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[關鍵詞]膨脹性圍巖 膨脹效應 施工特點
中圖分類號:U451.2;U455 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)16-0199-01
膨脹土廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。由于膨脹性圍巖具有的遇水膨脹失水收縮的特點,它使膨脹性隧道圍巖常常發生收縮與膨脹變形,進一步導致開裂、坍塌等危害,對在建及建成的隧道建筑物造成巨大威脅。同時膨脹性隧道圍巖也具有變形的速度快,發生破壞的區域大,整治相對困難等特點。因此對于膨脹性圍巖隧道的研究具有很強的現實意義。
一:膨脹土的組成及基本性質
膨脹土含有大量的活性粘土礦物,如蒙脫石和伊利石。其主要成分由親水性礦物組成,有較強的漲縮性,多含有鈣質或鐵錳質結構,一般呈棕、黃、褐色及灰白。
由于膨脹性圍巖大多數是原始地層,所以其中所具有的初始應力是相當大的。在隧道開挖之后,由于圍巖由之前的圍壓變成了二向受力,在開挖面上是無任何支撐壓力的。一方面圍巖中原來的應力將會發生釋放,從而使圍巖發生卸荷膨脹。另一方面在三向受力變成二向受力之后,加上圍巖在空氣中將加速其風化脫水,從而大大降低圍巖的強度。膨脹土還具有明顯的脹縮效應。由于它的反復性將會大大降低圍巖的強度,從而使圍巖隧道發生較大的結構破壞。
綜上上面所講的膨脹土所擁有的特性,它將使隧道在開挖后不久就產生膨脹性圍巖隧道最常見也是最棘手的膨壓問題,由于它膨脹收縮的反復以及圍巖的迅速風化,隧道兩側將會許多大的開裂,同時不斷向內發生膨脹擠壓,特別是在底腳處的擠壓將會使底部兩邊隆起;膨脹性隧道圍巖變形的速度快,發生破壞的區域大,整治起來也相對困難。隨著時間的增長,它將使隧道內部發生較大變形。
二:施工時可能遇到的問題
由于膨脹土的特性,在隧道施工時會常常遇到各種各樣的問題。反復的收縮膨脹,應力的不斷釋放,面的風化,等都將使得圍巖的強度大大降低。同時由于水的作用又將使膨脹性圍巖發生較大變形從而使隧道發生破壞。
首先爆破就是讓人頭痛的事情。在爆破前,膨脹土是處于平衡應力狀態之下的。如果我們采取的爆破方式太過強烈,就會使原來膨脹土的平衡與應力狀態在較大的影響之下發生較大改變從而使膨脹土發生較大的收斂變形。同時在爆破之前的膨脹土是處于三向受力平橫狀態的,由于爆破的時間短,那么除爆破面以外的主應力是沒有多大改變的。這樣處于二向受力的土體會超過其強度包線,從而發生崩塌等危害。
其次在隧道開挖之后,一方面由于開挖面上并沒有支撐反力從而使膨脹土體的原始應力向外釋放,同時由于膨脹土的風化速度很快,在外的開挖面將會發生較快的風化干裂。這兩種因素都將促使膨脹土圍巖發生裂縫并不斷增加。另一方面由于在自重應力的影響下,山體中的水會不斷向下滲透。在隧道開挖之后,水會沿著開挖面向下流動。由于隧道的頂部及周圍都已經有了復合式襯砌,所以其能夠限制膨脹土的活動。這時水就逐漸在仰頂聚集,與膨脹性圍巖作用后形成膨壓。而其帶來的最常見的破壞就是仰拱。
三:針對遇到的問題的解決方案
首先爆破時應減小對圍巖的擾動,宜采用無爆破掘進和微震爆破施工工藝,開挖的輪廓要適當的放大。在隧道施工爆破過程中要嚴格控制每循環進尺,嚴格把握每個單眼裝藥量和單段裝藥量,并使最大段裝藥量減少。
針對施工開挖,膨脹性圍巖隧道宜選用超短臺階兩步開挖法。為了盡量減少圍巖在空中暴露的時間以及要盡量早的使膨脹性圍巖從二向受力回到三向受力,可以采取上下臺階分部開挖, 由于其相互干擾小, 斷面分塊少, 所以其能盡早地使整個隧道斷面的初期支護閉合, 適應于膨脹性圍巖隧道的特點, 是很好的一種施工方法。但是施工的時候需要注意的是, 因上半部斷面較扁平, 受力不利, 在下半部分開挖時, 易引起拱腳懸空發生變形, 施工時可采用臨時仰拱或預應力橫撐, 將拱腳頂緊, 形成拱部臨時封閉結構, 改善受力條件。同時也應該及時進行混凝土噴射快速的給與圍巖早期的支撐力。
膨脹土圍巖隧道開挖之后,除了需立即噴射混凝土及早進行支護之外。在膨脹壓力較大時,則需要進行其它支撐加固。可采用不同類型的型鋼支撐、鋼管環 箍支撐和鋼筋格柵支撐等。而針對于可能出現的膨壓效應,應在供底與拱腳的位置進行增打錨桿,進行加固。
四:結束語
本文的內容只是對于膨脹性圍巖的成因及其施工特點提供簡單的概覽并給出了一些比較具有代表性的建議。鑒于土木工程施工的特殊性及工程實例的局限性,本文給出的建議并不是放之四海皆準的。廣大工程建設者應結合現場實際及水文地質情況的配合,適當調整和結合處理方案,充分發揮創造力。在面對膨脹性圍巖隧道施工問題時,要盡量多的參考前人經驗,從其他已經面臨過此等問題的工程中得到經驗,最終要避免因了解不足而帶來的方案錯誤。
參考文獻:
[1] 劉海蛟 淺談膨脹性圍巖對隧道施工的影響
[2] 朱明亮 膨脹性圍巖隧道施工技術
【關鍵詞】隧道施工;風險管理;措施;研究;現狀
前言
伴隨著我國經濟以及世界經濟發展進程的不斷加快,我國的社會發展也在一前所未有的速度向前發展。國與國、地區與地區、城市與城市連接更加緊密,除了高科技網絡化連接外,直接連接方式還有四通八達的交通線【1】。尤其是在十二五期間,我國的高速公路、鐵路以及最新興起的城際交通軌道和市內交通軌道的興建也正在以前所未有的速度快速發展,我們已經興建和正在興建的隧道工程數目正在不斷增加。但是,從技術上與理論上來講,隧道工程都是一種具有獨特之處的工程形式,因為隧道工程不但具有一般的道路施工所具有的基本特點,還具有極強的隱蔽性、施工的極端復雜性,同時還會受到地層條件以及周圍環境不確定性的顯著影響。這些基本的特點都從很大程度上加大了隧道工程施工的難度,也給隧道工程的施工帶來了更多的風險,因此就從更大程度上對隧道工程施工現場的風險管理提出了各種要求。
隧道工程施工的基本內涵和重要意義
2.1隧道工程施工風險管理的基本內容
隧道工程風險管理具有復雜性、動態性和開放性的基本特點,受到自身因素以及來自很多方面的外界因素的影響,并且在這些因素的影響下隧道工程的風險評估所產生的后果具有很大的差異性。隧道工程施工風險管理復雜性主要體現在系統因素確定性和不確定性同時并存,比如對工程質體的描述:巖體節理發育程度、圍巖級別、巖體質量指標、巖體完整性系數、巖體物理力學參數等,都具有隨機的不確定性【2】,系統的動態性具體表現為時間和空間之間的關系,隧道工程施工的風險管理系統會伴隨著時間以及地點的變化而不斷發生變化。隧道工程施工的風險管理系統穩定性和強度則會隨著施工時間的延長有一定程度的縮小。此系統的開放性則主要指的是在工程施工的過程中不斷地與外界發生信息、能源、材料交換等。
2.2隧道工程施工風險管理的重要意義
隧道工程的施工具有周期較長、不確定因素較多以及風險性大和容易發生意外事故等基本特點。隧道工程施工的風險管理便顯得尤為重要,便成為關系到隧道工程項目能否順利完成和減小其他各項損失的關鍵因素。同時,隧道工程施工的風險管理還關系到提高投資的使用效益、控制工期的進度和質量,加強整個工程施工的控制水準的關鍵環節,更是市場經濟運行機制發揮作用的重要基礎和保障。
隧道工程的施工特點決定了在此工程中存在較多的潛在人為因素以及非人為因素影響工程的安全性和其他施工質量,這成為造成施工過程中巨大經濟損失以及嚴重人身傷害甚至是人身傷亡的重要原因。如何正確的了解此類事故發生的原因和概率,如何對此類事故發生的后果以及損失進行盡可能相近的估計,以及如何采取科學性和有效性并存的措施解決這些問題是風險管理所面臨的主要內容,也是風險管理的核心內容。
