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引言
為進一步提升隧道運營管理水平,體現“規范化、標準化、精細化”的運營理念,參看有關技術規范相關制度要求,結合高速公路隧道運營管理的經驗和不足,對隧道運營管理體系如何搭建進行了初淺的摸索。
1 明確組織機構、人員配置及職責分工
1.1 組織機構
隧道運營管理工在公司層面由收費機電部、養護部、路產管理部、客服中心負責各業務板塊的指導及監督,具體事務由分公司隧道機電管理站、養護站、排障中隊等部門共同承擔。
根據隧道交通工程等級為A、B級的隧道或相對集中的隧道群,結合隧道養護等級及公路隧道技術狀況評定情況,并充分考慮后勤保障等相關因素,結合鄰近的管理區設點組建五個隧道機電管理站。
1.2 人員配置
(1)為了開展好對管轄路段內59座隧道,近3萬套的隧道照
明、通風、監控與通信、應急求助等設施設備日常巡查、經常性檢修、定期檢修、不定期檢修等工作,根據管養每條路的新舊程度和隧道的分布狀況,對每個隧道機電管理站和監控室值班人員的工作量進行了測算,并整合公司的機電維護力量,將監控維護員納入到隧道機電管理站進行統一管理調配,大大地增強了隧道機電管理站的技術能力。
(2)隧道機電管理站管理人員由隧道機電工程師、機電技術員、專職安全員、電工四部分組成。
(3)為加強安全管理工作,專門在隧道機電管理站配置一名專職安全員,其工作內容是根據安全生產法要求對管轄路段內隧道、收費站的安全工作統一管理,特別是對隧道消防設施按國標規范開展日常巡查、經常性檢修、定期檢修等工作,并對站內其他崗位人員的設備管理維護工作進行安全培訓、指導及監督,其業務主要由公司路產管理部負責指導及監督。
(4)電工是依據加強供配電設備維護管理專業化、精細化的管理理念專門給隧道機電管理站專門配置的,其工作內容是對管轄路段內隧道、收費站供配電設施設備進行日常管理及維護,特別是按國標規范要求對隧道供配電(含高壓架空線)設施開展日常巡查、經常性檢修、定期檢修及不定期檢修工作。
隧道機電管理站人員配置標準見表1。
1.3 職責分工
公司對隧道運營管理各版塊作了明確的職責分工,收費機電部負責隧道通風、照明、監控與通信設施業務,路產管理部負責隧道供配電、消防設施業務及安全運營,養護部負責隧道土建結構及附屬設施的業務,客服中心負責隧道監控及突發事件應急處置的跟蹤及協調。
具體的隧道照明設施、通風設施、供配電設施、消防設施、監控與通信設施、土建結構、安全應急保暢等工作由分公司的隧道機電管理站、養護站、排障中隊等站隊共同承擔;其中隧道機電管理站主要負責轄區的隧道機電設施(含消防)及信息系統設施設備的日常管理及維護工作,養護站負責隧道土建結構及附屬設施的日常養護工作,排障中隊負責隧道應急及安全保暢工作。
2 隧道機電、消防等系統的日常運行管理
(1)對隧道機電、消防系統應根據相關規范和技術要求、隧道管理辦法建立每個隧道的基礎管理臺賬、明確設備管理責任、故障報修流程、故障維修過程管控機制、設施設備損壞賠償處理流程以及員工考核等6個方面做了要求,細化隧道機電消防日常巡查維護模式,以適應河池公司所路段數量多、分布散的隧道機電設施管理難點。
(2)公司每半年組織收費機電部、路產管理部、養護部、客服中心等對口業務主管部門對所轄路段重點隧道設施運行情況開展一次全面排查。
(3)為加強對隧道安全運營管理,河池公司著力打造發現問題互相報送、處置結果互相監督的隧道巡查信息報送及反饋機制。客服中心、隧道機電管理站、養護站三個單位通過QQ軟件建立隧道日常管理三方巡檢平臺,將各自在日常監控管理或上路巡查中發現的問題在平臺中進行通報,由相應責任單位受理并將最終處置結果進行反饋。通過問題信息報送反饋機制,將與隧道運營管理息息相關的客服中心、隧道機電管理站、養護站三個責任單位聯系起來,互相查缺補漏,為隧道規范化管理提供有效補充。
(4)為了推動隧道設施設備日常保養、維修維護的規范化、專業化,并最大程度下節約運營成本,河池公司目前正在嘗試分系統、分項目將基礎設備的維修保養進行外包或外聘維修維護的模式進行。例如我們把設備的一些技術要求低、工作量大的日常清潔維護內容經過測算工程量計算工日放在了養護招標工程量里面,由養護中標單位負責實施;將一些專業性強、專有設備維修維護通過建立維護聯系平臺和明確的議價機制,定專業隊伍進行維護等。
(5)河池公司要求隧道機電管理站、養護站根據所轄路段內的隧道機電設施設備、土建設施的實際情況,對站內管理人員的業務進行明確分工,分系統、分隧道的將巡查及維護工作打包落實到人(要求按A、B崗每兩人一組),將隧道土建、機電設施設備的日常運行管理工作責任落實到崗,即每座隧道日常管理工作由一位主要負責人A和一位協助負責人B共同承擔。
3 隧道土建養護
土建養護與機電養護同等重要,區別在于機電設備大多是附著式設備,土建養護大多是固定式設施,兩者具有很強的關聯性。河池公司隧道土建養護由轄區養護站負責。
3.1 日常巡查
按《公路隧道養護技術規范》(JTG H12-2015)要求,對隧道土建及附屬設施實施經常檢查、定期檢查和特殊檢查,并完善相應臺賬。
結合河池公司隧道管理際情況,各養護站對所轄隧道土建及附屬設施實施地毯式排查。地毯式排查的檢查頻率調整為1次/季度,以步行巡查的方式,對各隧道土建及附屬設施的完好情況進行檢查,并填寫記錄表。
3.2 病害處理
對土建巡查中發現的問題,按《公路隧道養護技術規范》(JTG H12-2015)、《廣西交通投資集團公路隧道養護管理辦法》相關規定處理。
4 隧道監控管理
在全面掌握“軟、硬”件各類情況的基礎上,“如何做好監控巡查、信息、事故監控等日常工作,發揮溝通橋梁作用”,是隧道管理的主要工作、更是關鍵所在。河池公司轄區管養隧道達59座,面對如此繁重的隧道監控任務,河池公司共設置河池東、都安北兩個監控室,由客服中心統一管理,承擔全路段隧道的監控巡查和信息任務,制定了客服管理辦法、信息管理辦法和突發事件處置流程,和轄區路段地方政府應急辦、路政、交警、消防等部門構建了良好的聯絡平臺,確保隧道安全監管到位,突發事件信息傳遞及時有效。
5 隧道現場安全巡查管理
隧道現場安全巡查管理的重點是對路面施工、突發事件前期處置、維持秩序等方面發揮現場保障等作用。河池公司隧道現場安全巡查以客服中心監控巡查發現,主要涉路部門(排障中隊、養護站、隧道機電管理站)共同協查為主,對隧道路面施工、突發事件前期處置、維持秩序進行有效管控,其內容應包含隧道安全巡查、突發事件前期處置、隧道施工審批、隧道施工監管等方面。
6 隧道安全管理
河池公司為做好隧道安全管理,凸顯隧道安全管理的重要性、程序性以及安全責任劃分,在每個隧道機電管理站設置專職安全員1名,其職責包括隧道各業務板塊安全檢查及管理,特別是隧道消防器材的檢查、維護和保養,組織開展隧道安全應急演練等,指導隧道作業人員安全操作。其內容應包含:隧道安全檢查(日常檢查、專項檢查、重點檢查)、隧道安全生產管理制度和辦法。
7 隧道應急處置預案的完善
將常見的突發事件處理中所涉及跨業務、多方協調的應急預案進行匯總,力求做到遇事有預案,應急反應快、處理好又準。應急預案應根據相關法律法規,按照地方和交通主管部門的規定和要求來制定,并積極和地方政府協調,并入地方應急聯動體系。
以上是參看相關制度和規范,結合兩年多的運營管理工作,對隧道運營管理體系如何搭建的初淺看法,在實際運營管理中,也存在著例如隧道突發事件應急處置的責任主體如何區別劃分及相關的人員、消防設施設備配置等不少問題尚待進一步完善解決。
參考文獻
[1]JTG H12-2015.公路隧道養護技術規范[S].北京:人民交通出版社,2015.
