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中圖分類號:U455文獻標識碼: A
淺埋偏壓隧道施工是我國隧道工程中一個重要的組成部分,其對工程的施工技術上有著較高的要求,需要對多方面進行認真的考慮。對此,文章通過下文對淺埋偏壓隧道施工力學效應與風險評估上進行了闡述,進而為以后類似工程的施工提供一定的借鑒作用。
一、力學效應分析
1、確定荷載
開挖隧道工程,容易將圍巖原來的平衡狀態破壞,同時,也會有一定的變化出現在隧洞四周各個點的應力中,有位移的情況出現在各個點中,需要重新調整應力,來爭取平衡。因為挖掘,就會有一定的變化出現在主應力方向和隧洞巖體應力中,應力重分布即為這種現象。應力狀態在應力重分布之后,即為圍巖應力情況,進而對圍巖以前的原始應力狀態進行區分。在隧道圍巖和支護結構相互接觸的時候,就會有一定的荷載作用出現在支護系統中。地下工程支護結構荷載密切的聯系著地下巖體的地應力,還同結構剛度和開挖影響上聯系密切,因此,對于地下工程結構荷載進行正確確定,應力荷載圖如圖1所示。
圖1
2、分析圍巖應力場
在對隧道進行評價中,圍巖應力是其中的主要指標,要對隧道的主要應力、圍巖塑性區和主應力矢量圖等進行綜合的分析,其應力圖如圖2所示。
一般的時候,在受壓的狀態下存在著圍巖的大部分區域,應力集中的現象會出現在隧道的某個部位中,應力值一般都比較大。有硬拉力區會存在于左右拱腳、隧道拱頂處,就會由塑性區取代各個受拉區,這樣就會有很大的范圍存在于塑性區中,因此圍堰就會失去穩定,并且通過相關調查發現,會有不對稱的應力存在于隧道中,這樣就會存在較為嚴重的偏壓。
圖2
3、分析支護結構力
在設計隧道結構時,設計人員往往非常關注于支護結構施工和施工完成的內力,在工程設計中,其是當中的關鍵指標,所以,對于不同條件下的支護結構內力進行探討和研究也是不能缺少的。
錨桿、二次襯砌和噴射混凝土為本次對支護進行研究的主要內容。分析噴射混凝土內力情況,在工程中,左右不對稱的情況會明顯的出現在噴射混凝土軸力當中,說明在軸力中已經表現出了偏壓效應;并且剪力和噴射混凝土彎矩也有不對稱的情況出現,在隧道的某個部位中容易出現剪力和彎矩的最大值。分析錨桿軸力的分布情況,拉力值在其中會非常大,這樣受壓的情況就會出現在隧道的某個部位中,和一般情況下錨桿受力特征進行比較,這是偏壓情況錨桿受力與其的主要區別所在。
4、分析邊界的條件
在模擬隧道結構的有限元數值時,在進行計算的過程中,通常對代表性強的典型斷面進行選擇,對于原始巖體的狀態用邊界條件來估量,數值模擬結果的準確性和正確性在一定程度上是由邊界條件的選擇來決定的。為了將邊界效應影響計算結果的程度降低下來,應該是具體的情況同邊界的條件盡量的保持一致,這樣需要有足夠大的模型,然而,存在過大的模型,又會出現過大的計算范圍,就會增多網格單元的劃分,這樣就會大大的提升計算的工作量,相應也不會過多的提高計算的精度。
因此,在具體的研究過程中,對隧道開挖影響四周巖體的情況在普通的情況下進行計算,進而將和具體工程相互符合的便捷條件獲取出來。
二、風險評估
有著一定的復雜性存在于隧道工程中,有著較大的不確定性存在于隧道開挖中,針對復雜區域實施不確定性的分析是非常必要的。
辨別隧道施工圍巖的穩定性:因為此項工程較為復雜,有著較多的不確定性因素,這樣就會有一定的風險存在于隧道的開挖中,現階段設計隧道工程時,以工程類比和簡化計算為主,輔以有限元的計算,因為在很大程度上簡化了隧道工程的計算模型,并且將很多情況建設了出來,這樣就難以保證計算模型中模型參數的正確性,有很大的不確定因素存在于參數的取值中。
首先,辨別偏壓程度。地質因素、施工方法和地形因素等會影響到偏壓隧道的形成。這樣在判斷隧道偏壓程度中,一個公認的定義現階段還不存在,分析具體的工程項目,不對稱情況出現在隧道中是偏壓隧道的一個主要的特征。所以,在對這種不對稱情況在偏壓隧道開挖之后進行分析,是對偏壓程度進行研究的一種非常有效的方式。
其次,辨別圍巖強度發揮程度。在沒有明顯的特征存在于隧道偏壓效應中時,在開挖隧道之后,并沒有絕對穩定的狀態存在于圍巖中,比如,一些工況中沒有存在于偏壓效應不明顯的情況,但是,自承能力在隧道圍巖中已經被充分的發揮了出來,充分的發揮出了圍巖的強度,這樣就會有塑性區即將出現在圍巖中,所以,面對這樣的情況,就未必會有比較穩定的隧道。所以,應該在圍巖強度發揮程度或者隧道圍巖的自承能力發揮程度的基礎上,來進一步的辨別隧道的穩定性。
對于隧道圍巖強度的發揮程度或者自承能力發揮程度,用隧道圍巖的自承效應系數表現出來,存在著越低的自承效應系數,就會有越高程度的圍巖強度發揮存在,這樣就證明圍巖并不夠穩定;相反,其存在越高的自承效應系數,就會有越低的圍巖強度發揮程度存在,這樣圍巖的穩定性就會越高。
再次,辨別淺埋偏壓隧道施工的穩定性。通過上面的分析我們知道,對隧道圍巖自承能力的發揮程度和隧道偏壓效應的強弱應該綜合的進行考慮,來有效的辨別淺埋隧道開挖的穩定性:
第一,對于隧道的偏壓效應程度,從偏壓隧道左右拱肩Y向位移的差值來進行衡量,有越大的位置差值存在于隧道左右拱肩Y向位移中,表明有較強的隧道偏壓效應,這樣就說明隧道的穩定程度不夠;當位移差值不大的情況存在于隧道左右拱肩處,則表明隧道沒有過強的偏壓效應,這樣就證明隧道較為穩定,在判斷中,還需要根據這一步再次進行細化。
第二,一些隧道中一旦沒有較為明顯的偏差效應,在對隧道的穩定性進行判定的過程中,應該對圍巖的自承能力發揮程度上進一步去考慮分析,有著越低的圍巖承載效應系數,表明有著越高的隧道圍巖自承能力發揮程度,這樣就會有越低的圍巖安全儲備,這樣隧道的穩定性相對來講也就越低,對應的隧道穩定性就會越強。
三、控制措施
根據以上力學效應的相關分析及對其風險的評估,為了更好控制施工,采取以下主要措施:
(一)使用長管棚進行支護
使用管棚花管進行擴散注漿,這樣的方法可以將巖體的結構改變,能夠將破碎的巖體形成固結的巖體,使用鋼管注漿,能夠提高管棚的抗剪切能力,整個管棚通過洞口承重墻能夠在一定程度上將山體對圍巖的壓力減輕,將偏壓的不良影響有效減輕。
(二)采用三側壁導坑法工藝施工
由于隧道的跨度比較大,埋深比較淺,圍巖的級別相對較低,造成洞身的受壓不平衡,為了減小開挖面,一般采用三側壁導坑法工藝施工,首先開挖中導坑,之后再開挖側導坑。在中隔墻結束施工之后,及時對中隔墻的兩側進行支撐,可以架設水平支撐,使其支撐能力增強。
(三)用卸載的方式將偏壓改變
隧道的出口處處于偏壓地段,對此的控制措施應該采用卸載反壓回填土的方法,這樣能夠有效地調整隧道出口處的偏壓,在卸載反壓回填施工結束后,要對回填面進行噴射砼防護施工。
四、結語
綜上所述,在社會經濟發展的推動下,我國的隧道工程獲得了前所未有的發展。但是,因為施工環境的日益復雜化,并且淺埋偏壓隧道的施工項目在不斷地增多,所以在具體施工的過程中,我們需要對施工力學效應上進行認真的考慮,進而將施工及后期應用中的風險降低下來。這就需要有關的施工單位及施工人員需要認真的學習當前的重要理論知識,為我國工程建設的安全順利進行提供一定的保證。
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關鍵詞:隧道過程 施工 風險管理 風險控制
