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中圖分類號:U455 文獻標識碼:A
近幾年來,在公路隧道施工形式中出現(xiàn)了一種相對較為特別的隧道布置方法及技術,并取得了較好的施工效果,這一種新型的隧道技術是小凈距隧道。伴隨著越來越多的小凈距隧道得到修建,相關人員也加強了對這種隧道的研究,并不斷總結經(jīng)驗與教訓,使得小凈距隧道技術取得了較大的進步。但是目前這種隧道施工方法還存在很多不足的地方,本文對小凈距公路隧道施工中出現(xiàn)的問題展開探究,并提出相應的解決措施。
1 小凈距大跨度隧道施工方法簡介
為了減少征地面積起到保護環(huán)境的作用,小徑距隧道作為一種新型的隧道施工方法得到廣泛應用。由我司承建的云南小龍高速公路馬鞍山隧道是一種雙向四洞八車道小凈距隧道,開挖過程中拉開左右線掌子面的距離,及時對隧道中間巖柱進行加固支護,防止先行洞及后行洞之間產生影響。先行洞二次襯砌超前后行洞開挖,超前距離控制在20m以內,用控制爆破的施工方法,在開挖以后進行噴錨支護,及時進行監(jiān)控量測。在受力特點方面小凈距隧道比分離式隧道更為復雜,如果從施工方面小凈距與分離式有很多相似的地方,同時對于質量更易控制,成本更小。
2 小凈距隧道的相關問題分析
(1)規(guī)范規(guī)定:如上文所說,小凈距隧道是相對于分離式隧道來說,也就是不大于分離式隧道的最小凈距要求的一種公路隧道。小凈距隧道有別于連拱、分離式隧道。凈間距在20m~2m的隧道都可稱為小凈距隧道,但是不一樣的凈間距的隧道類型對于中間巖柱的相關加固操作以及在雙洞施工的過程中產生的影響較大。所以,應盡可能地將小凈距隧道的研究工作進行細化,應對小凈距隧道的相關施工方法理論知識以及關鍵施工與設計技術進行全面而詳細的分析,進而滿足施工的實際目標。
(2)主要依照分離式隧道的相關判斷標準以判斷小凈距隧道內的圍巖穩(wěn)定性的有關指標,結合具體的工程,利用現(xiàn)場監(jiān)測綜合分析小凈距隧道能否真正適應工程的實際情況,對于小凈距隧道的特點以及相關優(yōu)勢,相關的人員要進行詳細的分析。
3 施工技術分析
3.1 開挖過程
開挖的過程中,主要有開挖的先后次序、方法措施及斷面開挖滯后距離等有關問題。在結合工程的具體情況進行隧道的開挖技術進行選取時,應對工程的安全性進行考慮,再分析施工的能力大小、隧道圍巖的問題、工序的轉換方面以及施工及其設備等因素。目前在我國公路隧道公路中,應用最多的小凈距隧道施工方法主要包括以下幾種:
側壁導坑法一般是應用于破碎以及節(jié)理發(fā)育的Ⅳ與Ⅴ級圍巖,把開挖斷面分割成幾個部分,有效地減少開挖跨度,對導坑實行先行施工,加固中間巖柱,在小凈距隧道施工的中,側壁導坑法應用相對較為廣泛;臺階法由于工序較易組織,同時施工過程中應用的機器設備簡單、費用相對較低,具有相對廣泛的應用,此方法應用于側壁導坑法、Ⅲ與Ⅳ級圍巖先行洞的開挖,預留光爆層法;CD法、CRD法的中心隔墻可以穩(wěn)固地面支撐,防止地面沉降,此方法應用于Ⅴ與Ⅵ級軟弱圍巖,地面出現(xiàn)沉降的地區(qū),Ⅴ級圍巖后行洞的開挖;而對于全斷面法來說,一般應用于圍巖較為完整、具有較強自穩(wěn)能力的Ⅰ與Ⅱ級圍巖中,其優(yōu)勢是具有較快的施工速度。
3.2 對中間巖柱進行加固
中間巖柱體受到雙向爆破振動的影響較大,受力也比較復雜,并且?guī)r柱體在相鄰的隧道開挖時,對圍巖和掌子面的穩(wěn)定性都起著十分重要的作用。在進行施工時,如何保障中間巖柱保持穩(wěn)定,是小凈距隧道施工和設計的核心技術。加固中間巖柱的措施主要有:長錨桿、注漿預加固和對拉錨桿加固。綜合分析巖柱厚度、圍巖類別和爆破影響等各影響因素來選擇具體的加固辦法。注漿預加固是采用比較廣泛的方法,不僅能夠單獨的應用在較大的間距隧道,加固中間巖柱,還能夠和對拉錨桿、長錨桿相結合,來加固近距離的小凈距隧道中間巖柱。一般情況下,對拉錨桿適用在6m以下厚度的中間巖柱。
3.3 監(jiān)控量測
由于雙洞間的相互效果作用,對于圍巖來說,具有較為復雜的受力,在小凈距隧道進行施工時,應重視現(xiàn)場監(jiān)控量測的重要性,不但可以對檢測先行洞結構的相關安全性問題進行檢驗,與此同時還可以對隧道的加固措施是否有效以及后行洞施工過程是否妥當?shù)葐栴}進行檢驗。所以,依據(jù)小凈距隧道的相關特點,不僅要對規(guī)范規(guī)定的重點項目進行詳細的監(jiān)控檢驗,還應對監(jiān)控測量中間巖柱的內部產生的位移、相關支護內力以及圍巖松弛的范圍大小和后行洞的爆破振動速度情況等問題進行檢驗。在隧道的施工時候必須確保隧道的安全性與穩(wěn)定性,因而必須對監(jiān)控量測方法與技術進行足夠的重視。
結語
小凈距公路隧道在施工過程中,具有較大的施工難度,在施工的過程中,必須保證隧道開挖的時候,圍巖有足夠的穩(wěn)定性,使兩隧道間因為凈距較小所導致的爆破震動以及圍巖變形等影響因素有效地得到控制。在應用于小凈距隧道的過程中,應注意相關的問題,有效地應用關鍵技術,同時重視監(jiān)控量測的作用,確保隧道的安全性與穩(wěn)定性,使隧道修建起到經(jīng)濟、合理的目標。
參考文獻
關 鍵 詞:復雜地質 隧道 施工總結
中圖分類號:U45文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
復雜多變地質條件是指地下工程在開挖后,圍巖由于原有的力平衡狀態(tài)受到破壞并在地下水的作用下產生過度變形、滑坍或膨脹的地質現(xiàn)象。由于復雜地質條件的影響,會造成建設工期的延長,增加工程費用,嚴重時會造成工程停滯不前。
二、斷層及破裂帶的處理及施工方法
斷層從表現(xiàn)形式來分可分為壓性斷層、張性斷層、扭性斷層和壓扭斷層等。其對工程的影響各不相同。在隧道施工中,弄明白斷層的表現(xiàn)形式對制訂施工計劃及確定掘進方案是非常有用的。在具體的施工過程中,對斷層屬于哪一種類型,隧道處于什么樣的地層中要做到心中有數(shù),然后對可能存在的問題具體分析,做到有的放矢。當遇到斷層破碎帶,其工程特點是:圍巖呈角礫狀松散結構,泥質充填,自穩(wěn)性極差,開挖后拱頂?shù)魤K現(xiàn)象嚴重。針對這種地質情況,通常情況下我們采取了以下施工組織和技術方案。
(一)、施工方案
以淺眼短循環(huán)掘進,盡可能減小圍巖塑料性變形區(qū)域,避免坍方。每循環(huán)進尺0.5~0.75m,既以一榀拱架或格柵為單元教學掘進,以縮短圍巖在無支護下的塑性變形時間。實行“三班八小時制”連續(xù)施工。同時,對爆破作業(yè)中的設備選型,圍巖類型及打眼、裝藥、圍巖狀況以及爆破效果等各項數(shù)據(jù)進行回歸分析,從而對爆破中的各個環(huán)節(jié)參數(shù)進行改進,以達到最佳狀態(tài)。另外,淺眼短循環(huán)作業(yè)也利于爆破的進行,爆破后超挖量較小,減少了回填量,同時加快了施工進度。
(二)、施工方法
1、超前支護
在斷層破碎帶采用全部采用Φ42超前注漿小導管支護,并壓注水泥漿液以固結松散巖體,增強了圍巖的自身強度,減少圍巖變形量。注漿導管加工成花管,根據(jù)圍巖和實際施工的具體情況,在具備大型鉆孔臺車施工的條件下,以4.5~6m為宜。