隧道工程項目風險管理在項目管理中的地位是不容忽視的,但是這一管理由具有其他各種類型的管理所不具有的強大功能。如何積極地開展隧道工程風險管理以實現隧道工程施工的總體效益最大化是一項值得我們研究的重大課題,具有非常重要的理論意義與現實意義。第一,可以幫助相關人員更好的了解工程的目標、應該完成的任務以及在隧道施工過程中所面臨的主要風險,在充分認識的基礎上可以較好的加強各個部門之間的合作,可以從更大程度上規避風險。第二,隧道工程施工風險管理可以使決策更加具有科學性,因為在進行風險評估管理的過程中管理者與決策人員能夠對工程的工期以及成本等基本內容做出更加詳細的了解,可以在此基礎上制定更加科學與可行的施工方案。第三,可以更好地提高所有工程參與人員的風險分配的基本意識。第四,有利于提高所有工程參與人員的風險管理意識以及風險管理水平,從根本上做到更好的控制風險和避免事故、減少風險。總之,建立隧道工程風險管理體系是為了實現對于該工程中所出現的風險的主動控制和及時發現,以盡可能地實現投資、工期、質量和安全控制。伴隨著經濟的不斷發展以及科學技術和社會的不斷進步,社會對于隧道工程施工質量的要求也越來越高,隧道工程的風險管理作為一種先進的風險管理與預測模式正在受到更加廣泛的關注。
做好隧道施工的風險管理的主要措施
3.1選擇科學與合理的施工方法
伴隨著隧道施工技術的不斷發展與不斷進步,新的施工方法正在以前所未有的速度出現。我們如何讓對這些方法進行選擇,如何在多種方法中選擇具有針對性的方法進行施工是一項技術性的問題也是施工單位綜合能力的具體體現。長期以來大量的施工實踐已經證實所采取的施工方法是否具有科學性與合理性直接關系到施工的質量與效益,采用合理與科學的施工方法不但能夠避免地質條件的不足引起的損失和風險,還可以較好的規避因為對于地質條件的判斷不足引起的潛在風險。并且這也是一種鍛煉隊伍,提高企業的管理質量以及增強企業抵御風險能力的有效途徑。
3.2加強風險的辨識
風險辨識是隧道工程施工風險管理中的一個關鍵環節,主要的目的是要通過各種科學與可行的方法找出可能存在的潛在風險,并且要在進行充分的調查研究的基礎上對這些風險可能會引起的后果和危險做出定量的評估。風險辨識是隧道工程施工風險分析中的一個重要基礎性環節,是做好整個工程風險分析工作的前提條件和基礎性工作。能否正確識別風險和判斷風險的程度,對風險分析能否取得較好的效果具有極為重要的影響。風險辨識的方法很多,常用的風險辨識方法有專家調查法、故障樹法、情景分析法、決策樹法、流程圖法、檢查表法等。由于隧道的有些危險很難在短時間內用統計的方法或其他方法得到證實,因此,建議采用專家調查論證的方法【3】。
3.3做好風險估計
隧道工程施工的風險管理中也是一個至關重要的環節,主要是以風險事件發生的概率為基本依據,以可能會發生的后果為基本的預測指標做好風險預測,并且要根據判斷的結果對風險評估進行等級確定。這是一項極具復雜性和精密性工作,不能夠僅僅從風險發生的概率大小上適用于隧道工程風險估計的常見方法有專家打分法、層次分析法、工程風險模糊估計法等【3】。
3.4遵循風險管理的基本準則
隧道工程施工的風險管理的基本準則是全過程的風險管理。全過程風險管理指的是在對施工風險因素進行充分的風險分析和風險預測基礎上,針對可能存在的風險因素以及可能會出現的風險進行科學合理的評估,把評估結果作為風險決策的基本依據,以此來避免和減少風險發現發生的概率,或者轉移風險。在風險管理中,隧道工程施工的各參與方共同創造一個良好的合作環境是進行全過程風險管理的有力保障。為了達到這個目的,伙伴關系是有價值的工具。在合作過程中,項目各方之間應進行良好的溝通與交流,制定以降低業主成本和提高承包商的利潤、減少工期延遲等的風險管理共贏原則。
結語
在隧道工程施工的實踐中,我們應該進行不斷的研究與不斷的總結,進一步的認識風險管理在隧道工程施工中的重要意義,爭取形成一套具有完整性、系統性、科學性與綜合性的風險管理體系,為提高建設質量和效益保駕護航。
【參考文獻】
[1]王世海. 淺談隧道工程施工的風險管理[J].四川建材,2011,(03).
關鍵詞:高職;隧道工程施工與安全;教學模式
近年來,隨著我國交通基礎設施建設的快速發展,地下及隧道工程數量和規模不斷增加。截至2013年底,我國建成的公路隧道有10022處,總里程為805.27萬米;沈陽、成都、西安等城市正在建設地鐵工程,工程建設規模如此巨大,遇到的巖土及地下工程災害問題也越來越多,對各種復雜工程災害問題的處置,需要工程技術人員具有一定的理論基礎、實踐經驗和從事科研的能力,在地下及隧道工程快速發展的背景下,遼寧省交通高等專科學校道橋系在道橋(安全)專業中開設了“隧道工程施工與安全”課程,并將其作為專業骨干課程之一[1]。
圍繞面向公路與城市道路和橋梁與隧道建設第一線,培養學生“不僅要掌握扎實的基礎理論知識,還要具有創新能力和實踐能力”這一高職教育目標,有鑒于此,部分學者從教學模式、教學方法和教學手段等方面對隧道工程施工的教學改革進行了研究,力圖在提高隧道工程的課堂教學質量的同時,培養學生的專業素質以及工程實踐和創新能力[2]。這些研究大大促進隧道工程施工教學的改革,但是從實際教學效果來看,還有繼續提升的空間。本文結合我國對地下及隧道工程人才的迫切需要,道橋(安全)教研室對“隧道工程施工與安全”的教學內容、教學方法及教學模式方面進行了改革。以此來促進課程教學的規范化、系統化建設,提高教學質量。
1 教學存在問題分析
1.1 教學學時偏少,往往難于滿足教學需求。教學學時少與教學內容多是當前高職課程教學環節當中的一個突出問題,這就很難在規定的時間內把課程內容講透、講通、講精,也使得學生對課程內容的掌握和熟練應用的難度加大,導致學生理解不透徹,從而影響了學生的定崗實訓。
1.2 教學模式單一,學生被動接受知識傳播。現有的教學方式,大多采取“板書+多媒體”的形式,再配以必要的圖片和說明,通過教師的灌輸和學生的被動接收,實現知識的傳播,這就導致學生的主觀能動性差,缺乏獨立思考,無法掌握課堂教學的精髓,從而影響了知識的實際應用。
1.3 課程教學與實踐脫節嚴重,影響對所學知識的理解與掌握。隧道工程施工實踐性、應用性強,很多施工技術和施工工藝只有在現場親眼所見,才能知其所以然。現實情況是很多學校由于資金限制或缺少能夠實習的場地,學生只能靠課堂上的想象,難以深入理解隧道工程的設計方法與施工工藝[3]。
2 以工作過程為導向的n程設計
所謂工作過程是指為完成既定工作任務、達到預期目標而進行的完整的工作程序。隨著素質教育的不斷推進,以工作過程為導向的課程打破了傳統的以知識傳授為課堂壟斷的教學模式,將實踐引入課堂,讓學生在課堂上能夠圍繞工作任務,將實踐工作過程和職業課堂教育相結合,將理論和實踐相結合,促進學生理論聯系實際的能力,推動職業教育的實用性發展。
2.1 基于工作過程,開展情景式教學
根據隧道工程施工與安全課程的教學大綱,隧道工程施工與安全的過程學習包括完成實訓場地的認識學習、典型施工設備認知、熟悉施工工藝流程、學習施工方法及隧道施工安全管理、預防措施與事故處理、維護作業等主要內容。學習情景是基于工作過程的行動導向課程教學實踐,改變了傳統的教師按章逐節開展教學的生硬程序,從全局把握工作流程,發揮學生學習的主體性和主動性。
教學設計上以工作過程為認知核心,按照現場認知、知識教學、仿真實訓、頂崗實習等四個過程環節來組織,運用計算機信息技術,運用模擬場景和課件展示,讓學生在情景化的教學環境中,采用資訊、決策、計劃、實施、檢查、評估等六步工作法培養學生對工作過程的整體把握和技能掌握。
