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关键词: 硐室支护方法研究
1.工程概况
1.1项目简介
井下探秘游工程是开滦国家矿山公园的一个重要组成部分,具有区别于其它
主题公园的特色内容。井下探秘游项目利用开滦(集团)唐山矿业公司上世纪六、七十年代的人防工程(亦称半道巷)和部分一道巷,项目开发总面积约5000m2。
井下探秘游工程集展示、体验和休闲三大功能为一体,由地面博物馆进入地下。共分三大部分8个单元。
第一个单元包括:时空画廊和遗存等两个单元。
第二个单元包括:采掘再现、运输大巷、地质世界和矿灾历险等四个单元。
第三休闲个单元包括:休闲驿站和时空穿梭等两个单元。
1.2施工条件
开滦(集团)唐山矿业公司人防工程(亦称半道巷)位于地下约25m深。所有巷道和硐室形成于上世纪六、七十年,一般联络巷道规格为2.2×2.1m和2.4×2.5m。硐室规格一般为4.0×2.5m。断面形式为小断面为半圆拱,支护形式为砖碹;大断面为三心拱,支护形式为砖碹。
巷道和硐室围岩为泥岩和粉砂岩,岩层倾向南偏东,倾角大约23°。
2.工程布置与施工方法
2.1工程布置
唐山矿业公司人防工程实际上是由若干硐室和一组联系巷道构成,井下探秘游工程主要利用硐室对各单元的内容进行展示。其中对硐室规格要求较为严格的是采掘再现、地质世界和矿灾历险单元。人防工程中大部分工程可以直接利用,但大部分无论是断面形式还是断面规格,都不能满足场景展示与陈列的要求,需要刷扩和改造。
由于井下探秘游工程主要是利用硐室空间以静态展示和场景展现为主,包括采掘再现和其它主题展示硐室模拟场景中的支护设备基本不具备支护功能或仅起到辅助支护作用,因此,所有用于展示的刷扩硐室必须构建稳定的支护,以防硐室塌冒。
2.2硐室刷扩形式和规格
2.2.1硐室刷扩形式
为适应井下探秘游项目的布置需要,硐室刷扩形式主要包括:在原有三心拱断面的基础上刷扩为巨型断面;在原有三心拱或半圆拱断面的基础上刷扩为三心拱;新施工壁龛硐室。
2.2.2硐室规格
在所有刷扩硐室中主要以大巨型断面和大三心拱断面为主。其中巨型断面硐室用于回采工艺展示,断面规格最大为6.30×2.45m;三心拱硐室用于矿灾历险展示,断面规格最大为5.20×3.60m。其它刷扩硐室一般为半圆拱断面,规格一般为3.0×2.5m。
3.硐室施工方法与支护形式确定
3.1硐室施工方法
巷道和硐室围岩条件较为完整和稳定,局部有风化倾向,一般围岩岩性为泥岩是较为松软;围岩岩性为砂岩是则较坚硬,施工工程中发现个别地点用人工风镐的方法落岩非常困难。
由于施工区域位置特殊,位于国家矿山公园和唐山矿业公司工业广场A区对应的地下,地面有较多建筑物;另外施工区域距地表较浅,一般25m,浅部岩层风化严重,以上因素对施工方法和支护方式带来了一定影响。
为避难施工对地面带来的影响,维持围岩的稳定性,硐室刷扩的施工方法为人工风镐落岩,禁止爆破作业,个别围岩特别坚硬区域辅以打眼灌装膨胀剂的方法施工。
3.2硐室支护形式
3.2.1巨型断面硐室支护形式
由于各类回采工艺的工作面形式为巨型,在充分模拟全排支护的情况下,断面宽度比较大,为适应回采工艺展示的需要,硐室以巨型为最好。如果采用拱形断面,其碹顶部分无效断面过大,另外需要制作人工假顶,不利用模拟支柱的稳定支护。因此,该类硐室确定采用巨型断面。
硐室两帮采用料石砌墙,墙厚250mm,为减少跨度,也可采用与顶梁同型号的型钢腿支护。顶部采用36U型钢做梁,梁距600mm。梁上和梁下分别铺设φ6,100mm×100mm的金属网片,然后对硐室的顶部和两帮喷射混凝土,除砌墙喷射厚度为50mm外,其余喷射厚度以护筋厚度不低于30mm为准,一般喷射厚度在138~150mm左右。喷射混凝土的标号不低于C25。 支护形式详见图1。
3.2.2三心拱断面硐室支护形式
为放置展示设备,矿灾历险以及地质世界硐室的断面规格都比较大。根据硐室整体布置的需要,采用了两种支护方式,以金属拱形支架加喷浆联合支护为主,不具备该支护条件时,采用料石碹支护。
拱形支架加喷浆联合支护时采用36U金属拱形支架,棚距600mm。支架间铺设双层钢筋网,钢筋规格φ6,网格100mm×100mm,然后喷射混凝土,喷射厚度以护筋厚度不低于30mm为准,一般喷射厚度在138~150mm左右。喷射混凝土的标号不低于C25。
支护形式详见图2。
料石碹支护采用双料碹,支护厚度500mm。
4.结论
4.1为了布展的需要,巨型断面硐室的特点是大跨度、低高度,硐室上方岩层属梁结构,由于跨度较大,当护顶梁的支护强度不足时,上覆岩层易于折断、失稳,最终导致变形和垮落。
巨型断面硐室于2010年6月初施工完毕,该硐室顶部和巷帮进行了水泥砂浆抹面处理,2010年8月底开始安装各类支架,前后间隔近三个月,在支架安装前,通过观察,硐室没有任何变化,顶部水泥砂浆抹面无任何裂痕。采用料石砌墙、U钢梁加锚喷护顶的支护形式。实践证明支护强度可满足要求。
4.2三心拱断面支护效果要好于巨型断面,采用的断面规格在一般的矿井井下也较普遍,但支护形式则很少见。采用拱形支架加喷浆联合支护形式的优点是施工工艺简单、进度快、有利于对围岩的控制。实践证明该类支护形式可满足要求。
