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準備階段的監理也可以被稱作事前控制,對于發現隧道建設過程中存在的質量、安全隱患及時發現效果較好,能夠幫助工程施工減少不必要損失。在這一階段,監理需從以下幾個方面展開:
1.技術交底
監理部門應組織現場施工隊伍與隧道工程設計方進行技術交底,交底工作最好選在工程建設位置進行。交底需要將重點放在控制點的測量與水準點的測定方面,對相關資料二次確認,以免施工過程中出現問題需要返工。
2.圖紙審核
對施工圖紙進行技術審核,找出設計中存在的不合理之處,一般而言,隧道工程的設計需要耗費較長時間,設計人員在進行實地考察之后當地環境可能會發生小變動,例如周邊住民建設了小型建筑或開挖溝渠等,造成現場施工受到阻礙。特長隧道工程的圖紙必須嚴格審核,并將審核后的圖紙上交到總監理處。對圖紙的審核包含許多方面,例如施工環境的審核以及施工技術是否適應于圖紙設計要求。
3.施工材料
隧道工程施工涉及到的材料以及施工設備較多,材料采購應確保質量,避免出現使用時材料缺失問題。施工單位在進行采購時,應對已經采購在施工現場的原材料以及相關配件嚴格檢驗,并測試材料使用效力。材料檢驗合格后,應將材料進購單、檢驗單等一同向上級監理部門遞交,并展開見證實驗。實驗數量約保持在原實驗五分之一,沒有通過檢測的材料嚴禁在隧道施工中使用。
二、施工過程中的監理要點
1.“零進洞”施工的監理
目前,在隧道施工過程中更加注重環保理念的灌輸,由此產生了“零進洞”概念。零進洞施工的監理首先要確保施工已經對原有地面做出了復測,并將復測結果結合設計要求,之后確定進洞方案。為了保障鉆孔的方向正確,讓之后鋼管的延伸能夠順利達到原地面,在洞口開挖時不能使用仰坡施工,而應該確保套拱離地面有一定空隙。在施工監理過程中,應分開兩次展開施工,隧道剛開始的兩米套拱需要當次完工,即全斷面施工。剩余套管的施工能夠起到防護與穩定導向作用,位置選擇只需根據原本設定的地面線落到實處即可。在洞門施工時,應將時間設定在雨季之前,避免施工時雨水對水泥等材料產生質量影響,影響混凝土所受應力,造成日后隧道在使用時產生裂紋。洞門外部襯砌應該與內襯采用相同材料,以整體灌注方式展開施工。若隧道洞口設計在較淺路段、洞口部位土質較為酥松或存在偏壓現象,應在施工中盡可能少地進行仰坡與外邊工作。具體施工上,可以先開設一個臨時洞口,待二層施工完成一段時間后再對臨時洞口進行防護修坡。
2.掘進施工的監理
掘進是特長隧道施工中的重要環節,對這一施工項目的監理需要嚴格進行。具體而言,對掘進的監理需要從以下幾個方面展開:(1)導線監理檢查隧道中導線設置是否符合要求,包括導線路線以及測量的準確性。若在監理過程中使用中線法時發現其延伸長度達到導線原設計邊長的兩倍以上,還需要對導線展開引伸測量。(2)圍巖監理監理掘進開挖是否符合設計圖紙要求,并檢測隧道中圍巖類型。圍巖的差異性會影響到施工掘進進度,可能在開挖時造成危險,因此需要確保圍巖與設計的一致性,對施工起到預防事故產生的效果。(3)爆破監理對于隧道工程而言,爆破技術的運用是加快施工進度、縮短工程周期的有力舉措,但爆破若沒有進行嚴格檢測可能會對隧道洞口造成較大影響。因此對爆破的監理需要將重點放在爆破技術與爆破用藥量方面。同時,還需確保隧道在正式爆破前已經進行了預裂爆破或是光面爆破。
3.防水板焊接監理
傳統施工中,防水板的焊接都是通過電烙鐵或是熱風機來完成,即使采用了雙焊縫方式,也不能保障隧道在使用過程中不會因為雨水的侵蝕造成焊縫滲漏,因此在質量方面無法保障。由此可見,對防水板焊接的監理應將重點放在焊接方式上,避免施工人員延續傳統焊接方法。目前,隧道工程的焊接已經要求使用爬焊機,雙焊縫是自動形成的,因此質量較傳統方式更優。研究發現,采用爬焊機來對防水板進行焊接能夠在充氣實驗中達到標準。因此,監理應確保施工采用的是現代化焊接技術,保障隧道工程質量。
4.初期支護的監理
初期支護包含項目較多,有格柵拱架的監理、C20噴射混凝土的監理、砂漿錨桿的監理以及鋼筋網片的監理。在開挖面施工時,應確保支護施工的跟隨性,盡可能縮短圍巖在空氣中的暴露時間,避免圍巖位置發生改變,以免圍巖在施工過程中發生脫落,造成安全事故。另外,支護的建立還應注重鋼筋網片的施工質量,并確保噴射混凝土施工的平整。在初期支護項目完工后,可以根據工程設計圖紙檢查施工地段的排水板管安裝,使用ф160PVC對波紋管進行打孔。設備的安裝地點選在邊墻部位,使用防水布將其包裹。包裹完成后,需在上部使用大小在4厘米左右碎石,清洗干凈后填充。在隧道兩側需要設立通道,讓隧道存在排水溝,以免日后雨水淤積在隧道內。
三、監理重點環節
1.放線
高程控制點與放樣的位置在距離上一般為5米,只需保障線性平順、位置精準即可。在施工完成后,應對已鋪設點看進行復測,保障電纜鋪設的有效性,便于日后施工順利進行。
2.找平
找平主要是基底方面,在放線過程中,將基底所需標高標注出來,并且使用標號相同的混凝土找平。找平的監理目的在于基地表面的施工控制,若基底不能保持平滑狀態,之后的支模施工會受到影響。
3.鑿毛
鑿毛工作應設定于電纜溝槽的施工前段時間。具體而言,鑿毛需要使用風鎬,將溝槽結合面與邊墻的結合面鑿毛。對于溝槽較薄弱部位,可采用電鉆在溝槽上鉆孔,將直徑較小的鋼筋安置其中,確保強度達到要求。這一環節的監理需要注意,鋼筋安置深度至少應在0.1米,否則無法起到固定作用。
4.清理
在鑿毛之后,應仔細檢查溝槽內存在的淤泥、石塊等雜質。清理工作的有效程度直接關系到基底使用質量。試想,若在鑿毛后沒有對溝槽中的雜物進行清除,淤泥或松碴可能會對電纜外表皮產生摩擦,影響電纜使用安全,縮短使用壽命。
5.襯砌
無論襯砌屬于何種類型,都需要確保其范圍在隧道界限之外。同時,襯砌的重點應該放在二襯上,主要監理內容為二襯的設備、原材料以及混凝土配比方面。另外,還應對二襯臺車的穩定性與施工強度進行檢測,查看拼裝之后以及結構尺寸是否滿足施工設計要求。
四、結語
本隧道施工采用暗挖噴錨構筑法施工,具體的支護結構采取為:Ⅳ級圍巖采用φ42超前導管(超前支護)+φ25中空注漿錨桿和φ22早強砂漿錨桿+鋼筋網+H14格柵拱架+噴砼支護;Ⅲ級圍巖采用φ22藥卷錨桿+鋼筋網+噴砼支護。支護施工流程方案采取為,先沿開挖輪廓線施作超前導管,開挖后立即噴射混凝土3~5cm進行臨時支護,然后打設錨桿、掛鋼筋網、架設鋼拱架,完成后復噴砼至設計厚度,進入下一循環。
