平和安全意识,确保施工人员能严格的按照相关规范进行操作,只有这样才能为隧道工程的施工质量提供保障。在施工前,施工人员还要组织施工人员对施工使用的各种机械设备进行检查,确保施工机械设备能安全稳定的运行,从而为隧道工程施工的顺利进行提供保障。
三防排水施工技术的应用
1测量放样
在进行测量放样时,测量放样人员要利用全站仪将隧道的中心线准确的测量出来,然后沿着隧道中心线向两侧散开放样,在本工程中,每隔5m为一个放样点,水平方向放样结束后,测量放样人员要将纵向排水管道的中心线测量出来,然后每隔10m设置一个放样点,最后利用全站仪将排水管道底部的设计标高测量出来。测量人员还要将矮边墙的边线测量出来,每隔5m设置一个放样点,并将矮边墙的顶标高测量出来。
2进入隧道前的防排水处理
在进入隧道施工前,施工单位要对隧道内部的情况进行充分调查,了解隧道隧址区地表水、地下水的情况,并对地表水的补给方式进行分析,根据实际情况,制定相应的地表防排水工作,从而为隧道施工提供方便。在本次隧道工程施工中,施工单位采用浆砌片石截水沟、排水沟将隧址区地表水排入隧道地表外侧,并将其引入隧址区原排水系统中,从而有效地防止地表水渗漏对隧道工程施工造成影响。
3安装排水管
在本工程中,施工单位在安装排水管时,对于环向排水管的安装,施工单位首先沿着隧道内部,每隔1m设置一个混凝土悬挂锚钉,然后利用铁丝将排水管道固定在混凝土悬挂锚钉上,在施工过程中,施工人员要特别注意,锚钉需要牢固的地锚在混凝土表面,从而避免弹簧管坠落对隧道中的行人带来危害。弹簧管的端头需要预留出10cm,从而为弹簧管和纵向排水管的交接提供保障。在安装纵向排水管时,其安装工序与环向排水管的安装工序大致相同,施工人员首先要沿着隧道坡度,每隔1m设置一个混凝土悬挂锚钉,利用铁丝将排水管道固定在混凝土悬挂锚钉上,最后施工人员要纵向排水管道和环向排水管道交接处割破,将环向排水管道、纵向排水管道、横向排水管道连接好,最后对管道的接头进行密封处理,避免管道接头处发生漏水现象。
4防水板的安装
在进行防水板安装前,施工人员要对隧道初期施工的支护情况进行认真的检查,并对岩面的欠挖进行处理,避免衬砌台车进入施工现场后,因没有处理岩面欠挖,从而对隧道工程防排水施工进度造成影响。施工人员还要凿除凸出的岩石喷射混凝土,割掉凸出的钢筋头和锚杆,同时在铺设防水板前,施工人员要先将防水板拼好,然后利用装载机将防水板放在架子上。在安装塑料防水板时,施工单位可以采用无钉法,按照顺序逐环安装;在安装复合放水板时,施工人员首先要将锚钉钉入混凝土中,然后沿着纵向拉铁丝,从而对防水板进行保护。施工人员在安装复合防水板时,要从侧面开始,从上到下依次铺设,同时施工人员要在铺设过程,将吊带系在铁丝上。
四结语
【关键词】盾构法隧道监理监控重点对策
㈠引言
近年来,为适应城市发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求,上海市地铁建设不断加快了建设步伐。根据上海地区软土地质的特点,地铁区间隧道建设一般都采用盾构法施工,盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备,以盾构机的盾壳作支护,用前端刀盘切削土体,由千斤顶顶推盾构机前进,以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌,从而形成隧道的施工方法。盾构机的类型有多种,目前在上海地铁区间隧道建设中以土压平衡式盾构应用最为广泛。土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘,将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内,井使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡,以减少盾构推进对地层土体的扰动,从而控制地表沉降或隆起,在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。由于地铁盾构法隧道施工技术难度大、施工风险高、质量要求高、不可预测因素多。因此,监理人员应熟悉和掌握盾构法隧道施工监理监控重点及相应对策,在监理工作中才能真正做到有效地对施工质量进行监控,从而为业主提供优质的监理服务。本人有幸参加了地铁二号线西延伸工程的施工监理工作,在区间隧道掘进施工监理过程中,通过不断摸索与总结,也积累了一些菲薄的工作经验,以下就以土压平衡式盾构为例,对隧道掘进施工中监理应监控的重点及采取的对策,谈几点体会,以为抛砖引玉。
㈡正文
1.盾构始发(出洞)阶段
盾构始发(出洞)阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发(出洞)前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备,并对盾构是否具备出洞条件予以审查,确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。
