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中圖分類號:C913文獻標識碼: A
1.工程概況及地質情況
1.1工程概況
某暗挖隧道全長約700m,覆土厚度約10~12m,采用礦山法施工,正線設人防段一座,設施工豎井及橫通道一座。
本區間襯砌類型為復合式襯砌,初襯采用噴射混凝土+格柵鋼架措施,二襯采用模筑鋼筋混凝土,襯砌之間設防水層。輔助工程措施采用超前小導管漿、深孔注漿、掌子面噴射混凝土封閉。
該工程位于市區,地上、地下均有障礙物和城市管網,且施工中涉及到排水及地下管線等多項地下工程,施工中需要協調和溝通的部門較多。同時該工程位于交通流量較大地段,施工期間需要合理解決施工區段道路順暢。
1.2地質情況
根據鉆探資料及室內土工試驗結果,按地層沉積年代、成因類型,本標段內沿線勘探范圍內的土層劃分為人工堆積層(Qml)、新近沉積層(Q4al)第四系全新統沖洪積層(Q4al+pl)、第四系上更新統沖洪積層(Q3al+pl)四大層。
根據收集線路附近地下水位資料,由于地下水開采較為嚴重,施工區域45m深度范圍內地下水類型以潛水為主。水位普遍較深,整體地下水位埋深沿東西方向呈漏斗狀,漏斗中心地下水位埋深達55m,地下水位向東西兩個方向逐漸變淺,水位埋深一般在25~50m之間。根據地質勘察報告,本區間未進入潛水層,地下水位埋深在38m以下,且未見上層滯水,區間不需降水施工。構造相對穩定地帶,無新構造活動跡象。沿線地勢平坦,未發現有泥石流、滑坡、采空區、巖溶、有害氣體等不良地質作用。
2.各工序主要施工方法及技術措施
2.1豎井施工
1、豎井施工方法
該暗挖隧道設施工豎井一座,豎井施工采用“倒掛井壁法施工”。地表以下1.0m為豎井井圈鎖口范圍,采用C40模筑砼。井身支護采用鋼筋格柵+鋼筋網片+噴砼+小導管聯合支護。
2、豎井施工主要技術措施
1)為避免豎井變形,在豎井開挖及支護時,角部設工22a型鋼斜撐,支撐縱向間距1~1.5m,近馬頭門處支撐適當加密。
2)為了密實初支與壁后土體的空隙采用壁后回填注漿。
3)當井壁上有涌水時,預埋膠管,把水引入積水坑,抽排出井外。
4)豎井支護同時預埋梯步預埋件。
2.2隧道開挖施工方法
該隧道標準斷面采用臺階法施工,洞內開挖采用機械配合人工開挖,上部采用弧型開挖,預留核心土的斷面面積應大于開挖斷面面積的50%,確保掌子面穩定。開挖遇到沙層或不穩定地層應及時噴射混凝土封閉掌子面;拱部開挖每循環進尺0.5m,隨即施作格柵鋼架網噴砼初期支護。并在拱腳兩側設Φ42鎖腳錨桿并與格柵鋼架焊連防止拱部下沉,下部左右兩側交錯開挖,及時連接鋼格柵,并盡快封閉成環。
施工中應進行嚴格的監控量測,并根據量測結果來調整開挖參數。開挖時要由上至下逐層開挖,嚴禁欠挖、超挖。當穿越砂土地層時,首先采用超前小導管注漿加固地層,開挖進尺嚴格控制在設計要求以內。必要時縮小每循環進尺,保證開挖面的安全。
2.3超前注漿加固
為加固掌子面前方地層,保證開挖工作面穩定,采用小導管超前注漿措施。小導管沿拱部 120度布設,環向間距為0.3m,水平傾角為15°。注漿漿液選用水泥-水玻璃漿液,壓力控制為0.3-0.5MPa。注漿采用注漿壓力和注漿量雙控原則,單根小導管注漿量按照擴散半徑0.25m 進行計算。注漿結束后檢查注漿效果,并對注漿薄弱部位進行補充注漿。
2.4格柵加工及安裝
1、格柵加工
格柵鋼架在地面工廠加工,加工時做到尺寸準確,弧形圓順,格柵鋼架焊接長度滿足規范要求;焊接成型時,沿鋼架兩側對稱進行,格柵鋼架主筋中心與軸線重合,連接孔位置準確。
2、格柵安裝
格柵鋼架間距為 0.5m,采用連接筋內外雙層交叉布設進行焊接,間距1m。
2.5鋼筋網片加工及安裝
鋼筋網片采用 A6.5 圓鋼焊接而成,網格尺寸為 150mm×150mm。網格尺寸允許偏差為±10mm。鋼筋網搭接長度為 1-2個網格,允偏差為±50mm。鋼筋網應與隧道斷面形狀相適應,并與錨管和格柵鋼架焊接牢固。
2.6初支后注漿
初支背后注漿注意以下幾點:
1、初期支護完成后需要進行初支背后注漿,確保初支背后填充密實。初支背后注漿滯后開挖掌子面不能超過5m。
2、注漿采管長0.5m,沿拱部及邊墻布置,拱部環向間距為 2.0m,邊墻環向間距為3m,拱部及邊墻縱向間距均為 3m,梅花形布置。
3、注漿壓力控制為 0.1-0.3MPa。注漿工藝同超前小導管注漿。漿液采用1:1 純水泥漿液,具體配比根據現場試驗確定。
2.8深孔注漿
本區間暗挖隧道礦山法下穿多處構筑物及管線管溝。為控制隧道掘進時的土體變形,增加隧道拱部的抗壓強度及粘結性,保證隧道施工時上方構筑物及管線的安全,對圍巖進行深孔注漿預加固。深孔注漿的范圍是拱部初支外2.5m+初支內1m。采用雙重管無收縮注漿工法,注漿液采用水泥-水玻璃雙漿液。注漿孔數為13個,深度為12m,單排布設,以達到穩固土體的預期目的。
3.監控量測
施工過程中為了明確工程施工對原始地層的影響程度及可能產生失穩的薄弱環節。并通過現場監測信息反饋和施工中的地質調查,及時調整支護參數和采取相應的工程措施,優化施工工藝,達到工程優質、安全施工、經濟合理、施工快捷的目的,應做好監控量測工作。
3.1初支位移量測
區間隧道的開挖,改變了圍巖的初始應力狀態,而由于圍巖應力得以重新分布和周邊應力得以釋放,致使圍巖產生變形,以致于橫通道周邊初期支護產生不同程度的凈空內向位移。因此,洞室開挖初支后必須及時安設測點進行初期支護位移量測。并根據量測結果來判斷圍巖和支護結構的穩定性。
3.2收斂量測
采用收斂儀進行量測,來確定洞室周邊兩點相對位置的變化,從而計算出兩點連線上的相對位移。
4.工程施工中主要對策:
1、工程實施前應對區間臨近管線和建構筑物進行詳細周密的調研,并應通過管線所屬的管理單位了解掌握管線的現狀情況,根據調研結果針對不同管線編制管線保護施工方案及安全措施。重點加強對有壓管線及電力、熱力、燃氣管線的保護工作。對重點管線做好監測工作。
2、施工過程中加強掌子面前方超前探測工作,采用掌子面超前探孔和地面鉆孔相結合的施工方法,確保施工前掌子面前方沒有水囊存在。
3、施工過程中加強超前支護措施,采用先進的注漿工藝及設備,選擇合適的注漿參數,確保注漿效果。施工期間加強對暗挖結構及既有管線和建構筑物的監測,編制專項監測方案并嚴格執行,發現變形超限及時進行相關各方論證并采取處理措施。
4、編制好隧道塌方的應急預案,做好應急演練工作,隧道內預備好足夠的應急物資,加強隧道內照明和通風,確保施工人員的身體健康。
結束語:在礦山法施工暗挖隧道時應領會并嚴格執行“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測的十”,同時出現任何特殊問題要及時進行信息反饋,只有做好這些,才能有效控制圍巖的變形和地表及管線的沉降,確保施工質量及施工安全。
參考文獻:
(1)《地鐵設計規范》(GB50157-2003)
(2)《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)
(3)《地下鐵道工程施工及驗收規范》(GB50299-1999(2003年版))
(4)《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002,2011年版)
關鍵詞:隧道二襯;脫空;注漿;鉆孔
1 工程簡介
石鼓隧道為博深高速公路控制性工程,從銀屏山自然保護區通過,雙洞六車道,左、右線隧道分離布設。左線起屹樁號ZK32+447~ZK36+458,長4011米,最大埋深534米;右線起屹樁號YK32+459~YK36+339,長3880米,最大埋深504米,是全線的控制工程。并且隧址區地質情況比較復雜,地下水豐富。由于所處位置的特殊地形、地貌和環保要求,隧道施工只能從深圳端往博羅端獨頭掘進。查閱現有文獻,在沒有豎井、斜井及平導等輔助設施的條件下,石鼓左線隧道獨頭掘進長度4011米,超過了獨頭3455米的潭峪溝隧道,是目前國內最長的單向三車道公路隧道。
2、襯砌空洞成因與對策
隧道二次襯砌混凝土是自下而上澆筑的,受自重作用或者有鋼筋網段混凝土澆筑段,混凝土很難被澆筑密實,由此產生空洞。隧道二次襯砌脫空與施工方法、機械設備和混凝土配比等都有密切關系。通過大量工程實踐,對襯砌空洞的成因及對策有如下幾種。
2.1 混凝土收縮造成脫空
混凝土具有凝固收縮特點,如果不采用膨脹混凝土,即使將模板內灌滿,在混凝土凝固后,拱頂仍不可避免地出現小空隙。如果混凝土水灰比較大,混凝土收縮則更為明顯。避免混凝土收縮產生空洞的主要方法是通過添加減水劑、泵送劑來降低混凝土水灰比,提高混凝土的流動性,或通過加入適量的膨脹劑,用以抵消混凝土的收縮。
2.2 泵送壓力不足造成脫空
泵送壓力過大,壓壞模板臺車,致使振搗坍陷,導致頂面混凝土與襯砌間出現空隙,產生脫空;泵送壓力不足,模板內的混凝土壓力則不足,導致拱頂面的混凝土在輸送過程中把部分空氣密閑在狹小的空間內無法排出,造成留有空隙,產生脫空。在施工前對輸送泵進行檢查,從而保證合理且足夠的泵送壓力,鋼筋密集處,應放慢澆筑速度,且應振搗密實,機械振搗不便時可輔助人工振搗;或可加入泵送劑,從而增加混凝土的流動性。
2.3 泵送口角度不合理造成脫空