2.1.1 現場認知
隧道工程施工與安全的現場認知,就是在認識實習時,參觀隧道施工現場,在項目部相關技術人員帶領下,進入隧道施工現場,對隧道的各個施工環節及結構進行講解,學生在技術人員的講解下熟悉隧道各部分結構,使學生對隧道結構有一定的感官認識,為今后學習隧道施工方面的知識打下堅實的基礎。
2.1.2 知識教學
根據《隧道工程施工與安全》教學大綱,將隧道工程施工分為兩大模塊,模塊一為入門知識教學模塊,主要講解隧道的嘗試、構造、圍巖的穩定性、隧道設計及隧道的基本施工方法等內容;通過模塊一的學習使學生對隧道施工的基本知識有一定的了解;模塊二為實例實訓教學,主要講解隧道施工監測、開挖與出渣技術、初期支護、注漿加固、防排水、二襯及附屬設施等內容,通過實例實訓內容鞏固知識點、更好地應用于實踐。
2.1.3 仿真實訓
利用實訓場地,在教學過程中,將仿真實訓與理論教學相結合。利用現有的實訓場地內容,將仿真實訓分為初期支護、二次襯砌、洞口施工、施工量測、盾構施工及蓋挖逆作法等內容。通過模擬施工現場,將理論教學內容應用到現場實際當中,逐步講解,加強學生對隧道的結構及每個施工環節的認識,為以后從事隧道工程施工奠定一定的基礎[4]。
2.1.4 頂崗實習
學生通過對隧道工程施工與安全這門課程學習,已經對隧道施工方面的知識有一定的了解,再利用定崗實訓去施工單位進行實習,在施工現場,圍繞隧道項目工程施工的各個環節,和施工企業的相關人員一起,結合課堂上的授課內容,對學生進行實地的教學,真正地做到理論和實際相結合。加強學生的直觀性,有效地吸引學生的注意力,提高學生的學習興趣。使學習更有目的性,為能更快的適應未來工作奠定基礎,同時增強了學生的事業心、責任心。通過現場教學,強化了學生多方面能力,豐富了學生的專業知識和社會知識、提高了學生的綜合能力和整體素質。
2.2 根據典型化的工作任務確定課程學習性工作任務
根據學生的認知特點和隧道施工能力形成的規律,通過隧道工程施工的學習,讓學生在技能操作中,將知識與技能進行整合,在實踐中積累工作一線經驗,實現理論實踐一體化、課堂與實習地點一體化,最大限度地將工作過程和學習過程進行有機整合。在學生原有的知識體系和最終要實現的目標之間搭建橋梁,使學生結合隧道施工實際,掌握隧道施工及維護過程的基本知識和主要技術技能,實現具有高尚職業道德、技術熟練的工程技能型人才的完美轉身。
隧道施工基層技術工作崗位群工作的主要內容,包括技術交底、技術檢查、技術指導、質量評定、安全檢查、工程試驗、進度控制、數量核實[5]。
將這些工作內容轉化為教學內容,也就是“崗位上做什么,老師要教什么,學生就學什么”。學生學了什么,到工作崗位上就上手就快,動手能力就強。企業也歡迎,學生也順利。
3 課程考核
為考查學生對所學知識的掌握程度,課程結束后需以一定方式對每位學生考核。考慮隧道工程施工與安全課程隸屬工程科學且極富應用實踐性的特點,考核不應簡單以期末試卷為單一評判形式。結合實際教學體會與經驗,筆者認為考核宜由3部分組成:(1)課堂表現和平時作業(15%)。考查學生出勤率、聽課表現(提問與回答問題),及課后作業完成情況;(2)理論考試(占60%)。改革傳統的筆試形式,在試題的設計上和分數上盡量做到既考查學生基本知識的掌握,又通^案例分析考查其對工程實際問題的分析、解決能力;(3)實踐技能(占25%)。主要目的是對學生學習技能和動手能力的考查,通過設置某一隧道工程施工事故案例,要求學生運用所學知識,查閱文獻資料,參考相關行業規范及技術標準,對某一工程問題作資料整理、事故分析、解決措施、事故總結等綜合訓練,鍛煉學生解決實際工程方面的問題。
結束語
隨著我國交通基礎設施建設的快速發展,地下及隧道工程建設的規模和數量不斷增加,急需大量具有專業知識和技能的隧道工程施工和管理等方面的技術人才。“隧道工程施工與安全”作為道路橋梁工程技術(安全方向)專業的主干課程之一,積極探索科學、有效的教學方法和手段對于激發學生學習主動性、提高教學品質及促進高素質專業技術人才的培養有重要意義。在借鑒相關成功經驗的基礎上,結合自身教學實踐,對該課的教學設計進行了探討,并提出了相關建議,對于該課程的安排、講授具有一定指導作用。
參考文獻
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[2]孫明磊,朱正國.“隧道工程”課程教學改革與實踐[J].教師,2009,(20):60-61.
[3]李曉龍,郭成超.“隧道工程”課程教學模式探討[J].中國電力教育,2011,29(3):96-98.
【關鍵詞】山區隧道;地質勘察技術;綜合應用;探討
隧道工程建設施工難度大,施工技術要求高,任何一個施工環節出現問題都可能對整個隧道工程質量產生嚴重影響。山區地質環境較其他區域而言,其地質環境更為復雜,特別是在深埋隧道工程建設中經常會遇到高地應力巖爆及高地溫等問題,超長隧道工程建設施工中會遇到通風問題;軟弱圍巖地質條件下的隧道工程建設會在施工中遇到塌方,滲透等問題,這些因素的存在都給隧道施工帶來極大的難度。為了能夠保證山區隧道工程施工質量必須要通過技術手段來防止這些地質災害,地質勘查技術是當前隧道建設工程領域中一項重要的防治這些地質災害,確保隧道工程安全施工的重要技術。加強對該項技術在山區隧道工程建設中的綜合應用問題研究具有十分重要的現實意義。
1.山區隧道工程地質狀況概述
山區隧道一般為巖溶地貌或蝕峰地貌,整體地質具有明顯的切割特征,高差較大,通常從進洞到出洞的呈現出逐步降低趨勢。山區巖體的整體性差,通常山區的巖體節理裂痕比較嚴重,使得在隧道工程建設時往往會因圍巖穩定性差給施工帶來極大的難度。所以,針對山區隧道工程地質狀況特點,為了能確保隧道工程順利實施,必須要對山區隧道的地質水文情況、地質構造規律特征、巖溶發育狀況進行深入細致的勘查,根據地質勘查結果合理選用施工技術和施工工藝,并結合勘查數據結果對施工可能會存在的施工安全隱患問題采取有針對性的技術處理措施,為山區隧道工程建設的順利實施提供重要的技術支持。
2.地質勘察技術在山區隧道工程建設中綜合應用方式及效果
2.1地質調繪技術
地質調繪技術是一項綜合性的地質勘查技術,該技術主要對山區隧道整體地質狀況進行勘查分析。具體而言,該項技術主要是對山區隧道施工區域的地質條件和地貌條件進行深入的勘查,結合施工區域相關地質狀況資料對隧道工程建設的可行性作出綜合評價,為后續的隧道地質勘查工作提供重要的依據。由于山區隧道工程的地質條件相對比較復雜,通過運用地質調繪技術可以對山區隧道的整體地質狀況進行掌握,經對隧道工程區域地質狀況的細化分析后發現不利于隧道施工的地質問題,進而針對問題采取相應的防范措施。由于絕大多數的地表都是由第四系覆蓋,往往在地質構造方面對地質具體情況難以直觀觀測到。在此情況下,我們可運用地質調繪技術在巖層上合理地布四條物探測線,同時結合地震法及電法對其進行勘查,可對巖層的斷裂的具體走向和發展趨勢進行整體掌握。為山區隧道工程后期的地質勘查工作施工組織設計提供重要的地質資料參考依據。
2.2綜合物探技術
