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关键词:地铁隧道水平冻结冻结壁地表变形数值模拟
冻结法由于具有高强、阻水、均匀、灵活、经济等特点,在日本及欧洲各国的城市地铁等市政工程中都有广泛应用。我国在北京、上海地铁施工中也采用过局部冻结技术,但地铁隧道的水平冻结施工在我国还没有先例。北京地铁大北窑车站区间隧道施工首次成功地采用了水平冻结技术,水平冻结长度40余米。工程地处交通枢纽,交通繁忙、建筑众多,隧道上覆多条地下市政管线。冻结施工伴有冻胀和融降现象,过量的冻胀量和融降量将使地下管线及地上的建筑物、道路等受到影响甚至破坏,因此,研究和预测城市地铁隧道水平冻结对地下管线、地表变形的影响规律十分必要。
1工程简介
北京地铁大北窑区间隧道局部水平冻结施工工程距大北窑车站东侧40m,位于建外大街与东三环的交叉处,有多条地下管线,隧道顶部有2m厚的粉细砂层,由于多条管线渗漏,致使粉细砂土饱和。隧道暗挖施工时出现流砂坍塌,为保障地面立交桥的安全畅通,隔断门向西40m隧道采用局部水平冻结法施工。地质情况为:0~-115m为杂填土层,-115~-1015m为轻亚粘土层,-1015~-1215m为粉细砂层,-1215~-1815m为圆砾石层,隧道底部-1815~-2215m为轻亚粘土层。
2FLAC软件及模型的建立
FLAC软件即连续介质快速拉格朗日分析软件,是目前世界上最优秀的岩土力学数值计算软件之一,在模拟支护体方面可提供梁、桩、锚杆、壳体等多种结构单元,非常适合于研究隧道开挖等岩土工程问题。
211施工隧道的数值分析模型
选取冻结法施工隧道的横断面作为开挖模拟的力学几何模型,以现场原型工程为研究对象。考虑问题的对称性,取一半建立模型,待开挖的隧道断面取半径为3m的圆形,上覆盖土层厚12m,隧道底板土层厚度分别取10m和23m,满足大于隧道开挖影响范围3~5倍的要求。力学模型尺寸为23m×28m,按平面应变问题求解,模型底部边界采用固定X、Y方向位移约束,左、右边界都采用固定X方向的位移约束条件。由于原型工程属于浅埋隧道,座落在其上方的东三环立交桥的桩基持力层在隧道底板埋深水平以下,故地表上方不需加载。212隧道分步开挖模型选取工程现场隧道纵断面作为隧道开挖模拟的力学几何模型,隧道纵向长40m,断面高112m,开挖步距2m,上覆土层厚12m,隧道底部范围土层深10m,平面40m×28m,网格划分为1120单元,按平面应变问题求解,模型底部边界采用固定X、Y方向位移约束,左右边界采用固定X方向约束。213模型的有关参数本模型采用摩尔—库仑准则参考有关资料确定模型材料参数如表1。
3隧道开挖过程数值计算结果处理
在修正模型中输入土体初始参数后,计算分析主应力、塑性区发展状况及拱顶和隧道上方地表的垂直位移过程,得到如下结论:
(1)作为施工隧道开挖中承受上覆地压的主要载体冻结壁的拱脚上出现应力集中,应力集中系数可达3~4之多。
(2)冻结壁拱脚冻土体可能会出现塑性屈服区,这正是现场隧道收敛测试中出现的两拱脚之间距离先减小后增大现象的根本原因。
(3)在隧道开挖造成土层损失引起地表下沉的过程中,由于抗压、抗弯强度等力学指标比周围土体大得多的冻结壁减缓了隧道中线及附近的地表下沉,从而减少了地表下沉量。
根据PECK原理作出如下地层地表沉降预测:
2
-x
S=Smax·exp
2i2式中Smax地表最大沉降量;
i沉降槽宽度系数;
x距隧道中心线距离。
取i=0141H(H为开挖深度),绘出按PECK公式计算的地面沉降曲线(见图1)。
图1地表沉降曲线图
比较表明,由模拟得到的地面沉降曲线与PECK公式的曲线相一致。从图1可知,隧道开挖后形成的地表沉降槽在垂直隧道轴线方向上的影响范围为隧道外侧约215倍洞径。将沉降槽近似看成三角形,沉降槽的平均倾斜率ΔT=SmaxΠW=0100075(W为沉降槽的半宽)。根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)的规定,对于高度<60m的多高层建筑,基础的允许倾斜率≤01003,所以隧道水平冻结施工引起的正常地面沉降不会使地面建筑和混凝土路面遭到破坏。
改变冻结壁厚度(018m、112m、115m、118m)得到地表沉降与冻结壁关系曲线见图2。
图2地表沉降与冻结壁厚度的关系
从以上图形可得出如下结论:
(1)冻结壁的厚度参数是隧道水平冻结施工中的一个重要参数,冻结壁对控制地表沉降的作用很明显。地表沉降在冻结壁厚度S=112m时为12mm,S=018m时为16mm(增加60%),S=115m时为10mm(减少了20%)。
(2)对于原型工程,其他条件(开挖步距、台阶工作面长度及掘砌工艺等)不变时,冻结壁厚度可降为018m,此时地表沉降量为16mm,满足北京地铁施工地表沉降量最大允许值30mm的要求,取一倍安全系数,得到合理的冻结壁厚度为115m。
4隧道开挖施工动态数值模拟
采用虚拟支撑力法来模拟开挖断面的空间效应。在正台阶工作面长度为4m、开挖步距2m以及其他条件都与现场相同的情况下,在模拟程序中设置隧道的顺次开挖拱顶及地表监测点,拱顶处从点(i=4,j=17)开始,每隔2m设置一个测点,直至(i=12,j=17),前后共设5个测点;隧道中线垂直上方地表从点(i=1,j=29)开始,每隔2m设置一个测点,直至(i=33,j=29),前后共设17个测点。分析隧道中线垂直上方地表各点、拱顶各监测点的沉降数据得到如下结论:
(1)当掌子面开挖到与测点距离相差110~115倍洞径时,隧道开挖就对地表产生影响,造成一定范围的沉降。
(2)当开挖工作面推进到距离超过测点2~3倍洞径时,变形速率逐渐稳定下来,主要是地层的变形逐渐趋于平缓。
在开挖第5步时,改变开挖步距(L0=2m、3m、4m),得到拱顶测点(i=1,j=17)的位移沉降历史图(图3)。分析表明,在开挖步距L0=4m的情况下,检测点
