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施工監測
(1)聯絡通道的施工監測主要內容
①溫度監測:鹽水溫度、凍結孔鹽水回路溫度、測溫孔溫度、泄壓孔壓力;
②隧道內及聯絡通道監測:隧道隆沉、隧道水平位移、隧道收斂變形、聯絡通道結構隆沉及收斂變形;
③周邊環境監測:地表隆沉、管線變形、建構筑物變形;監測周期:聯絡通道鉆孔施工開始至結構融沉注漿結束。
(2)監測范圍
隧道內:聯絡通道兩側隧道管片左右各延伸20m,共40m。沉降點布設:在通道兩側20m范圍內對隧道水平及垂直方向的收斂變形及施工影響范圍內的隧道整體進行監測。沉降監測點布設在隧道底環片上,測點間距為2.4m,測點用道釘打入環片內牢固。位移點布設:位移監測點布設在隧道兩肩的環片上,測點間距為2.4m,測點用道釘打入環片內牢固。隧道收斂監測點布設:監測點布設在上、下、左、右隧道壁上,用紅漆做好標記。周邊環境:聯絡通道正上方地面投影中心為圓心半徑至少20m范圍內。周邊環境監測點布設:地面有建筑時應結合地面建筑物、管線情況增加布點。布點間距橫向由聯絡通道中心向兩側2m、3m、5m、10m布設各監測點,布點間距豎向由聯絡通道中心向兩側4m、4m、5m、5m布設各監測點。
(3)監測要求
1)在兩條隧道內均應設置測溫孔監測凍結壁厚度、凍結壁平均溫度和凍結壁與隧道管片界面溫度,測溫孔(點)應布置在凍結孔間距較大的界面上或預計凍結薄弱處。
2)在測定凍結壁與隧道管片界面溫度時,應在界面內外兩側各布置1個測溫點,通過差值方法確定界面處溫度。
3)聯絡通道工程必須實施24h監控。監測單位應嚴格按監測方案實施對聯絡通道工程的監測工作,加強對監測數據的分析和異常數據的判讀,加強對報警狀態下數據傳輸的管理,確保監測數據的及時、正確、有效。
4)嚴格執行隧道聯絡通道凍結法溫度監控、聯絡通道“工況圖表”及設計圖的要求,其中,聯絡通道“工況圖表”實施工作由總監總負責,現場監測監控分中心各執行層(監理單位、施工單位和第一方監測單位)負責按時更新和上傳相關的圖表。詳見附件。
5)聯絡通道專業施工隊伍必須對聯絡通道施工全過程中可能出現的風險進行分析和策劃,并對可能出現的風險落實防范或應急措施;聯絡通道工程施工前須進行防范措施或應急預案的演練。
6)施工監測應由監測單位編制專業監測方案,并經有關方面批準后實施。
二、聯絡通道監測監控標準化圖表
聯絡通道除了嚴格按照施工組織方案進行施工外還要建立一套監測監控標準化流程,以確保聯絡通道在施工過程中和結構后期人員、通道和隧道結構、地面周邊建(構)筑物的安全。遇到特殊情況不影響現場監測實施,能及時將監測數據提供各參建方。
工況圖表信息化手段
聯絡通道施工過程中采取“工況圖表”形式配合每日監測數據進行監測監控管理,工況圖表主要包括聯絡通道施工主要凍結技術參數及鉆孔特征表、凍結加固溫度監測報表、聯絡通道周邊環境及洞內結構監測布點圖等。
(1)聯絡通道施工主要凍結技術參數及鉆孔特征表、凍結加固溫度監測報表
明確主要凍結技術參數及鉆孔特征,建立監控施工過程凍結加固日報和抽檢為手段的結構安全風險管理體系。鉆孔的正確位置控制及冰凍過程中的溫度控制是凍結法施工的關鍵參數,溫度監測頻率為每日一次,采用下列參數表格控制。包括的主要要素有:主要凍結技術參數、凍結孔特征、其他鉆孔特征、參建單位及說明等。包括的主要要素有:工點名稱、凍結天數、鹽水設計溫度、總去及總回鹽水溫度、凍結孔鹽水回路溫度、測溫孔溫度、卸壓孔壓力、監測單位、溫控日期及時間等。鉆孔時嚴格按照鉆孔特征表參數進行施工;溫度監測報表主要作用在于根據測溫孔的溫度,可以計算凍結壁厚度、凍結壁的平均溫度,以及開挖邊界上的溫度是否達到設計要求,同時根據卸壓孔壓力的日常監測,判斷凍結壁是否閉合。凍結溫度要求:積極凍結7d鹽水降至-18℃以下,積極凍結15d鹽水溫度降至-24℃以下(設計最低鹽水溫度高于-24℃時取設計最低鹽水溫度),開挖過程中鹽水溫度降至設計最低鹽水溫度以下。施工內支撐后可進行維護凍結,但維護凍結鹽水溫度不宜高于-22℃。開挖過程中,在保證凍結壁平均溫度和厚度達到設計要求且實測判定凍結壁安全的情況下,可適當提高鹽水溫度,但不宜高于-25℃;開挖時,去回、路鹽水溫差不宜高于2℃。
(2)傳統的聯絡通道洞內結構及周邊環境監測布點圖
針對聯絡通道洞內結構及周邊環境監測布點圖,我們在現場實施監測監控時,發現地表環境各測項測點數量能夠覆蓋通道開挖的影響范圍,但是地表測點斷面間距較短,測點數量較多,同一范圍內數據容易出現冗余現象;同時隧道內結構監測點數量較少,針對靠近凍結區域的管片監測數據較少。
(3)優化后的聯絡通道洞內結構監測及周邊環境監測點布置圖