[2]JTG/T D71-2004.公路隧道交通工程設計規范[S].北京:人民交通出版社,2004.
施工參考主要依據為隧道施工設計圖,《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)。
1、施工工藝
首先對施工縫面進行處理,然后在鋼纖維水泥混凝土面層上加防水粘接層(由0.2~0.3 L/㎡的EN粘接劑+0.2~0.4 L/㎡的改性乳化瀝青組成),然后鋪4cm普通瀝青AC13-I+0.4~0.6 L/㎡的改性乳化瀝青粘層,最后鋪+4cm的阻燃改性瀝青SMA13.
瀝青路面大面積攤鋪期間,沉沙池蓋板位置預留,在瀝青路面攤鋪完成后人工安裝。
2、隧道縫面處理
所有的縮縫、施工縫均需鋪上寬度為50cm的防水卷材,防止溫度反射裂縫的產生。全隧道所有的脹縫,應先清除縫內雜物,再填入瀝青瑪蹄脂填縫料,然后鋪上寬度為50cm的防水卷材。
用于隧道鋪裝的防水卷材應滿足表1技術要求:
表1 防水卷材技術要求
技術指標 要 求 可溶物含量 g/m2 ≥2900 不透水性 壓力 MPa ≥0.3 保持時間 min ≥30 耐熱性 ℃ ≥110 拉力 N/50mm 縱向 ≥450 橫向 ≥450 低溫柔性 ℃ -8 撕裂強度 N 縱向 ≥250 橫向 ≥250
3、防水粘接材料
采用EN層間防水粘接劑,其技術指標如表2.
所采用的EN粘接劑能與鋼纖維水泥混凝土充分浸潤,具有優良的耐潮、防滲水和粘接性能;
表2 隧道內鋪裝層間粘接劑的技術要求
指標 技術要求 實驗方法或儀器 粘度(20℃), s ≤40 標準粘度計法 與水泥砼的粘接強度,MPa ≥1.2 拉拔試驗 與SMA13的粘接強度,MPa ≥1.2 拉拔試驗 25℃指干時間, h ≤10
25℃干硬時間, h ≤48
滲水系數,㎝/s ≤2×10-8 Autoclam Permeability System Mark Ⅲ
4、改性乳化瀝青
所用改性乳化瀝青技術指標如表3.
表3 改性乳化瀝青技術要求
指 標 要 求 試驗方法 1.18mm篩上剩余量 % ≤0.3 JTJ052-2000 粘度 C255 (秒) 40~100 恩格粘度 15~40 蒸發殘留物性質 針入度 25℃ 0.1mm 80~200 殘留延度比 ≥80 溶解度(三氯乙烯) ≥97.5 貯存穩定性 (CH5)
5、改性瀝青
鋪裝層采用SBS類阻燃改性瀝青,其技術要求如表4.
表4 隧道內阻燃改性瀝青技術要求
技 術 指 標 阻燃改性瀝青 試 驗 方 法 針入度25℃、100g、5s (0.1mm) 30~50 T0604-2000 延度5℃、5cm/min (cm) ≥20 T0605-1993 軟化點TR&B (℃) ≥80 T0606-2000 針入度指數PI ≥1.0 T0604-2000 溶解度 (%) ≥96 T0607-1993 氧指數 ≥31 氧指數法GB10707-89 彈性恢復25℃ (%) ≥75 T0662-2000 質量損失 (%) ≤0.6 T0610-1993
6、集料及礦粉
為滿足隧道復合路面的功能要求,選用花崗巖卵石破碎的集料作為隧道鋪裝面層SMA13用粗集料,石灰巖作為細集料。AC13-I采用石灰巖作為集料。粗集料、細集料應滿足我國《公路瀝青路面施工技術規范》(JTJ032-94)中的表C.8及表C.11中的要求。
花崗巖卵石破碎的粗集料的1:3細長扁平顆粒含量必須
改性瀝青SMA13所用石料的級配組成需滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)中對高速公路和一級公路石料的分級要求。
采用符合《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)中技術要求的石灰巖礦粉。施工中應保持礦粉干燥無結團,結團的礦粉不得直接使用。
7、纖維
纖維是用于SMA混合料中的穩定劑,采用木質素纖維,纖維生產廠家應提供纖維產品質檢報告。
8、抗剝落劑
為保證瀝青混合料中石料與瀝青的粘附性,需使用抗剝落劑來改善其間的粘附性。
9、混合料級配組成與性能要求
SMA13混合料設計級配應滿足表5的技術要求。AC13混合料設計級配組成及性能要求按規范執行。
SMA13瀝青用量(油石比)推薦范圍6.0~7.5%,需現場進行配合比設計并檢驗性能后確定,設計混合料的體積特性及性能需滿足表6中的技術要求。
纖維用量為SMA13混合料重量的0.4%.
SMA13面層抗剝落劑推薦用量為瀝青用量的0.3~0.4%.
表5 鋪裝面層SMA13混合料級配
通過篩孔(mm) 通過率 % 16.0 100 13.2 90~100 9.5 55~75 4.75 20~32 2.36 16~24 1.18 14~20 0.60 12~18 0.30 11~17 0.15 10~14 0.075 8~11
表6 鋪裝面層SMA13混合料性能要求
技術指標 要 求 空隙率 Va % 3.0~4.0 礦料間隙率VMA % ≥17.0 瀝青飽和度 VFA % 70~85 馬歇爾穩定度 KN >6.2 流值 (0.1㎜) 20~50 馬歇爾殘留穩定度 % ≥80 60℃動穩定度DS 次/mm ≥3000 凍融劈裂殘留強度比 % ≥75 -10℃低溫彎曲極限應變 >2×10-3 擊實次數 兩面各50次
注:對瀝青混合料還要求VCA≤VCADRA.
