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中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:
随着我国交通事业快速发展,隧道工程越来越多,在众多的交通工程中隧道特别是高危险隧道出现的几率越来越大。隧道施工向来是交通工程施工的重点和难点,如何控制隧道施工风险和如何有效的组织施工是所有施工单位一直思考和忧虑的问题。隧道施工安全关系到人民生命安全,确保隧道的施工安全对于整个工程项目的建设总体安全形势意义重大。作为交通工程建设的重要组成部分,隧道施工具有施工难度大、施工环境条件差、施工人员素质参差不齐等特点,这些都给施工的安全管理增加了一定的难度。因此,在隧道施工管理中做好安全管理,对于减少损失、保证工程质量和降低施工人员事故具有积极意义。
1、加强风险评估管理
加强隧道工程的安全管理,充分提高隧道工程的安全风险意识,风险评估与管理必须贯穿于隧道施工全过程,必须加强隧道施工过程的风险防范和风险管理,分阶段进行风险监控和管理,落实各项风险防范措施。(1)要对隧道的风险开展全面评估工作,建设单位要督导施工单位开展施工阶段风险评估工作,必要时要组织专家进行评审;(2)施工单位根据风险评估结果,在超前地质预报和围岩量测的基础上进一步评估确定风险源、风险等级,对工程措施、施工方法和支护参数进行评估,提出相应的施工措施;(3)监理单位督促施工单位落实实施风险防范措施。
2、做好超前地质预报
由于目前勘察手段、时间、费用以及判释水平等因素限制,在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况,特别是存在的对隧道施工安全有很大威胁的岩溶、断层、富水裂隙、暗河等也不能准确判释和提示,因此施工中进行超前地质预测预报是确保施工安全必不可少的手段。
(1)勘察设计单位负责超前地质预报方案编制,指导施工单位实施方案,依据超前预报成果修正设计。超前地质预报方案要明确隧道超前地质预报等级、预报方法、预报内容、预报频次、实施计划,提出仪器配置和操作要求、信息判释、数据采集与处理、预报成果编制等技术要求。
(2)施工单位按照超前地质预报方案编制实施细则并实施,对超前地质预报成果及数据真实性负责。应将超前地质预报纳入工序管理,严格按预报方案和实施细则实施。
(3)监理单位负责检查施工单位现场地质、物探专业技术人员数量及能力,设备类型及数量,超前地质预报的实施和数据采集情况;进行相关协调工作。
3、合理编制开挖方案
开挖方案应认真执行设计方案。根据超前地质预报和掌子面实际地质情况需更改设计开挖方案的,按设计变更处理。开挖方案常见方法有:全断面法、台阶法、交叉中隔壁法和双侧壁导坑法。
3.1全断面法
隧道工程中采用全断面一次开挖成形的施工方法。是将全部设计断面一次开挖成型,再修筑衬砌,一般可适用于Ⅴ~Ⅵ类围岩,因开挖作业面大,钻爆效率高可采用凿岩台车和高效运装机。
3.2交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是将大断面隧道分部分块开挖,先开挖隧道一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,再开挖隧道另一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,最后分别开挖隧道左右两块底部,形成隧道初期支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式的隧道开挖施工方法,一般适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩,也可用于浅埋隧道施工。