1.1錨桿施工
本隧道工程的錨桿采用了φ25中空注漿錨桿和φ22藥卷錨桿,錨桿的布置范圍和間距根據施工情況進行確定,并根據鉆孔情況作出標記。本工程采取YT28風鉆鉆孔進行鉆孔施工,在鉆孔前在鉆桿上標明錨桿的長度,以便控制鉆孔深度,鉆孔完后采用高壓風吹孔,吹盡孔內積水和巖粉。對于本工程的中空錨桿施工,要求φ25中空注漿錨桿由全螺紋中空桿等關鍵配件組成。
1.2鋼拱架施工
采取全站儀準確測設格鋼拱架位置(位于隧道法線方向),并用紅油漆準確標注拱頂、拱腳和邊墻等控制點位置,設置足夠的定位錨桿。初噴砼后,安設鋼拱架,沿預先標注點對正安設。安設縱向連接鋼筋:鋼架與鋼架之間用直徑為φ22mm的螺紋鋼筋沿著縱向連接起來,環向間距為1.0米,增強鋼架的整體穩定性。為保證鋼拱架的穩定性,可在邊墻鋼拱架接頭處設兩根長3.0m的φ22藥卷鎖腳錨桿。
1.3噴射砼施工技術
為了進一步減少粉塵,全面提高噴射砼的質量,隧道采用濕噴法施工,砼在洞外拌合站拌合,砼罐車運輸至洞內卸入TK-961濕噴機料斗,人工抱噴嘴濕噴。
(1)材料及配合比。水泥采用425#普通硅酸鹽水泥。每立方米用量380kg,使用前做強度復查試驗。砂采用人工砂,要求砂粒的平均粒徑為0.35~0.5mm,細度模數大于2.5,含水率為5~7%,使用前過篩。碎石要求采用的粒徑在15mm以內,含水率控制在2%,級配良好,使用前篩洗干凈。施工所采用的水,要求其不含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質,不得使用污水,PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按SO42-計超過水重1%的水,使用前進行水質分析。經試驗確定,噴射第一層時可采用水泥:砂:石=1:2:(1.5~2),水灰比0.4~0.5。
(2)施工工藝。先送風,后打開速凝劑,然后開始進料。
(3)施工控制技術。噴射混凝土施工采取分段、分片由下而上順序進行,巖面有較大凹洼時,應先噴凹處找平。噴射施工前,埋設標志或利用錨桿外露長度以控制噴射混凝土的厚度。隧道開挖后立即對巖面噴射砼,以防巖體發生松弛。后一層噴射應在前一層混凝土終凝后進行,若終凝后間隔1h以上再次噴射時,受噴面應用風、水清冼。噴嘴應與受噴面保持垂直,同時與受噴面保持一定的距離,一般取1.0~1.5m。新噴射的混凝土按規定灑水養護。
(4)噴射砼。是用噴射法施工的混凝土。噴射混凝土有"干拌"和"濕拌"兩種施工法,一般采用"干拌"法。它是漿水泥、砂及最大粒徑小于25毫米的石子按一定比例拌合后,裝入噴射機,用壓縮空氣將干混合料沿管路輸送至噴頭處,與水混合并以40~60米/秒的高速噴射至作業面上。濕拌法則是將原材料預先加水拌和后噴射。噴射混凝土施工時,由于水泥顆粒與集料互相撞擊,連續擠壓,以及采用較小的水灰比,從而使混凝土具有足夠的密實性、較高的強度和較好的耐久性。全部粗骨料與水泥加入攪拌機內先拌和,加入1/3含有加氣劑的水,隨后再加入砂和1/3含有減水劑的水,最后按坍落度要求加入另一部分水。在全部加入后持續4min即可輸入濕噴機噴射。
1.4鋼筋網
鋼筋網可以現場綁扎,也可以預先按設計網格尺寸要求制成1×2米的鋼筋網片,運至現場后將其焊接在錨桿端上,在巖面噴射一層混凝土后再進行,并在錨桿安設后進行。
2結語
1.黃土節理對施工的影響黃土沿著各方向上的構造節理都完全發育,多數節理為原生節理并呈X形的成對出現,無限向外延生,產生危險截面。在隧道開挖的過程中,土體容易在危險截面上,順著節理松弛和斷裂。水會順著裂縫流入土體,使土體的濕度發生改變,隨之產生相當大的應力,極易給隧道施工帶來預想不到的危險。比如發生較大的坍塌。
2.黃土溶洞與陷穴對施工的影響黃土溶洞與陷穴,是黃土地區常見的不容忽視的不良地質現象。如果將隧道修建在黃土地質的上方,則會有隧道基底下沉的可能。如果將隧道修建在黃土地質的下方,則會有冒頂的可能。若果將隧道修建在黃土地質的附近地區,則會有偏壓受力的可能,使得圍巖與襯砌處于不利的受力狀態。總之,若不采取相應的措施,都將釀成無可挽回的局面。
3.水對黃土隧道施工的影響黃土在干燥環境下時十分堅固可靠,承壓的能力較高,隧道的施工能得以順利的進行。但是,在含地下水較豐富的黃土地層,黃土一旦遇水,就會地質松軟、不穩定、孔隙大,承載力急劇降低,遇水下沉產生凹陷。最重要的是,黃土的這種濕陷變形是相當突然的,沒有征兆的不可挽回的。當黃土被豐富的地下水浸濕后,土體會發生不同程度的濕陷性,從而發生突然性的不均勻沉降,因此隧道開挖后的圍巖就會迅速的喪失自穩能力,如果施工中的支護措施不足,就極易給隧道施工帶來預想不到的危險。比如發生坍塌。
二、黃土隧道的施工方法
1.黃土地質為隧道施工的正常進行帶來了巨大的困難,但是對于隧道施工的建設者們,這是一個不得不克服的難題。在黃土的特性和對隧道施工的影響中,我們可以分析到,在隧道施工中,處理黃土地質問題應該著重從影響其物理性質變化的內在因素和外在因素上共同考慮,通過改變圖的力學性質達到處理的目的。但是對于不同的工程,具有不同的施工條件,因此還需要根據不同的情況進行不同的處理。總而言之,黃土地質下隧道施工的要點大致如下:應做好黃土構造節理的產狀與分布的調查;根據不同地域的不同水文地質條件選擇合理的施工方法,對圍巖進行合理的支護,宜采用復合式襯砌;做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程,并妥善處理陷穴和裂縫;遵循“短開挖、少擾動、強支護、實回填、嚴治水、勤量測”的施工原則。在黃土地質環境下進行隧道施工時,對于因構造節理切割而形成的不穩定部位,應加強支護措施,以保證施工能安全順利的進行。同時,開挖方式宜采用短臺階法或分布開挖法,初期支護必須在開挖斷面后盡快施作。下面對施工細節進行說明:
