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Abstract: through analysis of our country has built or the typical railway tunnel construction process with problems and difficulties, and the special geological environment of our country under railway tunnel construction of the problems in the process of having learned, the main geological disasters have faults, soft rock and plastic deformation, high pressure rich water, karst, such as coal, aiming at these problems, from seeking inducing factors, and summarizes related experience, combining the construction project in geological conditions, and puts forward the corresponding measures, the hope can effectively solve the special geological environment in the railway tunnel engineering problems of help.
Keywords: special geological environment; Railway tunnel construction; Geological disasters
中圖分類號:U45文獻標識碼:A 文章編號:
地質災害問題已成為一直困擾著鐵路隧道順利施工的主要問題之一,在施工前要對工程的施工地段的地質條件有充分的了解,為有效解決這些問題提供了依據和基礎,文中將詳細介紹在這特殊地質環境下施工的工程難題,以及相應的解決措施,并對相關技術問題進行討論研究。
1.特殊地質環境鐵路隧道施工難點
在我國鐵路隧道施工過程中,由于特殊的地質條件和因素的影響,存在著很多的地質災害問題和施工困難,主要包括有“如何保護圍巖,如何充分利用圍巖”的問題,還有可能會遇到高壓涌水、大型巖溶及石油天然氣、斷層、煤層等地質地質問題,這將給工程施工帶來很大的困難。在特殊的地質環境下進行施工作業,突出問題就是“如何保護圍巖,如何充分利用圍巖”的問題,以及如何有效解決上述的地質災害給施工所帶來的難題。如果該段地層發育有裂隙型蘊氣構造,順層錯動帶發育,則有利于瓦斯、天然氣等有害氣體的賦存與運移,具有燃燒、爆炸等危害性;如有巖溶和溶洞的出現,在施工過程中可能出現涌水涌泥甚至突泥的突發事故,這些都會給工程施工帶來巨大的困擾。
2.應對施工難題及解決措施
為了解決這些地質災害性問題,結合工程地區的地質條件和特點我們采用了不同的解決措施和方法,具體內容如下:
2.1要有準確的地質超前預報
有準確的地質超前預報,才能針對這些地質條件設計出相應的措施和對策。一般情況下特殊地質環境的地質條件復雜,地質構造多變,所以有些時候在以超前鉆探作為主要勘查方式的基礎上,還要有一些輔助手段,輔助方式主要有地質素描、水文地質測試、工程地質測繪、地質雷達、變形量測及巖石物理等綜合手段,以此獲得相關的地質信息將更加的可靠。為提高預報的效率,還要運用信息技術,組建地質綜合預測和地質預報系統,從而綜合的分析判斷地質信息,這樣就能對工程施工段的地質信息有一個準確的把握,結合信息內容,以便有目的在施工過程防止災害發生,并有效的解決這些地質災害帶來的困擾,使工程能安全、快速、高效的完成。
地質預報工作是隧道施工工作的重要保障,而要提高這項共組的準確性,就要求在進行地質預探預報工作的同時,結合施工進度,兩相對照,即將物探與鉆探相結合。這樣獲得地質信息才能更可靠和精確。
2.2大型溶洞的應對措施
在施工時,遇到大型的溶洞時,需采用迂回繞行的方式,從兩面對溶洞進行夾擊這樣就能夠及時地繞開了溶洞,在保證隧道開挖能夠繼續正常施工同時,還為注漿堵水整治溶洞留下了足夠的時間。
2.3高壓富水區的大型填充性溶洞
在隧道施工是,還會有高壓富水區的大型填充性溶洞問題出現。對這種類型的溶洞,就需要采用源頭泄水降壓的措施。在進行溶洞處理時,采用的方案是超前長管棚和小導管注漿相結合,長管棚其主要的支護作用,而小導管注漿則是為了加強支護效果,同時還需要全斷面超前預注漿,以上這些措施主要是為了避免出現涌水突泥的現象,以此保證施工安全和工程順利實施。
2.4粉細沙充填性溶洞