注:菱形点、方点及三角点分别代表开挖步距为2、3、4m。
(i=1,j=17)地表下沉量约为L0=1m的117倍。在现有施工能力及组织水平的基础上,根据图示的数据比较,考虑选择开挖步距L0=3m是较为合理的。在开挖第5步时,改变台阶工作面长度(L=2m、3m、6m),得到地表测点(i=1,j=43)的沉降历史图(图4)。
注:菱形点、方点及三角点分别代表开挖步距为2、3、4m。分析表明,适当降低台阶工作面长度对地表沉陷及拱顶下沉量的影响不大,但增大台阶工作面长度却能明显地减少地表的沉陷值及隧道的收敛变形值。在北京复—八线采用水平冻结法施工时,台阶工作面的合理优化长度L=5m。
5结论
(1)通过基于原型工程的数值模拟可得到隧道水平冻结法开挖施工中应力场、位移场分布特征。
(2)通过数值计算得到的考虑地表沉降情况下的合理冻结壁厚度为115m。
新奥法的思想和基本理论形成于上世纪的60年代,是奥地利学者在长期的隧道工程实践过程中,在岩土开挖理论的一个系统总结的基础上提出来的。新奥法的核心是将围岩不仅视为荷载,也是结构的一部分,最大限度地利用和发挥围岩的自承能力。利用这一基本思想,根据地层条件,在隧道的设计施工中最大程度地利用围岩的自稳能力,合理确定支护的时机,使支护的代价最低。新奥法的基本思路有以下几点:
1)因为围岩要参与整个结构的承载,应尽量减少对围岩的扰动,充分保护岩体。
2)为充分发挥围岩承载能力,应允许并控制岩体的变形。施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构,就能通过调整支护结构来控制岩体的变形。
3)开口不利于结构形成整体的受力结构,为此,在施工过程中应使衬砌尽早封闭成整环。
4)利用信息化施工技术,合理布置监测点,及时掌握围岩及支护结构的应力和变形,通过监测信息的反馈及时调整支护参数。
5)多采用喷锚式初衬外加现浇混凝土二衬的复合式衬砌结构。二次衬砌等初衬施工完成、围岩基本稳定之后再施作。二次衬砌可以用来承担围岩流变等引起的后续荷载。基于上述描述,新奥法的精髓可以概括为十二字方针,即“少扰动、早喷锚、勤量测、快封闭”。新奥法自创立以来,在我国的诸多软弱破碎围岩中也得到了广泛而成功的应用,目前已经发展为山岭隧道及地下工程施工的一种重要方法。金鸡岭隧道所处地层围岩稳定性差,故采用新奥法修建,在修建过程中克服多种施工中的难题,取得了较大的成功。本文将对该隧道的施工技术进行系统地分析。
2工程概况
金鸡岭隧道位于鄂州市新庙镇月陂村,为双向四车道,非独立式双连拱隧道。隧道穿越的山体的最高海拔约为98.5m,隧道最大埋深约为40.7m。隧道起讫桩号为K37+870~K38+215,全长345m。进口隧道设计标高为左洞57.493m,右洞57.483m;出口隧道设计标高分别为左洞56.757m,右洞56.747m。隧道进口、出口采用端墙式洞门。隧道地段进出口及浅埋地段上覆岩体比较薄,风化相对更强烈,围岩变形模量较小、稳定性较差。隧道地段以层次多、结构较松散的软质、较软质岩石为多,有软弱的炭质层存在,岩石强度及稳定性较差,洞壁开挖容易产生较大不良变形,产生掉块、坍塌。
3施工技术方案
根据隧道的长度、现场地质条件及工期要求等因素,本隧道采用从进口单口掘进的施工方案。
3.1洞口施工
洞口工程主要施工流程如图1所示。因洞口围岩风化强烈、稳定性差,为保证其稳定性,在洞门表土开挖施工过程中,利用挖掘机而采用不爆破或弱爆破方式挖掘洞门土石方。为增加洞口稳定性及安全,采用强支护处理。在洞口边坡及影响范围内的仰坡上打设锚杆,为增强围岩的整体性和锚杆支护效果,锚杆打入方向应垂直于岩面。锚杆打入深度为4m。同时布置25cm×25cm的钢筋挂网,钢筋直径6.5mm,在钢筋挂网上喷射混凝土,形成锚喷支护。
3.2超前管棚注浆施工
为防止岩层坍塌和地表下沉,保证掘进和后续支护工艺安全,本工程洞口设置有22m长超前管棚作为临时超前支护。管棚采用φ127×4.5mm的钢管,钢管长24m,管棚与4榀I20b做成的拱架连接在一起,并用C25混凝土浇注,形成一个模拟的洞门,在临时洞门的防护下进行洞身开挖。长管棚内注浆采用水泥单液浆。水泥浆水灰比0.9∶1,注浆初压0.5~1.0MPa,终压2.0MPa。
3.3隧道段开挖
根据不同的地质断面,选择不同的开挖和支护方式。V类和Ⅳ类围岩地段采用三导洞超短台阶式开挖,施工时采用预裂爆破,上下台阶分开,采用短进尺,弱爆破。对于Ⅲ类围岩洞身开挖,采用全断面开挖,施工时采用光面爆破,循环进尺3.0m。中导洞的断面形式为圆顶直墙,整个断面全部开挖。采用光面爆破进行全断面开挖,爆破前用凿岩机钻眼掏槽。中导坑开挖完毕之后,对整个中导坑底板进行标高复核,用低标号砂浆铺底平整,然后进行底部锚杆施工。钢筋安装好后,分为基础及墙身两部分混凝土浇筑;基础采用普通拼装模板,墙身采用8m长模衬台车、滑模施工工艺进行施工。左右导洞采用全断面法开挖,左右正洞采用上下台阶法开挖,进洞口、出洞口8m范围内掘进进尺为0.5~1.0m,其余位置掘进进尺为1m(Ⅴ级围岩)或2m(Ⅳ级围岩)。
3.4初期支护
岩体开挖后须及时进行支护,以维持围岩稳定,保障后续施工有安全的工作空间。金鸡岭隧道施工中,采用中空注浆锚杆、砂浆锚杆、钢拱架、钢筋网、喷锚支护紧跟开挖面及时施作,以减少围岩暴露时间,抑制围岩变形,防止围岩在短期内松弛。各区段采用的初期支护参数如表3所示。
3.4.1砂浆锚杆
本工程选用20MnSiφ22砂浆锚杆,利用自制凿岩台架,风动凿岩机钻孔,孔深、孔位、外插角偏差应符合设计和规范要求。锚杆采用φ25钢筋按设计长度加工而成,按不同围岩的设计间距梅花形布置。砂浆锚杆的砂浆应拌制均匀并防止石块或其它杂物混入,随拌随用,初凝前必须用完毕。
3.4.2中空注浆锚杆