模板臺車拱頂一般設置有三個或三個以上的泵送孔,這些泵送孔大多垂直模板設置。混凝土從管內進入模板,流動方向改變為 90°,由此帶來的壓力損失很大,造成襯砌遠端脫空。為了減少這種壓力損失,可以將兩端的泵送孔調整為60°。通過現場對比實踐表明,這能極大地減少襯砌脫空的發生。
另外,在有的區段,隧道坡度較明顯,此時如果仍采用中間孔泵送的方法,較高的一段則很難澆筑密實,如果采用低位孔泵送,則襯砌脫空更為明顯。因此,在隧道坡度很小時,推薦采用中間孔泵送;坡度較大時,應從高位孔泵送。
2.4 防水層松鋪不足造成脫空
由于超欠挖的普遍存在,加上初期支護施工質量不佳,初期支護表面經常出現縱向或環向凹凸起伏。在初期支護表面不平整時,如果防水層鋪掛過緊,二次襯砌混凝土將被防
水層阻斷而不能完全充填凹陷位置,因此形成邊墻空洞。如果混凝土泵送壓力過大,則可能擠破防水層,造成滲漏水。為了防止此類空洞的出現,襯砌施工前應嚴格按規范要求進行初期支護平整度檢查,不滿足要求的應進行補噴整平;同時,防水層的鋪掛必須保證足夠的松鋪系數。
鋪設防水卷材時應盡可能的選用復合式卷材,避免其過度沉落,懸吊點應設置密集并與鋼釘連接良好,且事先計算好富余量,對于鋼筋段,最好于頂部多設置砂漿墊塊,將頂部卷材頂起來。
2.5 封口不當造成脫空
混凝土灌滿并達到一定壓力后,二次襯砌澆筑即可結束,此時需要停止泵送并封閉泵送口。在封口方法上,目前仍有大量單位采取拆管后用編織袋、土工織物封堵泵送口的方法。采用這種方法時,拆除輸送管后混凝土在自重作用下會向下流出模板,直接導致泵送口對應拱頂襯砌脫空,這是襯砌中部脫空的主要原因。對此,推薦采用閥門方法進行封口,在泵送口與輸送管之間增設一個閥門,閥門與襯砌模板、閥門與輸送管之間均采用螺栓和法蘭盤連接。當泵送結束后,先把閥門與襯砌模板的連接螺栓取下,將擋板復位關閉閥門后再重新用螺栓連接。此后再取下閥門與輸送管間的螺栓,拆下輸送管,已經進入模板內的混凝土就不會流出。
2.6 拱架與模板剛度不足引起脫空
由于拱架與模板剛度低,在澆筑完混凝土后引起模板和拱架的變形或下沉;模板支架底部不堅實,支架疏松,導致頂部模板下沉量過大,造成頂部襯砌混凝土下沉脫空,選用堅固、穩定,符合剛度要求的支撐結構;隧道襯砌使用全新鋼模,規格、強度要符合設計要求,立模時要求模板結合緊密,尺寸要符合設計要求。
2.7 提前脫模引起脫空
盲目追求施工進度,拆除模板時間過早,使低強度混凝土過量承載,破壞了混凝土結構;脫模后沒有進行混凝土的潮濕養護,導致襯砌開裂和下沉脫空;混凝土拆模時的強度必須符合設計或規范要求,脫模時不得損傷混凝土;傳統的混凝土灑水養護方法,由于灑水不均勻,使混凝土早期強度得不到保證,可使用噴涂混凝土養護液的方法進行養護。
3、脫空處理方案
公路隧道二次襯砌出現空洞后,要加強對隧道裂縫變化過程的長期持續監測,密切關注其發展狀態,同時應及時采取維護加固措施進行處理。
3.1拱頂脫空形成的空洞處理
1、在襯砌混凝土達到設計強度后,進行襯砌拱頂注漿填充。
2、加強對空洞部位二襯混凝土強度檢測,待達到設計強度后即開始進行注漿處理。
3、注漿主要采用符合設計要標的水泥砂漿,施工前進行漿液配比選定,并進行現場試驗后確定。
4、注漿通道采用在二襯混凝土施工時預埋注漿管進行注漿施工。
5、注漿根據設計線型采用從下坡方向向上坡方向注漿方式,控制注漿壓力不大于 0.5Mpa,以免壓力過大,影響其他部位二襯混凝土。
6、注漿結束的標準根據注漿壓力,注漿量及現場有關檢測資料綜合判斷確定’
3.2拱腰脫空形成的空洞處理
1、在襯砌混凝土達到設計強度后,檢查確定拱腰空洞位置,進行中空鉆孔注漿方法處理。
2、在鉆孔的過程中應采取循序漸進的原則,首先根據無損檢測結果確定該段的二次襯砌實際厚度,然后確定鉆進的最終長度應控制在小于檢測厚度的 3-5cm處,鉆孔時應先試鉆,在鉆進過程中,若發現鉆速突然增高或其它異常情況,應立即停止鉆進,防止損壞襯砌防水層。
3.3 漿液配合比及注漿處理
1、漿液配合比:采用單液水泥漿,采用普通硅酸鹽水泥,并通過試驗按需摻配高強減水劑、速凝劑及其他添加劑;添加劑的性能質量需符合規定,使用前必須進行效果試驗,初凝的凝結時間不宜超過5min,終凝的凝結時間不宜超過 10min。
2、注漿壓力和注漿管設置:應等到二次襯砌混凝土強度達到設計強度后方可注漿,且需初壓為0.2-0.5Mpa,終壓不大于 0.5Mpa,可采用逐漸加壓式或定壓式進行注漿,注漿速度為30-60L/min,注漿時還需注意將注漿芯管安裝在預埋的注漿管上,且預埋的注漿管間距不宜太大。預埋的注漿管不可破壞防水板,并在注漿管端頭設置防堵設施,注漿結束后應及時將注漿管孔封堵密實。
3、注漿前進行吸水試驗來檢查注漿管路系統,采用 1.5-2.0倍注漿終壓進行吸水試驗,從而檢查機械設備是否正常、注漿管路系統能否耐壓,有無漏水,試運行20min后,再進行注漿現場試驗,從而確定注漿參數。試驗及壓漿過程中,要求有工程技術人員在場,對數據進行記錄、觀察,并根據現場注漿實際情況,作出準確判斷,及時調整漿液稠度和凝固時間。
4、注漿前應先對管孔進行清理,并合理的安排注漿順序。注漿時若出現漿液很難注入或注入量很小并且壓力迅速上升的情況,應增大水灰比、降低漿液稠度,同時檢查注漿管有無堵塞,并及時進行管路疏通。若發現漿液注量很大且注漿壓力很低或壓力上升緩慢,應馬上停止注漿,檢查是否有漏漿或串漿的現象并及時加以堵塞,并按其情況可適當的調整水灰比。
5、注漿結束標準需用注漿壓力、注漿時間和注漿量三個方面來確定。當出現下述情況之一時即可結束注漿:①當注漿壓力達到設計終壓時;②當注漿量達到或超過理論注漿量,孔口管出現冒漿時;③當注漿壓強已達到設計終壓,且穩壓10min后,即使進漿量仍未達到理論漿量,也可結束注漿。
3.4方案特點
1、注漿工藝簡單,操作方便、安全。
2、漿液具有良好的可灌性,且固結收縮小,具有良好的粘接性、抗滲性、耐久性及化學穩定性。
3、二次襯砌厚度大部分不足處基本都有脫空、不密實的現象存在,通過分析打孔注漿可以使二次襯砌的厚度、混凝土密實度以及混凝土強度三方面同時都能達到要求。
結語:
二襯背后脫空是目前隧道施工普遍存在的質量問題,其嚴重影響了隧道的二襯混凝土受力性能,造成了安全、質量隱患。澆筑時按照設計與規范要求預留注漿孔和注漿管,在二襯混凝土施工完成一定里程后,采用無損檢測檢查混凝土背后脫空情況,并根據檢測報告對空洞進行注漿處理。
參考文獻:
[1] 公路隧道施工技術規范(JTG F60-2009)
[2] 《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)
[3] 周愛國.隧道工程現場施工技術.北京:人民交通出版社,2004.3
[4] 于書翰、杜漠遠.隧道施工.北京:人民交通出版社,1999
關鍵詞:隧道;技術管理;初探
1問題的提出
隧道工程施工條件復雜,工期、質量、安全要求嚴,成本控制難,競爭激烈,施工風險高。雖然有“金隧銀橋”的說法,但在復雜的施工條件下,隧道施工技術管理不好,常會導致出現大虧或小盈的現象。特別是長大復雜隧道,其面臨的可變因素更多,工程項目管理難度更大。施工技術管理作為工程項目施工管理的核心工作之一,對工程項目的施工安全管理、質量控制、進度控制、成本控制等方面具有非常重要的作用。19世紀是高層建筑的世紀,20世紀是橋梁工程發展的世紀,21世紀將是隧道及地下工程發展的世紀,因此,面臨21世紀隧道及地下工程發展的重要機遇期,發展隧道工程施工技術,加強隧道施工技術管理勢在必行。加強施工技術管理,不斷提高施工技術管理的“精細化管理、人性化管理”水平。
2隧道施工技術管理在項目管理中的作用
隧道施工流水線作業,各工序依次展開,施工技術管理的好可以起促進作用,反之則起制約作用。在激烈的市場競爭條件下,只有人員、設備、材料等資源優化配置,并不斷加強施工技術管理,才能實現高效、優質、低耗工程。實現這一目標也是企業的立足之本。隧道施工技術管理在項目管理中發揮著重要的作用,其主要體現在安全、質量、進度、成本等方面。
2.1加強隧道施工技術管理是確保隧道施工安全的有效途徑
在施工方案制定及技術交底實施過程中,必須充分考慮每道工序潛在的危害,明確危險源,采取有效的預防措施,并制定詳細的應急預案。由于設計勘察手段有限,隧道施工中面臨的可變因素較多,特別是地質條件復雜的山嶺隧道,隧道施工中常面臨涌水、突泥、瓦斯突出、塌方等安全隱患。在施工過程中必須充分利用綜合超前地質預報手段,以探測隧道前方地質條件并指導施工,合理規避災害風險。在長期的施工技術管理中,我們積累了豐富的經驗。比如整理,瀏陽河隧道出口在施工人員進洞之前進行安全講解,并在洞口樹立危險源警示牌,時刻提醒進洞人員注意施工安全;此外,每月進行安全質量大檢查,綜合各部門專業人才,掃除安全質量死角。
2.2加強隧道施工技術管理是實現施工項目管理質量控制的根本保證“安全是天,質量是命”這是不可否認的真理,但在一定程度上來說,確保施工質量是保證施工安全的重要前提。實現施工質量控制要做到:施工工藝要可靠、現場實施要到位、試驗檢驗要及時。隧道施工隱蔽工程較多,如果事后發現問題整改困難,并且依靠雷達檢測、聲波檢測等先進的檢測手段,即使施工完畢也能對隧道實體一覽無余。因此,施工中必須加強過程控制,并進行必要的檢驗監測,只有上一工序合格了才能進行下一工序的施工。
