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【关键词】 公路桥梁;勘察设计;问题;对策
公路桥梁的设计应该在深入研究施工当地地理、气候、水文环境等因素的前提下,进行设计方案的选定,还要对桥梁的结构形式和地质、结构物之间的关系进行一对一的、细致入微的协调。在即爱上的在即爱上大家的话题加上的话题。
一、公路桥梁的设计特点
公路桥梁的建设本身就躲在山区等地势条件不好的地域,具有地理环境恶劣、地质条件多变、水文特征和周边环境地形复杂等一系列特点,公路桥梁的建设所要面临的条件就比较严峻,鉴于公路拐弯、斜坡陡较多,公路桥梁中高墩长桥和墩台样式都比较多。弯坡桥的设计建造受路线技术指标的影响很大,公路非常频繁地跨越、避让障碍物,公路设计中就会相应采取长而大的纵向坡度、大横坡、斜跨路过山谷等复杂的技术手段,相应的,公路的桥梁设计要根据公路的路线走向来设计,所以在公路桥梁中,弯坡斜桥占据了很大的比例。另外,高墩长桥也较为普遍,这是因为地形的特殊性,受发生的地质运动和水文特征影响,较为平缓的U型谷和较为陡峭的V型沟谷分布较多,这让公路桥梁的设计显现出桥墩高且单位距离内造型变化多的特性,另外,由于公路的高线位以及依照河谷修建的形式,桥梁就会顺应地较为绵长。出于对地形变化多、公路和公路桥梁需要平顺相接等因素的需要,墩台形式较为多见。
二、公路桥梁路线选择需要注意的问题
公路桥梁设计不仅仅要考虑地质、气候等等客观因素,还要考虑技术实施可能性、构造物运输转运是否方便,还要考虑所设计桥型的经济指标是否符合当地的经济条件。因此公路桥梁设计方案多方面、全方位进行论证,根据地理环境、施工条件、地区经济等各方面因素进行论证,从而选取建造桥梁的最佳方案,达到节约费用又保证质量的目标。同时,应该在设计和施工过程中注重对周边环境的保护,和与周围景观的协调性,施工方应该采用科学的施工方案,按照合理的施工进度,运用科学的施工机械进行工作,避免对山体和植被的破坏,防止泥石流等地自然灾害现象的发生,减少对施工地水流的污染。
三、公路桥梁设计殊情况的处理
1、深谷地带桥梁设计方案
首先,桥梁上部结构设计中,相等长度、矩度的T型结构桥梁,或者是简支空心板等桥梁是比较常见的,在这种结构上的设计也是较为成熟的,所以桥梁设计者建设者完全可以结合要施工桥梁的具体实际情况参考成熟设计,加以些微改动即可。其次,桥梁下部结构中的桥墩设计:在实际及运作使用情况中,等截面的圆柱桥墩和方柱桥墩是应用最为广泛的,但如果桥墩较高的话,就会运用阶梯形的实心柱桥墩或者变截面空心桥墩等。在桥梁下部结构设计中,不能忽略桥墩自重,所以有限元法是分析高墩稳定性的最常见的方法。最后是桥梁下部的桥台设计:在实际建造中,桥台运用比较广泛的几种是重力式U台、柱式台、薄壁式台等,需要根据建筑工程的实际情况进行选择。
2、不良地质路段路基处理方案
注重路基挖掘:路基的挖掘需要掌握好当地的地理环境,保证不对当地的地理环境造成危害,在路基挖掘中,必然会受到水的侵蚀,因此,建造良好的排水工程关系到路基的强度和稳定性建设。严谨路基材料的选择和施工填充:在施工过程中一定要根据当地的地质,选择合适的材料进行路基填充,从而保证路基的质量。路基的填充材料直接关系到以后建成公路的质量和使用寿命,好的并符合当地地质的材料对路基进行填充,必然可以提高路基的质量,从而提高公路的质量,使公路可以承载更重的运输工具,促进公路运输的发展,保证交通运输行业的进步。路基压实方案的选定:利用大型的碾压机保证路基构造的严实,尤其是边坡部分的严实,以保证边坡稳定,能够防止具有腐蚀作用的材料的入侵,同时要依据施工设计的有关规定对公路路基的压实程度进行精确施工从而提高公路路基的建设质量,保证公路的建设质量。
3、破损路面的治理防治