1.1盾构出洞土体加固
为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建(构)筑物,盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。土体加固的方法较多(如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等),但无论采用何种加固方法,对土体加固的效果检验始终应作为监理重点控制的内容。在确保加固效果满足设计要求前提下,才能同意盾构出洞,否则应督促承包方及时采取补救措施。针对土体加固监理人员应重点关注以下三方面:
⑴加固土体与地墙间隙封闭
由于加固土体与地墙之间存在间隙,监理在审查土体加固专项方案时应审查承包方是否在方案中有相应的措施,一般可采用注浆、旋喷等方法封闭该间隙,并监督承包方予以落实。
⑵加固土体的强度
加固土体的强度是否满足设计要求是衡量加固效果的首要指标,可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证,监理人员应对承包方钻芯取样过程进行见证,确保取样工作的真实性。
⑶加固土体的均匀性
检验加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、手段,可通过打探孔方式进行观察。监理人员应监督承包方在洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后,合理布置探孔(选择有代表性部位、数量一般不少于5个),现场观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况,作为判断土体加固效果的辅助手段。
1.2盾构始发基座设置
盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上,待所有准备工作就绪后,沿设计轴线向地层内掘进施工。因此,盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否,直接影响到盾构机始发姿态好坏。监理在检查盾构始发基座时,应重点复核以下内容:
⑴洞门位置及尺寸
在基座设置前,监理人员应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。
⑵盾构始发基座位置
盾构始发基座的设置依据不仅包括洞门中心的位置、还包括设计坡度与平面方向。在始发基座设置完毕,为确保盾构机能以最佳的姿态出洞。监理人员应复核基座顶部导向轨的位置(平面位置及高程),确保盾构搁置位置和方向满足设计轴线的要求。
1.3盾构机及后配套设备井下验收
盾构法隧道施工主要依靠盾构掘进机及配套设备完成掘进任务,由于受工作井内空间限制,需将盾构机及后配套台车分节吊装运至井下,并在井下安装、调试和试运转。土压平衡式盾构机及后配套设备构成主要由盾构壳体(包括刀盘及切口环、支撑环、盾尾)、推进系统、拼装系统、油脂系统、监控系统等组成。监理在井下验收工作中的重点是对盾构机及后配套设备主要部件和系统检查和核对,并对试运转情况进行见证,在验收合格前提下可批准盾构机及配套设备投入使用。以下为本工程日本小松φ6340土压平衡式盾构机为例,对盾构机井下调试、验收项目作一介绍。
验收项目验收内容验收要求
外观验收01刀具数量齐全、刃口完好、安装正确
02焊缝焊缝均匀饱满,无缺陷
03外形尺寸盾构外壳长度和直径符合要求
04尾刷排列整齐有序
05电气设备内外清洁,电缆无破损和油污
调试验收01刀盘转速正转和反转满足要求
02超挖刀数量和行程满足要求
03推进千斤顶数量、行程、油压、伸缩时间满足要求
04螺旋输送机转速、油压、闸门开关满足要求
05拼装机回转角度和速度满足要求
06注浆系统满足正常使用(用水替代)
07盾尾油脂满足正常使用
08双梁葫芦走行和起升构件正常,满足正常使用
09皮带机启动和停止正常,满足正常使用
10泡沫系统喷出正常
11电气系统仪器仪表显示、漏电开关保护、警报系统等能正常使用
1.4后盾支撑系统安装
盾构前进的动力是通过千斤顶来提供,而盾构始发时千斤顶顶力是作用在后盾支撑系统之上。一般后盾支撑体系是由钢反力架、钢支撑、临时衬砌(负环管片)等组成,监理在监督过程中应重点关注后盾支撑系统是否满足其技术要求,即后盾支撑系统必须有足够的刚度和强度,确保在顶力作用下不发生变形。
1.5洞门围护结构凿除(出洞侧)
地铁盾构法隧道施工一般以车站主体结构两端端头井作为盾构始发井和接收井。盾构在始发前需对始发井出洞侧洞口围护结构进行分次凿除(一般分为两次,第一次先割除背水面钢筋及凿除围护结构砼至迎水面钢筋,第二次出洞前再清除剩余部分),一方面清除盾构出洞前障碍,另一方面第一次凿除围护结构后通过打探孔可进一步直观的观察盾构出洞土体加固的效果。监理在洞门围护结构凿除后应对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察,判断出洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全出洞的要求。
