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1、前言
黃土在我國西北有著廣泛的分布,其有著顯著的垂直節理,土質疏松,在干燥時較堅硬,一旦遇水侵泡,通常容易剝落、侵蝕和濕陷。經長期的實踐和研究,黃土主要有多孔性、垂直節理、層理不明顯、透水性較強、濕陷性等五個方面的特征。所以在黃土地區修建各種建(構)筑物時,必須緊緊圍繞黃土的以上特征來采取各種措施,盡量減小對黃土的擾動和浸泡。
2、工程概況
寶蘭客專9標地處甘肅省隴西高原定西市通渭縣境內,區內黃土溝壑縱橫,梁峁起伏,沖溝發育,溝深坡陡,主溝多切割至基巖,支溝基巖幾乎不出露。地形起伏較大,地面高程一般為2070~2300m之間,全年降水較少,冬季溫差大,冬施周期長。該標段線下工程全長33.604km。其中隧道全長27.769km/7座,占比達到82.6%。隧道進出口大多處在黃土淺埋區,地表陷穴較多,陽坡莊隧道、新店隧道等四條隧道多次下穿天f高速和093縣道,隧道圍巖多以Ⅳ、Ⅴ級為主,Ⅳ級圍巖占隧道總長的62.66%;Ⅴ級級圍巖占隧道總長的占16.5%,隧道開挖斷面較大一般為116-151m2。隧道大變形、坍塌、初支開裂,進洞施工安全風險較高。
標段地理位置圖
陽坡莊隧道全長7645.5m為本標段最長雙線隧道,其最大埋深174m,最小埋深7m。隧道洞身通過的地層主要為第三系上新統泥巖,節理裂隙較發育、弱膠結、成巖作用差、巖質較軟弱,遇水易軟化、具有弱膨脹性。第四系上更新統風積砂質黃土,具有自重濕陷性,主要分布在進出口和淺埋段。隧道進出口和淺埋段有裂隙水,主要來自于大氣降水的入滲,局段強風化花崗巖裂隙水較大,其余基本無水。隧道洞身圍巖主要為Ⅳ、Ⅴ級圍巖,采用三臺階法、三臺階加臨時橫撐法、三臺階臨時仰拱法、雙側壁導坑法,施工工藝多、技術難度大,安全風險高。不良地質圍巖多以破碎性花崗巖、泥石夾層、泥石交接滑層為主,裂隙水較大,施工風險極高。
3、建立健全機構,成立多種專職專業化小組
兩級領導小組及專業化小組框圖
3.1 成立項目部、工區兩級安全生產領導小組
開工前,項目部、工區分別建立了以項目經理、工區經理為組長各職能部門負責人和架子隊隊長為組員的安全生產領導小組,旨在將安全生產落到實處,形成“一崗雙責、崗崗有責”的安全管理體系,將安全生產工作責任化,利于突發事件的及時妥善處置,從決策到執行,層層推進,立竿見影。
3.2 設立工點專職安全員和工序兼職“群安員”
為達到黃土隧道施工安全管理的全面管控、不留死角的目的,項目部在7座隧道17個口21個工作面設立了專職安全員并經培訓持證上崗。在開挖、支護、二襯、運輸施工工序中設置一名兼職群安員,對隧道施工過程中容易出現的安全風險全面盯控。
3.3 成立超前地質預報小組
黃土隧道的特性,決定了做好超前地質預報及時指導施工安全的作用。項目部設立地質預報專管人員,對隧道的地質預報工作及早的統籌安排,結合設計文件中隧道的不良地段(淺埋、偏壓、過溝、斷層、富水等)著重管理,并對工區上報的預報結果整理、分析。工區設立超前地質預報小組,由1-2人組成,負責執行地質預報的準備、收集、初步分析、上報工作。分級管理、統籌規劃、具體落實,有效的發揮了黃土隧道地質預報的作用。
3.4 設立工區圍巖監控量測小組
監控量測小組由工區總工任組長,圍巖量測人員為組員。圍巖量測人員一般為3人,負責對圍巖量測點位的布設;量測點位數據的及時收集;量測數據的上傳,工區總工負責對每天量測數據的分析,并依據分析結果對今后施工中的圍巖預留沉降量進行調整;對圍巖的超前支護、初期支護參數進行調整并上報項目部、監理、設計單位及業主單位,充分發揮圍巖量測為施工安全保駕護航的作用。
3.5 設立項目部、工區拌合站、試驗室信、圍巖監控量測息化專職人員。