关键词:边坡治理 生态环境 香根草技术 普通绿化 挂网喷播 功能与造价
1. 前言
矿山工程和公路工程建设过程中,不可避免地会产生许多因开挖或填方所形成的边坡,特别是在南方地区的丘陵地带,形成的边坡更是占了很大的比例。如何治理这些边坡,成为矿山工程和公路工程建设的一个重要组成部分,传统的工艺多是采用浆砌石挡墙、砼拱杆、锚杆(桩)或喷浆固坡等硬性的土工工程措施以及少量的路树绿化。
随着社会经济的发展,矿山工程和公路工程建设已不仅仅只是考虑投资的经济效益和绿色景观的社会效益,更需要考虑水土保持的生态环境效益。因此,“生态技术”方案成为矿山工程和公路工程建设中一项新兴的应用学科得到规划设计者的重视。然而,由于跨专业、跨学科的因素,许多设计误将普通绿化当做水土保持应用,因而出现更多的重复投资,从而导致工程预算误差过大,更为后期的工程养护管理带来较多的麻烦和维护费用。
笔者从植物学的角度介绍“生态技术”中的几种不同方案,以供规划设计者参考。
2. 生态技术的概念
“生态技术”指的是在工程建设中采用相关的生态植物(如不同的乔、灌、草、藤等),在特定环境条件下混合配置后,对开挖或填筑所形成的边坡进行植被恢复的一种综合技术应用方案,它包含了绿化景观、固土保水、防止浅层滑坡、塌方等生态环境保护的基本内容。
3. 生态技术的种类
在目前的矿山工程和公路工程建设中,可供选择的生态技术方案大体有“普通绿化”、“普通喷播”、“挂网喷播”、“香根草技术”和“干根网状护坡”等五种,详见表一。
表一 生 态 技 术 的 种 类
项目
种类
内 容
应用范围
主要材料
特 点
缺 点
普通绿化
(铺贴草皮)
在相对平缓和规整的土质边坡上铺贴草皮
土质边坡稳定、平缓、规整,土壤营养成分中等水平,无特殊要求的普通绿化带
冷季型草坪或暖季型草坪
施工方法简单、快速;成坪时间快、景观效果明显;工程造价成本低,单位造价约为6~12元/m2。
固土保水能力低,容易被雨水冲走;铺贴时与土壤接触不紧密,易干枯死亡;在坡度较大或岩石较多的地方不能使用
普通喷播
在不易铺贴草皮、有一定坡度比或强风化岩石地区,采用草种、粘合剂、营养液、纤维质等物质混合后喷播植草
土质边坡稳定、有一定坡度、但不规则,土壤和强风化岩石成分较多,土质营养成分要求不严
冷季型草种或暖季型草种、粘合剂、纤维质、保水剂及营养液
施工工艺简单、对施工区土壤的平整要求不高;景观效果整齐、统一;根据业主的要求,成坪时间快慢和功能可以选择和调整;工程造价成本低,单位造价约为5~10元/m2
固土保水能力低,容易形成径流沟和侵蚀;施工单位容易偷工减料做假,形成表面现象;因品种选择不当和混合材料不够,后期容易造成水土流失或冲沟
挂网喷播
在弱风化的岩石地区,且工程面大于70°的高陡边坡上采用挂网(土工网、铁丝网等),再将草种、纤维质、营养基质、保水剂等物质混合后高压喷植草坪
弱风化岩石边坡、坡度陡峭大于
70°以上,土壤和营养成分极少
铁丝网、土工格、固钉、草种(同普通喷播)、粘合剂、纤维质、保水剂、营养液及泥碳土
施工技术相对较难,工程量较大;解决了普通绿化达不到的施工工艺效果;不受地质条件的限制
喷播的基质材料厚度较薄,被太阳照晒后容易“崩壳”脱落;喷播的基质材料厚度较厚,重量过大,则挂网容易下掉;工程造价较高、投资较大,单位造价约为60~110元/m2
香根草技术
由香根草与其他根系相对发达的辅助草混合配置后,按正确的规划和设计种植,再通过约60天专业化的养护管理后,很快形成高密度的地上绿篱和地下高强度生物墙体
不稳定边坡,坡度较大介于20°~70°之间,表层土易形成冲沟和侵蚀、容易发生浅层滑坡和塌方的地方
香根草、百喜草、百幕大草、土壤改良剂、香根草专用肥
根系发达、高强,抗拉和抗剪强度分别为80Mpa和25Mpa能防止浅层护坡与塌方;生长速度快、拦截能力强,能减少表土73%的地表径流,拦截98%的泥沙;极耐水淹(完全淹没120天不会死亡)、固土保水能力强;叶面具有巨大的“蒸腾”作用,能尽快排除土壤中的饱和水;无性繁殖特点、不会形成杂草;施工不受季节影响;工程造价适中,比传统浆砌石略低,单位造价约为30~40元/m2
地上绿篱较高、缺少草坪的景观效果;不耐阴、不能与乔木套种;只适合长江以南的地区应用
干根网状护坡
将适宜的树干材料呈网状间断横卧埋入边坡土中,入土部分干材两侧生根,暴露部分萌芽成林
干旱、少雨、缺水的土质边坡,土壤条件相对较好,不受坡度大小影响,但受施工季节影响
适合当地物种的乔、灌木。如柳树、杨树、榕树类或沙棘、红树等,以及相应的营养肥料
施工方法简单、网眼大小易控制;材料存活率较高、生长发育快;造价适中,单位造价约为15~20元/m2
材料选择和贮存较麻烦,基本技术要求高;固土护坡效果体现的时间相对上述VGT方案较长;施工受季节的影响较大
4. 生态技术方案的选择
上述五种生态技术方案在矿山工程和公路工程建设中的应用具有很强的专业性,因此在方案的选择上有较大的不同。同时,由于这五种方案的选材和施工工艺不同,其产生的生态功能效益有着本质上的区别。