2.3加強隧道施工技術管理是實施施工項目管理成本控制的重要手段施工項目成本控制是指項目在施工過程中對影響施工項目成本的各種因素加強管理,并采取各種有效措施,將施工中實際發生的各種消耗和支出嚴格控制在計劃成本范圍內,消除施工中的損失和浪費現象。施工技術方案的好壞直接影響項目管理成本控制,施工方案如果制定得合理、可行、科學,可以大大地節省勞動力和降低損耗,使選用的機械設備較為簡單;在施工項目建設過程中,施工單位應該在滿足用戶要求和保證工程質量的前提下,聯系項目的主觀條件、施工單位自身的技術水平和成熟的施工工藝,對設計圖紙進行認真會審,并提出積極的修改意見,在取得用戶和設計單位同意后對施工圖紙進行某些修改。
2.4加強隧道施工技術管理是施工項目管理進度控制的有效途徑進度控制的目標是在保證施工質量、確保施工安全、不因搶工期而增加施工成本的條件下,適當縮短施工工期;影響施工進度的因素主要有:有關單位的影響、意外事件的出現、施工條件的變化、技術失誤、施工組織管理不當。其中施工單位采用技術措施不當,造成施工中發生技術事故;應用新技術、新工藝、新材料、新結構缺乏經驗;流水施工組織不合理;施工平面布置不合理,這些技術管理措施將影響施工進度計劃的執行。實際施工過程中,由于技術管理跟不上而影響施工進度經常遇到,例如我國隧道施工常對“洋技術、洋機械”感興趣,但是“食洋”不化,沒有深入研究,拿來就用,往往對機械設備性能及適應性了解不透,慢慢摸索,既增加了成本,又影響了施工進度。因此,只有在隧道施工項目施工過程中,不斷加強隧道施工技術管理,才能使施工項目管理達到高質量、短工期、低成本這一根本目的。
3隧道施工技術管理存在的問題及解決辦法
3.1存在的問題當前施工技術管理存在的主要問題是:
3.1.1對于施工技術管理,還不能體現精細化管理的水平,存在粗放型的特點許多項目在建設過程中,施工技術交底或作業指導書不夠詳細,“縱向沒有到底,橫向沒有到邊”,沒有真正發揮指導作用,故施工質量及進度的好壞取決于施工隊及協作隊伍的經驗,而不是體現在施工技術管理的水平上。當然這與協作隊伍的成員大部分以農民工為主,并且流動性比較大等不利條件有關。這樣更應加強現場施工技術管理,加強現場的指導及培訓。
關鍵詞:膨脹土淺埋隧道工程影響技術措施
中圖分類號: TU528.55 文獻標識碼: A 文章編號:
1 引言
膨脹土系指土中含有較多的粘粒及其親水性較強的蒙脫石或伊利石等粘土礦物成分,它具有遇水膨脹,失水收縮,是一種特殊膨脹結構的粘性土。膨脹土在世界范圍內分布極廣,遍及六大洲,我國是世界膨脹土分布面積最廣的國家之一,現已發現有膨脹土發育的地區達20余個省、市和自治區,遍及西南、西北、東北、長江與黃河中下游沿海地區。膨脹土隧道在開挖后由于應力重分布與水的作用等原因,反復遇水膨脹、失水收縮,使隧道產生了向隧道內的擠壓和位移,一般達幾厘米,甚至百余厘米,造成圍巖開裂、坑道下沉、圍巖失穩、坍塌、冒頂、底板隆起、襯砌變形破壞及運營后的病害等現象,會對工程施工及運營造成了極為嚴重的后果,直接影響著結構物的安全性。例如:西嶺雪山隧道的二次襯砌混凝土局部塌落、斷面開裂和隆起、洞內滲漏水現象;襄渝線上董家溝隧道和七里溝隧道,圍巖為灰白色強膨脹土,兩座隧道都出現了隧道坍塌冒頂的嚴重破壞。因此,在工程地質勘察中及現場取樣試驗中必須正確地識別膨脹土與非膨脹土,準確地判定膨脹土的脹縮性等級,這有助于合理進行隧道設計及采取合理的施工技術措施,對保隧道施工安全及結構穩定具有重要的意義。
2 工程概況
新建山西中南部鐵路通道瓦塘至湯陰東(含)段站前工程ZNTJ-13標上莊1#隧道隧道位于河南省安陽市安陽縣境內,設計為雙線電氣化Ⅰ級重載鐵路,隧道起訖里程DK641+413~DK642+800,隧道全長1387米,全隧均為Ⅴ級膨脹性圍巖、淺埋。隧道穿越山前丘陵區,地處青洋口大斷裂、太行山東簏深斷裂之間,整體地質構造簡單。洞身圍巖主要為上第三系上新統鶴壁組第三段(N2h3)強分化泥灰巖夾砂巖,膨脹試驗土見圖1,巖質軟弱,節理裂隙較發育,巖體較破碎、遇水易崩解、整體穩定性差。根據膨脹性試驗報告,隧道場區內灰白色N2h3泥灰巖,自由膨脹率為32~54%,蒙脫石含量12.16~19.45%,陽離子交換量208.54~294.75mmol/kg,根據《鐵路膨脹隧道技術規程》判定為中等膨脹土。隧道土自由膨脹率分析見圖2。
3膨脹土的基本特性
影響膨脹土性質的基本要素有內因和外因:內因主要包括巖土成分(礦物成分、化學成分、粒度成分)天然含水量及濕度情況、膠結程度等三種,它們決定了膨脹土的膨脹能力和膨脹潛勢的大小;外因主要是由于人類活動造成的水分得失和內應力的變化等,它決定膨脹土能否膨脹和膨脹程度。在膨脹土地層中,隧道開挖后不久,常常可以見到圍巖因開挖而產生變形,或者因浸水而膨脹,或因風化而開裂等現象,使隧道的頂部及兩側向內擠入,底部鼓起,隨著時間的推移,會出現支撐破壞、襯砌變形。這些現象說明膨脹土圍巖性質是極其復雜的,它與一般土質的圍巖性質有著根本的區別。膨脹土的脹縮特牲、裂隙性、超固結性是膨脹土的基本特性,其歸納起來表現在以下三個方面。
3.1圍巖的應力比高。即P0/Ra,P0—地應力,Ra—圍巖的抗壓強度
由于膨脹性土是有原始地層的超固結特性,使圍巖中儲存有較高的初始應力,當隧道開挖后,引起圍巖應力釋放,強度降低,產生卸載膨脹。因此圍巖常常具有明顯的塑性流變特征,開掘后將產生較大的塑性變形。
3.2脹縮效應的力學特性
膨脹土圍巖因吸水而膨脹,失水而收縮,巖體干濕循環產生脹縮效應。一是使圍巖體結構破壞,由塊間聯結變為裂隙結合,甚至成為散結構,強度完全喪失,導致圍巖壓力增大;二是造成圍巖應力變化,無論膨脹壓力或收縮應力,都將破壞圍巖的穩定性,特別是膨脹產生的膨脹壓力將對增大圍巖壓力顯著增加。
3.3微孔隙-裂隙結構
膨脹土具有發育的微孔隙-裂隙結構,為脹縮變形提供了吸水與失水的良好通道,由于膨脹土中普遍地存在著片狀粘土礦物顆粒彼此疊聚的微集聚體基本結構單元,當集聚體與集聚體彼此排列組合,形成平行層狀結構,且層間貫通裂隙發育時,必然使土體吸水與失水成為可能,從而導致產生膨脹與收縮。由于膨脹土在天然原始狀態下有高強度特性,開挖后洞壁土體失去邊界支撐而產生脹縮,同時因風干脫水使原生隱裂隙張弛,使圍巖強度急劇衰減,因此隧道施工開挖過程中常用初期圍巖變形大、速度快等現象。
4膨脹土對淺埋隧道工程施工影響及危害
由于膨脹土圍巖的特殊工程地質性質及其圍巖壓力特性,使隧道開挖后不久即產生膨脹壓力,使隧道存在普遍開裂、內擠,底部隆起、甚至局部坍塌等變形現象。膨脹土隧道圍巖變形速度開、破壞性大、延續時間長和整治較困難等特點,并隨著時間的增長,使隧道的支撐、襯砌發生嚴重的變形或破壞。施工中常見以下幾種情況:
圍巖裂縫
隧道開挖后,開挖面土體的原始應力被釋放而使圍巖產生脹裂及洞壁表層土體風干而脫水,產生收縮裂縫。同時,兩種因素都可以使土中原生隱裂隙張開擴大,沿圍巖周邊產生裂縫,拱部的圍巖尤其容易產生張拉裂縫貫通,形成局部變形區。
隧道變形下沉
由于坑道下部膨脹土體的承載力較低,加之上部圍巖壓力過大,而發生坑道下沉變形。隧道的下沉,往往造成支撐變形、失效,進而引起土體坍塌等現象。
圍巖膨脹凸出和坍塌
隧道膨脹土開挖過程中或開挖后,圍巖產生膨脹土變形 ,周邊土體向洞內膨脹凸出,開挖斷面縮小。在土體喪失支撐或支撐力不夠的狀態下,由于圍巖壓力和膨脹壓力的綜合作用,使土體產生局部破壞,由裂縫發展到出現溜塌,然后逐漸牽引周圍土體連續破壞,形成坍塌。
隧道底部鼓起
隧道底部開挖后,洞底圍巖的上部壓力被解除,圍巖應力被釋放出來,由于膨脹地壓力釋放,使得洞底圍巖發生卸荷膨脹;加之隧道多有積水,使洞底圍巖產生浸水膨脹。加劇了洞底圍巖鼓出變形。當底部僅作一般鋪底時,常會出現底部鼓起,鋪底被破壞。
4.5 襯砌變形或破壞
由于圍巖巨大的膨脹壓力,使得拱頂受擠壓下沉,也可能向上凸起。以向上凸起為例,拱頂外緣經常出現縱向貫通拉裂縫,而拱頂內緣出現擠裂、脫皮、掉塊。在拱腰部位也會出現縱向裂縫,這些裂縫有時可發展到張開、錯臺。當采用直邊墻時,邊墻常受擠壓而開裂,甚至出現張開、錯臺,少數曲邊墻也有出現水平裂縫的情況。
淺埋膨脹土隧道施工要點
5.1地質勘查及試驗工作
膨脹土圍巖隧道在工程地質勘察及現場取樣試驗中必須正確地識別膨脹土與非膨脹土,準確地判定膨脹土的脹縮性等級,這有助于合理進行隧道設計及合理采取施工技術措施,對保隧道施工安全及結構穩定具有重要的意義。
5.2 加強監控量測
加強監控量測,對數據進行統計和分析,及時掌握圍巖動態和支護工作狀態,保證圍巖穩定和施工安全,確保二次襯砌施作時間。
5.3 加強超前預支護和初期支護
膨脹土淺埋隧道易坍方冒頂,圍巖級別低,具有膨脹力大、強度底、遇水易崩解、穩定性差等特性,施工中應加強超前預支護和初期支護,提高噴層的抗拉和抗剪能力,確保超前小導管注漿質量根據監測結果留足預留變形量,加強支護,及時網噴封閉圍巖開挖面及各工序的銜接,盡量減少圍巖暴露時間,適時襯砌,并做好截水、排水措施,以保證隧道施工安全。
5.4 預留變形量的選擇及支護參數的確定
由于隧道初期支護后會出現支護開裂、收斂、導坑下沉等變形情況,因此施工過程中要留根據圍巖量測情況留足變形量,確保初期支護質量、襯砌厚度滿足設計要求。必須熟悉解膨脹土“脹縮特牲、裂隙性、超固結性”基本特性,了解膨脹土對隧道工程施工造成的危害及影響,否則會造成返工,造成進度、安全、經濟等方面的影響。由于隧道采用復合式襯砌,初期支護以噴錨支護和型鋼鋼架為主要支護形式,根據圍巖壓力和變形情況及時調整支護參數,保證隧道施工安全和隧道的穩定。