2、開挖
采用光面爆破開挖。為了充分保證開挖的實際效果,在施工時應結合圍巖的地質情況,選用合理的鉆孔設備,確定爆破方案,同時對爆破后的效果及相關數(shù)據(jù)及時反饋給爆破技術人員,以便及時調整下次施工爆破方案。雖然在這種地段下的光面爆破效果較差,殘眼率較低,但它對圍巖的擾動較小,整體成型輪廓較好,欠挖處理較少,對施工效果也具有不可估量的作用。
3、支護
隧道的初期支護在新奧法中具有十分重要的意義。一般隧道施工中,對初期支護的要求及設計均較保守。但由于地質情況了解得少,因此對斷層發(fā)育嚴重,圍巖初期塑性形變較大且短期內難以停止的區(qū)段,就需要采用一些強化初期支護的辦法來補強。如加密徑向藥卷錨桿的布置;對變形開裂段壓注水泥漿液;提前進行二次襯砌等辦法。所有這些均需要在對圍巖進行精密的監(jiān)控量測的基礎上進行確定,否則只靠目視判斷,就太缺乏科學依據(jù)了。為了保證初期支護的準確及時,就需要技術人員及施工的工人在施工中根據(jù)實際情況,科學合理地采取適當?shù)霓k法。
4、二次襯砌及仰拱
對局部形變較大的斷層分布區(qū),加強圍巖的監(jiān)控量測是十分重要的?,F(xiàn)在隧道施工中多采用正臺階法,因此,在施工中上下導坑均需要布設一些監(jiān)控點。通過對監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)進行分析,對已穩(wěn)定的初期支護區(qū)段及時進行二次襯砌,以及對部分變形劇烈且很不穩(wěn)定的區(qū)段及時施作二次襯砌進行封閉。仰拱施作在二次襯砌后及時跟進,使隧道形成一個統(tǒng)一的整體。
三、含水層與流沙巖層的處理及施工方法
破碎巖層與砂礫巖層含水后,穩(wěn)定性會隨含水量的增加而急劇地降低。針對破碎巖層含水情況,關鍵要處理好地下水。在施工過程采用排、堵相結合的原則,先在開挖面鉆深孔,進行排水,等水流變小后再施作超前注漿小導管,鋼管預先鉆孔按梅花型布置,間隔50cm,直徑為5mm。所壓注的漿液以水灰比為0.8﹕1的CS漿液為宜。但必須注意的是排水鉆孔的孔深應大于注漿孔深在2m以上。具體施工方法為:
(一)、防排水
隧道內施工車輛、人員來往比較頻繁,排水系統(tǒng)在安排上應充分考慮到在不影響施工的前提下,最大限度地排除圍巖內的水。由于上導坑的初出水量占整個隧道出水量的70%以上,但集中水泵又較為困難,因此采用凹形開挖,兩側稍高,中間略低的辦法,將上導坑與下導坑做成長而緩的下坡,較好地解決了這個問題。對于下導坑開挖,主要采取在二次襯砌段設置集水池,集中進行抽水。盡量保證掌子面部分干燥,使施工能順利進行。
(二)、支護與加固
由于圍巖中水分的急劇流失會對圍巖的應力重分布造成極大的影響,因此在排水到一定程度時,應立即完成初期支護,對水流實施封閉。同時,較為密集地打入徑向小導管,壓注水灰比為0.8﹕1的水泥水玻璃漿液,使隧道洞身周邊的圍巖迅速形成一個受力拱圈,從而達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
四、軟弱膨脹易流變層的處理及施工方法
遇到弱膨脹易流變的圍巖,由于圍巖自穩(wěn)性極其差(開挖斷面無法自穩(wěn)),無法自行成洞,使開挖、支護都加大了難度。為此,采取的措施為:
(一)、超前小導管
超前小導管注漿,由滲透注漿改為劈裂注漿,以使在圍巖中形成脈狀固結體,并擠壓圍攻巖,提高圍巖自穩(wěn)能力。所注漿液以水灰比為0.8﹕1的CS漿液為宜。每排超前小導管壓漿前用噴射混凝土8cm~10cm止?jié){墻封閉開挖面,同時嚴格保證注漿的壓力要達到2~4Mpa,以達到相應的注漿效果。
(二)、排水
排水采用超前導管引流排水為主,加強下部導坑的施工排水為輔。下部排水采用含水層施工的排水方案。對于超前排水,則需要在施工中及時疏導水流的同時,由專業(yè)技術人員認真觀察圍巖的變化情況,進行監(jiān)控量測,對圍巖的應力變化和水流的情況及時加以了解分析,以確定合理的施工方案,確保施工順利進行。
(三)、開挖及初期支護
開挖時應預留核心土,對開挖掌子面噴射C20混凝土進行封閉,兩側弧形導坑每次只開挖一半,開挖后支立半榀工字鋼架,并以木支撐進行臨時支撐,支立拱架后,盡快施作徑向錨桿、掛網(wǎng)、噴射混凝土及時進行封閉,一側的初期支護完成后,再支立另半榀拱架,拱架連接于前半榀拱架上,在噴射混凝土完成后拆除木支撐。
初期支護噴射混凝土時,為增加噴射混凝土的抗剪能力以及混凝土的韌性,宜加密鋼筋網(wǎng),并盡量采用雙層鋼筋為宜。
關鍵詞:隧道施工 洞口段 支護方法 應力 巖土體地層
根據(jù)對我國隧道施工的經(jīng)驗,在高等級公路建設中,為了保證在隧道洞口段施工的安全,設計與施工的工程師必須從思想、技術和施工管理的角度出發(fā),選擇合理的支護方法;在保證隧道施工的安全和施工質量的前提下,充分重視隧道洞口段施工支護的重要性。這樣不但可以增加洞口段施工的安全性,而且可以有效地提高施工效率,減少投入,增加效益。并且還能夠減少對原來地層的擾動,美化洞口的環(huán)境的。
1支護方法介紹
1.1噴射混凝土
這種方法主要是向洞口內表面圍巖噴射混凝土,使被裂隙分割的巖塊體粘接起來,起到保持巖塊體的咬合和鑲嵌作用。通過提高巖塊體的粘接力和摩擦力來有效防止圍巖松動,并避免或緩和了應力集中現(xiàn)象的發(fā)生,而且給圍巖表面以抗力和剪力,使圍巖處于有利于穩(wěn)定的三軸應力狀態(tài),并通過噴混凝土層自身的結構剛度,來阻止不穩(wěn)定體的坍塌。噴射混凝土自身有一定的剛度,能夠抵抗巖土體的坍塌,并且往往和其他支護方法共同作用,承受支護結構的受壓變形。因此,噴射混凝土支護方法是現(xiàn)代隧道洞口段施工最常用的方法之一。
1.2錨桿支護
這種方法是在巖土體中打入錨桿,以約束巖土體的變形,并且通過向圍巖施加壓力,使原來處于二軸應力狀態(tài)的洞室內表面的圍巖保持三軸應力狀態(tài),從而阻止了圍巖體剛度的惡化,尤其是松動區(qū)內圍巖的剛度,具體原理如圖1所示。通過在巖土體中的系統(tǒng)錨桿的作用,在巖土體中形成了被約束變形的巖土體加固圈,形成了能夠承受外部荷載的巖土體承載拱,與巖土體共同承受外部荷載,增強了巖土體的穩(wěn)定性。錨桿施工工藝流程如圖2所示。
圖1錨桿支護示意圖
圖2錨桿施工工藝流程圖
1.3掛鋼筋網(wǎng)
通常鋼筋網(wǎng)是與錨桿連接在一起使用的,由于錨桿布設有一定的間距,使得錨桿約束作用之間的巖土體就非常薄弱,易發(fā)生坍落,為此在錨桿之間用鋼筋網(wǎng)連接,可以使松散的巖土塊體都處于三軸應力狀態(tài)中,保持穩(wěn)定作用。同時,錨桿之間相互連接,減小了由于單個錨桿失效,避免局部坍落的可能性。鋼筋網(wǎng)支護的主要特點:①鋼筋網(wǎng)可以根據(jù)支護的圍巖面的實際起伏形狀鋪設,鋪設之前應噴射一層混凝土,厚度一般為5 cm;②鋼筋網(wǎng)與錨桿連接牢固,消除了噴射混凝土時產生的顫動;③在噴射過程中,噴頭與被噴面之間的距離比較小,并可以調節(jié)噴射的角度,使鋼筋網(wǎng)背陰面也能塞滿混凝土;④噴射過程中,隨時都能夠清除脫落于鋼筋網(wǎng)上的混凝土,以保證噴射混凝土質量。
1.4鋼支撐