1.6盾构出洞装置安装
由于隧道洞口与盾构之间存在建筑间隙,易造成泥水流失,从而引起地面沉降及周围建筑物、管线位移,因此需安装出洞装置。一般包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈等。监理应重点对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核,对出洞装置安装的牢固情况进行检查,确保帘布橡胶板能紧贴洞门,防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。
1.7盾构始发出洞
盾构出洞准备工作就续后,为减少正面土体暴露时间,盾构从始发基座导轨上应及时向前推进,使盾构切口切入土层直至盾构壳体进入洞口的过程称为“盾构始发出洞”。该关键环节监理应进行旁站监督,并重点做好以下工作:
⑴观察割除围护结构迎水面钢筋后盾构机应迅速靠上洞口正面土体。
⑵观察盾构出洞期间洞口有无渗漏的状况,发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。
⑶检查前仓土压力设置是否合适,观察土仓有无砼块,发现后督促承包单位及时清除。
⑷第一环正环拼装前检查最后一环负环管片的拼装位置。
⑸检查千斤顶使用状况,防止盾构出洞后出现姿态“上飘”现象。
2.盾构试掘进和正式掘进阶段
根据盾构法施工工艺的特点,盾构安全出洞后需通过前100环试推进寻求最佳施工参数,为全线的正常推进提供符合实际土层特点的技术参数。不论在试掘进还是正式掘进阶段,监理可以通过观察盾构机控制室内仪器仪表显示的数据、审查承包单位上报的盾构掘进施工报表、通过监测数据分析隧道及地面沉降情况等手段进行动态监控,及时掌握和分析施工技术参数变化,检查盾构掘进中的姿态、管片拼装的质量、注浆作业的效果等,督促承包单位采取相应的措施确保盾构掘进施工质量和周边环境的安全。
2.1盾构机施工参数管理
由于土压平衡式盾构采用电子计算机控制系统,能自动控制刀盘转速、盾构推进速度及前进方向,并及时反映掘进中的施工参数。这些施工参数的确定是根据地质条件情况、环境监测情况,进行反复量测、调整和优化的过程,若发现异常需及时调整。因此,对盾构施工参数的管理应贯穿于盾构掘进过程的始终。监理在监督过程中可通过审查承包方施工报表,观察盾构机控制室内监控设备等手段,及时收集和分析有关施工参数的信息,通过信息反馈,动态掌握施工参数的变化。盾构机监控系统能反映的施工参数很多(如土压力、刀盘油压和转速、盾构掘进速度等),对于这些施工参数的管理监理在工作中应重点关注以下几项:
2.1.1土压力
土压平衡式盾构机掘进的原理是建立开挖面前后水土压力平衡。在盾构掘进不同阶段,盾构机工况是从非土压平衡通过在初始出洞阶段逐步过渡到土压平衡,再到进洞阶段由土压平衡逐步过度到非土压平衡,即土压力设定是变化的(在理论数值上它与土体容重、覆土深度、侧向土压力系数有关),施工中需要不断通过不同的土质、覆土厚度、结合环境监测的数据进行调整。因此,平衡土压值的设定是土压平衡式盾构施工关键,监理应予以重点关注,并通过计算理论土压力与实际设定土压力进行比较,判断实际设定土压力是否满足施工的需要,督促承包方合理的设定土压力。
2.1.2出土量
土压平衡式盾构是以切口环作为密闭土仓,盾构推进中切削后土体进入密闭土仓,随着进土量增加建立一定的土压力,再通过螺旋输送机完成排土,而土仓压力值是通过出土量来控制的。因此,出土量的多少、快慢与设定的土压力值密切相关,监理人员可通过计算每环理论出土量与实际每环出土量相比较,判断出土量是否正常。
2.1.3掘进速度
盾构掘进的速度主要受盾构设备进、出土速度的限制,若进出土速度不协调,极易出现正面土体失稳和地表沉降等不良现象。因此,监理应重点督促承包方均衡连续组织掘进作业,当出现异常情况时(如遇到阻碍、遇到不良地质、盾构姿态偏离较大等),应及时停止掘进,封闭正面土体,查明原因后采取相应的措施处理。
2.1.4千斤顶推力
盾构是依靠安装在支撑环周围的千斤顶推力向前推进的,推力的大小与盾构掘进所遇到的阻力有关,正确的使用千斤顶是盾构是否能沿设计轴线(标高)方向准确前进的关键。因此,在每环推进前,监理应根据前面几环承包方申报的盾构推进的现状报表,分析盾构趋势,督促承包方正确的选择千斤顶的编组,合理地进行纠偏。
2.2盾构掘进姿态控制