第一、第二及第三种方案是普通的绿化景观方案,仅具有美观的价值,而第三种方案由于受地质条件的制约,施工工艺相对较难,因而施工成本远大于第一、第二种方案。
第四、第五种方案则是抗滑护坡和水土保持方案,不仅具备恢复植被和绿色景观的内容,更重要的是具有固土保水和防止浅层滑坡与塌方的功能。
在矿山工程和公路工程建设中,可从下面三点来具体选择合适的方案。
1)根据地形地质条件选择
地质条件良好、坡度比较平缓、土壤成分较好的地方,通常可选用第一、第二种生态技术方案(铺贴草皮与喷播绿化);
地质条件差、弱风化或未风化岩石多、坡度大于70°以上的地方,常采用第三种生态技术方案(挂网喷播);
介于上面两者的地质地形条件下,可选用第四、第五种生态技术方案(香根草技术与干根网状护坡);
地质条件不稳定、容易出现浅层滑坡或塌方的地方,可以选择第四种生态技术方案——香根草技术,以部分替代或完全替代传统的浆砌石挡墙、菱型砼拱杆或喷浆护坡工艺。
2)根据生态功能条件选择
绿化景观效果为主,通常选用第一、第二、第三种生态技术方案;水土保持效果为主,可以选择第二、第四、第五种生态技术方案,其中第二种方案中主要是调整植物品种,选用具有水土保持功能的草种;固土护坡效果为主,可选择第四、第五种生态技术方案,其中第四种方案常用于长江以南的地区,而第五种方案则常用于北方或西北地区;防治浅层滑坡与塌方为主,只能采用第四种生态技术方案——香根草技术。
3)根据工程造价选择
前面所述的几种生态技术方案的工程造价是保质保量的基础价格,它包含了基本的材料、人工、税费和利润成本以及施工难度与设计调整的幅度范围(但未包含植物材料的死亡损耗和远程施工的费用)。因此,可供在工程项目建设中的设计和预算时参考。若施工单位在投标报价时低于该幅度范围,则必然在施工中发生偷工减料的行为(后面施工监理中详论),生态技术方案的质量必然得不到保证。因此,工程造价的选择,也是生态技术方案选择和应用成功的一个重要指标。
5. 生态技术方案的应用
选择了合适的生态技术方案后,如何更加合理有效的实施应用,主要从如下几个方面进
行控制:
1)确定工程造价
当生态技术方案选定以后,在具体的应用过程中,可根据具体施工点的工程情况(如气候、季节、土质、营养、边坡比、施工难度、附近水源及交通等)确定工程造价,个别地质地形条件较差、施工难度太大的地方,其工程造价会超过前面的基础分析价。
2)选择施工单位
目前,应用生态技术方案的施工单位比较杂乱,许多都是园林绿化单位,虽拥有绿化资质和一定的绿化工程经验,但由于矿山工程和公路工程建设中地质结构的复杂性以及应用生态技术的学科交叉性,普通的园林绿化单位对工程建设中开挖和填筑所形成的不稳定边坡,缺乏工程技术方面的专业知识,因此,在施工工艺和兼顾技术方面很难达到一个新的水平。为此,在施工单位的选择上,建议适当放宽条件,不要过度重视资质,应以经验和业绩为主,同时考察其技术理论的依据和原理,并重点审核其提供的施工方案与质量标准的保证。
3)审核施工方案
因设计部门、业主单位和监理单位暂时对生态技术方案的完整理解不深,因此,提出的质量技术标准还不完善,这对生态技术方案的应用有一定程度的影响。但是,通过与施工单位的专业技术沟通,对该技术的应用有较大的帮助,特别是加强对施工单位提供的施工方案进行审核和了解,可以协助业主和监理单位正确应用生态技术方案。更为重要的是可以通过施工方案,在日后对工程质量进行技术检定时,提供有利依据。因此,施工方案的审核是目前在矿山工程和公路工程建设中选择施工单位的一个重要指标。
4)专业养护管理要求
生态技术方案中施工后的专业养护管理是一个极其重要的内容,植物学界的一句专业俗语“三分种植、七分管理”充分说明了生态技术的特殊性。普通的种植技术,任何一个农民或民工都可以完成(更不用说园林绿化公司了),然而,生态技术方案的整体功能实现,则必须有专业化的养护管理过程。过去许多生态技术方案的应用失败,既不是技术方案的问题,也不完全是方案中的品种选择问题,而更多的是专业养护管理问题(同时,该过程也恰恰是许多施工单位偷工减料的过程)。因此,专业养护管理要求也是生态技术方案应用的一个重要技术指标。
6. 生态技术工程施工监理
在目前的矿山工程和公路工程建设中,并没有生态技术的专业施工监理单位,一般都是由土建工程监理单位代为监理。由于跨专业的原因,的确使监理单位很难真正做好本职工作,同时也为个别不良施工单位偷工减料提供了方便,以至于表面上生态技术方案的投资大大降低成本,而实质上则造成生态技术方案的不可行或工程建设中多次出现重复投资的不良现象,而非专业的施工监理工程师只要注意以下几点,仍然可以保证生态技术方案的成功应用。
1)施工工艺监理
首先了解施工单位的技术背景和提供的施工工艺方案,并在其实际施工过程中随时抽查和核对其施工的方式方法,以及其施工的具体步骤与相应的技术指标。
2)工程材料监理
工程材料监理是一个重要内容,特别是在喷播技术应用中最容易出现材料短缺的现象,个别不良施工单位往往在喷播液中少放、甚至不放足粘合剂、保水剂、营养物质等,仅用水和种子就喷播在施工面上。因此,在监理时应在其喷播前检查其配制的喷播液,施工后则在工程面上检查其喷播的材料种类和材料比例。而在其它的生态技术方案中主要是检查其材料的种类问题。