鋼支撐是一種利用自身的剛度來穩(wěn)定巖土體的支撐方法,控制巖土體隨時發(fā)生的變形,一般在工作面開挖完成后,按設計間距立刻安裝,這樣能夠充分發(fā)揮鋼支撐的作用,穩(wěn)定巖土體。鋼支撐主要用于巖土體自身穩(wěn)定性極差的地層,通常有兩種形式,一種是用鋼筋制作的格柵鋼架結構,另一種是用型鋼制作的工字鋼支撐。并且鋼支撐經(jīng)常與噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)同時使用,以確保巖土體的穩(wěn)定。
1.5注漿導管超前支護
超前支護的方法有很多,如超前錨桿、超前注漿導管、管棚超前支護方法等,超前支護方法通常用鋼支撐作為已開挖部分的穩(wěn)定端。超前錨桿支護,其機理和工藝與錨桿支護類同,同時發(fā)揮錨桿自身的抗彎作用,穩(wěn)定開挖段的巖土體地層,但加固巖土體地層的作用較差。這里重點闡述注漿導管的作用機理。超前注漿導管在超前支護方法上的作用類似于超前錨桿,縱向支撐松散的巖體,在隧道開挖的開挖輪廓線施做,由后部的鋼支撐和前方未開挖部分巖土體支撐起中間部分的巖土體,起縱向梁作用。同時,由于通過對導管內注漿和砂漿錨桿注漿,漿液將進入巖土體的裂隙中,形成剛度較大的土層加固圈,提高了巖土體的穩(wěn)定性。這種方法對于裂隙發(fā)育的塊狀巖體效果為佳,超前注漿導管對巖土體的注漿加固作用較超前錨桿效果要突出。由于向巖土體內注入了漿液,填補了巖土體中裂隙,不但提高了巖土體的力學性能指標,同時起到了防水的作用。地下水往往會降低圍巖等級,不易使巖體失穩(wěn),發(fā)生坍塌。因此,這種方法對于含水地層的支護加固效果尤其顯著。
1.6管棚超前支護
管棚超前支護主要用于成拱效果非常差的巖土體地層,這種地層由于地層自重,產生較大的巖土體側向壓力,隧道內會發(fā)生縱向的坍塌,引起前方地層的陷落。為確保進洞的安全,首先在洞口部位施工管棚,采用直徑較大的鋼管超前布置在開挖的外輪廓線,超前的距離較大,形成縱向鋼梁的作用,可以有效地減小由于巖土體自重產生的側向壓力,穩(wěn)定前方地層。對于巖土體成拱作用極差的地層,這種方法非常有效,但是這種方法施工周期長。提高施工周期是非常關鍵的工作,為了提高巖土體的自身穩(wěn)定性,現(xiàn)在也常在鋼管上預留注漿孔,管棚施工完成后,進行巖土體注漿,可以發(fā)揮巖土體的自身成拱作用,減小鋼管的荷載,又能減小地下水對巖土體穩(wěn)定性的影響。管棚支護施工流程如圖3所示。
圖3管棚施工流程圖
2、結論
本文主要是針對隧道洞口段施工中施工方法的介紹。由于各項措施不是孤立進行的,根據(jù)圍巖情況、施工環(huán)境、工期要求等進行安全性、經(jīng)濟性比較,因地制宜采取綜合手段,才是確保施工順利進行的關鍵所在。綜合以往隧道洞口段施工的成功經(jīng)驗,提出以下結論和建議:
(1)重視各項準備工作。進洞前,制定完整的進洞方案(場地布置、噴錨支護及地表預加固措施、施工方法等),施工中重點隧道配備經(jīng)驗豐富的專職地質技術人員,及時掌握地質變化情況,并提出施工方案變更意見,確保施工安全。
(2)隧道洞口段(大約20 m范圍)施工是整個隧道掘進施工安全的關鍵。施工中應采用特殊的超強支護措施,寧強勿弱,防患于未然。
(3)對于偏壓、淺埋、滑坍等特殊地質條件,根據(jù)不同現(xiàn)場情況應該采用特殊預加固措施(高壓旋噴樁、大管棚、樁板墻等)。
(4)隧道洞口段采用臺階法施工時,盡量縮短臺階長度,以確保隧道穩(wěn)定性,第一環(huán)襯砌應及早成型。襯砌完全執(zhí)行先墻后拱,有仰拱的必須先做仰拱,盡早成環(huán)。
(5)對地層進行注漿加固和噴射混凝土支護等方法可以有效地提高結構的安全系數(shù),起到穩(wěn)定地層的作用。
參考文獻:
[1]李世輝.隧道圍巖穩(wěn)定系統(tǒng)分析[M].北京:中國鐵道出版社,1991.
關鑲詞:高速公路;隧道施工:風險動態(tài):反饋設計
中圖分類號:U412 文獻標識碼: A
前言:隧道工程項目是一個投資大、工期長、涉及面廣的復雜系統(tǒng)。在這些項目的建設和運營過程中,會存在許多不確定性和不可預見因素,因此,隧道工程建設中存在著較大的風險因素。為降低諸多風險因素對工程項目造成的不利影響,我們有必要在隧道工程施工中實施有效的風險管理。
一、風險評估概述
風險評估是建立在風險識別基礎上的,可分解為風險分析和風險評價兩部分。風險分析包括定性分析和定量分析。對項目風險發(fā)生的條件、概率和風險事件對項目目標的影響等進行分析和評估,并按照它們對項目目標的影響程度進行排序。風險評價是對風險的規(guī)律性進行研究量化分析。每一個風險都有其自身的規(guī)律、特點、影響范圍和影響量,可以通過分析將其統(tǒng)一為對成本目標和工期目標的影響,按貨幣單位和時間單位來計量。因此,應對羅列出來的每個風險作出如下分析和評價:風險存在和發(fā)生的時間分析、風險的影響和損失分析、風險發(fā)生的可能性分析、風險級別的確定、風險的起因和可控制性分析。
風險評價通常是憑經(jīng)驗、靠預側進行的,但也可以借助一些基本的分析方法。風險分析方法通??煞譃閮纱箢?,即定性風險分析方法和定量風險分析技術。具體方法如下:列舉法、專家會議法、頭腦風暴法、訪談、SWOT(優(yōu)勢、弱點、機會與威脅)分析、蒙特卡洛(Monte-Carlo )法分析、敏感性分析、決策樹方法、風險相關性評價、風險狀態(tài)圖分析。
二、高速公路隧道施工風險特征與產生機理
1、 風險特征
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;
1.2高速公路隧道施工風險帶有一定的隱蔽性;
1.3 發(fā)生隧道施工風險帶有一定的隨機性;
1.4 高速公路隧道施工風險發(fā)生后果的嚴重性;
1.5 隨著施工的深入,施工風險的可能性會加大;
1.6 施工風險與施工現(xiàn)場條件關系密切。
2、 產生機理
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(fā)性的特點。
2.2 施工難度大。
在通常情況下,高速公路隧道工程的規(guī)模都較大,而能夠提供的作業(yè)空間相對有限,所使用到的機械設備數(shù)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。
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(guī)模大、涉及面廣,因此往往在隧道施工過程中會出現(xiàn)因意識淡薄而產生施工風險的問題。
三、 風險評估風險指標的計算
1、地質條件的取值
根據(jù)《指南》中的內容,公路隧道總體風險評估指標包括地質條件G(包含圍巖情況、瓦斯含量及富水情況)、開挖斷面A、隧道全長L、洞口形式S以及洞口特征C五大方面,風險指標值R=G×(A+L+S+C),這樣就將隧道的風險指標定量化為了一定的數(shù)值。從公式R=G×(A+L+S)可以看出,地質情況G占有的權重很高,地質情況的惡化往往會造成風險指標值的顯著提高,但從《指南》中會發(fā)現(xiàn)當G取值為0時,無論開挖斷面、隧道全長、洞口形式、洞口特征各取值為多少,最后都將得出隧道總體為低度風險,這顯然是不合理的。所以針對這種問題應規(guī)定G值不小于1,即當G值為零時取G=1。在確定地質情況G的取值時,要確定隧道圍巖狀況a的取值,圍巖狀況a的取值依據(jù)見表1。