5.5 加強對圍巖的壓力、流變調查和量測
在膨脹性地層中開挖隧道,除了開挖前應調查其特性和規模,并參考其他類似情況的工程實例,認真實施設計文件所提出的技術要求外,在施工過程中,還應對圍巖壓力及其流變情況進行充分的調查和量測,分析其變化規律。對地下水亦應探明其分布范圍及規律,了解地下水對隧道施工的影響程度,以便根據圍巖動態采取相應的施工措施。
5.6 初期支護和二次襯砌及早閉合
隧道初期支護盡早封閉成環,按照新奧法隧道施工“早成環”的理論,隧道支護及早封閉成環可以保證支護整體受力,能很大程度上減少隧道的變形。膨脹土圍巖隧道開挖后,圍巖向內擠壓變形一般是在四周同時發生,所以施工時要求隧道二次襯砌及早封閉。改善受力狀態,增強支護效果。
5.3 施工原則
5.3.1應盡量減少對圍巖的擾動和防止水的浸濕。根據這個原則,最好是采用無爆破掘進法,如采用風鎬、液壓鎬等開挖機械。在開挖過程中應盡量縮短圍巖暴露時間,及時支護,以求盡快恢復洞壁因土體開挖而解除的圍巖應力,減少圍巖膨脹變形。對于地下水滲流的隧道,應切斷水源并加強隧道的防、排水措施。如局部滲流,可采用注漿堵水法阻隔地下水。同時,還要注意防水施工對圍巖的浸濕。
5.3.2膨脹土圍巖設計要遵循“加固圍巖,改善洞形,先柔后剛,先放后抗,變形留夠,底部加強”24字方針。
5.3.3堅持“管超前、短開挖、不爆破、強支護、早封閉、勤量測、及時襯砌的施工原則。加強施工管理,嚴格工序組織,選用合適的施工工藝及施工方法。
5.4 施工方法
隧道施工工法要根據工程地質及水文地質條件、開挖斷面大、隧道埋深、工法轉換的難易、機械設備配置及環境制約等因素綜合研究確定。當需要變更施工工法時,以工序倒換簡單和較少影響施工進度為原則,一般不宜選用多種施工工法。膨脹土的“脹縮特牲、裂隙性、超固結性”是導致隧道變形病害的主要原因。在膨脹土淺埋隧道中常用的施工工法有:短臺階、單側壁導坑法、雙側壁導坑法、CRD法、分部開挖法等。根據山西中南鐵路通道上莊1#隧道淺埋、膨脹土、圍巖變形情況、斷面大等綜合實際情況,采用分部開挖法中的三臺階七步開挖法。采用合理的施工方法,對隧道穩定性和施工安全具有十分重要的作用,
目前該隧道已完工,二次襯砌施作后,各測點的壓力約在2天內達到極值,在拱墻二次襯砌完成半月左右,圍巖-支護體系應力重分布的完成,各測點壓力趨于穩定,說明圍巖-支護體系已達到穩定狀態、二次襯砌結構所受壓力較小,證明了隧道結構參數的合理性、施工方法的正確性以及結構安全性。
6 圍巖量測及變形規律分析
膨脹土隧道圍巖量測主要進行拱頂沉降和圍巖收斂兩項內容,其圍巖量測測點布置如圖3所示。
根據對不同量測斷面數據分析及整理,得出隧道拱頂下沉曲線及圍巖收斂曲線,如圖4、圖5所示。
圖4拱頂下沉-時程曲線 圖5 水平收斂-時程曲線
從以上代表性曲線分析,膨脹土隧道采用三臺階七步開挖法施工時,圍巖與支護變形有以下規律:開挖上臺階時,A點下沉不明顯,開挖初期支護后圍巖收斂速度明顯;開挖階時,A點和B—B’基線位移會發生突變,階墻部初期支護施作完成后,變形趨于平緩;開挖下臺階時, A點和C—C’基線位移會發生突變,下臺階墻部初期支護施作完成后,變形趨于平緩;開挖隧底時,A點和D—D’基線位移會發生突變,仰拱初期支護施作完成,支護全環閉合后,變形趨于平緩。因此施工中要根據圍巖沉降和變形情況,確定相應的施工方法。
7 施工技術措施
7.1隧道開挖技術措施
根據膨脹土隧道的地質特點、水文條件、開挖斷面、隧道淺埋、長度及工期等綜合因素考慮,上莊1#隧道施工工法采用三臺階七步開挖法,隧道開挖工序如圖6所示。該開挖方法是以弧形導坑開挖留核心土為基本模式,分上、中、下三個臺階七個開挖面,各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開,平行推進的隧道施工方法。
在拱部超前支護完成后進行環向開挖上部弧形導坑,預留核心土,核心土長度宜為3~5m,寬度宜為隧道開挖寬度的1/3~1/2,高為1.5-2.5m,上臺階開挖循環進尺應根據初期支護鋼架間距60cm確定,最大不得超過1.5m,開挖矢跨比應大于0.3,一般為3-4米;左、右側階及左、右側下臺開挖:開挖進尺應根據初期支護鋼架間距60cm確定,最大不得超過1.5m,開挖高度一般為3~3.5m,左、右側臺階錯開2~3m,上、中、下各臺階預留核心土:開挖進尺與各臺階循環進尺相一致;隧底開挖:每循環開挖長度宜為2~3m,開挖后及時施作仰拱初期支護,完成兩個隧底開挖、支護循環后,及時施作仰拱,仰拱分段長度宜為4~6m。
圖6
7.2 超前支護輔助施工措施
7.2.1 洞口段長管棚。隧道進、出口地段置一排30m大管棚作為超前支護措施,管棚采用φ108mm、壁厚6mm熱軋無縫鋼管,按環向40cm 一根布置,外插角0-3度,縱向搭接長度大于5m,壓注水泥漿液。主要作業是加固一定范圍圍巖,與鋼架組成預支護系統,防止洞口軟巖坍塌,創造進洞條件。
7.2.2 超前小導管。洞身采用Φ42超前小導管,導管為熱軋無縫鋼管,長度3.5m。外插角10-15度,搭接長度不小于1m,壓注水泥漿液或水泥-水玻璃雙漿液。主要作業是加固一定范圍圍巖,與鋼架組成預支護系統,控制圍巖變形、坍塌、掉塊等現象。
7.2.3 徑向注漿。通過Φ52鉆孔注漿,加固開挖輪廓線外3m范圍內巖體,降低圍巖滲透系數,控制圍巖涌水量,達到堵水效果。
7.3 初期支護技術措施
初期支護噴射混凝土采用C25素纖維混凝土,以提高噴層的抗拉和抗剪能力,厚度30cm,鋼筋網縱向Φ8/環向Φ8,間距20×20cm;系統錨桿:拱部采用Φ25組合式中空注漿錨桿,長度4.5m,邊墻采用Φ22普通砂漿錨桿,間距1.0m環向×0.6m縱向,長度4.5m;鋼支撐采用Ⅰ20a工字鋼架,間距0.6cm/榀,鋼架之間用Φ22縱向拉桿焊接在一起,拉桿環向間距1m ;鋼架拱(墻)腳鎖腳錨管施工,各臺階每單元鋼架拱(墻)腳以上30cm高度處,緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30°打設4根或4根以上鎖腳錨管,并與鋼架牢固焊接,鎖腳錨管直徑不應小于42mm,長度為4m,以控制基腳變形。施工時根據監控量情況及時調整支護參數及預留變形量,以保證施工安全及結構穩定。
結論
膨脹土淺埋隧道施工首先要準確地判定膨脹土的脹縮性等級,了解膨脹土的基本特性和對隧道施工的影響程度。在正確實施設計意圖的前提下,加大監測范圍,認真統計量測數據、準確分析圍巖變化規律,根據圍巖應力應變情況隨時調整施工工藝及支護參數。如在施工中遇到圍巖變形急劇增大,必須及時采取果斷措施,利用強支撐緩解圍巖變形。
膨脹性土淺埋隧道必須堅持“管超前、短開挖、不爆破、強支護、早封閉、勤量測、及時襯砌的施工原則,施工方法的選擇應以適合圍巖特點,操作性強,能夠確保安全的原則。施工方案要有可靠性和可行性,必須要經過專家對方案進行評審論證,避免方案的失誤造成安全及經濟損失,同時在施工中要根據各種條件變化及時調整優化方案及技術措施,確保施工安全、質量及結構的穩定性。
參考文獻
1孫鈞.地下工程設計理論與實踐.上海科學技術出版社.1995.
2 《鐵路工程特殊巖土勘察規程》TB10038-2001
關鍵詞:隧道施工 ;成本控制
Abstract: railway tunnel construction engineering cost management and control in accordance with the aim of engineering project management principle, use all kinds of scientific methods and means, reduce the cost for the project, the pursuit of their own economic benefit optimization. In the project management of the whole activity, if left the cost management, tunnel construction enterprise is not likely to reduce the cost, and realize the organization economic benefit maximization. At present, China's railway engineering cost management still has many such as system, consciousness, the technical problems existing in the construction process, for human, material, physical cost management is not in place, the paper from these problems were put forward according to railway tunnel engineering cost management measures.