2.洞頂陷穴的處理針對黃土的濕陷性,為了保證隧道能安全順利的施工,在隧道開挖前應對洞頂周圍陷穴進行適當的處理,防止水從陷穴和裂縫滲入到隧道內部,侵蝕洞體周圍,引起隧道的坍塌。第一步將陷穴中的雜物清除,第二部對陷穴加以加工使之成為較規則的形狀,以便于后期的回填,最后夯實陷穴底部。對于較深的陷穴可采用灌漿充填,對于較淺的陷穴可采取素土或灰土分層夯實回填。除上述處理方法之外,也可結合坡頂建筑物地基處理,采用擠密法處理黃土陷穴現象。
3.洞口防護及地表加固根據不同洞口的特點和“自然進洞”的施工原則,借助地表注漿加固等輔助施工措施提前進洞,這樣就能有效的解決洞口的工程危害,保護洞口邊仰坡穩定,降低洞口的防護成本。常用的防護和加固方法有深孔注漿、地面錨桿、高壓噴射注漿等。支護措施黃土地質的圍巖開挖后,如果若暴露時間過長,圍巖風化至內部巖體加速松弛,進而發生坍方現象。因此,對于支護宜采用復合式襯砌,開挖時少擾動,開挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼支撐作初期支護,一起構成較強的支護體系,防止因支護措施不當而發生的工程事故。必要時也可采用超前錨桿、管棚支護加固圍巖。在初期支護基本穩定后,進行作用永久支護襯砌。襯砌背后尤其是拱頂回填要密實。監控檢測監控檢測是所有施工過程中不可缺少的環節。在隧道施工的過程中,應定期對圍巖支護體系的穩定性進行相關的監測和評價,為初期支護和二次襯砌設計參數的調整提供有利的依據,從而確保施工能安全順利的進行。
三、結束語
本工程場地位于珠海十字門水道岸邊,為人工吹填砂區域,場地標高2.0~3.2m。根據地質勘探報告,場地內自地表至持力層深度范圍內的土層為人工素填土、細砂、淤泥、黏土、淤泥質黏土、細中砂、中粗砂、礫砂及砂質黏性土,其SMW工法樁最深段人行出入口處的地質柱狀圖。地表水主要為大氣降水形成的徑流水、魚塘水、潮汐海水等,海水深度0.7~3.8m,地下水位0.8~2.5m,隨季節變化明顯。
2工程難點分析
SMW工法樁剛度較小,在常規建筑基坑支護中,通常用于開挖深度11m以下的基坑,樁長在15~25m。本工程橫琴側人行出入口基坑開挖深度達16.94m,SMW工法樁樁長達到33m,超越了常規SMW工法樁支護的應用范圍,屬于超深SMW工法樁。超深SMW工法樁受成樁深度的影響,成樁質量的控制難度大。本工程場地內地下水豐富,水位高,對攪拌樁的施工質量要求更為嚴格。橫琴側人行出入口段33m樁長SMW工法樁采用密插H型鋼,插入精度要求高,且H型鋼的插放受到樁深及樁體水泥土硬化的影響,插入阻力大。SMW工法樁的施工機具為三軸攪拌樁機,由于受到攪拌樁機樁架高度的限制,如果樁深超過30m,則需要通過加鉆桿工藝實現。33m長的攪拌樁如果通過加鉆桿工藝實現,既不經濟,效率也低。據此,本工程選擇了1臺步履式JB-160樁機作為33m長SMW工法樁的施工機具,該樁機樁架高度達到39m,配套了35m的鉆桿,自重130t,穩定性好,而且使用了大功率的鉆頭,可以有效保證垂直度與攪拌成樁質量。
3施工工藝及解決方案
3.1三軸攪拌樁施工
三軸攪拌樁通常采用套接一孔法施工,即先施工的攪拌樁與后施工的攪拌樁有一孔是重復攪拌搭接的。攪拌樁的施工順序一般有3種,分別為跳槽雙孔套打連接式、單側擠壓連接式以及先行套打式。跳槽雙孔套打連接式即施工時先施工第1單元,然后施工第2單元,第3單元的A孔及C孔分別與第1單元C孔及第3單元A孔套打復攪,完全套接施工。依次類推,施工第4和套接的第5單元,形成連續的攪拌樁墻體。本工程主要采用跳槽雙孔套打連接式施工。與單獨作為止水帷幕的三軸攪拌樁不同,SMW工法樁在攪拌樁樁體未硬化前插入了H型鋼,形成了一種復合的具有擋土與截水功能的結構?;娱_挖后,SMW工法樁樁體直接暴露在外,既作為圍護結構也作為止水帷幕,樁體間一旦出現滲漏,則會對圍護結構整體及基坑安全造成重大影響,所以其質量要求更高。為保證攪拌樁的成樁質量,采取了以下措施。
3.1.1水泥摻量及水灰比的選擇
水泥摻量及水泥漿配合比是影響SMW工法樁成樁質量的重要參數。目前SMW工法樁的水泥摻量為18%~22%,水灰比為(1.5~2.0)∶1,具體數值需要通過現場試樁確定。本工程在施工前進行了超深樁的試樁,試樁分為3組,根據鉆孔抽芯樁檢結果,A組樁水泥土芯樣抗壓強度最小值0.6MPa,平均值1.1MPa;B組樁水泥土芯樣抗壓強度最小值為1.1MPa,平均值為1.3MPa;C組樁水泥土芯樣抗壓強度代表值為1.4MPa,平均值1.7MPa。本工程攪拌樁設計強度為1.0MPa,A組不滿足設計要求,B,C組滿足設計強度要求,但C組強度超出設計值較大范圍。綜合考慮,采用了22%的水泥摻量;另外根據現場施工需要,水灰比采用了2種,攪拌下降時為2∶1,攪拌提升時為1.8∶1。
3.1.2下沉、提升速度及注漿
控制攪拌機下沉和提升速度及注漿量對成樁質量起著關鍵性作用。攪拌機的下沉速度應控制在0.5~1.0m/min,提升速度控制在1.0~2.0m/min,在樁底部適當反復提升下沉攪拌。注漿泵的流量控制應與攪拌樁的提升、下沉速度相匹配。一般下沉時噴漿總量為每幅樁總量的70%~80%,提升時為總量的20%~30%。另外,注漿流量由于受到鉆頭處的土壓力影響,鉆頭深度越大,注漿流量越小,所以在樁長范圍內為了控制成樁的均勻性,通常需要動態控制下沉、提升的速度。根據試樁結果及現場實際情況,本工程的攪拌機下沉速度控制為0.5m/min,提升速度控制為1.0m/min,注漿泵標準流量為180L/min。SMW工法樁施工過程中在注漿管處安裝了流量計,通過實時觀察流量變化控制施工速度,保證成樁質量。一組33m樁長SMW工法樁的標準施工參數根據行業規范,攪拌樁攪拌土體的體積首開幅為3個圓形截面面積與深度的乘積,采用套接一孔法施工的后續單幅樁體積為2個圓形截面面積與深度的乘積,圓形相互搭接部分應重復計算。對于850mm攪拌樁,水泥摻量為22%,其每m樁長水泥用量為:首開幅:M=1800×π×0.852/4×3×22%=674kg/m;套打幅:M''''=1800×π×0.852/4×2×22%=449kg/m。
3.2H型鋼插放H型鋼插放