圍巖狀況的確定依據(jù)主要是Ⅴ、Ⅵ級圍巖長度占隧道全長的百分比,然而在實際的風險評估過程中往往存在著這樣的隧道,其Ⅴ、Ⅵ級圍巖所占比重可能不高,僅僅為20%,根據(jù)《指南》圍巖狀況a取值為0,但是其隧道當中一次存在的Ⅴ、Ⅵ級圍巖長度30m,長距離的Ⅴ、Ⅵ級圍巖隧道施工會提高隧道施工的風險,所以在進行圍巖狀況的取值時,更客觀的方法應當引入Ⅴ、Ⅵ級圍巖最長連續(xù)長度這一指標,與Ⅴ、Ⅵ級圍巖占全長百分比這一指標采取并集運算的方式,詳細表述見表2。
2. 1
專一項風險評估流程
通過公路隧道風險評估的實踐,發(fā)現(xiàn)《指南》中對于風險源和風險事件兩個概念有些混淆,顧名思義風險源表示引發(fā)風險事件的原因或因素,包括地質條件、氣候條件、人為因素等等,從概念上出發(fā)風險源只是誘因,本身不是風險事件,也不一定會形成風險事件,而風險事件表示具體的風險事故?!吨改稀樊斨械娘L險估測建議應是針對風險事件,比如塌方、瓦斯爆炸等等,分析這些具體事件發(fā)生的概率及產生的影響;風險源普查的作用主要是找出產生風險事件的誘因,從而能夠全面分析風險可能性。在實際的評估過程中還發(fā)現(xiàn)針對某一特定的公路隧道工程進行專項風險評估,往往很難準確快速地確定風險評估的內容,很難找到切入點,《指南》中提出了瓦斯爆炸、塌方、圍巖穩(wěn)定等等風險事件供評估人員進行參考,結合《指南》中已有的內容與實際的評估過程,提出了如下的專項風險評估流程:首先對該隧道進行施工作業(yè)分解,針對整條隧道施工作業(yè)總體分解為:左右線洞口明挖施工、洞口暗埋段施工、巖溶段開挖施工、隧道正常段開挖施工四大部分;然后進一步細化到施工單元步,包括:爆破開挖、支護、防水、洞口邊仰坡防護等等;之后通過專家調查法分析各施工單元步當中包含的風險事件及風險源,隧道專項評估的重大風險事件一般主要包括:洞口失穩(wěn)、塌方、大
變形、結構損壞、瓦斯、滲漏水及環(huán)境影響,風險源的普查可以按照建設條件、結構因素、施工因素三方面進行。最后按照施工作業(yè)劃分板塊,對單元施工步進行風險源普查與風險事件分析,結合《指南》中參考提供的風險事件評估方法進行專項風險評估。
四、 公路隧道施工風險的技術應對措施
1、 崩塌和塌方
在開挖隧道的過程中,有很多原因都可能導致塌方問題的出現(xiàn),通常情況下我們將其歸納為兩大類,第一類是自然因素的影響,如地下水變化、地質條件以及受力狀態(tài)等,第二類則為人為因素的影響,如不合適的設計方案或是施工方法等,針對隧道施工中的崩塌和塌方的風險,我們可以采取以下的技術措施:應采用圍巖“預加固”的技術,從而提升圍巖的性能指標。
2、 巖溶
當隧道穿越的巖層是有可溶性的,那么就會出現(xiàn)巖溶的問題,常采用以下的處理措施:(1)對小型的溶洞進行堵塞的處理,常采用漿砌片石、換填片石和干砌片石對位于隧道底部的小溶洞進行回填和壓實,如果小溶洞是位于隧道邊墻的位置處,那么就應用漿砌片石將其封堵,重點做好混凝土襯砌的封閉工作。(2)對較大規(guī)模的溶洞進行處理時,常采用的技術措施為跨越,如拱橋跨越、簡支梁跨越、邊墻拱跨越和棧橋跨越等,也可以采用支承強加固的措施,如挖孔樁支頂加固、拱橋支頂加固和支承柱加固等;(3)在巖溶隧道的施工階段,應采用管棚注漿綜合預加固的技術,微震爆破,重點做好初期防護工作。
3、 巖爆
在隧道地下工程的開挖階段,由于開挖卸荷情況的存在,那么洞壁的應力就會出現(xiàn)重新分布的情況,儲存在巖體中的彈性應變能就會得到釋放,從而出現(xiàn)剝落、彈射以及爆裂松脫的現(xiàn)象,這就是所謂的巖爆現(xiàn)象。而在出現(xiàn)了巖爆后,我們常采用以下的技術措施:在設計文件中如果有埋藏較深并且地質堅硬的巖層這類地質,那么就要提前制定好防范措施。巖爆通常都發(fā)生在新開挖的工作面或是其附近位置處,多為拱腰部位或是頂部,因此,這些部位應是保護施工人員的重點部位。常采用超前釋放孔的方法來降低巖爆發(fā)生的概率,并且盡可能的釋放巖層的原始應力。
4、 涌水
作為較為常見的一類地質災害,大型溶洞、金屬礦山積水、老窖積水以及斷層等不良地質都是以出現(xiàn)涌水的問題的,常采用的技術措施為:科學的確定溶洞的水源流向以及溶洞與隧道的位置關系,常采用的方法為泄水洞、暗管、暗溝、鋪設排水溝以及開鑿引水槽等;之后應將水堵住,暗河以及溶洞并不會有太大的流水量,如果有其他的分支和出口,應采用注漿堵水的方法。
五、結束語
綜上所述,工程風險是隧道工程必須面對的一個重大問題。如何才能降低損失并化解風險是學術界和工程界共同面臨的一個重大課題。風險管理者只有通過全面的識別、細致的分析、合理的評判、恰當?shù)奶幚砗蛯崟r的監(jiān)控,才能使工程免遭重大損失.保證工程效益。
參考文獻:
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關鍵詞:鐵路電氣化 隧道 預埋槽道安裝
0 引言
近年來,隨著我國鐵路建設日新月異的發(fā)展,對施工人員的施工經(jīng)驗、技術水平、職業(yè)道德和責任心等要求越來越高。四電接口工程本身不是復雜的施工項目,但由于既涉及到土建專業(yè),又與電氣化、電力、通信、信號等站后專業(yè)密切相關,四電接口工程主要是細部的接地鋼筋、接地端子、貫通地線、預埋件等細小內容,容易被忽視。但是后期土建與四電施工交接時,問題卻不容小窺。
1 工程概況
武黃城際鐵路主要以路基和高架橋為主,本標段施工的線路內只有兩條短隧道,分別長105米(包含明洞36米)和175米(包含明洞64米),均為單洞雙線隧道??紤]工期及現(xiàn)場路線的具體情況,兩隧道工期短、距離近,所以項目部決定采用先后順序施工,兩條隧道共用一部臺車。首先施工105米短隧道,兩個月內貫通,然后開始二襯施工。本工程根據(jù)建設單位提供的隧道施工臺車資料,兩隧道模板臺車長度9.5米。
2 施工方法
2.1 槽道定位前準備
2.1.1 依據(jù)臺車模板槽道開孔圖,在模板臺車上放樣,確認無誤后,切割焊開定位孔。螺栓二次定位安裝長孔,每根槽道上固定點數(shù)根據(jù)槽道長度具體確定,隧道頂部的弧形槽道固定點,見下圖。
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2.1.2 開孔如與臺車模板的加固支撐、頂升固定點及各種連接結構相沖突,應對開孔位置適當進行調整。(因為業(yè)主方未給出具體的臺車設計圖,難免使得開孔點與臺車主體支撐結構重疊)
2.1.3 檢查槽道內發(fā)泡填充物的完整狀態(tài),如有殘缺,應進行填補。
2.1.4 兩根一組的槽道,根據(jù)設計要求的槽道平行間距,用截面不小于16的圓鋼鋼筋焊接牢固。每組槽道焊接鋼筋數(shù)量不少于3根,呈八字形分部。鋼筋應與槽道的錨腳焊接,不得直接與槽道本身焊接,焊縫進行噴鋅處理。
2.2 槽道一次定位
2.2.1 按槽道里程,將襯砌臺車頂推到位,槽道里程誤差最大誤差控制在50厘米內。