1)施工方法在隧洞的顶部采用中空注浆锚杆,型号采用D25型。首先需要使用风枪进行钻孔,然后使用注浆泵完成注浆工艺。2)注浆施工要点注浆压力控制是注浆施工关键,根据工程经验可取为地下水压的2~3倍。另外,还需根据围岩自身的裂隙阻力进行调整,最大压力值理论上不宜大于0.4MPa。而注浆的范围一般根据经验类比法或者现场注浆试验来进行确定,注浆量一般通过注浆压力达到0.3MPa来进行控制,单孔注浆量一般不超过1t。
3.4.3钢拱架支护
1)设置方法
钢拱架先在洞外分段加工,在端部设置法兰。安设前由运输车运至洞内,用人工进行螺栓连接和拼装。拼装完成之后,挂网喷浆。
2)施工要点
首先,在钢拱架架设之前应认真检查钢拱架的加工质量;在架设时,先清除底脚浮渣;如果遇到超挖的情况,尚应加设垫块,而中间部位的接头板应用砂或土体埋住,防止喷射混凝土堵住接头板上已经打好的螺栓孔。然后,按照设计要求,焊接系筋和纵筋,段与段之间设置垫片并确保螺栓被拧紧,以保证钢架的受力性能。同时要校核拱架中线的标高和尺寸。而拱架和围岩面之间尚需安设鞍形的垫块,使钢拱架与岩面之间贴实、压紧。
3.4.4钢筋网
按设计要求加工钢筋网,随受喷面起伏铺设,同定位锚杆焊接或绑扎固定牢固,钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜,混凝土保护层大于2cm。
3.4.5喷射混凝土
按设计要求的厚度在挂网上喷射混凝土,为保证施工质量,喷混凝土应当分段、分块。施工顺序上先喷墙、后喷拱顶,从下往上喷。为保证喷射混凝土的密实度,混凝土喷嘴应做直径为20cm~30cm的螺旋路径移动,反复缓慢地进行喷射。控制水压、压缩空气的风压,掌握好喷射距离,避免过多的回弹。如果设计厚度大于5cm,应分两层进行喷射,第二层需在第一层终凝一个小时之后进行,同时有必要对第一层的混凝土面层进行冲洗。
3.5二次衬砌
二衬的施工一般要等围岩变形稳定之后才能进行,而围岩稳定的判断要依据监测数据进行分析,等变形数据趋于收敛时方可。在本隧道的施工中,衬砌距离开挖面约为30m~40m之间,一方面能使各工序在空间上互不冲突,同时能保证围岩在开挖后无支护暴露的时间控制在合理的范围之内。隧道边墙及拱部二次衬砌的浇筑采用移动式液压模板台车和泵送混凝土整体浇筑,以保证二次衬砌的密实,超挖部分采用同级混凝土回填。每模衬砌混凝土连续浇筑,一次完成。二次衬砌施作时先浇筑仰拱和矮边墙,再立模进行拱部混凝土浇筑。
3.6施工监测
现场施工监测和监测数据的及时分析和反馈是及时了解围岩状况和隧道安全状况的基本手段,也是现代隧道施工的重要部分,是新奥法的核心之一。根据围岩情况,合理地选择监测断面、布置监测元件,合理频率的动态监测,实时分析监测数据,判断围岩状况,分析初衬和二衬是否达到隧道设计要求,并及时地反馈,从而使工程设计人员和施工人员能够及时调整设计和施工方案。
4结论
1.1项目管理无法实施
分包合同签订,“包工头”组建临时设施、混凝土拌合站、钢筋加工场,配备各种施工机械和设备,并按隧道工程分项施工工序进行分解,再次进行分包,将一个完整的项目经过层层分包,形成很多独立的个体。项目部各种管理制度和办法,受“包工头”的“屏蔽”与“唯利”影响,很难落实到施工现场作业层,导致项目管理与现场作业脱节,项目管理处于失控状态。
1.2工程施工不规范,质量无法保证
“包工头”为了获取更多的利润,想方设法减少投入,采取偷工减料和以劣充好的手段,开挖前不按设计要求施作超前支护、不注浆,爆破作业时减少炮眼数量、增加炸药量,导致隧道超挖或坍塌;初期支护采用不合格钢拱架、拱架间距拉大、连接筋焊接不牢固,锚杆施作长度、数量不够甚至不做、不注浆或者注浆不饱满,喷射混凝土不密实、厚度不足,制造空洞或空壳,二衬厚度不足,仰拱不按设计放置钢结构、不分层浇筑、仰拱填充层不密实等质量问题,造成无法弥补的后果,给以后营运带来安全隐患。
1.3违规操作,安全事故频发
“包工头”为节约成本,不按安全规定配备安全防护设施,在安全生产上弄虚作假、敷衍应付;分包队伍施工作业人员安全生产意识淡薄,隧道施工没有进行安全培训教育,特种作业人员无证上岗,施工现场违规操作,造成安全事故频发。
1.4拖欠民工工资,导致的发生
“包工头”将项目部结算工程款私自挪用,长期拖欠民工工资,层层分包加剧工资发放的难度,易发生民工上访等群体性恶性事件以及经济纠纷和民事诉讼。施工企业将承受巨大的经济、名誉损失。
2班组化在隧道施工中的应用
兰永五标项目部改变以往隧道施工分包管理的模式,在恐龙湾隧道施工中组建了项目部直接管理的五个专业施工班组,使质量、安全始终处于可控状态,确保了工程项目顺利完成施工任务。
2.1工程慨况
恐龙湾隧道为左、右分离式,单洞全长2351m,纵坡为2%,属中等埋深长隧道。围岩级别为Ⅳ和Ⅴ,稳定性较差。
2.2班组化的组建
兰永五标项目部根据项目实际情况,结合路桥集团公司下发的《甘肃路桥建设集团桥梁隧道工程实行班组作业模式指导意见》和《甘肃路桥建设集团桥梁隧道工程实行班组作业模式操作指南》的要求,从职工队伍中选拔具有责任心和事业心的职工为班组长,在恐龙湾隧道施工中组建了开挖班、出碴班、初期支护班、二衬班、辅助工班专业施工班组,以身体素质好、有经验的技工或劳务人员为班组成员,签订《内部承包合同》,制定了人员、材料、财务、机械、工资分配等管理制度和办法,把安全、质量、进度等责任落实到班组、落实到个人、落实到每道施工工序上,作业班组的日常生活纳入到项目部的统一管理中,进一步强化了现场施工技术规范、安全规范、操作规程的执行力度。
2.3班组化施工管理
项目部直接管理各施工班组,管理人员和技术人员现场指导、检查、监督各班组施工过程,对各工序的重点部位实施动态管理,每一道工序都经过严格的质量检查、检验和检测,及时整改不符合标准的作业方式。项目部统一组织调配施工所需机械设备、主材、耗材等,安排专人负责钢筋加工厂、拌合场、库房、材料采购,并根据隧道的结构设计和支护方式,科学安排工艺流程,合理的控制材料消耗、有效的杜绝了偷工减料现象的发生。
2.3.1做好进度计划