3.3台阶法
台阶法分为两台阶法和三台阶法施工,其中两台阶一般适用于Ⅲ级围岩施工。在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个工作面,以前后七个不同位置相互错开同时开挖,然后分部及时支护,形成支护整体。缩小作业循环时间,逐步向纵深推进的隧道开挖施工方法,一般适用于黄土地区隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ级围岩地段。
3.4双侧壁导坑法
双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑周边初期支护及临时支护,然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施工方法,一般适用在Ⅴ~Ⅵ级围岩,大断面和超大断面铁路隧道工程,也可用于浅埋隧道施工。此方法成本较高、进度较慢。采用该法开挖时,双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了稳定工作面,经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。
4、加强爆破及排险安全管理
目前隧道开挖一般都采用爆破开挖,爆破开挖也是隧道施工风险最大的时候,全国各地隧道施工因爆破造成的安全事故非常多,必须将爆破安全管理作为整个隧道施工的重中之重。
必须由符合资质专业爆破公司编制爆破施工的专项安全方案,并报当地公安部门等行政主管部门审批后方可实施。
所有爆破作业人员必须执证上岗,严格按照专项方案实施爆破作业。
爆破完成后,必须进行通风除尘,并开展全面排险,排除哑炮、危险岩石、坍塌等隐患确认安全后方可进行出渣等下一步工序。
5、加强施工过程安全管理
51加强施工安全培训
隧道开挖、喷锚支护、防水板安装、衬砌等工序操作人员必须进行上岗前的技术、安全培训,考试合格后方可上岗;作业人员必须持证上岗。监理单位负责监督检查培训情况并负责公司报告。
5.2加强突发事件应急管理
要针对隧道施工容易发生的坍塌等突况编制突发事件应急预案并进行预演,提高隧道施工人员对突发事件的应急能力。必须配齐应急所需的人员、物资、设备。
5.3加强炸药使用存储管理
炸药采购、运输、存储、领用必须符合国家规定的管理制度。同时建立相关单位也要建立严格管理细则。
5.4其他安全事项管理
(1)洞口洞内相关安全设施:通风防尘、供风供水供电、照明等一般设施和特殊岩土及不良地质地段所需专门的检测、防范设施应符合相应标准规定并满足作业实际需要。设施配置齐全、经检查性能完好方可进行隧道施工。
(2)加强人员出入登记管理:隧道施工时环境恶劣,应加强施工人员登记管理,一般的做法是在隧道口设置门禁,工人打卡进入隧道,施工完成或下班时消除打卡记录,以此确保人员控制,防止发生意外。
6、结语:安全管理没有捷径可走,核心在于预防。搞好隧道施工安全,必须坚持安全第一、预防为主、综合治理。除了上述方法的预防,还要增强施工人员安全防范意识和健全应急措施。一旦发生异常,应立即停止作业,积极采取补救措施,撤出工作人员,待险情排除后再继续施工,以确保工人的人身安全。隧道施工安全管理是一项紧迫而又长期的工作,通过健全安全责任制度、强化安全制度建设、完善安全应急预案、加强现场安全管理、增强人员安全素质以及严格控制施工过程等方法的运用,将会对隧道安全施工管理起到有效的作用
参考文献
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关键词:高原隧道;施工技术;质量控制
中图分类号: U45 文献标识码: A
引言:
近年来,隧道工程建设是我国国民经济快速发展的象征之一,是人民生活必不可少的交通运输渠道。无论是铁道工程还是公路工程,在翻越山岭、避开村镇、避开不良地质条件或减少耕地及林地的情况下,尤其是高原地带,都离不开隧道方案的实施。隧道是一个形状扁平的建筑物,施工环境较差、一旦建成难于更改、一般位于偏远的深山峡谷中。因此,水文地质和工程地质条件对隧道施工的成败起着决定性作用,把握好质量,对我国西部高原地区交通基础设施建设具有十分重要的意义。
1.高原隧道施工特点分析
在我国西部高原地区进行隧道施工有一下几个方面特点:自然条件差,海拔多在4000m左右,地处“高原季节性冻土区”,氧气稀薄、气压低、温差大,自然、生态环境极其恶劣。环保要求高,由于生态环境及自然环境极差,施工单位必须严格执行《青藏铁路高原冻土区工程施工暂行规定》的若干细则,并坚持“开发和环保并重,预防为主,环保优先”的原则,以维护施工场地的生态平衡。低压缺氧,昼夜温度变化大,工作效率低,大大降低工人劳动效率。施工单位应根据“青藏铁路卫生保障指导意见及保障措施”的要求安排作息时间、工作强度、劳动医疗保护措施等,并按照机械施工为主的原则组织施工。机械利用率低,海拔每升高1000m,机械的使用功率要下降约10%。内燃机械防冻启动较难。施工技术要求高,由于高寒隧道施工极易产生冻害问题,所以施工中必须综合考虑隧道掘进、防寒保暖、防排水、低温混凝土施工、施工机械配套、施工人员安全防护、通风、新材料的运用等一系列技术问题。因此,从保护冻土出发,必须坚持合理地安排施工工序和进度,做好各工序的衔接工作。
2.高原隧道施工要点分析
2.1隧道爆破时的扰动对冻土环境的影响
由于地下开挖强制性地干扰了地温,对冻土产生热侵蚀,不但改变了以冻土作为基础的工程性质和冻土环境,而且还改变了工程环境质量。当隧道穿过较厚的基岩时,爆破所引起的扰动是不会波击到冻土环境的;在洞身位于浅埋区段或洞口周围条件较差的情况下,为防止因爆破方法不当而引起较大坍方事故的发生,甚至在更大范围内造成对冻土环境的破坏,这时必须足够的重视爆破对围岩的扰动。因此,洞口施工应减少对冻土水热状态的扰动,并应考虑两洞口可能出现的冻胀及热融滑塌而对工程造成的影响。
2.2高原隧道施工的通风方法
隧道施工通常采用的通风方法有:自然通风、扩散、引射器通风、水力引射器通风、机械通风、压气引射器通风、压入式通风、抽出式、压出式通风、利用辅助坑道通风和混合式通风等方式。过去的高原隧道施工通风方法,对距离较短的隧道通常采用独头压入式通风方式;有巷道式通风条件时则采用巷道式通风方法;而采用无轨运输的关角隧道施工污染较严重,其通风方案如果采用压入式通风方式,虽然具备较强的可操作性和较简单的施工组织管理等优点,但需要风机提供的风量过大,且通风机整体能耗较高、总功率过大,整体漏风率过高,独头通风距离过长,能源浪费严重,受斜井断面净空间限制的影响,难以为每个工作面布置,条大直径通风管+方案可优化可调整的空间较小,可靠性偏差,斜井井身内风管维护保养不方便等缺点。
2.3高原高寒地区隧道砼的抗冻融破坏施工
初期支护喷砼和现浇衬砌砼在低温下施工冻结分为:运输、拌制、施工过程中受冻和养护期间受冻。养护阶段是砼具有一定的初始强度后的冻结,更容易发生水分迁移,破坏程度大于前者。养护期间,冻结因受砼内外温度平衡过程的影响,其表面的冻结程度大于内部,解冻时对冻伤几乎无恢复性。运输、拌制、施工过程中的冻结是砼不具备初始强度的时候,虽然内外冻伤基本一致,且解冻后砼强度有一定的恢复性,但是仍然损失较大。在运营期间,隧道衬砌混凝土主要是衬砌背后的地下水。在低温条件下冻结膨胀产生应力,会破坏混凝土毛细孔及混凝土中的游离水;在低温情况下,反复冻融以及冻结膨胀破坏,混凝土强度会随着凝结力的降低而降低,严重则会破坏混凝土。
2.4施工机械设备的配置问题