所谓盾构姿态具体是指盾构掘进中现状空间位置(包括高程和平面位置)。盾构姿态控制就是将盾构轴线控制在与设计允许偏差范围内。盾构姿态控制的好坏,不仅关系到盾构轴线是否能在已定的空间内在设计轴线允许偏差内推进,而且还影响到后续工序管片拼装的质量(只有盾构掘进姿态控制在允许误差之内,才能确保管片拼装能在理想的位置)。因此,在盾构掘进阶段对盾构姿态的控制始终应做为监理人员监督的重中之重。根据《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)8.4.4条(2003版)规定“盾构掘进中应严格控制中线平面位置和高程,其允许偏差均为±50mm,发现偏离应逐步纠正,不得猛纠硬调”。监理在实施对盾构姿态控制时,应严格以规范要求为控制准则。监理在工作中针对盾构姿态的控制,首先应熟悉和掌握设计线型要求,即隧道平面曲线和竖曲线的线型情况(包括里程、长度、坡度、半径等),其次还应重点监控以下内容:
2.2.1盾构姿态测量数据
盾构姿态测量数据包括自动测量数据(盾构机装有自动测量系统,能反映盾构运行的轨迹和瞬时姿态,动态监测盾构姿态数据)和人工测量复核数据(对自动测量数据正确性进行检测和校正),监理人员可对两类数据综合分析、比较,动态掌握数据变化情况,正确指导盾构正确、安全地推进。
2.2.2盾构纠偏量
盾构在推进过程中不可能一直处于理想状况(尤其是在曲线段),会产生不同程度的偏向。影响盾构的偏向的因素很多,也很复杂(如地质条件的因素、机械设备的因素、施工操作的因素等等),施工中一般可通过调整千斤顶编组或纠偏材料(粘贴在管片上)进行纠偏。监理工程师不仅应做到及时根据盾构姿态测量数据,分析盾构姿态,督促承包商控制好掘进方向,平稳地控制盾构推进的轴线。而且在每环管片拼装前对盾构姿态进行复查,发现偏差,督促承包方合理的制定纠偏方案和纠偏量,及时采取纠偏措施,避免误差累积。
2.3管片拼装控制
根据盾构法施工工艺管片成环的特点:管片是盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的。
它是盾构法施工的关键工序,管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。因此,为确保管片拼装的质量满足设计和规范的要求,监理应重点抓好以下环节:
2.3.1管片制作监控
管片制作质量好坏是确保管片拼装质量的首要环节,一般管片制作均由预制构件厂提前生产,以满足现场盾构掘进施工的需要。《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)8.11条对管片制作质量提出明确的要求。监理对管片制作监理人员在监督管片制作过程中应严把质量关,在满足以下条件的前提下才能允许管片出厂。
⑴制作管片模具的精度符合规范要求。
⑵制作管片类型、管片脱模后成品外观质量及尺寸偏差满足设计和规范要求。
⑶管片的砼抗压强度及抗渗指标满足设计要求。
⑷管片的检漏检测和三环试拼装检验符合规范要求。
2.3.2管片进场检查
管片制作合格后需根据现场施工需要分批由预制厂运输至现场。监理对进场管片的检查是对管片制作质量的第二次复查。检查的重点包括:
⑴根据管片排序图核对进场管片规格是否满足施工需要。
⑵审查进场管片出厂质量合格证明文件。
⑶复查进场管片外观质量,若发现缺陷应及时督促承包单位进行修补。
2.3.3管片拼装前检查
根据管片接缝防水设计要求一般需粘贴防水密封垫,监理工程师应在管片拼装前对密封垫粘贴位置和粘贴质量逐块检查。
2.3.4管片成环后检查
管片成环后的质量是衡量和判断盾构法隧道质量合格与否的主要依据。(《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)8.6.5条对管片拼装质量提出了具体的要求(本工程以20环为一个检验批进行验收)。监理在进行检查中应重点检查以下内容:
⑴高程和平面偏差。
⑵纵、环向相邻管片高差和纵、环向缝隙宽度。
⑶纵、环向相邻管片螺栓连接。
2.3注浆作业监控
盾构法工艺施工隧道,由于盾构壳体与拼装管片之间存在“建筑空隙”,如不及时填充,势必产生土层扰动变形,造成地面变形(严重的危及到地面建筑和地下管线的安全使用)或隧道结构变形。注浆作业是盾构法隧道施工控制地面和隧道结构变形主要技术措施之一,通过压浆填充“建筑空隙”控制变形量。施工中的注浆工艺分为同步注浆、衬砌后补注浆,无论采用哪种工艺,监理在监督过程中应通过分析监测资料(以控制地面和隧道结构变形为原则)、审查拌制和注浆施工记录、对每作业班拌制注浆液试块制作见证送检等手段来综合分析注浆作业的效果,判断注浆作业是否达到控制变形的成效,并重点监督浆液配合比、注浆量、注浆压力等主要技术指标。
3盾构接收(进洞)阶段
盾构接收(进洞)阶段掘进是盾构法隧道施工最后一个关键环节。盾构能否顺利进洞关系到整个隧道掘进施工的成败。在盾构进洞前后监理需监督承包单位做好充分的盾构接收的准备工作,确保盾构以良好的姿态进洞,就位在盾构接收基座上。
3.1盾构进洞土体加固
盾构进洞区域土体加固一般与出洞区域土体加固是同时进行,对盾构进洞土体加固效果的检验可参照对盾构出洞土体加固。
3.2盾构接收基座设置
盾构接收基座用于接收进洞后的盾构机,由于盾构进洞姿态是未知的。在盾构接收(进洞)前监理仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置(一般以低于洞圈面为原则),确保盾构机进洞后能平稳、安全推上基座。