中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0144-02
風險(Risk)是指損失發生的不確定性,它是不利事件或損失發生的概率及其后果的函數[1~2]。根據這一定義,風險可以通過量化來衡量,可將其表達為:
式中,為風險事件發生的可能性;為風險事件發生對工程項目的影響結果。
對于大型土木工程項目如隧道工程等,受到社會和自然環境的影響,其建設一般均需很長的建造期和較高的造價以及眾多參與者。由工程項目開始到完成的過程中以及建成后的運營階段,都存在很多的風險和不確定性。如果可以對風險適當地加以控制,則可以產生巨大的社會效益和經濟效益。隧道工程全壽命期內的風險包括施工風險、合同風險及市場風險等多種。本文僅就隧道施工過程中的風險管理相關內容進行闡述,對在施工過程中可能發生的風險就識別、評估方法,以及減輕和控制的措施進行分析與探討,為隧道施工風險管理提供參考[3]。
1 隧道施工風險的特有特征
隧道施工屬于地下作業,照明通風、巖爆塌方等問題都是地下施工有的問題。另外,由于地質勘探的局限性、隧道所處地質條件的復雜性和多變性,地質條件的優劣及是否準確勘察直接影響隧道施工安全、質量和進度。所以,隧道工程施工風險除具有一般風險的特征外,還具有許多自身所獨有的特點,主要表現為隧道施工風險對工程地質和水文地質條件具有高度依賴性,以及由此產生的隧道施工風險的隱蔽性和風險發生的隨機性。同時,隧道施工風險的后果非常嚴重,影響較大,且隧道工程施工的開展也會加大風險發生的可能性。另外,隧道施工風險還與其現場環境等有一定關系。
根據隧道風險的特點,結合已有研究和經驗積累,隧道工程施工中常見的風險因素具體包括施工風險(如可能造成重大風險事故的塌方、巖爆、突水等),技術風險(如施工技術不合理、爆破控制不當等),自然風險(如不可抗拒的自然災害等),管理風險(如管理人員不合格等)和設備風險(如設備安裝事故等)[4~5]。
基于隧道施工風險諸多的獨特性,在隧道施工過程風險管理中充分認識與了解這些特性,針對不同的特性采取相應的措施等予以應對和控制,以實現對隧道施工風險的有效管理。
2 隧道施工風險管理的基本內容
隧道工程項目是一個投資大、工期長、涉及面廣的復雜系統,在這些項目的建設過程中還會存在許多的不確定性和不可預見的因素,因而隧道工程建設中存在較大、較多風險因素。為使各風險因素對工程項目造成的不利影響降至最低,有必要在隧道工程施工中實施合理有效的風險管理。通過風險規劃、風險分析和風險監控,科學合理地使用管理方法、技術手段對項目涉及的風險實施有效控制,主動系統地對項目風險進行全過程管理及監控,達到降低項目風險,妥善處理風險事故不利后果的目的[6]。
3 隧道施工風險識別與評估
隧道施工風險管理的目的是通過有效的風險管理使隧道施工過程中可能產生的風險及后果降至最小。而風險識別作為整個風險管理的開始和基礎,能否準確、全面識別風險因素顯得尤為重要。風險評估則是在風險識別的基礎上,通過系統分析和判別風險的各種因素,綜合評價其影響水平。
簡單來講,風險識別的首要任務是找出風險因素,并定性判別風險的性質、發生的可能性以及對工程項目的影響水平。即通過某種或幾種方法的結合,盡可能全面地對工程項目所面臨的和潛在的風險,并加以分析、判斷、歸類的過程。目前隧道工程中常用的風險識別方法整體上分為定性的、定量的和綜合的三種識別方法。定性的識別方法一般比較直觀,對識別人的經驗水平等要求較高,主要有專家調查法,幕景分析法,頭腦風暴等;對于較為復雜的隧道工程一般需要比較系統的風險識別,定量的識別方法主要有敏感性分析,蒙特卡羅模擬,故障樹分析法等;而綜合的風險因素識別方法綜合了定性的和定量的分析方法,主要有系統動力學,影響圖分析法,SWOT分析方法等。
在準確、全面識別風險事件后,要對其進行相應的風險評估。目前常用的風險評估方法有十多種。總的來說,風險評估方法可分為定性的和定量的風險評估兩種。隧道施工風險評估是個非常復雜的系統,在隧道工程建設前期,由于地質等不確定性,獲得的信息量較少,這時可通過定性的風險評估方法對影響隧道施工的關鍵因素如工期、費用等進行預測,為方案決策提供數據基礎;而在結構詳細設計及施工運營階段后,地層信息、周圍環境及設計目標等參數已較明確,在借鑒已有工程經驗的基礎上,可選用定量的風險評估方法進行全面準確的評估。然而,不同的風險評估方法由于數理機理不同,在分析問題的深度、廣度和精確度方面亦不相同。目前主要采用的風險評估方法[7]有定性的和定量的分析方法。其中定性的方法有風險矩陣,風險指數,MS風險評價體系;定量的主要有Mult irisk、TCM模型、DAT模型、CEVP模型等方法。
風險評估具有超前性,準確、定量的預測潛在風險事件發生的可能性及可能帶來的損失大小非常困難。但在同類事件的統計資料數據等不足的情況下,定性分析也非常重要。由于隧道施工環境復雜以及相關資料等的缺乏,目前主要依賴于專家調查法。因此實踐中應根據工程的具體政策、目標、評價目的和評估的不同階段而選用定性或定量或二者兼而有之的風險評估方法[8]。
【關鍵詞】隧道;施工安全;管理
隨著中國經濟的飛速發展,中國的交通事業快速發展,在眾多的交通工程中隧道特別是高危險隧道出現的幾率越來越大。隧道施工向來是交通工程施工的重點和難點,如何控制隧道施工風險和如何有效的組織施工是所有施工單位一直思考和憂慮的問題。因此,在隧道施工管理中做好安全管理,對于減少損失、保證工程質量和降低施工人員事故具有積極意義。
1、加強風險管理
風險評估與管理必須貫穿于鐵路隧道施工全過程,必須加強隧道施工過程的風險防范和風險管理,分階段進行風險監控和管理,落實各項風險防范措施。
(1)要有專門的公司對隧道的風險評估全面負責,公司工程部負責制定風險評估和風險管理工作管理辦法,督導施工單位開展施工階段風險評估工作;(2)施工單位根據制定的《工程風險評估管理辦法》中有關施工階段風險評估的相關要求進行風險評估。根據設計階段的評估結果,在超前地質預報和圍巖量測的基礎上進一步評估設計確定的風險源、風險等級,對工程措施、施工方法和支護參數進行評估,提出相應的施工措施;(3)監理單位督促施工單位制訂并實施風險防范措施
2、強化施工組織的安全設計
2.1施工安全設計
安全生產保證措施是實施性施工組織設計的重要內容。根據隧道設計文件的“施工安全設計”、施工階段超前地質預報和風險評估意見,細化工程措施,必要時進行專題研究進行分析論證。尤其是對穿越斷層破碎帶、巖溶等不良地質和特殊巖土的隧道,必須編制專項施工方案及相應安全保證措施,編制有針對性的應急預案。
2.2隧道施工組織設計的審批和實施
(1)長度1000m及以下的一般地質隧道施工組織設計,由總監理工程師審批后實施;(2)長度1000m以上隧道和不良地質、特殊巖土、深埋隧道的施工組織設計,須經施工單位集團公司審查;總監理工程師審核后報工程部審批;(3)按經審查批準的施工方案組織實施。如需調整,一般隧道經總監理工程師組織設計、施工單位研究后報公司工程部批準;重點隧道重大施工方案調整須報鐵道部批準。
2.3做好超前地質預報