3)材料用量监理
主要是指在施工前和施工后,检查其工程材料用量是否达到其设计中的数量,当然,由于植物具有生命现象,移植后需要相应的生长过程。因此,应结合专业养护管理过程进行观测,在专业养护管理结束后,基本可以观测到材料的准确用量。
4)材料质量监理
非专业的监理工程师很难了解和掌握植物材料的质量。一般情况下,因植物都具有生命特征的特殊原因,施工单位不敢、也不会明显使用质量不合格的植物品种和营养物质。这与土工工程的材料质量监理有较大的区别。因此,监理的重点是植物品种的生长发育情况和辅助材料(如挂网喷播中的网材)的规格、型号及强度等。
7. 生态技术工程质量标准
生态技术工程是近年来在矿山工程和公路工程建设中新兴的一项边缘学科技术,至今为止还没有相关的工程质量检验标准,这就为设计单位、业主单位和监理单位在鉴定工程质量方面带来许多困难,也为个别不良施工单位投机取巧提供了条件。为此,笔者就植物学范畴和多年在工程建设中应用“生态技术”的经验总结,归纳如下的几个指标,以供相关工程参考和借鉴(其中的时间和指标均表示是在春、夏、秋季施工,而冬季施工其指标体现顺延30~90天)。
表二 生 态 技 术 工 程 质 量 标 准
项目
种类
植物
存活率
植物
覆盖率
植物
营养状况
植物
根系和挂网材料要求
植物
应用功能要求
普通绿化
(铺贴草皮)
施工20~30天后,植物返青率达到80%,存活率达到90%;养护管理期结束,植物返青率为90%,存活率为98%
施工结束覆盖率为98%,养护管理期结束无死亡现象
植物叶片色泽鲜艳亮丽、叶体保满,无枯黄或异色,生长发育茂盛
草皮与土壤完全相贴,无中空现象
养护管理结束后达到绿色景观效果
普通喷播
施工10~15天后,种子开始发芽,30天后存活率达到90%,养护管理期结束,存活率为100%(冬季施工混播冷季型草种同理)
养护管理结束后达到100%,无遗漏现象
草坪生长发育茂盛,整齐有序、叶片色泽均匀,无高低不等的凸凹现象和颜色不同的现象
无
养护管理结束后达到绿色景观效果,无径流沟和冲沟出现
挂网喷播
与普通喷播相同
同上
同上
固钉坚实、网体不能松动,营养层厚度不能低于3cm
养护管理结束后达到绿色景观效果,无径流沟和冲沟出现,网体无“崩壳”现象
香根草技术
施工30天后,植物返青率达到70%,存活率达到85%,专业养护管理结束后,植物返青率为90%,存活率为95%
专业养护管理期结束,技术体系内的植物覆盖率平均为80%(主要品种香根草是垂直生长、其功能是护坡)
体系内的植物生长发育茂盛,叶色鲜艳、根系发达粗壮,香根草分蘖量多,平均为5~7个以上
专业养护管理期结束,香根草根系平均深度为50cm,叶片高度平均为80cm,体系内百喜草的根系长度平均为25cm,百幕大草的根系平均为30cm
初步具备浅层抗滑护坡的功能,无冲沟和径流沟出现,能抵抗40mm以下降雨量和水流速度为2.57m/s以下的冲刷与浸泡
香根草技术
施工15天后,新芽开始出现,存活率100%,养护管理期结束,其返青率为90%,存活率为100%
植物覆盖率较低为50%,但干梢已萌发30cm以上。六个月后,干梢平均高度212.6cm,平均地径2.9cm
植物嫩芽萌发快,新芽萌发多,干根有明显的复苏状,干根平均长出4.3棵数
侧枝开始生长发育,养护管理期结束平均达到3cm
初步具有水土保持的功能,能防止表层土壤的流失和径流沟出现
8. 结束语
由于“生态技术”的生物性和学科边缘的交叉性,使得该技术在矿山工程和公路工程建设中的应用,具有一定程度的风险,如果方案选择不当,可能会导致应用效果适得其反,而施工的专业队伍选择不准,也会使方案的应用发生变化。因此,值得设计者重视的是“功能选择”才是方案选择的首要条件,而业主单位重视的应该是施工队伍的选择,监理单位重视的是质量标准鉴定。只有三者有机结合,才能使“生态技术”方案的应用达到科学、合理、经济、实用的目的,也才能使整个工程建设达到降低投资、提高功效、实现生态环境的可持续发展的战略思想。
参考文献
[1] 冯子元,“香根草技术在龙滩水电站道路边坡上的应用”,《广西矿山水电》,2003年第一期,28~31
[2] 杨正乐、刘平等,“干根网状护坡法在公路植物防护中的应用”,《公路》,2003年第4期,131~135
[3] 冯子元,“香根草技术在道路边坡中的应用与成本分析”,《公路》,2003年第4期,136~139
Abstract: The paper mainly discussed the technical problems such as the setting of plane and elevation control network at mining area ground, the function of near well and wellhead elevation point, the ground project plane control network and mining area ground project construction control network.