3.3进洞前盾构姿态监控
在盾构进洞前100环监理对已贯通隧道内布置的平面导线控制点及高程水准基点做贯通前复核测量,是准确评估盾构进洞前的姿态和拟定进洞段掘进轴线的重要依据。监理复核数据应通过与承包方复核数据的比较,分析误差是否在允许偏差之内,从而正确的指导进洞段盾构推进的方向。
3.4洞门围护结构凿除(进洞侧)
盾构进洞前需对接收井内围护结构背水面钢筋进行割除及砼凿除,通过打探孔实际验证盾构进洞区域土体加固的效果。监理在洞门围护结构凿除后同样需对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察,判断进洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全进洞的要求,否则应督促承包方采取补救措施。
3.5盾构接收进洞
盾构接收(进洞)准备工作就续后,盾构机向前推进,在前端刀盘露出土体直至盾构壳体顺利推上接收基座的过程称为“盾构接收进洞”。该关键环节监理应进行旁站监督,并重点做好以下工作:
⑴观察进洞洞口有无渗漏的状况,发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。
⑵督促承包方及时安装洞口拉紧装置,并检查其牢固性。
(1)对该隧道工程的各项施工进行科学合理的安排,重点突出,保证各项施工过程的连续性和衔接性,加快施工进度,确保在规定的工期内按时完工。
(2)在施工过程中,充分利用新技术和新设备来提高工程质量和效率,努力提高施工的技术水平。
(3)施工过程中,要杜绝一切的安全隐患,各项安全保障措施要跟上,确保施工过程的安全。
2施工组织设计编制的几个要点
(1)本标段的主要工程内容为隧道基坑井点降水、隧道基坑开挖、隧道抗拔桩地基加固、隧道主体混凝土工程、隧道防排水、变电站、泵站、K1+839~K2+940区域内地面道路和有关的污水处理、雨水管线工程。根据业主的总体工期要求,本标段工程定于2012年6月1日正式开工,2013年3月27日竣工,工程施工工期为300天。参建单位为中铁十五局集团第六工程有限公司。
(2)本标段工程的施工组织机构有项目经理、项目副经理、项目总工程师、工程技术部、计划财务部、安全质量部、环保办公室、物资设备部、工地实验室、综合办公室以及各个施工队伍。
(3)依照本标段的具体施工情况,将本工程分成了3个区段,见表1。K1+839~K2+290施工区段的任务是该区段的基坑井点降水、基坑的开挖、边坡的防护、抗拔桩的施工、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道变电所、泵房站、隧道顶的覆土回填。K2+290~K2+610施工区段的任务是该区段的基坑井点的降水、基坑的开挖、边坡的防护、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道覆土的回填。K2+610~K2+940施工区段的任务是该区段的基坑井点降水、基坑的开挖、边坡的防护、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工以及泵房站、隧道覆土的回填。
(4)把安全施工当成头等大事来抓,严防重伤或死亡事故的发生。争创省级安全文明施工工地和文明施工样板工地,在施工的过程中,严格的遵守相关的法律法规,出台具体的文明施工管理办法,并且在环保、绿化等方面都要达到国家相关的标准。
3协调工作的几个要点
(1)做好该标段工程的平面布置调配工作,该标段工程施工场地可以分成3个区域,场内生活区和办公区设施有:工程管理人员和施工人员的住房、管理人员办公室及会议室、食堂、洗浴间、卫生间等。生产设施区有:材料堆放区、砂子堆放区。砂浆拌合站、钢筋加工场、临时弃土场、配电室、消防库、门卫、洗车场等。
(2)交通导行措施在修建施工便道时,应节约成本,充分利用工地外的道路,修建的施工便道和工地外的道路相同,满足工地内行车、运料和弃土运输的需要。本标段工地修建的施工便道的宽度为5米,每隔200米的距离建设30米的错车道,以方便安全和文明施工。
(3)安全管理及环境保护措施本工程地处郑州市森林公园附近,施工范围比较小,加之前期还有其他工程正在施工,施工区域内施工单位很多,人员比较复杂,因此,施工中必须加强施工人员的日常管理,定期给施工人员开展安全管理和环境保护的教育,是人人都意思到安全和环保的重要性,自觉自愿的遵守相关的安全、环保规定。
4本标段工程施工组织设计的几个难点及应对方案
4.1施工组织设计的难点
(1)本标段地下水水位较高,隧道基坑开挖深度大,基坑开挖必须将地下水位降低至基坑底以下1m,施工降水决定着基坑开挖及主体结构施工的施工质量和进度,施工降水为本工程的难点工程之一。
(2)本标段的防水施工较为系统复杂,防水的效果直接影响到本标度隧道的工程质量,严重影响着该隧道工程的运行安全和使用寿命。所以,本标段隧道的防水工程体系的建设是施工的一个难点。