项目部根据工期要求,合理划分阶段性施工任务,每月各给各班组下达施工任务令,月底进行绩效考核和工程结算,按合同规定进行薪酬的发放。
2.3.2落实三级技术交底制度
项目部负责各班组技术工作,坚持安全、质量技术交底制度;各班组在进场施工前,由技术部、安全部对各工序施工工艺、质量控制、安全注意事项等进行详细交底,并留有记录;并对施工过程进行监督、检查,严格按技术交底内容组织施工。
2.3.3强化质量管理
项目部对劳务班组质量管理具有主动权。为了保证衬砌质量,每10m检测钢拱架间距、初期支护喷射混凝土钻芯和混凝土强度,对不合格段及时进行返工处理,并根据监控量测数据及时调整预留沉降量。为确保仰拱施工满足设计要求,每50m进行钻芯取样检测。从测量放样、爆破作业入手,严格控制光面爆破工艺,减少超欠挖现象的发生。通过多项质量管控措施的落实,恐龙湾隧道二衬厚度合格率100%,初期支护喷射混凝土厚度合格率100%,钢拱架间距全部符合规范要求,二衬和初期支护混凝土密实、无空洞。
2.3.4加强进度管理
劳务班组与项目部利益一致,通过绩效考核等有效的激励机制,提高了劳务班组的工作效率与积极性,在施工紧张时能全力以赴从事生产,从而解决了分包队伍与项目部讨价还价的矛盾,项目部在进度控制上有了更大的执行力。另外,在这种作业模式下,管理和技术人员齐心协力抢时间,抓工序衔接,改变了项目和施工一线脱节的现象。
2.3.5落实合同承诺
项目部按照《内部承包合同》进行绩效考核,充分调动管理人员、作业工人的生产积极性。
2.4班组化施工安全管理
建立和完善安全质量管理体系,明确责任,实行安全质量逐级负责制;定期开展施工机械设备安全隐患排查专项整治,排查隐患、落实安全长效机制。通过建立项目安全培训教育中心、班前安全讲评室等手段,加大安全培训教育工作力度。积极推行安全标准化建设,规范安全生产行为。隧道洞口实行门禁管理系统和隧道进出洞人员定位管理系统,并设置LED显示屏,能及时、准确的概述恐龙湾隧道施工工序和进洞作业人数。自开工以来兰永五标项目安全一直处于可控状态,未发生任何安全事故。
2.5班组化施工的成本管理
项目部加强项目成本管理,严格实行当月核算、考核、分析,当月结算兑现、奖励,坚持每月25号召开责任成本分析会,各部门按照对口管理原则,制定成本控制措施。
2.5.1班组化施工的材料控制
隧道施工材料费占施工总成本的70%—75%,项目部成本管理主要是控制物资,工程部核算物资计划台帐,设材部严格把关采购计划,每月定时开展剩余材料盘库,建立健全材料进、出库制度,消除了分包模式下项目部管不了材料的弊端,兰永五标通过班组化管理材料消耗得到有效的控制。
2.5.2班组化施工现场管理
隧道项目中人工费占到总成本25%—30%,现场管理涣散、窝工或安排不当,都会加大管理成本。兰永5标项目部每天晚上召开作业协调会,要求工程、机械、材料、测量等相关人员参加,安排第二天的工作顺序,明确各自的任务,确保隧道施工各工序、各班组紧张有序的开展,每月按期完成制定的施工任务。
3结束语
1.1设备和材料
由于公路隧道具有难度大的特点,其相应的设备和材料使用的也非常多,对于其中一些技术含量较高的设备,不管是租赁或是购买,费用都比较高。而且现在建材市场比较混乱,卖家更是鱼龙混杂,良莠不齐,这就要求工作人员要对市场的行情有一个全面的把控,在使用设备和材料的过程中,不至于超出正常的价位,否则,很容易造成工程造价的增加,给企业造成不必要的负担。
1.2设计和施工因素
设计环节是工程项目进展的关键一步,它关系到工程项目的整体状况,并对工程造价产生重要影响。设计中的一些细节更是不容忽视,比如隧道选线,再比如隧道断面的判断。尤其是隧道断面的大小的判断,它对于隧道项目工程造价的影响是比较大的,因此,应该合理利用隧道断面,既要考虑到相关的技术参数,使其达到合理的范围,又要在此基础上尽量缩小断面。除此之外,隧道的选线也是控制造价的一大要点,选线要结合周围地质的实际情况和经济效益。如果在设计环节能够结合实周边的地形和项目实际情况,能够在很大程度上避免造价偏高,相反的话,则会造成工程造价偏离正常预估值很多,得不偿失。在实际的施工项目中,公路隧道工程项目的费用很大一部分是在施工阶段产生的,因为设备材料的使用和人工的使用都是在这个环节进行的,所以这几项支出占了整个工程造价的一大部分,如果对施工环节把控得好,就可有效的管理和控制工程造价。同时不要忽略施工方法对工程造价的影响,施工过程中如果组织不到位、施工的顺序或方法错误,由此而造成的施工重建等问题,直接影响了工程的的进度造价。
1.3工程造价人员素质
工程造价是一门专业性很强的学问,因此对从业人员的要求也就较高,不仅要求从业人员具备相应的理论知识功底,还必须兼具相关的专业内容。由于工程项目牵涉方较多,责任重大,相关从业人员承担的责任也相当重,这就要求从业人员必须具备一定的专业资格。工程造价的工作人员具备了专业的技术和能力,在实际项目的造价和预算中,才能合理控制项目的投资限额,为企业节省成本,争取效益最大化。
2公路隧道工程造价的控制措施
2.1通过加强合同的管理控制工程造价
任何一个工程的项目决策阶段都是整个工程项目的第一个重要的阶段,工程造价的整体预估情况就是在这个阶段产生的,所以这就要求相关人员一定要对合同引起足够的重视,以免影响到后面的工作,工程预估必须交由专业的评价人员进行评估。
2.2设计阶段的工程造价控制
(1)隧道结构和支护参数的造价控制
在设计隧道结构时,首先必须要注意的是保证结构的安全性,另外还需要考虑的是隧道的耐久性,对隧道结构的设计必须严格依据实际考察的结果,以保证隧道结构设计的安全性和可靠性。另外,在支护参数方面,必须严格依照相应的标准和原则,对于参数的选择可以选用工程类比的方法,并采用实时监控的方法严密监测,使参数控制在合理范围内。
(2)材料和设备的造价控制