在解決粉細沙充填性溶洞的問題時,需采用大管棚施工,其能有效的解決這一難題,以確保隧道開挖安全、快速。為增加管棚支護剛度,在隧道施工的過程中,要主要設立大管棚和進行注漿加固等工作。通過管棚注漿,加固管棚周圍的粉細沙及淤泥質粘土,形成連續密閉管棚喇叭桶形支護結構,避免或減少施工期間粉細沙、淤泥和巖溶水通過管棚間隙涌入開挖空間。而小導管超前支護是大管棚支護的有效補充和完善,在進行開挖施工前,小導管注漿要對注漿不足部位或注漿盲區進行補充注漿。還有需要注意的就是在進行注漿施工過程中要注意監測,因為注漿壓力過大會導致加固的結構變形。
2.5全斷面超前帷幕預注漿
隧道施工中出現粉質粘土充填性深洞時,就需要采取全斷面超前預注漿堵水加固措施,這種方法可以保證施工安全。開挖后的徑向補充注漿和局部補強注漿以及底部鋼管樁注漿等措施的采取,可以有效地提高注漿質量。還有一點值得注意的是注漿材料的選擇問題,好的注漿材料能夠更好的達到注漿加固的目的。如超細水泥就非常適用粉細砂地層,但要注意量的控制問題。
2.6石油天然氣突燃噴發及施工措施
在施工過程中,為了有效的防治石油天然氣突燃噴發的問題,需加強對瓦斯檢測工作,同時還要保證隧道的通風能力,施工器械要具有防爆的功能,這樣就能有效的防止因為天然氣而引發的安全事故。
當進行煤系地層施工時,首先要考慮通風問題,通風工作要由專業隊伍來完成,即包括了通風方案設計、實施和現場管理都要有專業通風隊伍來完成,隨著施工的不斷進行,地質條件和施工情況都會發生改變,所以通風方案要進行及時的更新和改進,確保施工安全;在煤系地層施工,對于瓦斯的監控和防治問題就成為了防護工作的重點內容,需要對瓦斯的含量進行隨時的檢測,并結合施工實際情況,設計出合理有效的瓦斯安全防護信息報警系統,同時還要做好通風工作,做好安全防護措施,確保施工安全。
2.7對軟弱圍巖的對策和措施
在處理隧道軟弱圍巖大變形段的施工問題上,經需采取綜合處治措施,具體的內容如下:做好地質超前預報工作,并加強大變形預測分析;工程要采用噴錨復合式襯砌結構,處于地質條件的考慮,可以適當加大預留量;合理的有順序的分步驟開挖,同時做好支護工作,要能夠及時封閉,特別注意在底部加仰拱的問題;在進行混凝土噴施工作時,要注意分層進行,還要有意識的預留變形縫;噴混凝土分層施作,預留縱向變形縫;增加格柵拱架,縱向O.8米一榀;為了進行最終位移的預測,還要量測管理機制,以便動態施工。
上述內容就是筆者對鐵路施工遭遇的地質災害問題的提出的解決方案和措施,還設計了一些關鍵性的技術的應用,雖然可能在內容上還不夠全面,但也基本對這一問題做出了總結。
結論:
文中針對我國鐵路隧道工程在特殊地質環境下的施工難題進行了介紹,特別是對巖溶處理這一問題上作了詳細的闡述,巖溶處理是一項復雜的工作,這項工作需要采取綜合措施,因此在制定處理措施時,必須“因地制宜、綜合治理”,文中還提出了在施工過程中遭遇斷層、瓦斯、煤層等地質災害的策略和措施,以及一些采用關鍵的技術手段解決上述問題,雖然在這一問題上的研究和討論還存在著許多不足之處,但還是希望個人的一些策略和措施,能夠有效的幫助解決我國鐵路施工過程中的問題,推動鐵路事業的發展。
參考文獻:
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[2]馮衛星, 楊開志, 王建雷. 巖溶突泥涌水圍巖分析與隧道施工方案[J]. 河北交通科技, 2006, (03)
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關鍵詞隧道風險評估
中圖分類號: U45文獻標識碼: A
1前言
近些年來,隨著我國公路建設的快速發展,隧道施工作業的安全風險、安全事故增多,為減少重特大生產安全事故發生,有效控制施工風險,降低人員傷亡和經濟損失,從隧道工程的地址環境條件、建設規模、結構特點等孕險環境與致險因子入手,對隧道施工安全的風險評價的程序和方法進行探索性研究,達到隧道施工安全風險評價超前策劃、積極應對控制的目的。
2 評價流程
2.1編制依據
按照根據交通部文件《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南(試行)》有關要求,結合國道324改線工程建設實際情況以及相關的國家和行業標準、規范及規定。
2.2隧道概況
2.2.1、地理位置及工程范圍
寨仔山隧道為分離式雙線隧道,隧道全長1875m(左線1852m),屬長隧道,隧道最大埋深約為194m,單洞建筑限界:凈高5.0m,隧道凈寬10.25m,緊急停車帶單洞建筑限界:凈高5.0m,隧道凈寬13.0m。隧道進洞口位于R=12000m的豎曲線上,隧道左右線洞內縱坡均為-0.8%的單向坡。
2.2.2、地形地貌概況
隧道區地貌屬構造、剝蝕形成的低山,隧道穿越北西走向的低山區,地表起伏較大,山體植被較發育,部分地段見有基巖出露。
2.2.3、地質情況
隧道區范圍內地層巖性為素填土、填石、粉質粘土、殘積砂質粘性土、全風化、散體狀強風化、碎裂狀強風化花崗巖,下伏基巖為燕山早期第三次侵入花崗巖。
地下水主要為基巖裂隙水,賦存于基巖裂隙、節理中,水量較貧乏,富水性不均。主要接受大氣降水補給,以泉形式向地勢低洼及溝谷處逕流排泄。本隧道區地表水為大氣降水,雨季時,水量豐富,對隧道施工和營運無影響,地下水主要賦存于基巖裂隙中,主要接受大氣降水的補給,基巖透水性弱,對隧道影響較小,隧道施工范圍地下水穩定水位埋深6.90~12.50m。