為了使各參建單位了解聯絡通道現場施工情況以及監測點變形情況,施工過程中采用以下圖表進行安全風險管理控制。聯絡通道內部結構施工進度圖包括的主要要素有:開挖與構筑平/剖面進度示意圖、工程進度文字說明、參建單位及說明等;施工單位按設計圖紙制作該圖,開挖及構筑期間每日及時更新工況和工程進度,并及時上報給風險咨詢單位和第三方監測單位。聯絡通道內部結構監測布點圖包括的主要要素有:隧道沉降/拱頂沉降監測點、融沉期間結構沉降監測點、收斂監測點等。聯絡通道地面環境監測布點圖包括的主要要素有:建筑沉降點、管線監測點、地表深層監測點、地表模擬監測點等;監測點布置圖在控制范圍、測點數量等方面進行了優化,既保證施工影響范圍內的環境監測,又去除了冗余監測點,簡潔、實用,可操作性良好。施工監測單位繪制,并報施工、監理、第三方監測單位審核,開工前一周左右上報給風險咨詢單位和第三方監測單位備案。
三、結束語
隧道運行部是公司具體實施隧道運營維護服務的一線執行部門,主要負責公司授權范圍內向客戶提供隧道本體及附屬設備設施維護、交通監控、道口管理等服務,其主要職能如下:
1.1.1 前期管理組織構建項目部團隊成員
1.1.2 施工準備負責審核監理、施工單位的企業與人員資質與項目合同的一致性。
負責審核施工方案(施工內容、范圍、工程量、工期計劃以及施工措施等內容)與項目合同的一致性。
2-3組織協調現場臨水、臨電以及臨地申報、三通一平、管線和建構筑物遷改等現場施工準備工作,為項目的順利開展提供有效的保障。
1.1.3 進度管理3-1根據項目總體計劃審核施工單位提交的項目施工進度計劃。
3-2結合項目階段、專業以及第三方單位的要求督促并審核施工單位編制項目分解計劃。
3-3督促施工單位開展項目計劃糾偏和問題處理,確保實現工期目標。
1.1.4 質量管理4-1參與編制項目質量管理標準體系和實施準則。
4-2組織項目部成員確定項目質量管理目標,并編制項目質量控制計劃。
4-3督促項目部開展項目質量監控,對項目實施情況進行質量檢查和分析,并提出質量改進措施。
4-4組織相關單位或部門對設備、材料的看樣定板及定價工作,督促項目部對材料、設備的施工安裝進行過程控制,落實項目工程質量目標。
4-5開展對監理單位工作情況的定期檢查、督促和考評工作,保障監理單位認真履行監理職責。
4-6組織規劃驗收、參與消防、防雷、環保、人防等專項驗收工作。
4-7組織項目的竣工驗收工作。
1.1.5 安全文明管理5-1參與制定項目安全文明施工標準、制度、規范并組織評審,監督標準的執行。
5-2搜集外部建設項目施工安全事故案例,構建公司安全文明學習案例庫。
5-3參與審查施工單位提報的安全文明施工方案并提出專業意見。
5-4參與對施工現場的安全巡查,編制檢查報告并督促檢查意見的落實整改。
5-5參與項目公司的安全事故調查,并提出專業意見。
5-6組織對項目公司進行工程方面的安全培訓。
1.1.6 成本監督6-1督促項目部管控設計變更或簽證所產生的費用變化,審核因設計變更或簽證引起的計量支付報表中工程量的變化。
6-2監控施工單位根據項目合同實施人、財、物投入,保障項目按目標成本完工。
1.1.7 材料設備管理負責制定材料、設備采購計劃,并按計劃完成材料設備采購。
7-2參與現場材料、設備檢查和驗收,對不合格材料和設備提出處理意見。
7-3督促施工單位協調項目建設材料、設備的供應時間和數量,合理調配現場材料和設備。
1.1.8 項目考核8-1組織開展項目工期、質量、成本、安全等各維度綜合考核工作。
8-2組織開展項目團隊成員績效考核工作。
1.負責隧道交通監控、日常巡視、道口管理、突發事件應急處置和牽引施救等作業活動的過程控制、指揮、協調和管理;
2.負責協調隧道運營、工程、一體化和智能化管理工作;
3.負責統籌實施隧道的日常巡查、運行維護工作;
4.負責隧道項目移交前的承接查驗工作;
5.負責行業、業主考核檢查和整改工作的落實;
6.負責控制服務質量、處理顧客投訴、監督檢查、事故處理和協調工作等;
7.負責突發事件處理和運營管理過程控制的檢查和審核等;
8.負責制定運營管理崗位教育培訓計劃及組織落實;
9.負責制定隧道運行維護技術標準、工作規范和工作制度。
二 部門規劃2.1 部門目標2.1.1 運行管理目標從根本上確保隧道的長期運行安全,確立“以人為本、服務社會,信守承諾、文明達標”的隧道運行管理目標。
1) 以人為本、服務社會 堅持以顧客為中心,認真貫徹“以人為本、追求卓越,科學管理、精心養護”的理念,以人性化的優質服務,為社會提供整潔、完好、安全、暢通的通車環境。
2) 信守承諾、文明達標 信守對社會的承諾,嚴格履行與業主簽訂的合同。認真貫徹執行行業規范,積極參與同行業競賽,在行業文明規范達標活動中爭取名列前茅。
2.1.2 養護管養目標 為加強隧道的養護技術管理工作,完成隧道運營服務質量指標,確立“早期發現,及時維修”養護管理目標,提高養護工作質量,使設施設備處于良好的技術狀態,延長隧道使用壽命。
2.1.3 部門發展目標在夯實隧道安全運營和風險防控的基礎上,積極發展綠色運營、發展智慧運營,對隧道進行智能化、信息化改造。結合大灣區總體規劃,開展具有旅游特色的隧道景觀養護專業。確立“四個一”的部門發展目標
1) 出一批人才堅持夯實隧道運行部隊伍基礎,注重內部培訓,通過內部選拔結合外部招聘,扎實做好隧道人才梯隊建設。培養一批專業的隧道運行管理人才。
2) 出一批成果廣泛參與行業協會活動,在行業活動中廣泛開展合作,力爭出一批具有創新性的隧道運行管理成果(包括但不限于QC活動成果、工法、發明專業等)。