养护管理人员职责明晰化:在公路桥梁的养护过程中,指挥调度方要加强对养护管理工作人员的宣传管理力度,让大家将工程养护中容易出现的问题铭记在心,提高工作人员对问题的危害性认知,尽量避免问题的出现,或者在问题刚出现时能够及时发现,进而进行整改,避免进一步的损失。使得人员职责明晰化,加快一人一岗一责制的推广。严格按照养护程序和工艺进行养护管理是确保建筑工程质量的前提,所有实际操作人员、技术人员以及管理人员都应该认真执行这一标准,不要图省事省工进行违规操作。
公路养护单位应努力提高公路养护质量,相关工作人员应深入研究公路养护管理中可能遇到的种种复杂的情况,制定一个科学合理的公路养护管理规划并认真组织实施。交通管理部门更要提高管理水平,在合理利用管理费用的基础上,提高管理效率,确保养护管理工作能够真正到位。还可以建立绩效考核制度,促进员工的发展。应当根据长远发展的需要,把员工的教育培训作为一个系统的工程,将培训提升到公路事业发展的层面上来,建立多层次、多渠道、多形式的员工培训,快速提高员工的综合素质,以促进员工的发展和公路桥梁养护管理力度的提高。
4、公路桥梁隧道设计技术
首先是加强注浆,加固堵水技术,注浆是加固围岩的重要手段,可以加固地层,保证围岩的承载力,填充由于衬砌出现的空洞,使其承受的压力保持均匀,从而达到阻止衬砌结构被破坏的目的。隧道所建之处,地质结构都比较复杂,地表和地下的结构都有所不同,加强注浆,就是要保证,地上和地下的受力程度达到一种均衡状态,已达到其加固衬砌结构和防止渗水、漏水的目的,保证隧道的正常使用,提高隧道的安全性能。然后要对隧道周围的自然边坡进行改造加固。
在隧道建设过程中,不可避免的要对周围的自然边坡进行改造,以适应隧道的建立。由于隧道建立必然引起周围边坡结构的改变,保证周边结构不会对隧道造成影响,便成了在修建隧道过程中需要解决的问题。在修建隧道过程中,要对周围的地势进行准确的勘察,在因隧道建立引起地质改变的情况下,也要对周围地质进行合理的结构抽换,以保证周围地质符合隧道,保证隧道的顺利建造及以后的养护。
四、公路桥梁设计中应该注意的问题
在建造施工过程中减少对环境的破坏,减少工业垃圾的堆放、舍弃,减少高填深挖等破坏山体结构或者地质结构的做法。
公路桥梁设计要保持元建造地所有的河道溪流功能,在不破坏原有水系的前提下进行建造工程和合理利用水资源。
高架桥梁在经过良田、森林时应该优先考虑保护植被而不是资金问题。
在多U型和V型深谷的地区,尽量采用小跨度高墩建设方法。
桥梁建造多在地形较软的地域进行,要注意地形的保护,还要时刻加强建筑工人的安全意识。
在桥梁建设能够满足基本的实用功能的前提下,积极打造简洁明了、不过分复杂、便于施工的桥梁建构结构体系。
桥梁建构结构形式要注重考虑行车舒适,桥梁使用年限长,比较耐久,以及建成投产运营后桥梁养护要比较便利。
结语:
在实际操作建设中,问题远远不止这些,因为施工的具体的场地的不同,公路桥梁的建构的顺序以及需要注意的事项也不同,同时因为桥梁使用功能的差异(运输货物还是旅客等),建造技术指标也不尽相同。所以,对于设计人员和建造方来说,在科学仔细地资料并且分析透彻之后,才能根据每个地段的不同情况,进行论证考查,最后再选取公路桥梁的最佳设计方案,确保公路桥梁如约建设,并在建成后投入使用、自如运转。
参考文献
【摘 要】伴随着我国经济的不断快速发展以及科学技术的进步,近几年来,我国公路建设得到快速发展,公路隧道的数量随着公路建设的发展也在日益剧增,同时,给我国公路建设中隧道建设的预防性养护带来新的挑战,隧道养护将面临长期、繁重、艰巨的养护任务,然而,就目前我国公路建设的发展来看,普遍存在“重建轻养”现象,使隧道养护技术不能与时俱进。本文将对隧道预防性养护技术的应用作一分析。
【关键词】隧道;预防性;养护技术;应用
引言
预防性养护的理念就是,在恰当的时间对合适的路面采取正确的措施。 从预防性养护“ 恰当时间”、“ 合适路面”和“ 正确措施”三个条件分析,路面状况与技术措施是可以准确掌握的因素,“ 恰当时间”――最佳养护时间却实际影响着预养护效果的好坏,所以,确定最佳养护时间是预防性养护技术应用推广的关键。