2.2.4、總體施工方案
本隧道以Ⅲ、Ⅳ級圍巖為主,隧道正洞除洞口Ⅴ級圍巖淺埋、扁壓段采用三臺階七步法開挖外,其他均采用臺階法或全斷面法開挖施工,按錨噴構筑法施工,采用光面爆破。
開挖前進行超前地質預測預報,隧道施工過程中加強監控量測,以掌握圍巖動態和支護工作狀態,及時調整隧道的施工和支護方案,保障圍巖穩定和施工安全。全隧除洞口段采用斜切或斜切延伸襯砌外,其余段落均采用復合式襯砌。各工作面施工均采用無軌運輸,仰拱全幅超前拱墻施工,整體式液壓模板臺車襯砌,壓入式通風。
3、風險評估程序和風險評估方法
3.1、風險評估程序
(1)對施工階段的初始風險進行評價,分別確定各風險因素對安全風險發生的概率和損失。分析各風險因素的影響程度,主要確定風險因素影響對施工安全的影響。
(2)提出各風險因素的等級及殘留風險等級,綜合確定寨仔山隧道隧道風險等級。
(3)根據評價結果制定相應的風險對策專項施工方案并確定監控責任。
(4)上級單位對風險評估報告進行審定,并針對高度風險等級,組織專家組評審,形成隧道安全風險評審意見。
(5)國道324改線工程項目經理部各負其責,做好隧道風險過程管理。
施工階段風險評估流程圖
滿足直至整個隧道完工
3.2、風險評估方法
以專家調查法為主線,綜合運用風險層次分析法、矩陣法、核對表法。
3.3、風險分級及接受標準
(1)事故發生概率等級標準
在綜合考慮了地形地質條件、原勘測、設計有關資料后,將各種風險因素導致相應事故發生的的概率及后果分別用1~5五個數值來表示,其中,概率等級 “1”~“5”分別代表“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”,
(3)風險等級標準
后果等級“1”~“5”分別代表“輕微的”、“較大的”、“嚴重的”、“很嚴重的”、“災難性的”;并定義概率及后果的估值的乘積為風險指數,依據《鐵路隧道風險評估與管理暫行規定》風險等級標準將風險指數分為“極高(Ⅰ級)、高度(Ⅱ級)、中度(Ⅲ級)、低度(Ⅳ級)”四個等級。其事故發生概率、后果等級與風險等級(指數)關系如表5所示:
風險等級關系 表5
(4)風險接受準則
公路隧道風險接受準則與采取的風險處理措施如表6。
風險接受準則表6
4、風險評估內容
4.1、總體風險評估內容
隧道工程施工安全總體風險評估主要考慮隧道地質條件、建設規模、氣候與地形條件等評估指標,評估的分類、賦值標準可參見隧道工程總體風險評估指標體系表7。
根據本標段寨仔山隧道的實際情況如下:
圍巖情況:Ⅴ、Ⅵ級圍巖長度占全隧道長的20%
隧道施工區域不會出現瓦斯
有部分可能發生涌水突泥的地質
開挖斷面:中斷面(單洞雙車道隧道)
隧道全長:左洞長1852m,右洞長1875m,累計單洞長3727m
洞口形式:水平洞
洞口特征:隧道進口施工困難
可以確定出寨仔山隧道工程施工安全總體風險大小為:R=G(A+L+S+C)=(1+0+0)(2+3+1+2)=8
屬于等級Ⅱ(中度風險)。
4.2、總體風險評估結論
寨仔山隧道工程施工安全總體風險大小為:8分,風險等級屬于:等級Ⅱ(中度風險)。 雖然總體風險評估為Ⅱ,但根據作業風險特點以及類似工程事故情況。需進行專項風險評估。
5、專項風險評估基本程序
5.1寨仔山隧道鉆爆法施工作業程序分解及危險源普查和辨識
風險源辨識是風險評估的基礎,包括3個步驟:工程資料的收集整理、施工作業程序分解、施工作業可能發生的安全事故辨識,從人、機、料、法、環等方面對可能導致事故的致險因子進行分析,制定風險源風險分析表。
5.2重大風險辨識
根據《公路隧道工程施工安全風險評估指南》,施工階段風險評估應在施工圖階段風險評估的基礎上,結合實施性施工組織設計對寨仔山隧道進行評估,主要側重于施工安全,重點對塌方、涌水突泥、洞口塌方、瓦斯爆炸等典型風險進行評估。
根據本標段寨仔山山隧道工程施工區段坍塌事故可能性實際情況如下:
1)圍巖級別A:Ⅳ、Ⅴ級
2)斷層破碎情況B:存在寬度20m以下小規模斷層破碎帶
3)滲水狀態C:干—滴滲
4)地質符合性D:工程地質條件與設計文件基本一致
5)施工方法E:施工方法基本適合水文地質條件的要求
6)施工步距F:a,Ⅴ、Ⅵ級圍巖襯砌到掌子面距離在70m以下或全斷面開挖襯砌到掌子面距離在120m以下。b、一次性仰拱開挖長度在8m以下
折減系數Γ為:1.
可以確定出寨仔山隧道工程施工區段坍塌事故可能性為:P=1*(0.9*4+1+1+1+2)=9。等級為3,可能發生坍塌事故。
根據本標段寨仔山隧道工程施工區段瓦斯爆炸事故可能性實際情況如下:
瓦斯含量A:無瓦斯
洞內通風B:洞內掌子面最小風速達標
機械設備防爆情況C:采用防爆設備
瓦斯監測體系D:洞內瓦斯監測體系完備
折減系數Γ為:1.
可以確定出寨仔山隧道工程施工區段瓦斯爆炸事故可能性為:
P=1*0*(1+2+1)=0,等級為0,不存在瓦斯爆炸的可能性。
根據本標段寨仔山隧道工程施工區段涌水突泥事故可能性實際情況如下:
巖溶發育程度A:巖溶不發育,有巖溶裂隙、小溶洞發育
斷層破碎帶B:施工區段不存在斷層破碎帶或較大裂隙
周圍水體情況C:隧道周圍不存在補給性水體
折減系數Γ為:1.