關鍵詞:油氣管道建設;運行管理技術;發展
中圖分類號:C35 文獻標識碼: A
一、我國油氣管道
我國油氣管道完整性管理還不夠完善,存在很多不足,對管道完整性管理技術缺乏全面認識,忽略了對新員工進行系統化的技能培訓,在引進國外先進管理技術理念的同時,需要結合本國實際自主研發油氣管道完整性技術以及風險評估體系;國外油氣管道完整性管理技術發展較早,是值得借鑒的管道管理體系。
2001年,油氣管道完整性管理理念得到了我國油氣行業的重視,經過幾年的技術儲備和實踐,已經在國外先進經驗和技術的基礎上,取得了一些實質性的進展,由以前狹隘的局部管理和維護發展為全局整體預防。管理和維護一體化管理模式要求技術人員應加強全局認識的培訓,熟練預防風險、處理風險事故的能力。
1、技術層面
進行油氣管道完整性管理和維護需要借助多學科來建立一種適合我國實際的管道管理體系,其中包含計算機科學、數理學、地球信息以及社會管理學等學科,將理論研究與實際管道完整性管理相結合。近年來,我國將GIS技術、基礎數據庫技術、高精度檢測技術和多目標決策技術開始逐步應用到油氣管道管理中,但完善我國油氣管道完整性管理技術還需要繼續研究。
2、管理層面
全局性油氣管道完整性管理分為管理過程的完整性、資產的完整性和決策的正確性。對管道設計、施工、運行、維護整個過程的完整性管理稱為管理過程的完整性;資產的完整性管理技術由三個部分組成,管道完整性評價技術,場站可靠性評價以及風險評價等技術;決策的正確與否與外界因素和自身因素有直接關系,不管何種管理模式,只有找出影響油氣管道安全運行的關鍵環節,再以科學評估方法評判,才能制定出高效的抗風險方案,降低經濟損失。
二、我國油氣管道技術成就
從西氣東輸管道建設開始,我國管道建設者探索建立了“1+N”協同式自主創新模式(圖1),使管道工程技術與建設能力在短期內實現了突破。10余年來,建立了我國油氣管道工程技術體系,包括油氣輸送、油氣儲存、管道建設、運行維護及材料裝備5個部分,并在一些關鍵技術領域取得了重大成果。
1、管道工程建設
中國管道建設途經世界最復雜的地質地貌,建設難度空前。建立了多專業數字化協同設計平臺。通過創建多約束因子自識別算法,建立管道設計數據模型,建立融合設計標準、管道屬性、環境因素、地理信息等要素的綜合數字設計方法,實現了管道三維高效優化選線。基于斷裂帶、強震及沉陷區等不同復雜地區管道設計應變模型和管道容許應變模型,建立涵蓋地面變形預測、管道應變計算、管材性能指標、無損檢測及管道敷設方案優化等在內的管道應變設計方法,形成了管道應變設計標準。采用彈坑模型、失效概率事故樹模型,建立并行敷設間距計算方法,形成了油氣多管并行敷設設計標準。
建立了自動焊接、非開挖穿越、復雜地貌機械化施工技術體系。自主研發大口徑管道自動焊高效焊接系列技術,將多焊炬內焊與雙焊炬外焊相結合,自主研制自動焊機械化施工系列裝備,形成了自動焊機械化流水施工方法。綜合應用定向鉆、盾構、頂管穿越技術,發明高精度定向鉆交變控向信號技術,研制適應于不同地層環境大口徑穿越輕量化鉆具系列,形成了復雜地層水平定向鉆穿越、適合管道特點不同地層小斷面隧道盾構穿越等非開挖穿越施工工法。研制系列液壓冷彎管機、節能靜音型雙動力焊接工程車、山地綜合運管車、多功能吊焊機等配套施工裝備,實現了施工裝備國產化。
2、管道完整性管理
管道面臨地震、洪水、滑坡、腐蝕、打孔盜油和第三方施工等眾多危害因素,時刻威脅著管道安全。將風險管理理念融入管道管理,通過系統評價,制定維護策略,由被動應對轉變為主動預防,實現了管理方式的變革。
建立了地質災害、第三方損壞和管道本體缺陷三類危害的監測、檢測及評價方法。基于各類儀器設備的研發,實施管道完整性管理。針對管道本體缺陷,基于高清漏磁檢測器的技術特點,建立了螺旋焊縫內檢測信號與缺陷對應關系模型,解決了螺旋焊縫缺陷檢測評價難題。建立了基于應力投影理論的螺旋焊縫缺陷剩余強度評價方法,攻克了螺旋焊縫缺陷精確檢測評價難題。開發了我國油氣管道失效數據庫,建立了失效概率修正和泄漏后果模擬的管道定量風險評價方法,進而實現油氣管網風險識別和預控。
3、大型管網集中調控
建立了大型復雜油氣管網集中調控技術。通過研發單管道控制權互鎖和主備中心實時同步技術,建立油氣管網管控一體化平臺,實現了管網實時監測和集中調控。建立了管網和單管道獨立運行的物理模型,集成動靜態數據實時同步技術、分布式實時數據庫技術和單管道控制權切換互鎖技術,應用于雙中心調控平臺,保障了油氣管網SCADA系統實時監控運行。通過建立、應用管道內壁摩阻及管輸效率自修正方法,研發在線仿真系統,響應時間和預測精度大幅提升,有效提高了管網應急能力和運行效率。
三、我國油氣管道發展展望
伴隨全球油氣供需格局的演變,亞洲將成為未來油氣管網建設重點區域,可能形成“泛亞油氣管輸體系”。為了充分發揮管道獨特的安全、經濟、環保優勢,未來我國油氣管道發展面臨重大課題。
1、重質原油輸送
原油開發呈重質化趨勢,提高重油輸送效率,需要進一步揭示含膠質、瀝青質重油改性機理,探索高效管輸改性方法;進一步研究應用納米等新材料,研發新型降凝、降黏劑,提高含蠟原油輸送效率。