材料和设备的重要性不言而喻,这也是施工中的一个重要环节,材料的选择和应用直接决定了成本的高低,例如在公路隧道的喷射砼的制拌时,我们要按比例并结合混凝土的粘聚性来进行调配,这里有两种方案可供我们选择,如加入淡水砂,则每单位混凝土中砂子成本是90元,若改用机制砂,则每单位混凝土中砂子成本约36~47元,而且随着用量的增大,这种经济差异会越来越大。
(3)设计选线和地质勘探的造价控制
设计选线和地质勘查是工程造价中比较核心的两个影响因素,那么针对这两个因素来采取相应的控制造价措施也就较为有效。通常在施工选址的过程中,要对沿线地质情况进行严格考察,要考虑到周围地质的弯度和延展性,将隧道建址选在不宜出现崩塌的地方,布线要在不易出现泥石流和滑坡的地方进行。还要考虑到周围的土壤结构、土地承受力等,综合多方面因素考虑,避免因选地差错和布线失误造成造价增加,导致不可挽回的结果。
(4)隧道平面设计的造价控制
隧道的平面设计在实际施工中。常规的隧道平面分类有三种,分别是上下行分离式大间距隧道、上下行分离式小间距隧道、连拱隧道。单从造价角度来讲,连拱隧道的造价是最高的,其次是小间距隧道,大间距隧道最低。在实际应用中,如果隧道周围的情况符合各种隧道平面的使用标准,则优先考虑大间距隧道,尽量选择上下分离式隧道,以把控制工程的造价控制在投资预算额内。工程的设计在实际中也要遵循一定的原则,要把设计技术能力和投资限额相结合,实现工程设计和经济效益的双赢,在优化设计方案的基础上,缩短工程周期,控制工程造价。
2.3施工阶段的工程造价控制
施工阶段是工程造价控制最关键的一个环节,在施工阶段,影响工程造价的细节也很繁杂。首先,要对项目的施工周期做一个细致的规划,认真检查施工图纸和技术资料,合理进行人员的配制,将工作量化到每人每天的任务量,以保证工程的顺利进行和工期的如期完工。施工周期的长短会通过人员成本来影响工程造价,工期拖得过长产生的人力成本增高了工程的造价,所以,不可轻视对工程周期的有效控制。
2.4提高从业人员素质
在当前的行业大背景下,对造价人员的要求已经不仅仅是从业资格和业务能力那么简单了,有很多现实而复杂的情况是我们必须要考虑到的,比如涉及到一些内部机密时,从业人员如为了个人利益,而改变对造价的预估,则后续一系列的影响更是天差地别。这就要求从业人员的敬业精神达到相当的高度,要从大局出发,不能为了一点个人利益而放弃工程造价的整体控制,以致造价较高,也使自己背负较大的风险。
3结语
首先,处理地基。在挖基坑的时候,要想防止挖掘过度就要提前做好规划,掌握好比例,要不就会发生地基下沉的问题,这些问题一旦出现就会严重的影响到后续的建设工作,使得项目的品质受到很大的干扰。在挖掘的时候要清理好基底,而且平整得当、在挖掘工作结束之后要测试其受力能力,如果达标才可以开展后续的建设工作。其次,捆扎钢筋。此项工作要按照图纸的规定来开展,要明确钢筋的类型和总数尺寸等等,还应该做好测量工作,要保证整个时期都有专门的监管者,以此来确保项目的品质不受干扰。还要选择合理的焊接措施。捆扎好之后要适当的填充,通常填充砂浆和土壤,这样做的目的是提升器稳定性。再次,控制好模板。在进行模板建设工作时,要做好模板加工工作,而且要使用定型模,使用脚手架来辅助。模块要采用截面设计的形式,钢管采用脚手架形成斜向支撑,在具体工作的时候要认真的掌控好该项内容,否则就会干扰项目的品质。最后,做好混凝土施工工作。在此时期,要在基底处和模板有效对接,为了防止渗漏通常用砂浆来围堵。同时此举还能避免场地发生塌陷。在具体的工作时,要结合材料的特点做好保护工作,避免其破损。在拆除模板之后,要进行台身的维护工作,要在其表层遮盖一层塑料薄膜,同时还要确保它的边角和表层不受撞击,确保平整。
2桥梁涵洞隧道施工技术
2.1桥梁涵洞隧道明洞施工技术
(1)材料方面的规定。通常规定泥沙以及水等材料的品质要合乎相关的规定。在气温较低的区域要做好抗冻测试工作。对于防水的材料还要测试它的防水能力。
(2)工艺方面的要求。在开展工作之前的时候要认真的测绘放样,要掌控好基槽的挖掘力度。洞1:3段及基槽开挖支护:洞口明挖可采用敞口放坡法施工。基底物探及承载力试:使用地质雷达对基底进行探测,并用重型动力触探仪对基底进行承载力试验。仰拱混凝土:基底承载力满足设计要求后应及时浇注仰拱混凝土。
2.2钢支撑施工技术
第一,材料品质方面的规定。要保证支撑使用的材料的品质良好,通常支撑是集中制造的,在场地中直接安放。而且在用之前的时候要对其调直处理,还要清理污渍。第二,工艺方面的规定。要认真的检测断面。对挖掘平面检测,假如出现过度挖掘或是挖掘力度不够的情况,就要对挖掘平面再次处理,确保挖掘平面合乎规定。在其达标之后就要尽快的喷射混凝土。同时还要明确钢架的方位。
3结束语
本隧道施工采用暗挖喷锚构筑法施工,具体的支护结构采取为:Ⅳ级围岩采用φ42超前导管(超前支护)+φ25中空注浆锚杆和φ22早强砂浆锚杆+钢筋网+H14格栅拱架+喷砼支护;Ⅲ级围岩采用φ22药卷锚杆+钢筋网+喷砼支护。支护施工流程方案采取为,先沿开挖轮廓线施作超前导管,开挖后立即喷射混凝土3~5cm进行临时支护,然后打设锚杆、挂钢筋网、架设钢拱架,完成后复喷砼至设计厚度,进入下一循环。
1.1锚杆施工
本隧道工程的锚杆采用了φ25中空注浆锚杆和φ22药卷锚杆,锚杆的布置范围和间距根据施工情况进行确定,并根据钻孔情况作出标记。本工程采取YT28风钻钻孔进行钻孔施工,在钻孔前在钻杆上标明锚杆的长度,以便控制钻孔深度,钻孔完后采用高压风吹孔,吹尽孔内积水和岩粉。对于本工程的中空锚杆施工,要求φ25中空注浆锚杆由全螺纹中空杆等关键配件组成。
1.2钢拱架施工
采取全站仪准确测设格钢拱架位置(位于隧道法线方向),并用红油漆准确标注拱顶、拱脚和边墙等控制点位置,设置足够的定位锚杆。初喷砼后,安设钢拱架,沿预先标注点对正安设。安设纵向连接钢筋:钢架与钢架之间用直径为φ22mm的螺纹钢筋沿着纵向连接起来,环向间距为1.0米,增强钢架的整体稳定性。为保证钢拱架的稳定性,可在边墙钢拱架接头处设两根长3.0m的φ22药卷锁脚锚杆。
1.3喷射砼施工技术