在實行圍巖量測、拌合站、試驗室信息化初期,項目部就決定設立專人對以上各項數據的收集、分析、整理、上報、反饋,做到有異常必解決、有問題必追究,分別制定了《圍巖監控量測信息化實施細則》、《拌合站信息化管理實施細則》、《試驗室信息化管理實施細則》,出現問題有人管、管理有依據,以真實的數據為依據指導施工。
3.6依靠集團公司設立初期支護、隧道二襯無損檢測小組。
為了確保初期支護、隧道二襯、鋼架、鋼筋的施工質量,尤其是初期支護背后不密實、空洞等問題容易引起的初支變形、坍塌安全風險并及時掌握現場施工質量,項目部依靠集團公司請檢測中心人員長期駐扎工地,對每個工作面的初期支護在二襯封閉前進行自檢,對存在的問題及時予以通報,項目部工程部給予跟蹤整改,做到事前控制。
4、嚴格執行“四個標準化”指導施工安全管理
制定切實有效的管理措施;規范人在施工中的行為;加強現場安全管理;規范施工過程控制。使之達到一定的標準,形成具有一定規則的系統,這就是標準化施工,讓標準化施工貫穿上下,從而達到安全管理的目的。
4.1 管理制度標準化
結合以往的隧道施工及現在的黃土隧道施工的特點,項目制定了符合施工現場的各項安全制度,其中包括《安全生產責任制》、《風險辨識評價控制制》、《重大危險源管理制》、《安全教育培訓制》、《安全生產例會制》、《民用爆炸物品管理制》、《安全隱患排查整改制》等23項在內的《安全生產管理體系》,明確了現場各崗位、各施工作業過程中相關人員的安全分工、責任、權利,不論從人員施工的規范性還是施工工點的施工安全管理,都有效發揮了其重要作用。
4.2 人員配備標準化
項目部成立初期,配備安全管理專職人員15人,全部具有施工安全管理方面經驗及資質,其中高級職稱3人、中級職稱7人,各隧道均配備1名專職安全員及工序兼職“群安員”1名,從施工現場的安全管理到決策層的安全管理形成完整體系,確保安全管理人員的專業化,提高了施工安全管理隊伍的素質。
4.3 現場管理標準化
現場不論是從場地布置還是從安全生產和文明施工都統籌布置、合理安排、精心組織、有效落實。17個隧道口的生產區、輔助生產區、辦公生活區都合理安排,達到資源最大化利用;現場安全防護設施、用品、警示標志、臨時用電、火工品管理等均是統一設計、統一購置、集中管理有效預防了分散式、多層式造成的安全管理漏洞。
4.4 過程控制標準化
黃土隧道施工過程的安全管理要樹立“安全無小事、管理抓重點”的理念,對施工中各個環節全面盯控:開挖支護、臨時用電、臺架使用安全、行車安全等都制定了相應的安全管理措施;著重監控隧道圍巖及隧道整體情況如:圍巖節理、圍巖含水率、仰拱地基承載力、隧道淺埋段、偏壓段等采取相應的應急措施,確保隧道施工各個環節有序開展。
5、多管齊下完善安全管理措施
5.1 堅持人員崗前安全培訓
項目部對新進場人員、轉崗人員、停工復工后的人員堅持全員培訓,特種作業人員、涉爆人員必須取得相應由政府機構頒發的操作上崗證,通過培訓提高全員施工安全意識。
5.2 嚴格執行進洞前的紅線管理卡控
進洞前嚴格執行標準化施工原則,對進洞條件逐一驗收:洞口存在陷穴的必須三七灰土回填;原地面按設計要求布設沉降觀測點位觀測數據在允許值內;邊仰坡施工符合設計;安全防護必須有效;截排水溝滿足最大降雨量要求;“五牌一圖”布置規范;場地硬化達標;管棚施工符合設計、規范要求。一項未達標均不允許進入正洞施工,為安全進洞、后續施工順利進行打下堅實的基礎。
5.3 實行門禁系統及隧道安全生產綜合管理系統
標段內17個隧道口全部安裝門禁系統并配備專人值班管理,對進洞人員實行進洞簽字出洞銷號動態管理,在風險系數較高的新店、陽坡莊、杏園隧道10個口安裝了隧道安全生產綜合管理系統,該系統可實現對進出洞人員實時登記,實時顯示洞內人員行動軌跡,360度高清視頻監控,洞外、洞內語音對講及廣播,使管理人員能夠隨時掌握現場施工人員、設備的分布狀況和每個人員和設備的運動軌跡,這樣有效的人、機結合更加完善了風險管控、預警機制,提高了處置隧道突發事件的效率,在實際的運用中有效保障了隧道建設的安全生產、日常安全管理。