里程對準后,橫向、徑向調整臺車模板,使得臺車軸線與線路軸線一致。
2.2.2 綁扎襯砌第二層鋼筋網(wǎng)片后,測量出槽道布置位置,在鋼筋網(wǎng)外層將事先焊接好成組槽道就位。
2.2.3 確保每根弧形槽道錨桿與襯砌結構的三肢鋼架及鋼筋網(wǎng)進行可靠焊接。
2.2.4 在槽道后部錨桿處,垂直槽道方向,間隔綁扎幾根短筋,長約40毫米,將錨桿和短筋綁扎固定在鋼筋網(wǎng)上。
2.2.5 根據(jù)接地要求,將槽道錨桿與相應的接地鋼筋可靠焊接。
2.2.6 將槽道與模板固定點位置(開孔位置)的發(fā)泡填充物扣除。
2.3 槽道二次定位
2.3.1 臺車移動就位到指定位置后,油缸頂升拱頂、拱腰模板到位,與網(wǎng)片鋼筋上固定的槽道接近貼住后,通過二次定位孔,找到并調整槽道位置。一根槽道用一個順路線開孔,一個垂直線路開孔固定及進行調整。
2.3.2 將T型螺栓穿過鋼模板上的二次定位長孔,放入槽道,水平旋轉90°后可參考T型螺栓安裝外部檢查標準(即后部壓痕垂直于槽道方向)。
2.3.3 將開孔封堵鋼板安裝在二次定位的T型螺栓上,扭緊螺母,使槽道緊貼模板,進行模板上精確的二次定位。
2.3.4 對模板上開的二次定位孔需要采用可靠的封堵,封堵鋼板可采用鉚釘與臺車模板固定,確保局部不會出現(xiàn)漏漿,脫模后造成外觀缺陷。
2.4 澆筑及脫模
2.4.1 臺車模板封堵完后,進行二次襯砌澆筑。
2.4.2 襯砌脫模:T型螺栓螺母松開后,打開開孔封堵,旋轉T型螺栓90°拔出螺栓,收回模板脫模,T型固定螺栓、螺母可重復使用。
2.4.3 將槽道固定點處重新填補上發(fā)泡填充物,做好后序養(yǎng)護工作的防護。
2.5 注意事項
2.5.1 預埋槽道的錨桿與鋼筋網(wǎng)片沖突時,適當調整鋼筋,不允許切斷錨桿。
2.5.2 槽道內發(fā)泡填充物在檢測試驗和接觸網(wǎng)安裝階段時方可剔除。
3 存在的問題
臺車長度與預埋槽道里程在設計及施工中發(fā)生矛盾,本標段內兩隧道設計臺車長度9.5米,每版二襯施工長度大概在9.2米,而各組槽道之間距離不一;明洞變形縫及圍巖級別變化段沉降縫導致襯砌施工長度長短多變;兩條隧道預埋槽道位置、型號、間距等不同;臺車轉場后重新拼裝,二次使用。
以上原因導致臺車開孔位置不斷調整更換,開孔越來越多,施工后期臺車孔洞隨處可見,大小總計約30個以上。再加上轉場后臺車經(jīng)過二次拼裝,整體質量和外觀較新進場時有大幅度下降,使得后期襯砌質量大不如前。本工程中二襯屬于清水混凝土,無外部裝飾,永久外露。臺車開孔因人為及條件限制補漏不徹底,拆模后混凝土面凹凸不平,孔洞漏漿、麻面嚴重,裝修后顏色難以統(tǒng)一,即使經(jīng)有經(jīng)驗工匠修補,在100米短隧道內,光線充足,修補痕跡仍清晰可見。
4 解決方法
針對以上問題,項目部組織各方相關人員展開技術研討,從上級專家到一線施工人員,一同尋求解決方案,討論方向由最初的二襯裝修轉向臺車開孔。最終決定改變槽道定位方法,遏制襯砌質量逐漸惡化的趨勢。
具體方法如下:①采用φ12圓鋼加工成L型,長端30公分,短鉤5公分。②槽道在加工廠事先進行加工。將L筋短鉤底面與槽道外露面齊平,長端與槽道背部錨桿焊接牢固。短鉤朝向與槽道垂直。每根槽道根據(jù)長短適當焊接3~5根L筋。③槽道安裝定位時,直接采用L筋短鉤與臺車表面焊接取代臺車開孔、T型螺栓固定的方式。④L筋與臺車焊接方法采用點焊連接,避免脫模時由于焊接過于牢固而牽動槽道。⑤拆模后焊點采用磨光機打磨平整,涂刷脫模劑后無明顯損傷。
采用以上方法固定槽道后,收效良好,只是對于本工程來說,改進稍晚,如能及早發(fā)現(xiàn),相信襯砌質量能夠有很大改善。應注意的一點就是臺車拆模時間按照以往施工經(jīng)驗應該適當延長。
【關鍵詞】公路隧道;檢測;安全
隧道作為地下的結構,由于地質條件不定性,再加上自然災害侵襲,會使在施工及建成后運營期間出現(xiàn)一系列的病害。如滲漏水、襯砌開裂及腐蝕、坍塌等這些病害會很嚴重威脅隧道結構的安全、縮短隧道使用壽命。為此,對運營隧道要進行安全性評估,在公路隧道產生比較大病害前期采取措施并且進行治理,控制和減少公路隧道事故的發(fā)生。
一、隧道安全現(xiàn)狀與檢測方法
由于公路隧道災害事故的頻繁發(fā)生,各國家都在為如何從其中獲取教訓來防患于未然,紛紛提出改善措施從而來提高隧道安全技術方面。例如歐洲公路隧道密集,對其研究公路隧道安全較為深入,成果頗多。1999年以后,歐洲公路隧道在發(fā)生數(shù)起重大傷亡的事故后,引起歐盟的反思和重視,隨即在2000年建立專門機構EuroTest,主要負責檢查并評價現(xiàn)歐洲公路隧道的安全性能與風險程度,為其進行參考與改善。我們國家的《公路項目安全性評價指南》中對隧道安全性評價有大致的規(guī)定,但是評價標準是基于現(xiàn)有規(guī)范和經(jīng)驗,而且評價標準比較模糊乃操作性差,特別是對隧道機電系統(tǒng)的評價標準,基本上是空白的。然而現(xiàn)目前國內的隧道安全性評價研究都是基于灰色理論和模糊數(shù)學的方法進行的。且方法理論體系陳舊,然而評價過程中權值的確定還具有很大的人為因素影響,所以評價的結果很難以讓人信服。
最常見的檢測方法進行一定的評價,以便于檢測方法的選擇提供有效的依據(jù)。目的是為了很好的區(qū)分優(yōu)點和缺點。一般情況下進行選擇時,更加合理的進行選擇,為公路隧道提供更大的安全保證。
(一)目測法
此方法是通過目測的技術手段,針對工程施工的工序、平整度和藝術效果、及縫隙是否符合標準要求的檢測項目要進行目測,從而確定其質量是否達到合格。目測目前是一個工程合格檢查的主要手段之一。
(二)聲波反射法
主要是通過對投射波和反射波的分析確定襯砌混凝土的健康狀況,從而判斷 出混凝土內部是否存在缺陷、圍巖和襯砌體的結合情況。此方法測試是根據(jù)超聲 波在穿過混凝土時,在波形、缺陷區(qū)的聲時、波幅和頻率等等參數(shù)所發(fā)生的變化從而來進行判斷的一種技術。
(三)量測法
用量測工具對其各項施工情況進行測量檢測,是通過對比測量值和標準所規(guī)定及施工規(guī)范所規(guī)定的偏差值來進行比對的,確保判斷質量是否合格。
(四)地質雷達法
是通過雷達發(fā)射電磁波,來利用電磁波在不同介質中反射的情況和速度,確定目的物的位置以及形狀。由于地質雷達檢測采用先進的連續(xù)掃描無損探傷技術從而能夠全方面的對其實時的檢測,是一種高效、經(jīng)濟、便捷的無損測量檢測技術,現(xiàn)如今應用的很廣泛。
(五)沖擊回波法
工作原理:利用短時的機械沖擊波產生的低頻應力波傳播到結構的內部,當遇到缺陷或構建另一面時被反射回來,從而被安裝在附近的傳感器所接收、并且被送到數(shù)據(jù)處理器中進行處理,通過對時域和頻域的分析即可得出混凝土的缺陷的深度或厚度,對缺陷進行準確的定位。
(六)高密度電阻率法
高密度電阻法檢測的參數(shù)也是電阻率,被檢測的狀態(tài)不同,電阻率也不同。高密度電阻法應用于野外數(shù)據(jù)采集時候,速度非常快而且精度非常高,結果資料也更加的直觀。因此,在隧道底充層、仰拱結構狀態(tài)、底板、隧底病害等方面具有廣泛的應用。
二、隧道檢測項目方法及結果分析
(一)隧道切面內輪廓檢查