关键词:矿区;地面测量;高程控制网
Key words: coal mine area; ground survey; vertical control network
中图分类号:TD17 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)12-0025-01
1 矿区地面平面和高程控制网的布设
矿区基本控制网是为满足煤矿矿区生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,即近井网。它是将整个矿区纳入统一的平面坐标系统和高程系统中。它可成为国家等级控制网的一部分,或单独布设。
矿区应运用统一的坐标和高程系统。在特殊情况下,可应用中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。
矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网,CPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网应考虑矿区长期发展的需要。在国家一、二等平面控制网基础上布设,它的等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求而确定。
矿区地面高程首级控制网,通常用水准测量方法建立,它的布设范围和等级选择根据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网应布设环形网,加密时应布设成附合路线和结点网,在山区和丘陵地带,可布设水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差必须小于±2cm。
2 近井点和井口高程基点的作用
在矿山建设过程中,必须按设计和工程要求进行各种矿山工程测量,如:井口位置、十字中线点,井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。此类矿区工程测量一定要在井口附近的平面控制点和高程控制点进行。此控制点即近井点和井口高程基点。它们是矿山测量的基准点。
近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上,用插网、插点、敷设经纬仪导线或GPS定位等方法测设。近井点的精度对测设它的起算点,点位误差不许超过±7cm,后视边方位角中误差可控制在±10。近井网的布设可根据矿区平面控制网的布设规格和精度要求测设。
井口高程基点的高程精度要满足两相邻井口间主要巷道贯通的要求。井口高程基点的高程测量,要按四等水准测量的精度要求测设。在起伏大的山区难以布设水准路线时,使用三角高程测量方法测定,然而,要把高程中误差控制在±3cm。近井点和井口水准基点标石的埋设深度,在无冻土地区要大于0.6m,在冻土地区盘石顶面与冻结线间的高度要大于0.3m。为使近井点和井口水准基点免受损坏,在点的周围应设置保护桩和栅栏或刺网。
3 地面工程施工平面控制网
3.1 地面施工平面控制网的形式及选择
地面施工平面控制网一般采用的形式有三角网、GPS网、导线网、建筑基线或建筑方格网。选择平面控制网的形式,要从建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素出发综合考虑。对山区或丘陵地区,应用三角测量、边角测量或GPS方法建立控制网;对于地形平坦而通视困难的地区,可运用导线网或GPS网;对简单的小型建筑场地,布置一条或几条建筑基线,组成简单的图形并作为放样的依据;对建筑物多且分布比较规则和密集的工业场地,通常采用建筑方格网。
3.2 三角网的布设
采用三角网作为施工控制网时,常布设成两级,一是基本网:厂区控制网,以控制整个场地为主;二是厂房控制网,它直接控制建筑物的轴线及细部位置。当场区面积较小时,要使用二级小三角网一次布设。场区平面控制网的等级和精度,应符合下列规定:
较大的建筑场地应建立相当于一级导线精度的平面控制网;建筑场地较小或一般性建筑区,要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网;当原有控制网作为场区控制网时,要进行复测检查。
3.3 导线网的布设方法
用导线网作为施工控制网,也要布设成两级,一是基本网,即厂区控制网,多布设成环形,可按城市测量规范的一级或二级导线测量的技术规范建立;二是测设导线网,即厂房控制网,用以测设局部建筑物,要按城市二级或三级导线的技术要求建立。厂房控制网的建立方法是:
一是基线法:依据厂区控制网定出一条边作为基线,然后,在基线的两端精密测设直角,建立矩形的两条短边,沿各边丈量距离,埋设距离指标桩。此类布设形式简单,测设起来也方便可行,然而其三边由基线推算,误差集中在最后一条边上,因此,该条边误差较大,此方式仅可应用中小厂房。
二是主轴线法:根据厂区的控制网定出矩形控制网的主轴线和主轴线在厂房柱基的开挖范围,测设出四条边的控制网。此种布网灵活性大,误差分布比较均匀。不是在于测设工序较多,费时间,可应用大型车间建立控制网。矩形网的主轴线,应与厂房的主轴线或主要设备的基础轴线一致,具体结合现场地形条件及施工情况而定。
4 矿区地面工程施工高程控制网
施工高程控制网的布设。布设的施工场地高程控制网要求水准点要有足够的密度,使施工放样时,安置一次仪器就能测设所需要的高程点;在施测阶段保持高程点位置稳定。在场地面积很大时,高程控制网可分为首级网和加密网布设,相应的水准点即基本水准点和施工水准点。
关键词:地铁施工;安全;管理
中图分类号: TU714 文献标识码: A
引言
随着我国经济的快速发展,城市化进程不断加快,我国基础设施不断完善,修建地铁已经成为我国大型城市解决城市公共交通问题的首选,我国地铁建设速度加快,如何确保地铁建设安全快速的发展已经成为地铁施工的重要问题。加强对影响地铁施工安全相关因素的研究,对地铁工程项目的顺利展开具有十分重要的意义。
一、地铁安全管理的现状及重要性