一、隧道预防性养护的工作目标
(一)确保隧道安全、经济运营
针对隧道养护及交通的特点,制定针对性养护计划,规范工作方式与标准,提高养护质量,保证设施处于良好的技术状态,保证隧道安全、经济运营,取得良好经济和社会效益。
(二)采用全寿命周期养护理念,
主动预防性养护为使隧道养护具有较高的效费比,采用主要预防性养护,延长使用寿命,节省费用,实现隧道全寿命周期养护成本最小化;其核心是使业主以最佳养护成本得到最优质的安全运营保障。
(三)养护技术创新,提高养护水平
积极进行技术创新,开发应用新技术,推行数字化、精细化养护,借用信息化技术手段,摸索养护规律,完善工作思路、方法,提高养护水平。 实现检测自动化、分析数字化、管理信息化、决策科学化。
二、现阶段我国公路隧道的养护现状
随着我国经济的不断发展以及综合国力的加强,我国公路建设发展迅猛,据了解,我国公路建设的发展利用 20 年就完成了国外公路建设 50 年的公路建设工作,公路建设的快速发展促进了我国经济的进步,但同时,也导致“重建轻养”日益严重,隧道预防性养护工作作为公路养护中的一部分,如果不能得到及时有效地养护,将影响公路的整体运营。我国公路隧道养护现状主要表现在四个方面。即养护检测技术、养护评价技术、维修加固技术以及养护管理技术。
(一)养护检测技术
就目前我国公路隧道养护检测方法来看,已经形成了系统地隧道养护检测方法体系。其中养护对象包括机电设施、土建结构等;因为隧道养护对象的不同,在隧道检测方式上,就要根据不同检测对象的形态和结构进行具体分析,从而制定出针对性的检测方式。
(二)养护评价技术
养护评价技术在公路隧道中的应用,主要是指对隧道土建结构的健康评价。很多研究学者都对其做了具体分析,例如对衬砌开裂隧道稳定性的研究、对隧道二次衬砌在衬砌混凝土厚度减小中的研究等。无论是对哪种隧道的研究,都要按照一定的标准执行。
(三)维修加固技术
公路隧道有各种各样的病害存在,例如衬砌开裂、掉块、坍塌、劣化、损坏,衬砌渗漏水、涌水、结冰、冻胀、高压爆裂、排水不畅,仰视拱底鼓、沉陷,洞门及边样仰坡损坏,路面破损、附属设施损坏、机电设施老化、损坏等病害。对于隧道病害,一般根据结构检查结果针对病害产生的原因,按照安全、经济、合理的原则综合确定病害处理方案。
三、养护技术在隧道预防性养护工作中的应用
近年来,随着我国公路建设的快速发展,运营中的公路也逐渐增多,因为公路成年累月的运行,公路建设中“重建轻养”现象又较为严重,导致我国公路建设中隧道的养护技术止步不前。然而隧道的养护对于公路的整体运营以及可持续发展有着非常重要的作用,因此,要加大预防性养护技术在隧道养护工作中的运用。
(一)国内外隧道养护技术
经验根据对国内外隧道预防性养护技术的研究,大致有四方面经验可谈。
1.在隧道养护理念上。
家要大力提倡养护理念在公路建设中的运用,让公路建设中的所有人员对养护工作有较为深入的理解,另外,要加强对公路养护理念的认识,重新审视公路养护在公路运营中的作用,从而遏制“重建轻养”现象的发生。
2.在体制建设方面。
有关部门要分化职责,把隧道养护工作中的各个部门进行细化,让部门间各司其职,又相互合作,最终实现建设与养护和谐发展。
3.是在养护评估方面。
要注意养护方法的运用,针对不同速到结构制定针对性的养护评估方法。
4.是养护手段方面。
随着科学化、信息化时代的到来,多数国家在养护手段方面也逐渐机械化、快速化,标准化、规范化。
(二)养护工程技术
任何工程的建造离不开专业的技术手段做铺垫,公路建设也是如此,技术含量决定着工程的整体质量以及运行的年限。在隧道维护中,如果没有专业化的技术力量做保障,养护工作也不能及时、有效地完成。在隧道养护检测技术上,据调查显示,对隧道土建结构以及各种型号的机电设备的技术状况的了解是当下最大的问题;在决策技术上,最大问题是如何根据隧道的实际情况以及经济基础,制定出合理的技术状况评定等级,并完成科学的养护计划;在维修技术上,最大的问题在于如何更有效地发现病害的根本原因,在有限的时间和环境因素下,及时、有效地进行维修。