由于目前勘察手段、時間、費用以及判釋水平等因素限制,在勘察設計階段尚不能完全準確地探明隧道所穿越的地層及洞身周邊的地質情況,特別是存在的對隧道施工安全有很大威脅的巖溶、斷層、富水裂隙、暗河等也不能準確判釋和提示,因此施工中進行超前地質預測預報是確保施工安全必不可少的手段。
(1)勘察設計單位負責超前地質預報方案編制,指導施工單位實施方案,依據超前預報成果修正設計。超前地質預報方案要明確隧道超前地質預報等級、預報方法、預報內容、預報頻次、實施計劃,提出儀器配置和操作要求、信息判釋、數據采集與處理、預報成果編制等技術要求。
(2)施工單位按照超前地質預報方案編制實施細則并實施,對超前地質預報成果及數據真實性負責。應將超前地質預報納入工序管理,嚴格按預報方案和實施細則實施。
(3)監理單位負責檢查施工單位現場地質、物探專業技術人員數量及能力,設備類型及數量,超前地質預報的實施和數據采集情況;進行相關協調工作。
3、合理的開挖方案
開挖方案應認真執行設計方案。根據超前地質預報和掌子面實際地質情況需更改設計開挖方案的,按設計變更處理。開挖方案常見方法有:全斷面法、臺階法、交叉中隔壁法和雙側壁導坑法。
3.1全斷面法
隧道工程中采用全斷面一次開挖成形的施工方法。是將全部設計斷面一次開挖成型,再修筑襯砌,一般可適用于Ⅴ~Ⅵ類圍巖,因開挖作業面大,鉆爆效率高可采用鑿巖臺車和高效運裝機。
3.2交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是將大斷面隧道分部分塊開挖,先開挖隧道一側的一和二部并分別施作封閉的初期支護和臨時支撐,再開挖隧道另一側的一和二部并分別施作封閉的初期支護和臨時支撐,最后分別開挖隧道左右兩塊底部,形成隧道初期支護和臨時支撐網狀封閉穩定支護形式的隧道開挖施工方法,一般適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖,也可用于淺埋隧道施工。
3.3臺階法
臺階法分為兩臺階法和三臺階法施工,其中兩臺階一般適用于Ⅲ級圍巖施工。在隧道開挖過程中,在三個臺階上分七個工作面,以前后七個不同位置相互錯開同時開挖,然后分部及時支護,形成支護整體。縮小作業循環時間,逐步向縱深推進的隧道開挖施工方法,一般適用于黃土地區隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ級圍巖地段。
3.4雙側壁導坑法
雙側壁導坑法是采用先開挖隧道兩側導坑,及時施作導坑周邊初期支護及臨時支護,然后再開挖中部剩余土體的隧道開挖施工方法,一般適用在Ⅴ~Ⅵ級圍巖,大斷面和超大斷面鐵路隧道工程,也可用于淺埋隧道施工。此方法成本較高、進度較慢。采用該法開挖時,雙側壁導坑超前的距離相等或不等。為了穩定工作面,經常和超前預注漿等輔助施工措施配合使用。
4、加強施工安全培訓和管理
4.1加強施工安全培訓
隧道開挖、噴錨支護、防水板安裝、襯砌等工序操作人員必須進行上崗前的技術、安全培訓,考試合格后方可上崗;作業人員必須持證上崗。監理單位負責監督檢查培訓情況并負責公司報告。
4.2其他安全事項管理
(1)洞口洞內相關安全設施:通風防塵、供風供水供電、照明等一般設施和特殊巖土及不良地質地段所需專門的檢測、防范設施應符合相應標準規定并滿足作業實際需要。設施配置齊全、經鑒定性能完好方可進行隧道施工。
(2)加強火工品管理:建立火工品采購、保管、領用、監控的符合國家規定的管理制度和實施細則。火工品管理必須專人專項負責。
(3)突發事件處理:隧道施工要編制突發事件應急預案并進行預演,提高隧道施工人員對突發事件的應急能力。要配齊應急所需的人員、物資、設備。
關鍵詞:隧道施工;風險控制
Abstract: the construction unit is the main body of responsibility for the safety of tunnel construction, therefore it is necessary to strengthen the process of tunnel construction risk prevention and risk management, implement measures to prevent risks. This paper introduces the high iron tunnel construction is the necessity of the study on the risk, the risk in the construction, and puts forward the risk control measures.
Keywords: tunnel construction; Risk control
中圖分類號:U455文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
一、隧道施工風險研究的必要性
隧道與其他工程項目相比,由于具有隱蔽性、復雜性和不確定性等突出的特點,風險大,無論是設計、施工、決策都會遇到很多困難和障礙。尤其是在城市繁華地段或周圍環境復雜的地帶,隧道與地下工程的施工和運營要涉及到過多的拆遷、對周圍環境及管線的影響,如果決策考慮不周,在其規劃、設汁施工和運營中均會對社會和國家造成不必要的重大的損失和不可估量的社會負面影響。
例如:2007年3月28號早晨,北京蘇州街附近的地鐵10號線工程發生塌方事故,6名施工者被埋身亡。2008年1月17號下午,廣州地鐵5號線在施工中突然涌水,發生塌方,導致珠江大橋引橋下的雙橋路旁地面突然下陷,出現一個面積大約100平方米的大窟窿,深約5米,事故沒有造成人員傷亡。2008年4月1號,深圳龍崗區的地鐵3號線工地進行橋墩澆鑄混凝土施工時,母板突然發生坍塌,混凝土傾泄而下,5人被埋,最終三死兩傷。多發的隧道施工事故使施工風險已經成為亟待解決的核心問題。為解決這一問題,就必然要借助風險評估和決策理論。風險評估可以對這些不確定因素進行系統全面地分析,將不可預見的風險因素轉化為定量的指標,并通過計算風險效益來選擇風險控制措施,降低各種工程風險.以達到安全、經濟、高效的建設目標風險。
風險評估研究的最終目的是為工程建設領導層的決策提供依據,從領導層的角度來說,其價值可以體現在領導層決策時信心的增強、對工程進展情況的掌控以及對資金流向的有效控制上。而工程風險研究的最高境界應該是實現“工程精算”,即所有的風險子項均可由費用損失來表示。因此,對領導層來說,風險評估能夠把決策變得簡單化、準確化以及專業化,進而對風險實行有效地化解、轉移或規避。如何對工程風險進行控制,在盡可能安全的情況下獲取最大的利益,這也需要對風險控制措施的風險效益進行評估。
二、風險管理
風險管理是指通過識別生產經營活動中存在的危險、有害因素,并運用定性或定量的統計分析方法確定其風險嚴重程度,進而確定風險控制的優先順序和風險控制措施,以達到改善安全生產環境、減少和杜絕安全生產事故的目標。
風險管理基本程序包括風險識別、風險衡量、風險評價、選擇風險管理技術、貫徹執行風險管理決策和風險管理效果評價六個階段。同時,風險管理是一個循環管理的過程,根據風險管理效果重新回到風險識別,開始新的風險識別。