10、施工技術要求
(1)對基面的技術要求
對于水泥混凝土面層的縮縫、脹縫、施工縫,先清除縫內雜物,再填入填縫料。水泥混凝土面板應采取鑿毛和清除表面浮漿等技術措施,以確保與瀝青層之間的粘接力,且應檢查水泥混凝土面板的平整度,在平整度符合要求的條件下,即可進行粘接層涂布。
(2)對粘接層的技術要求
施工前將水泥混凝土基面清掃干凈,EN粘接劑混合均勻后涂刷在水泥混凝土基面上,24小時后可進行防水卷材鋪設和乳化瀝青灑布施工,防水卷材的鋪設必須與基面充分貼實,無漏空,以確保防水卷材與基面的有效粘接。
(3)瀝青混凝土施工技術要求
①粘接劑灑布完畢并完全固化后,按要求鋪上防水卷材,并立即鋪筑瀝青混凝土。
②瀝青混合料在拌和前,應認真檢驗原材料的質量,只有符合部頒標準要求的材料才能進場使用,并在施工過程中隨時進行抽檢。
③瀝青混合料在拌和前,應進行認真的級配設計,在檢驗所設計的混合料的性能指標達到設計要求的條件下,才允許作為瀝青拌和站的目標控制級配。瀝青混凝土拌和站在拌和瀝青混凝土前,應認真校核拌和機的計量精度,在確認計量精度達到設計要求時,才允許進行拌和。
④瀝青拌和站在拌和瀝青混合料時,應保證足夠的拌和時間,以保證混合料拌和均勻,無花白料,混合料的出料溫度宜控制在185~195℃,并結合拌和施工時的氣候及運距而定。
⑤瀝青混合料在運輸過程中,如果氣溫較低或等候時間過長,應采取保溫措施,以免溫度降低太快,影響瀝青混合料的攤鋪和壓實。
⑥已運到施工現場的瀝青混合料在保證拌和站能滿足攤鋪機需要的條件下,應盡可能快的攤鋪,以免溫度降低太快,影響壓實效果。混合料的攤鋪溫度應大于165℃,終壓溫度應大于120℃。
⑦當攤鋪機出現故障并認為在短期內無法修復時,應就地做成一條接縫;當日施工完畢,應在完畢處做成一條垂直接縫。
⑧壓路機應視攤鋪時的氣溫和瀝青混合料的溫度情況,緊跟攤鋪機進行碾壓。在碾壓過程中壓路機的重復碾壓寬度應不小于壓路機輪寬的三分之一。
⑨隧道內鋪裝施工時應采取恰當的通風排氣措施,保證施工現場有足夠的亮度和通風,以使施工可以順利進行。施工完畢后的路面應在24小時內禁止一切車輛通行。
⑩在瀝青路面攤鋪完成后人工安裝沉沙池蓋板,對邊腳部位必須進行必要的剔打和處理。
11、安全施工注意事項
(1)施工現場必須有專人指揮作業,操作人員配備防護手套,安全帽,隔熱膠鞋等必要的防護用品,鐵鍬等必要的勞動工具并隨時涂油防止粘瀝青。
(2)瀝青拌和站必須嚴格按照相應的規范操作,配料,嚴禁違章作業。
(3)拌好的瀝青混合料在運輸過程中必須遮蓋保溫,同時保證車廂完好,避免在公路上灑料,必須保證車輛性能完好,司機嚴格遵守交通規則。
(4)現場重型設備必須由具備資格的人員操作,專人指揮,嚴禁隨意操作他人代替。
關鍵詞:大跨度 CD法 拱頂下沉位移 水平收斂位移 龍鼎隧道
中圖分類號:U451 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(a)-0063-02
根據國家“十三五”發展計劃,基礎設施建設在全國范圍內大規模興起,公路隧道建設已進入大跨度時代。隨著跨度的增大,高跨比的減小,對隧道開挖方法的選擇提出了更高的考驗,然而目前關于公路隧道的開挖方法規定尚不夠明確,尤其是對于大跨徑公路隧道在不同圍巖等級情況下的開挖施工方法尚無具體規范規定。《公路隧道施工技術規范》5.2.2.5規定:單側壁導坑法適用于圍巖較差、跨度大、埋層淺、地表沉降需要控制的場合[1]。但是對于不同隧道開挖方法所適用的跨度大小、圍巖等級、埋深值等尚未做出詳細規定,隧道的開挖方法對隧道工程施工過程中的安全性具有重要意義,因此,該文依托京滬高速濟南連接線龍鼎隧道工程對灰巖中雙向八車道隧道在Ⅳ級圍巖情況下的開挖方法進行了可行性分析,為我國相似隧道開挖技術提供成功案例,具有一定的參考價值。
龍鼎隧道位于濟南市龍鼎大道南端以東1 km處,洞身開挖寬度為19.55 m,開挖高度為13.10 m。隧道總長約2 200 m,屬長隧道,為山東省內跨度最大隧道之一。龍鼎隧道是洞口處巖石風化嚴重,Ⅳ級圍巖里程YK7+010-YK7+075。
1 隧道進口開挖施工工藝
參考《公路隧道施工技術規范》規定,小凈距四車道大跨度的龍鼎隧道選用CD法,即中隔壁法開挖。
1.1 CD法開挖施工步驟
第一步,施作先行導坑上臺階1超前小導管,預注漿加固圍巖。
第二步,開挖先行導坑上臺階1部,循環進尺1.6 m,施作拱架Ⅰ、中隔壁Ⅱ及錨噴砼(上部)。
第三步,落后1部3 m后開挖先行導坑下臺階2,循環進尺1.6m,施作拱架Ⅰ、中隔壁Ⅱ及錨噴砼(下部)。
第四步,施作后行導坑上臺階3超前小導管,預注漿加固圍巖。
第五步,落后2部15 m后開挖后行導坑上臺階3部,循環進尺1.6m,施作拱架Ⅰ及錨噴砼(上部)。
第六步,落后3部3 m后開挖后行導坑下臺階4部,循環進尺1.6m,施作拱架Ⅰ及錨噴砼(下部)。
第七步,圍巖和初支變形穩定后,一般Ⅳ級圍巖距離掌子面90 m以內,逐段拆除中隔壁,鋪掛防水板,綁扎二襯鋼筋,澆筑二襯混凝土。(如圖1)
1.2 CD法開挖施工控制要點
(1)上部導坑的_挖循環進尺控制為1榀鋼架間距0.8 m,下部導坑的開挖進尺可依據地質情況適當加大。
(2)中隔壁法施工時,初期支護完成后方可進行下一分部開挖,各部開挖時,周邊輪廓應盡量圓順,應在先開挖側噴射混凝土強度達到設計要求后再進行另一側開挖,左右兩側導坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15 m;當開挖形成全斷面時,應及時完成全斷面初期支護閉合。
(3)中隔壁的拆除應滯后于仰拱,并應于圍巖變形穩定后才能進行,一次拆除長度應根據量測數據慎重確定,拆除后應立即施作二次襯砌。
2 隧道開挖圍巖穩定判定指標及標準
2.1 圍巖穩定判定指標確定
隧道開挖過程中,圍巖變形,特別是拱頂位移增加,嚴重時可直接危及隧道圍巖和支護結構的穩定與安全[2]。同時,隧道圍巖收斂位移速率是隧道圍巖應力狀態變化的最直觀反映[3]。因此,隧道開挖過程中,采用拱頂下沉位移和水平收斂位移兩個指標作為判定依據,判定龍鼎隧道進口Ⅳ級圍巖開挖時圍巖穩定情況,進而評價開挖方法的可行性。
2.2 圍巖穩定性判定標準
(1)根據拱頂沉降位移判定。圍巖穩定性首先根據實測位移值不大于隧道的極限位移,將隧道設計的預留變形量作為極限位移。(見表1)
(2)根據位移速率判斷。速率大于1 mm/d時,圍巖處于急劇變形狀態,應加強初期支護;速率變化在0.2~1.0 mm/d時,應加強觀測,做好加固準備;速率小于0.2 mm/d時,圍巖基本達到穩定。
(3)根據位移速率變化趨勢判斷。當圍巖位移速率不斷下降時,圍巖處于穩定狀態;當圍巖位移速率變化保持不變時,圍巖尚不穩定,應加強支護;當圍巖位移速率變化上升時,圍巖處于危險狀態,必須立即停止掘進,采取應急措施。
3 Ⅳ級圍巖變形監控量測
龍鼎隧道進口進行開挖時在拱頂和兩側拱腳分別埋設圍巖位移觀測點,持續進行圍巖位移測量記錄。
3.1 圍巖拱頂沉降位移量測
圍巖拱頂沉降位移記錄結果見圖2。設計預留變形量為140 mm,拱頂沉降位移最大為13.1 mm,遠小于設計預留變形值1/3。
3.2 圍巖水平收斂位移量測
圍巖水平收斂位移記錄結果見圖3。隧道開挖過程中,各斷面圍巖水平收斂趨勢相同,開始發展較快,于28 d左右開始趨于穩定,水平位移增加速度較小并小于0.2 mm/d。各斷面水平收斂位移最大值為8 mm。
4 圍巖監控量測變形規律
(1)圍巖拱頂沉降和水平收斂均是前期發展迅速,后期緩慢趨于穩定,YK7+010-YK7+075段Ⅳ級圍巖1部沉降位移為9.4~13.1 mm。
(2)開挖時,拱頂沉降位移于60 d左右趨于穩定,進入緩慢發展階段,且發展速度均不大于0.2 mm/d,拱頂沉降持續受各部開挖施工影響。
(3)圍巖拱頂下沉位移受圍巖破碎程度有關,YK7+040-YK7+050段圍巖較破碎,是Ⅳ級圍巖段拱頂沉降位移,是加強支護的重點之處。
(4)開挖掘進方向為沿樁號減小方向,圍巖水平收斂位移受隧道埋深影響,隨埋深增加水平收斂位移終值減小。
(5)隧道開挖初支穩定時間,即二襯施工開始時間,可通過拱頂下沉位移和水平收斂位移趨于穩定的較晚日期進行確定。
5 結語
根據龍鼎隧道進口開挖過程中拱頂下沉位移和水平收斂位移監測結果,可以判定灰巖地質中洞身開挖寬度為19.55 m,開挖高度為13.10 m的大跨度扁平隧道采用CD法進行Ⅳ級圍巖的開挖掘進是可行的。同時,隧道二襯施工時間可以根據圍巖拱頂下沉位移和水平收斂位移的發展時間提前確定,方便指導施工管理,為今后灰巖地質中隧道施工提供成功的案例參考以及相似的工程經驗借鑒。
參考文獻
[1] JTG F60-2009,公路隧道施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2009.