為本工程的關鍵所在。H型鋼的插放在攪拌樁施工完成后大約20min內進行。插放時先在樁位上方放置H型鋼定位裝置,定位裝置準確就位后,用汽車式起重機插入H型鋼。通常情況下,H型鋼在自重的作用下可直接插入攪拌樁體,插入困難時則采用振動錘輔助插放。本工程33m長SMW工法樁H型鋼采用密插形式,內插H型鋼為HN700×300×13×24。由于H型鋼密插,H型鋼間距僅為60cm,其插放需要達到非常高的精度,否則會影響后續H型鋼的插入及后續樁的施工。H型鋼的插入阻力隨著深度的增加而增大,33m長H型鋼的插放困難將更大。而且根據施工工藝,當1組攪拌樁(通常為1個新開幅與套打幅)施工結束后,才進行H型鋼插放?,F場每施工1組攪拌樁需要約4.5h,在此時間內先施工的攪拌樁已一定程度的硬化,增大了H型鋼插放的難度。
3.2.1H型鋼插放難題及解決方案
本工程33m長H型鋼的插放過程中,H型鋼在自重作用下可以插入22m左右,通過使用振動錘輔助可以插入到30m左右,后續的2~3m則難以。地質資料顯示,在人行出入口段地面以下30m左右存在1個中粗砂層,此砂層摩擦力及滲透系數都比較大,地下水滲透帶走攪拌樁水泥漿液,攪拌作用對土層阻力的改善不大,這與最后2~3m插入困難相符。針對H型鋼插放困難的問題,項目管理團隊最初嘗試通過施加額外荷載的方式來解決:通過挖掘機在H型鋼頂部施加壓力或通過下放鉆桿利用鉆桿重力下壓H型鋼。試驗效果不明顯,耗時長,而且此方式容易造成H型鋼頭部位置變形,影響H型鋼的位置與垂直度,導致H型鋼間距不一,位置出現偏差。隨后項目管理團隊通過與協作隊伍分析討論,計劃通過增大水泥漿的水灰比來縮短攪拌時間,減少地下水滲透及水泥土硬化帶來的影響,但該方案沒有獲得監理方的同意而取消。項目管理團隊決定嘗試在利用現有振動錘的基礎上,在出現插入困難后不施加額外荷載而是持續振動,在長時間振動作用下,H型鋼開始逐漸出現了緩慢的跡象,最終在持續的振動下將H型鋼插放到位。經分析這是由于在長時間的振動下,土體尤其是底部的砂層發生了一定程度的液化,插入阻力降低,使H型鋼得以繼續插入。至此,H型鋼的插放困難通過最簡單的方法得到解決方案,即長時間振動插入。
3.2.2H型鋼插放順序優化
由于H型鋼采用密插,距離后續施工幅鉆桿非常近,后續施工時鉆桿常與插入后的H型鋼相碰撞,造成鉆桿偏離,甚至還出現鉆頭葉片被H型鋼卡住而停機的現象。正常情況下,每完成一個新開幅與一個套打幅即進行一次H型鋼插放,第1單元插放2根,后續每次插放4根,由于每批次插放的第4根H型鋼與后續幅的距離太近,導致與鉆桿發生碰撞。經認真分析,決定后移最后1根H型鋼位置,使每次插放的最后1根H型鋼與后續幅之間隔開足夠的距離。通過調整插放方式,使得問題順利解決。
3.2.3H型鋼后定位
H型鋼插入后由于樁體尚未硬化,會被后續施工樁的攪拌影響而晃動造成移位。但是前期插放H型鋼的樁體是硬化的,故現場通過將新插H型鋼固定在先插放的H型鋼上,實現了H型鋼的固定與定位。
4施工質量保證措施
1)樁位的放樣與定位放樣誤差要求<1cm,放樣后采用H型鋼定位,樁置誤差要求平行基坑方向<5cm,垂直基坑方向<1cm。
2)樁體垂直度控制樁機就位后需嚴格調整樁架垂直度,垂直度偏差≤L/250(L為樁長)。一般的樁機通過樁架上的鉛垂線調整垂直度,而進口的樁機通常都有先進的電子控制系統,可以在機器內通過儀表控制樁架垂直度,其精度可以達到2″,效果非常好。
3)原材料進場SMW工法樁的主要材料為水與水泥,用量非常大,一幅33m長SMW工法樁水泥用量高達22t,日消耗量150t左右,每天需要保證足夠的進場量,同時場地內需要用多個水泥筒倉儲存水泥,保證連續施工。
4)施工用電SMW工法樁一套施工設備總功率達到340kW左右,多套設備同時開工需保證電力供給滿足要求。尤其注意嚴防長時間停電,以免出現埋鉆。
5)嚴格控制水泥漿配制水泥漿配制需專人負責,并作配制記錄,每天定期檢查水泥漿密度。
6)加強現場管理,保證施工效率攪拌樁的施工與H型鋼的插放關系密切,如果施工不連續,攪拌樁施工時間長,將導致水泥土硬化,加大H型鋼插放難度。
7)動態的水泥漿泵送控制水泥漿的泵送受到土壓力的影響,施工深度越大則流量越小。為了保證攪拌的均勻性,需要安裝流量計并根據流量計動態調整提升與下沉速度。通過以上措施,本工程SMW工法樁得以順利連續施工,施工質量也得到了保證?;娱_挖后,樁體攪拌均勻,止水性良好,為后續施工創造了良好的條件;H型鋼插放整齊劃一,垂直度高,基坑的變形也能滿足設計要求,證實了SMW工法樁可應用于更深的基坑。
5H型鋼拔除
主體結構完工并進行基坑回填后,即可拔除H型鋼。H型鋼的拔除機具為汽車式起重機、千斤頂及H型鋼夾具。拔除過程為先清除樁頭部位的雜物,放置2臺大功率千斤頂,并用汽車式起重機在千斤頂上放置H型鋼夾具,夾具夾緊H型鋼后啟動千斤頂逐節頂升拔除H型鋼。
6結語
1.1TSP隧道地震波探測超前地質預報方法
隧道地震超前預報測量系統簡稱TSP(TunnelSeismicPredic-tion),是我國20世紀90年代從瑞士安伯格(AMBERG)測量技術公司引進的一套先進的地質超前預報探測系統,也是我國目前應用較為廣泛的一種。TSP和其他的反射地震波方法一樣,采用了回聲測量原理:地震波在指定的震源點(通常在隧道的左邊墻或右邊墻,大約24個炮點布成一條直線)用小量炸藥激發產生,產生的地震波在巖石中以面波的形式向前傳播,當地震波遇到巖石物性界面(即波阻抗界面,例如斷層,巖石破碎帶,巖性突變等)時,一部分地震信號返回來,一部分地震信號透射進入前方介質,反射的地震信號被兩個三維高靈敏度的地震檢波器(一般左邊墻和右邊墻各一個)接收。通過對接收信號的運動學和動力學特征進行分析,便可推斷空洞斷層,巖石破碎等不良地質體的位置、規模、產狀及巖石力學參數。
1.2紅外探水超前地質預報方法
對地球表層巖體的溫度起到主導作用的是地球地熱場。在一定深度范圍內,深度方向每增加1km,地熱場的溫度則相應的增加30℃,而與其垂直的水平方向,地熱場的溫度變化卻非常小,由此得出結論,在一定深度下,開挖隧道的巖體,可將其看做位于一恒定溫度場中,為一常溫場,溫度的變化幾乎為零。所以,當預計即將開挖的掌子面后方存在含有水的巖層,如溶洞、裂隙水等,且該含水巖層與開挖巖體存在一定的溫度差時,巖體中會產生相應的熱傳導和對流作用,那么溫度場即不再為恒溫場,故而會產生一定的溫度異常場,由于這種異常的存在,故掌子面上會存在著溫度的差異,所以利用紅外輻射測溫法測定這種溫度變化差異,就可預報掌子面前方的含水層情況。這種方法就是紅外探水超前地質預報方法。