Keywords: tunnel construction; Cost control
中圖分類號:U45文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
一、前言
隧道工程建設成本控制,是指隧道工程施工企業在確保工程質量、工期等的要求下,對施工過程中消耗的人力、物資、機械和費用開支等進行監督、指導、限制、和調節,以保證能夠及時的糾正發生的偏差,通過經濟、技術和管理,把施工的各項費用控制在預算內,并保證施工項目的完成。近十年來,隧道工程施工在改革大潮推動中取得了巨大成績,但是隧道工程項目建設的成本控制與管理方面存在許多問題,導致施工成本居高不下,難以實現企業利潤的最大化。
二、鐵路隧道工程施工成本管理與控制的現狀問題
(一)成本控制體系不完善
根據經濟責任制的要求,目標成本要得到有效控制,必須堅持責權利三者相結合的原則。項目經理在整個成本控制體系中享有崇高的權力,但同時對項目成本和項目效益也負有很大的責任。此外,項目經理要定期對各部門員工在成本控制中的表現與業績進行檢查和考評,把員工業績與工資、獎金掛鉤,做到獎罰分明。但是,目前鐵路隧道施工的項目成本控制體系還不完善,沒有把責、權、利三者很好的結合起來,大多數項目僅僅依靠項目經理和財務管理人員對成本進行控制,做的稍好一些的項目計劃人員也對成本核算控制,其他員工都缺乏項目成本控制的意識和責任。
(二)員工成本意識不強
目前,鐵路隧道施工項目普遍存在一種現象,即在項目內部,搞技術的只負責技術和質量,管理現場的只負責施工生產和工程進度,搞材料的只負責材料的采購及進場點驗工作。這樣表面上看來職責清晰,分工明確,但項目的成本管理是靠大家來管理、去控制的,項目效益是靠大家來創造的。比如如果搞技術的為了保證工程質量,選用可行、卻不經濟的方案施工,必然會保證了質量但增大了成本。
(三)鐵路隧道施工存在技術缺陷
我國的鐵路建設發展相對滯后,鐵路隧道工程施工技術發展也相對滯后,同時隧道工程深埋地下,受勘察設計精度影響大。技術條件的滯后導致工程施工的技術成本投入大大提升,在專業標準的制約下,無論全套的管理機制和施工技術如何轉變,工程成本在這方面的投入都很難由自身進行主動掌控,這就使得在技術投入上,施工企業無法有效控制工程成本。
(四)忽視工程項目質量控制
“質量成本”是指保證和提高工程質量而發生的一切必要費用,以及因未達到質量標準而蒙受的經濟損失,保證質量往往會增加成本。由于在人們的意識里,質量的提高必然是以增加成本為代價,所以項目經理為了免于承擔質量責任,往往就片面地強調質量,而不進行成本的控制,這就降低了施工企業的經濟效益。 同樣質量控制不到位留下質量隱患,在交付運營階段會產生病害,影響鐵路正常運營和運營安全。對運營中的鐵路隧道進行病害治理費用要比消除施工過程中的質量隱患投入高的多,從而降低了施工企業經濟效益。
(五)對人、材、物的成本控制不到位
1.人工費比重趨高
在人員的使用上存在部分不按崗、不按實際需要配備人員,一人能完成的工作安排多人,人員的主觀能動性調動不起來影響工作效能,從而人為地擴大了人工費的支出。
2.材料管理存在漏洞
材料成本在鐵路隧道工程成本中占相當高的比例,一般為45%-65%,因此它在項目成本中具有舉足輕重的地位。在材料的采購環節存在的無計劃采購問題,采購人員的專業水平問題,入庫保管方面存在材料堆放零亂、清點不及時、變質銹蝕、丟失被盜等問題;領用方面,不按定額發料。施工方面浪費嚴重。
3.機械設備使用費用高
造成機械使用費成本偏高的原因很多,歸結起來有:第一,缺乏統籌調配機制,無法實現資源共享,設備利用率不高。第二,設備選型與工程不配套或設備選型先進性不高,導致施工進度慢設備利用率低,從而增加設備使用費成本。第三,設備的使用、維護、保養工作不到位。
三、鐵路隧道施工工程成本管理與控制措施
(一)完善成本管理制度
一是制訂成本管理規章制度,完善各項成本基礎工作。二是明確各項成本的經濟責任,將責任落實到部門或個人。只有明確責任,落實到人,才能保證各項管理工作真正到位,取得實效。
(二)提高成本控制意識,實行全員成本管理
只有樹立起員工的成本意識,只有員工具備了良好的成本意識,才能建立起降低成本的主動性,才能使降低成本的各項具體措施、方法和要求順利地得到貫徹執行和應用。員工良好的成本意識是成本管理的必要條件。成本意識的普遍建立有賴于領導的提倡、強有力的制度約束、管理人員的以身作則和員工素質的普遍提高,需要適當的利益機制、約束機制和監督機制相配合。
(三)嚴把質量關
在鐵路隧道施工過程中,要嚴把工程質量關,采取防范和管理措施,消除質量通病,避免造成不必要工程建設質量成本,從質量成本管理上要效益。尤其質量事故會增加返工費、停工費、返修費、事故處理費等,造成工程成本陡升。
(四)采取技術措施控制工程成本
采取技術措施是在施工階段充分發揮技術人員的主觀能動性,對標書中主要技術方案作必要的技術經濟論證,以尋求較為經濟可靠的方案,從而降低工程成本,包括采用新材料、新技術、新工藝節約能耗,提高機械化操作等。
(五)重視安全成本
在鐵路建設過程中發生事故對施工單位無疑是會帶來較大的損失,根據事故的嚴重程度除帶來內部可以估算的損失外,還會帶來一系列外部影響和處罰,如罰款、停止鐵路項目投標等,這些損失是很難估量的。目前鐵路施工,已經將安全提到非常重要的高度。鐵路建設合同中將建安工程費的1.5%作為安全生產專項費用,單獨考核。最近出臺政策將鐵路建設安全生產費提高到建安工程費的2.0%,因此在施工成本管理中應重視安全成本控制。當通過對安全成本經濟特征分析,在確定安全成本最佳投入量時,既要進行總量控制又要進行構成控制,既要進行結果分析又要進行過程分析。
(六)搞好成本預測
成本預測是成本計劃的基礎,為編制科學、合理的成本控制目標提供依據。因此,成本預測對提高成本計劃的科學性、降低成本和提高經濟效益,具有重要的作用。加強成本控制,首先要抓成本預測。成本預測的內容主要是使用科學的方法,結合中標價根據各項目的施工條件、機械設備、人員素質等對項目的成本目標進行預測。 包括工、料、費用預測、施工方案引起費用變化的預測、輔助工程費的預測。
(七) 優化方案
施工前應組織具有豐富施工經驗的技術人員,針對隧道的特點,用不同的方案制定多種措施,在能夠保證施工各項要求的前提下,重點從經濟角度進行比選,從而達到保證施工措施經濟合理,充分降低施工成本的目的如某隧道右洞進口處因地質原因造成進洞困難,通過技術人員的研究發現,通過變更增加明洞和邊坡鋼管樁等辦法,可以順利地進洞,同時極大地提高了經濟效益,該隧道通過變更格柵鋼架和增加鎖腳錨桿等措施,在提高了施工安全性的同時,極大地提高了經濟效益需要強調的是,方案優化不只是施工準備階段應做的工作,它應該隨著施工過程中施工現場條件的各種變化動態地進行調整,它應貫穿于施工的全過程。
(八)工期優化
山嶺隧道施工有其特點:工作面集中,很難通過增加斜井、豎井來開展新的工作面,不具備“搶工期”的條件。因此,在成本管理上,強調的是合理的資源配置、工期安排。掘進、襯砌施工工序均衡:保掘進而忽視襯砌,安全無法保證、勢必造成停止掘進來強調襯砌進度;保襯砌而忽視掘進,整體施工進度無法達到預期目標,間接費用開支必將超出既定目標。因此,在安排工期、組織生產上,處理好工期與質量、成本的辯證統一關系,組織連續、均衡有節奏的施工,以求在合理使用資源的前提下,保證工期,降低成本。
(九)加強對人、材、物的成本控制
1.勞動力管理
隧道施工勞動力組織方面重點是抓工序循環、交接,做到勞動力等工序、不能出現工序空擋。如隧道掌子面排險時鉆爆工做好準備工作;初期支護鋼架、鋼筋網、錨桿施作將轉工序時,噴錨作業人員做好前期工作等等。此外勞動者的從業技能與隧道成本控制密切相關,隧道超、欠挖成型控制、噴射混凝土的回彈控制,是與從業技能相關成本控制重點。
2.材料管理
材料費一般占全部工程項目成本的45%~65%,直接影響工程成本和經濟效益。在材料采購方面,針對山嶺隧道交通不便的特殊性,運輸組織充分利用地方資源,盡可能就近購料,選用最經濟的運輸方法,降低運輸成本。 在材料用量方面,堅持按定額確定的材料消費量,實行限額領料制度。特別是噴射混凝土的發料,超挖補噴、回彈量增大都會導致成本異常;在施工過程中加強現場管理,合理堆放,減少二次搬運;改進施工技術,采用濕噴混凝土等新工藝、新技術等。
3.機械設備管理
山嶺隧道施工打的是“設備仗”,長大隧道大量使用挖掘機、裝載機、扒碴機、內燃機車、梭礦等設備,機械費控制指標,主要是根據工程量清單報價數量參考定額計算出各類機械的使用臺班數。設備選型和數量配置要充分論證,不同功能的設備要相互配套,以利于最大限度的發揮設備效率,以效率促進度,以進度保效率。此外做好利用現有機械設備進行內部合理調度,力求提高機械利用率。以及在設備選型配套中,注意一機多用,減少設備維修養護人員的數量和設備零星配件的費用。
四、結論
有關鐵路隧道工程項目成本的管理與控制不是個簡單的問題,它需要全體工作人員的共同努力。人是企業成本控制中起關鍵作用,也是落實各項成本控制措施執行者。鐵路建設企業在認識到成本控制重要的同時,加強、完善控制管理模式,投入大力量來搞好成本控制問題,企業才有希望立于不敗之地。
參考文獻:
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【摘 要】以川西某隧道施工為實例,闡述了隧道施工的施工過程及施工中的注意事項。在實際施工經驗的基礎上,總結了隧道施工中的工程質量通病和包括隧道坍塌、突水、突泥和巖爆等突發事故的特點及其應對措施。
【關鍵詞】隧道;工程施工;工程質量通病;突l事故
1.工程概況
四川省雅安至康定高速公路項目起于雅安市草壩,接樂山至雅安高速公路,設對巖樞紐互通式立交與雅安至瀘沽高速公路相接后,經天全、新溝,設隧道穿越二郎山后,經瀘定,瓦斯溝止于康定縣城東菜園子。路線全長134km。
本標段工程主要包括橋梁、涵洞、隧道及路基等工程,其中隧道主洞建筑限界:凈寬10.25m×2。標段共有隧道9338m/6座,為分離式隧道,隧道分布特征見表1。
2.地質背景