地質調繪技術是對山區隧道工程區域的地質構造,如巖層、水文進行大面積的勘查、分析的技術。使得我們對山區隧道工程的地質狀況有了整體性掌握,且對山區隧道工程施工中可能存在的不利于施工的地質問題進行了分析和評價。這樣為山區隧道工程的后續地質勘查工作確定了地質勘查目標和方向。綜合物探是山區隧道地質勘查技術體系的重要組成部分,該項技術融合高密度電法、地震折射法、電測探法、室內巖芯法及綜合測井法于一體的綜合性物探技術。在地質勘查實踐應用中,可首先采用地震折射的方式沿著路線發展方向布置兩條物探縱剖面;應用電測探法與高密度電法在隧道的進口位置與出口位置布設四條橫剖面;應用地震折射法相應的連續簡單觀測體系測定完整淺部基巖界面實際速度,按照巖層傾角逐步推延至洞身,參照鉆孔巖芯測試彈性波速的相應結果實施統計與對比。對鉆探狀況和地質調繪地質覆蓋層的具體厚度進行綜合性分析,確定各斷層的走向、傾角、線路具置及斷層寬度。通過對地質勘查所得資料的分析通過彈性波對巖石種類進行劃分,然后結合電測探法和高密度電法、地質調繪應用差時距曲線對山區隧道地質的實際狀況進行定量分析,經分析后確定隧道工程進口位置及出口位置的地層結構、巖石覆蓋層厚度和各邊界巖層風化程度、巖體的完整性等,為山區隧道工程施工工藝、施工技術的選定提供重要的參考依據。
2.3鉆探技術
鉆探技術是檢驗山區隧道地質勘查調繪技術和物探技術在綜合勘查中是否有效果的最為直接的方法,也是對山區隧道工程地質水文參數進行采集的重要方式。鉆探一般鉆進巖體比較深,通過采集到的巖體構成成分,我們可以對隧道工程地質的具體狀況進行掌握,是一種最為直接,最直觀了解山區隧道區域地質狀況的勘查方法。在山區隧道地質水文試驗中,一般需要融合多種測試方法才能得到最為準確的測試結果。其具體測試方法為:對隧道區域的巖層進行分層止水,然后采用清水鉆進的方式進行三次降深的抽水試驗和提水試驗。最后采用相關的試驗方式對地質的具體參數進行提取,整理與分析。為了能夠提高水文試驗相關參數的準確度,可采用專業潛水泵或者是測流儀對隧道巖層進行鉆探,可有效提升試驗數據參數的準確性。
3.結語
總而言之,山區隧道工程建設是一項復雜而系統的工程,在建設過程中可能會因極其復雜的隧道地質狀況給施工帶來一定的困難性,為了能夠保證山區隧道工程高質、高效地完成施工任務,需要利用當前比較先進的地質勘查技術對地質狀況勘查清楚,進而根據地質勘查所得數據,合理選用適宜的隧道工程施工工藝和技術。
【參考文獻】
關鍵詞:隧道工程 施工 質量控制
中圖分類號:U45 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
隧道工程施工具有環境隱蔽、突發狀況多、危險系數高等特點,難以有效進行項目管理,在水文環境和地質環境比較復雜的情況下管理難度將會加劇。當前我國的隧道工程一般選用動態施工的方式,即就是在選定爆破、支護方法前,對勘探所得的數據以及技術材料等做到詳細研究。同時,因為隧道工程對工程質量要求較高,因此該工程應嚴格遵照施工方案展開施工,這樣才能為工程質量和施工效率提供有效保障。
一、簡述隧道工程施工質量管理的工作內容
1.1 掌握有關工藝規定以及操作要求
隧道工程正式施工前,參與施工的人員必須要熟練掌握相關工藝規定以及操作要求,以便做好工程質量控制。工程質量控制是隧道工程施工中和另外的管理項目聯系比較緊密的一道工作,其具有高度的綜合性。熟練掌握工藝規程以及操作要求是做好工程質量控制的前提,也是管理人員的必備技能。
1.2 積極應對工程質量控制所需條件
隧道工程在進行工程質量控制時會受到現場環境、建材、人員素質、工程機械以及工藝技術等因素影響,因此只有將上述因素協調起來,才能有效進行工程質量控制。隧道工程施工過程中,容易因為一些外界或內部等相關因素造成工程質量下降,因此在施工中應做好工程質量控制,合理協調各方面因素,防止系統性因素發生變異,進而有效為工程質量提供保障。
1.3 定期檢查各個工序是否做好
隧道工程在施工時要定期做好工序質量檢查,并根據各道工序的實施效果對其做出一個科學、客觀以及全面的評述。隧道工程施工中各道工序的實施效果是衡量該工序質量的重要指標,因此工序管理者應著重考慮工程施工實況,并參考相關統計資料與分析理論,對隧道工程施工質量采用動態化形式進行監控。以便根據工序實際確定適宜的施工戰略,進而對工程質量進行嚴格控制。
二、采取相關措施有效控制工程質量
2.1超前地質預報
隧道工程在施工前可以安裝一套具有超前功能的預報系統,該系統可包括TSP超前地質預報裝置、地質雷達裝置和紅外探測裝置以及施作超前探孔地質預測,在施工前對地下水位、煤層瓦斯、溶洞以及暗河等地質情況詳細探尋,并積極使用有關防護措施,避免因地質災害或其他突發狀況提升工程施工難度。并根據預測成果提前做好準備,超前介入,以保障施工進度和各道工序的正常進行,并據此制定合理的技術方案。在以后的隧道工程施工中,地質超前預報功能將越來越受歡迎,該系統將為施工質量提供有效保障。
2.2挖掘隧道
隧道工程在進行到隧道挖掘工序時,應提前尋找符合當地巖質特質的挖掘方法,并采用新奧法進行施工,同時使用大型的挖掘設施組成作業線,再使用全斷面光面等高科技的爆破方法進行施工。光面爆破是隧道挖掘施工比較重要的一道工序,做好光爆,能有效控制超欠挖、巖體擾動以及混凝土回填等現象出現,從而降低工程資金投入,控制光爆的關鍵在于,選擇合理開挖方法和鉆孔裝置,以及設置合理爆破參數。Ⅳ、V類(Ⅱ、Ⅲ級)圍巖段在進行挖掘時可選用全斷面法,Ⅱ、Ⅲ類(Ⅳ、V級)圍巖段在進行挖掘時可選用正臺階法,少數隧道可選用中壁法、CRD法或三臺階七步法等挖掘技術。選擇合適的鉆孔裝置將有效提高光爆功效,設置爆破參數在光爆效果控制方面最為重要,因此應派遣爆破經驗非常豐富的人員進行設置。隧道爆破方案的設計前提應是,綜合掌握圍巖實況、巖石整體現狀以及節理裂隙發育規律等詳細資料,這樣才能設計出科學合理的方案,進而減少工料浪費,提升爆破效果。
2.3支護
隧道支護方式應參照施工現場的圍巖種類和地質條件進行選擇。大管棚、小導管注漿超前支護、格柵拱架噴錨支、自進式小管棚,地表注漿加固以及地面旋噴樁加固等支護方法適用于洞口有堆積體、滑坡體和淺埋現象以及軟弱地層等地段。隧道挖掘前可在洞口設計抗滑樁穩固整個坡體,入洞后盡快加固洞門,避免進洞和出洞存在危險。洞內如果有軟弱地層,應采取錨、噴,網等方法進行強力支護,在支護時盡量避免擾動巖體,防止圍巖因過于松弛出現變形。在隧道挖掘初期要注意做好支護,可選擇噴、錨、網以及工字鋼、鋼格柵等支護方法。我國的隧道工程施工行業在經過多年探索后得出了:“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的方針,這18個字作為施工要領適用于我國大多數軟土地區的隧道施工。對這18個字必須要深刻領會才能適應周邊環境,保證施工效果。“管超前”是指在使用小導管完成隧道加固支護前,要選用直徑、長度合適的導管,在加固中選擇合適間距和安設角度以及搭接角度等,并配置適宜的漿液;“短開挖”是指挖掘時循環進尺,減少地層擾動、小范圍進行挖掘并留下核心土;“快封閉”是指不但要盡快封閉全斷面,更要注意在分步挖掘時及時封閉每處開挖點。
2.4仰拱以及鋪底進行施工
隧道工程在進行到仰拱、鋪底施工時要選用超前施工方式。仰拱、鋪底選用超前施工方式能盡量避免圍巖因過度松弛引發變形,進而能清除隱患,有效保障施工安全。洞內環境也會因此得到改善,促進文明施工。施工中仰拱與鋪底采用超前施工方法能避開其他施工項目干擾。隧道開挖后為了減少變形與位移,要及時支護將其封閉。使用超前方法的仰拱應在其他施工項目允許的情況,盡快進行施工。為縮減工序,施工中可將仰拱和部分鋪底選擇在同一時間進行。進行仰拱施工時可搭建作業平臺來解決施工和礦渣運輸之間的矛盾,以便及時封閉隧道仰拱和部分鋪底,從而提升四周圍巖穩固度,這也是新奧法理論與思想在隧道施工中的完美體現,進而促進文明施工,提升施工速度。
2.5做好防排水和防水板安裝工作