5.4 實行隧道施工紅線控制
隧道正洞施工嚴格執行開挖工法、進尺、安全步距、圍巖監控量測、火工品管理紅線控制,如若違規嚴肅處理。設計文件中所規定的工法和每循環進尺嚴格執行,甚至在圍巖變化的情況下及時與設計溝通進行工法調整和支護加強措施,及時施做仰拱、襯砌封閉成環,確保步距處于安全范圍內。圍巖監控量測按照要求及時布設點位,且將點位布設在圍巖之中,按照上、中、下三臺階布設7條測線。按照要求及時進行初始讀數,每天進行量測直至穩定或防水板鋪設后而停測。火工品的管控主要體現在短途運輸、現場使用、退庫三個主要環節,在運輸工程中采用專用車輛將炸藥和雷管分開運輸,并由爆破員、安全員負責押運現場。到達現場后由爆破安全員負責全過程盯控,直至炮響和退庫。
5.5 地質超前預報圍巖量測預控機制
地質超前預報主要采取地質雷達、地質素描及TSP技術,地質雷達主要對黃土隧道有的大孔隙(如蟲孔,植物根孔,裂隙封閉空洞,潛蝕空洞等)能提供較為準確的數據,TSP技術主要對隧道前方的斷層節理、裂隙破碎段進行準確的預報,采用地質素描對已開挖段的地質與設計進行對比,對設計的支護參數是否符合現場條件起著決定性作用。圍巖監控量測預控是以圍巖級別設置不同的預警數值對已開挖段采取的監控措施,馬營隧道出口在DK891+676-727段設計Ⅴ級泥巖,預留沉降量150mm,沉降觀測數據顯示28mm/d,累計沉降達到240mm,大大超出設計預期,項目部迅速決定與設計院溝通變更開挖、支護參數,提高該段的風險預警等級,確保了施工安全。以上方法為正確選擇開挖工法、支護參數、優化安全方案提供了依據。
5.6 對地基含水量承載力進行實施監控
隧道口技術人員對開挖后含水率及隧底地基承載力進行檢測,要求含水率超過20%的地段必須采取單工序作業,并根據現場含水率變化情況改變開挖工法及支護形式、參數,地基承載力低于設計的地段必須上報,采取換填或擠密樁處理,以保證隧底的承載力。
5.7 規范施工用水引排隧道積水
為了減少隧道內水對圍巖的浸泡及破壞,項目部要求隧道配備儲水裝置,施工用水必須遵循“能不用盡量不用、能少用不多用、有用必回收”的理念,減少水對隧道圍巖暴露段及成型段浸擾。對于裂隙水豐富地段采取收集引排措施,仰拱端頭采用防水板制作的可移動式抗滲集水坑,對集水坑內的積水及時收集處理,保證了圍巖不被水長期浸泡,有效提高圍巖自穩性及安全系數。
5.8 加強檢查力度分級建立問題庫及時研判采取措施 予以整改銷號
加大監管力度,提高監管水平,開工至今,采用月度綜合檢查,各項專項檢查和季節性檢查,全面考核各隧道施工中存在安全隱患及不足。隨著隧道的推進及檢查的深入,新的問題也隨之出現,但在總結時發現,重復出現的問題的次數在逐漸減少,有的甚至基本消除,做到“有問題必須查、有問題必須究、有問題必須跟蹤、有問題必須整改”的四個必須。在業主、政府部門、監理、項目部檢查中發現的安全隱患及不良行為建立問題庫,針對各級部門、問題類型進行分類統計,定期召開施工安全管理專題會議,會議上提出各類具有代表意義的問題進行分析研究,制定相應的控制、整改措施,并及時予以整改銷號。
6、結束語
寶蘭項目部大斷面黃土隧道施工的安全管理工作經過以上多項措施的有效實施基本上達到了預期的效果。尤其是在隧道進洞安全管理上落實的比較到位,全線隧道全面實現了安全進洞。在下穿公路和淺埋段也取得了圓滿的成功。但是,還存在一些制度和措施在現場執行不到位而造成初支變形、初支侵限等隱患,在后期的處理上也增加了安全風險。另外項目部將在今后的施工中對于信息化系統的建立要采取更加有效的措施,確保施工數據的及時化、準確化、共享化,以便為施工主要管理人員提供參考和分析依據,真正提到事前、事中的決策和控制。