研究區位于四川盆地西緣山地,為盆地到青藏高原的過渡地帶。由海拔平均4000多米的世界屋脊向東傾斜,降至500多米的四川盆地西角。區內山脈絕大多數為背斜山,與地質構造帶走向一致。沿線山脈縱橫,地表崎嶇,地貌類型復雜多樣。形態上,以山地為主,高山、中山、低山、平壩等地貌形態齊全。本標段線路海拔1315m~1420m。
沿線地層分布主要受構造控制,低山丘陵河谷區主要地層為第三系礫巖,白堊系礫巖、砂巖,泥盆系大理巖、片巖,中元古界石英片巖、片麻巖。南陽盆地主要地層為第四系膨脹土和第三系泥巖、砂礫巖。此外發育少量構造巖類和花崗質侵入體。
工程標段屬亞熱帶季風山地氣候,年平均氣溫15.1℃,降水量由東向西隨高度遞增,年平均降水量達1660毫米,雨季長達半年。區內地表河流為天全河,水量豐富,河內流量主要來自雨水補給,其次是地下水補給和冰雪融水補給。
標段沿線發育滑坡、錯落、崩塌、巖堆及危巖落石、溜坍、泥石流、巖溶、地震液化等不良地質現象。基本地震動峰值加速度為0.20g,相應的地震基本烈度為Ⅷ度。
3.隧道施工過程
3.1施工設計方案
隧道施工主要重點關注下述方面:(1)洞門開挖,在修通施工便道后,開始洞口土石方的挖運。開挖之前,注意邊、仰坡受地表水沖刷而形成塌方[1]。(2)明洞開挖,在洞口截水溝完成后進行。應密切注意開挖邊坡率,并在開挖后及時進行邊坡防護。之后施工仰拱、邊墻基礎,整體灌筑拱墻。驗證明洞砼是否達到設計強度,再進行防水層和明洞回填。(3)洞身開挖,依據圍巖特點,不同等級的圍巖采用相應的開挖方式。如,Ⅴ級圍巖及圍巖淺埋段采用留核心土環形遵循、Ⅳ級圍巖采用臺階法和Ⅲ級圍巖采用全斷面進行開挖。開挖期間務必保證洞內通風正常,應用軸流風機供風,吐濁納新。(4)支護,包括超前和初期支護。洞口段利用雙層小導管進行加固,超前支護采用φ42超前小導管,初期支護采用和φ22藥卷錨桿等。支護過程重點注意大管棚、Φ42注漿小導管、型鋼拱架、φ25/Φ22藥卷錨桿、鋼筋網和噴射砼的施工。(5)防水層施工,隧道拱墻上添加防水板和無紡土工布進行防水,二者在盲溝施工完且二襯施工之前完成鋪設。防水板放置于11號鐵絲上,防水卷材的鋪掛工藝采用熱風雙焊縫鋪掛。(6)襯砌砼由兩個集中拌和站供應,施工過程注意按配合比配料,其順序遵循先仰拱和拱墻整體的灌注,再電纜槽和水溝施工。(7)防排水,其施工原則是排水為主,兼以防水、堵水和截水等,以期達到洞內排水通暢。進行縱橫向排水盲管施工,設置洞內排水溝。(8)洞內路面施工,采用機械攤鋪進行隧道水泥砼路面施工。(9)隧道監控量測,是施工質量和施工進度的保證,需完成包括測點埋設、日常量測和數據處理等工作,并將量測信息及時反饋于施工。(10)地質超前預報,鑒于隧道工程地質及水文地質條件的復雜性,在施工中采取隧道地震探測儀和地質雷達等手段進行超前地質預報,為探明區內不良地質現象,以確保施工安全。
3.2施工技術措施
根據標段隧道圍巖地質條件較差的特點,以確保隧道施工質量為目的,采取如下技術措施:(1)進洞施工,將洞口的截、排水設施,洞頂溝、坑等凹處進行夯實填平等工作,在進洞施工之前完成。開挖順序為先洞口邊及仰坡開挖,再洞內。(2)洞口淺埋段應用超前小導管進行注漿,開挖進尺需嚴格控制,減少爆破、擾動強度和爆破振動,并及時進行初期支護,減少圍巖暴露時間。在一些地方,出現地下水高于路肩標高的情況,設降水井和集水坑,并設置泵站梯級將之抽排出洞。(3)洞身開挖,在地質不良現象地段遵循“短進尺、弱爆破、強支護”的施工原則,對裝藥量進行嚴格控制、改用機械和人工開挖,適當預留沉降量。(4)洞身施工,重點是超前小導管、鋼架、鋼筋網和噴混凝土的施工。超前小導管設置前后兩排,長度應大于1m;鋼架安放時應垂直于隧道中線,傾斜度偏差不大于2°;鋼筋網采用焊接的搭接方式,搭接長度為1~2個網格;采用分層分層噴射混凝土,每次噴射混凝土厚度的不小于40mm,濕潤養護工作在凝土終凝2小時后進行。(5)襯砌施工,以隧道斷面尺寸為基準,混凝土襯砌施工以保證襯砌厚度為原則。 3.3工程質量的通病
通過標段隧道施工,結合前人的工作經驗[2、3],本文總結了隧道工程質量常見的通病,并對其相應的預防措施進行歸納(表2)。
表2 隧道工程質量通病及預防措施表
序號 質量通病 預防措施
1 隧道拱背回填不實 在出現超挖坍塌時,嚴格按規范和驗標要求辦理,拱腳以上1m范圍內的超挖,必須用與拱圈同等級混凝土一次回填;其余部分,超挖在允許范圍內可用與襯砌同樣材料回填,超挖大于規定時可用片石混凝土或漿砌片石回填;
回填后,必須經質量員檢查合格后,方可進行下道工序。
2 隧道排水溝、電纜槽不平直 采用成熟的型鋼模板體系施工方法,每倒用一次都要進行整修;
放樣點宜5m一個,模板縱向接縫處要重點檢查標高,加強支撐,防止跑模;
搗固密實,頂面抹面要設專人負責;
不得提前拆模,以防拆模造成棱角破壞。
3 隧道滲漏水 按設計要求施工防排水設施,灌注混凝土時保證防排水設施位置正確,牢固、不破損;
洞身施工防水層前先進行支護表面修整處理,防止防水層被戳破;
采用防、排、截、堵相結合,因地制宜,綜合治理的原則;
襯砌混凝土要搗固密實,加強結構自防水;
按規范安裝止水條、止水帶采用鋼筋卡定位和固定,按設計埋設排水盲溝;
提高混凝土的抗滲性。
4 邊墻施工縫接觸面處混凝土不密實 設計斷面預制端頭板,立模要牢固并充分濕潤模板;
加強搗固,拐角處一定要振搗密實;
木工現場值班,發現跑模,立即糾正。
3.突發事故及應對措施
隧道施工過程中,由于發生突發地質災害事件和存在各種工程質量通病(表2),致使隧道本身及其施工作業處于突發事件的威脅中,下面從隧道坍塌、突水、突泥和巖爆等幾個方面進行分析,并提出相應的應對措施。
隧道坍塌,施工現場主要表現在:(1)圍巖量測結果顯示,圍巖的變形速度急劇加快;(2)圍巖面巖塊不斷剝離墜落;(3)支護噴混凝土的表面出現龜裂、裂縫或脫皮掉塊;(4)鋼架發生嚴重變形;(5)掌子面圍巖裂隙中滲水量或涌水量顯著加大。出現上述狀況,施工人員務必迅速撤離現場。具體應對措施包括:(1)μ塌情況隨時進行觀察、監測和記錄;(2)于坍塌后方設置拱線和邊墻橫向支撐,必要時可在拱部設傘形支撐;(3)綜合分析,查找坍塌原因,實施加固,排除險情。
隧道突水事故,主要是掌子面施工時突然涌出的大量水流。其應對措施包括:(1)施工人員需配備救生衣;(2)以人為本,先撤離施工人員,切斷電源;(3)積極進行抽水排水作業,洞內水泵不能滿足抽水需要時,及時啟用洞外抽水設備;(4)積水面下降后,應對浸泡段和隧道初期支護進行檢查,并對有裂紋和松動的壁墻及時進行處理。
隧道突泥事故,應對措施包括:(1)做好突泥事故的預防工作,一旦突泥事故發生,立即撤離掌子面施工人員;(2)待突泥能量釋放后,組織搶險人員進洞搶救。應用鋼筋、鋼管和型鋼作為骨架,利用草袋、坑木封堵缺口,最后利用噴射混凝土將突泥口封閉,并加固周圍洞身;(3)設置安全監控測量點,密切注意圍巖的收斂變化情況。
隧道巖爆事故,應對措施主要有:(1)首先進行找頂工作,一切以巖爆部位找頂為前提;(2)對巖爆部位的支護進行加強,必須遵循先打安全錨桿(必要時可以掛網),并根據實際情況進行噴漿封閉,之后再進行開挖作業;(3)錨桿安裝完成后,再于在錨桿之間鉆適量的空眼,以達到減小巖爆二次發生的機率的目的;(4)施工人員樹立良好的安全意識,做好及時撤離的準備;(5)在巖爆重災區,應在最短的時間內對圍巖進行錨噴網支護。
參考文獻:
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關鍵詞:高速鐵路;工程施工;施工技術
中圖分類號: U238 文獻標識碼: A
一、高速鐵路隧道工程施工技術
在鐵路設計、勘測、施工和養護維修管理等方面,高速鐵路隧道建設與一般鐵路隧道具有許多共同點。但由于高速鐵路列車運行速度很高,許多在低速運行時可以忽略的問題在列車高速運行時則對列車運行的舒適與安全構成了相當大的影響。隧道內空氣對列車的作用就是一個突出的例子。高速列車進入隧道排除隧道內原有的部分空氣,由于空氣具有一定的粘性以及隧道內壁、列車外表面摩阻力的存在,被排開的空氣并不能像在隧道外部那樣及時、流暢地沿列車周側形成繞流,列車前部的空氣受到壓縮,而列車進入隧道后會在車尾形成一定的負壓,空氣作用產生壓力波動過程。這些都會對高速列車運營、人員舒適度和環境造成一系列影響。其次,由于列車的高速運行引起劇烈震動,考慮對行車安全的影響,高鐵建設對圍巖與地基的要求尤為嚴格。
(一)爆破施工技術要點
對隧道現場光面爆破進行試驗,根據不同圍巖巖性進行優化爆破設計,不斷調整爆破設計參數,使光面爆破設計更符合實際情況,施工過程中要嚴格操作規程。嚴控周邊眼的間距,控制在35~40cm,并采用空氣間隔裝藥,提高光爆效果。現場工程技術人員負責指導監督鉆眼質量,確保鉆眼的深度、方向、角度、間距按光面爆破設計的要求實施,特別對周邊眼應嚴格控制。出碴時,準確控制好開挖底部標高,使下一循環放樣、鉆孔準確無誤。嚴格控制裝藥量,并用炮泥堵塞嚴密,封堵長度不得小30cm。發現瞎炮,應首先查明原因,如果是孔外的導爆管損壞引起的瞎炮,則切去損壞部分重新連接導爆管即可,但此時的接頭應盡量靠近炮眼,如因孔內導爆管損壞或其本身存在問題造成瞎炮,則應參照《爆破安全規程》有關條款處理。目前雙線鐵路長大隧道均采用雙風機單風管壓入式通風。依據相關規范要求及結合實際情況,采取壓入通風為主,輔以輔助坑道通風。一般結合輔助坑道的具置,將分為三個通風階段,即兩掌子面未過豎井前的壓入通風階段、掌子面過豎井后的通風階段,隧道貫通后的通風階段。
(二)圍巖支護
采用超前小導管,超前小導管是在隧道開挖之前,沿著隧道開挖輪廓線外按照一定的角度打入直徑為32~70mm,長度為3~5m的帶孔鋼管,利用鋼管進行注漿,并與鋼架形成整體進行圍巖加固的超前支護方式。施工要點:
(1)根據地質條件調查報告、隧道斷面及支護結構形式確定超前小導管參數;
(2)超前小導管沿隧道的周邊布設,環向間距不應超過400mm,外插角在10~15°。鉆至孔深后,用吹管清孔,防止孔位坍塌。兩環小導管之間搭接不宜小于1m;
(三)空氣波動