隧道工程質量控制中對于工程防排水性能要求較高,因此在施工方案中要重視防排水工程質量,使其質量達到相關標準的要求。當前我國在隧道施工中提升工程防排水性能的方法主要是“以排為主,并堅持防、排、堵、截共用”。在進行隧道開挖時,施工現場的有關技術人員要詳細觀察地下水位,并及時進行記錄,以便為襯砌施工選擇科學、高效的排堵方法打下基礎。在隧道施工中為了保障工程防排水性能合格,施工現場的相關技術人員要依據現場實況測量準確的環向盲溝尺寸,和防水板安裝位置。此外,隧道工程防排水處理中,還要盡量采用質量達標的防水混凝土,混凝土振搗一定要密實,以保證隧道的防滲與防漏效果。
2.6保持施工現場通風
保持施工現場通風能夠有效沖淡和排出有害氣體,并達到降塵和降溫以及降濕的效果,進而使隧道內部充盈新鮮空氣,改善隧道施工環境。同時為了減少隧道粉塵污染,初噴砼一定要使用濕噴工藝。
2.7做好襯砌施工
在進行初砌施工前,要及時做好挖掘斷面、中心區域、超欠挖現象、盲溝、防水板裝置以及避車洞立模等工序質量檢測,譬如挖掘斷面和超欠挖現象是否已經處理,超挖的應該回填、欠挖的使用爆破或者風鎬進行清理,防止在臺車就位以后才注意到襯砌厚度有欠缺,再解決超欠挖問題,這種做法既麻煩又缺乏安全性,并將使襯砌質量下降;再如在確定環向盲溝環數前,要將襯砌位置的地下水狀況考慮進去,又如防水板在安裝前,一定要提早將其鋪設在工作臺架上,經檢查達標后,才能進行襯砌施工。
2.8施工質量監測
隧道工程施工質量檢測,可使用全站儀等最新裝置。并使用“兩種測量、兩種平差”以及“陰檔次雙保險制”等方法,在順著隧道上方以及洞身設置一系列的監測位置,對挖掘點進行縱向和橫向監測,邊坡位置做到先測量后開挖,并在管棚和隧道進澗正式施工前監測地表下沉情況;進洞后及時監測預埋拱頂和周邊洞壁的下沉和位移情況,掌握周圍圍巖的變形規律,根據信息設置支護參數,實行科學施工。
結論
隧道施工作為工程建設施工中非常重要的一個環節,應制定合適的施工方案,并根據周圍圍巖的實際狀況對方案進行及時優化,進而保障隧道工程能安全、快速以及經濟的完成,因此該方案應該具有較高的實用性。施工中可選擇先進行鋪底后進行襯砌的方法,以便提升施工速度,減輕收尾時的工作量,大幅縮減收尾花費的時間;控制工程質量在一定程度上就是保證隧道外觀質量以及抗滲性能;嚴把質量關,做好技術交底,加大施工現場技術管理力度,防止出現返工現象。
參考文獻
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隨著我國社會主義市場經濟的飛速發展,公路隧道開鑿數量日益增多,隧道施工過程中不少安全問題也相伴而生,尤其是隧道塌方問題日趨嚴重。同時公路隧道的技術標準不斷提升,隧道工程面臨著復雜的地質條件。對隧道工程的塌方事故進行深入分析,闡述塌方產生的原因,探討在塌方后應采取的施工措施,將塌方風險及塌方帶來的損失降到最低。
[關鍵詞]
隧道工程;塌方事故;施工措施;原因
1隧道工程施工特點
1.1環境惡劣隧道工程多在野外艱苦的環境中,在實際施工過程易受到水文地質條件的影響,在施工過程中需要使用多種大規格的機械設備,進行布置安排有一定的困難,與此同時,隧道內部空氣和光線不足加劇了施工難度,還要時刻預防隧道坍塌、地下水涌出和瓦斯氣體的惡劣環境因素的影響,在一定程度會影響到隧道施工的進度和質量,嚴重的還能危及施工人員生命安全。所以,隧道施工過程要根據實際環境的考察結果,制定切實有效的施工技術安排。
1.2工序復雜隧道施工是集多工序和多工種聯合的地下綜合作業施工,在狹窄的工作面進行大規模的進料和出渣運輸,施工工序復雜且艱巨。要保證施工進度就要進行全面科學的規劃,在隧道施工前,對坑道加以支撐保證其能受地層壓力,再進行有效組織和施工。在施工階段要將隧道工程的施工工序循環起來,在不斷循環中推進施工進度,與此同時,也在高標準和高要求下實現隧道施工的連續性,在短時間內完成高工作量,防止因時間的拖延造成施工隱患。
2隧道工程中塌方事故產生的原因
2.1設計施工原因設計施工原因是指在施工過程中,因施工企業的工藝水平和設計單位的設計合理性等原因導致的塌方事故。設計單位如果對圍巖勘探失誤會導致施工企業在施工的過程中,對施工尺度的把握出現偏差,不了解施工地段詳細的地質情況。施工企業如果沒有清楚認識到設計圍巖和實際圍巖間的偏差,會因為圍巖暴露在空氣中的時間過長、支護襯砌等原因,造成塌方。
2.2地質原因隧道工程的地質條件十分復雜,導致施工難度加劇、施工安全性降低。同時,勘測施工地段地質情況受到較多因素影響,不可預見性較多,容易產生勘測不徹底等問題,使塌方的可能性增加。
2.3人為原因人為原因是指因施工企業忽視地質預報工作、地質勘測工作、私自變更設計等因素導致的塌方事故,施工企業為了獲得更大的利潤,縮減預定工期,在一定程度上存在著僥幸心理,對施工方法進行私自修改,未按照施工規范的要求進行施工,最終導致隧道工程質量較低。在隧道工程施工安全風險事故中,塌方事故約占其中的50.0%,導致隧道工程引發塌方風險事故的因素有很多。基于新奧法相關原理,隧道工程塌方的主要原因包括以下方面:①隧道工程施工環境地質條件不良,圍巖自穩水平不足,施工過程中沒有采取支護方式便出現塌方;②施工過程中,沒有對相關條件差地質體開展超前支護、注漿支護等預防處理,開挖爆破效果不足,使得圍巖應力集中,引發滑塌情況;③隧道工程規劃環節并未對隧道區域地質環節進行準確的分析、判斷,未就施工現場實際地質情況展開實時分析,使得開挖進尺、支護參數設計內容等不規范,如圖1所示。
3案例分析
3.1工程概況仁竹山隧道又名百丈隧道,位于漳永高速A9標段龍巖市漳平市新橋鎮境內大田坑到怡坑段。左右洞隧道平均長度627.5m,屬中隧道。設計采用小凈距分離式雙洞布置,進口段YK120+543—YK120+611,ZK120+546—ZK120+609為小凈距段落,凈距為9.8~12.5m,其余部分為正常分離式隧道。
3.2地質說明仁竹山隧道淺埋段為侵蝕剝蝕丘陵地貌。丘陵天然坡地一般為30°~40°,植被較發育,地表覆蓋2~4m紅色殘坡積黏性土。淺埋段隧道圍巖為坡積粉質黏土、碎塊狀強分化鈣質粉砂巖,巖體破碎溝谷處有地表水匯集,地下水較豐富,且隨季節性降水漲幅較大,開挖中地下水多呈淋雨狀出水。自穩能力差,易坍塌,處理不當會出現大坍塌,側壁長發生小坍塌,應加強支護,建議采用特殊施工工藝。
3.3仁竹山隧道塌方具體原因分析1)仁竹山隧道沖溝淺埋段巖質差,地表為坡積粉質黏土,地表以下為碎塊狀強風化鈣質粉砂巖,圍巖強度低、自穩性差,隧道開挖穿過不穩定的軟弱地層時,由于圍巖強度不夠引起坍塌。2)隧道開挖恰逢雨季,雨水由巖體破碎溝谷處下滲到開挖地方,沖走掌子面充填物,使得結構面中孔隙水壓力的增大,同時也使圍巖軟化,影響圍巖的強度,雨水在一定程度上也使巖體巖結構面的抗剪強度降低。雨水的存在加劇隧道的塌方。3)仁竹山隧道開挖經過沖溝淺埋段時,超前支護不足,不能滿足圍巖壓力所需要求,造成塌方事故的發生。
3.4對以后處理塌方的建議對于隧道塌方事故,重點是要“防患于未然”,要對隧址地質勘察及其詳盡性與準確性引起足夠重視。只有做好了地質勘察工作,才能制定出安全合理的施工方案。同時,對于施工過程中出現的各種異常地質現象也應該加以重視,這些往往是塌方發生前的征兆。在施工過程中,超前支護必須要做好,因為保證了施工現場和人員的安全,就是保證了隧道施工的安全和進度。而在處理塌方過程中,也要將地表的治理、洞內處治以及地下水的處治結合起來,要做好充分的準備,有明確的施工工序和方法,并且能在治理實踐中及時調整。
4隧道工程施工質量控制措施