在0~4000m范围内,海拔每升高1000m,大气压降低10%。相对平原指标,内燃机功率指标下降8%~12%,而空气动力设备功效指标则下降10%~13%,且高原地区金属结构件的脆性断裂较平原地区高出3~4倍。如海拔高度为3330m的鹧鸪山(东口)隧道,内燃设备油耗上升25%,功率损失为34%,低温启动困难,废气排放污染严重,实测空气动力设备功效下降可高达53%,机械故障率相对平原地区高出2~3倍。
3.高原隧道质量控制要点分析
高原地区的气候环境十分恶略,气温多数时候偏低,下面我们就来结合高原地区的环境特点,来分析一下高原隧道质量控制策略分析。
3.1对开挖质量监督分析
开挖是山岭隧道施工的第一道工序,它的施工质量对后续工序有重要影响。超挖不仅造成支护与衬砌材料的浪费,还会导致衬砌背后出现空洞;欠挖则会减薄喷射混凝土与衬砌混凝土的厚度。不论是衬砌背后存在空洞还是衬砌厚度不足,都会对隧道衬砌结构的长期稳定埋下隐患,超挖填补或欠挖修整都会增加施工成本。因此,要想降低工程造价和提高工程质量,就必须严格控制开挖过程中的超欠挖管理。在汤屯段隧道施工过程中,业主要求承包商在监理的监督下,每隔20m用激光断面仪对隧道的开挖断面进行检测。一旦发现问题及时处理,这样在很大程度上能避免隧道开挖轮廓的不规整和开挖轴线偏移现象的发生,从而保证了隧道衬砌的厚度,为提高隧道整体施工质量奠定了基础。
3.2隧道排水系统质量监理控制要点分析
防排水系统由防水混凝土、防水隔离层、施工缝、变形缝、盲沟和排水管组成。在隧道初期支护与二次衬砌间设置环向排水盲沟及防水层,隧道两侧拱脚设置纵向排水管,隧道仰拱中心设置纵向水泥管保暖水沟,拱脚纵向塑料排水管与仰拱中心水泥管中心沟间设置横向排水管,使防水层背后的水通过盲沟及防水层背后流至隧道两侧拱脚的纵向排水管,再通过横向排水管流至仰拱中心水泥管保暖水沟,最后通过中心沟流至洞外。中心排水管一般采用预制的混凝土管,上面按设计要求梅花布置直径的小孔,混凝土管用土工布包裹,四周用碎石回填;盲沟与纵向排水管,纵向排水管与横向排水管,横向排水管与中心排水管必须按设计要求连接好,才能使水顺利排出洞外。防水板背后排水盲沟管的布设,安装是先在喷射混凝土面上定位划线,线位布设原则上按设计盲沟管间距进行,但根据洞壁实际渗水情况作适当调整,尽可能通过喷射层面的低凹处和有出水点的地方。
3.3仰拱及仰拱回填质量监理控制要点分析
仰拱施工时,首先要检查底标高是否满足要求,以保证仰拱厚度,仰拱中有钢架的,按设计要求连接牢固,闭合成环,保证隧道安全;仰拱混凝土浇注前,应清除积水、杂物、浮渣等,严禁片石侵入仰拱断面。仰拱回填混凝土浇注必须使用模板,混凝土应振捣密实,仰拱施工缝和变形缝处应按设计要求进行防水处理,仰拱回填施工时,要注意按设计预埋横向排水管。
4.结语
有句话说的是“要想富先修路”,针对我国西部高原地区的地形特征来说,虽然修路的难度较大,要想修只能修隧道居多,因此对于技术的要求非常高。但是随着我国科技的不断发展,隧道技术也不断更新换代,基本上对满足现代隧道的施工要求不成问题。在这个利益为上的社会中,希望隧道施工企业在施工过程中能够把工程质量放在第一位,使得高原隧道对我国西部地区做出更大的贡献。
参考文献:
[1]李玉珍等(译).新爆破手(日本工业火药协会编)[M].湖北科学技术出版社,1998-05.
Abstract: This paper analyzes the main construction technology and process of WJQ40m/150t bridge girder erection machine, and discusses the corresponding construction technology points, providing reference for railway bridge girder construction operation.