斷面檢測根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,每20m測量一個斷面,對于病害嚴重部位加密,通過對已完成二襯和初襯部分隧道斷面來進行量測,從而判斷是否滿足設計斷面輪廓要求。
(二)襯砌缺陷和滲漏水檢查
檢查采用步行方式,配備檢查工具和設備,進行目測或量測的檢查。主要采用目測配合皮尺、鋼卷尺、寬度觀測儀等量測設備,針對洞口、襯砌等進行外觀檢查,包含襯砌裂縫形態(tài)和分布、混凝土外觀缺陷、滲漏水分布及程度等。
(三)襯砌厚度、空洞及不密實帶檢查
采用由瑞典MALA公司生產的RAMAC型地質雷達,根據(jù)場地具體情況以及隧道各個部分在結構受力方面的重要性,原則上在每個隧道都應該分別在拱頂及左右拱腰各布置一條測線,但由于檢測施工條件的限制,在隧道樁號K6+790~K6+798布置了拱頂以及左右拱腰測線,并且在已建成部分全長范圍內左右邊墻布置長測線。同時在測線上選取典型位置鉆孔取樣,并對鉆孔取芯襯砌厚度與設計襯砌厚度進行比較,分析實際襯砌厚度是否滿足設計和穩(wěn)定性的要求,同時檢測初襯壁后空洞與密實狀態(tài)。
三、公路隧道安全風險
(一)安全
安全是一種可能造成隱患損失的狀況或者是降低一種潛在危害的來源。安全性是指隧道系統(tǒng)的安全程度,應該先有穩(wěn)定可靠性才應該有安全性。當危險性越來越大時,安全性能才會越低;反之,當危險性越來越小時,安全性能才會越高。顯然可靠性能從而提升了安全性等級,但沒有直接關系,只有在設定目標時候才有特定的關系。
(二)幾率
為當計算出特定的事件或結果的可能性,以可能發(fā)生事件和特定事件結果的比率。在幾率的理論中,幾率是用以描述某個事件發(fā)生的可能性,而試驗應該指的是觀察值,試驗可能的結果被稱為事件,然而事件的集合被稱為樣本空間。
(三)風險
風險的定義有很多很多,按照簡單的說就是危險或事故發(fā)生的可能性,再或者就是暴露于危險環(huán)境當中。再清楚一點解釋,就是以在某活動過程中存在的可能危機,將導致不安全狀態(tài)所發(fā)生有害后果幾率。
四、隧道檢測存在問題及環(huán)境評價
(一)成本昂貴
為了保證檢測性能和取得精確的檢測,采用的是國內外最先進的設備和技術,從而造成設備費用昂貴成本過高。
(二)處理軟件
由于隧道檢測的復雜性和特殊性,造成隧道處理軟件在很大程度上都不能完全達到自動處理的效果,基本上都需要人工參與,效率比較低。
隧道的運行安全受靜態(tài)安全影響因素即交通工程設施條件、道路條件、環(huán)境條件以及動態(tài)安全影響因素即氣候條件、事故條件及交通條件等多種因素影響。分析各類因素對隧道運行安全的影響,應先對隧道運行環(huán)境進行描述,運行環(huán)境主要評價指標主要分兩類:道路環(huán)境和氣候環(huán)境。
結語:
質量和安全是公路隧道建設的關犍。涉及到公路的使用和社會功能、使用期限,甚至可能威脅到人們生命財產,因此選擇合理有效檢測的方法,實施有效的工程檢測是公路隧道建設中關鍵技術之一,我國公路隧道修筑記錄在不斷被刷新、施工技術難度也在大大不斷增加。對于公路隧道來講,合理、科學、安全的設計、管行車下的安全問題具有十分重要作用。因此,評價高速公路隧道整改意見對于我國高速公路隧道的建設有重要的指導作用。
參考文獻:
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作者簡介:
【關鍵詞】礦山場區(qū);公路隧道工程;施工塌方;主要原因;防御處理技術
在礦山場區(qū)存有大量地質不良的地段需要進行公路隧道工程的修筑,在修筑過程中往往會遇到洞頂圍巖下塌、側壁滑動等現(xiàn)象,甚至會發(fā)生冒頂?shù)葒乐厥鹿?,這些現(xiàn)象在施工中稱為塌方。塌方威脅人生安全、使施工延誤工期、圍巖更不穩(wěn)定。故在施工中應預防其發(fā)生,發(fā)生塌方后需及時準確處理,減少塌方帶來的危害。
1.礦山場區(qū)公路隧道工程施工塌方的主要原因
在礦山場區(qū)公路隧道工程施工中塌方一般是地質不良、設計定位不當、施工方法不正確等原因引起的。地質條件是造成塌方的基本因素。穿越斷裂褶皺帶,穿越嚴重分化的破碎帶、堆積層等容易產生塌方。地下水往往也是重要因素,地下水豐富易造成塌方。地質勘探需要仔細周密。掌握資料不夠時本應避繞的不恰當?shù)奈恢脮e誤的定位通過,繪施工留下了隱患。或因沒有準備,在施工時造成塌方。
(1)施工是引起塌方的直接因素,對地質情況掌握不夠,從而選擇不合適的施工技術,(如不恰當?shù)募庇谶M洞、炸藥用量過多、支護不及時不牢靠、圍巖暴露時間過長、爆破方法選擇的不恰當?shù)龋蜻x擇了不合適的圍巖情況的施工方法,(如本應小斷面開挖,結果采用了大斷面開挖法,或應先拱后墻法,而采用了先墻后拱法等)并且又未采取其他補救措施,則會造成圍巖塌方,甚至由于塌方處理不當也會造成再次塌方或引起更大的塌方。
(2)施工前要仔細核對設計文件,并需作必要的補測和驗證。預防可能發(fā)生塌方的區(qū)段,事先做好必要的準備,并在施工中采取相應的措施,如在不良地質段采用先排水、短開挖、弱爆破、強支護、快襯砌、各工序緊跟的措施,消除不利因素,盡快修好襯砌,避免塌方發(fā)生。
(3)塌方似乎是突然發(fā)生的,但實際上是有一定征兆的,在施工中還需要加強觀察分析。例如頂部圍巖裂縫旁出現(xiàn)巖粉,或洞內無故塵土飛揚、或不斷掉小石頭、或圍巖裂縫逐漸張大等,說明塌方即將發(fā)生;支撐壓壞或變形加大,說明圍巖壓力再加大,有塌方的可能性;圍巖中突然出水或水壓突然增加,要注意是否即將發(fā)生塌方;地下水沖走裂隙中的填充物,會使圍巖松動下榻,當水有濁變清,說明裂隙中充填物已沖走很多,水量加大,則可能有塌方;洞頂?shù)嗡恢貌欢?,來回移動,表明巖體在變形,當變形達到一定程度有可能塌方,即所謂“漢留淋漓,塌方先兆”。還有許多,在實踐中總結得出的塌方征兆,應當在施工中注意觀察。一般說來,塌方是可以預見的。當發(fā)現(xiàn)支撐變形加大,或被壓壞,則應及時加固,以防圍巖進一步松動而造成塌方。觀察到異常情況,應認真分析,交接班時要交待清楚,做好準備,及時處理。
2.礦山場區(qū)公路隧道工程施工塌方處理技術的分析
2.1開挖是礦山場區(qū)公路隧道施工的關鍵環(huán)節(jié)
開挖工作是隧道施工的第一流程,開挖工作的優(yōu)越與否直接影響隧道施工的安全、質量和效益。提高光面爆破,可以減少對圍巖的擾動,減少應力集中,有利于自然拱的形成,便于噴砼工藝,因此,隧道施工安全的關鍵是開挖。良好的光面爆破可以減少超欠挖,這樣減少了欠挖處理及超挖石碴的外運量,減少襯砌時砼的回填量,而且砼襯砌厚度均勻減少了應力集中。因此,開挖也是影響隧道襯砌工作的關鍵。
開挖是關鍵,還在于開挖決定了隧道的初始幾何尺寸,表明了隧道的貫通及誤差,一旦開挖出了問題,其它后續(xù)工序也就失去了意義,再次施工安全就很可能得不到保障。
爆破參數(shù)設計是光爆控制的重要環(huán)節(jié),在綜合考慮圍巖狀況、巖石整體性好壞、節(jié)理裂隙發(fā)育規(guī)律等多方面因素后,精確合理地設計爆破參數(shù),降低工料消耗,提高光面爆破效果。鉆孔設備的選擇對光面爆破的效果起重要作用,目前隧道開挖絕大多數(shù)采用人工開挖的方式,因此,操作手的經(jīng)驗及熟練程度至關重要。很多項目在施工隧道前對操作人員進行了崗前培訓,操作人員在施鉆時抓住了“準、平、齊、直”的要點,同時對風槍進行了適當改進,改造了部分風槍油壺的位置,減少了鉆爆形成的臺階,拱頂和邊墻光面爆破均達到了很高的水準。