4.1施工材料控制措施1)原材料的購買在材料購買環節,需要施工單位能夠以招標的方式開展材料購買活動,以此從中選擇出質量好、信譽高、價格合理的廠家作為本工程的材料供應商。而當材料進場時,也需要現場人員能夠做好材料的抽樣檢查,并要求其出具出場報告。經過出場報告檢查、檢查檢驗都合格之后,則可以批準材料進場使用,而如果經過檢查存在問題,則拒絕材料進場,避免不合格材料進入施工場地。2)材料的運輸與管理由于公路隧道施工工程量大,施工周期長,往往會需要堆放一部分材料。而在對材料進行堆放時,應當保證不同品種、不同類型的材料能夠分開堆放。以砂石為例,對于粒徑大小不同的砂石來說,應當將其分別堆放,并在堆放之后通過隔離設施的架設對其進行隔離,避免出現不同顆粒砂石的混合情況。同時,如果施工環境的氣候較為干燥,則可以根據實際情況建立起專門的水泥庫,并在水泥到貨之后對其標號、日期以及品種等進行細致的標明,避免因為錯用而造成質量隱患。
4.2通風防塵等控制措施1)施工供風在高速公路隧道施工中,由于施工環境密閉,施工過程需要提供相應的供風設施,為解決此問題,可在隧道進口安裝空氣壓縮機以供風,保證密閉施工環境中的風氣循環,從而保障隧道施工用風。2)施工供電在隧道工程施工用電方面按照《公路隧道施工技術規范》JTGF60—2009的有關要求進行架設電力線路以及安裝各種電力設備等。按照我國電力要求,隧道工程的動力設備采用三相380V,而采用220V的電壓進行照明。在電力附屬設備方面將漏電保護開關安裝到所有線路上來確保安全。3)施工用水隧道工程中的施工用水可分為施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水應當保證水質達到飲用要求,為此可在水道出口右側山腳挖水池進行收集水資源。施工工程用水應當保證水質達到施工要求,也就是要求通過水質檢驗來排除不適用于攪拌混凝土的水源,即避免pH值小于4或者水質硫酸鹽、氯化物含量超標以及水中含有其他對水泥凝結硬化有害的雜質的水石,因此這部分水源可借助電泵抽取電站水渠中的水進行儲存,并在使用時通過架設專用水道引入專門的集水池中作為施工工程用水。4)施工防塵在隧道施工過程的開挖環節容易出現粉塵污染,為避免這一狀況,施工需要采取濕式鑿巖方案,也就是在隧道爆破后為了降低粉塵濃度應當立即大量灑水,通過這種方式降低隧道施工過程開挖環節的粉塵濃度,保證較為清潔的施工環境。
4.3施工技術控制措施1)施工測量具體施工之前,相關地形、環境與地質測量是非常關鍵的一個環節。對此,就需要施工單位在施工開始之前能夠對施工區域周圍的環境、氣候以及地質情況等進行全面而細致的測量,并在測量結果的基礎上制定出一套科學合理的施工方案。2)挖掘方式開挖斷面規整程度和斷面尺寸及超欠挖控制是控制隧道開挖質量的兩個方面。在隧道挖掘時,需要根據工程施工方案的設計情況對斷面挖掘的尺寸進行確定,并在相關數據的計算基礎上預留足夠的支撐沉落量以及變形量指標。同時,還需要能夠根據施工區域圍巖所具有的類型來選擇適合的挖掘工藝與方式。通常情況下,預裂爆破以及鉆爆法是隧道挖掘過程中經常會應用到的一類方式,其中,預裂爆破法較為適合地質較軟的情況,而鉆爆法則更加適合地質較為堅硬的情況。3)隧道支護對隧道實施挖掘之后,需要及時地開展支護工作,以此在限制圍巖出現變形情況的同時最大程度降低承受荷載。目前,錨噴支護是我國隧道施工中廣泛使用的一種支護方式,其具有操作簡便、施工速度快以及支護效果好等優點。4)防水控制在隧道施工中,防水工作是非常重要的一項內容,因為如果隧道出現滲水情況,對于隧道的穩定性以及使用壽命都會造成較大的負面影響。目前,引流堵漏是較為常見的一種隧道防水方式,非常適合應用于隧道裂縫滴水的情況。而對于隧道中滲水情況較為嚴重的部位來說,則可以通過注漿堵漏的方式進行。
4.4隧道塌方控制措施1)對地質情況進行準確勘測。隧道工程的安全性和質量水平受到地質條件的制約,在地質條件較為復雜的地段,塌方事故產生的可能性較高,在地質條件較好的地段,塌方事故發生的可能性較低。因此,對施工地段進行準確、科學的勘測,有助于從源頭上減少塌方事故。在實際勘測過程中,應該避免一味減少勘測費用而造成的地質資料不全面的現象,避免盲目施工,使施工企業在施工前做好物資上、技術上和思想上的準備,對支護措施和開挖方法的選擇進行充分考慮。根據地質勘測結果,對施工地點土石分布情況和質量進行分析,對隧道線型進行合理設計。2)在施工過程中,應該通過有針對性的施工技術和地質預測避免發生塌方事故。如果在地質條件較差的地段施工,可以通過科學的支護方法和開挖方法,降低塌方事故的發生機率。開挖掌子面之后,圍巖的自穩時間受到包括圍巖條件在內的多種因素的影響,如果在爆破之后無法對圍巖情況進行判斷,應該立即采取支護措施,避免因圍巖變形導致的塌方事故。隧道工程的不可預見性和復雜性較大,在設計階段應該對施工地段進行勘測,但是因為預測的不可見因素較多,因此,應該在施工過程中及時進行預測,提醒施工人員預防塌方事故。
5結語
我國國土面積的75%為丘陵或山地地貌,隨著基礎設施建設的不斷發展,隧道規模不斷增加,圍巖是否具有良好的穩定性對施工安全有十分重要的作用。隧道工程中塌方事故會造成安全隱患、工期延誤、施工成本增加等問題,因此,施工企業和設計單位應該對塌方原因進行分析,尋找適宜的施工措施,將塌方事故產生的可能性降到最低。現如今,我國隧道工程建設取得了一定的成效,但隨著社會經濟的飛速發展,對隧道工程施工安全風險管理提出了更高的需求。由此可見,隧道工程施工安全風險管理工作要進一步加強,選擇科學合理的風險處理策略,建立安全管理控制體系,強化對施工人員的管理,結合我國隧道工程地質的特點研究新的、較為前沿的安全風險管理技術,確保隧道工程施工順利開展,實現隧道工程事業的高效生產、安全施工,可持續發展。
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關鍵詞:公路隧道;施工質量;管理控制
作為現代交通的重要構成,公路隧道工程沿途地質工況環境相對復雜,建筑施工技術要求較嚴格。隨著當前建筑工程安全質量意識的增強,對于公路隧道施工的過程監管成為工程開發的重要環節。
1.加強公路隧道施工質量控制的意義
當前世界經濟一體化趨向下,我國的社會經濟呈現多元化開放性發展態勢,公路交通作為保障國民經濟發展的重要基礎工程,其建設施工的質量管理成為開發過程中必須嚴格對待的環節。加強公路隧道工程施工質量監控,有利于保障公路隧道工程的安全性能,延長隧道工程的使用期限。
公路隧道開挖施工的質量控制影響著工程結構的安全性能和工程造價。針對工程施工的過程環節進行質量監控,及時采取應對策略進行處理維護,防止隧道工程在施工中出現巖壁結構形變位移或圍巖崩塌冒頂病害發生,確保工程施工的安全,科學合理的進行有效質檢管控,相對節約了施工費用,為實現工程進度及成本控制奠定了基礎,有利于推動國民經濟的更快發展。
2.公路隧道施工的質量監測評定要點
工程質量檢驗評定是施工質量控制的重要手段。 為確保隧道安全結構性能,通常需要針對隧道整體工程進行單位、分級、分部工程劃分,實施監測控制。
隧道項目逐級劃分的科學合理性影響著隧道質量控制的效果,施工準備階段,應結合公路隧道的理論設計和結構特征,針對施工技術工藝、施工管理特點,將隧道建設項目進行逐級劃分為隧道洞身開挖與支護、防水與排水系統、二次襯砌、以及路道鋪設等分部工程作為質量監控單元,以明確質控重點和目標。