1.3其他幾種超前預報方法
超前預報法除了上述介紹的幾種之外,還包括HSP水平聲波刨面法、聲波CT技術等幾種方法,相對而言,這幾種方法運用較少。以下簡要的介紹這幾種方法的原理:
1)HSP水平聲波剖面超前地質預報方法。由于波的傳播過程遵循惠更斯—菲涅爾原理和費馬原理,故該方法的原理是建立在彈性波理論的基礎之上。HSP水平聲波剖面超前地質預報方法有其局限性,探測時的前提條件是巖溶洞穴及充填物與周邊地質體間存在較明顯的聲學特性差異。預報時,在隧道的施工掌子面或邊墻處發射低頻聲波信號,同時,在隧道內其他地點接收反射波的信號,通過對探測到的反射波信號進行時域、頻域等方法的分析,就可以了解掌子面前方巖體的變化情況。
2)聲波CT超前地質預報方法。聲波CT超前地質預報方法的基本原理與醫學CT技術原理相同,在做預報時也有相應的物理前提,即物性差異不同的介質,在其內部聲波的傳播速度也不同,通過這種預報方法,在密集對穿的測試方式下,可以通過聲波在不同介質中傳播速度的不同來計算模擬出物體內部不同物性的具體性質,再通過現場收集到的地質資料的分析,從而達到對預報的掌子面前方的巖體內部的地質體進行三維圖像的直觀展示。
2常用隧道探測方法的特點
2.1TSP超前地質預測預報法的特點優點:
1)該方法適用的范圍比較廣,適用于各類地質情況;
2)對掌子面前方的距離預報較長,能預報掌子面前方達500m深度;
3)不影響隧道施工,只是在接收信號時短暫停止施工即可;4)用時短,每次的探測時間約為45min;
5)投入費用較少,單位長度隧道的超前地質預報費用非常低;
6)成果報告快,僅需要一天時間即可完成成果報告。缺點:
1)存在部分因斷層、大型節理帶與掌子面角度為鈍角時,活隧道因開挖空腔擋住地震震源產生的地震波,使其無法穿透,不能經過反射鏡面反射,使得待接收裝置無法接收,而導致局部斷層等不被識別。
2)TSP的成果質量受到現場起爆點、接收點鉆孔的位置、長度以及角度等的影響非常嚴重。
3)因為所使用的設備均為進口設備,所以成本較高,在普通隧道施工中應用較少。
2.2紅外探水超前地質預報法的特點
優點:預測速度快,占用施工時間較少;數據分析快,預測工作結束時,就可以得到初步結論。缺點:僅僅可以預測出含水巖體的大致方位,不能給出含水巖體的具置及所含水量及水壓等詳細數據。
3結語
元壩氣田17億立方米/年滾動建產工程地面集輸工程隧道三標建設地點位于四川省蒼溪縣境內。第三標段共有兩條隧道:牛包山隧道和天坪梁隧道。牛包山隧道穿越地段的微地貌特征為緩坡、陡坡、陡崖、山脊、沖溝等。區內為單斜地層,其巖層產狀為236°∠3°,地下水主要由南向北徑流,巖體的風化裂隙及構造裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區域內無大的地表水匯集區和流通區,只在隧道的進出洞口和洞身段發育多條小沖溝,入洞口沖溝內有地表水,水量較大,常年有水。天坪梁隧道隧址區內為單斜地層,其巖層產狀為240~250°∠3~6°,地下水由西南向東北徑流,其含水巖層為砂巖層,風化裂隙及基巖裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區域地表水系主要為進洞口側有一沖溝,進洞口側沖溝內水流較小,由于沖溝上游有堰塘攔截,沖溝內水流在暴雨季節,洪水水位較小。
二隧道工程
防排水施工技術的施工準備在進行隧道工程防排水施工前,施工單位首先要做好施工準備工作,只有這樣才能為施工的順利進行提供保障,才能確保隧道工程的施工質量。在施工前,施工單位要安排測量人員深入施工現場,對各個樁位進行測量,確保各個樁位能滿足施工需求,同時測量人員要根據施工現場的實際情況,設置好水準點和導線網,并對隧道進行測量、復測,確認無誤后,進行二次襯砌放樣。采購人員需要根據隧道防排水施工設計要求,購買合理的施工材料,采購人員在選購施工材料時,要對市場進行充分的調查,選擇質量優越、價格便宜的施工材料。施工材料在進入施工現場前,施工單位要安排專門的質檢人員對施工材料的質量進行檢查,如果發現施工材料質量不合格,要及時將施工材料退回,重新選購,嚴禁質量不合格的施工材料進入施工現場。在正式施工前,施工單位還要對施工人員進行技術培訓和安全培訓,從而有效地提高施工人員的技術水平和安全意識,確保施工人員能嚴格的按照相關規范進行操作,只有這樣才能為隧道工程的施工質量提供保障。在施工前,施工人員還要組織施工人員對施工使用的各種機械設備進行檢查,確保施工機械設備能安全穩定的運行,從而為隧道工程施工的順利進行提供保障。
三防排水施工技術的應用
1測量放樣
在進行測量放樣時,測量放樣人員要利用全站儀將隧道的中心線準確的測量出來,然后沿著隧道中心線向兩側散開放樣,在本工程中,每隔5m為一個放樣點,水平方向放樣結束后,測量放樣人員要將縱向排水管道的中心線測量出來,然后每隔10m設置一個放樣點,最后利用全站儀將排水管道底部的設計標高測量出來。測量人員還要將矮邊墻的邊線測量出來,每隔5m設置一個放樣點,并將矮邊墻的頂標高測量出來。
2進入隧道前的防排水處理
在進入隧道施工前,施工單位要對隧道內部的情況進行充分調查,了解隧道隧址區地表水、地下水的情況,并對地表水的補給方式進行分析,根據實際情況,制定相應的地表防排水工作,從而為隧道施工提供方便。在本次隧道工程施工中,施工單位采用漿砌片石截水溝、排水溝將隧址區地表水排入隧道地表外側,并將其引入隧址區原排水系統中,從而有效地防止地表水滲漏對隧道工程施工造成影響。
3安裝排水管
在本工程中,施工單位在安裝排水管時,對于環向排水管的安裝,施工單位首先沿著隧道內部,每隔1m設置一個混凝土懸掛錨釘,然后利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上,在施工過程中,施工人員要特別注意,錨釘需要牢固的地錨在混凝土表面,從而避免彈簧管墜落對隧道中的行人帶來危害。彈簧管的端頭需要預留出10cm,從而為彈簧管和縱向排水管的交接提供保障。在安裝縱向排水管時,其安裝工序與環向排水管的安裝工序大致相同,施工人員首先要沿著隧道坡度,每隔1m設置一個混凝土懸掛錨釘,利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上,最后施工人員要縱向排水管道和環向排水管道交接處割破,將環向排水管道、縱向排水管道、橫向排水管道連接好,最后對管道的接頭進行密封處理,避免管道接頭處發生漏水現象。