風險控制根據風險評價的結果及經營運行情況等,確定優先控制的順序,采取措施消減風險,將風險控制在可以接受的程度,預防事故的發生。
三、高鐵隧道施工中存在的安全風險
(一)塌方危險
隧道施工最常發生的事故是塌方,每次塌方,輕則造成財產缺失,重則導致數人甚至數十人死亡,并伴隨巨大財產損失,尤其是復雜地質條件下的隧道施工,是隧道施工的重大危險源。
(二)涌水危險
隧道施工的另一大危險源是涌水,特別是水底隧道和巖溶隧道,事故可以造成較多人員傷亡和巨大財產缺失,有的還會對所在地區的生態造成破壞,屬于重大危險源。
(三)爆破風險
多數隧道需要實施爆破作業,洞內施工場地狹小,作業面分散,人員、車輛多,極易發生爆破傷害事故,屬于較大危險源。
(四)施工臨時用電
高壓供電進洞,隧道內作業面有水,電動機械、設備、機具多,容易發生觸電和火災傷害事故,屬于較大危險源。
(五)屬地自然災害
有的隧道所在地區有泥石流,有的有山體滑坡,有的地區有臺風,如果防范不力,這些自然災害也會給隧道施工造成較大缺失,屬于較大危險源。
四、施工中安全風險控制措施
(一)組建風險管理制度,做好風險防范準備。
為了確保鐵路隧道施工的安全,鐵路建設部門要加強風險管理意識,確立風險管理目標,以“安全施工”為根本出發點,切實做好鐵路隧道安全風險管理工作。首先要具體落實工程管理部門安全管理的主體職責,實行具體有效的實施方案。如,施工部門可以以條文的形式列出風險防范的多種辦法,并定期檢查執行狀況,確保風險管理工作的正常運行。施工部門是隧道施工安全的主要承擔者,關注隧道施工過程的風險防范和風險管理,實施各種風險防范方案,是施工部門義不容辭的責任。施工部門要加強對險風險源頭的控制,注重隱性調查,加大隱患處理力度,同時對呈現出來的安全隱患要立刻組織整改,有效防范、防止施工安全事故的發生。對于較難施工的地質、巖土等隧道施工中可能出現的難題,必須開展專項風險評估計劃,選擇科學有效的施工技術,組建風險防范及突發安全事故應對措施,并督促實施。
加大安全投入。
加大安全生產投入,夯實安全生產工作的基礎,是安全生產的重要保障。通過加大安全投入,淘汰危及安全的設施設備,抓好隱患整治,逐步完善安全生產設施,從源頭上杜絕隱患的產生。認真落實安全生產經濟政策,有關部門要全面落實安全費用提取和風險抵押金政策,做到應提盡提、應繳盡繳、專款專用。對不按規定提取使用安全費用的,要依法予以嚴肅查處。
危險源的辨識。
建筑工程中的危險源是導致安全事故的根本原因。危險源的辨識是安全風險管理的基礎性工作,重大安全事故防范的首要任務即是危險源的辨認。按照我國《建筑工程安全生產管理條例》以及《重大危險源辨識》的相關規定,對建筑工程項目中的危險源進行辨識。結合施工項目的實際情況,從施工過程中諸如施工工藝、工序、材料以及機械設備等相互關聯的因素入手,逐項觀察、分析并研究施工過程中的潛在安全隱患,并適時掌握不同隱患導致危險事故的可能性。對施工過程中的危險性因素進行系統性分析最終得到施工現場安全等級及危害程度識別重大危險源。
施工現場的危險源事故風險評估。
在對建筑施工項目的危險源進行識別并確認之后,需要對各危險源可能招致的事故進行風險評估,并系統性的收集相關資料及信息。一般來講對建筑工程施工項目的風險評價包括以下幾個方面的內容:風險因素及其存在原因分析、風險因素導致的危險事故概率分析、安全事故的影響范圍分析、事故風險的綜合評價分析。在這一階段需要對事故風險評價的結果及安全目標進行比較、分析并判斷當前危險源的風險值是否在可接受的風險水平之內,在此基礎上決定是否采取進一步措施控制風險水平。
危險源的安全管理控制。
危險源的安全管理是在對其進行辨識和評價基礎上進行的。按照工程施工安全管理規范的基本內容,結合工程的實際,制定現場施工安全的危險源管理標準,并構筑現場施工危險源管理制度及應急反應制度。針對不同危險源制定相應的安全控制措施。針對不同項目所涉及的地域、施工條件的差別,施工單位應該首先確定施工過程的重大危險源及事故安全隱患,并對施工安全隱患的性質、關聯性、后果等進行系統性的分析,最終提出切實有效地安全風險的預防與控制措施。
結束語
為保證隧道施工安全,施工企業應樹立風險管理理念,組建風險管理制度,做好風險防范準備,加大安全生產投入。要加強對危險源的監控,加強隱患的排查,特別要加大隱患排查治理力度。加強施工現場的危險源事故風險評估,對查出的安全隱患必須立即組織整改,有效防范、遏制施工安全事故的發生。
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對于地鐵隧道工程施工風險管理含義的解釋,國內外許多專家站在不同的立場上提出了各自的解釋。角度不同,對風險管理內涵的定義也就不相同。綜合各種含義之后,可以得出以下定義:地鐵隧道工程施工風險管理主要是指在對潛在的各種風險進行識別和分析之后,從中發掘可能存在的安全風險隱患,同時建立相應的風險評估模型,對存在的風險進行專業的估測,尋找對工程施工帶來的潛在安全隱患,從而制定相應的解決措施,并從中選擇出最佳設計方案,來應對潛在的風險,最大限度的降低風險給工程帶來的損失。另外,風險管理的本質是事先對工程可能發生的風險進行預測,并作出相應的應對措施。
2.地鐵隧道工程施工風險管理流程
要加強對地鐵隧道修筑過程中潛在風險的預防,必須要建立一套內容充實、分工明確、體系完備的風險管控流程,依據建立好的流程就能夠對風險進行有效的管控了。地鐵隧道工程施工流程如下:首先,明確地鐵隧道工程的特點,依據本身的特點簽署工程保險;其次,對工程風險分析的方法進行明確,然后對潛在的風險因素進行識別,識別時要與業主以及施工單位進行詳細的探討,之后建立明確的風險因素清單;第三,依據清單對風險進行量化,然后建立起風險評估模型;第四,建立模型之后,要對風險進行初步的評估,如果潛在的風險不利于工程的施工,或者在施工過程中可能會發生難以預料的事故,首先應該減緩風險,如果風險不足以造成施工過程中的事故發生,那么就可以對剩余的風險進行評估了;最后,經過評估之后,將能夠預測的潛在風險尋找出來,然后制定相應的防范措施。
3.地鐵隧道工程施工風險管理措施分析
前面分析了隧道工程施工中風險管理的內涵以及管理的流程,明確了以上相關知識后,就可以對工程施工中的風險進行管理了。下面結合某地地鐵一號線的建設實際,來探討進行隧道施工風險管理的措施。
3.1隧道施工風險管理門得建設
上海交通大學土木工程系和上海鐵路局聯合聯合組成課題組,在對一線技術和管理人員進行詳細調查后,提出了“風險管理門”的概念(RiskManagementGate)。根據對一線施工管理人員進行調查問卷的結果,可以將隧道建設中潛在的風險分成3類:技術、管理、地質情況。其中,技術方面又可以分成施工準備情況、洞口部分的施工、開挖情況以及監控測量幾個部分;管理方面只有施工管理一項;地質情況則包括膨脹性圍巖地段的施工、涌泥突水地段的施工以及巖爆情況和瓦斯層的施工幾個部分的內容。通過對這幾個方面的風險進行分析,可以將施工的過程分成7道風險管理門,這7道風險管理門主要分為三個階段:施工準備階段、操作階段以及完工階段。
3.2隧道施工風險管理研究