增大隧道凈空面積,這項措施對空氣動力學效應有整體減緩作用;改善洞口形狀,設置洞口緩沖結構,在隧道內和出口增設其他主被動型減緩微壓波的設施或結構,以減少空氣波的沖擊;洞內設施盡量隱蔽設置,使隧道表面平整光滑,減少列車運行時的阻力對設施的破壞;在洞內設置減壓通風豎井、斜井或橫洞;改善軌道結構,提高洞內列車運行的穩定性和舒適度;使高速列車具有良好的空氣動力學特性的形狀。在通常情況下設計高速鐵路隧道時,考慮到空氣動力學的特性,都采用單洞雙線斷面,較少采用雙洞單線斷面。
二、高速鐵路路基工程施工技術探討
(一)鐵路路基施工的特點
路基工程的施工是整個鐵路施工過程的第一步,也是最為關鍵重要的一步,是鐵路施工中的重要組成部分。路基工程的施工具有施工持續時間長,施工遷移程度大、投資大、所需要的作業人員以及作業機具較多等顯著特點。因其路基施工的原材料為土質材料,所以對其氣候環境的變化具有較弱的承受能力。因此在鐵路投入運行以后經常會因其環境的原因出現一系列的問題。這也成了阻礙鐵路繼續向前發展的障礙。雖然上述這些問題大部分歸咎于自然因素的影響,但是在施工過程中,由于技術措施不到位也是導致出現問題的另一個主要的影響因素。施工過程中的質量問題不僅阻礙了鐵路事業的發展,而且大大降低了鐵路的安全運行。
(二)路基施工中的技術措施
一般無水地段, 先將路堤征遷范圍內的樹木砍伐清理,并將原地面的種植物、地表附著物、草皮等雜物全部除掉,挖樹根,清除深度不小于0.2m,同時做好排水設施。在填料的選擇上,路堤基床表層采用A、B組填料(砂類土除外)填筑,填料的顆粒粒徑不得大于150mm,路堤基床底層及基床以下采用A、B、C 組填料進行填筑。填料的工藝試驗:路基填筑前先進行試驗性施工和檢測,確定施工工藝、參數和質量控制措施,并將試驗結果報監理單位確認,用來指導本工
程及全線范圍內路基工程的施工。對填料取樣試驗,按《鐵路土工試驗規程》規定的方法進行顆粒分析、含水量與密實度、液限和塑限、有機質含量、承載比試驗、擊實試驗等試驗。符合規范要求后,用于路基填筑。用于填方(包括回填)的每種類型的材料,都要進行現場壓實試驗。過渡段施工與其相鄰路堤同時施工。過渡段填筑采用挖掘機挖裝、自卸汽車運填料,推土機平地機攤鋪整平,壓路機碾壓施工,構筑物2m 范圍內用小型機械施工。橋臺基坑和過渡段基底處理必須在隱蔽工程驗收合格后施工; 橋臺混凝土或砌體結構水泥砂漿強度必須達到設計要求后才能進行過渡段填筑施工。
三、凍土鐵路施工中混凝土施工的技術方法
我國的多年凍土分布面積約占世界多年凍土分布面積的10%,其中大部分分布在青藏高原上。“凍脹”和“融沉”是高原多年凍土區工程建筑物破壞的主要原因,也是鐵路建成后影響其安全運營的主要問題。其次,混凝土施工的技術方法:①原料的選用。水泥優先采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥。硫鋁酸鹽水泥不得與硅酸鹽水泥或石灰等堿性材料混和使用。硫(鐵)鋁酸鹽水泥適用于鋼筋混凝土現澆細薄截面結構、裝配式結構的接頭和孔道灌漿。不得使用礬土水泥(高鋁水泥)。拌制混凝土用骨料應清潔,不得含有冰、雪、凍塊及其它易凍裂物質。②試配。對低溫早強耐久混凝土來說,耐久性要求是其設計的依據。因而需要根據混凝土使用部位及地質條件、原材料情況、最小膠凝材料用量、使用環境溫度、最大水膠比、拌合物和易性要求等具體情況選定。③拌制過程控制。耐久混凝土應集中拌和、集中供應,禁止分散拌和。試驗室在每次開盤前應提供當次的施工配合比,攪拌站工作人員應嚴格執行。拌制設備宜設在溫度不低于10℃的暖棚內,拌制混凝土前及停止拌制后,應用熱水沖洗拌和機。④混凝土澆注。在澆注混凝土前,地基基礎表面應予清理,并應采取防、排水措施,將模板內的雜物和鋼筋上的油污等清除干凈,模板應設置穩固,能夠滿足混凝土側壓力的要求,當模板有縫隙和孔洞時,應予堵塞,不得漏漿。
結語
高速鐵路項目建設與一般鐵路項目建設不同,其建設具有規模大、工期長、投入高、管理難、風險多的特點,所以高速鐵路項目施工技術管理中,不僅要運用和遵循傳統的項目管理方法和理論,還要有自己獨特的管理方法和管理程序,為此,相關的高速鐵路項目建設單位應當高度重視,保證高速鐵路建設項目的高質量。
參考文獻
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【關鍵詞】路橋;工程;施工技術;措施
引言
當前我國在路橋建設管理中主抓的三大關鍵要素是質量、成本以及施工進度。作為一項系統性的工程,路橋建設的具體施工需要經過規劃、工程可行性研究以及勘測設計和施工等多道階段。為此所有的路橋工程在實施前都應當根據自身的實際情況,在遵循相應原則的前提下制定出符合自身特點的施工方案。通過科學的方案制定以及對施工質量的掌控來提升我國路橋建設水平。
一、路橋建設工程的主要內容
路橋工程按構造可以分為:路基、路面、橋梁、涵洞、隧道、排水、防護、綠化、交通工程、機電等工程。按規范的單位工程劃分為:路基工程、路面工程、橋梁工程、互通立交工程、隧道工程、環保工程、交通安全設施、機電工程、房屋建筑工程。而路橋工程質量管理的主要內容就是對這些相應施工主體的質量予以把控,保證其質量能夠達到相應的要求和標準,能夠充分發揮出應有的功效。通常情況下,對于路橋建設工程項目實行的管理是指對該項目整體的完工考評、執行以及計劃等階段的管理和控制,具體劃分的話可以分為初始階段、執行階段以及結束階段三部分。在初始階段中,需要根據自身實際情況做好相關的準備工作,制定好相應的施工方案。執行階段則是對具體的路橋施工過程予以指導和管理,保證施工過程的質量,對于施工過程中出現的意外狀況和問題予以及時解決,促成路橋建設的順利進行并達成最終的目標。而結束階段則是對路橋工程進行后續的善后、評價以及總結工作,確保路橋建設的質量能夠得到相應的規范和標準。簡而言之,路橋建設項目管理屬于一個動態的過程,各環節之間緊密相連,只有做好各細節上的工作,才能確保工程的最終質量。
二、當前我國路橋工程施工技術方面存在的問題
通常情況下,具體的路橋建設工程實施過程中,各項目經理及部門必須就工程的相關信息進行橫向或縱向的傳遞和溝通,橫線溝通主要是指部門與部門之間的溝通,如項目經理可以根據工程的具體情況向技術科提出有關進度和質量方面的要求,并且技術科還應當向預算科抄送相關的技術方案等。而縱向溝通主要是指上下級之間的溝通,但是鑒于理解上的偏差以及在溝通過程中有可能出現信息延誤狀況,極有可能造成信息的遺漏,致使工程信息在流通過程中失真。例如在技術科向相關的勞務分包隊伍進行技術交底時,很有可能與初衷產生一定的偏差。并且在橫向溝通上,限于部門之間的專業水平和組織性壁壘的問題等問題,也有可能造成信息通道不暢通。
對于路橋建設項目管理來說,擁有一支好的團隊能夠在很大程度上提升路橋建設的質量。在良好團隊機制下,能夠為項目管理人員之間的溝通和沖突的解決提供良好的環境,在內部形成一種良好的人際關系和工作氛圍,進而提升項目管理人員的工作效率。但我國目前的情況而言,在項目管理方面人員的組織調配上并沒有形成一個有機的整體,缺少針對于團隊建設方面的具體措施,團隊合作的能力沒有得到充分施展和發揮。
三、關于強化我國路橋工程施工技術的措施
(一)強化項目管理中施工前的準備工作
要想切實強化我國路橋工程施工技術水平必須從項目管理中的各項步驟和任務入手,首先應當加強項目管理中施工前的準備工作。確定路橋建設工程項目之后,相關的管理人員一定要根據工程的具體規模采取招標的形式,選擇合適的施工隊伍,然后按照相關的法律簽訂正規的承包合同。如果路橋建設的規模較大,那么對于施工方的資質審查一定要尤為慎重,詳細了解企業法人的相關信息,諸如銀行的保證、隸屬關系以及所有制性質和營業執照等。此外,還包含該企業的人員配置、規模以及具體的企業性質等內容。一定要全面考量施工方的社會信譽度,確保其能夠在保證施工質量的前提下,如時完成施工任務。
(二)強化路橋建設工程的施工管理
對路橋建設施工項目進行施工管理,也就是要求相關人員要堅實安全生產和文明施工。所以要整齊合理地布局生活區的各種設施和建設,分類存放施工現場中的材料、物品和設備,而且要嚴格的劃清界限,放置規整,對于那些特殊的材料和設備一定要采取相應的防火、防潮、防曬、防雨工作。此外,對于大宗的材料還應設置相應的標示牌,注明材料的數量、規格以及產地和品名等。嚴格落實貫徹安全生產的方針,保障施工現場具有充足的安全設備和器材,于施工現場內設立明顯的交通標志牌。組織相應的人員專門負責施工過程中的安全保障問題,確保路橋建設能夠得以安全進行。
(三)強化路橋建設工程的質量管理水平
路橋建設質量關乎到廣大人民的生命財產安全,為此一定要注重施工質量,強化路橋建設工程項目的質量管理水平。在具體的施工過程中要滲透質量意識,最大限度上做到精心管理、精心組織和精心施工。與此同時,還要健全路橋建設的質量監督體系,按照相應的質量標準實行全程監理,便于發現施工過程中的各類質量問題并予以及時解決。另外,還應當嚴格執行質量控制的相關程序,科學的掌握質量控制方法,針對于施工過程中存在的質量問題能夠給予有效解決。建筑材料是路橋建設中的基礎部分,為此應當不斷提升檢測試驗工作的能力和水平,嚴格控制材料的質量檢測工作,根據材料的相關性能進行有針對性的檢測和試驗,待檢測合格后方可運用到具體的施工建設中。對于那些檢測不合格的原材料要予以嚴格肅清和剔除,切實做好施工質量的保障工作。
(四)強化對路橋建設工程的檢驗管理水平
最后,還應當強化對路橋建設工程的檢驗管理水平。對相關路橋建設工程項目進行質量檢驗,可以明確施工質量是否達到了相關標準和要求,根據檢驗的結果可以辨析工程質量的好壞。要想保證檢驗工作的有效性,相關的工作人員應當充分把握質量檢驗的內容、標準和方法,嚴格遵循相應的質量檢驗評價標準、操作規程和技術規范。一般情況下,質量檢驗的主體包括成品、半成品以及原材料性能方面的檢驗。并且對于質量檢驗工作的有效開展來說,應當從重點抽驗和日常檢驗兩部分來進行。
結束語:
伴隨著我國社會的日益發展,基礎設施的建設將會得到極大地發展,路橋建設的規模和數量也將日益增加。作為關乎到社會穩定和繁榮的重要工程,路橋建設的質量保障是一個值得探討和研究的課題。針對于我國當前路橋建設中存在的問題,一定要予以認真對待,努力通過對整個施工技術水平的加強和提升來促進我國路橋建設事業的發展。
參考文獻:
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【關鍵詞】 鐵路隧道;光面爆破;參數選擇;施工技術
一、工程概述
太岳山隧道為山西中南部鐵路通道項目的重點控制性工程,工期緊、任務重,隧道全長16194m,位于山西省臨汾市古縣與安澤縣境內,由中鐵三局集團有限公司承擔施工任務。
該隧道為單洞雙線大斷面鐵路隧道,由進口、出口工區與1#、2#、3#、4#斜井工區共計6個工區組成,隧道從進口至出口為單面上坡。
隧道最大埋深約300米,最小埋深約5米。隧道洞身穿越地層多為砂巖、泥巖、頁巖及其互層,巖性變化大,水平巖層發育,地下水較大,地質構造復雜。隧道區地層巖性主要為第四系上更新統砂質黃土、中更新統粉質黏土,基巖主要為二疊系上統石千峰組泥巖夾砂巖、下石河子組砂巖夾泥巖。砂巖夾泥巖為隧道洞身通過的主要地層,頂部為黃綠色厚層砂巖和少量暗紫紅色泥巖,局部夾薄層泥巖,底部為黃綠色厚層含礫中粗粒砂巖。
出口段隧道穿越深度以泥巖為主,其圍巖級別為Ⅲ級、Ⅳ級,其中Ⅳ級圍巖占80%。采用臺階法開挖,錨網噴加格柵鋼架初期支護,全斷面復合式襯砌。
二、光面爆破優點
根據《鐵路隧道工程施工技術指南》和太岳山隧道工程地質條件,結合開挖揭示的圍巖情況,決定采用光面爆破施工。光面爆破施工,可以減少對圍巖的擾動,增強圍巖的自承能力,特別是在不良地質條件下效果更為顯著,不僅可以減少危石和支護工程量,而且保證施工安全。由于光面爆破可以使開挖面平整,巖石擾動小,減少了裂隙,這樣可以大大減少超欠挖量。光面爆破與普通爆破相比,超挖量由原來的15%~20%降低到4%~8%,不但減少出碴量,而且還很大程度的減少了支護工作量,從而降低成本,加快施工進度。
目前,大斷面隧道光面爆破施工有兩種方法:一是預留光爆層法;二是一次開挖成型法。根據施工現場圍巖實際情況,考慮加快施工速度,該隧道采用一次開挖成型的光面爆破方法。
三、光面爆破方案設計
(一)、爆破參數的選擇
光面爆破參數選擇主要與地質條件有關,其次是炸藥的品種與性能;隧道開挖斷面的形狀與尺寸,裝藥結構與起爆方法。太岳山隧道主要為III級圍巖,上導開挖斷面的面積為55m2,采用2號巖石銨梯炸藥,周邊眼采用空氣間隔裝藥,其他炮眼采用連續柱狀裝藥,采用電雷管和非電毫秒導爆雷管起爆。
嚴格控制周邊眼的裝藥量,采用合理的裝藥結構,盡可能的使藥沿藥眼長均勻的分布,這是實現光面爆破的重要條件。
在光面爆破中,炮眼間距E、最小抵抗線W、炮眼密集系數K、裝藥密度q是相互制約的。
1、光爆層厚度(B)
光爆層厚度就是周邊眼最小抵抗線,它與開挖的隧道斷面大小有關。在斷面跨度大,光爆眼所受到的夾制作用小,巖石比較容易崩落,光爆層厚度可以大些,斷面小,光爆眼所受到的夾制作用大,光爆層厚度可以小些,光爆層厚度與巖石的性質和地質構造也有關,堅硬巖石光爆層可小些,松軟破碎的巖石光爆層可大些。太岳山隧道確定光爆層厚度(B)為0.50~0.80。
2、周邊眼密集系數
周邊眼密集系數是周邊眼間距(a)與光爆層厚度(B)的比值,是影響爆破效果的重要因素。
A=(12~16)d K= a/B
式中,a為周邊炮眼間距,cm;
d為炮眼直徑,mm。
K值總是小于1當d=38~46mm,a=30~60cm,
B=75~80cm時,K=0.6~0.8。
3、裝藥量計算:
光面爆破裝藥量的計算,主要是確定周邊眼光爆層炮眼裝藥集中度,即以kg/m表示,一般采用實驗方法求得或從同類工程中選取。
q=QaB
式中q―裝藥集中度,kg/m;
Q―單位體積耗藥量,g/m3;
A―周邊眼間距,m;
B―光爆層厚度,m;
通過現場試驗和施工經驗數據,用計算法進行校核,確定q=0.15~0.25kg/m。
4、裝藥結構和起爆方式
光面爆破采用不耦合裝藥,一般不耦合系數為1.5~2.0,炮眼裝藥按裝藥集中度計算出的藥量均勻裝入炮眼內。為克服底部炮眼的阻力,在炮眼底部放半個標準藥卷,使光爆層易于脫離巖體。施工中采用如下圖裝藥結構:①1/2普通標準藥卷(ф35)起爆;②小直徑藥卷(ф25)空氣間隔裝藥。
5、光面爆破的分區起爆順序為:掏槽眼――輔助眼――周邊眼――底板眼。采用多段微差起爆(由內向外),其中主爆區的周邊眼比輔助眼眼跳2段起爆,并用同一段雷管。主爆區使用非電毫秒雷管。光爆層的光爆眼用用導爆索一次同時起爆。
(二)、出口工區爆破設計
出口工區上臺階開挖高度6.2米,開挖寬度11.1米,開挖斷面面積55立方米,共計布置125個炮眼,循環進尺4米左右。詳見出口工區上臺階炮眼布置圖、炮眼藥量分配表、爆破主要經濟技術指標。
1、出口工區上臺階炮眼布置圖
2、出口工區上臺階爆破炮眼藥量分配表
序號 炮眼分類 炮眼數(個) 雷管段數(段) 炮眼深度(m) 炮眼裝藥量
每孔藥卷數(卷/孔) 單孔裝藥量(kg/孔) 合計藥量(kg)
1 掏槽眼 13 1 4.5 6 1.2 15.6
2 輔助眼 61 3、5、7、9 4.2 8 1.6 97.6
3 周邊眼 42 11 4 7 1.4 58.8
4 底板眼 9 13 4 9 1.8 16.2
5 合計 125 188.2
3、出口工區上臺階爆破主要經濟技術指標
序號 項目 單位 數量 備注
1 開挖斷面積 m2 55
2 預計每循環進尺 m 4
3 每循環爆破石方 m3 220
4 炮眼總數 個 125
5 鉆孔總數 m 518.7
6 雷管用量 發 125
7 炸藥用量 kg 188.2
8 比鉆眼數 個/m2 2.27
9 比鉆眼量 m/m3 2.36
10 比裝藥量 kg/m3 0.86
11 單位體積巖體耗雷管數 發/m3 0.57
四、施工方法及工藝
(一)、鉆爆機具材料
鉆孔采用13臺YT―28型鑿巖機和4臺20m?空壓機,人工鉆孔,鉆孔直徑為42mm,一字形合金鋼鉆頭。采用Φ35mm×200mm2號巖石銨梯炸藥。引爆雷管為8號工業紙殼火雷管,炮眼內的起爆傳爆,四通管連接,雙雷管引爆,掏槽眼采用跳段雷管以利用擴大掏槽效果。
(二)、光面爆破施工工藝
1、放樣布眼
鉆眼前,測量人員用全站儀和水準儀,準確定出隧道中心線和拱頂面高程;用紅油漆畫出開挖輪廓線,并標出炮眼位置,其誤差不得超過5cm;每次測量放線的同時,要對上次爆破斷面進行檢查,及時調整爆破參數,以達到最佳爆破效果。
2、鉆眼要求
掏槽眼:深度、角度按設計施工,眼口間距、眼底間距誤差不得大于5cm。
輔助眼:深度、角度按設計施工,眼口排距、行距誤差均不大于10cm。
周邊眼:開眼位置在設計斷面輪廓線上允許沿輪廓線調整其誤差不得大于5cm;炮眼方向可以3%~5%的斜率外插,眼底不得超出開挖斷面輪廓線10cm,最大不得超過15cm。內圈眼至周邊眼的排距;誤差不得大于5cm;內圈眼與周邊眼應采用相同的斜率。鉆眼裝藥率調整,當開挖面凹凸較大時,應按實際情況調整炮眼深度(相應調整裝藥量),力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一平面上。鉆眼完畢,按炮眼布置圖進行檢查并做好記錄,有不符合要求的炮眼重鉆,經檢查合格后,方可裝藥爆破
3、炮眼布置要求
(1)先布置掏槽眼,其方向在巖層層理明顯時應盡量垂直于層理,掏槽眼應比其他眼加深20cm。
(2)周邊眼嚴格按設計開挖輪廓線布置,在硬巖層中,周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線上,眼底超出輪廓線小于10cm;在軟巖中,周邊眼的眼口在斷面設計輪廓線內小于8cm,眼底落在輪廓線上。
(3)輔助眼根據上稀下密,中部均勻分布的原則布置。
4、孔口堵塞長度L0
L0=(0.2~0.5)W
一般堵塞長度淺眼不超過20cm,深眼不超過30cm。
5、清孔裝藥
裝藥前用小直徑高壓風管將炮眼內石屑吹凈,裝藥需分片,分組按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下進行,雷管要“對號入座”不得混裝。所有炮孔均用炮泥堵塞,堵塞長度周邊眼不小于20cm,其他眼不小于35cm。周邊眼采用小藥卷配導爆索,以增加不耦合系數和爆破時的緩沖作用,炮孔裝藥均采用反向裝藥結構。
6、連接起爆網絡
爆破網絡采用微差、非電毫秒雷管起爆,非電毫秒雷管插入藥卷內,反向裝入眼孔內,導爆管引線連接采用一把抓型式。
網絡連好后要有專人負責檢查后再用起爆器引爆電雷管起爆。
7、光面爆破施工技術措施
(1)對所有爆破作業人員進行崗前培訓,使他們充分了解光面爆破的重要性及一些有效可行的施工方法,以提高操作熟悉程度。
(2)選用低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好、爆炸威力大的2號巖石銨梯炸藥。用不耦合裝藥結構,光面爆破不耦合系數為1.5~2.0,但藥卷直徑不應小于該炸藥的臨界直徑,以保證穩定傳爆。
(3)嚴格掌握與周邊眼相鄰的內圈眼的爆破效果,為周邊眼爆破創造臨空面。炮眼深度大于2.5m時,內圈眼應與周邊眼有相同的外插角,周邊眼應盡量同時起爆。
(4)控制裝藥集中度,必要時采取間隔裝藥結構,為克服眼底巖石的夾制作用,可在眼底加強裝藥。
(5)當巖石層理明顯時,炮眼方向應盡量垂直于層理面,如節理發育,炮眼應盡量避開節理,以防卡鉆和影響爆破效果。
五、光面爆破實施效果與經濟效益
(一)、光爆效果
太岳山隧道于2014年1月初全部開挖完畢,隧道開挖全部實行光面爆破,除開始的試驗段外,光爆效果良好。
1、破后炮眼痕跡率達70%~80%,兩茬炮銜接臺階最大尺寸為11cm,超欠挖量僅為5%左右,比非光面爆破的超欠挖量(達20%)要低得多。
2、巖碴塊度較小亦均勻,利于裝碴,節省裝運時間。
3、減少支護投入,降低工程造價。
4、巖面平整,應力集中小,減少安全隱患。
(二)、經濟效益
1、節省時間:光面爆破施工鉆眼及裝藥延長20min,清理危石或補炮縮短20min,初期支護縮短20min,裝碴及出碴縮短20min,并方便了后續的掛土工布、防水板施工。
2、節省材料:光面爆破比非光面爆破減少超挖量15%,每延米少開挖約2.0m3。減少同標號噴射混凝土超挖回填量約2m3,同時也節省了火工品和因非光面爆破所造成的圍巖破碎所需錨桿、鋼筋網等初期支護的工程量。
參考文獻