近年来随着我国地铁工程建设的发展,施工安全管理水平也有了显著的提高。我国相关法律的完善使得工程建设安全生产变得有法可依,为工程安全管理人员进行安全施工管理提供了明确的指导和规范。但是,我们不能忽视在部分工程建设中安全事故时有发生,而且多数安全问题都是因为缺乏前期的充分准备工作和调查研究,在工程项目的规划、设计和施工等各个阶段工作存在疏漏,加之缺少实时监测和风险评估等原因造成的。由于地铁工程大多处于城市最为热闹繁华的中心地段,携带着隐蔽性大、施工现场环境杂乱、施工周期长、施工技术高等特点。在建设过程中,很多不稳定因素会随着工程的进展逐渐发生或越发严重,为了避免不必要的事故出现,地铁施工安全管理在铁路土建中是不可或缺的。
二、地铁施工过程中的常见险情
1、区间隧道工程
地铁工程的区间隧道工程的施工是要受到很多因素的限制的,如周边的环境条件、隧道的埋置深度、施工场地的水文地质条件、线路的平面位置以及沿线的工程地质状况等因素,所以通常情况下,区间隧道工程选用的施工方法是盾构法和暗挖法。地铁工程的区间隧道工程的埋深一般较浅,这样虽然能够缩短施工的工期并且降低施工的成本,,但是隧道出现冒顶和塌方的概率就会加大,当支护措施不能够满足强度要求,在地质情况出现突变时,还很可能出现其他的各种险情。
2、旁通道工程
矿山法是地铁工程的旁通道工程通常选用的施工方法,当四周的环境条件比较恶劣时,也会采取冻结法等一些施工中的辅助方法。旁通道工程冻结法的施工方法主要包括的阶段有:冻结施工、开挖构筑以及冻结孔施工等。而如果要想保证工程的开挖构筑的施工是绝对安全的,那么就必须先准确的判断地铁工程的旁通道是否具备开挖的条件。而判断旁通道是否具备开挖条件的方法就是相应人员根据施工现象的盐水降温情况、冻胀压力变化、温度场以及系统运转情况等因素确定的。在旁通道工程施工的过程中,如果施工过程稍有不当,也是经常出现工程安全事故的。如开挖过程中的临时支护强度不符合要求、冷冻加固时无明显的效果、土体加固措施不正确以及对盲区地基的加固处理的方法不当等因素,这些都是会导致地铁工程施工出现安全事故的隐患。
3、基坑工程
基坑工程是一项复杂的系统性的工程,其又包括了支撑剂结构混凝土、围护结构施工以及井点降水后挖土和坑内土层加固注浆等分项工程,在这些分项工程中,最为关键最能影响施工成败的关键工程就是支撑与挖土这道工序,同时它也是基坑工程众多分项工程中最容易出现安全风险的阶段。挖土的过程实际上是卸载的过程,施工时挖土会对底层造成破坏,从而使土体内部应力场产生变化,从而改变土体结构原有的平衡状态。当进行完挖土的施工过程后,基坑内的土体会出现滑动的现象,这就导致了围护挡土的结构会向内移动,基坑底部的土体也会回弹,而为了保持住这种平衡的状态,就必须采取支撑的措施。只有及时有效的采取了支撑的措施,才能够尽可能的减少了没有支撑结构的暴露时间和减少了没有支撑结构的暴露面积,从而真正的预防基坑工程出现安全风险。
三、地铁施工过程中的安全管理的措施
1、危险源识别管理
危险源是潜在的导致事故发生的不安全因素。地铁施工现场的危险源识别可以利用以下途径:识别地铁施工过程中各工序的危险源;根据法规和其它要求逆推危险源;根据原来或正在使用的风险控制措施来反推危险源;通过类似工程(铁路工程、矿山工程等)施工活动中的危险源来判定;通过以往施工安全事故的调查分析及反馈意见来识别危险源。危险源的危险程度可以粗略的通过以往施工安全事故的调查分析来反馈。
2、建立安全事故防范系统。
在地铁工程施工中建立安全事故的防范系统可以有效的减少和消除施工风险。安全事故防范系统中需要包含安全视觉识别系统、双重监测系统和资料信息化管理系统。
2.1安全视觉识别系统。安全视觉识别系统是以视觉识别系统为基础而产生的。在地铁施工现场,安全视觉识别系统一般会通过标语、警示、安全标志、交通工具、服装、现场环境等方面来传达有关安全施工的文化、规定、理念等。在设计这些安全信息时,需要根据具体的场所和安全细节来描述安全理念,并确保信息的准确性,通过简练和具有威慑力的语言来警醒施工人员,最终起到安全控制的作用;
3、建立施工检测和第三方监测共同体系。通过施工监测可以了解到施工过程中围岩和结构的受力情况,这样就能有针对性的采取控制措施。通过监测可以掌握各种因素和环境对施工所造成的影响,这样就能采取相应的对策来保证施工的安全性。进行第三方监测是为了使监测更加公正,第三方通过了解工程周边环境和围岩情况,可以验证施工监测的各项数据,从而为监理工作、建设工作、设计工作提供更加可靠的依据;
4、建立资料信息化管理系统。在信息技术不断开发利用阶段,工程资料信息化管理系统的建立已经成为施工安全控制的必然要求。资料信息化管理能够通过计算机来存储地铁施工的相关信息,并根据工程进度及时进行调整和更新,也方便进行查询。管理系统能够根据工程项目的管理要求来准确、快速的完成信息处理工作,例如工程中的计算和核算问题,以及工程进度的分析问题;能够以最快的速度完成工程施工控制报表,并为工程提供高质量的决策信息。工程资料的信息化管理不仅能够提升处理信息的速度,而且能够使施工管理工作更加规范,帮助监理工程师提高工作效率,也能提高施工控制的有效性。资料信息化管理系统能够在决策时根据工程的动态情况给予指示,并指导工程施工的开展。
5、做好地铁工程施工现场的消防安全管理工作。实际上,地铁工程的施工空间是非常小的,在狭小的空间中,装饰装修以及各种系统设备的安装交叉作业非常频繁,在施工过程中,一些如油漆、土建模板、装修装饰材料及系统设备的包装材料等易燃品随处可见,如果施工现场的管理不够规范或是现场的临时用电管理不规范,发生火灾事故的几率将会大大增加,如果在如此狭小的施工面积下发生火灾,想要进行灭火以及救援工作都是十分困难的,因此必须做好地铁工程施工现场的消防安全管理工作。具体的方法应是先做好施工现场的动火管理工作,在地铁工程施工中的一些常见的如切割和焊接等明火作业,必须事先办理动火的申报手续,同时在动火作业现场配备消防器材,并检查动火环境的四周是否存在易燃易爆物品,如果存在应立即将其清理,各方面的工作都确认无误后,方可进行动火作业。