關鍵詞:高速公路;隧道;質量;安全
公路隧道的設計施工方案日趨成熟與復雜。其復雜的一方面是考慮了更多的因素,將更多的設計理念以及人性化的要求囊括進去,另一方面,設計的復雜性同時帶來了施工的復雜性與經濟因素的不確定,以及人為的不可控制因素增多,同時管理的成本大大增加。幾年來,隨著高等級公路的不斷拓展,公路隧道的建設數量在大大增加,這就要求工程師、施工單位和廣大的技術工作人員認真總結隧道施工的精細要點,更好地保證隧道的施工質量。本文結合工程實際,對高速公路隧道施工質量控制談一些體會。
1工程概況
某高速公路某隧道為越嶺隧道,全長217米,是該高速控制工期的重點工程,整個隧道分左右兩幅,設計行車速度80公里/小時,為雙向4車道分離式隧道。施工單位按照新奧法(NATM)思想進行隧道開挖與支護,充分發揮圍巖的自承作用,作業嚴格遵循“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”的原則,盡量減少對圍巖的擾動,并充分利用超前地質預報,確保了施工安全和工程的順利進行。
2施工質量控制要點
2.1洞口及明洞工程施工質量控制要點
(1)加強洞口及明洞工程開挖的監控:開挖前測量放線及仰坡頂截水溝和洞口段的排水系統應已施作完成,并檢驗合格。
(2)明洞鋼筋砼澆注:鋼筋種類、數量及性能必須經檢驗符合設計要求。鋼筋制作安裝,襯砌臺車就位,外模安裝等應由現場施工質量控制巡檢旁站,及時發現問題,及時整改,專業施工質量控制工程師全面檢查,各項指標符合設計和規范要求后方可澆注混凝土,施工全過程,均應處于受控狀態。
(3)注意雨季期間洞口段的施工安全,洞身開挖嚴格按設計文件要求的開挖方法進行,洞口段仰拱應及時卦閉成環并及時施作二襯,襯砌臺車進場安裝要與隧道進洞同步進行。
2.2隧道洞身開挖施工質量控制要點
2.2.1開挖的原理
目前我國高速公路隧道普遍采用新奧法施工,新奧法的基本理論依據,就是利用圍巖本身所具有的承載效能的前提下,采用毫秒爆破和光面爆破技術,進行全斷面開挖旖工, 以復合式內外兩層襯砌形式來修建隧道的洞身,即以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網、鋼支撐等為其外層支護形式,稱為初次柔性支護,系在洞身開挖之后必須立即進行的支護工作。
2.2.2開挖方法的確定及控制事項
在隧道洞身開挖施工過程中,應結合巖層構造、巖性及地下水情況,采用光面爆破或預裂爆破技術,使隧道開挖斷面盡可能的符合設計輪廓線,減輕對圍巖的擾動,減少超、欠挖。圍巖地質條件發生變化時,應及時調整周邊眼問距和裝藥量。
2.2.3加強施工安全防護
隧道開挖通過煤層或煤系地層時,應采取封閉措施,防止煤層瓦斯逸入坑道,在施工過程中要加強對瓦斯濃度的量測,施工通風應能滿足洞內各項作業所需的最大風量,并要采取有效的防塵措施,如采用的防塵措施不能達到規定的粉塵濃度標準時,嚴禁采用干式鑿巖。
2.2.4嚴格控制超欠挖
開挖后應采用激光斷面儀測量凈空斷面,宜每隔5~10m檢測一個斷面,發現超欠挖應及時調整鉆爆參數。當出現超挖時,超挖部分應采用與襯砌同等級混凝土回填密實:當出現欠挖時,對欠挖部位應進行處理,確保襯砌厚度滿足設計要求。
2.3隧道初期支護施工質量控制要點
新奧法施工的特點是“少擾動、早支護、勤量測、緊封閉”,洞身開挖后及時、正確地進行初期支護是新奧法施工成敗的關鍵所在。因此,施工質量控制工程師在隧道開挖完成后,應指導督促承包商立即按設計要求進行各項初支工作,并嚴格控制各工序的施工質量。
2.3.1系統錨桿支護
開挖斷面經檢查合格后應立即進行錨噴支護,錨桿采用儀器測量定位鉆孔,在鉆孔時要嚴格控制孔位、間距、方向、形狀、孔徑及孔深等指標。鉆孔前應根據設計要求定出孔位,作出標記,鉆孔方向要求最好垂直于巖面,當層理、裂隙發育并存在明顯走向及傾角等特殊情況時,應靈活處理。錨桿與孔壁之間的摩擦力是錨桿發揮錨固作用的關鍵,所以,鉆孔后必須清孔,將鉆孔內的石渣等清除,并防止塌孔。
2.3.2鋼筋網支護
鋼筋網應在巖面噴射一層混凝土后進行鋪設,使用前應清除銹蝕,采用雙層鋼筋網時,第二層鋼筋網應在第一層鋼筋網被混凝土覆蓋后鋪設,鋼筋網應隨受噴面的起伏鋪設,在安裝錨桿后進行,鋼筋網的混凝土保護層應不小于20mm,且應與錨桿或釬釘聯結牢固,在噴射混凝土作業時不發生晃動。
2.3.3鋼支撐支護
鋼支撐安裝應嚴格按設計進行,應檢查鋼拱架尺寸、強度和剛度以及安裝位置、間距、垂直傾斜度,縱向連接筋連接情況和與錨桿頭及鋼筋網的焊接情況,符合設計及規范要求后進行噴射砼施工。特別應嚴格控制鋼支撐安裝間距,做到每榀檢查,安裝允許偏差為50mm。鋼支撐安裝應靠緊圍巖,如果與圍巖有間隙,不得用片石回填,而應用噴射混凝土噴填飽滿。鋼支撐拱腳必須放在牢固的基礎上,不得懸空。拱腳標高不足時,不得用塊石、碎石砌墊,而應設置鋼板進行調整,或用混凝土澆筑,混凝土強度不小于C20。
2.4隧道二次襯砌施工質量控制要點
(1)二襯施作前加強對Ⅳ、V級圍巖初期支護砼強度、厚度、鋼拱架問距、空洞情況的檢測,檢測合格后方可進行下一道工序施工。
(2)二襯施作時機的確定。二次襯砌應在圍巖和初期支護變形基本穩定后施作,圍巖變形量較大,流變特性明顯時,要加強初期支護并及早施作仰拱和二次襯砌。同時,二次村砌距掌子面的距離應符合圖紙或技術規范要求,一般情況下不大于200m,軟弱圍巖應緊跟。
(3)二襯應采用整體式襯砌臺車施工。新進場的二襯臺車質量進行專項驗收,襯砌臺車由合格的生產廠家加工定做,拼裝完成后對臺車幾何尺寸、剛性強度、面板厚度等進行檢查,合格后方允許投入使用。舊臺車必須由專業廠家進行修整后才能進場,二襯臺車模板拼縫必須電焊打磨,特長隧道,每施工1000米二襯,必須對二襯臺車進行一次系統的整修。
2.5隧道防排水施工質量控制要點
(1)光面爆破是初期支護防水的基礎,它雖然不屬于防水施工系統的范疇,但與防水施工密切相關,光面爆破可保證防水層基面大體平整,并且保證防水層與噴射混凝土表面密帖,同時保證防水層的松弛預留量做到合理控制,可避免防水層被刺破或拉裂。
(2)防水工程貫穿公路隧道施工過程。從材料進場、技術交底、員工培訓:、防水板場地選擇硬化、防水板焊接或粘接移動、防水層掛板臺車的設計、安裝、就位、公路隧道光面爆破、初期支護、基面檢查處理、掛防水板、二次襯砌混凝土澆筑等工序都必須嚴格按技術規范施工,否則將會造成防水層的破裂,從而使公路隧道滲漏水。所以只有不斷地探索、總結、積累,進一步完善操作工藝和管理制度,才能確保隧道整體不滲漏。