为了进一步减少粉尘,全面提高喷射砼的质量,隧道采用湿喷法施工,砼在洞外拌合站拌合,砼罐车运输至洞内卸入TK-961湿喷机料斗,人工抱喷嘴湿喷。
(1)材料及配合比。水泥采用425#普通硅酸盐水泥。每立方米用量380kg,使用前做强度复查试验。砂采用人工砂,要求砂粒的平均粒径为0.35~0.5mm,细度模数大于2.5,含水率为5~7%,使用前过筛。碎石要求采用的粒径在15mm以内,含水率控制在2%,级配良好,使用前筛洗干净。施工所采用的水,要求其不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质,不得使用污水,PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO42-计超过水重1%的水,使用前进行水质分析。经试验确定,喷射第一层时可采用水泥:砂:石=1:2:(1.5~2),水灰比0.4~0.5。
(2)施工工艺。先送风,后打开速凝剂,然后开始进料。
(3)施工控制技术。喷射混凝土施工采取分段、分片由下而上顺序进行,岩面有较大凹洼时,应先喷凹处找平。喷射施工前,埋设标志或利用锚杆外露长度以控制喷射混凝土的厚度。隧道开挖后立即对岩面喷射砼,以防岩体发生松弛。后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝后间隔1h以上再次喷射时,受喷面应用风、水清冼。喷嘴应与受喷面保持垂直,同时与受喷面保持一定的距离,一般取1.0~1.5m。新喷射的混凝土按规定洒水养护。
(4)喷射砼。是用喷射法施工的混凝土。喷射混凝土有"干拌"和"湿拌"两种施工法,一般采用"干拌"法。它是浆水泥、砂及最大粒径小于25毫米的石子按一定比例拌合后,装入喷射机,用压缩空气将干混合料沿管路输送至喷头处,与水混合并以40~60米/秒的高速喷射至作业面上。湿拌法则是将原材料预先加水拌和后喷射。喷射混凝土施工时,由于水泥颗粒与集料互相撞击,连续挤压,以及采用较小的水灰比,从而使混凝土具有足够的密实性、较高的强度和较好的耐久性。全部粗骨料与水泥加入搅拌机内先拌和,加入1/3含有加气剂的水,随后再加入砂和1/3含有减水剂的水,最后按坍落度要求加入另一部分水。在全部加入后持续4min即可输入湿喷机喷射。
1.4钢筋网
钢筋网可以现场绑扎,也可以预先按设计网格尺寸要求制成1×2米的钢筋网片,运至现场后将其焊接在锚杆端上,在岩面喷射一层混凝土后再进行,并在锚杆安设后进行。
2结语
铁路隧道工程建设具有多种不确定性因素,给隧道施工带来潜在的风险。所以,各参建方、特别是施工方加强隧道施工中的风险管理、强化管理人员和施工人员的风险意识、加强风险管理体系建设,采取有效措施识别风险、预防风险、应对风险和处理风险,是保证工程项目顺利建成的关键,对实现风险管理目标和总体效益具有重要意义。
2隧道施工风险管理内容和过程
隧道施工风险管理的内容和过程大体归纳为风险识别、风险分析、风险评估和风险应对4个方面。
2.1风险识别
铁路隧道工程施工的风险识别就是在诸多的影响因素中抓住主要因素,从而辨识出可能影响隧道工程建设质量、安全、工期、费用、环境等目标的风险因素。识别内容包括在施工过程中,哪些风险应当考虑,引起这些风险的因素有哪些,这些风险的后果及其严重程度如何。识别的原则是收集和研究资料、确定分析方法、确定隧道施工风险的主要类型、分析主要风险的构成、建立风险系统及采取的应对措施等。
2.2风险分析
进行隧道施工风险分析,有助于确定不确定因素变化对施工方案的影响程度,有助于确定工程造价对某一特定因素变动的敏感性。所以要针对施工方案中存在的不确定性因素,分析其对实际环境和施工方案的敏感程度,预测并估算相关数据和采取预防措施的费用,或在不同情况下得到的收益以及不确定性因素各种机遇的概率,对此作出正确的判断等。
2.3风险评估
在识别和分析可能发生的风险事件后,要对其进行相应的风险评估。风险评估就是对发生风险的概率及其破坏性后果做出评价。隧道施工风险评估是一个非常复杂的系统,在施工前期,要针对地质等不确定性因素,通过定性的风险评估方法对影响施工的关键因素进行预测,为制定和优化施工方案提供数据基础;在施工过程中要针对地质信息、周围环境及设计目标等,选用定量的风险评估方法进行全面准确的评估。定性的评估方法有层次分析法和专家调查法等,定量的风险评估方法有敏感性分析法和风险矩阵法等,本文将采用风险矩阵法对石长铁路柞树湾隧道施工进行风险评估。
2.险应对
风险应对是指在确定了施工中可能存在的风险后,在分析出风险概率及其风险影响程度的基础上,根据风险性质、项目设计参数、项目总体目标和对风险的承受能力而制定应对措施,将存在的风险降到最低或可控制范围内。风险应对措施有风险回避、风险控制、风险分担、风险自留和风险转移等。
3石长铁路柞树湾隧道施工风险识别与分析
3.1工程概况
柞树湾隧道位于长沙市开福区新港镇,属于石门至长沙铁路增建第二线工程中的联络线隧道,用于连接京广线与石长铁路,隧道起讫里程为BXDK1+865~BXDK3+929,全长2.064km。其中明洞1.284km,暗洞780m,洞身最大埋深17m左右。柞树湾隧道下穿长沙绕城高速公路,在BXDK2+520~+540段与既有石长铁路下行线垂直相交,在BXDK2+585~+615段与京广铁路、捞霞联络线相交,在BXDK2+670~+705段与石长铁路上行线成110°夹角相交,在BXDK3+760~+840段与长沙市主干道金霞路(芙蓉北路)近似垂直相交。该隧道地理条件复杂,地质条件较差,基本为Ⅴ级围岩~Ⅵ级围岩,地面有水塘及大量民房,施工难度大,安全要求高。
3.2施工风险识别与分析