4防水板的安裝
在進行防水板安裝前,施工人員要對隧道初期施工的支護情況進行認真的檢查,并對巖面的欠挖進行處理,避免襯砌臺車進入施工現場后,因沒有處理巖面欠挖,從而對隧道工程防排水施工進度造成影響。施工人員還要鑿除凸出的巖石噴射混凝土,割掉凸出的鋼筋頭和錨桿,同時在鋪設防水板前,施工人員要先將防水板拼好,然后利用裝載機將防水板放在架子上。在安裝塑料防水板時,施工單位可以采用無釘法,按照順序逐環安裝;在安裝復合放水板時,施工人員首先要將錨釘釘入混凝土中,然后沿著縱向拉鐵絲,從而對防水板進行保護。施工人員在安裝復合防水板時,要從側面開始,從上到下依次鋪設,同時施工人員要在鋪設過程,將吊帶系在鐵絲上。
四結語
新奧法又被稱為新奧地利隧道修建方法,這種技術在現在的隧道工程經驗和巖體力學理論的基礎上,有機組合噴射混凝土和錨桿,在隧道支護中應用,檢測、控制圍巖是否產生變形,將圍巖承載性能最大限度的發揮出來,體現隧道施工技術的優越性。公路隧道施工工程中,采用的施工技術新奧法具有許多實際的優點,在開挖的過程中,對公路隧道所造成的影響小,能降低土層的松動和下沉率,減少對地層周圍的擾動,開挖地面能夠控制成效,在施工時,安全系數較高,這樣就能很好的保證施工進度和安全。新奧法施工技術比較靈活,具有很好的適應性,充分利用好這些優點,需要精心設計具有高效率的工藝流程,要求施工人員是經驗豐富的,現場施工有專家進行科學指導,新奧法施工技術就能富有成效的應用在公路隧道施工工程中。
2.新奧法在公路隧道工程中的應用
2.1新奧法基本原理新奧法是現代公路隧道工程中的一項標志性的新技術,新奧法的原理首先就是了解隧道結構的主要部分,知道圍巖是其主要承載結構部分;開挖后要加固圍巖,確保圍巖不會在開挖卸載后發生原有強度不在的情況;公路隧道圍巖時,對圍巖的卸載位移的程度要降低;隧道圍巖支護工程中可以允許圍巖產生小范圍的變形,產生受力環區,限制圍巖位移程度,避免變形產生松懈;初次支護主要是保持圍巖自承狀態,避免松弛;適時建造初次支護,選擇比較適宜的早晚時間,延遲圍巖的變形,讓支撐效果達到最佳;圍巖要注意對地質條件的檢查,評定隧道洞周的位移變形;因為噴射混凝土受力快、與圍巖密貼等。
2.2應用新奧法進行隧道圍巖的支護開挖工作進行過程中,隧道圍巖的應力開始重新分布,必須加固圍巖,使圍巖卸載后強度不會失去。結構承載要盡量被滿足,當圍巖周圍出現位移和變形,開挖曲面后,就形成拱模效應,進而形成受力環區,此外,對圍巖位移速度要進行控制,防止變形松動。所以,對公路隧道進行支護要采用新奧法支護結構,支護時初期采用錨噴的方式,再次支護時,進行的復合襯砌采用的是模筑混凝土。噴射混凝土、鋼筋網噴射混凝土和錨桿共同組成錨噴支護,是一種支護結構。具有速凝劑的混凝土混合料是噴射混凝土的一種材料,將其混合高壓水和混凝土噴射機,借用高壓空氣的作用,直接噴射至巖面,然后凝結成形狀。圍巖情況的好與壞決定支護使用混凝土的種類,圍巖情況好,則支護的主要方式是噴射混凝土,輔助工具是錨桿;如果圍巖情況不好,那么支護的主要方式則是錨桿,借用的材料是鋼筋網混凝土和噴射混凝土等其他混凝土,結合配合使用。新奧法的噴射支護技術,作為圍巖的承載結構的重要組成部分,被應用在公路隧道支護中。所以,二次襯砌支付時,新奧法支護技術是后期的圍巖飾面的承載力,要綜合評估圍巖的變形,評估初期支付和隧道的周邊情況。任何支護都需要薄型的柔性結構,使手受彎變形的情況和撓曲斷裂的情況減少。新奧法施工技術被應用在公路隧道圍巖支護中,值得注意的是公路隧道巖石的軟硬問題,使用新奧法施工技術,要區別硬巖隧道和軟巖隧道。軟巖地層的隧道是接近地表的,很難承受再次荷載,再有就是覆蓋土的重力作用大,很難控制其變形,然而在硬巖隧道中如果使用支護時柔性的,風險就是客觀存在的,釋放過度會導致坍塌。若圍巖中淺埋隧道式軟弱破碎的,新奧法原理就在這時起作用了,可以控制圍巖變形,但是不能采用一次性柔性支護,應該加固地層,高強度的預支護,達到好的自承性能效果。
2.3應用新奧法加強隧道施工監測作為公路隧道新奧法施工技術核心的公路隧道施工監測,監測是圍巖穩定性的保障,確保支護結構的受力狀態的穩定,科學合理的確定襯砌時間和支護時間,做出精細的施工設計。所以,開挖公路隧道后首先是及時支付圍巖,保證其穩定性,噴射混凝土,加大噴射厚度,添加錨桿和鋼筋網;然后是初期結束后加設模板,二次襯砌混凝土。采用新奧法施工技術施工監測,力學計算,融合整個設計、勘察和施工等環節,所以初步調查地質后使用數學計算進行預設計,確定好支護參數,在施工中布置監控測試系統,全面了解支護過程和圍巖,通過信息的反饋,確定科學的開挖方案和支護參數。
2.4應用新奧法進行隧道的開挖施工公路隧道開挖的方法很多。比如掘進機法、礦山法等這些都離不開爆破手段,爆破是利用了巖石抗裂能力低的特點,通過各種措施來減少圍巖周邊的損壞,達到更加好的效果。爆破還能使開挖受控制,襯砌混凝土量得以節省,施工進度加快,成本降低。利用新奧法施工技術,對公路隧道施工建設來說,不僅要利用爆破避免圍巖擾動,還要開挖輪廓線,保護圍巖,增強自承能力。
3.結論
在建造英吉利海峽鐵路隧道的決策中有一個舉足輕重的影響因素,就是‘歐洲委員會制訂了一個長期的運輸戰略’,即發展電氣化鐵路網以減小汽車對環境的污染。‘歐洲鐵路委員會還提出了2000年歐洲高速鐵路系統的建議’,在這個計劃中歐洲隧道的一端連接英國的各大城市,另一端連接包括法國、比利時、瑞士、荷蘭、西班牙、意大利等國在內的大陸鐵路網。這樣歐洲隧道的影響和效應就大大超出了英吉利海峽兩岸地區的范圍。盡管人們對歐洲高速鐵路系統的計劃能否在2000年實現還存有疑慮,不過這至少說明歐洲的老牌工業化國家在大型基礎設施的規劃和決策中,已把汽車對環境的污染問題放到了一個十分重要的地位。對于剛剛起步準備大力發展汽車工業的中國,在研究決策汽車工業和建設鐵路網的優先次序和投資比例時,也應把環境影響作為一個重要因素考慮進去?