【關鍵詞】瓦斯隧道;混合氣體;防治措施
一、前言
近年來隨著我國交通部建設事業和鐵路建設事業的快速發展,城市隧道、鐵路隧道和山嶺隧道的建設進入了高速發展期,雖然有先進的隧道氣體檢測技術可有效降低瓦斯事故,由于瓦斯隧道地質條件十分復雜,在施工過程中和有毒氣體擴散的氣體是未知的,經常給工程建設帶來困擾。在施工過程中需要清楚地層中瓦斯的發分散、規模等情況,為工程建設采取有效安全措施以保證工程進度。
二、瓦斯隧道特征
(一)瓦斯的主要成分
瓦斯氣體主要含有烷烴,其中氣體多數是甲烷,還含有少量的乙烷氣體、丙烷氣體以及丁烷氣體。
一般情況下,瓦斯燃燒溫度為650℃~750℃。燃燒溫度會受到瓦斯氣體的濃度、火源特性以及壓力等方面的影響。瓦斯氣體的含量處于百分之七至百分之八時,非常容易引燃;對于混合氣體來說,當它們的壓力上升的時候,引燃的溫度會受到影響而下降;在同一溫度下,火區較大,與更多的時間和更容易引燃煤氣點火。
當濃度降低至5%時,天然氣遇到火不爆炸,但可以形成在燃燒層中的火層以外;當濃度為9.5%時,天然氣爆發力最大;濃度為16%的氣體則爆炸性喪失,但在遇到空氣和明火時則會燃燒。瓦斯爆炸的界限并不是一個固定值,它還會受到很多方面的影響,如溫度、壓力、煤塵等。
(二)瓦斯在媒層中存在的方式
瓦斯在煤層是以溶解、游離、吸附三種方式存在。在一般情況下,游離天然氣含量占煤層現有瓦斯包含量的百分之八十至九十,與煤體中空間、瓦斯壓力與圍巖溫度的大小相關。處于吸附狀態下的瓦斯,其含量與煤的碳化程度和架構特征有關。
如果天然氣處在游離和吸附條件中,其狀態是不斷變化的,會形成動態平衡;如果煤體的結構被毀壞或者溫度提高、外部壓力下降,則瓦斯將會從吸附狀態轉換為游離狀態;反之,溫度下降或外在壓力上升時,游離狀態的瓦斯將轉換為吸附狀態的瓦斯;這種局部的瓦斯含量發生轉變的情形分別為解吸和吸附。
(三)瓦斯涌現的方式
天然氣的涌現有兩種形式,一種形式為一般涌出,另一種則是異常涌出。由于開采的作用,煤巖層原始形態受到損壞,透氣性提升,在壓力作用之下處于游離狀態的天然氣會流向采掘空間,從而形成瓦斯涌現。
三、瓦斯隧道的防治措施
在隧道中的工作人員必須遵守“加強透風、勤測瓦斯、禁止火源”三項原則。預防天然氣爆炸的主要措施有以下兩點:其一是在早期識別出其在隧道的里程,位置;其二防止瓦斯氣體大量聚集,并且要注意降低瓦斯氣體的濃度;自隧道進洞時開始,則需要各種必要的防范設施,如滅火器、自救器等,同時使用瓦斯電閉鎖系統和瓦斯自動連續檢測監控進行檢測,并且需要相應的管理制度和應急預案。一經發現瓦斯,即刻管理升級,加密監控網點,增加防范措施,嚴防瓦斯事故發生。按照國家的技術規范來對瓦斯隧道進行嚴格管理,以防事故的發生。
鐵路瓦斯隧道技術規范(TB10120_2002)1)隧道通過的地層層序、年份、巖層類別及地層的分布,煤層頂,底板的數量、功能和位置,煤層厚度,傾角,通過煤里程長隧道;(2)主要煤層的指標和工業成分分析的物理性能,包括硬度,顏色,氣味,重量,灰分,光,水,固定碳,氣體壓力,氣體含量和天然氣涌出初速度等;3)確定天然氣地質形成區域,包括油頁巖和煤的結構和天然氣生產,儲存和運輸的區域,密封環境等因素的影響,瓦斯隧道除應按照勘探工作的總體布局,應適當增加鉆井,煤和天然氣作為分析樣品,并應完成瓦斯氣體和天然氣含量、壓力和涌出量測試。
《瓦斯隧道施工技術規范》1)燃氣隧道入口應經過專業培訓具備瓦斯監測人員,每60分鐘一次檢測;2)若開挖工作面風流中氣體的濃度超出1%,則工作人員應當中止鉆孔;若氣體的濃度超出1.5%,應立即中止作業,隔離電源,相關人員立刻撤離,以進行處置;3)若氣體累積的體積超過0.5m3,或者濃度超出2%時,方圓20米內必須立刻中止作業,隔離電源,同時相關人員立刻撤離,以進行處置。
《瓦斯隧道施工安全技術措施》1)由停電或透風設備等因素所造成的透風運轉中止,恢復正常的通風后,對于坍塌洞穴、隧道上部、避車洞等瓦斯易集聚、通風不良的地點,天然氣濃度不能超出2%。若檢查超過,必須中止作業,切斷電源,并令相關人員撤離,終止電動機的運轉以及電器的開啟。進行局部通風,由氣體監視器來檢測,要證實的氣體濃度低于容許濃度,確認安全后允許恢復施工;2)一旦出現天然氣噴涌出等異常情況,須立即采取措施,首先考慮隔絕一切有可能的火源,如斷電等,加強通風,并且同時疏散所有人員,對隧道采取警戒,進一步考慮研究和采取具體措施來抽排瓦斯。
四、工程實例
董家山隧道工程位于四川都汶高速公路發生了瓦斯爆炸事故―12.22”董家山隧道位于汶公路都江堰和楊秀雙管隧道之間,右側洞長4081米,左洞長4111米,隧道中心線約39米的間距。進口由中鐵一局進行施工,出口由中鐵二局進行事后。該隧道工程通過許多次煤層,但通過的煤層厚度均不大,隧道內天然氣的壓力為1.72~6.7個大氣壓,經過勘測確定改隧道為低瓦斯隧道,并且委托煤炭專業單位對隧道在作業過程中的情況進行了鑒定,結果為低瓦斯隧道。施工過程當中允許使用非防爆設備,出碴、進料均是由汽車進行。掌子面處發生的塌方導致了天然氣的異常涌現,從而導致模板臺車的周圍的天然氣濃度超過爆炸界限,并且掛在模板臺車的配電箱處的三芯插頭發生短路且發出火焰,最終引發了瓦斯爆炸。
五、結論
近年來城市、鐵路和山嶺隧道的建設,隨著我國交通部的建設事業以及鐵路建設事業的迅速發展,進入了快速發展期。地質情況導致瓦斯隧道十分紛亂,施工過程中瓦斯及有毒氣體分散不明,經常給工程建設帶來困擾。瓦斯的主要成分為烷烴,在氣體的濃度、火源特性、壓力、溫度等方面達到一定條件時,很容易燃燒爆炸。所以在施工時必須要遵守“加強透風、勤測瓦斯、禁止火源”三項原則,盡早查清隧道中瓦斯流出的里程和部位,并且防止瓦斯的大量聚集,還要盡量降低瓦斯氣體濃度,同時應當建立、健全相應的監督管理制度,制定各種應急預案。一經發現瓦斯,即刻管理升級,加密監控網點,增加防范措施,嚴防瓦斯事故發生。按照國家的技術規范來對瓦斯隧道進行嚴格管理,以防事故的發生。
參考文獻
[1]白俊,雷建華.大茶山高瓦斯隧道施工通風設計[J].鐵道建筑,2013(09):39-41.