6、做好施工现场临时用电的管理工作。地铁工程的施工现场立体交叉作业非常普遍,如装饰装修单位、土建单位以及机电设备的安装单位等,这些施工单位在进行施工作业时,都必然面临临时用电的使用。如果在施工现场对于临时用电没有明确的管理要求或者管理不规范,就很容易导致火灾事故以及触电事故的发生,这些事故都是在建筑行业发生概率很高的安全事故,所以必须做好施工现场临时用电的安全管理工作。施工现场临时用电的电力系统应采取电源中性点直接接地的三相四线制的低压电力系统,同时还应对其进行保护,一般的保护系统为TN-S的接零保护和三级配电两级保护,同时施工现场的临时用电的保护工作还必须做到“一箱、一机、一闸、一漏”,另外负责施工现场临时用电管理人员也必须受过当地安全生产监督局的专业培训工作,施工的作业人员必须持有专业的电工作业资格证,在施工现场所有作业人员都必须持证上岗。
7、加强施工技术、施工安全交底。地铁项目在实施过程中,根据施工方案和施工组织设计施工,下达施工任务的同时必须进行安全技术交底,各工种、各工序、各分部(分项)工程的安全技术交底,固定作业场所的工种可定期交底,非固定作业场所的工种对不同作业部位,不同作业内容,进行分单位、分部、分项工程定期交底,并要有交底人签字,交底要交到作业人员,不能只交到班组长,防止只有班组长知道安全交底内容,而其它作业人员不了解、不清楚的现象。安全技术交底内容应包括工作场所的安全防护设施,安全操作规程,安全注意事项等,既要有针对性,又要简单明了。根据地铁施工的特殊性,对属于危险性较大的分部分项工程,在施工前必须单独编制安全专项施工方案,对属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,施工企业应组织专家对专项方案进行论证后实施。
8、做好地铁工程临边和临口的安全防护工作。鉴于地铁工程的施工空间狭小,再加上地铁车站的站台、站厅以及设备区的构造复杂,在这些区域施工人员很多,并且施工过程中交叉作业很频繁,如果没有做好临边和临口的安全防护工作,就会出现物体打击以及高空坠落等事故隐患,为了防止这些安全事故的发生,就必须在电梯口、预留洞口以及楼梯口等位置设置安全网、盖板或是栏杆,另外对于一些正处于施工过程中的建筑物,在其出入口处也应当设置防护棚,而在一些如跑道两侧边、卸料台的外侧边以及框架工程楼周边等临边处,应设置挡脚板、防护立网以及防护栏杆,这些防护装置的高度不应小于1.2米,在这些位置处进行施工作业时,必须配备一些如防滑鞋、安全帽、安全网以及安全带等安全防护用品,为防止高空坠落,在移动手架和脚架的位置处施工作业时,作业平台的四周也必须设置防护栏杆,且防护栏杆的高度应是1米左右。
9、开展施工安全监督检查与考核评比。根据相关法律规定,建设单位在工程承包合同的安全生产条款中明确了施工单位对施工现场安全负责,要求落实安全生产规章制度和安全操作规程,加强现场安全管理,消除安全隐患,确保施工现场的安全生产和文明施工。在检查的基础上进行综合评价、考核,表彰、奖励先进,处罚不合格者。
10、重视员工的教育和技能培训,提高施工者各方面的素质。在当下科学信息技术飞速发展的背景下,员工的素质对于企业至关重要。要培养一支高素质的员工队伍,抓好教育、技能培训和学习是安全管理工作中一项十分重要的环节,同时它也是提高全体建设者安全素质的最重要手段之一。如,特种作业人员,经常性教育培训各级作业人员等方式,使全体建设者人人懂安全,人人讲安全,人人重视安全生产。
11、改善工地作业安全环境文化与物质文化。可以在施工工地上进行简易的绿化。像在一些空闲的地方放置可移动的盆栽花草,在工作车间周围或操作现场添加绿色等偏暖色的背景感染和稳定施工者的情绪,让他们作业中感到轻松,从而使施工的不安全行为在轻松中得到纠正。建造作业人员适用临舍,便于统一管理,改善作业人员住宿环境。广泛进行宣传教育,组织安全知识比赛,寓教于乐,既娱乐员工又发展企业文化,把安全生产意识落实到每个员工日常施工与生活中。
结束语
建设地铁工程不仅可以缓解城市交通压力、方便百姓出行,同时也为一个城市乃至一个国家的长足发展意义深远。正是由于地铁工程的巨大影响力,研究如何确保地铁施工安全就成了一项紧迫而意义重大的事情。我们要在认识我国地铁施工安全存在的问题和隐患的基础上,结合地铁工程的特点及难点提出积极而又行之有效的措施,以减少地铁安全事故的发生,保障人民群众的生命及财产安全。
参考文献
[1]谢正光.北京地铁安全管理的探索与实践[J].现代城市轨道交通,2012(8).
关键词:溜矸井;深孔爆破;炮孔验收
Abstract: with the mine production mechanization degree unceasing enhancement, as a traditional method of coal blasting fall coal mining machinery has gradually be replaced. However, blasting method as a means, in underground coal mine are still widely used, in some ways or other methods cannot replace. In this paper the author of underground coal mine deep hole blasting technology in this paper.
Keywords: sneak bottles well; Deep hole blasting; Blast hole acceptance
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
前言
一般而言,深孔爆破是指孔径大于50mm、孔深大于5m,以台阶形式推进的爆破方法。其优点在于可采用大型机械,提高效率;有利于推广先进爆破技术;技术经济指标合理,钻爆成本降低。一般可分为B级爆破(Q≥200t)、C级爆破(100t≤Q
一、深孔爆破主要特点与钻孔设备的选择
深孔爆破主要特点为:1)钻孔、破碎、清运等机械化作业程度高,作业人员操作方便,降低了劳动强度;2)破碎质量、大块率相对硐室爆破要好,爆堆比较集中,使装运进度大大加快,生产效率提高,工程综合成本下降,适于规模生产;3)可以采用毫秒延时爆破、预裂和光面爆破技术,使破碎质量得到改善,爆破的有害效应得到控制,确保稳定,最大程度降低地质灾害。