建立了風險管理門之后,就明確了施工的各個步驟,同時就可以依據相它對潛在的風險進行分析了。某市地鐵一號線是連接老城區與新城區的主要地下交通線之一,全場25千米。根據地質勘查結果,地鐵一號線的施工條件比較復雜,施工中不僅會穿過粉土、粉砂、粉質粘土等底層,同時還穿過幾座重要的文物保護建筑,這樣就加大了施工的難度,如果不能對潛在的風險進行評估,很容易會造成文物建筑損壞等后果。
3.2.1潛在風險辨識
進行風險辨識是進行風險管理的首要工作,應該由相關的專家和施工單位共同組成風險辨識小組,結合搜集到的資料,并仔細的分析當地的地質特點以及地下環境,對風險進行辨識。根據本市地鐵一號線的具體情況,將風險分為基坑施工潛在風險、盾構施工潛在風險以及管網施工潛在風險等三個方面。其中,基坑施工潛在風險主要有基坑開挖土體是否具有穩定性、基坑開挖對周圍文物建筑的是否具有破壞性以及雨季防汛風險;盾構施工風險主要有盾構進洞階段的風險和出洞階段的風險;管網施工潛在風險主要有施工對天然氣管、污水管和雨水管等帶來的風險、管線改移、懸吊的安全風險以及地下水對地鐵站帶來的風險等。
3.2.2潛在風險評估
辨識完潛在的風險之后,要對這些風險進行評估,進而制定應對措施。通過對某市地鐵一號線進行風險評估,地鐵某段的潛在風險依據對不同風險因素對周圍環境的影響是不同的。通過對這些不同點進行實事求是的分析,進而制定風險應對措施。
3.2.3潛在風險應對
在對風險辨識以及評估完成之后,就可以依據得出的風險因素制定相應的應對措施。根據某市地鐵一號線實際存在的風險因素,可以制定以下應對措施:(1)本車站的基坑比較寬,開挖的也比較深,因此可以使用長大內支撐體系來進行支撐,等到結構混凝土的強度應該達到80%以上后才可以將支撐拆除。(2)本地區的地質條件比較差,地下水位比較高,很容易出現地下水噴涌的現象。針對這種情況,可以將地下水降低到坑以下30m,在降水的同時,務必確保收到良好的降水效果,另外還不能損壞周圍的建筑物。(3)強化施工監測力度,在施工中要及的通過監測獲取工程進度數據,對這些數據進行分析,從中預測出施工的下一過程可能要出現的風險因素,以便及時的制定計劃,盡可能的減少風險因素給施工帶來的不良后果。
4.結語
關鍵詞:隧道施工;既有建筑;風險分析;模糊層次分析
中圖分類號:TU 443 文獻標識碼:A
1隧道施工既有建筑風險及因素分析
我國城市隧道施工對其影響范圍內既有建筑物的安全事故報道較多。對隧道施工環境影響的既有建筑物進行風險分析與評估,衡量鄰近建筑物在隧道施工過程中的安全與風險狀況,是隧道施工時必須考慮的一個重要問題[1,2]。
隧道施工對鄰近建筑物的影響主要是通過地表沉降和變形來傳遞的。同時,隧道施工條件下,建筑物的損壞程度主要決定于建筑物和隧道軸線的位置關系以及建筑物的剛度和抗變形能力。隧道施工引起既有建筑風險因素較多,模糊層次分析法在解決這類問題時存在較大優勢。
2風險評判指標及權重確定的AHP法
2.1建筑物風險指標體系
隧道施工引起既有建筑風險因素中[2-8],部分指標具有相對獨立性,部分指標則密切相關。通過分析,可以得到城市隧道施工建筑物風險分析三層結構的指標體系,見表1。
表1 建筑物風險指標體系
2.2風險指標權重分析
層次分析法(AHP)將決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次,進行定性和定量分析,其一般步驟為:①建立層次結構模型,②構造判斷矩陣,③計算權向量并做一致性檢驗,④計算組合權向量并做組合一致性檢驗。
根據城市隧道施工條件下,建筑物風險評價的指標體系,計算各層指標的權重如下:
1)構造準則層B對目標層A的判斷矩陣M,如表2所示。
表2 準則層B對目標層A的判斷矩陣M
計算矩陣特征向量:
(1)
相應地,λmax=4.065,CI=0.022,RI=0.9,CR=0.024<0.1,滿足一致性檢驗。
2) 構造指標層C對準則層B的判斷矩陣:M1、M2,如表3、4所示。
表3 指標層C2j對準則層B2的判斷矩陣M1
計算得出的特征向量
(2)
相應地,λmax=5.211,CI=0.053,RI=1.12,CR=0.047
表4 指標層C3j對準則層B3的判斷矩陣M2
計算得出的特征向量:
(3)
相應地,λmax=4.087,CI=0.029,RI=0.90,CR=0.032<0.1,滿足一致性檢驗。
3建筑風險模糊綜合評判法
所謂綜合評判,就是對多種因素影響的事物或現象進行總的評價,這種評價過程中涉及模糊因素,就叫做模糊綜合評判。實現模糊綜合評判的重要數學手段就是模糊變換。
一般步驟[9,10]為:①建立因素集,②建立權重集,③建立備擇集(評級集),④單因素模糊評價,⑤模糊綜合評價,⑥多級模糊綜合評價,⑦評級結果的處理。
跟據風險評估準則,城市隧道施工條件下建筑物的風險評估包括:建筑物風險概率估計與建筑物風險損失估計。
3.1建筑物風險概率的模糊估計
①建立因素集:將風險因素按其對風險事故影響嚴重程度進行等級劃分,如下表5。
表5 風險因素對風險事故影響程度
注:D為建筑物高度,L1、L2分別為建筑物長邊和短邊長度,單位為米。
②建立權重集:取前述層次分析法的結果。
③建立備擇集(評級集):用模糊語言對隧道施工建筑物損壞可能性程度進行分析,建立評價集:
(4)
其中,v1表示很可能發生,v2表示可能發生,v3表示偶然發生,v4表示不可能發生,v5表示很不可能發生。
④確定隸屬度,建立等級評判矩陣:風險因素的劃分結果一部分是定量指標,另一部分是定性指標。定量指標如隧道埋深、隧道開挖跨度等,采用典型隸屬函數中的嶺型函數進行計算確定指標隸屬度。定性指標隸屬度采用Karwowski[11]推薦的模糊隸屬度函數來進行確定(表6)。
表6 Karwowski推薦的模糊隸屬度函數
3.2建筑物風險損失的模糊估計
隧道施工條件下建筑物的損害程度只與建筑物抗變形能力和建筑物與隧道的位置關系有關。
①先分析建立建筑物易損性風險因素集:
(5)
式中,建筑物損失因素為u1結構形式,u2基礎剛度,u3幾何特性,u4完損現狀,u5基礎所在持力層性質,u6與隧道位置關系。
②建立權重集
利用層次分析法構建建筑物抗變形能力因素對建筑物易損性的判斷矩陣,如表7示。
表7 建筑物特性對于建筑物易損性的判斷矩陣
計算特征向量:
(6)
相應地,λmax=6.228,CI=0.046,RI=1.24,CR=0.037<0.1,滿足一致性檢驗。
③建立評級集,參見表9。
④確定隸屬度,建立建筑物損害等級評判矩陣。易損性隸屬度的按表6來確定。
⑤然后運用模糊變換得出單因素評價結果,再完成模糊綜合評判。
4 實例分析
4.1工程概況
本文取重慶市軌道交通一號線8標段隧道工程中大石區間隧道右線的房產公司家屬樓1#為例來進行城市隧道對于地面建筑物影響風險的評估。大(坪) ~石(油路) 區間為單線雙洞小凈距隧道 ,區間隧道開挖跨度5.96~6.20m,開挖高度6.33~6.58m。該樓與右線位置關系為平行,平面距離2.76m,基礎為條形毛石基礎,室底距隧道拱頂4.38m。
4.2建筑物風險發生概率估計
①根據前述模糊綜合分析步驟,先按實際情況,確定各風險因素所在等級,結合前述表5,可得實例各風險因素等級結果見表8所示。
表8 建筑物風險因素參數
②根據前面的隸屬度的確定方法,建立各風險因素的隸屬度表,如表9所示。