【關鍵詞】下穿隧道;設計;基坑;計算;
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
1基坑設計原則及技術標準
1.1設計原則及技術標準
篁莊大道下沉式隧道分布里程為K21+175~K21+715,長540m,由擋墻段和封閉框架段構成,其中K21+400~K21+500為封閉段,長100m。隧道擬采用明挖法施工。
1.1.1 設計原則
基坑設計必須與相應的節點交通疏散方案相協調,盡量減少對節點交通的影響。根據本基坑的規模和周邊構筑物的情況,側壁安全等級二級,相應基坑側壁重要性系數γ0=1.0;邊坡整體穩定安全系數要求不小于1.3。基坑頂地面超載計算取值為20kPa,基坑最大變形控制在50mm以內。 基坑支護結構平面布置應滿足隧道主體結構基礎尺寸、規范允許變形、施工誤差及施工作業面要求。當安全等級為二級時,基坑變形控制需滿足地面最大沉降量≤0.25%H;且≤50mm;排樁結構最大水平位移≤0.40%H,且≤50mm(H為基坑開挖深度)。
1.1.2 設計依據及標準
設計依據:
《廣州地區建筑基坑支護技術規定》(GJB02-98);廣東省標準《建筑基坑支護技術規程》(DBJ/T15-20-97);中華人民共和國行業標準《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-2012);中華人民共和國國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB5007-2012);中華人民共和國國家標準《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTG D62-2004);中華人民共和國國家標準《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002);中華人民共和國國家標準《建筑基坑工程監測技術規范》(GB 50497-2009);廣東省標準《建筑地基處理技術規程》(DBJ 15-38-2005)等其他有關的國家及地方強制性規范和標準等。
主要技術標準:
公路等級:一級公路;
設計行車速度:80km/h;
建筑限界凈寬: 13.25m;
建筑限界高:5.0m;
工程結構安全等級:一級;
結構重要性系數:1.1;
鋼筋混凝土裂縫寬度控制:迎水面≤0.2mm,背水面≤0.3mm;設
計基準期:100年;
汽車荷載:公路—I級
1.2 本項目設計特點及難點
篁莊大道隧道基坑平面上呈長條形,篁莊大道隧道的基坑側壁長度為(路線左右兩側)540m,基坑開挖有效寬度(底寬)31.7~37.8m。隧道開挖深度3.73~8.35m。隧道入口東側有約15m的邊坡,距隧道入口西側路邊為平整場地,約50m為6層工業綜合房。隧道出口左右側約為2~3層砼廠房,距離路邊約45m,無特殊建筑。根據已有管線調查資料,目前隧道周邊存在多條市政電纜及水管和燃氣管道,施工前應實地探明管線情況,先改遷基坑開挖范圍內的管線,對基坑周邊影響范圍內不能改遷的管線應做好管線保護和監測工作,避免施工過程引起管線破壞
2 基坑設計
2.1基坑支護結構形式
擬建篁莊大道隧道為城市主干道,規劃道路紅線寬80m,埋于地下的市政管線全部遷改。因隧道利用原地方道路,設計需考慮隧道施工期交通疏解問題,基坑支護設計按車輛在基坑頂部3m外行駛考慮。基坑開挖過程中,為保證輔道及施工便道通車安全,保證基坑穩定同時須控制基坑變形。本隧道基坑開挖范圍土層主要是素填土、雜填土、強風化變質砂巖、中風化變質砂巖及微風化變質砂巖,土層均為弱透水層,滲透性很小。支護工程根據基坑地質條件、開挖深度及周邊環境等分別進行分區設計,主要采用土釘墻支護形式。
土釘墻支護:基坑安全等級為一級。用于基坑K21+175~K21+715兩側,該段開挖土層主要是粉質粘土、全~微風化變質砂巖,地質條件較好,基坑開挖深度3.73~8.35m,開挖坡面坡比1:0.5,土釘桿體采用22,采用全長粘結土釘,土釘傾角15°,水平間距1.4m,縱向間距1.5m,面板厚120mm,C25噴射混凝土,鋼筋網為φ8@200*200。
2.2 基坑支護結構計算
采用北京理正軟件設計研究院開發的理正深基坑支護結構設計軟件(F-SPW V7.0版)對兩種不同支護形式選取最不利斷面進行計算。計算過程中,主動土壓力采用朗肯土壓力計算,礫砂、粗砂按水土壓力分算考慮,其余土層按水土壓力合算考慮。側壁安全等級為一級時,圍護結構施工期最大側向變形控制在30mm以內;安全等級為二級時,基坑最大變形控制在50mm以內。
基坑頂部3m范圍內嚴禁堆載,此范圍外地面荷載取20kPa進行計算。經計算施工期整體穩定、局部穩定均滿足規范要求。
2.3 基坑降、排水設計
1、基坑開挖期間,地下水位應降至基坑開挖面以下1m,開挖至基底時, 也須保證地下水位降至基坑底面以下1m。降水過程應伴隨主體結構施工過程的始終。
2、基坑開挖過程中,應做好基坑內的排水工作,如在雨季施工,必須準備足夠的抽水設備,并做好基坑外的排水、截水工作。
3、沿整個基坑頂外周距離坡頂1m左右設置磚砌排水溝,水溝尺寸30cm×30cm,壁厚12cm;距基坑底邊線0.5m左右設置30×30cm截水溝,并向截水溝方向設置1%的橫向反坡。基坑開挖施工階段,沿坑底設置臨時集水井,且每一層土方均應設置,避免坑底積水軟化邊坡土體。基坑開挖至設計標高以后,每間隔20~30m設置一處80×80cm的集水井。
4、基坑開挖過程中,應做好基坑內的排水工作,如在雨季施工,必須準備足夠的抽水設備,并做好基坑外的排水、截水工作。
5、基坑內外均需設置適量的水位監測孔,以監測基坑范圍內的地下水位,并可檢測降水對周圍水位的影響,控制周圍地面的沉降。
3 結語
基坑屬于臨時性工程,其作用是提供一個空間,使主體結構的砌筑作業得以按照設計所指定的位置進行。基坑設計必須密切結合基坑周邊環境特點,采用靈活多樣的支護方式,輔以優化的施工工藝和信息化施工,才能達到安全、合理、經濟的支護目的。本文通過對篁莊大道下穿隧道基坑工程設計,望能對類似工程設計提供參考。
參考文獻:
關鍵詞:山區高速公路 質量控制 地質要求
1 山區高速公路建設地質要求
對地質現象和規律的認識(巖土工程勘察工作)是由面到線、由線到點、由表及里、由粗到細、由宏觀到微觀,逐步深入的,根據不同階段應采取不同的方法和手段。
1.1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,從源頭上盡量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。
1.2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、膨脹士、濕陷性黃土、凍土、水害、空區以及強震區(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、地震地質、環境地質等方面的資料,利用遙感資料(衛片和航片),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。
1.3遵循施工規律
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)在設計階段難以布置充分的勘察工作量,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,如對巖溶發育區或巖性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。
2 質量控制的原則和方法
2.1把握施工檢測