深孔爆破中炮孔直径与钻孔设备的选择密切相关,选择钻孔设备应按以下几个方面来考虑:1)按爆破工程总量和工程进度要求,计算出钻孔的总延米和分月钻孔延米进度;2)按钻孔总延米和分月进度,选择设备类型,由设备效率和备用率计算所需设备的数量;3)根据单位的经济技术条件和工程的效益来审验所选设备是否可行。一般大型井下煤矿宜采用孔径100~150毫米的潜孔钻机;对边坡进行预裂或光面爆破宜用。
二、施工过程中降低潜孔钻机的钻孔误差的措施
1)正确地修建平台。钻机平台是钻机作业的场地,平台修建是预防钻孔误差重要环节。2)正确地架设钻机。钻机架设的三要点为:钻机对位要准,为了保证钻机在同一平面上对位开孔,在钻机平台上利用钢管作为钻机移动轨道。钢管一般架设在边坡线外30cm处,连接并固定垫实,再根据设计的孔距用油漆在钢管上标明孔位,以保护对位准确。钻孔方向要正,钻孔方向正就是要使炮孔垂直于边线,并保证相邻孔相互平行并处在同一边面上。钻孔角度要精,钻孔角度是爆破坡面平整、光滑的保证,一般的做法是在钻机机架上吊一重球,以调整钻孔角度。 三、以深孔爆破开凿溜矸井为例来介绍煤矿深孔爆破施工技术施工技术
溜矸井常规的反井施工方法主要有2种:1)反井钻机施工法。利用反井钻机自上而下先打导向孔,再自下而上扩孔成一溜矸井,而后再自上而下刷大到煤仓设计断面。这种施工方法具有钻进速度快、施工安全等优点;但设备购置与维护费用高,设备体积大,要求施工现场有较大的空间,对施工人员素质要求也高,而且中小型矿井还存在井巷断面小,设备入井难的问题。2)普通反井施工法。先自下而上开挖溜矸井,然后自上而下将溜矸井刷大到煤仓设计断面。其缺点是坑木消耗多,施工中易发生矸石堵塞溜矸井或砸坏木框等事故,施工速度慢、工人劳动强度高、工效低。下面我来谈谈深孔爆破反井施工法:
1、溜矸井施工背景
煤矿A采区煤仓是该矿井下采区煤仓中最大的一个,在矿井生产后期,采掘相对集中在井田东翼,造成运输形势紧张,因此要求A采区煤仓容积能够缓冲A采区的产量,缓解产与运的矛盾。
2、溜矸井施工方法
溜矸井布置在煤仓中心,Φ1.5m。先用地质钻机沿煤仓中心线钻1个Φ108ram的中孔,连接煤仓上、下硐室。中孔的主要作用是导向和提升。
溜矸井施工是整个工程的关键,所占工期较长、施工难度最大,所以设计深孔爆破,溜矸井爆破炮眼用地质钻机施工,钻机安设在煤仓上口。
溜矸井施工采用自下向上的反井施工法施工,人员站在吊罐上作业。在上部硐室相连的巷道内安装1台JH一8型回柱绞车作提升绞车,在煤仓上部硐室顶部中心安装1个导向定滑轮,绞车提升钢丝绳通过定滑轮和导向孔与吊罐相连。绞车提升吊罐到达预定操作位置后,罐内人员伸出稳罐装置稳住吊罐,蹬上罐顶平台,销上防坠器,即可进行装药作业。装药结束后,进行瓦斯检查和装药联线,松下吊罐,放炮出矸,完成1个循环作业。按此方式完成溜矸井施工。
3、溜矸井爆破设计
1)炮眼布置。溜矸井为圆断面,Φ1.5m。以提升孔为第2自由面,沿其周围在Φ600mm的圆周上等距离布置4个炮眼,即内圈炮眼;周边眼(外圈炮眼)布置在以提升孔为中心、Φ1.5m的圆周上,等距离布置10个炮眼。2)炮眼直径。选择炮眼Φ54mm,要求眼底水平误差≤10‰。3)爆破深度。溜矸井全深分4次爆破,单次爆破深度为5m。
4、溜矸井施工要点
(1)严格控制中心孔及溜矸井炮眼施工质量,要求中心孔水平误差≤5‰,溜矸井眼水平误差≤10‰。2)装药结构从上至下:水柱(约1.0m)、粘土炮泥(O.2m)、药卷、粘土炮泥(1.0m)。3)升降信号联络。分别在回柱绞车及吊罐内安装声光信号装置,信号线沿已掘进的巷道敷设,确保联络畅通。作业过程中,绞车司机必须坚守岗位。4)放炮前,放下的吊笼应距出矸处10m左右。为防止放炮后绳孔堵塞,在钢丝绳末端接上1段废旧钢丝绳,用来回拉动的方法疏通贯通孔。5)每次提升前都应仔细检查提升钢丝绳、滑轮及钢丝绳与吊罐的连接情况,确认无误后,方可升罐作业。6)在下部巷道进风处安设1台1.5kW扇风机,配Φ400mm风筒,随吊罐升降通风。
5、炮孔验收
炮孔验收的主要内容有:1)检查炮孔深度、角度和孔网参数是否符合设计要求;对个别有变化的孔位要做好记录和标志;对个别孔深与设计孔深相差较大的浅孔应重新加深;对超深过大的适当回填;孔数不足,应补孔;2)复核前排炮孔的抵抗线;与设计有出入的炮孔应修正装药量;3)孔口的岩屑或杂物应清理干净,堵好孔口,防止杂物落入孔内;对已堵孔,应补钻或补孔;4)对有水的炮孔应用高压风将孔内水吹干净。为防止口外水流入孔内,可在孔口用黏土做围堰。 根据施工经验,炮孔深度检查不够深的主要原因有:1)主观原因是个别操作人员未按设计要求深度钻孔;2)炮孔钻凿过程中,岩粉吹得不干净;3)炮孔边壁破碎岩石掉落孔内造成卡孔;4)孔口周围有碎渣或杂物被碰入孔内。 深孔爆破装药过程中出现堵孔的原因有:1)用炮棍测孔时,碰动了岩壁的破碎岩块,造成该处突出而卡住药包;2)装药时将孔口的岩渣碎块碰入孔内或将孔壁破碎岩块松动,造成堵孔;3)炸药卷的直径大小不均,过大的部分被岩壁卡住下不去;4)在有水孔中,炸药卷的比重小或受到水的浮力而使药包下降速度减慢造成堵孔;5)有的堵孔往往是起爆药包被卡住,这是因为起爆药包外面有脚线或黑胶布容易被岩壁卡住而引起的。 为防止堵孔应采取的措施有:1)钻孔时,要把孔口四周碎渣和杂物清理干净;2)钻孔中,要把孔内岩粉吹出吹净,防止回填;3)钻孔完成后,用稻草、纸袋或塑料等堵住孔口,防止碎渣、杂物被人碰入或被雨水冲入孔内。 发现炮孔有水,应把炮孔内的水排除,可用高压风吹或水泵抽水,也可用爆破法排水,如果使用这些方法,仍然无法把水排净,就应该采用防水炸药装药。
四、煤仓的施工
溜矸井施工完成后,自上而下将溜矸井断面刷大到煤仓设计断面,施工时采用普通钻眼法施工:风钻打眼,炮眼深度1.2m,循环进尺1.2m。最外层钻眼采用光面爆破,光爆方法与平时掘进巷道时的光爆方法相同。随刷随挂网锚喷支护,煤仓上下锁口同煤仓整体同时施工。
最后,实践证明采用深孔爆破,施工方法简便,施工速度快、安全性好、经济效益高。该项技术处于国内煤炭企业领先水平,在井下立煤仓、溜煤眼、暗立井等工程施工中可广泛采用。该项技术处于国内煤炭企业领先水平 ,在井下立煤仓、溜煤眼、暗立井等工程施工中可广泛采用,具有良好的推广前景。
【参考文献】
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