參考文獻:
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作者簡介:
關鍵詞:地鐵出入口;斜坡段;深孔注漿;條件驗收。
中圖分類號:U231 文獻標識碼: A
Supervision Management, the slopes of constrution of Beijing Subway Line 7
Hu Fangqiao Station No. 4 entrance
Wei Wei
1工程概況
北京地鐵7號線虎坊橋站4號出入口位于虎坊橋站西端南側,與既有商廈相結合,位于騾馬市大街南側,地下一層已預留與車站4號出入口接口,出入口通道凈寬5.3~6.5m、通道凈高2.6~8.1m,通道頂板埋深:2.49~11.59m。4號出入口采用全暗挖施工,除爬坡段(5-5斷面)采用6導洞形式CRD法施工,其余斷面均采用4導洞形式CRD法施工,各導洞采用臺階法預留核心土的施工方法。其中斜坡段仰挖段全長28.073m,從下往上多數結構處于粉細砂層,通道頂部少部分結構處于粘土層,此段不需降水施工,只有層間滯水影響。重點爬坡段結構凈高為8.1m,投影水平長度13m。(見圖1 暗挖爬坡段深孔注漿加固剖面圖)
圖1 暗挖爬坡段深孔注漿加固剖面圖 圖2 暗挖爬坡段深孔注漿加固斷面圖
2斜坡段仰挖施工方法
2.1核心土及拱部外1.5m深孔注漿。(見圖2 暗挖爬坡段深孔注漿加固斷面圖)
2.2先施做左上半斷面初支結構直至封端,全部完成后再施做右上半斷面初支結構直至封端。
2.3接著施做左半邊中、下導洞,再施做右半邊中、下導洞,各導洞相互錯開安全距離,直至封端。
2.4依次分段拆除斜坡段臨時中隔壁,施做底板及部分側墻二襯。(設計要求每段拆除長度不超過6m)
2.5待底板及部分側墻二襯達到設計強度80%后,依次分段拆除臨時仰拱,施做剩余拱墻二襯,直至完成主體結構。
3事前監理控制要點
3.1充分理解施工的重點難點:
1)埋深越來越淺,暗挖自身風險大。
2)在于仰挖在粉細砂層施工,確保土體穩定,必須加強土層深孔注漿質量。
3)導洞空間小,仰挖角度30°,開挖及格柵架立困難。
3.2駐地辦編制了針對性的《出入口暗挖施工監理實施細則》。
3.3駐地辦編制了針對性的《旁站方案》,確定了旁站內容。
3.4對施工人員及監理人員進行了斜坡段安全專項施工方案的安全技術交底工作。
3.5根據北京軌道交通建設管理有限公司第四項目管理中心《地鐵附屬工程仰挖施工管理規定(試行)》第七條規定,仰挖附屬工程施工前應進行條件驗收,并應按照《北京市軌道交通建設工程重要部位和環節施工前條件驗收暫行辦法》(京建發【2010】746號)中A類要求執行。
4事中監理控制要點
4.1質量控制
4.1.1深孔注漿施工質量要點
1)注漿長度為15m(設計斜長13.499m),為1個注漿循環,爬坡點設置止漿墻。
2)注漿管采用二重管采用后退式注漿,鉆孔完成后,邊注漿邊均勻倒退二重鉆桿,完成注漿。
3)孔位間距500~800mm,應控制好鉆孔角度,確保注漿范圍內的全覆蓋。
4)深孔注漿采用WSS注漿工藝,注漿壓力控制在0.8~1.0MPa,擴散半徑0.5m。
5)漿液采用水泥和改性水玻璃雙液漿,并可根據地層條件添加調節漿液凝結時間和可注性的外加劑。雙液漿配比(體積比)為:水泥漿U改性水玻璃混合液=1:1。
6)注漿結束標準:注漿量和注漿壓力雙控注漿,單管注入設計漿液量,壓力達到設計終壓,即可結束注漿。壓力持續不上升,流量不減少,采用間歇注漿。
7)注漿后無側限抗壓強度達到設計要求;當深孔注漿效果未達到設計要求時,繼續封閉掌子面再次深孔注漿,個別處可增設小導管補充注漿。
4.1.2初支及二襯施工質量控制要點