歐洲隧道在建設過程中,終端車站施工盡量避免因開挖附近的土地而影響當地環境。鐵路經過村莊的地段都做了遮檔視線和隔音的屏障,以保護居民生活。車站以及周圍進行了綠化,種上草皮。施工期間有專人對環境進行監測,并由公共關系部門和環保部門共同處理環境問題的投訴,如道路泥濘、塵土、噪音等。車站的建筑高度都不超過四層,創造與環境協調的建筑風格。英國國家環境研究院甚至還在施工之前對車站附近蝴蝶的數量進行了統計調查,結果證明施工沒有對其數量產生影響。
2.利用私人資本建設大型基礎設施的嘗試
建造英吉利海峽通道,財務問題成了實施的關鍵。1981年9月11日英國首相撒切爾和法國總統密特朗在倫敦舉行首腦會讀后宣布,這個通道必須由私人部門來出資建設和經營。1985年3月2日法、英兩國政府發出對海峽通道工程出資、建設和經營的招標邀請。此后收到過四種不同方案的投標。1986年1月兩國政府宣布選中CTG-FM(ChannelTunnelGroup-FranceMancheS.A.)提出的雙洞鐵路隧道方案。CTG-FM是一個由兩國建筑公司、金融機構、運輸企業、工程公司和其它專業機構聯合的商業集團。它在1985年已分為兩個組成部分,一個是TML(TransmancheLink)聯營體,負責施工、安裝、測試和移交運行,作為總承包商;另一個是歐洲隧道公司(Eurotunnel),負責運行和經營,作為業主。1986年3月英、法政府與歐洲隧道公司正式簽訂協議,授權該公司建設和經營歐洲隧道55年,后來延長到65年,從1987年算起。到期后,該隧道歸還兩國政府的聯合業主。協議還規定兩國政府將為歐洲隧道公司提供必要的基礎設施,并且該公司有權執行自己的商業政策,包括收費定價。
1994年5月6日英、法兩國首腦參加了歐洲隧道正式開通儀式。撒切爾首相把它‘看作私人部門有能力建設這樣大規模工程的標志’,認為是政府‘樹立的一個樣板項目,來引導私人企業投資基礎設施建設’;擔人們對這一點是有疑議的。某些著作中的基調觀點,是整體上肯定,也指出它存在的問題,認為“這個工程比任何其它工程都明顯地表現了‘自由市場’投資于交通基礎設施項目的成功。主要是私人企業按市場方式運作和政府部門的行政管理難以協調。
對這個‘樣板’項目持否定態度的也大有人在。由于這個工程的預算從1987年估計的48億英鎊,上升到建成時的106億英鎊;全面營運的時間從原來計劃的1993年初,推遲到1995年,使歐洲隧道公司的財務狀況極端困難,自然大大損害了這個‘樣板’的形象。有專家估計隧道公司至少每年要虧損2億英鎊,資金流肯定會出現負值,公司將不得不尋求新的貸款,然而誰會愿意再貸款呢?
據該公司的一位高層經理透露,1995年該公司的營業收入約3億英鎊。僅為預測值的60%.不過這位經理解釋說,這是因為95年隧道還沒有正常運行,平均每月隧道的客運量僅100萬人次,預期今后每年有5%的增長。這位經理本人也是隧道公司的一個股東,他說他是在為兒孫們投資。
從政府角度看,利用私人資本建設歐洲隧道的嘗試是基本成功的。英國政府已計劃就連接歐洲隧道終端與倫敦之間的鐵路,與私人公司簽訂一個新的期限為999年的建造和經營特許合同。然而,從私人資本的角度如何評價,最終將取決于歐洲隧道公司能否在今后幾年內渡過它的財務危機。
3.項目管理——以合作和協調克服分歧和對抗
隧道公司高層管理人員認為,‘工程技術問題相對來說解決得比較順利,主要教訓來自組織機構、合同和財務方面’。該項目涉及眾多的‘干系人’(stakeholders)和‘當事人’(parties),包括英、法兩國和當地政府的有關部門,歐、美、日本等220家貸款銀行,70多萬個股東,許多建筑公司和供貨廠商,管理的復雜性給合作和協調帶來了困難。項目管理者聯盟,項目管理問題。合同是合作的基礎。掘進工程采用的目標費用合同(targetcostcontract)是比較合理的,因而掘進工程基本上按計劃完成。隧道列車的采購采用成本加酬金合同(costplusfeecontract),由于無激勵因素帶來較多延誤和超支。固定設備工程采用總價合同(lumpsumcontract)并不是一個好辦法。由于歐洲隧道是以設計、施工總包方式和快速推進(fast-track)方法建設的,在簽訂合同時還沒有詳細的設計,這就在合同執行過程中潛伏了分歧、爭議和索賠。因而,總價合同決不意味著固定價!
合同各方的對抗曾經引起歐洲隧道的多次危機。例如,1989年總承包商(TML)的費用增加,導致了90年初業主(歐洲隧道公司)的資金告罄。于是銀行財團、業主合成包商各方產生了尖銳的矛盾,幾乎到了項目吹臺的邊緣,經過艱難的談判,各方才接受了一個拆衷辦法,英、法兩國以政府機構名義參與貸款來代替政府的直接支持,從而暫時渡過了這次危機。
如果中國要想建造臺灣海峽隧道,也必然會面臨海峽兩岸、國內、國際等多方面的復雜關系。認真研究,簽好協議,建立并保持良好的合作關系,將是至關重要的。
項目孵化是指從提出項目設想到論證、立項和組建主辦機構的過程。歐洲隧道經歷和面臨的危機,其原因可追溯到它的孵化期。
項目在論證階段曾聘請多方面的獨立咨詢的交通專家進行預測。普遍認為92年之后的15-20年內跨海峽的交通需求可能會翻一番。91年英、法、比利時之間的跨海峽旅客市場已達到3130萬人次(包括飛機、水路和火車輪渡)。預測2003年會達到5830萬人次,其中3930萬將通過隧道旅行。單實際情況表明當初對效益的預測偏于樂觀。
歐洲隧道在組織結構上有明顯缺陷。參加過隧道建設的人也認為:如果現在開始干的話,不能讓發起人(指英法隧道集團CTG-FM)又作為建設方,允許自己的合作伙伴(指總承包商TML和牽頭銀行)與他們自己(指歐洲隧道公司)簽訂合同。隧道公司財務主說:“財務上最致命的教訓是必須有一個強硬的、獨立的業主,來對建設和貸款問題進行談判。
承包商TML是一個龐大的集團,一家總包,削弱了投標的競爭性,也是導致造價高昂的一個因素。
本文轉自項目管理者聯盟捕捉立項時機是項目孵化的核心內容。歐洲隧道立項再過去至少被放棄或中斷了26次,這次是不是最佳的時機呢?有人說:如果70年代隧道工程不中斷,造價不會象現在那樣高昂,財務上的困難會小得多。這種說法有待推敲。不過歐洲隧道幾起幾伏的演變至少說明重要項目的論證不能只進行一次;昨天不可行的,今天也許變成可行,錯過機遇,明天又可能成為不可行;這需要保持一個小組,進行長期的可行性預測和跟蹤,捕捉立項的最佳時機。
為了準確掌握隧道區工程地質特點、水文地質環境、不良地質情況,對圍巖狀況進行級別分段,為隧道工程的建設與設計提供科學的工程地質資料與合理有效的處理方案,地質勘察基于遙感判釋運用了隧道工程地質調繪、地質鉆探、高密度電物探法、地震勘探與鉆孔超聲波檢測、抽水與壓水試驗、瓦斯檢測等多種方式予以綜合勘察。