在施工准备阶段,首先收集该隧道地段的水文和地质资料、设计和技术标准、下穿铁路和公路及其他建筑物的情况,针对编制的施工方案和拟采用的工法等,对所需资料进行全面分析。根据施工图设计阶段所做的风险评估结果和相关资料以及合同中反馈的有关信息,针对现场情况和施工水平对施工中可能发生的风险进行了识别,归纳起来分为2类,施工技术风险和施工管理风险。该隧道施工管理风险包括施工进度风险、项目成本风险、施工质量风险和安全风险。施工进度风险主要指现场环境条件和施工过程中存在不确定因素会导致工期延误;项目成本风险指直接成本和间接成本控制不当会导致工程投资增加;施工环境发生变化,管理人员和施工人员责任心不强,施工机械操作不当,施工方案存在不确定因素都会引发施工质量风险;防范措施不到位,施工过程中发生塌方、涌水、触电、火灾、爆炸、机械伤害等安全事故,会引发安全风险。
4柞树湾隧道施工风险评估
采用风险矩阵法对柞树湾隧道施工进行风险评估(即采用概率理论对风险事件发生的概率和后果进行评估),先对风险评估中的威胁、脆弱性、资产3个基本要素进行识别、并赋值,从而确定风险事件中威胁出现的频率、脆弱性严重程度、资产的价值3个评估指标值;然后根据风险基本要素识别的结果和矩阵法原理,由威胁出现的频率和脆弱性严重程度计算风险发生的概率值,由脆弱性严重程度和风险事件作用的资产价值计算风险后果值;最后根据风险发生的概率值和风险后果值确定风险等级。
5结束语
1、设计公路隧道前对交通量进行合理预测
合理预测交通量是公路隧道照明设计中的重要内容,在设计速度一样的前提条件下,设计交通量不同,最后得到公路隧道照明需求也是不一样。例如:公路隧道设计速度为90km/h,小交通量要比大交通量少用能源40%以上,公路隧道设计速度为65km/h时,小交通量要比大交通量少用能源50%以上,从上述也就不难看出,依据实际情况合理预测公路隧道交通量对公路隧道照明系统的优化设计具有积极作用。
2、依据实际情况,合理布设灯具位置
从普遍意义上来说,公路隧道基本照明方式可以分为三种:中间单排布灯、两侧对称布灯、两侧交错布灯等,不同的布设方式自然而然的所用灯具、检查维修程度也不一样,在查阅相关资料后得知:双侧布置灯具要比中间布置灯具其效率更高,而双侧交错布置要比双侧对称布置效率要更高。在布置设计过程中,要考虑到其高度问题,采用合理布灯方式又能够达到节能目的,还能够减少维修检查方面的费用,这是“低碳经济”的又一种体现。
3、在公路隧道中应用新型节能设备
纵观当前公路隧道照明设计整个领域,其大多都是采用路面亮度与长隧道取值相同的方式。倘若采用LED诱导灯,既能够节约建设成本也能够减少一些不必要的损耗。LED灯弥补了以往灯具清晰度差的缺点,站在驾驶员的角度出发能够降低驾驶员的心理压力,在保障公路隧道行车安全的基础上可以依据行车量降低LED灯的亮度,尤其是在夜间或者晴朗天气。
4、不定期对照明灯具进行维护
在实际中我们不难发现,公路隧道照明灯具开始使用时比较明亮,但是使用一段时间后衰减,造成其根本原因尘埃以及汽车油垢等多种因素降低了光的透射能力,如若长期没有对灯具进行检测维护,照明强度降低,为行车安全埋下隐患,因此不定期对照明灯具进行检测维护是非常重要的。
二、结语
关键词:隧道塌方;软弱围岩;处理
1工程概况
某隧道为分离式隧道,设计净空断面为14.0m×5.0m,曲墙复合式衬砌结构。按新奥法施工,进出口段采用大管棚、超前小导管、型钢支撑或超前锚杆、钢格栅拱架成洞。
隧道特点:①隧道地处丘陵地貌,山坡坡度约为10°~30°,
植被较发育。中部山脊走向接近南北向,未见崩塌、滑坡等地质灾害。②隧道岩层走向与隧道轴线大角度相交,间有断裂及向斜构造分布,岩层层理、裂隙发育较全,易产生坍塌和掉块。③隧道进出口段处见风化凹槽,地层岩性为砂土状及碎块状强风化熔结凝灰岩层,厚度大、地层渗透系数大,属强过水通道,水量丰富。洞室埋深浅,大部分处于埋深小于40m的浅埋地段。侧壁易失稳,拱部无支护时易产生坍塌。④隧道地下水主要风化层孔隙裂隙水和基岩裂隙水,受大气降水及地下水侧向补给,水量贫乏,但隧道中部的构造断裂带位于小山谷旁,富水性较好。勘察期间对钻孔进行稳定水位恢复观测,未见涌水等地下水发育迹象,但隧道大部分穿行于粉砂岩、泥岩区,层理裂隙发育,且本隧道发育有多条断裂带,为潜在的良好透水带。
2塌方产生原因
2.1地质因素
隧道工程属地下工程,地质情况千变万化,施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。公路隧道工程受多变的地质条件影响,如遇到地下水、岩溶、断层破碎带、高地应力、岩爆、瓦斯、偏压浅埋、膨胀土等条件,使施工难度大,安全性差;而且公路隧道开挖跨度大,单洞三车道隧道开挖跨度达16m,形状扁平,且防水要求高,加之受勘查水平及其他很多相关因素的制约,这些无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故产生。
此隧道中地层岩性为砂土状及碎块状强风化熔结凝灰岩层,厚度大、地层渗透系数大,属强过水通道,水量丰富。水渗入围岩使软化系数大的岩石强度降低,结构面的抗剪强度减小,导致塌方。洞室埋深浅,大部分处于埋深小于40m的浅埋地段。塌方处地表人工采土开挖范围较大,未采取防护措施。
2.2设计因素
公路隧道工程设计方法当前主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等,这些方法又以工程类比法运用得最为广泛。在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明,从而设计的支护类型与实际要求不相适应,也是导致施工中产生松驰坍塌等异常现象的原因,而且设计中的地质勘查周密详尽与否也是造成施工塌方事故产生的诱发甚至主导因素。
2.3施工因素
施工中的不规范施工也是导致塌方的重要因素之一。目前,中国公路隧道施工队伍的技术、管理及施工水平参差不齐,加之一些建设环节的操作不规范,有的施工企业及人员对新奥法原理缺乏深入学习、认识、研究和应用,导致不规范施工现象较为普遍。
2.4认识因素