2、天然氣高效輸送
天然氣管輸能耗占管輸現金成本的50%以上,降低輸送能耗是提高天然氣管輸效益最有效的手段。天然氣管輸減阻劑應用機理已獲得新的認識,減阻劑實驗室試驗已獲成功,需要進一步探索,推動現場規模應用。
3、X90/X100高鋼級鋼管應用
隨著冶金技術的發展,提高管道鋼級,不但可以降低單位輸送量管材消耗,同時為進一步提高輸送壓力創造條件,斷裂控制仍是高鋼級管道規模應用的關鍵。目前,X90已完成小批量試制,需要解決制管、現場施工焊接等規模應用問題;對于X100,需要探索可行的斷裂控制方法。
4、機械化施工
管道機械化施工,核心是自動焊接技術的應用和提高。針對中國特殊地貌和人文環境,應用機器人、電子等技術,研發滿足未來發展需要的自動化焊接設備和工藝,變革管道機械化施工作業方式,面臨機遇和挑戰。
5、管道安全防護
管道一旦發生泄漏,造成火災或爆炸,不僅會導致重大人員傷亡,而且極有可能形成災難性環境事件。提高管道安全防護技術,是亟待解決的課題。在泄漏檢測方面,需要提高原油和成品油管道泄漏檢測精度,探索天然氣管道泄漏檢測方法;在安全預警方面,需要完善光纖預警技術,減少誤判;在管體缺陷檢測方面,需要探索天然氣管道焊縫裂紋檢測方法,完善原油、成品油管道裂紋檢測技術。
6、管網可靠性管理
管道聯網運行,需要在單管道失效分析的基礎上,統籌考慮資源與市場,對管網安全性進行量化評價,建立有效的管理體系,形成可靠性評價方法,明確系統可靠性短板,研究可靠性增強方案,有效提高管網可靠性水平。
7、管理信息化
管道網絡規模不斷擴大,以客戶為中心營銷管理、管道設施全生命周期管理及管輸物流管理有效協同越來越重要。信息化大數據的應用,將會為管道現代化管理提供有力支撐。因此,積累和挖掘數據,集成各信息系統,成為當務之急。
結束語
陸上油氣管道業已成為我國最為現實、可靠、重要的能源戰略通道。我國將在未來20年內持續加大油氣管道建設力度,完善配套骨干管網,構建資源多元、調度靈活、安全可靠的輸配體系。我國油氣管道事業方興未艾,安全高效是油氣管道永恒的主題,管道建設運行管理面臨諸多挑戰,相關技術尚有很大的提升空間,需要更多有識之士參與其中。
參考文獻
[1]馮耀榮,陳浩,張勁軍,張可剛.中國石油油氣管道技術發展展望[J].油氣儲運,2008,03:1-8+62+65.
[2]蒲明.中國油氣管道發展現狀及展望[J].國際石油經濟,2009,03:40-47+86.
關鍵字:隧道施工;隧道監理;隧道管理
隧道是修建在地下或水下并鋪設鐵路、公路供機動車輛通行的建筑物。根據其所在位置可分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道三大類。
一、隧道工程的特點
1.主體工程在地下隱蔽性大:
竣工后的工程只能看見其整個工程的外觀,而具體的內部施工效果,初期支護的噴砼、錨桿、鋼格柵、鋼拱架、防排水的環向水管、防水板、中心水管、二襯厚度等全部被隱蔽。因此隧道工程的要求就是內部構造堅實,外部結構美觀;要把處于隱蔽狀態的工程做到實實在在,不遺留任何安全隱患。
2.工作面狹小,工序復雜:
整個工程的工作面較為狹小,還要在有限的空間內要完成鉆孔、裝藥、爆破、出渣;初期支護的噴砼、錨桿施作(鉆孔,安設錨桿);防排水的環向水管安設。中心水管的開挖、安設,防水板懸、邊溝施作,二襯的施作、墊層施作……等工序交叉作業并造成工序之間的相互制約。
3.工序的循環性從開挖:
鉆眼--裝藥--爆破--通風--出渣;初期支護:初噴砼--鉆錨桿孔--安設錨桿--復噴砼;二襯臺車定位--澆筑砼……各工序的周而復始的施工,形成了隧道施工的循環性。
4、受地質條件的影響較大:
在隧道施工的整個過程中,都會受到地質條件的約束,經常會遇到褶皺、斷層、節理等特殊地質構造現象。斷層、節理是影響巖體穩定的最重要因素,是評價隧道圍巖類別的最主要依據;而且還有相當多的不良地質,施工中的地質災害的發生基本上均與地質構造密切相關。
5、施工動態的應變性:
由于地質勘探的局限性和地質條件的復雜性及多變性,隧道施工過程中經常會遇到突然變化的地質條件,意外情況(如塌方、漏水等),原制定的施工方案、施工技術措施和施工進度等也必須隨之變更。[1]例如:發生在2010年7月11日,廣西賓陽縣陳平鄉中鐵18局那適一號隧道施工現場發生塌方,就是由于在施工過程中的地質條件的突然變化造成的。
6、全天候作業:
因為隧道施工本身就是在隱蔽的環境中進行,所以隧道的施工不受光線等環境影響,是24小時作業,并且不受氣候以及天氣情況的影響。
二、隧道工程監理的工作要點以及難點:
1、工程前監理:
在隧道工程開工前,監理人員需要進行監控措施和監理實施細則編制,必須掌握圍巖、支護體系和周邊環境的動態利用監測數據結果為設計和施工提供參考依據,對工程的設計方案進行審核,審核其方案的可行性,發現方案中的不足之處以及施工的難點所在,為日后施工過程中的監理找到重點,經常檢查施工安全的技術措施的落實情況人工、施工機械準備情況的檢查,其中基本檢測在質量指標以及檢測方式上都有國家的相關標準以及規范進行限定,在檢測方法、設備儀器宜、工作流程以及人員素質方面都有相應的法定指標,在進行檢測時一定要按照相應標準所規定的程序以及要求進行復演性檢測,這樣所獲得數據才具有真實意義以及可比性,然后對施工采用的工器具以及原材料的資質作檢查交底記錄,尋找其具體使用與工程設計中的區別,然后進行原因調查;制定完善的報檢制度,對每批次的原材料以及每個工序的開始于結束都要求施工單位向監理單位報檢,經報檢以及檢驗通過后才可以對運材料進行使用,才可以對工程進行施工。
2、施工過程中的監理:
按照設計要求對施工過程中的土石方開挖過程進行監測,特別要重視超前小導管的超前地質預報環節,隧道超前地質預報是保證圍巖地質、水文條件復雜、地下水較豐富的隧道正常施工的重要前提。應通過多種超前地質預報的組合、分析比較,準確預測前方圍巖的水文、地質情況,確定適宜的開挖方法和支護形式,從而實現 “信息化施工”。隧道超前地質預報工作要注意應多種超前地質預報相組合,互相驗證,達到準確預測前方圍巖地質、水文條件的目的。首先關注土石方的挖掘順序,要求先在邊、仰坡放線,自上向下分段開挖,不得掏挖或者上下同時開挖,石質底層不得用深孔大爆破開挖邊、仰坡。下面就對廣西地區石質圍巖隧道掘進中碰到的一些問題處理進行分析:
如溶洞、冒頂及掘進斷面尺寸控制檢測方法,在沒有預案之外的突發問題出現的情況下,要嚴格按照既定預案處理突發的問題。
施工初期需要對初期支護進行監理,需要檢查錨桿、鋼筋網、鋼拱架、噴射混凝土厚度等關鍵點,這些關鍵的點事關整個工程的安全進行以及隧道投入運行后的安全使用,是監理進行到施工環節的第一步。例如在廣西地區石質圍巖隧道掘進中初期支護的全斷面閉合應該距離開挖面30m以內,或者距開挖面上半斷面開始的30天內完成,初期支護變形,下沉顯著時需要提前進行閉合,要研究在保證施工機械正常工作的前提下臺階的最小長度,計算出超短臺階更有利于控制圍巖變形,但由于上下臺階相隔太近施工干擾大需要進行交替作業。
在二襯施工監理當中還應該注意強調在隧道各部開挖后,除圍巖完整堅硬、設計文件不需要支護外、施工單位都必須根據圍巖情況采取必要的支護措施。如果發現坑道內滲水、滴水突然加劇或變渾,應該進行初支滲水處理方法,防水層應該具備防水、牢固、耐久和必要的彈韌性能,因此要對混凝土拌合質量要控制好,進行現場監理時。隧道在打二襯是應該注意構筑物基面、防水層和保護層表面應該平順、不得有明顯的凹凸、各層間必須粘貼牢固,平整度用1m長靠尺測量空隙不大于3,空隙只允許平緩變化,每米不應超過1處,如果監理人員發現不符合要求的地方,應該采用水泥沙漿進行鋪平處理。最常見的是發生堵管現象,堵管后及時處理,如處理不及時引起混凝土澆筑停滯會形成施工縫。二襯臺車搭接長度要控制好,越長越容易形成錯臺。臺車千斤頂斜撐角度宜為45°,并支撐牢固,不然混凝土澆筑時臺車受力后會有移位。一般臺車的第一排窗口一下部分沒有安裝震機,這時需要打震動棒。澆筑時不能單邊澆筑,需對稱澆筑,不然臺車單側受壓會發生位移。混凝土澆筑上頂后估算所需混凝土方量并通知攪拌站,免得造成混凝土浪費。進出洞門是隧道的外露部分,也是聯系洞內襯砌與洞口外路塹的支護結構,洞門的主要作用是保證洞口邊坡的安全和仰坡的穩定,例如端墻式門洞就適用于巖質穩定的的上圍巖和地形開闊的地區,它是最常使用的門洞形式。翼墻石門洞主要適用于地質較差的下圍巖,以及需要開挖路塹的地方,翼墻石門洞由端墻以及翼墻組成,翼墻是為了增加端墻的穩定性,同時對路塹邊坡也起到了支撐作用,其頂面一般均設有置水溝,將端墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹邊溝內。環框式門洞是當洞口巖層堅硬、整體性好、節理不發育以及路塹開挖后仰坡穩定并且沒有較大的排水要求時經常使用的一種門洞形式,當洞口為軟松的堆積層時通常應該避免大刷仰、邊坡一般宜采用接長明洞,環框上方以及兩側仍應該設置排水溝渠已排除地表水防止漫流。作為隧道的標志性建筑物,應該在保證質量的前提下與周圍建筑物以及地形條件相融合,作為支擋洞門的的土石方要與洞身的土石方一并開挖。另外要對回填進行監理,回填分為明洞回填和暗洞回填。明洞回填時墻背要求左右兩側同時回填,墻底要求是壓碎石夯實。石質底層應用注漿的方式進行回填。在墻以及拱的外模拆除后防水工程處理前不能回填。對于暗洞回填要求拱上1米范圍內超挖部分進行回填。建立過程重要對這些步驟進行逐步監測。
隧道監理工程的另一個非常重要的點就是防水與排水系統,隧道的防水與排水從一定程度上決定了工程順利進行以及安全使用。監理時首先要對工程設計的防水以及排水設計進行充分的論證,在確定其方案可行后對防水與排水的施工進行檢測。重點關注:對防水材料、焊接材料以及粘合材料進行監理。尤其需要注意的是防水層鋪設是一定要保證沒有外露的鋼筋頭等破壞防水層得堅硬物質。對凹凸不平的部位要進行修補。[3]二次襯砌之前要再次對防水層進行監理,確保防水層的鋪設已經起到阻水的目的。排水結構物的斷面尺寸、位置、埋設深度是否達到工程設計要求,明盲溝的縱坡是否達到設計要求。
3、對施工安全的監理:
安全是工程的生命,在整個工程過程中監理在保障施工安全方面齊整非常重要的作用,監理可以發現并且糾正監理過程中原材料的安全正確使用,監理可以發現并糾正不當的操作方式,可以隨時觀測進程中的工作面的變化,防范預測潛在風險,同時還對臨時用電、火災隱患等進行監理,防止安全事故的發生。廣西賓陽隧道坍塌事故主要就是由于外界平衡遭到破壞,沒有采用必要的防護措施,施工安全危險源包括基坑支護與降水工程,開挖深度超過5m的基坑,采用支護結構施工的工程或者基坑雖然未超過5m,但地質條件環境復雜地下水位在坑底以上的工程。末班工程,各類工具式模板工程,包括滑模、爬模、大模板等,水平混凝土構件模板支撐系統以及特殊結構模板工程,水平混凝土構件模板支撐系統高度超過8m或者跨度超過18m,施工總荷載大于10kN/,或者集中線荷載大于15 kN/。為了貫徹安全第一、預防為主、綜合治理的安全生產方針,強化對建設工程項目施工安全重大危險源的控制,提高施工現場安全生產管理的水平,確保建設工程生產的安全,必選要建立危險源臺帳、管理措施及事故發生后的應急措施。對在建工程項目施工安全重大危險源的監督檢查內容主要包括施工單位對重大危險源的控制與管理制度的建立和實施情況,危險性較大工程的專項施工方案編制、審批、專家論證、較低和過程控制情況,對重大危險源的安全防護方案和保證措施的制定和落實情況,施工現場與業內資料向符合,項目專職安全管理人員對重大危險源的檢查、評估臺賬,工程監理單位對重大危險源履行監理職責。因為隧道施工安全監理是很重要一個環節監理人員必須重視。
隧道監理還應包括對隧道施工中掘進、初支、二襯施工進度控制及連拱隧道左右洞掘進距離控制。以確保各工序互相緊扣又不至于干擾出現安全問題。貴州某隧道施工由于左右洞基本平行掘進,后由一邊放炮引發另一邊引爆出現嚴重安全事故,(6死多人受傷)。得如若初支、二襯施工進度跟不上也容易出現掘進放炮引起塌方等現象。
4、隧道工程監理的難度所在:
由于隧道施工一邊的地質條件都相對復雜,隨時可能發生突發問題,需要監理人員在最快的時間內做出準確的判斷,要求監理人員有較為全面的專業知識;要求監理人員有較高的職業素養,能夠理論聯系實際,能夠發現問題、分析問題、解決問題;同時工程所處條件艱苦,且處于24小時運轉狀態,工程的報檢率非常高,要求監理人員有艱苦卓絕的工作精神。
三、隧道工程的管理方法:
由于隧道工程本身所具有的特殊性,使得它在施工過程當中存在許多不確定的安全隱患,這樣不僅會影響著整個公路隧道的施工建設,而且還會給日后的使用階段埋下許多不確定因素。因此,公路隧道的安全管理已經成為其未來發展的一個重要研究方向。關于公路隧道施工問題的解決方案有以下幾點:
首先,針對施工路段的地質條件,在公路隧道的設計階段就要對具體路段實施全方位的勘測,準確細致的了解巖層結構和地下水的具體情況,對公路隧道的建設方案實施動態設計,也就是要根據公路隧道工程進度的實際情況適時修改原先的設計方案,以確保工程進度以及質量的安全可靠。盲目的按照設計圖紙施工,一旦遇到開挖地的實際與設計不符不僅會延誤工期而且還會造成巨大的經濟損失。因此,可以參考以往同一類型的工程,根據公路隧道施工地域的地質、水文等條件以及相關的工程資料進行類比,給公路隧道的設計者提供一定的參考。這樣一來就可以提前修改設計方案與施工地域的實際情況存在差異的地方,從而正確的引導公路隧道的施工建設。
其次,就是對公路隧道施工隊伍的重視程度。在公路隧道施工過程中,從施工人員角度看,施工工人的技術水平的高低直接影響到了整個工程建設的質量水平。由于公路隧道建設的特點使得它不僅施工距離長而且空間近似于封閉以及狹小。在這樣的施工條件下、機械鉆孔產生的巨大噪音、較低的能見度、較差的空氣質量以及工序的繁瑣緊密都會影響到施工人員的工作狀態和技能的發揮,因為情緒的波動也就直接導致了施工技術發生偏差各可能給公路隧道的施工留下安全隱患。所以要在日常管理中,對施工人員的工作時間做細致科學的安排,尤其是對重點施工路段要合理劃分工作時間段,杜絕為盲目追趕工期所導致的無序的工作狀態,并要時刻準備事故處理的應急預案,只有科學有效的管理制度才是公路隧道施工質量的重要保證。
最后,相關監測單位必須要以身作則對公路隧道進行嚴格的監測驗收。由于公路隧道施工工程具有極強的隱密性,在工程的監測和驗收方面也存在一些不可避免的問題,況且在國家,相關行業的隧道工程、建設、管理尚沒有一套完備的技術標準作為準則,以至于有些隧道施工工程缺少有效的各工序的檢測手段,工程質量的驗收無法達到精確評價。這些問題都給公路隧道施工帶來了嚴峻的考驗,在這種情況下,制定一部公路隧道安全管理、質量安全專項工程建設、驗收等方面的標準,對于公路隧道安全管理,保護人身和財產安全,是十分必要的,也是勢在必行的。
結束語:
隧道工程中監理針對工程前以及工程進行過程中的每一個環節,每一項物料的采購,每一個工藝的使用進行數據的監控,方式方法的監督,確保了工程按照設計方案的實施,并且在這一過程中保障了工程的安全有序進行,同時為工程投入運行后的安全耐久提供了有力保障。
參考文獻:
[1]岳英武.隧道巖爆分類及防治對策[J].西部探礦工程2009.