表9 建筑物風險因素隸屬度
③ 采用前述模糊綜合評判方法,帶入前面計算的權重結果(式1~3),通過模糊變換最終計算出模糊評價集為{0.250,0.177,0.250,0.250,0.073},即隧道施工過程中建筑物發生損壞的事件,“很可能發生”的概率為25%,“可能發生”的概率為17.7%,“偶然發生”的概率為25%,“不可能發生”的概率為25%,“很不可能發生”發生的概率為7.3%。根據風險概率等級標準,認為在區間隧道的施工過程中,這一建筑物發生損害的概率等級界于3~4之間,更偏向于4級。
4.3 建筑物風險發生損失估計
同樣,據前述建筑物風險損失估計方法,抽取表9中的與建筑物易損性風險因素集對應的數據得到易損性風險因素隸屬度,然后同樣帶入前面計算出的權重值(式6),通過模糊變換計得到模糊評判集{0.100,0.187,0.238,0.238,0.238} ,這一評判結果表明:這一建筑物出現災難性破壞的概率為10%,出現很嚴重性破壞的概率為18.7%,出現嚴重破壞、較大破壞和輕微破壞的概率均為23.8%。按風險損失等級標準,認為這一建筑物在隧道施工期間的易損性等級界于2~3之間,更偏向于2級。
根據前述風險評價矩陣和風險接受準則分析,該建筑物在隧道施工環境中處于“高度風險”,為“不期望接受”, 風險較大,必須采取風險處理措施降低風險并加強監測,且滿足降低風險的成本不高于風險發生后的損失。
5結論
①城市隧道施工環境風險普遍存在,應該納入隧道工程風險管理范疇。
②隧道施工的環境風險因素繁多,風險因素辨識是風險評估研究的重要內容。
③將模糊數學結合層次分析法,可以構建一種有效的隧道施工環境中既有建筑物風險的綜合評估方法。
參考文獻
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關鍵詞:隧道工程;施工技術;探析
1、公路隧道工程施工技術
根據隧道工程的特點,總體施工順序:施工準備測量放樣洞口防排水工程施工明洞開挖防護超前管棚施工洞身掘進洞身支護二次襯砌洞內路面整平層洞內路面面層洞內邊溝洞門工程墻面瓷磚、拱部內墻噴涂、電器安裝等竣工驗收。
2、洞口段及洞門施工
2.1洞口段施工
1)邊仰坡開挖:全站儀測量放樣,利用挖掘機自上而下逐段開挖,不得掏底開挖或上下重疊開挖,清除洞口與上方有可能滑塌的表土,灌木及山坡危石等,石質地層仰坡開挖需要爆破時,應以淺眼松動爆破為主。局部也可人工配合修整,開挖時應隨時檢查邊坡和仰坡,如有滑動、開裂等現象,應適當放緩坡度。
2)成洞面支護:仰坡刷坡完成后,及時用坡度板檢查坡度,待坡度檢查合格后,及時打設系統錨桿,并將錨桿頭外露,掛設金屬擴張網與錨桿頭焊接成整體。掛網完成后立即噴射混凝土,并反復噴射,直到達到設計厚度為止。
3)截水溝施工:在距仰坡坡口5米處開挖截水溝,截水溝開挖以機械為主,人工配合修整,修整完后,立即砌筑7.5#漿砌片石,并用砂漿抹面。
2.2隧道開挖掘進施工
洞身開挖采用上、下導坑開挖。挖一段,錨噴一段,Ⅱ類圍巖開挖應嚴格遵守“短進尺,弱爆破”的原則,開挖進尺控制在0.5~0.8m,并及時施做鋼拱架及噴錨支護;Ⅲ類圍巖淺埋開挖進尺控制在1.5~2.5m;Ⅳ、Ⅴ類圍開挖進尺控制在3.0~5.0m。上、下導坑間距控制在15m左右。洞身開挖要嚴格控制超欠挖,控制爆破振速以免擾動圍巖。
1)掏槽眼布置。掏槽眼計劃采用單式楔形掏槽,一邊一排斜孔,成對布置。掏槽孔設在下部中間,最大段裝藥量為6.0kg。
2)炸藥及毫秒雷管。炸藥選用巖石硝銨炸藥,當基巖裂隙水較多時選用中等爆速的乳化炸藥。起爆用毫秒雷管非電起爆網絡。
3)炮孔堵塞。掏槽孔全部堵塞,其余炮孔堵塞長度不小于抵抗線,以有效降低單位耗藥量,降低爆破震速。
2.3超前小導管施工方法
首先沿隧道外輪廓線用鑿巖機向外鉆孔,傾角10°。然后頂入導管,安設止漿塞,用注漿泵壓入水泥砂漿,注漿壓力不小于2.0MPa,砂漿達到設計強度的70%以后方可開挖預支護下的圍巖。超前小導管保持1.0m以上的搭接長度。注漿時以防壓裂工作面,需控制注入量,當每根導管的注漿達到規定量時即可停止,當孔口壓力達到規定但注入量不足時也應停止,檢查注漿情況。拱部開挖時間根據漿液的凝固時間確定。導管尾部與鋼拱腹部焊接牢固,使之形成一個整體,以增強共同支護作用。
2.4超前錨桿施工
錨桿鉆孔采用風動式鑿巖機鉆孔,注漿采用水泥砂漿注漿泵,錨桿在洞口外加工制作,施工時錨桿鉆孔位置及孔深必須精確,錨桿要除去油污、鐵銹和雜質。
2.5鋼拱架架設
鋼拱架應按設計位置架設,拱腳必須放在牢固的基礎上,與圍巖之間的間隙過大時應設楔塊,楔塊可使用鋼板或混凝土塊,每側設置不得少于8點,鋼架在初噴3cm混凝土后架設,且噴射混凝土必須充填密實,架設完畢后再噴混凝土,保護層不得小于2cm。鋼拱架應垂直于隧道中線,允許偏差±5cm,傾斜度不得大于2°。拱腳標高不足時,應設置鋼板進行調整,必要時可用混凝土加固基底。
3、防排水層施工
防水工程:在襯背面設置隧道專用防卷材,在原襯砌層和防水卷材之間設置土工布,可作襯砌背緩沖層和排水層。自防水結構抗滲標號要達到S8。排水工程:在噴錨層和襯砌之間設置隧道專用復合防水卷材,復合防水卷材可以使漏水從襯砌背面通過排水濾層排至墻角,再由墻角處襯背縱向盲溝集水,然后通過橫向排水管引出。需要注意的是襯背縱向盲溝要采用100mmHDPE打孔波紋管,在防排水層外面設置盲溝,固定在噴錨層面上。在原襯砌和襯背土工布排水層之間設置環向排水盲溝,環向盲溝采用50mmHDPE打孔波紋管,一般間距為V級圍巖2m,IV級圍巖5m,III級圍巖10m。
4、隧道二次襯砌
為了保證二次襯砌的質量,提高工效,二次襯砌可以采用自行式全斷面鋼模臺車配砼輸送泵泵送入模,震搗采用插入式震搗器配合附著式震搗器,襯砌用砼可以采用商品砼。另外為了防止由于施工原因柔性防層可能出現局部地防水失敗,二次襯砌一定要做成自防水砼結構,而且要采用低堿性膨脹水泥砼。
5、仰拱、鋪底等施工
仰拱和鋪底施作,會影響到車輛的通行,因此可以采取防干擾簡易平臺做為過渡通道。及時的施作仰拱與鋪底工作有利于搞好洞內排水和防止隧道基底軟化,而且早閉合,能夠早日確保洞內道路的暢通,還有防塌方效果。
6、超前預測預報地質
在隧道施工過程中,現場施工的地質工作者要密切關注圍巖的開挖情況,利用探測手段,預測前方幾米,幾十米,乃至上百米的圍巖工程的水文和地質條件。然后根據預報,結合掘進中地質條件的變化,提前做好各種預防和施工措施準備,確保隧道施工工程的順利進行。
7、施工監控量測
施工監控測量就是根據隧道施工技術規范與設計要求,對隧道內目測觀察、隧道仰拱頂隆起量、隧道拱頂下陷量、鋼支撐內力、隧道內空變位、噴砼內力以及地表沉陷進行量測。然后利用相關地下工程新奧法圍巖觀測數據信息處理系統軟件對這些數據進行分析與處理。
8、施工風險管理
風險識別。風險識別是風險管理的基礎,就是明確目標,通過對風險源的識別,找出也許會對項目產生損失各種因素,另外還可以根據事件之間的支配關系,運用層次分析法對所有因素進行層次劃分,形成有序的遞階層次結構。風險識別也是風險評估與風險應對的前提。它包括明確目標和主要參與者、收集資料、進行風險形勢估計、識別潛在風險因素以及編制風險識別報告。