可以確定出寨仔山隧道工程施工區段涌水突泥事故可能性為:
P=1*1*(1+0)=1,等級為1 不可能發生涌水突泥事故。
6、對策措施及建議
6.1、 風險對策措施
按照評估的結果,寨仔山隧道涌水突泥分值為1,瓦斯爆炸分值為0,均為不可能發生的風險,屬于可忽略的風險范圍,此類風險較小,不需采取風險處理措施和監測。坍塌分值為9,風險等級為3,可能發生坍塌事故,屬于高度(Ⅲ級)的風險類別為不期望風險,此類風險較大,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。
6.2、隧道易坍塌對策措施
(1)加強超前地質預報工作。對開挖面前方地層進行探測預報,判明地層和含水情況,為超前支護和止水提供依據,及時修改或加強超前支護和支護參數。尤其是施工開挖接近設計探明的富水帶時,要認真及時地分析和觀察開挖工作面巖性變化,遇有探孔突水、突泥、滲水增大和整體性變差等現象,及時調整施工方法。
(2)加強施工監控量測,實行信息化施工。對地表沉降、拱頂下沉、圍巖收斂進行量測,及時對數據進行整理分析,及時反饋于設計和施工,及時優化設計參數和施工方法。當量測數據表明圍巖收斂變形接近控制標準的警戒值時,盡快采取加強措施進行加固,抑制變形,防止因變形突變引起坍塌。
(3)據不同地質情況和開挖方式,采用超前小導管預注漿加固地層的超前支護措施,注漿選材視不同巖層和地下水情況分別采用水泥漿、水泥—水玻璃雙液漿,通過注漿加固周邊圍巖,提高其自承能力,減少圍巖松弛變形。
(4)對不同圍巖,分別采取上部弧形導坑預留核心土法、短臺階法、全斷面法等開挖方法。上部預留核心土法分步開挖時,支護要及時閉合成環,每一環支護均施作鎖腳錨桿,加強支護,防止拱腳下沉和內移,引起過大變形,導致拱部巖層坍塌。
(5)嚴格控制開挖工序,尤其是一次開挖進尺,杜絕各種違章施工。控制爆破裝藥量,減小對軟弱破碎圍巖的擾動。
(6)保證施工質量。超前預注漿固結止水、鋼架制作、支護和襯砌混凝土質量必須符合設計及規范要求。
(7)施工期間,洞口應常備一定數量的搶險材料,如方木、型鋼鋼架等,以備急用。
6.3、洞口危石地段對策措施
洞口段施工遵循先防護后開挖的原則。施工過程中加強對邊仰坡的監測,在異常時立即停止施工,對坡面危石進一步處理。施工順序:清除坡面危石加固坡面評估加固措施防護施工。
7、 風險評估結論
經風險評估,寨仔山隧道的塌方、洞口失穩等屬于高度風險(Ⅲ級)。為確保安全風險得到有效控制和管理,按照本次評估的風險對策措施并制訂專項安全施工方案進行重點管理和控制。
結束語:由于隧道施工過程中人的因素、物的狀態以及施工管理缺陷等等因素不斷地改變,所以施工安全風險風險評估需要動態管理,根據實際情況持續改進。才能達到預防為主的目的。
參考資料
《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南(試行)》
關鍵詞:隧道施工;安全管理;超前地質預報;預支護;改進
中圖分類號:U45 文獻標識碼: A
一、隧道安全事故主要類型
近幾年通過媒體報道的隧道施工安全事故頻出,隧道安全事故主要集中在塌方、火工用品爆炸、火災、觸電傷人、涌水、機械傷害等方面,而且事故等級高,多為群死群傷,危害性大。
二、安全事故對應的安全措施
(一)塌方
1、開挖面前方工程巖體水文地質與工程地質條件復雜多變,遇到不良地質結構(如軟弱破碎帶、斷層、溶洞等)不能及時采取應對措施,易導致塌方。采用超前地質預報技術,預測開挖面前方的圍巖工程地質和水文地質條件,結合開挖中地質條件的變化,對開挖面前方的地質情況作出預報,以便有準備的做好各種超前支護措施。常用的超前支護方法主要有超前錨桿、超前小導管、超前預注漿和超前長管棚預支護等。
2、正確判斷圍巖級別,合理確定開挖方法非常重要。全斷面開挖、臺階法、環形開挖預留核心土法,側壁導坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法等方法的選用是區別于不同的工程地質的,如果選用不當,容易導致塌方。Ⅳ~Ⅴ級圍巖段往往采用中隔壁法或交叉中隔壁法。
3、軟弱圍巖地段施工必須堅持“先支護(強支護)、后開挖(短進尺、弱爆破)、快封閉、勤量測”的施工原則,初期支護緊跟掌子面。Ⅳ~Ⅵ級圍巖初期支護必須保證盡早封閉成環。施工中不要圖方便、求進度,而擴大進尺,封閉不及時是造成塌方的主要原因之一。 另外,切忌偷工減料,減弱支護強度。初期支護不足以承載圍巖壓力時,必然引發塌方事故。
施工中加強施工監控量測工作,對圍巖和支護變形,應力變化作動態的量測,對異常情況早發現,早處理,防患于未然。
4、隧道洞口段二襯必須及時施作,掘進超過50m的,必須停止開挖進行二襯施工;洞口及洞內軟巖段二次襯砌盡早施工,其他段落根據監控量測結果適時施工,一般情況下二襯距掌子面距離不超過200m;二襯作業面距鋪底作業面一般為30m,距矮邊墻作業面一般為50m,以保證施工安全。
5、塌方應急措施:軟弱圍巖地段應配備足夠長度的、可手動拆卸的逃生鋼管,要求管壁厚不小于10mm,管徑不小于600mm,每節管長宜為1500~2000mm。
(二)火工用品爆炸