通過測量、試驗的數據為依據,監理的試驗、測量人員參加承包人的試驗、測量工作的監督或旁站,進行有效的現場監督檢查,同時按頻率要求進行必要的抽檢、抽測及復檢、復測,以控制工程質量,通過驗證試驗、標準試驗、工藝試驗、抽樣試驗、驗收試驗等試驗,以及對工程定線控制、施工放樣、完工驗收等測量工作的監督檢查和認可,進行質量控制。各種試驗、測量的項目,方法、頻率、標準等均按部頒規程、標準、合同文件的技術規范進行,對承包人的質量保證體系的功能、人員素質、儀器設備、操作方法、資料管理等進行經常的、有效的監督檢查,以確保承包人的自檢質量,各種抽樣檢測頻率原則上控制在20%,根據不同的測試項目和實際情況可適當增減。對采用新材料、新工藝、新技術的項目和無現成標準可循的項目,承包人應提供相關的科技資料及鑒定報告,擬定符合工程實際的暫行標準和規程,報總監審查業主批準后使用。
2.2施工程序有效監督管理
施工方法各施工工藝以及材料、機械、配合比等進行全方位的巡視、重點部位及關鍵工序全過程的旁站,全環節的檢查,以達到對施工質量有效的監督管理,主要包括以下工作內容:
(1)駐地監理工程師及各專業監理工程師應每天巡視施工現場,發現并處理施工質量問題。
(2)現場監理工程師對隱蔽工程、重要工程部位、重要工序及工藝,進行全過程旁站監理,及時消除影響工程質量的不利因素。
(3)現場監理工程師應在每道工序結束后及時進行檢查和認可,并現場監督承包人的試驗抽取及施工記錄,及時簽認施工原始記錄。
3 山區高速公路工程質量采取的措施
3.1質量控制措施
3.1.1高填路堤的質量控制
控制高填路堤的施工質量主要是確保高路堤的穩定性,高路堤穩定性的影響因素主要有:路基填料、邊坡坡度、地基性質和水文狀況,所以在高路堤填筑時采取的主要質量控制措施為:①設計時,應對高路堤進行穩定性驗算:②高路堤填筑前仔細進行工程地質勘察,徹底處理下臥層確保地質承載能力:③通過試驗檢測選擇適宜的路基填料;④嚴格執行路基施工規范,加強對密實度的控制與檢測;⑤加強對高路堤的沉降觀測與監控:⑥加強高邊坡的超前防護。
3.1.2橋梁施工的質量控制
除了傳統的質量控制外,對橋梁特別是大型橋梁采取施工控制措施,橋梁施工控制是確保橋梁施工宏觀質量的關鍵措施之一,也是橋梁建設的安全保證。大型橋梁施工控制是一個施工一)量測一)判別一)修正一)預報一)施工的循環過程,施工控制的最基本要求是確保施工中結構物的安全,其次必須保證結構物的外形和內力狀態符合設計要求,影響橋梁施工控制的因素主要有結構參數、施工工藝、施工監測、結構分析計算模型、溫度變化、材料收縮與徐變、施工管理等,所以,必須建立完善、有效的控制系統才能達到預期的控制目標。
3.1.3加強公路隧道的質量控制
根據公路隧道建設的實踐,應將隧道開挖及初期支護質量、隧道防排水施工質量、隧道施工監控測量作為主要質量控制目標,
超前預報水文地質情況為減少隧道施工的盲目性和事故發生率,保證隧道工程施工的順利進行,應對開挖工作面前方一定距離工程、水文地質條件進行驗證,及時超前預報,有的放矢地取應對措施。預報內容是盡可能取各種手段探明前方可能出現的坍塌、冒頂、涌水、溶洞、斷層、瓦斯等地質災害,并分析其對工程施工的影響程度。
隧道病害大多與水有關,隧道施工中防水、治水直接關系到工程質量和隧道的運營安全。公路隧道防排水是一項系統工程,總體上應遵循“以排為主,防、排、截、堵相結合”的綜合治理原則,對地表水、地下水妥善防治。
3.2質量監督措施
3.2.1加強質量保證體系的監督
這里所說的質量保證體系,實質上就是質量保證體系與行為和意識的統一,與合同履約的統一。在工程合同中,對業主、監理工程師、承包商在工程質量上的權利和義務予以了非常明確的規定,質量行為的檢查,就是對這些承諾的核實,行為的規范,是質量保證的基本要素。
3.2.2加強山區高速公路重點和難點的質量監督
山區高速公路具有鮮明的特點,相應地我站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。
3.2.3加強質量檢測監測工作
試驗檢測工作是工程質量管理中的一項重要內容,它不僅是評價工程質量缺陷和鑒定工程事故的重要手段,而且也是指導施工、控制工程質量的重要技術保證。因此,質量監督工作應有先進、科學的檢測手段,才能保證其權威性、公正性和科學性。
4 工程質量缺陷與事故處理程序
關鍵詞:公路隧道;機電設備;故障
引言
根據交通運輸部的相關統計發現,截止到2012年,我國的公路隧道一共為8052.7km,其中65%的公路隧道都已經進入養護維修期。由于公路隧道會受到地理位置、管理體制等多種因素的影響,因此,大多數的高速公路設備維護仍然比較分散。這種比較分散的模式,雖然在企業運營初期對維護工作的展開能夠起到一定的幫助,但是,隨著運營維護管理工作的不斷擴大,系統使用時間的不斷正常,就需要企業不斷的投入大量的人力、財力來對其進行支撐,而這樣的情況,也使得企業的運營成本不斷增加,難以提高企業的運行效率,造成了一系列的問題。本文從實際出發,結合筆者的工作經驗,針對我國公路隧道機電設備故障響應中的問題,從多個角度對故障響應進行了分析,并對故障響應的機制進行了相應的探討。
1公路隧道機電系統構成
公路隧道機電設備就是為隧道的有效的運營而提供服務的設備,其子系統包含的機電設備見表1。
2國內外故障響應研究現狀及存在的問題
2.1國內外研究現狀
(1)法律及規范2004年,美國出版了《公路和鐵路交通隧道檢查手冊》,而法國的《勞工法》、《公共建筑規章》中也都對公路隧道機電系統做出了相應的規范,我國則在2003年頒布了《公路隧道養護技術規范》(JTGH12—2003)。(2)管理者對于隧道的養護管理,日本主要采用了5S方法,也就是整頓、清掃、規范、整理以及素養。黃章樹采用先進的服務器模式,在能夠對遠程操作進行支持的基礎上,使得各單位能夠將相關信息傳輸到省局養護系統當中[3]。2005年,河南某公司開發了公路機電設備養護管理信息系統,利用設備管理的理論,建立了科學的管理體系,使得設備的養護能夠規范化,并使得設備的養護效率得到了有效提升。在該體系當中,具有機構管理、設備養護管理、數據維護等多種功能,使得養護信息的管理問題得到了有效的解決。此外,北京某公司在巡檢的基礎上對養護管理系統進行了開發,利用數字技術,使得檢驗過程得到了優化,能夠為單位提供可靠的數據。(3)使用者在美國頒布的《公路和鐵路交通隧道檢查手冊》中,對隧道的檢測方法以及檢測程序進行了介紹,并對隧道的缺陷進行了分類,對于每個分類,該手冊還給出了相應的判定標準。2006年,秦嶺終南山隧道將RCM分析作為基礎,在分析當中引入了預先維修概念的故障分析方法,該方法能夠根據故障模式、設備功能等對故障的后果進行分類評估,并按照不同程度的故障后果,對預防的工作進行確定,同時將確定的預防工作在日常的檢修當中進行反饋,使得公路隧道機電設備的維護能夠得到不斷優化[2]。
2.2存在的問題
(1)法律以及國家規范我國雖然已經頒布了相關法規,并提出了具體的養護管理要求,但卻并沒有對機電設備故障如何響應的內容系統地提及,缺乏一定的針對性,與此同時,我國也較為缺少公路隧道機電設備相關的法律。(2)管理者現如今,我國對于公路隧道機電設備的研究主要在對其維護系統的開發,其內容針對養護管理,但是,對于機電設備故障的研究則比較缺乏[3]。從一些研究當中雖然能夠看到對維護的專門研究,但是對于故障響應的檢測卻沒有系統提及。(3)使用者美國雖然頒布了《公路和鐵路交通隧道檢查手冊》,但是在該手冊當中并沒有對檢測之后的診斷進行深入的探討,而2006年底通車的秦嶺終南山隧道雖然提出了將RCM分析方法作為基礎,但對于如何實現也沒有進行足夠深入的研究。
3故障等級劃分
故障就是在設備喪失規定功能之后出現的相關現象。種類繁多是公路隧道機電設備的主要特點,除此之外,這些設備受到的影響因素也十分復雜,不同的因素之間還存在著不同的層次,這就需要對系統進行劃分,并對子系統進行評判,隨后將結果進行匯總,并對整個系統進行綜合評判。在本文的研究過程當中,主要將公路隧道機電設備的故障劃分為無故障、輕微、中度、嚴重以及極重五個故障等級,并根據相關的運算得出故障系數,表2為本文研究的故障等級分級。機電設備的故障響應,一方面要從設備本身的角度出發,另一方面還用從隧道的環境、安全等角度進行考慮,因此,實際的故障劃分還需要相關部門結合當地的情況來制定[4]。
4故障響應機制
現如今,由于我國比較缺乏對設備故障響應的相關研究,因此就必須建立一套故障檢測、診斷為一體的機制,從而實現對故障的快速響應。