關鍵詞 機電一體化 建筑工業化 應用 趨勢
一、機電一體化概述
隨著傳統的機械和電子技術的交叉應用,機電一體化技術得以誕生。借助于計算機計算能力的提高,機電一體化技術進入高速發展通道,成為一門融機械、計算機、信息、傳感檢測、自動控制與伺服傳動等多專業技術于一體的系統技術。
二、建筑工業化概述
建筑工業化,指運用先進的工業化生產技術與管理方式來改變傳統建筑業的生產方式;它的主要標志是標準化建筑設計、工廠化構配件生產以及機械化施工和科學化管理。
三、機電一體化在建筑工業化中的應用
國內部分企業對機電一體化技術在建筑的全生命周期中的應用進行了探索。建筑工業化的整體發展方向包括設計標準化、構件部品化、施工機械化、管理信息化等。目前,機電一體化技術在這些發展內容中都可以找到相關的應用。
(一)在設計階段的應用
在建筑設計中,機電一體化是一個單獨的專業,有著十分重要的地位。隨著標準化設計的推進,其要求相關人員在設計階段就需要考慮相關設備的安裝位置與安裝方式;通過選用模塊化設備提高整體設計的效率;通過選用先進的小型化設備提高空間利用率等。這些都要求相關人員能夠系統地考慮各專業的需求,將整個建筑作為一個有機整體來對機電一體化做系統的設計。
(二)在生產階段的應用
建筑工業化改變了傳統的作業方式,其多數作業在構件廠內進行,實現了工廠化制造。由國家提出的“中國制造2025”規劃,其實質是從“制造”到“智造”的轉變,機電一體化技術在這個過程中起著舉足輕重的作用。
目前,國內已經有部分廠家通過投入流水生產線、安裝智能化設備(機器人)等措施實現整個生產過程的自動控制、自主決策;通過布置三維掃描等設備實現產品的自動檢測。這種方式的主要構件產品包括PC墻板、隧道管片、預制橋梁、橋墩、蓋梁等。此外,有的生產企業還布置了智能物流系統,生產出的構件由無人運輸車自動送至堆場。
這些技術的應用大大地降低了勞動者的作業強度,提高了生產效率;同時也減少了因人為操作不當而帶來的風險,保障了工程的質量。
(三)在施工階段的應用
在建筑工業化形式下,現場施工的主要作業內容就是吊裝。目前國內大多數城市通過采用盾構機普遍實現了隧道施工的自動化,在城市綜合管廊的安裝上也已有廠家著手研發成套設備來進行自動化施工。而在施工作業量較大的住宅施工(PC墻板安裝)方面,因施工環境復雜、工藝繁瑣,目前仍鮮見自動化、智能化設備的出現。在相關工程機械中對其主要系統和部件的運行狀態進行監控,如果在施工中發現異常情況,就可以自動報警并提示異常部位;從而有利于進行程序化地維護、檢查工作,減少維修投入,縮短維修時間,提高設備使用效率,從根本上確保施工安全。
(四)在運行和維護階段的應用
隨著建筑工業化的推進,結合機電一體化技術,運行和維護的方式將發生極大的改變。目前,絕大多數的建筑消防通過運用機電一體化技術,實現了自動報警、噴淋等;很多重要橋梁也都引入了自動監控系統,實現了對關鍵參數的實時監控與預警。此外,在城市綜合管廊運維中已經開發出了智能巡線機器人,通過視頻分析與傳感器數據收集,其能對各種管線進行外觀觀測與發熱監測,還可對管廊內氣體成分進行監測與分析診斷;用先進技術手段輔助管廊監控,有利于提高管廊管理效率。并且,這些類似技術的應用必將進一步推動機電一體化運行和維護向信息化方向發展。
四、機電一體化在建筑工業化中的發展趨勢
同主流機電一體化技術一樣,其在建筑工業化過程中的發展趨勢主要有:
(一)智能化
智能化是機電一體化相較于一般機械自動化的重要進步。智能傳感器的出現為機電產品提供了更為智能的硬件基礎。近年來,飛速升級的神經網絡等人工智能技術為機電一體化向智能化的發展提供了軟件基礎。這些智能技術可以促使機電產品更智能,通過算法使它具備部分人的思考、判斷等功能。
(二)微型化
通過與微電子技術的融合,可以縮小部件尺寸,向著納米級的方向推進。這些產品性能高、重量輕,可運用于各個的行業,擁有廣闊的前景。
(三)模塊化
出于標準化設計的需要,各功能部件需達到較高的互換程度,這就要求各部件必須高度模塊化。
(四)網絡化
伴隨著互聯網與物聯網技術的演進,網絡技術被大面積地應用到各個領域,而其與機電一體化技術的交叉應用也將是科技發展的必然,會帶來機電產品協同、自主作業的可能。
(五)系統化
在這方面主要是要求目前的機電產品采用更為開放的架構,通過組合各個功能模塊,提高產品的拓展能力,使其可以與其他智能部件協同工作,發揮“1+1>2”的作用。
(六)環保化
人們的物質、生活水平在工業化進程中得到提高,但這也消耗了Y源,極大地破壞了生態環境;在這種情況下,誕生了綠色產品這一概念。環保化是時代的趨勢,其目的是將產品在其整個生命過程中對生態環境的影響控制到最小,提高資源的使用率。使用過程中對生態環境無污染,結束使用時可以回收并能重新利用就是機電產品環保化的主要發展方向。
五、結語
在建筑工業化的進程中,機電一體化起著舉足輕重的作用。它改變了傳統機械的形態,優化了設備功能,同時提高了設備的使用效率;它和工程設備的融合將成為未來的主要發展趨勢,并將在智能監控、智能維護等方面有所運用;它改變了傳統建筑施工的方式,是實現“中國制造2025”的強有力的技術支撐。為不斷適應要求逐漸提高的建筑工業化,提升機電一體化水平十分必要;企業應積極探討、大膽嘗試,以推進機電一體化技術在建筑工業化進程中的深度應用。
(作者單位為中鐵二十三局軌道交通工程有限公司)
參考文獻
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[關鍵詞]綜合管廊;管線;入廊
中圖分類號:TU990.3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)02-0163-01
根據《城市綜合管廊工程技術規范》城市工程管線:給水、雨水、污水、再生水、電力、通信、天然氣、熱力等市政公用管線可納入綜合管廊。根據工程特點對相應的管線是否入廊進行分析。
1 常規管線入廊分析
1.1 電力管線
目前在國內許多大中城市都建有不同規模的電力隧道和電纜溝。電力電纜具有不易受管廊縱斷面、橫斷面變化限制的優點。電力管線從技術和維護角度而言納入地下綜合管廊已經沒有障礙。