火工用品爆炸事故多發生在爆破器材的存儲、運輸、使用過程中。庫管員、爆破技術員必須經過專業部門培訓并取得相關資質后方可持證上崗,要設專人運輸,運輸人員必須經過崗前培訓。爆破器材在運輸、使用、存儲過程中,要嚴格執行有關火工品的安全管理規定,對庫房,除按規定遠離住宅區之外,還要設專人值守,并簽訂安全責任合同。運輸火工用品,在任何情況下,雷管等起爆器材不得與炸藥同車裝運,或兩車在同時、同地裝卸。
(三)火災
隧道內一旦發生火災,土工布、防水板等易燃并發出大量有毒氣體,對隧道內的作業人員造成致命傷害。嚴禁土工布、防水板等材料直接運進隧道內存放,要在洞門外設專用場地存放。施工現場要消除一切可能造成火災的事故根源,嚴格控制火源,易燃物旁應裝設滅火器材,必須對作業人員進行滅火培訓,一旦發生火情,要及時轉移器材、迅速有序的疏散人員,及時組織滅火,并及時報警,以防火情擴大造成更大損失。
(四)觸電傷人
隧道施工既涉及到照明用電,又涉及到動力用電,而且用電設備又較多,所以用電量較大。但隧道施工空間相對狹窄、大量施工人員存在,各工序間往往存在著交叉,這些原因導致了觸電可漏電事居高不下。同時不少隧道洞內排水系統不完善,洞內污泥濁水又增加了觸電傷人的機率。
如何加強用電管理,防止觸電傷人事故,筆者認為需要做好以下幾點:
1、規范架設、合理布置;規范架設能有效防止電線被硬質物體損傷,采用三相五線制可降低觸電機率。
2、電壓設置要符合要求;在非成洞地段要使用36伏的照明燈具,特別潮濕地段要使用24伏照明燈具。
3、要由專業電工操作,用電器要有專人操作,定期檢修電氣設備及線路;對電器設備外殼要進行防護性接地、保護性接零或絕緣。
(五)涌水
隧道施工中涌水的處理方法,首先應根據設計文件中關于隧道防、排水構造設計資料對隧道可能出現涌水地段的涌水量大小、補給方式、變化規律及水質成分等進行詳細調查、鉆探及預報,提前結合工程實際請況因地制宜,選擇及經濟合理,又能確保環境穩定的治水方案,亦應便于初期支護的施工,其具體的各種防治方法簡要介紹如下。
1、采取超前鉆孔或采用輔助坑道排水;
2、采用超前小導管預注漿法堵水、止水;
3、采用超前固巖預注漿堵水;
4、采用井點降水及深井降水施工等方法;
(六)機械傷害
隧道開挖、出渣過程中,交通事故、機械事故也時有發生,事故車輛主要集中在運渣車、裝載機、挖掘機等。主要原因有:司機違章操作;管理人員違章指揮;視線不佳。避免交通和機械事故的發生,應作到如下幾點:操作人員持證上崗,按操作規程操作機械;作業期間設專人指揮和導向。施工現場提供充足的照明燈具,保證洞內照明充足。采取通風、防塵措施,保證空氣質量和視線寬敞。
三、改進隧道施工安全管理的幾點意見
(一)提高安全文化素質,傳播安全文化。塑造企業文化是一項長期、艱巨而又細致的工作,它需要企業有意識、有目的、有組織地進行長期的總結、提煉、倡導和強化。為此,在塑造企業文化過程中,要把企業安全文化所確定的價值觀全面體現在企業的一切經濟活動和員工行為之中,并利用制度強化企業安全價值觀,把它滲透到企業的每一項規章制度、政策及工作規范、標準和要求當中。只有員工把那些安全制度變成了自己的行動指南,從思想上接受企業的安全價值理念,安全素質、安全意識才有質的提高。
(二)落實“以人為本”的管理方針。各級領導都應牢固樹立“以人為本”的觀念,關注安全,關愛生命,堅持不懈地把安全生產工作抓細、抓實、抓好。
(三)加強安全教育和制度約束。提高施工人員的自我保護意識和風險識別能力;要加強安全監管,防止不安全行為的發生。堅持標準化作業,認真開展安全標準工地建設,積極推行作業標準化、規范化,建立良好的隧道施工環境和秩序,是實現安全生產的重要保證,項目部組織工程技術人員學習施工技術規范,掌握設計標準,正確指導施工;嚴格要求每個作業人員遵守操作規程,進行嚴格的安全技術交底,為安全生產創造有利條件。
(四)提高安全生產資源保障水平,加大安全管理投入。設立安全專項資金,專款專用,提高安全保障。
總之,認真貫徹落實國家各項安全管理法律、法規,強化組織領導,加強基礎工作,改進監管方式,落實各方主體安全責任,建立建設系統安全長效機制,隧道工程的傷亡事故是可以避免或減少到最低程度的。
參考文獻
關鍵詞:隧道;淺埋偏壓;軟弱圍巖;三臺階七步法
Abstract: this paper introduces the special guest of beijing-fuzhou railway fujian gan V standard nine chuandao shallow buried tunnel for bias, the three steps of the construction of the seven footwork some experience and construction technology, analyzes three steps seven footwork construction in the shallow bias weak rock tunnel construction point and some technological measures, for the similar tunnel engineering construction to provide the relevant reference.