(3)隧道长,地质不良,工程内容全面,工期压力大。本标段隧道长度约1.1千米,并且该隧道的施工区域地质状况比较差,土质松散,结构稳定性差。特别是采用明挖法施工,工作面狭窄,保质量、保安全、保工期完成隧道施工任务十分艰巨。
(4)本标段工程的工期短,场地狭小不利于施工的展开。隧道主体结构施工工期紧,在6个月时间内完成隧道基开挖、防护,隧道主体混凝土浇筑及隧道防水工程,在1101米的狭长地带完成此工程存在一定难度。
4.2应对方案
(1)项目部组成一个以项目技术总工程师为负责人,工程技术部门参加的施工降水领导小组,主持降水方案的研讨,负责降水效果的沟通和降水措施的制定。开挖后通过既有降水井,建立地下水动态监测网,较准确地掌握地下水动态变化,根据水位变化情况调整开泵时间及开泵数量。
(2)在工程的防水施工方面,处理要做好一般的雨季防水施工措施外,还要增加几点防水措施:在整个施工周期内,工程管理人员应随时掌握当地的天气情况,根据天气情况对工期进行调整;提前预备好防水的材料和设施,以备不时之需;由于本标段地下水水位较高,在进行基坑开挖时,应提前做好各种各样可能出现的紧急情况下的处理预案,一旦出现漏水情况及时的采取措施,把风险降到最低;制定雨天交通管理办法,方便工地内的交通疏导。
(3)必须细化隧道的施工组织方案,对控制工期的地段采取减少分段长度、增加设备投入,加强施工组织与管理、采取科学的基坑开挖防护方案等措施。
城市隧道工程建设的和谐度评价是需要综合技术、经济、社会和自然等多方面因素的评价问题,其实质就是一个多指标综合评价的问题。
1.1评价指标选取原则
为了对城市隧道工程建设项目全面评价,在选取评价指标时,需要遵循以下原则:科学性和简洁性相统一原则;系统性和层次性相统一原则;全面性和可操作性相统一原则;动态性和静态性相统一原则。
1.2构建评价指标体系
为了合理确定城市隧道工程建设和谐度的指标体系,一方面通过对和谐性影响因素分析,将综合和谐度(最终目标层H)分为4个二级目标层,即技术系统和谐度HT、经济系统和谐度HE、社会系统和谐度HS和环境系统和谐度HN;另一方面通过对相关领域专家、普通市民、上级管理单位、建设单位及员工的大范围调查,归纳确定了15种可能影响城市隧道工程建设和谐度的因素,即方案社会评价水平C1、施工中标价格水平C2、参建机构资信水平C3、安全事故控制水平C4、质量缺陷控制水平C5、设计变更控制水平C6、施工工期控制水平C7、反馈决策顺畅水平C8、企业财务健康水平C9、员工薪酬发放水平C10、内联关系协调水平C11、外联关系协调水平C12、废弃物处置水平C13、污染物处置水平C14、景观修复营造水平C15。中间准则层分别为T1~T3、E1~E3、S1~S3、N1~N3,通过参建单位联席会议共同讨论形成和谐度评价指标体系。
2城市隧道工程建设和谐度评价方法
2.1评价方法选择
本文采用层次分析法对城市隧道工程建设进行和谐度评价。层次分析法是把复杂问题中的所有指标因素按照相互关系划分为不同的有序层次,按照隶属关系建立层次模型,借助经验判定指标因素的重要性,并以定量形式表达实现综合性评价的一种方法[11-14]。层次分析法的主要流程为:明确问题建立层次模型构造判断矩阵计算权向量和一致性检验层次总排序一致性检验结果。该法优点是实现了大量定性和定量因素有机结合,模型层次结构与许多系统的层次结构相对应,比较符合实际情况。由于城市隧道工程建设和谐度的评价研究尚属于起步阶段,各种因素的权属还没有可供借鉴的资料,仍要依赖于专家经验主观判断。如工程质量评价及安全管理考核等,大多采取分层评价方法,影响和谐度的各类指标之间也存在良好的层次性。因此,采取层次分析方法进行城市隧道工程建设和谐度的综合评价方法是合适的。
2.2层次分析法
确定指标权重方法应用层次分析法确定指标权重的方法是利用分级比较标度方法,列出上层指标与下层相关性,由被调查者采取两两比较的方法,给出判断矩阵,然后求出判断矩阵的特征向量和特征值,进行一致性检验。
2.3城市隧道工程建设和谐度指标权重
以洞山隧道为例,邀请上级主管单位和全体参建单位对和谐城市隧道建设工作进行分析。上级主管单位6名、业主6名、施工单位6名、监理和设计单位各3名,监测检测单位1名,总计25名代表参加各因素重要程度的调查,分别填写各层指标重要性调查表。其中准则层与措施层的关系采取开放形式,即每一个准则元素与哪些措施元素相关,由被调查者自己确定,在数据分析时,最多计入6种排位靠前的因素。经过调查分析,指标层对准则层的贡献权重、准则层对分目标层的贡献权重、分目标层对总目标层的贡献权重、指标层对总目标层的贡献权重分别。其中,T1、T2、T3分别为安全管理、质量管理、进度关系指标;HT4、HE3、HS2、HN1分别为技术系统、经济系统、社会系统、环境系统和谐度
3实证分析