嚴抓鋼筋格柵焊接及連接;做好鎖腳錨管打設及注漿;及時進行初支背后回填注漿;監督二襯拱墻施工臨時支撐每段拆除的長度不大于8m,以有效控制沉降。
4.1.3隱蔽工程的驗收制度
重點在初支施工階段,現場監理工程師重點檢查格柵安裝步距、垂直度、節點板及連接筋焊接質量;超前小導管安裝數量及間距、打設長度;鎖腳錨管打設角度、長度及與格柵連接質量;格柵標高控制30mm沉降預留量;隱檢合格后簽字,方可進行噴錨作業。
4.2進度控制
4.2.1優化六導洞初支施工工序,各導洞按順序開挖但相互錯開安全距離。
4.2.2督促施工單位做好人機料投入,確保各工序連接緊密。
4.3安全監理
4.3.1安全目標:無工傷死亡事故,無交通死亡事故,無火災事故,無坍塌冒頂事故;消滅違章作業,消滅慣性事故,創建安全文明工地。
4.3.2安全監理原則:認真貫徹執行“安全第一。預防為主的安全工作方針,執行國家有關安全法規。安全管理條例和暗挖隧道安全操作規程,做到防患于未然。
4.3.3開挖前,做好地質超前探測;施工中嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、勤量測、早封閉”的原則進行施工,加強地表及洞內的監控量測工作,信息化施工。
4.3.4二襯施工控制拆撐長度,加強監測控制。
4.3監理工作方法
在工程施工過程中,監理工程師在現場將采用巡視和旁站相結合的工作方法;管理的對象是施工單位的管理人員而不是工人;管理的形式以口頭通知和監理通知單為主;重大事件、事故和質量隱患以備忘錄形式備案。具體內容如下:
1)加強監理旁站。
2)巡視與抽查。
3)及時下達監理指令。
4)監理會議:①每周定期召開監理例會;②安全質量專題會議。
5)按照《地鐵附屬工程仰挖施工管理規定(試行)》第八條規定,仰挖施工過程中,在拱部導洞開挖時,每進尺兩米,總監組織一次過程驗收。
5事后監理工作
5.1安全方面:地面沉降控制值為30mm,最終DB-34-01最大沉降值為-22.16mm;污水管線沉降控制值20mm,最終WGXC-05-01最大沉降值為12.92mm;經過數據對比分析,沉降控制較好,滿足要求。
5.2質量方面:及時進行收集整理施工記錄,完成各分項工程及檢驗批質量評定。
5.3進度方面:深孔注漿18天,六導洞初支開挖完成90天,二襯施工分兩倉共45天,累計153天,符合總體進度要求。
6經驗與教訓
北京地鐵7號線虎坊橋站4號出入口斜坡段施工監理管理最終獲得成功,給我最大體會是監理對安全質量控制必須要有前瞻性和可行性:
1)做好事前籌劃,監理要參與方案的論證及審核。我們始終對斜坡段施工的安全風險性和難點保持清醒認識,把握住施工各階段的關鍵環節,利用監控量測獲得的信息,指導施工。
2)做好事中控制工作,采取施工前條件驗收手段,確認超前深孔注漿效果能否滿足安全施工,不滿足要求必須重新進行補注漿。堅決貫徹執行《地鐵附屬工程仰挖施工管理規定(試行)》規定,由總監組織施工單位項目經理、項目總工、安全副經理及第三方監測人員參加的過程條件驗收。
3)加強事中監理控制,加強深孔注漿等重點工序及重點部位的旁站,加強過程巡視及抽查,對嚴重不符合安全質量要求的及時下發監理指令,定期召開監理例會,及時解決施工中出現的問題,必要時召開專題會議來解決施工中的重大事宜。
4)完善事后驗收評定及小結,確保工程安全質量達標。
總之,在工程項目建設中要使安全質量控制有成效,就要在事前、事中、事后進行“全過程,全方位”監控,實行施工前條件驗收的事先控制,巡視、旁站、跟蹤抽查、監理會議的事中控制,驗收整改的事后控制。只有堅持控制程序化、標準化和科學化作業,才能確保符合預期目標。
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