Keywords: tunnel; Shallow buried bias; Weak rock; Three steps seven footwork
中圖分類號:U455文獻標識碼:A 文章編號:
1、工程概況
京福鐵路閩贛段九臺山隧道位于福建省建陽市,隧道起始里程為DK605+283~DK607+736,全長2453m,設計為單洞雙線隧道。隧道采用進出口雙向掘進,隧道出口位于建陽市溪口村盧嶺組,明暗交界里程為DK607+675,隧道出口DK607+675~+380段位于剝蝕低山區,地形起伏較大兩側為沖溝,植被發育,埋深為5~30m左右,該段地形屬于淺埋偏壓,圍巖均為V級,最大開挖斷面154.2。明暗交界里程處,隧道中線位于山脊中間偏右,線路右側覆蓋層極薄,僅為3.5m,左側為一山谷沖溝。該段地層主要為粉質粘土,紅褐色,硬塑;下伏基巖為γ52-3花崗巖,全風化,呈砂土狀,局部夾有強風化碎塊,灰白色,節理裂隙極發育,巖體破碎呈碎塊狀。地下水主要為孔隙水,中等富水,受地表水下滲影響,全風化遇水易軟化、坍塌。
2、九臺山隧道出口淺埋偏壓軟弱圍巖段的特點和施工難點
2.1洞口嚴重淺埋偏壓,兩側為沖溝,且線路右側覆蓋層極薄。
2.2隧道地形地貌條件較為復雜,植被豐富,受地表水下滲影響大。
2.3圍巖為全風化花崗巖,呈砂土狀,松散、破碎。
2.4隧道位于南方低山丘陵地區,雨季時間長,施工風險高。
2.5開挖斷面大,沉降變形控制難度大。
3、方案選擇
3.1原設計支護參數
九臺山隧道出口DK607+675~+380段原設計為六步CD法施工,每側分步鋼架接頭位置打設兩根φ50壁厚3.5mm長5m的鎖腳鋼管,洞口設60m超前φ108長管棚進洞;洞身超前支護設φ89洞身管棚套打φ42單層小導管;初支全環設型鋼鋼架,間距0.6m,其中DK607+675~+570段采用HW175型鋼鋼架,DK607+570~+380采用I22a型鋼鋼架;拱墻設網格為20×20cm的φ6鋼筋網片;拱部圓心上140°范圍設φ25中空注漿錨桿,間距1.5×1.5m,單根長4m,梅花形布置;邊墻設φ22砂漿錨桿,間距1.2×1.2m,單根長4m;噴射砼拱部為C30,仰拱為C25,厚度均為28cm;襯砌為C35鋼筋砼,主筋φ22,分布筋φ14,架立筋φ8;仰拱填充為C20砼。
隧道出口DK607+675~+628段在施作洞口長管棚后,采用六步CD法進洞,機械開挖人工修邊,局部硬巖弱爆破。開挖過程中隧道各分步各開挖面沉降較小,但因工作面空間狹窄,掘進速度緩慢,兩個月進度僅為43m,各步設臨時鋼架、砼隔壁,工序之間轉換時間較長。隧道洞身圍巖為全風化花崗巖,呈砂土狀,擾動后易變形沉降。受圍巖及地形情況影響,在拆除臨時支護時對隧道擾動極大,最大沉降達到5mm/d,且仰拱封閉和襯砌施工循環時間均極大的加長,加之南方雨季持續時間較長,該段地下水豐富,再受地表水下滲影響,圍巖自重增加,拆除臨時支護時施工風險加大。隧道變形不能及時趨于穩定,襯砌必須加強,且強度達到100%,方可拆模,過早拆模勢必造成隧道襯砌過早受力出現裂紋,但該隧道工期緊,該地區雨季時間長,如不能將該段盡快渡過,將增大施工風險,影響工期。
3.2變更優化后支護參數
經對現場資料和施工情況綜合分析判斷,對九臺山隧道出口DK607+675~+380段施工方法進行了優化,考慮隧道出口地形地貌情況結合現場實測橫斷面測量資料,采取高山側卸載和低山側反壓回填,卸載范圍DK607+675~+565段洞身上方土體,卸載坡率1:3,同時對左右側沖溝進行反壓回填,左側坡率回填1:2,右側回填坡率1:3。
隧道出口DK607+628~+380段采用三臺階七步法,每側分臺階腳板位置打設兩根φ89壁厚5mm長6m的鎖腳鋼管,機械開挖人輔助,局部硬巖弱爆破;洞身超前支護設φ89洞身管棚套打φ42單層小導管;初支全環設型鋼鋼架,間距0.5m,均采用HW175型鋼鋼架;拱墻設網格為20×20cm的φ6鋼筋網片;拱部圓心上140°范圍取消錨桿,拱部拱腳位置設擴大拱腳,外擴距離0.8m;邊墻設φ42鋼花管注漿,間距1.2×1.2m,梅花形布置,單根長5m;噴射砼拱部為C30,仰拱為C25,厚度均為28cm;襯砌為C35鋼筋砼,主筋φ25,分布筋φ14,架立筋φ8;仰拱填充為C20砼。
4、施工流程、技術措施及組織安排
4.1施工流程
洞內停止掘進封閉掌子面,采用臨時仰拱和豎向支撐對未封閉成環段初支加固采用小型設備對洞頂土體卸載,對兩側沖溝反壓回填將洞內未封閉成環初支封閉成環,拆除臨時仰拱及豎向支撐利用洞內土體使得掌子面形成三臺階狀施作洞身超前管棚及小導管,做好超前地質預報預留核心土,環形開挖上臺階,擴大拱腳,施作初支待上臺階施工5m后,預留核心土,開挖階右側,施作初支階右側開挖2~3m后,預留核心土,開挖階左側,施作初支階開挖5m后,預留核心土,開挖下臺階右側,施作初支下臺階右側開挖2~3m后,預留核心土,開挖下臺階左側,施作初支下臺階施工10~20m后施作仰拱按3m長度開挖仰拱,并在8h內完成封閉,長度達到12m后,澆注仰拱砼,終凝后施作填充砼仰拱完成24~36m后,及時施作拱墻襯砌,使襯砌成環。