4.1響應流程
(1)故障檢測日常清潔、標定、檢測設備時的車流等都需要進行相應的記錄,從而建立完整的檢測檔案。如果一些內容依靠人力無法完成,則可以通過攝像頭等設備對檔案進行完善,從而實現系統檢測。(2)分析診斷根據設備的壽命、能耗等記錄,應對設備從出廠到當前所有的故障都進行相應的記錄,并結合現有的記錄對其功能做出相應的評估。(3)系統維護根據實際診斷得出的結果,對故障的等級進行確定,在確定故障等級之后,企業應及時安排相關人員對設備進行維修,并確定維修的范圍、時間,從而提升維修效率。
4.2故障響應一體化機制
公路隧道系統十分龐大,涉及到很多設備,因此傳統的方法已經難以滿足現代的需求。本文認為,可以利用互聯網技術解決該類問題,可將故障檢測、系統維護等內容在一個操作系統中進行綜合,包含有信息監測、機電信息查詢、分析診斷等模塊,此外,在維護模塊中還應包含維護的五級界面,對應故障的五個等級。除此之外,在該一體化系統中,還應包含隧道信息修改的模塊,從而利用信息系統平臺的方式實現故障響應一體化[5]。
5結語
數量大、種類多是公路隧道機電設備的主要特點,除此之外,其中還包含著很多會對故障等級造成影響的因素,可以說,公路隧道機電設備是一個十分復雜的系統,其評定指標的選取會對最終的響應等級造成直接的影響。這就需要建立故障等級劃分評價指標體系并不斷完善。在本文的研究中,筆者利用互聯網的信息平臺,實現了響應一體化機制,但是由于篇幅有限,還有很多沒有提及到的部分,而對于平臺的信息交互,也仍然需要進一步的進行開發。
參考文獻:
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關鍵詞:高速公路,橋隧連接工程,隧道洞口;施工技術
中圖分類號: U412.36+6 文獻標識碼: A 文章編號:
近年來,國家大開發,尤其是對西部資源的開發,因此就需要大量地修建高速公路,方便運輸與交流。而這些地區大多地勢比較崎嶇,高速公路的橋梁與隧道的連接工程技術就非常重要,關系到整個高速公路的建成。但是,目前在我國的高速公路技術規范中還沒有對橋隧連接工程進行明確和專門性的規定,橋隧連接技術在行業中還屬于開放性的課題,沒有達成統一的規范。因此,對高速公路橋隧連接工程的技術研究具有重大意義。橋隧連接工程中包括橋臺的施工技術以及隧道洞門的施工技術等。本文主要探討的是高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門施工中的關鍵技術。
1隧道洞口的選址
隧道上方的巖石能否形成自承體系,對隧道的影響非常大,決定了該隧道是否容易坍塌,能否建成。由于各座山的山勢不同,巖石質地不同,其自承力也不同。所以在建隧道洞門的時候,要對隧道洞口進行準確的選址。工程技術人員要先對當地的地勢等方面進行實地的勘察、設計與探究,仔細分析,才決定隧道洞口的選址。例如某高速公路橋隧連接工程,地勢是緩傾狀單斜構造,巖層連續,附近沒有發生過山體斷裂、滑動或錯落等變形或破壞現象,因此是屬于山體比較穩定的區域。但是,這里的巖石主要是強風化的石英砂巖,這種巖石具有裂隙巖體變形破壞等特點,容易掉塊和坍塌。綜合來講,該山體是比較適合建隧道的,但是在洞門施工的時候,就要針對巖塊的問題進行重點的技術研究。
2淺埋隧道洞口段的施工技術分析
在淺埋隧道施工中應盡量少或不刷坡,超前支護后進洞,盡量采用人工開挖,施工支護采用格柵鋼架、錨桿、鋼筋網、噴射混凝土組合的支護形式,并采用先墻后拱的襯砌方法。由于淺埋隧道覆蓋層很薄,隧道上方的巖土很難形成自承體系,而且圍巖早期壓力大,變形快,如果對隧道變形控制不當,圍巖會很快松弛,產生開裂破壞,將導致直達地表面的塌陷。所以,淺埋隧道開挖時應強調圍巖變形的控制而小應強調圍巖變形的釋放,必須采用強度較高和剛度較大的初期支護,限制土體變形,以免破壞土體結構。
對需要控制地表下沉的隧道,為有效地減少圍巖變形,應及時澆筑二次襯砌,不應等到圍巖變形速率
施工方案和措施:(1)除去地表的雜草后進行噴錨支護,然后在拱部襯砌輪廓外水平打入兩排m42小導管,間距40cm,長度4m,環向間距30cm,縱向3m一環,鋼管上鉆孔以進行注漿固結圍巖,完成噴錨支護后再開挖進洞;(2)隧道開挖采用臺階法,分拱部、中層、下層三部分,采用小導管超前支護和格柵鋼架支撐。徑向采用WTD25錨桿和普通砂漿錨桿,錨桿長3m,環向間距lm,縱向間距0.5m,并掛網噴厚20cm的混凝土;(3)每完成6個循環后施作套拱,即剛度較大的混凝土支護。開挖斷面已預加大25cm,因此混凝土支護不致侵入襯砌斷面;(4)下部開挖時為避免圍巖暴露面過大,造成坍塌,分上下兩層臺階開挖。開挖后仍然設格柵鋼架、錨噴支護及混凝土支護,支護參數同拱部,各層間格柵鍘架必須焊接牢固;(5)襯砌緊跟掌子面,直到安傘通過后再施作仰拱。形成襯砌環后,再進行拱部開挖。
3隧道洞口巖堆段的關鍵技術分析
山體中的巖堆一般都是巖石在長期的風化作用下由于重力作用而來到坡腳的,因此大多都是碎石或塊石。這些堆屑物結構松散,不穩定,“一觸即潰”。另外,巖堆的休止角一般與山體坡度接近,所以就更加容易坍塌了。因此,當隧道洞口修建過程中遇到巖堆時,要特別地加強支護,還要對地表水進行攔截,把巖堆中含有的地下水排除,然后再用混凝土支護來對抗強大的側壓力。如我國西南地區,山地居多,而且氣候潮濕,處理隧道洞口巖堆段的一般方法是:(1)巖堆排水,攔截地下水,對仰坡刷方,建立鋼筋網混凝土支護,鋼筋網的尺寸大約是0.2m×0.2m,混凝土厚度約0.05m;(2)隧道靠山側施作襯砌,并在外緣約1m的地方插入3排長約13m,間隔約1m,呈梅花狀排列的676鋼花管,然后對地表進行注漿和加固,注漿深度一般是基巖以下的1m處;(3)洞口段40m的地方在開挖之前要先用長5m,環間距30cm,縱間距4m的小導管進行注漿以作超前支護,小導管的外插角是l0度和3度,這兩種外插角小導管相互間隔,其次,在洞口40m一90m的范圍內,隧道的拱部同樣要用小導管注漿,不過要求不同,這種小導管長5m,環向間隔是0.4m,縱向間隔4m,外插角是2度;(4)三層臺階開挖,即拱部、中層和下部,拱部在開挖進尺80cm后,要及時設置格柵和錨網噴,并加設混凝土支護,厚0.25m;下部在開挖之后要用焊接的方式把中部格柵和拱部格柵鍘架連接成環;(5)及時施作仰拱,形成一個全環封閉的結構,以穩定整個隧道洞口。
4偏壓隧道洞口段施工技術分析
偏壓隧道是指承受顯著不對稱荷載的隧道,形成原因又地形、地質和塌方等原因。洞口段的偏壓一般由地形原因造成,到洞頂覆蓋層較薄、地面橫坡較陡、圍巖類別較低,隧道將承受偏壓,多見于傍山隧道。也就是說,到隧道拱肩外側圍巖覆蓋厚度小于不同罔巖等級的特定值時,將引起洞項上方巖體下沉,在巖體內形成兩個非堆成滑動面,使隧道承受顯著不對稱荷載,開挖時易坍塌,襯砌后易開裂。所以偏壓隧道洞口段施工,要注意盡早支護和襯砌形成環以抵抗靠河側較大的圍巖壓力,可能的情況下應在靠河側加設輔助措施增強其抗壓能力,如增設鋼筋混凝土或錨桿擋墻護坡設施等。
在實際工程中,可根據隧道類型的不同選擇不同的但合理的洞門施工方法和順序。對于橋隧連接條件下的隧道洞門施工,則需要格外注意。當橋臺在隧道洞門外時,需要在隧道洞門開挖時注意洞門周邊圍巖的穩定性,因隧道開挖有可能發生滑動、坡面崩塌時,應在隧道開挖之前,對坡面進行處理;當橋臺在隧道洞門內時,由于橋臺在洞門開挖后施工,橋臺的開挖會對隧道圍巖造成二次擾動,因此在洞門開挖的時候應該實施較正常開挖時更強一等級的支護,以使圍巖在經受二次擾動時有更強的穩定性。另外,橋隧連接條件下的隧道洞門開挖應盡量以人工開挖為主,弱爆破為輔,禁止使用強爆破。
5結語
隧道洞口的施工技術是橋隧連接工程的關鍵部分。每一個山體的地形、地質都不同,而且非常復雜,再加上目前我國對高速公路橋隧連接工程尚未有明確的規范。因此,施工技術人員在施工之前,先要實地勘察,形成團隊研究和分析,因地制宜,采用不同的施工技術,為我國經濟發展做出貢獻。
參考文獻:
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