关键词: WJQ40m/150t型架桥机;架设;箱梁;施工技术
Key words: WJQ40m/150t bridge girder erection machine;erect;box girder;construction technology
中图分类号:U445.36 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)19-0136-02
0 引言
铁路系统是交通运输网中的一大子系统,承载了大量的交通任务,桥梁是铁路建设的关键和难点,而箱梁在桥梁中的比重高达90%。施工中,箱梁的架设施工技术直接影响着桥梁的质量和成本。
1 工程概况
唐家大桥为公路上跨沟海线铁路及盘营客专而设。公铁立交部分孔跨(12号~16号墩),共1联。既有沟海线铁路和预留二线位于第14跨中间,既有沟海铁路距离14号墩垂直距离7.24m,预留二线距离13号墩垂直距离5.9m;盘营客专位于第15跨,盘营客专右线距离15号墩垂直距离5.8m。本桥跨径为:4*35;上部结构采用16片预应力混凝土(后张)简支小箱梁,桥面连续;全长140m,施工中心里程为DK44+601.9。
2 施工准备
2.1 施工技术准备 架设箱梁前要编制机械操作和施工技术交底细则,并认真贯彻实施,建立系统的检修、养护制度,按时检要部件的受损情况。运梁设备不能运载超出设计值的箱梁以及梁上工具,同时,要调查和测量架桥机、运梁车通过电缆、电线、路基等影响工作和走形空间的障碍物,并提出相应的解决方案。结合设计方提供的运梁车检算资料调查线下桥梁和路基,并提出相应的应急措施。
2.2 工作人员的施工前准备 架桥机是操作安全性较低的设备,进行施工作业时,各班组的各岗位的人员要配备齐全;作业人员在作业过程中要高度集中,听从指挥,服从命令;司机的操作只由值班队长指挥,同时,所有参与施工的人员都可以叫停司机,保证操作的绝对安全和准确。
2.3 施工机械的施工前准备 提梁作业区的场地要平整硬化,要按照设计要求严格处理走形轨道,保证走行轨道地基承载力符合设计要求,利用装梁龙门吊在拼装场地上进行拼装。在安装好的梁面上完成组装整机,再由运梁车运至桥头进行定位。架梁作业前,应检查各施工机械的液压系统、传动机构、轮胎磨损、部件紧固等情况,并指定保养计划表。
3 技术标准要求
3.1 安装操作要求 架桥机的安装应有具有安装资质的单位和具有安装资格的人员进行安装。参与安装人员必须熟悉本机的结构、技术特征,电器元件的安装必须由专业电工进行安装。安装前清点:按编号的序号检查各部分组件、部件是否齐全,清点包装并与清单对照,检查数量、种类,检查各组件、总成及其它各构件是否齐全、完好,有无损伤、损坏,重要的安装面有无损伤。对当天、当班要拼装的部件进行清洁,做好安装所需的工具、机具设备的准备工作。电器元件的组装:电器元件的组装应根据电器接线图和电器原理图进行安装。安装时严禁碰、刮伤安装面及连接销、轴等的机械加工面。主要钢结构的连接螺栓安装时,应以螺栓的对称(对角)位置从内向外(或从外向内)逐次按规定的扭距旋紧螺母。吊运时要严格遵守起吊安全操作规程。待安装的部件要妥善放置,做好防雨、防腐、防尘,垫板或枕木要放置水平,各支承点支撑牢固,受力平衡。
3.2 架设技术要求 梁体完工后,由技术、安质人员组织并邀请驻地监理工程师参加,共同检查验收,合格后进行吊装。在箱梁架设过程中对架桥机各项结构、各种机具、材料由专人进行定期全面检查、保养,以确保架设施工安全。箱梁在架设时,砼的强度不低于设计对架设安装所要求的强度。箱梁架设时,支承结构的强度符合安装构件时所要求的强度,支承结构的尺寸、标高及平面位置符合设计要求。箱梁架设前,用仪器查核支承结构和预埋件的标高及平面上的位置,核对后,在支承结构上画出架设箱梁轴线和端线,使构件能准确就位。箱梁架设前,对梁体的外型尺寸、相互接触面进行检查校核,若其误差超限,采用相应措施进行整修,然后准确画出箱梁梁端轴线,以便与支承结构轴线对正就位。