所有施工過程中做好監控量測工作,隧道開挖時洞內按照5m一個斷面,洞頂在地表按照與洞內監控斷面相同里程,布置地表沉降位移觀測樁,隧道開后及時埋設監測點,支護完后2h內讀取數據。
4.2技術措施
4.2.1先加固后卸載
三臺階七步法施工前,停止掌子面掘進,并對隧道掌子面各部位掛網噴8cmC25砼封閉,初支未成環段補充臨時仰拱和豎向支撐,避免卸載時沉降過大;然后對洞頂土體按設計坡比采用小型挖機進行卸載、反壓回填,并在坡腳位置施作梯形截面排水溝,水溝坡率不小于3‰。卸載后地表采用彩條布全面覆蓋,防止地表水下滲,在隧道安全通過該段后,進行植草綠化。
4.2.2洞身管棚套打小導管超前支護
洞身開挖前,沿隧道拱部位置打設φ89超前管棚,環向間距0.4m,按照15m一環,管棚注1:1水泥凈漿,注漿壓力0.5~2MPa。管棚施工完成后,在管棚中間套打φ42單層小導管,環向間距0.4m,按照4.5m一環,注1:1水泥凈漿,注漿壓力0.5~1MPa。
4.2.3擴大拱腳減少沉降
上臺階開挖對拱腳進行擴大,擴大角度為圓心120°位置,徑向兩側各擴挖0.8m,與初支開挖輪廓切線連接,開挖后與初支一起噴射C30砼封閉。
4.2.4大鎖腳鋼管加強支護
上中下臺階每側分臺階鋼架接頭處,采用潛孔鉆機打設兩根φ89長6m的鎖腳鋼管大鋼管,注M20砂漿,每根鎖腳與鋼架采用兩根φ25“L”形鋼筋焊接牢固。
4.2.5邊墻5m徑向注漿
隧道拱墻位置設φ42mm鋼花管,φ42mm鋼花管間距1.2×1.2m(環×縱),單根長5米,梅花形布置。注漿材料為水泥凈漿,比重1:1,注漿壓力0.5~1Mpa。
4.2.6非接觸監控量測
隧道監控量測利用徠卡1201全站儀,輔助以反光膜片,進行監控;洞頂布設地表沉降觀測斷面,埋設里程與洞內監控斷面里程相同,具體測點布置斷面如下圖:
4.3人員與設備
人員:風鎬手6人;風鉆手12人;挖機司機2人;裝載機司機2人;出碴車司機4人;鋼架制作8人;鋼架安裝12人;噴射手4人;噴射機司機4人;噴射上料4人;隧底及仰拱10人;襯砌20人;雜工班10人;技術員1人;試驗員1人;測量組4人;共計人員104人。
設備:挖掘機2臺;裝載機2臺;自卸汽車4臺;液壓臺車12m長1部;冷彎機1臺;臺式鉆床1臺;切割機1臺;電焊機6臺;彎曲機1臺;調直機1臺;風鉆20臺;風鎬6臺;潛孔鉆機2臺;水平管棚鉆機2臺;濕噴機6臺;注漿機6臺;20m³空壓機組4組;通風機1臺;套筒擠壓機2套;JS500攪拌機1臺;水泵2臺;爬焊機2臺;徠卡1201全站儀1臺。
4.4施工要點
(1)先對洞頂山體進行卸載,同時對兩側沖溝進行反壓回填。
(2)暗洞開挖前做好超前支護及超前地質預報,開挖時以機械開挖為主,遇到硬巖時弱爆破。
(3)嚴格按照工法要求控制各臺階施工長度。
(4)做好拱部擴大拱腳,每側臺階鋼架落底后,及時施作接頭處鎖腳大鋼管,同鋼架焊接牢固。
(5)施工中成立專職監控量測小組,嚴格按照監控量技術測規程做好監控量測工作,及時掌握圍巖和支護變形情況,調整支護參數和預留變形量,確保施工安全。
(6)施工時各部位平行開挖,平行施作初期支護,仰拱、襯砌緊跟及時封閉,仰拱、襯砌施工澆注長度保持一致,施工縫必須成環,防止襯砌跨越2組以上仰拱產生不均勻沉降。
5、效果
九臺山隧道出口DK607+675~+380淺埋偏壓軟弱圍巖段采用六步CD法施工,月進度最快為30m,工期最快需10個月,方能完成。在采用三臺階七步法施工后,月平均進度54m,僅耗用6個月便完成淺埋偏壓段施工,大大的縮短了施工工期,并避開了下半年的梅雨季節,省去了大量需要反復安裝、拆除的臨時措施,降低了施工安全風險,節約了施工成本,同時在開挖過程中采用了洞身管棚套打單層小導管、邊墻徑向注漿、鎖腳大鋼管和擴大拱腳等技術措施,有效的控制了施工過程中隧道的變形和沉降。
6、結束語
隨著高速鐵路事業的快速發展,以及高速鐵路線路線形的需要,各類地形地貌、地質情況、施工環境復雜的淺埋偏壓、軟弱圍巖隧道將不斷涌現,但是只要施工方法得當,技術措施和管理力度到位,是可以采用更安全、高效、便捷、經濟的施工方法。經過三臺階七步法施工九臺山隧道出口淺埋偏壓、軟弱圍巖段,使三臺階七步法施工范圍進一步拓寬,為同類隧道工程施工積累了經驗。
參考文獻
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[4]《鐵路隧道監控量測技術規程》TB10121―2007 J721―2007
Abstract: With the implementation of develop-the-west strategy, China's highway construction is progressing towards mountainous area. The mountainous area is with harsh terrain and sharp route horizontal and vertical alignment index changes, bridge structure is rather big all of which increases the design difficulty for highway infrastructure construction.