關鍵詞:高速公路;隧道施工;管理;探析
中圖分類號: U412.36+6文獻標識碼:A 文章編號:
隧道工程施工是交通工程建設的一個重要組成部分,在道路施工建設中有著重大的意義。隧道工程一般工程量比較大、施工條件惡劣、工作集中等特點,而且隧道工程施工具有很高的風險,對于技術條件的要求非常高,同時還具有很多不確定因素的存在。是一種特殊的工程建設項目。隧道工程因其縮短里程、受高程影響較小的優點,受到了相關行業的歡迎。隨著隧道數量的不斷增加,隧道工程中的問題也不斷的暴露出來,我們要正視出現的問題,分析問題,找出應對的方法,只有這樣,我們才能更好的保證和提高隧道施工的質量和效益。對其采取切實有效的風險評估,并制定出具備針對性、可行性的風險管理應對措施,是保證高速公路隧道工程施工質量安全的重要手段與舉措。對推進我國交通事業的發展,具有重要意義。
1 高速公路隧道施工風險特征與產生原因
1.1 風險特征
1.1.1 高速公路隧道施工風險依賴于工程的水文條件與地質條件;
1.1.2 高速公路隧道施工風險帶有一定的隱蔽性;
1.1.3 發生隧道施工風險帶有一定的隨機性;
1.1.4 高速公路隧道施工風險發生后果的嚴重性;
1.1.5 隨著施工的深入,施工風險的可能性會加大;
1.1.6 施工風險與施工現場條件關系密切。
1.2 產生機理
1.2.1 復雜的地質條件。高速公路隧道需要穿越的圍巖變化大且類別多,同時在實際施工過程中,所遇到的圍巖會與設計中預期的圍巖存在一定的差異,具有突發性的特點。
1.2.2 施工難度大。在通常情況下,高速公路隧道工程的規模都較大,而能夠提供的作業空間相對有限,所使用到的機械設備數量眾多且結構復雜,從而致使隧道施工工藝復雜且難度較大。
1.2.3 風險意識淡薄。我國高速公路隧道施工的建設隊伍普遍存在安全風險意識淡薄、文化程度較低等問題。同時隧道工程工期長、規模大涉及面廣,因此往往在隧道施工過程中會出現因意識淡薄而產生施工風險的問題。
2 高速公路隧道施工風險管理程序
2.1 風險識別
所謂風險識別就是對目標進行明確的過程,從而尋找出對項目可能會產生損失的因素風險管理是基于風險識別之上的,也是風險應對與風險評估的前提條件風險識別的整個過程包括風險識別報告的編制潛在風險因素的識別、估計風險形勢、相關資料的收集、重要參與者的明確以及風險目標的確定。
2.2 風險評估
隧道施工風險的評價與估計組成了風險評估,其中風險評價就是綜合分析隧道施工的風險因素影響,同時將各類風險可能產生的損失與發生的可能性進行估算,找出工程項目中最為關鍵的風險點,從而確定其整體風險情況,為風險的處置提供相應的科學依據,保證項目施工的順利而風險估計則是估計在進行隧道施工時在各個階段風險可能發生的時間后果大小以及影響范圍,為工程整體風險的分析打下基礎,同時為風險監控應對措施評價以及管理計劃提供一定的依據。
2.3 風險應對
風險應對就是在發生隧道施工風險時,預定措施實施的過程通常來說,風險應對措施包括兩方面的內容,一是發生風險之前,即以風險因素為對象,制定并采取控制應對措施,從而使風險得到減輕或消除,其具體措施有風險的分散、緩解與規避等;二是發生風險之后,通過在財務上的安排使項目目標因風險而受到的影響得以減輕,其具體措施有風險的保險轉移與自留等。
2.4 風險監控
風險監控位于整個隧道施工風險管理步驟的最末,但是仍然不能對工程項目風險監控所起的作用有所輕視,而是應將風險管理的全過程進行貫徹落實風險監控也屬于連續的一個過程,它的基本任務就是以風險管理規定的標準為依據,對風險處理活動進行全面跟蹤與評價。
3 高速公路隧道施工風險應對措施
近年來,隨著城市化進程的加快,高速公路成為基礎建設的重要部分,在面對各類復雜地形條件時,高速公路隧道的建設數量也呈逐年上升趨勢。從理論和實踐兩個方面,對高速公路隧道施工工程風險管理過程進行探討,為其提供了理論依據。而其中出現的一些安全事故,對于充分了解并制定高速公路隧道施工風險的管理措施是非常有必要的。
3.1 崩塌或塌方風險
導致在高速公路隧道施工過程中塌方的成因有兩方面,一是自然因素,也就是受到地下水變化受力狀態與地質條件狀態而產生塌方或崩塌;二是人為因素,設計與施工作業方法的不恰當而產生塌方或崩塌。
可采取的應對措施:預加固圍巖,設置超前管棚,通過預注漿方法對圍巖進行加固,從而使圍巖性能指標得以提高;利用預切槽或旋噴拱,使圍巖變形減少;在隧道施工之前或是過程中,采取切實有效的防排水措施,將地表水盡量引排,減少其滲入隧道的可能性;采取眼鏡法、中壁法、短臺階法、臺階法等技術實施開挖,將初期支護加強,即設置或加密鋼架、噴涂鋼纖維混凝土、增設鋼筋網、將錨桿加長加密、增加混凝土厚度等;加強量測圍巖工作,如有圍巖異常或變形情況產生,則應及時對其進行處理,可利用將襯砌混凝土的強度等級提高、將襯砌斷面形式改變、將襯砌混凝土的厚度增加、設計永久混凝土支護等方法進行處理。
3.2 巖爆風險
可采取的應對措施:高速隧道工程項目如果涉及的巖層特點為堅硬干燥埋深較大時,應對巖爆風險進行提前預防;將巖爆多發部位,即隧道拱腰部頂部新挖工作面及附近作為防范巖爆風險的關鍵部位;將超前釋放孔設置于拱部至邊墻部位;采取超前鉆孔預爆松動爆破等方法,預先釋放出巖層原始應力,從而使巖爆風險出現的可能性減少或避免;對巖面進行灑水濕潤作業,利用高壓水噴射沖洗開挖的巖面,使其部分能量能夠被釋放;在爆破開挖后,噴射混凝土于拱頂與邊墻之上,并進行鋼筋網與錨桿的加設,從而使巖爆發生次數與巖層暴露時間得以有效減少;發生巖爆后,必須對巖爆部位進行檢查,如果發現未落地不穩定的石塊必須及時清除;在巖爆風險較大的范圍內必須進行防護鋼棚的設置,相關施工人員必須穿戴防護用具。
3.3 涌水風險
隔可采取的應對措施:將隧道位置與暗河、溶洞水源流向之間的關系查明,利用鋪砌排水溝開鑿引水槽、泄水洞、暗溝、暗管、涵洞等方法進行堵水,如果暗河或是溶洞的流水量較小且存在其他出口或分支,則可利用注漿方法進行堵水;采取抽水機與管道排水結合的方法,進行集水井與固定泵的分段設置,同時將臨時移動泵站設置于開挖面與固定泵站之間,利用潛水泵將水抽至固定泵站集水井內。
3.4 瓦斯風險
可采取的應對措施:在隧道內所使用的照明裝置、電器開關、機械設備等全部采用防爆型號;在隧道內嚴禁明火作業,禁煙,施工作業人員穿著棉制品;采取瓦斯自然排放、抽放引排等排放措施;將煤層或巖層裂隙利用泥漿或是其他材料進行封堵,防止滲入瓦斯,噴射混凝土及時將開挖面進行封閉,同時利用氣密性混凝土進行封閉襯砌;如果煤層厚度超過0.3米時,就必須對其進行揭煤作業,揭煤作業前要實施超前鉆孔,并將煤層地質構造、巖性、厚度、傾角、層位等情況探明;當工作面掘進至煤層到預定距離時,應設置至少兩個能夠穿透煤層的預測孔,以對瓦斯情況進行有效預測;應加強隧道內部通風與實時瓦斯檢測工作。
3.5 巖溶風險
可采取的應對措施:處理隧道底部的小溶洞時,可利用漿砌片石干砌片石、換填片石等方法進行回填壓實作業,而隧道邊墻的小溶洞,則可利用漿砌片石對其進行封堵處理并將混凝土襯砌加強,隧道拱部以上的溶洞,則應以其巖石破碎程度為依據,進行加設防護防拱噴錨支護加固;處理規模較大的溶洞時,則可采取加固與跨越處理,即加固挖孔樁支頂、拱橋支頂、支承柱、支承墻,整體浮放支托、邊墻拱、拱橋棧橋、簡支梁跨越等;在開挖巖溶隧道時,應采取與軟弱圍巖相同的處理方法,即進行管棚注漿預加固,微震爆破并對初期支護進行強化。