1.2 給水管道
給水(生活給水、消防給水)、再生水管是壓力管道,管道布置較為靈活,且日常維修概率較高。管道入廊后可以克服因管道漏水、管道爆裂及管道維修等因素因素引起的交通影響,可為管道升級和擴容提供方便。給水管道適合納入管廊。
1.3 通信管線
根據通訊專業的規劃,通訊管線包括電信管線、有線電視管線、信息網絡管線等。
目前國內通信管線敷設方式主要采用架空或直埋兩種。通信管道納入管廊為后期維護更換提供便利,為未來發展預留空間。通信管道敷設方式靈活,適合納入管廊。
1.4 熱力管道
在我國北方的大多數城市,由于冬天采暖需要,目前普遍采用集中供暖的方式,并建設有專業的供熱管溝。
供熱管線需采用雙管鋪設,直埋敷設時容易受到土壤和地下水等多種因素引起的腐蝕,且供熱管維護較為頻繁,納入綜合管廊后方便維修并可以有效延長管道的使用年限。
供熱管線進入綜合管廊需要考慮管道尺寸較大,占用空間巨大,直接影響綜合管廊的整體造價。熱力管道的運行季節性較強,運行過程中管道溫差變化幅度較大,管線出現故障的幾率較高,管道維修比較頻繁。因此,將供熱管道放進地下綜合管廊,有利于監控檢查、提前發現問題,且維護施工方便。
因此本次方案將熱力管線納入綜合管廊。
2 天然氣管線
雖然根據國內外相關設計規范的規定,燃氣管道可進入地下綜合管廊;本規劃擬從以下幾個方面對燃氣管線是否納入地下綜合管廊進行分析:
2.1 燃氣管道事故的特性
敷設在城市道路下的燃氣管道有發生燃氣泄漏和爆炸等事故,造成事故的原因主要有如下方面:
1)燃氣管道埋深較淺被壓壞。2)由于部分道路地質條件較差,造成道路部分不均勻沉降和道路開挖施工不當,造成燃氣管道被挖斷,導致燃氣管道斷裂發生泄漏。3)埋地燃氣管道受到土壤的腐蝕。4)管道閥門處易受到閥門兩端管道不均勻沉降,發生變形,造成管道泄漏。5)由于燃氣管道泄漏后集聚達到一定的濃度,遇到明火后發生爆炸。
2.2 燃氣管道進入地下綜合管廊的優缺點
從燃氣及燃氣管道本身的特性出發,結合燃氣管道事故發生的一般原因及特點,燃氣管道納入地下綜合管廊,其優點主要表現以下方面:
1)燃氣管道不易被壓壞。2)燃氣管道不會受到地質條件的限制。3)燃氣管道不會受到土壤的腐蝕,使用壽命延長。4)燃氣管道、閥門等易于安裝檢修。5)燃氣管道不會由于道路施工不當而造成管道破壞。6)減少了道路開挖修復工作量,同時減少對周圍環境的影響。
其缺點主要表現在以下方面:
1)管道一旦發生泄漏,易對人生安全帶來影響。2)燃氣管道發生泄漏后,達到一定濃度后,如遇明火,易造成爆炸等事故。3)為了使燃氣管道能正常安全運行,需配置一定的儀表設備對燃氣管道進行監測,對運行管理要求較高。
2.3 相關設計規范
《城市綜合管廊工程技術規程》(GB50838)中的第4.3.4條規定“天然氣管道應在獨立艙室內敷設”。
《城鎮燃氣設計規范》中的第6.3.7條規定“地下燃氣管道不得在堆積易燃、易爆材料和具有腐蝕性液體的場地下面穿越,并不宜與其他管道或電纜同溝敷設。當需要同溝敷設時,必須采取有效的安全防護措施。”
根據《城市綜合管廊工程技術規范》天然氣管道應在獨立的艙室內敷設。燃氣管道進入地下綜合管廊不會受到土壤的腐蝕,使用壽命延長;管道、閥門等易于安裝檢修;管道維修及擴建避免開挖修復道路,減少對周圍環境的影響。從維護檢修角度考慮,燃氣管敷設于地下綜合管廊內有明顯的優勢;從安全因素來考慮,通過采用單獨天然氣艙的技術措施,也可以解決燃氣管道的安全問題。燃氣管道采用壓力輸送,敷設方式靈活,適合入綜合管廊。
3 排水管線
3.1 排水管線布置在地下綜合管廊內的特點分析
排水管線分為雨水管線和污水管線兩種。在一般情況下兩者均為重力流,管線需按一定坡度埋設,滿足流速要求。采用分流制排水的工程,雨水管線管線基本就近排入水體。
地下綜合管廊的敷設一般依道路坡度順勢敷設,排水管線納入地下綜合管廊,地下綜合管廊建設需要考慮污水排水管線敷設坡度要求。當綜合管廊坡向(即道路坡向)與排水管道坡向反坡時,由于雨水、污水管是重力流管線隨著流向埋深越來越深,若放于地下綜合管廊內,會相應增加地下綜合管廊埋深,提高地下綜合管廊投資。當綜合管廊坡向(即道路坡向)與排水方向一致或局部段反坡,且坡度滿足排水管道要求時,排水管道敷設不會增加綜合管廊的埋深,排水管道入廊方便排水管道的檢修維護和將來管道擴建,避免因管道維護和擴建對道路影響。
3.2 排水管線入廊技術分析
排水管道入廊在節約地下空間、監測滲漏破損、維護修補及遠期擴容等方面具有一定的優勢,但在管道清疏管理方面國內尚無先例,缺乏成熟的經驗,因此,排水管道是否納入綜合管廊,因經技術經濟及綜合效益分析下確定情況下確定。
通過對比分析后,將雨污水管道納入綜合管廊,在對城市的影響、管道的維護管理以及未來遠期更新擴容等方面看有比較明顯的優勢,但將排水納入管廊對排水及管廊的豎向均有一定要求,技術上也未完全成熟,且尚缺乏成熟的清疏經驗。
根據《蘭州市綜合管廊專項規劃》(2016年4月),本區域內排水管線不納入綜合管廊內。
根據住建部陳政高部長電視視頻講話要求,污水管道需{入管廊,本次管廊設計南濱路及東西向污水管不納入管廊,南北向S084#、B096#、T098#等3條考慮污水納入管廊。
南濱路現狀污水管道埋深深度較大,在7~8m,若考慮入廊,對管廊整體尤其是下游埋深要求較高,不經濟;南濱路現狀污水管道管徑DN1000,國內目前針對大管徑污水管入廊在清疏、維護和管理等方面存在諸多問題未解決,還未成熟,因此暫不考慮南濱河路污水管入廊。
東西向管廊若考慮污水納入管廊,會因上下2層管廊交叉導致下游管廊埋深加大而投資增加,因此東西向B091#及S095#等2條管廊未將污水納入管廊。
根據甘肅省城鄉建設廳關于轉發《住房與城鄉建設部關于提高城市排水防澇能力推進城市城市地下綜合管廊建設的通知》的通知(甘建城[2016]273號文件),雨水管道是否需要納入管廊,需要因地制宜,科學推進。結合大灘片區道路規劃及雨水入廊條件分析,暫不考慮雨水納入管廊。
參考文獻
[1] 《城市綜合管廊工程技術規范》(GB50838-2015).
[2] 《城市工程管線綜合規劃規范》(GB50289-98).