由于隧道透水對隧道結構的安全危害較大,防水排水施工是隧道工程施工質量控制的重點。按照路基土石方、擋土墻工程的具體標準針對洞口的開挖支護、洞門翼墻的砌筑等洞口工程施工質量進行控制,明洞現澆混凝土工程可按照橋梁工程中混凝土澆筑標準進行質控。高等級公路的超長性隧道常設有通風照明、監控報警等附屬系統設施,應根據其安裝施工及功能特點劃分為若干標段進行獨立監測,然后進行逐級加權平均、匯總評定,為提交竣工質量驗收評定提供依據。
3.公路隧道施工的質量控制技術措施
3.1隧道開挖施工的質量控制
(1)開挖斷面規整程度控制
采用目測方法進行檢驗開挖輪廓面規整度。開挖施工時應根據圍巖性質和類型進行優化選擇隧道斷面開挖方法和施工工藝,通常采用采用全斷面、臺階式、側壁導洞等技術,對于軟性和硬性圍巖分別采用預裂爆破及光面爆破技術開挖。斷面開挖施工時要注意完善施工管理,嚴格鉆孔間距、孔徑和密度精確,嚴格爆破參數和裝藥量,控制爆破質量,控制下斷面開挖厚度,同時按施工規范監控水平收斂值、拱頂下沉值量,減少圍巖支護擾動防止巖體失穩坍塌。對于不良地質地段,在開挖前必須強化超前地質預報,做好預支護加固等輔助施工。
(2)斷面尺寸及超欠挖控制
對于隧道開挖斷面的設計尺寸要嚴格控制和預算,地壓較大的軟質圍巖工況下圍巖變形嚴重,施工時應根據圍巖地質條件確定超欠挖值域偏差,適當留足預留變形量及支撐沉落量,防止形變空間不足。隧道開挖質量檢測應針對若干段位斷面進行所有實測數據綜合計算分析,在實際施工中,對超、欠挖的檢測除了用水準儀、斷面儀測量或尺量以外,還可通過比較實際出渣量與設計出渣量、實際襯砌混凝土量與設計襯砌混凝土量的方法來測定。
3.2 隧道支護施工的質量控制
(1)錨噴支護施工監控
施工時應實時檢測錨桿規格和噴射混凝土原材料質量,科學控制錨噴施工技術工藝,嚴格噴射施工管理,要充分保障錨桿材料的抗拉強度、延展性與彈性性能,嚴格錨桿安裝程序,錨桿安裝間排距、拉拔力測試及砂漿飽滿程度測試應是錨桿施工質量控制的要點。 噴射混凝土施工要利用抗壓試驗或鑿孔檢查等技術嚴格控制水泥、砂灰等原材料的質量及混凝土粘結強度及回彈率。
(2)鋼型結構支撐監控
鋼結構施工應有牢固的基礎,并與圍巖密貼,與錨桿通過焊接有效連接,形成一個承載整體。對于鋼支撐的施工質量要檢測相關鋼型構件的強度性能質量以及安裝施工質量。注重檢測鋼型材料的加工尺寸、焊接質量以及支撐強度,鋼結構的安裝角度、標高、間距以及連接性能的控制,對于鋼筋格柵結構施工可按照鋼筋骨架加工的標準進行檢測。
3.3 防水排水系統施工的質量控制
透水防治是隧道安全運行的重要保障,公路隧道的防水排水系統要求必須科學合理。
(1) 防水層施工
目前技術條件下,公路隧道防排水系統多采用夾層高分子防水卷材防水,防水層施工時應對高分子防水卷材的柔性抗壓強度、耐蝕防老化性能進行檢測。嚴格防水層的的接頭、吊掛施工工藝,保障防水層接口處的粘接或焊接牢固性及強度質量性能,預防防水層過度下垂或灌注混凝土后與噴射混凝土支護面密貼失效。
(2)排水施工
公路隧道的排水系統施工,首先要保證排水管材料的質量與規格性能,針對環向彈簧軟型排水管,應檢查其柔韌性,安裝時控制排水管與巖體的貼合度、順直度、安裝間距以及與縱向排水管的銜接。對于縱向、橫向硬質PVC排水管,應檢查其管徑、透水規格及壓力強度性能。對于隧道的集中排水管,可按照管涵施工質量標準對其管節預制、基礎、管節安裝進行檢驗。
3.4 隧道襯砌施工的質量控制
襯砌是為防止圍巖變形或坍塌,沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。隧道施工的初次襯砌為錨噴支護和二次模筑混凝土襯砌施工,應采用相關橋梁工程施工技術標準,針對相關噴射混凝土強度、厚度以及墻面平整度進行監控,檢測襯砌地基尺寸及其承載力。針對 施工中產生的襯砌裂縫應及時采取措施進行處理。采用超聲波或雷達探測技術檢測襯砌背后填塞不密實或襯砌內部存在空洞蜂窩等病害隱患。
關鍵詞:隧道工程;安全風險;風險管理
中圖分類號:U45文獻標識碼: A
一、影響隧道工程施工安全主要因素分析
由于隧道工程本身較為特殊,加之受施工作業環境的限制,使得影響隧道施工的安全因素相對較多,這在一定程度上影響了施工的順利進行。大體上可將影響隧道施工安全的因素歸納為以下幾個方面:其一,在隧道施工中,由于受隧道圍巖的限制,并且隧道內部的空氣質量較差,照明條件也十分有限,所以在隧道內施工時一旦發生安全事故,人員疏散非常困難;其二,因為大部分隧道工程所處的地質條件都相對比較復雜,這就導致了施工過程中可能會遇到各種險情,如果施工前的地質勘察工作不到位,則會進一步增大施工的危險性,從而引起坍塌、變形、涌水、瓦斯突出等一系列安全問題;其三,隧道在施工開挖的過程中,圍巖的整體性會遭到一定程度的破壞,這使得整個圍巖的平衡狀態被打破,會對原有的構筑物造成一定影響;其四,隧道的施工工期相對較長,少則一年,多則數年,這使得建設環境的不確定性有所增大,從而導致經濟風險較大;其五,隧道工程涉及的部門相對較多,影響范圍較廣,存在一定的社會風險。鑒于此,為了確保隧道工程建設的有序開展,必須加強施工安全風險管理。
二、隧道工程施工安全風險管理的有效途徑
(一)施工風險的防治措施
在隧道工程施工過程中,存在塌方、瓦斯、涌水、變形以及巖爆等風險,為了降低這些風險因素對施工的影響,必須采取有效的措施加以防治。具體可從以下幾個方面著手:其一,在工程地質勘察階段,必須做好不良地質和水文地質條件的調查工作,同時還應當做好地質超前預報,并在有瓦斯的地段做好泄壓與排放工作;其二,在隧道開挖的過程中,要按照設計要求進行合理開挖,并選擇安全、可靠的開挖方法,同時在開挖階段要實時關注地質情況;其三,在支護方面,要確保支護及時到位,并嚴格按照設計要求進行支護,確保支護質量;其四,必須嚴格按照安全操作規章制度進行施工作業,各類通風設備要進行定期檢查和維護,發現問題必須及時解決。
(二)構建完善的風險管理組織機構
在隧道工程施工中,有必要健全風險管理組織機構,以強化施工風險管理。風險管理組織結構可采用管理層、實施層垂直式管理模式,管理層由項目第一責任人、總工程師、各部門第一負責人組成,實施層根據區段的不同劃分各區段的管理小組,小組成員包括該區段內的施工單位、設計單位以及監理單位。同時,組建技術專家組,負責評估專項風險、制定控制方案、確定風險等級;組建顧問專家組,負責審核風險防范方案,指導防災技術實施;組建風險管理小組,由項目經理負責風險管理的整體工作,決策風險控制方案。小組內成員負責實施風險管理日常工作、參加風險管理例會、執行各階段風險管理計劃,并且根據異常狀況報告和風險監測數據分析,落實相應的風險應對措施。
(三)建立相關的安全管理制度
隧道工程施工應構建完善的風險管理制度體系,為強化風險控制提供制度保障。首先,落實安全生產責任制,明確各部門安全生產責任,對安全指標完成情況落實相應的獎懲措施,項目經理部要預留安全風險抵押金。其次,建立施工方案逐級審批制度,由監理方、業主方嚴格審查施工組織方案,只有在施工組織方案審核通過后方可施工。再次,完善安全生產檢查制度,加強控制施工安全風險隱患。在日常工作中,施工單位要做好自查和記錄工作,認真檢查危險源,召開治理危險源專題會議,明確風險源控制重點。同時,還應對施工安全管理情況進行定期或不定期的檢查,從而保證施工安全風險得到有效控制。最后,落實安全防護制度,在施工前制定周詳的安全防護措施,經由監理工程師批準后方可施工,并做好書面安全交底,要求技術人員、安全員嚴格執行安全規章制度,加強對作業現場的安全監管。
(四)加強人員管理