不可否认的是,“不塌方、不赚钱”的观念目前还在一定范围内存在。有些施工单位及施工人员甚至期盼着塌方,从而增加工程量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面,“地质工作是设计人员的任务,而不是施工人员的事”这一传统观念致使减弱甚至忽略了施工过程中的地质勘测及预报工作,从而也加大了施工塌方事故产生的可能性。
3隧道塌方处理方法
塌方事故发生后,及时对塌方体进行处理,对塌方体表面喷一层20cm厚的C25早强混凝土并挂网将塌方体封闭,然后进行超前小导管注浆预支护加固、稳定围岩。针对现场塌方的实际情况,对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固,并及时施作二次衬砌,对塌方体进行加固处理,对地表进行封闭。
3.1开裂、侵限段落的加固处理
塌方事故直接影响初期支护拱体长达7m~19m,拱顶初期支护下沉变形较大,出现多条较大裂缝。为了防止塌方范围继续扩大,以及防止前端的初期衬砌支护下沉变形加大,对初期衬砌裂缝地段采取了如下加固措施:
(1)对桩号初期衬砌裂缝地段的初期支护,拱部增设径向
Φ50mm×5mm小导管,呈梅花型布置,间距为100cm×100cm。施工后及时注浆以加固围岩,防止洞室周围围岩塑性区进一步扩展。通过监控量测结果可以看出小导管注浆后围岩变形减少,达到了预期的效果。
(2)先对每榀型钢拱脚底部每侧各施打向下为45°的两根3.5m
长注浆小导管锁脚,然后用工字钢做临时支撑,工字钢(或槽钢)做底梁。待钢支撑施工完毕后,设水平横向支撑形成环,工字钢用Φ25钢筋纵向连接,环向间距为100cm。工字钢按70cm间距安装,加设楔形砼垫于喷射混凝土与型钢之间塞缝。
(3)未塌方段由于受到塌方体的影响,紧邻塌方体10m范围内的周壁围岩发生较大变形,严重侵占了二次衬砌规定的5cm~10cm,最薄处只有40cm。为了确保二衬尺寸,对侵限地段已经施工完毕的工字钢支撑进行了抽换。抽换采取间隔抽换,型钢更换后,对侵入二衬范围的喷射砼进行凿除,满足设计初支厚度后进行重新补喷,然后再进行二衬的正常施工。
3.2塌方整治总体方案
塌方体围岩结构属V级围岩,塌方体厚度为8m~17m,高度为36m,塌方空腔较大。在处理、加固好未塌方段后,在做好隧道地表排水和保证安全的前提条件下,按照下列方案和工艺过程进行塌方体处理。
3.2.1加强对塌方体的监控量测
对洞周塌方范围进行定时、定位的观测,随时掌握塌方体动向,并将现场数据进行回归分析,以便对围岩稳定进行分析,修正和完善抢险方案。
3.2.2洞内塌方影响段处理
(1)对塌方体表面喷一层20cm厚的C25早强混凝土并挂网将塌方体封闭,保持塌方体稳定。应在塌方体下部打入Φ50mm×5mm钢花管,以利塌方体内排水工作。
(2)在塌方影响段内采用Φ89mm×6mm超前注浆钢花管,环向、纵向间距分别为50cm、100cm,扇形布置,外插角为15°、30°、45°,长度为18m。
(3)待塌方体注浆固结强度及超前支护强度达到设计要求后,方可对塌方段进行开挖。严格采用双侧壁导坑,必要时加上下台阶法进行掘进,逐段清理塌方体并开挖到设计轮廓线后,随即喷射5cm混凝土,架设22a工字钢支撑(间距为50cm)。并用注浆小导管锁脚(每处施做两根3.5m长,Φ50mm×5mm小导管),必要时可施工临时仰拱(现浇20cm厚C20砼),钢支撑架设后应立即复喷到位。
(4)初期支护采用Φ50mm×5mm小导管(长为5m,外插角为60°),小导管纵、环向间距皆为1m和挂网喷C25砼(厚30cm),22a工字钢支撑(间距为50cm)。
(5)二次衬砌比原设计有较大加强,厚度按60cm,混凝土标号采用C30钢筋混凝土,钢筋直径采用Φ25mm,间距为10cm。
(6)注浆:为了保证水泥浆液在土体中一定范围内扩散,注浆材料采用C30细粒水泥浆,注浆压力为3.0MPa。施工时注浆量根据现场试验进行确定。注浆时先拱墙、后拱部,并采用隔孔注浆方式。注浆结束标准,注浆压力逐步升高,达到设计终压并继续注浆15min以上,注浆量一般为20L/min~30L/min。
(7)初期支护完成后,仰拱紧跟施作,尽快形成初支闭合环,并要求二衬衬砌紧跟,使塌方体变形小并保证塌方体稳定。侧壁临时支护拆卸前必须对注浆过的围岩钻孔取芯,检测注浆效果,若注浆效果达不到要求,须重新补注加固。
3.2.3洞顶地表处理
(1)修筑洞顶塌陷坑周边的截排水沟,以阻止地表水继续向塌方区汇集。
(2)在山体周边表面裂缝填灌C20水泥浆(上边大裂缝可用黏土填筑,表面再用水泥砂浆隔水),回填地表凹陷处并进行夯实,在其上喷一层厚20cm的C20早强混凝土将塌方体封闭,保持地表塌方体的稳定。
4塌方处理的施工要求
(1)监控量测要求,先期监控频率每班监控1次,待变形基本控制住后可改为每天1次,及时向设计代表和总监办汇报监控结果。
(2)遇到突发事件,立即采取应急处理措施。在施工过程中,应确保施工安全,采用3班工作制,安全员应随时注意观察围岩变化。若有突变,所有人员必须立即撤离。同时要加快处理速度,以尽量减少裂缝发展。
5结论
在处理此隧道的塌方中,我们遇到了困难,进行了反思,总结得到以下几点经验:
(1)加强在隧道施工实践中对新奥法原理的理解和实施,“设计、施工、量测、设计”是新奥法的根本所在,属动态信息管理。加强监控量测工作,按规定进行量测、科学分析、信息及时反馈,指导工程施工。尤其在Ⅴ、Ⅳ级的围岩施工中,该项工作显得更为重要。
(2)在Ⅴ、Ⅳ级软弱围岩含水地段开挖施工中,应严格遵循“短进尺,弱爆破,紧支护,勤量测”的指导方针。实践证明,及时支护并初喷4cm厚砼封闭的施工工序至关重要,可避免隧道开挖后围岩暴露过久产生风化作用而降低其强度和稳定性,使支护和围岩作为一个统一的整体共同工作,降低塌方事故发生的可能性。
(3)公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌,使其与初期衬砌共同参与受力。避免初期支护被压垮,导致隧道塌方。