關鍵詞:山區;高速公路;生態規劃;設計理念
Key words: mountainous area; highway; ecological planning; design principle
中圖分類號:U41 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)12-0313-01
1 建立基于運營安全的路線設計理念
隨著高速公路向重丘、山嶺區發展,道路設計會遇到如地形復雜多樣、地質條件差等困難,一些道路設計理念需及時更新,如注重地質選線,路線盡量避讓一些地質情況不良地段,并對地質情況敏感路段做多方案比選;注重環保選線,盡量避免或減少公路建設對環境造成的不良影響;注重人文選線,減少道路對沿線居民工農業生產生活的影響,重視道路與沿線城鎮總體規劃的結合。此外,“以人為本,建設寬容公路”的設計理念也是山區高速公路設計的重要思想,從線形、車速、坡度、視距、交通工程等方面充分考慮在實際運營條件下的高速公路的順暢與安全,減少由于道路本身的因素所造成的事故隱患,為運營階段的交通管理和安全行車打下良好的基礎。
山區高速公路具有鮮明的特點,相應地把這些工程技術難點作為質量監督工作的重點。在路基工程方面,注意了高填深切等關鍵部位的質量控制;長大隧道工程方面主要抓了開挖、防水、支護工程的質量控制;橋梁工程著重在預應力、混凝土、鋼筋工程及樁基、地基承載力的質量控制。抓了不同結構的加載程序;對高邊坡防護著重注意了超前的意識;在環境保護方面引進了環境工程監理。
2 山區高速公路施工技術
2.1 勘察設計階段 地質條件是客觀存在的,山區高速公路在自然地質環境中穿行,并對地質環境進行改造,應該認識地質規律,尊重地質規律,在設計中充分考慮地質因素,遵循地質原則,從源頭上盡最減少山區高速公路對自然環境的破壞,并且為施工和運營提供良好的條件。
2.2 貫徹地質選線的原則 山區公路地質選線主要受到地形和不良地質現象的制約,主要的不良地質現象有滑坡、泥石流、巖崩、巖溶、巖堆(坡積層)、軟弱土、膨脹土、濕陷性黃土、凍土、水害、采空區以及高地應力等。本階段應盡可能詳細地收集區域構造地質、巖石地層、水文地質、工程地質、地權地質、環境地質等方面的資料,利用遙感資料。編制中比例尺(1:5萬或1:10萬)工程地質圖和地質災害(不良地質現象)分布圖,圖上標注大的地質構造(主要是斷層)、重大的地質病害體,分析區域性的地質災害發生條件,進行初步的地質災害評估。配合路線方案設計,進行必要的現場踏勘和重點路段的調查,反復對比,優選出工程地質條件最好、地質災害最少、工程建設對地質環境的不利影響最小的路線走廊帶,真正貫徹地質選線的原則。
2.3 施工階段――遵循信息化施工、補充勘察、動態設計原則 由于地質條件的復雜性和勘察周期的制約,有些復雜場地(巖溶、破碎帶、巖性縱橫向差異大的地區)或地形困難場地(陡坡、魚塘等)在設計階段難以布里充分的勘察工作量,無法查清場地詳細工程地質條件。在施工期間,可以進行補充勘察,如對巖溶發育區差異大的場地逐樁鉆探,對原進場困難場地通過施工便道進場鉆探。施工中發現新的地質問題也要補充勘察。應該把施工期間的勘察工作視作設計期間勘察工作的重要補充。
3 山區高速公路生態規劃及恢復技術措施
3.1 橋梁設計 對于山區高速公路而言,橋梁的凈空和建筑高度原則上不控制縱斷面設計,設計中可采用較高的梁高和較粗的墩柱,這樣可以有效提高橋梁的剛度,使橋梁的整體感覺更加協調。
①盡量采用中、小跨徑為主的橋型,以方便施工,降低成本,山區基巖埋深一般較淺甚至出露,基礎通常為干處開挖、澆筑施工,基礎費用較低,橋梁綜合最優跨徑相對于一般平原地區,亦趨于以較多下部構造換取較小跨境。因此山區墩高在60m以下時,均可考慮采用40m以下的梁(板)式結構,50m跨徑的預制梁,由于吊裝重量及施工難度大,除有特殊要求外,原則上在山區不要采用。
②山區高架橋通常沿山腰展布,橫向地形變化大,墩、臺、基礎的設計對邊坡開挖、山體穩定等環境的影響非常大,同時也對工程的景觀效果產生重大影響,對橋面橫坡較陡的橋梁,建議采用單柱單樁,以減少基礎的開挖,通過加大樁柱和蓋梁的尺寸來提高橋梁橫向剛度,墩高較大時可采用Y型墩、薄壁空心墩等。
③山區橋梁均位于人跡罕至的地區,日常養護非常困難,且山區較大的溫差、濕度和冰凍等對結構的防腐非常不利,在設計階段就應結合山區的工程特點、運營養護條件,充分重視結構的耐久性和可維護性。
3.2 隧道設計 山區高速公路隧道設計近二十年來有了很大進步,常用的隧道形式有上下行分離隧道、小間距上下行分離式隧道、聯拱隧道、分叉隧道等。地形、工程地質及水文地質條件決定隧道的建設費用,因此,合理利用地形、地質條件對隧道的設計非常關鍵,隧道線位的選擇,應由路線、地質及隧道技術人員,綜合考慮隧道線形、地質、排水、占地、環保、工程經濟及施工條件等,共同研究確定。特長隧道線位的確定要考慮隧道出渣、斜(豎)井或橫洞布置、救援、營運養護等。山區地形條件復雜,橋隧相接的情況比較多,應注意橋隧配合,避免因橋臺設置的需要,使隧道邊、仰坡過高。山區高速公路一般初期交通量不大,為節約建設投資,隧道通風、消防、供配電及監控設計,應根據預測交通量做好分期實施方案設計。
4 結束語
因此,在山區高速公路的設計之初就注重安全設計,運用安全理念,減少可能存在的安全隱患,降低事故發生頻率和事故嚴重程度,建設更具容錯性能的高速公路。
參考文獻:
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[2]趙克程,牛兆霞.高速公路路徑識別技術研究[J].山西建筑,2005,31(8):88-89.