在隧道工程施工中,應將人員管理作為風險管理的切入點,強化人員風險意識,從而確保人員安全施工。首先,重視安全教育培訓,對安全員、施工人員、特種作業人員進行安全教育,尤其要對涉及危險源管理的管理者和人員要進行專業化的安全培訓,增強其對安全制度的執行力和行動力。其次,提高施工技術水平,對施工人員進行專業化分工,合理分配施工任務。施工隊的技術人員要掌握先進的隧道施工技術,對施工人員進行技術指導。再次,執行崗位操作標準化。項目部要根據實際施工情況以及存在的安全風險隱患,制定安全操作規程和作業指導書,強化對特殊崗位操作人員的培訓教育,要求特種作業人員必須在取得作業資格證書的前提下才能上崗作業。
(五)工程安全風險控制
在隧道工程施工中,想要使安全風險降至最低,就必須采取有效的途徑對風險進行控制,具體可從以下開個方面著手:
1.轉移風險。這是施工風險控制較為有效的一種方法,具體是指風險的承受主體利用一定的途徑和渠道,將風險轉移給另一個主體,以此來減輕風險造成的后果和損失。但必須指出的是,在轉移風險的過程中,由風險帶來的收益也會隨之被轉移。比較常用的風險轉移方式有以下幾種:其一,以擔保的方式將風險轉移給擔保人;其二。可以通過購買與工程項目有關的保險,將工程的大部分風險轉移費保險公司。
2.回避風險。具體是指在風險辨識的基礎上,采取一些有效的措施,將風險源全部切斷,以此來避免風險發生的可能性。在回避風險的同時,也會失去這部分風險所帶來的收益。所以,在實際回避中,必須把握好風險帶來的危害性及其所產生的后果,盡可能地避重就輕,這樣既可以回避各類后果嚴重和危害性較大的風險,又能獲得部分風險收益。
3.合理利用風險。對于隧道工程的施工企業而言,想要在工程項目中獲取最大的利潤,有時需要對一些風險進行利用,但必須把握好尺度,以免引起嚴重的后果。為此,在對工程中存在的風險進行利用時,必須要當機立斷,還要慎重決策。同時,應當采取有效的方法對工程中的風險進行嚴密監測,最為重要的是必須量力而行。
從理論的角度上講,所有的工程項目都不可避免地會存在各種風險,隧道工程也比例外,想要使風險對工程施工建設的影響降至最低,可以采取上述幾種方法對風險進行有效控制。但是由于部分風險是無法通過轉移和回避來消除的,所以在工程施工過程中,還必須不斷加強對風險的管理,只有這樣才能確保工程施工順利進行,也才能降低安全事故發生的幾率。
結論:
總而言之,隧道工程施工是一項較為復雜且系統的工作,其中的安全風險因素較多,為了確保工程項目按質按量按時完成,必須做好施工安全風險管理工作,采取有效的措施將各種安全風險降至最低,這不但有助于施工作業的安全有序進行,而且還能進一步提高工程質量。
參考文獻
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[關鍵詞]BIM技術;公路隧道工程設計;應用
引言
BIM技術能夠構建出三維可視化模型,幫助設計人員從三維立體的角度對公路隧道工程各部分的結構進行分析和設計。同時,應用BIM技術進行公路隧道工程的設計,數據信息的分析處理也能夠變得更加高效,設計人員可以依靠特定的軟件對數據信息進行整合和處理,設計工作的效率能夠得到極大提高。
1BIM技術概述
BIM技術是一項極為先進的、用于構建三維模型的技術,也被稱為是建筑信息模型,在應用BIM技術的過程中需要以工程的各種數據、信息作為基礎來進行三維模型的構建,并仿真模擬出工程的真實信息。在工程施工前利用BIM技術可以根據收集到的各項信息對工程內部的結構、設施進行模擬,以數字化的形式體現出來,能夠推動后續施工的順利、高效進行。BIM技術在應用過程中所收集的數據信息之間都是有關聯的,工作人員可以隨時找到和當前數據信息有關聯的部分進行使用,可以利用收集到的數據信息模擬出工程的實況,工程的各種特點也能夠直觀地體現在三維模型中。在應用BIM技術時,工作人員需要將工程的各項信息輸入到系統中,通過各種數字化技術對這些信息進行分類、整合,最終構建一個符合工程實際情況的三維模型。工程的設計人員可以將建筑材料、施工工藝、施工工序等信息輸入到系統中,對工程的整個施工過程進行模擬,最終完成工程設計、成本預算等工作。通過在工程施工前利用BIM技術構建工程的信息模型,可以極大提高工程設計的效率和質量,并推動工程施工效率、施工質量的提高。
2在公路隧道工程設計中應用
BIM技術的必要性傳統的交通設計行業由于受到設計技術的極大限制,大多采用的是二維設計、平面出圖的方法,相關設計人員需要依靠自己所學習到的知識、經驗來將工程的三維結構、構思表達在二維平面上,這一過程十分的復雜、困難,對設計人員自身的專業水平、設計經驗等有著極高的要求。隨著我國經濟、社會的不斷發展,我國構建的公路交通網絡也越來越完善,在許多地形復雜的地區也建設了公路隧道工程。在針對地形復雜的地區開展公路隧道工程的建設時,公路隧道工程設計工作的難度也會得到極大提高,地形復雜地區地勢崎嶇不平,地質條件等因素也各不相同,如果設計人員仍然采用二維設計、平面出圖的方法的話,很容易由于理解錯誤而出現問題,難以對各項因素進行綜合考慮,最終設計的公路隧道工程也就存在著許多的問題,設計的質量得不到有效保證。BIM技術有著信息一致性、信息關聯性、模擬性、可協調性、可視化等優點,對于提高工程施工效率、施工質量來說有著極為重要的作用,在建筑行業得到了極為廣泛的應用。針對公路隧道設計工作,也可以大力應用BIM技術,利用BIM技術從構建模型、深化設計等不同階段進行研究和分析,能夠有效提高公路隧道設計的工作水平,對于公路隧道工程設計和建設來說有著極為重要的意義。
3BIM技術在公路隧道工程設計中的應用分析
3.1基于BIM技術的協同運作
在公路隧道工程設計中開展基于BIM技術的協同設計,主要包括局域網、廣域網兩種不同的協同設計方式。局域網的協同設計也可以看作是基于本地模式的協同,不同的設計人員掌握不同專業的設計文件,每一位設計人員都需要將自己掌握的和公路隧道工程有關的數據信息輸入到計算機中,構建本專業的三維模型,在完成自己的工作任務后將設計文件通過局域網和其他設計人員進行共享和交流,讓其他設計人員了解到自己最新的設計成果。其他設計人員要想對共享來的設計文件進行修改,需要得到設計文件所有者的授權。通過這種模式的協同設計可以確保各個專業設計文件數據的準確性和唯一性,設計文件的數據不會輕易發生改變,最終有效保障了整個公路隧道設計工作的準確性。廣域網的協同設計和局域網協同設計的原理、流程大致相同,隸屬于各專業的設計人員需要將自己構建的模型文件儲存到服務器中,其他設計人員通過網絡服務器來對模型文件進行調用和參考。
3.2基于BIM技術的三維隧道設計
設計人員可以利用BIM技術來進行三維隧道設計,通過選取縱斷線、平面線并采取標準斷面放樣融合的方法來創建隧道的三維模型。這種設計方法可以表達出公路隧道工程的設計思路,能夠根據創建的三維隧道模型來開展后續的設計工作,但是隧道的部分局部模型無法建模,比如行車通道和主洞的連接部分、緊急停車帶等,在三維模型圖上的斜井、洞口等構件設計精度也得不到保證,雖然能夠表達出整體的設計思路,但是設計的意圖無法充分表現出來。為了解決這個問題,切實提高三維隧道模型的精確度,就需要對建模的方法進行更新和完善,設計人員可以利用可視化編程建模軟件、三維建模軟件來進行隧道的建模。設計人員首先需要將二維設計路線的數據導入到相關的軟件中,根據各種數據生成路線的三維文件,將勘測數據導入到軟件中,生成三維地形、地質文件,之后再對各種三維文件進行更加細致地處理,通過對不同模塊進行拉伸、融合、空間變換,并將不同模塊進行組合,可以初步構建出三維隧道模型,之后對細節進行不斷修正,不斷提高三維隧道模型的精確度,最終隧道各部分都能夠進行建模,各構建的設計精度也能夠得到保證。