本文以淮南市山南新区洞山隧道工程为例,探讨评价城市隧道工程建设和谐度。该工程在前期工作阶段,相关部门结合我国和谐社会建设的时代背景,充分认识到修建城市隧道工程可能存在的错综复杂矛盾,提出建设和谐隧道工程的要求。业主组织工程参建单位组成和谐管理工作小组,通过分析工程重难点,结合和谐度评价的权重分析,针对性地采取和谐管理措施。洞山隧道建设完成后,项目建设单位对各方面工作进行总结,召开和谐隧道建设总结评估会议。上级管理单位、参与建设单位、周边企业和市民代表等35人参与总结评估。通过分析,和谐度范围在100~90时,洞山隧道工程建设评定为和谐。由于洞山隧道工程地质和场地条件十分复杂,工程建设难度较大,通过针对性地采取和谐度提升措施,实现了工程建设的整体和谐,并取得如下工程建设成效。
(1)洞山隧道按计划工期安全顺利完成,未发生严重安全事故。隧道通车后洞内无渗漏,弧线圆顺,表面光洁。经雷达无损检测,衬砌厚度满足设计要求,混凝土密实,通信信号及灯具等安装牢固、美观。工程完工后,经检验评定,总体工程得分97.4分。
(2)洞山隧道自开通以来,解决了舜耕山交通瓶颈制约,为对接长三角,构筑“两淮一蚌”城市群中心城市起到巨大的推动作用,标志着山南新区建设取得了突破性的进展和新的跨越。
4结束语
关键词:黄土隧道,初期支护,施工工序
1、引言
黄土地层是我国西北地区较为普遍的土质地层,土质多为失陷性软弱土(新黄土),土质软塑、脆弱。随着国家对西北地区开发和日夜增长的交通的需要,愈来愈多的公路、铁路将穿越黄土地层,黄土隧道也随之增加。
2、在黄土隧道初期支护设计中,过去主要采用径向锚杆、钢支撑、挂钢筋网及喷混凝土组成的初期支护体系。这种支护体系存在以下缺点:
(1)径向锚杆对土体的作用不明显。经试验表明:黄土隧道土体中锚杆的抗拉力小于30KN,且拔出后为直径大约10cm的圆柱体,说明土体和锚杆不连结,没有起到锚固的作用。
(2)喷混凝土时,混凝土附着在黄土的表层,由于黄土本身就没有粘结力,以致喷混凝土与土体一起脱落,没有达到喷混凝土所起的实际支护作用,且经多次喷射才能达到设计厚度,回弹量也很大。
3、经过优化后的初期支护体系
随着对黄土隧道初期支护体系的改进和优化,采用超前管棚、超前小导管、钢架支撑以及模喷混凝土等措施相结合的施工方法,使得黄土隧道初期支护更加科学、经济和合理(见图1)。
与原初期支护设计相比,有以下优点:
(1)超前管棚一般采用外径为89~108mm,壁厚5~9mm,管棚长度为10~30m,洞身可采用8m,两环之间搭接长度不能小于3m,环向间距为40cm,隧道进出口管棚外插角控制在1~3°,洞身管棚外插角≯12°,具体可根据实际确定。超前小导管一般采用φ42,长度为4m,外插角为5~10°,搭接长度应不小于1m。这样超前支护可以对土体起到棚架作用。
(2)钢架应采用工字钢支护,设计过程中应适当加大钢架型号和减小钢架间距,一般控制在0.5~1m,增加锁脚锚管个数,采用全长粘结式全螺纹砂浆锚杆相配合,已达到稳定支护的效果。
(3)模喷的混凝土应与钢架结成一体,形成一个完整的支护体系,而且模喷混凝土的回弹率几乎为零,这样就发挥了喷混凝土凝结快,能及早封闭土体表面的特点。
4、黄土隧道的施工工艺及施工要点
4、1施工工艺(参见图1)
采用正台阶法施工,上半断面预留核心土稳定掌子面,每循环进尺0.5~1m,开挖采用人工风镐开挖,自卸汽车出砟,衬砌混凝土采用简易衬砌台车或立拱架模筑混凝土。
4、2施工工艺流程(见图2)
(1)施工准备。
(2)开挖前打入超前管棚及超前小导管预支护。
(3)采用风镐开挖(留核心土),每开挖1m架设1~2榀型钢拱架(土质特别松软地段加密)。
(4)上断面开挖完成后及时施作初期支护。挖完后,在周边侧壁开挖面进行挂钢筋网锚喷,先打入锚杆,然后在两榀拱架间进行网喷混凝土作业。免费论文。网喷混凝土时应注意,喷射混凝土分两次施作,中间按设计铺设钢筋网片,保证钢筋网片有足够的保护层,确保网喷混凝土的质量;钢筋网片连接采用焊接,为确保网片牢固、密贴平顺,在两榀型钢钢架间设纵向连接钢筋。免费论文。
(5)出砟。(去除核心土)
(6)下段面开挖,支护工序与上断面相同。免费论文。
(7)支护施工完成后,应及时进行仰拱封底。
(8)对围岩进行变形量测。
(9)衬砌混凝土施作。衬砌断面与掌子面之间距离视土体土体软弱状况和根据土体变形量测情况而定,一般情况下保持小于30m。
5、结论
黄土隧道由于黄土本身的特点,需要迅速有效的封闭洞壁土面,并给予强有力的支护,超前管棚、钢架支撑及模喷混凝土满足了这一要求,支护措施更加经济合理,支护效果更加良好。
黄土隧道施工过程中严格采取“短进尺、弱爆破、强支护、衬砌紧跟”的施工方法,应在实际施工中熟练工序,提高工效,以达到文明施工、安全施工的目的。
参考文献
(1)铁路隧道设计规范(JB10003-2005).北京:中国铁道出版社,2006
(2)关宝树.隧道工程施工要点集.北京:人民交通出版社,2003.1
关键词:隧道底板 富水溶洞 处治技术
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:
本文以宜万铁路客运专线作为背景,结合施工过程中遇到的特殊溶洞性地质状况,并结合水文状况进行充分分析,阐述富水溶洞隧道底板浇筑的施工方案,探析溶洞隧道中岩体不稳定,以及流水侵蚀作用下对于隧道的底板保护工作。