1.1隧道工程地質調繪地質調繪的方法主要包括追索法與路線穿越法,對工程整個地質單元與隧道區兩部分控制地質體與不良地質。與以往的方法進行比較,打破了調繪范圍的限制,讓調繪內容更細致、更準確。通過調繪方式,能夠查明巖堆、危巖、軟土、瓦斯、地下水等不良地質的分布情況,尤其是在隧道中部發育的巖溶管道水水流方向。隧道工程的地質調繪為下一步工作的實施奠定了堅實的基礎。
1.2地質鉆探由于隧道區域地層與巖性變化的多樣性,進行地質鉆探時需要布置多個鉆孔,加大鉆孔分布范圍。鉆探方式主要是采用金剛石或合金鉆進,一部分煤系地層地帶的巖石粉碎,采用的是無水反循環鉆進工藝。鉆孔的深度除有特殊要求的鉆孔外,都應當深入隧道設計標高2m~3m以下。鉆進巖芯采取率要求破碎巖層與強風化層不小于50%;完整基巖不小于80%;覆蓋層不小于50%。鉆探鉆進過程中,仔細測定地下水位,并及時記錄,記錄內容包括巖土分層、地下水位、鉆進速率、水的顏色等。利用詳細與具有代表性的鉆探方式,隧道洞室圍巖的巖性與整體情況能夠直觀顯示;利用鉆孔實施抽水、鉆孔聲波測試、壓水測試、煤層瓦斯檢測等一系列工作,以定性與定量兩方面為隧道圍巖的分段與分級帶來有效的地質依據。
1.3高密度電物探法若存在鉆探方式難以查證的地質,則能采用高密度電物探法,物探儀器為擁有我國先進水平的重慶奔騰數控技術研究所研究的WGMD-1型高度探測系統,方法是用α排列方式予以高密度數據采集,采用國際水平的Surfer軟件與RES2DINV軟件進行二維電阻率成像反演。能夠準確判斷地質情況,改善隧道工程施工的危險性,降低嚴重社會問題的發生率,有時還能避免路線更改,從而節約建設項目的投資資本。
1.4地震勘探與鉆孔超聲波測井以及探測巖石波速因其隧道區域地層巖性多樣化,地表風化程度嚴重,鉆探取芯能力弱,巖芯大多為碎塊、砂狀以及塊狀。地質人員大都是通過人為因素來判斷巖石風化程度,很少客觀判斷巖體基本質量,未能科學劃分隧道圍巖類型。因而,地震勘探與鉆孔超聲波測井以及探測巖石波速技術逐漸被應用。地震勘探儀器采用的主要方式為折射波法,通過定性劃分結合定量指標的整體分析,確定了巖石風化情況與隧道圍巖類型,該方式更為合理,更具創新特色。
1.5抽水與壓水檢驗方式若隧道區域屬于條帶狀巖層組成的山嶺,其水文地質單元更加復雜,含有較多含水單元與隔水層,其透水性與含水單元具有較大差異。為了能檢驗出準確的洞身段各巖石的裂隙性與透水性,準確預判隧道涌水量,于鉆孔施工結束后分別實施抽水與壓水試驗。抽水及壓水試驗使用的是自制提桶與專業高揚程空氣壓縮機抽水與壓水設施,其中提桶抽水試驗應用于地下水位淺的地段,空氣壓縮機抽水和壓水設施應用于地下水位深或不存在地下水的巖層內。并且還對一些鉆孔實行了將抽水與壓水相整合的試驗,以便同單一試驗進行對比。
1.6瓦斯檢驗對專門施工的ZK11鉆孔,采用一套煤管、一套瓦斯解吸儀、兩個取樣瓦斯灌予以瓦斯檢驗,其具體方法為:在鉆孔鉆遇煤層后,下采煤管采煤同時迅速裝灌后封閉,5min內進行解吸,獲得現場瓦斯解吸量,最后采用圖解法算出瓦斯耗損量,二者相加即為煤層瓦斯逸出量。該方式簡易可行,結果接近實際情況,具有相對開拓性。
2關于工程地質環境對隧道工程的影響
在建設長隧道、深埋隧道以及大隧道過程中,會遇到各種各樣的地質環境問題,不僅會對工程工期與造價造成影響,還會給隧道的施工與運行帶來安全隱患。下述對影響隧道工程的幾種地質環境作了探討。
2.1軟土地基在湖相與濱海相等古地質環境中,軟土大都沉積在相對停滯與相對運動遲緩的水環境內,此類沉積軟土顆粒細軟、土質軟弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕變、凝聚力小幾乎可以被忽略。在這種地質條件上建設隧道,必須考慮工程的地質問題。
1)該地質土性較軟,受到隧道重負荷時容易發生沉陷,從而厚度發生改變,形成不均勻沉陷,導致隧道內襯砌等結構發生形變;
2)隧道結構會受軟土蠕變的影響,及時進行支護與襯砌有重要作用;
3)軟土一般存在于地下還原環境中,微生物作用容易形成甲烷氣體,聚積在軟土層孔隙內,隧道挖進時工作人員可能會受甲烷氣體的危害,若遇到火源還可能引起爆炸。建設隧道時,對于軟土地基,長度不長的隧道應采用盾構穿越更為簡易;然而長度過長的隧道,因其軟土的蠕變特點,會形成超量切削,導致在隧道盾構掘進的前端會出現蠕變凹槽,如果軟土層厚度不夠,容易使得上方活河水與海水大量潛入隧道。因此,在海域上存在眾多沉積軟土地帶時,借助盾構穿越軟土層,必須充分重視所存在的安全隱患。
2.2砂卵石層地基在多樣化地質條件如平原、河流、濱海、盆地中,會存在不同成因的砂卵石沉積層。各地砂卵石層的結構由于沉積時受到古地質地理環境的影響,各結構間存在差異。砂卵石層的沉積韻律和顆粒級配受到沉積時水動力條件的影響。砂卵石層危害隧道工程的幾個方面主要是:
1)因為隧道施工排水,使得周邊砂層的機械塌陷與管涌;
2)砂層涌入會引發豐富地下水;
3)砂層地質結構的不同,形成不規則沉陷,為隧道帶來安全隱患;
4)砂層內夾雜的大塊卵石,影響盾構施工,嚴重時會卡住刀片。采用沉管法在湍急河流的砂卵石層中建設隧道,容易使沉管下砂層形成沖刷,損害沉管隧道。
在厚砂層上建設隧道時,要注重下述幾點:
1)抽水起始水位降低引發地面沉降、沖刷、潛蝕;
2)進行大量抽水后,水位降低遲緩,產生壓力水頭,極易使得下方的大量砂層潰入;
3)下方存在相對隔水層時,因為上方隧道抽水降低水壓,下方高壓水匯合;4)透水層凸起,形成眾多越流向上補給,影響隧道運行。
2.3碳酸鹽巖地層在分布有可溶碳酸鹽地層地區,受到不同程度的喀斯特化作用,作用結果為在地表上形成奇特山峰,地下形成多個洞穴與通道?;钴S在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水與裂隙水等,存在不同的特點??λ固厮形鍌€對立統一的特點,具體包括:
1)獨存與半獨存的管道水流和擁有統一水力相關的地下水力面與擴散流同時存在;
2)不含水巖體與含水巖體同時存在;
3)非承壓水流同承壓水流之間互相變換;
4)層流運動和紊流運動同時存在;
5)非均質含水性和均質含水性復雜變化。在喀斯特化地層中,具有相當明顯的三相流,即是氣體、固體、液體三相物質混合形成的三相流。三相流具備一個重要特性,泥砂等固體流與水等液體流是不能被壓縮的,而氣體能被壓縮,受壓氣體還會發生多種變化。
3結語