4 結束語
我國的公路隧道建設發展迅速,但施工過程中,風險管理是一個比較薄弱的環節。文章從高速公路隧道施工風險管理的理論和實踐以及其他方面出發,對風險管理的過程進行了分析。由此可見,在高速公路隧道施工過程中,采取相應的風險管理識別并制定相應的施工風險管理措施,是保證高速公路隧道施工安全與質量的重要手段。
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關鍵詞:隧道;施工安全;管理
中圖分類號:TU71 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著我國交通事業快速發展,隧道工程越來越多,在眾多的交通工程中隧道特別是高危險隧道出現的幾率越來越大。隧道施工向來是交通工程施工的重點和難點,如何控制隧道施工風險和如何有效的組織施工是所有施工單位一直思考和憂慮的問題。隧道施工安全關系到人民生命安全,確保隧道的施工安全對于整個工程項目的建設總體安全形勢意義重大。作為交通工程建設的重要組成部分,隧道施工具有施工難度大、施工環境條件差、施工人員素質參差不齊等特點,這些都給施工的安全管理增加了一定的難度。因此,在隧道施工管理中做好安全管理,對于減少損失、保證工程質量和降低施工人員事故具有積極意義。
1、加強風險評估管理
加強隧道工程的安全管理,充分提高隧道工程的安全風險意識,風險評估與管理必須貫穿于隧道施工全過程,必須加強隧道施工過程的風險防范和風險管理,分階段進行風險監控和管理,落實各項風險防范措施。(1)要對隧道的風險開展全面評估工作,建設單位要督導施工單位開展施工階段風險評估工作,必要時要組織專家進行評審;(2)施工單位根據風險評估結果,在超前地質預報和圍巖量測的基礎上進一步評估確定風險源、風險等級,對工程措施、施工方法和支護參數進行評估,提出相應的施工措施;(3)監理單位督促施工單位落實實施風險防范措施。
2、做好超前地質預報
由于目前勘察手段、時間、費用以及判釋水平等因素限制,在勘察設計階段尚不能完全準確地探明隧道所穿越的地層及洞身周邊的地質情況,特別是存在的對隧道施工安全有很大威脅的巖溶、斷層、富水裂隙、暗河等也不能準確判釋和提示,因此施工中進行超前地質預測預報是確保施工安全必不可少的手段。
(1)勘察設計單位負責超前地質預報方案編制,指導施工單位實施方案,依據超前預報成果修正設計。超前地質預報方案要明確隧道超前地質預報等級、預報方法、預報內容、預報頻次、實施計劃,提出儀器配置和操作要求、信息判釋、數據采集與處理、預報成果編制等技術要求。
(2)施工單位按照超前地質預報方案編制實施細則并實施,對超前地質預報成果及數據真實性負責。應將超前地質預報納入工序管理,嚴格按預報方案和實施細則實施。
(3)監理單位負責檢查施工單位現場地質、物探專業技術人員數量及能力,設備類型及數量,超前地質預報的實施和數據采集情況;進行相關協調工作。
3、合理編制開挖方案
開挖方案應認真執行設計方案。根據超前地質預報和掌子面實際地質情況需更改設計開挖方案的,按設計變更處理。開挖方案常見方法有:全斷面法、臺階法、交叉中隔壁法和雙側壁導坑法。
3.1全斷面法
隧道工程中采用全斷面一次開挖成形的施工方法。是將全部設計斷面一次開挖成型,再修筑襯砌,一般可適用于Ⅴ~Ⅵ類圍巖,因開挖作業面大,鉆爆效率高可采用鑿巖臺車和高效運裝機。
3.2交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是將大斷面隧道分部分塊開挖,先開挖隧道一側的一和二部并分別施作封閉的初期支護和臨時支撐,再開挖隧道另一側的一和二部并分別施作封閉的初期支護和臨時支撐,最后分別開挖隧道左右兩塊底部,形成隧道初期支護和臨時支撐網狀封閉穩定支護形式的隧道開挖施工方法,一般適用于Ⅴ~Ⅵ級圍巖,也可用于淺埋隧道施工。
3.3臺階法
臺階法分為兩臺階法和三臺階法施工,其中兩臺階一般適用于Ⅲ級圍巖施工。在隧道開挖過程中,在三個臺階上分七個工作面,以前后七個不同位置相互錯開同時開挖,然后分部及時支護,形成支護整體。縮小作業循環時間,逐步向縱深推進的隧道開挖施工方法,一般適用于黃土地區隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ級圍巖地段。
3.4雙側壁導坑法
雙側壁導坑法是采用先開挖隧道兩側導坑,及時施作導坑周邊初期支護及臨時支護,然后再開挖中部剩余土體的隧道開挖施工方法,一般適用在Ⅴ~Ⅵ級圍巖,大斷面和超大斷面鐵路隧道工程,也可用于淺埋隧道施工。此方法成本較高、進度較慢。采用該法開挖時,雙側壁導坑超前的距離相等或不等。為了穩定工作面,經常和超前預注漿等輔助施工措施配合使用。
4、加強爆破及排險安全管理
目前隧道開挖一般都采用爆破開挖,爆破開挖也是隧道施工風險最大的時候,全國各地隧道施工因爆破造成的安全事故非常多,必須將爆破安全管理作為整個隧道施工的重中之重。
必須由符合資質專業爆破公司編制爆破施工的專項安全方案,并報當地公安部門等行政主管部門審批后方可實施。
所有爆破作業人員必須執證上崗,嚴格按照專項方案實施爆破作業。
爆破完成后,必須進行通風除塵,并開展全面排險,排除啞炮、危險巖石、坍塌等隱患確認安全后方可進行出渣等下一步工序。
5、加強施工過程安全管理
51加強施工安全培訓
隧道開挖、噴錨支護、防水板安裝、襯砌等工序操作人員必須進行上崗前的技術、安全培訓,考試合格后方可上崗;作業人員必須持證上崗。監理單位負責監督檢查培訓情況并負責公司報告。
5.2加強突發事件應急管理
要針對隧道施工容易發生的坍塌等突況編制突發事件應急預案并進行預演,提高隧道施工人員對突發事件的應急能力。必須配齊應急所需的人員、物資、設備。
5.3加強炸藥使用存儲管理
炸藥采購、運輸、存儲、領用必須符合國家規定的管理制度。同時建立相關單位也要建立嚴格管理細則。
5.4其他安全事項管理
(1)洞口洞內相關安全設施:通風防塵、供風供水供電、照明等一般設施和特殊巖土及不良地質地段所需專門的檢測、防范設施應符合相應標準規定并滿足作業實際需要。設施配置齊全、經檢查性能完好方可進行隧道施工。
(2)加強人員出入登記管理:隧道施工時環境惡劣,應加強施工人員登記管理,一般的做法是在隧道口設置門禁,工人打卡進入隧道,施工完成或下班時消除打卡記錄,以此確保人員控制,防止發生意外。
6、結語:安全管理沒有捷徑可走,核心在于預防。搞好隧道施工安全,必須堅持安全第一、預防為主、綜合治理。除了上述方法的預防,還要增強施工人員安全防范意識和健全應急措施。一旦發生異常,應立即停止作業,積極采取補救措施,撤出工作人員,待險情排除后再繼續施工,以確保工人的人身安全。隧道施工安全管理是一項緊迫而又長期的工作,通過健全安全責任制度、強化安全制度建設、完善安全應急預案、加強現場安全管理、增強人員安全素質以及嚴格控制施工過程等方法的運用,將會對隧道安全施工管理起到有效的作用
參考文獻
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