一、富水溶洞地质灾害给隧道建设工程带来的危害
富水溶洞系统常见于西南地区,是一种隧道建设以及公路建设过程中比较常见的地质灾害之一,就目前国际山体隧道施工部门所掌握的资料而言,由于富水溶洞造成的地表侵蚀以及岩体松动等问题,已经给隧道施工以及矿山开采造成了不可估量的损失。就我国西南地区铁路及公路隧道施工而言,所有贯通线路中就有溶洞特征山体60万平方公里。因此,富水溶洞的隧道底板建筑技术一直都是国内甚至世界都难以攻克的课题。由于地域特征的特殊性,富水溶洞给隧洞施工带来了严重的威胁,我国西南地区目前已经建成的隧道中,几乎有一半以上都发生过富水溶洞地质灾害,所有隧道基本都不同程度地遭受过溶洞坍塌、加压造成的破坏,如已经建成的宜昌至重庆万州客运专线,通过大巴山脉的过程中,就有多处地点不同程度发生过由于溶洞腐蚀情况导致的隧道底板浇筑不稳等风险。
根据我国地质部门的相关统计,溶洞地貌在西南地区隧道施工中遇到的几率高达61%,其中水平轴线溶洞达到53%,其中又有36%的溶洞体接近垂直体特征,对于垂直体溶洞,由于受地势和引力的影响,水流的冲击效果表现得更加显著,且岩体出现水溶性特征已经能够分布于地表,目前施工部门的解决方法大多是通过提前勘测来规避与富水溶洞岩体的直接接触,这一方法也有效地防止了溶洞对于隧道工程的破坏,对于近地表的水平溶洞,溶洞尺寸比较大,横截面波及范围广,如果隧道施工路径与溶洞地表横截面有所接触,会导致地表结构不稳定,隧道顶部和底部受流水腐蚀严重,隧道内部岩体受到巨大压强的冲击而引起的隧道变形等,对工程建设产生巨大危害。
二、富水溶洞地区隧道浇筑工程防治措施
隧道的施工从勘测到开工的过程中,应该重点留意附近的岩体与水文特征,及时获取隧道通过的岩层状态是否处于稳定,隧道在施工过程中产生的振动、地质改造是否会对已有的岩层造成破坏。
根据隧道开工之前对于水文情况收集的数据报告进行分析,结合现有的地质勘测资料,我们可以对常见的溶洞结构建立一个模型:
图1 富水溶洞地质水文示意图
如图所示,岩层中水流属于高压强形态,对于岩层造成的冲击力也比较大。为保证施工安全,保持该地段岩体结构的稳定性,可以采取截断水流的方法,在施工范围内建立加固体系,增加岩层的抗变形能力,并且采用填充岩体缝隙的方法,将水流与岩体进行强行隔离,另外在隧道底部开挖排水轮郭线,并建立隧道主体超前刚性支撑体系,保证隧道岩体支撑的稳定性。其中排水轮郭线可以对岩体内部的水流进行减压处理,被排出的水一定要及时通过引流渠道远离隧道主体,减少水流产生的压强对于周围岩层造成的刚性冲击。施工过程中应采用全断面超前预注浆封堵水利通道,并在浆体附近建立刚性防护体系,以加强隧道抗压能力,降低内外压强不均对隧道造成的挤压变形。
图2 溶洞内部挤压分担实验
三、隧道富水溶洞岩层加固处理
隧道在施工过程中由于内部结构的变化和受力影响,对于隧道顶部,底板的结构会有一定的破坏,可能造成隧道坍塌事故的发生,因此,隧道施工的过程中还要特别注意富水岩层对于隧道山体的影响。
隧道施工过程中,隧道自身岩层与隔水带的厚度会减小,如果开挖力度过大会导致支持层出现裂痕,顶部岩层由于受重力的影响和隔水层水压的挤压作用容易出现岩体下垂的情况,同时溶洞外侧岩体也会由于内部结构的位移而可能出现断裂或是膨胀挤压。此时,施工方应当注意降低岩层受压强度,防止岩层压力过大而出现的断裂甚至坍塌。
富水溶洞周边可能出现的富水饱和现象,隧道施工的过程中势必会改变岩层下的水文条件,由于隧道处于中空形态,也很容易导致溶洞周围岩体向内部弯折的现象,再加上溶洞内碳酸气体的大量存在,随流的腐蚀性作用明显增强,原本坚固的岩石隔水层可能因为水流的腐蚀和压力出现破裂,使隧道结构支持能力降低。施工方应当注对隧道内的气体进行适当的稀释和通风,岩层隔水带应该使用混凝土进行加固,必要情况下可以使用钢体隧道支架对周围岩体进行扩张和托举。
四、富水溶洞隧道施工的相关问题探究
富水溶洞隧道的建设一直是处理岩层与流水稳定性的工程,而溶洞的富水状态也一直是威胁隧道施工的主要安全问题之一。由于隧道施工对于山体内部构造的改造,致使岩层受力状态出现改变,如何解决好这一问题,也是隧道底板岩层稳固的先决条件。在此基础上,隧道溶洞的支撑也可以使用特殊的人工工程梁来实现,工程梁可以保证支撑的受力区间有一个设定的弹性范围,这个范围可以是岩体抗压能力的标准重量,也可以是隧道底板厚度抗压区间的安全系数,对于隧道的开挖或者爆破产生的影响,工程梁的弹性区间可以做一个很好的缓冲,对岩体强度的弱化也能够也能起到一定的补充作用。
图3岩体固定受力挤压长常数
本文针对富水溶洞在隧道建设工程造成的影响进行分析,根据影响隧道稳定性的不同条件进行逐一阐明,通过对相关信息的采集,分别对水文条件影响以及岩体结构影响进行力学模型分析,根据隧道底板厚度和工程受力最小系数来提供隧道施工安全的理论依据。由于受力系数与底板厚度的恒量差需要精确计算,本文的研究还需进一步改善。
参考文献:
[1]宋战平,李宁,邓良胜.岩溶隧道岩层垮塌机理及隧道底板最小厚度分析[A].第15届全国结构工程学术会议论文集[C].2006.