2.2防坍是保證隧道施工安全的最重要環(huán)節(jié)
開挖中最重要的一點就是防塌。山嶺隧道施工絕大部分采用傳統(tǒng)的施工方法――鉆爆法施工。鉆爆法施工的山嶺隧道由于受炸藥爆破震動的影響,破壞了原有巖體內部受力平衡,當施工方法不當或支護不力時,圍巖就會因失穩(wěn)而發(fā)生坍塌。因此,采用鉆爆法施工的山嶺隧道如何防止坍方是確保隧道施工安全和工程質量的關鍵。
2.2.1選擇合適的施工方法
隧道施工過程和方法是多種多樣的,目前在我們經(jīng)常采用的礦山法中大致有全斷面法、臺階法和分部開挖法三大類。
在當前的施工實踐中,采用最多的方法是臺階法(含環(huán)形開挖預留核心土法),其次是全斷面法。在大斷面隧道中,中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和雙側壁導坑法采用較多。選擇施工方法,并不完全決定于地質條件。地質條件僅僅是選擇施工方法的一個因素,而更應強調的是:施工方法必須符合快速、安全、質量及環(huán)境的要求。其中環(huán)境因素有時成為選擇施工方法的決定性因素。
2.2.2各種施工方法在不同圍巖和隧道中適用情況
全斷面法。適用于單線鐵路隧道Ⅰ~Ⅲ級圍巖、鐵路雙線隧道及公路隧道Ⅰ~Ⅱ級圍巖地段。通常采用全斷面鉆孔一次起爆方法。為控制好開挖輪廓,減少超欠挖,提高光面爆破效果,可推廣預留光爆層的開挖方法。
臺階法。適用于單線鐵路隧道Ⅲ、Ⅳ級圍巖、鐵路雙線隧道及公路隧道Ⅲ級圍巖地段。臺階數(shù)量和長度,要根據(jù)圍巖條件而定。Ⅲ級圍巖一般采用兩臺階法;Ⅳ級圍巖及Ⅲ級偏弱圍巖,可改用三臺階法。
分部開挖法。分部開挖法主要有雙側壁導坑法(適用于單線鐵路隧道Ⅴ、Ⅵ級圍巖、鐵路雙線隧道及公路隧道Ⅳ~Ⅵ級圍巖)、中隔法(適用于單、雙線鐵路隧道Ⅴ級圍巖、淺埋隧道及三線隧道)或交叉中壁法(適用于雙線、三線隧道Ⅴ、Ⅵ級圍巖及淺埋隧道)。這些施工方法也適用于對地表沉降有嚴格限制的城市公路隧道。
雙側壁導坑法在控制地中和地表下沉方面,優(yōu)于其它施工方法。此外,由于兩側導坑先行,能提前排放隧道拱部和中部土體中的部分地下水。為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。因此城市淺埋、軟弱、大跨公路隧道和山嶺軟弱破碎、地下水發(fā)育的大跨隧道可優(yōu)先選用雙側壁導坑法。
3.結束語
綜上所述,礦山場區(qū)公路隧道施工預防塌方非常關鍵,也關系到企業(yè)信譽、職工的生命和財產,必須高度引起重視,除按以上經(jīng)驗處理外,要多注意觀察,發(fā)現(xiàn)問題及時處理好,必須選擇有經(jīng)驗的施工隊伍和技術管理人員,盡量選用先進的施工技術,結合實際地質條件,只有這樣才能防范塌方事故在礦山場區(qū)公路隧道工程施工過程中出現(xiàn),才能降低對國家及人民造成的財產損失及人員傷亡,推動礦山公路事業(yè)的快速發(fā)展。
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技 術 路 線
1.研究內容
1)結合承德市在建的山嶺公路隧道如伊次梁隧道、茅荊壩隧道等,對隧道施工工作面前方地質情況,特別是對可能發(fā)生的地質災害如軟弱不良地質段、突水等情況進行超前地質預報;2)物探方法(主要指地震方法)及相應的先進儀器在隧道地質災害超前預報中的應用;
3)隧道災害治理方法:根據(jù)對公路隧道施工前方的地質預報,提出正確的施工方法,特別是對于公路隧道地質災害的避免方法,以減小經(jīng)濟損失與人員傷亡。
2.本課題的創(chuàng)新點和研究必要性
隧道工程施工地質超前預報工作是選擇正確施工方法與支護方式的必要條件和前提,施工方法和支護方法的正確選擇是隧道減輕和避免地質災害的途徑。
隨著物理探測技術及儀器的發(fā)展,采用先進的物理探測技術,結合以前已經(jīng)應用的種種地質超前預報方法,形成新的綜合的隧道地質超前預報方法,提高地質超前預報的準確性,已經(jīng)非常必要和可能。并且,綜合測試預報方法已經(jīng)在鐵路隧道施工過程中得到初步嘗試,在公路隧道施工工程中應用卻還不常見。同時,原有的物探方法(如聲波探測,淺層地震探測等)在隧道施工超前地質預報應用時占用較長的時間和預報距離較短等,沒有得到施工單位的廣泛的應用。
本課題將結合承德市在建公路隧道工程,在公路隧道施工中,將具有國內國際先進水平的測試儀器T202(TuelSeismicPrediction)測試儀器應用于公路隧到施工地質超前預報,并進行全面的地面與洞體內的地質分析,形成公路隧道施工地質超前預報的綜合方法,減少物理探測方法占用施工時間,并根據(jù)超前地質預報給出正確的施工和支護方法,為公路隧道經(jīng)濟快速施工提供有力技術支撐。
3.研究技術路線
依據(jù)公路隧道的地質條件,擬采用全面超前地質預報技術路線,即全面隧道施工地質災害超前預報技術路線。主要包括以下幾方面內容:
1)河北省內公路隧道災害發(fā)生的形式及傳統(tǒng)處理方法
a)根據(jù)河北省已建及在建的公路隧道,調查隧道在施工過程中地質災害產生的形式,分析災害的發(fā)生原因及現(xiàn)行處理辦法。詳細了解施工單位對于工作面前方地質狀況估計的原有方法及效果,以及對于不良地質段產生地質災害的防治技術及效果。在調查基礎上,對這些防治方法進行綜合分析,并對其中適合推廣的技術進行歸納總結。
b)對近年內國內外的公路隧道施工地質災害超前預報方法及超前支護等處理方法進行分析與總結。
2)公路隧道洞區(qū)主要不良地質分析與宏觀預報
主要包括如下工作:
a)深入的隧道地面地質調查
b)隧道地質條件分析
c)宏觀預報
在隧道所在地區(qū)地面地質詳細、深入調查的基礎上,通過隧道地質條件分析,宏觀預報隧道施工過程中可能出現(xiàn)的主要不良地質體的成因、性質、類型、位置和規(guī)模。
d)長期超前地質預報
在宏觀預報的基礎上,應用T探測和地面地質體投射法等技術手段,對隧道圍巖不良地質體進行長距離超前地質預報。
e)短期超前地質預報
在長期超前地質預報的基礎上,運用掌子面編錄預測法和不良地質前兆預測法等技術手段,對隧道不良地質體進行短距離超前預報。預報距離一般為掌子面前方15~30米以內。
3)公路隧道施工地質災害臨近警報
在長期、短期超前地質預報的基礎上,應用施工地質災害的一系列監(jiān)測、判斷技術手段,對可能發(fā)生的施工地質災害及時發(fā)出臨近警報。主要包括如下內容:
a)塌方地質體性質鑒定和監(jiān)測技術
主要包括:斷層破碎帶和巖溶陷落柱等塌方不良地質體性質的鑒定和區(qū)分技術,涌水量、巖爆等的監(jiān)測預報技術。
b)施工地質災害能否發(fā)生的判斷技術
這是施工地質災害警報技術中最關鍵的技術,也是第二步的工作。主要包括:塌方、突泥突水等重大施工地質災害發(fā)生可能性的一系列判斷技術。
4)公路隧道施工地質災害預防及處理方法