4 具体施工方法步骤
4.1 测量放线 盖梁施工完成后,先在盖梁顶端弹十字线,用全站仪测量确定梁两端中心位置(或确定梁底部外侧横纵向位置)。
4.2 支座安装 将支座按照设计位置摆放好。12#桥墩小桩号、16#桥墩大桩号采用GYZF4250*54型四氟滑板式橡胶支座;12#桥墩大桩号、16#桥墩小桩号采用GYZF4350*65型四氟滑板式橡胶支座;其余桥墩采用GYZ350*63型四氟滑板式橡胶支座。
4.3 选梁、运梁 先将梁预制场地梁编号。编号原则:按顺序和方向,边梁和中梁编号为1#~16#。采用2辆180t吊车移梁,1辆载重160t炮车运梁。平均运距为550m。先将炮车停靠在梁一侧,吊车停靠在梁两端;通过预埋吊装口穿入油丝绳,用100*100mm木方垫在油丝绳与梁混凝土中间,避免损坏梁体混凝土;炮车前后两端用枕木垫好,避免车辆转弯或移动过程中损坏梁体混凝土;两辆吊车同时起吊,将梁平移至炮车上;将梁运至架梁位置。
4.4 架梁 第13、12跨梁采用WJQ40m/150t型架桥机整幅架设。
4.4.1 架桥机及运梁平车概述 WJQ40m/150t型架桥机型架桥机为步履式新型架桥机,过孔不用铺设专用轨道。该架桥机是一种运行工作范围广、性能优良、操作方便、结构安全的钢结构轨道式预制梁吊装架设设备。适用于山区修筑公路,能够满足大坡度、小半径弯桥、斜桥以及隧道口桥梁架设的要求。同样,在平原施工条件好的地方更加方便。产品适用于-20~40℃,无火灾、无爆炸和无腐蚀性介质的环境中工作。该架桥机为了运输方便和现场安装,主结构之间采用销轴和法兰连接。该架桥机在结构上可以分为主梁、提升小车、前支腿、中支腿、行走轨道、运梁平车、液压和电气等几部分,构成一个完整的结构体系。
4.4.2 架梁步骤 第一步:组装架桥机。架桥机迁移至架桥孔位,稳固牢固,达到架梁条件(图1)。第二步:运梁、喂梁(梁由存梁场运至架桥机起重天车下)。架桥机组装完成后,向前移动至13号墩,支好前支腿,稳定桥机(图2)。运梁:由于场地狭小,两侧不具备运梁条件,所以采用1辆750t吊车由公路路面将梁吊起至运梁台车上,运梁车移动,将梁运至指定位置。喂梁:运梁平车向前移动至架桥机下,挂钩时间为10分钟,两台天车平稳吊起预制梁,同速向前移动,完成喂梁过程(图3)。架桥机每架完1榀梁后进行横向连接焊接加固,每5米一道。第三步:架梁。利用架桥机起重天车,顺架桥机机臂前移至架梁孔位。然后落梁至楔块以上10cm高,再利用架桥机机臂横移对位,将箱梁移至架梁位置、落梁,架梁完成(同样方法完成12孔梁架设)。然后运梁平车回到第15孔梁上,准备进行下一片箱梁吊运。
4.4.3 架桥机过孔。过孔准备工作:可用汽车吊先把前横移轨道安放在前一桥墩上,并支垫好,固定好反托纵移轮组,用运梁平车把梁运到桥机后边备用,前天车吊起后横移轨道。架桥机自平衡过孔:操纵架桥机向前行走35米,占用时间为26分钟,完成自平衡过孔。
5 结束语
高速铁路或专线铁路工程施工中箱梁制、提、运、架均为重要施工环节,在后续架梁施工环节,主要依靠架桥机为主的机械设备辅助施工操作,WJQ40m/150t型架桥机架梁施工主要有喂梁、取梁、落梁等系列技术操作,不仅能更顺利地辅助完成架梁施工,在国内客运专线等工程建设中得到了成功应用。
参考文献:
[1]曾小星.新型架桥机设计开发[D].西南交通大学,2009.