通過隧道地質超前預報技術,對公路隧道施工前方不良地質段提出正確的開挖支護方法及相關超前處理措施,防止地質災害發(fā)生。系統(tǒng)總結利用綜合探測技術對公路隧道施工地質災害的預報與防治技術。
4.主要經(jīng)濟技術指標
1)運用T(TuelSeismicPrediction)探測應達到的主要技術指標
①探測距離一般為掌子面前方300~500米,最大可達1500米;但有效預報距離僅為掌子面前方100米。
②最高分辨率為1米3的地質體;
③預報不良地質置的精度可達90以上;
④預報不良地質體規(guī)模的精度可達85以上。
2)地面投射法應達到的技術指標
①有效預報距離可達掌子面前方150米,最高分辨率為1米地質體;
②對不良地質性質的判斷,精度一般可達到基本正確;
③對不良地質位置的判斷,精度一般可達以上90以上;
④對不良地質規(guī)模的判斷,精度一般可達85~90以上。
關鍵詞:隧道襯砌;規(guī)定;施工;維護;技術
中圖分類號:U455 文獻標識碼:A
在高速公路隧道施工過程中,開挖坑道進行的短暫支撐不足以滿足公路隧道穩(wěn)定的基本需求,為了避免長時間暴露在空氣中引起的風化、松垮等現(xiàn)象的發(fā)生,增加隧道圍巖的穩(wěn)定性,還需要繼續(xù)對隧道進行襯砌施工等加工。此外,長時間的公路使用會使隧道產生不可避免的損害,為了使公路隧道長期保持高質量、維持隧道原狀,隧道還應時刻進行維修。
1隧道襯砌施工的基本規(guī)定
襯砌是公路隧道修建過程中的重要方法之一,包括整體式襯砌和復合式襯砌。根據(jù)不同的圍巖類別、地理環(huán)境、施工難易程度等,應采用不同襯砌類型、方式和尺寸。必要時,還需要進行適當?shù)膶嶒灱右源_定。
1.1 套路隧道襯砌設計
在隧道洞口設置加強襯砌段,長度應大于10m。圍巖較差段像圍巖較好處延伸,長度應大于5m。偏壓襯砌段像一般襯砌段延伸,長度應大于5m。設置仰拱隧道路面下方用混凝土回填軟硬地層交界處或襯砌交換出設置沉降縫。
1.2 隧道襯砌施工一般規(guī)定
隧道襯砌施工時,各尺寸大小必須符合公路隧道設計要求襯砌與隧道建筑限界保持距離施工縫、沉降縫、施工縫及與其相結合部位進行防水處理隱蔽工程須在質檢合格后方可進行施工過程中如果遇到地質情況與設計情況相悖,需要重新設計并經(jīng)正規(guī)變更手續(xù)才能繼續(xù)進行施工。
2幾種先進的隧道襯砌施工技術
2.1 雙圓盾構法隧道襯砌結構施工技術
上海市隧道工程研究院在隧道襯砌施工方面發(fā)明了獨特的雙圓盾構法隧道襯砌結構施工技術方法,首先包括管片預制以及板塊拼裝,在拼裝時,按照由下到上的方法首先拼接地步模塊,然后拼接兩邊的標準塊,其次進行封頂,拼接小飛鳥模塊,最后就可以安裝立柱模塊。其次,研究院還發(fā)明了襯砌圓環(huán)拼接。通過這樣的兩種方式,不僅有效地節(jié)約了空間,還減少了對整個工程的投資,避免了資源大量浪費,提高了施工效率和質量。為此,研究院在2003年申請了“雙圓盾構法隧道襯砌結構施工方法”專利,并且于2006年7月獲得授權,是我國在隧道襯砌方面的一項重要突破。
2.2 大斷面、多斷面隧道襯砌施工技術
中鐵二局股份有限公司發(fā)明了大斷面、多斷面隧道襯砌施工方法,此方法通過對不變構建和可調構建的區(qū)分,將剛模版、行走輪和主門架等大型部件固定,只調節(jié)其他可變部件,完成斷面的移動。同常規(guī)技術相比,此技術主要的區(qū)別就是增加了一個門架,這樣就可以形成了一個隨時使用隨時拼裝的可分離的襯砌臺車,實現(xiàn)了對斷面進行臺車拼裝襯砌。中鐵二局據(jù)此項目于2008年2月22日申請了技術專利,并也成功于2008年07月03日獲得授權。
2.3 鋼、混凝土復合隧道預制襯砌技術
上海市機械施工有限公司推出了一種鋼、混凝土復合隧道預制襯砌技術的實用新型,該實用新型由多跟加強筋或栓釘組成的鋼筋網(wǎng)與一種較薄的鋼板組合而成為一個殼體,二者之間則通過焊接固定,并且在殼體上留有澆注口和溢出口?;炷羷t通過事先預留在殼體上的澆注口灌進殼體。這種預制襯砌技術成功的將襯砌厚度減少至了原來的三分之二,減少了原材料的大量使用,更加有效合理的利用了空間,并且也為隧道內部施工提供了方便。該實用新型于2007年08月08日申請了專利,并且成功于2008年07月30號成功獲得授權。目前此方法已經(jīng)大量使用。
2.4 連續(xù)出碴、襯砌與開挖同步的施工技術
中鐵隧道集團有限公司則在隧道連續(xù)出碴、襯砌與開挖同步的施工方法上獲得了重大成就,該方法將皮帶輸送機前端位于開挖工作區(qū)域,再將開挖工作區(qū)域至鋼模板臺車襯砌區(qū)域的皮帶輸送機放在仰拱預制塊上或懸掛在隧道的頂部,皮帶運輸機通過鋼模版臺車后,在臺車前面設置工作架。通過這種循環(huán)原理,此方法不僅實現(xiàn)了連續(xù)出渣、襯砌與開挖同步,而且還大幅度的提高了工作效率,減少了不必要的工作重復時間。
3公路隧道襯砌安全分析
雖然公路隧道為人們生活帶來了種種便捷,發(fā)展前景也是日新月異,但是其背后的安全問題仍然存在。由于混凝土收縮、混凝土澆注期間技術不當引起的空洞出現(xiàn)問題也是時有發(fā)生??斩丛斐傻奈:Ψ秶鷺O大,包括隧道偏壓、底層下沉、松弛低壓、承載力不足等等。公路隧道屬于地下建筑,其病害很難發(fā)現(xiàn),而且病害產生的原因多種多樣,也很難分析,并且很難進行根治。如果不及時對這些危害進行防御和治療,將會造成更大的損失。目前施工前期造成的質量缺陷還是造成隧道空洞問題的主要原因:襯砌不全面、襯砌出現(xiàn)縫隙等。因此對公路隧道襯砌進行系統(tǒng)的全方位的分析,判明公路損傷程度,加強對隧道施工的監(jiān)管力度還是當今有待解決的重要問題。
4隧道襯砌的維護技術
隧道滲漏水一直是隧道在使用過程中出現(xiàn)的一個棘手的問題,它不僅危害隧道本身的質量安全,對其周邊線路,公共設備也具有很強的摧毀力,云南云嶺高速公路養(yǎng)護綠化工程有限公司發(fā)明了一種處治隧道滲透漏水的方法,并于2010年04月02日申請專利,同年09月15日獲得授權。該方法利用了電學和化學等原理,在隧道襯砌漏水的周圍,利用化學液堵封,這樣就能使縫隙中產生膠體,與此同時,在襯砌的表面開鑿出蛇形的往復槽,在往復槽中安裝上鈦金屬。在隧道二襯背面和土地相交的地方則安裝上銅棒。往復槽的鈦金屬線和銅棒分別構成了陽極和陰極,兩根線與電防滲控制箱相連從而間接的魚中央控制箱相連。當發(fā)生漏水時,中央控制箱就會產生低壓脈沖電荷。與此同時,被電離的水向隧道外側的陰極移動從而有效地阻止了滲漏水的問題。本技術經(jīng)檢驗反應效果良好,具有很高的使用價值。
結語
隧道襯砌施工與維護技術的發(fā)展十分快速,技術水平不斷提高,大大減少了在公路隧道上損失的不必要的資源與實踐,提高了公路隧道的安全性及有效性。對公路隧道襯砌施工與維修技術的研究使公路隧道在建設過程中采用最先進合理的技術與設計,進一步保障了公路的安全性、經(jīng)濟合理性,加快了施工的速度。與此同時,新技術帶來的安全問題同樣不容小覷,只有不斷提高完善自己的技術水平,隧道襯砌技術才能更加全面的發(fā)展壯大??梢灶A測,我國的隧道襯砌施工和維護將不斷提高,為人民的生活帶來更多的好處。