(三)养护管理技术
隧道养护工作的执行状况与养护管理技术有一定关系,专业化、规范化、科学化的养护管理技术能够促进隧道养护工作更有效地开展,为公路运营做好基础,在一定程度促进我国经济的发展。养护管理技术主要包括三个方面。意识养护管理体制,要求共组人员对养护部门以及工作人员进行合理化分配,准确定位的基础上,制定出针对性的管理措施;二是在管理理念上,要求普及隧道预防性管理理念;三是在管理手段上,要求根据隧道的具体情况及时、有效地确保管理活动的顺利进行。
四、结束语
隧道养护管理应贯彻“ 预防为主、安全至上”的原则,建立科学、完善的养护与管理体系以及安全保障系统,通过养护管理的体制创新、机制创新和技术手段创新,全面提升高速公路隧道的养护水平。
参考文献:
[1]张兴亮,孙承吉.桥面预防性养护技术的应用[J].中国公路,2012,01:118-119.
关键词:高速公路隧道运营管理
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
一、基本概况
陕西省交通建设集团公司(以下简称“交通集团”)自2006年成立以来,所辖运营高速公路里程不断增加,大部分高速公路地处山岭重丘区,桥隧比例较高,隧道管理已成为高速公路运营管理工作的重点。目前,隧道运营管理模式主要有以下三种:
第一种是成立专门管理机构。针对18公里秦岭终南山公路隧道,交通集团成立了隧道分公司,专职负责秦岭终南山隧道的安全、监控、消防、养护等工作;
第二种是设置隧道管理站。主要针对特长隧道、隧道群,目前仅有安川高速的包家山隧道,蓝商高速的李家河、秦岭隧道,延靖高速的马路山、天赐湾、墩山隧道等设置了管理站;
第三种是由运营分公司管理所管理。由运营分公司下属的管理所负责所辖路段内隧道的运营管理。目前,交通集团大部分隧道实行这种管理模式。
二、存在问题
(一)隧道运营管理体制方面存在的问题
1.机构设置。按照我国隧道管理惯例,凡超过3公里的特长隧道和隧道密集路段应设置隧道管理站。目前,除秦岭终南山隧道组建了隧道分公司,部分隧道设置了隧道管理站外,其他隧道大多无专职管理机构。经过实地调研,交通集团有不少路段是需要设置隧道管理站的,如商漫高速殿岭隧道和鹘岭隧道,以及西镇、商界、安川等高速隧道密集路段。
2.人员配置。包家山隧道管理站机构和人员至今未获批复,人员较少;安毛段凤凰山隧道、紫阳隧道建设过程中设置了隧道管理用房,但由于没有批复机构和人员编制,至今未投入使用;蓝商高速李家河隧道、秦岭隧道管理站每个站仅有4人,只能满足监控需求。
3.职责划分。隧道运营管理综合性较强,涵盖了土建、机电、交安、消防等专业领域,需要多个部门联合管理,涉及养护部、收费部、路政支队、科技质量安全部等部室,管理职责不清;运营分公司在隧道运营管理上职责划分也各有不同,在日常管理过程中存在互相推诿的现象。
(二)隧道规范及法规方面存在的问题
1.政策法规。一是危险品车辆管理需政策和法律支持。对于危险品运输管理,我国先后有十几个部委过有关法规和文件,但是,这些法律条文的重叠性太多,执行起来存在许多实际困难。在目前的危险品运输管理法规中,没有明确任何单位给隧道管理部门通报危险品运输信息,隧道管理部门如果要检查危险品,禁止危险品通过,也没有法律依据。二是紧急情况下封闭隧道交通责任不清。当隧道发生重大灾害等紧急情况,应立即封闭隧道交通,但隧道管理部门目前无权封闭,需要和交警部门沟通、协商,由交警部门决定是否封闭隧道交通。这一程序会耽误施救时间,可能会发生因施救不及时承担赔偿和法律责任。
2.技术规范。一是部分设计规范需修订。我国较早制定的隧道通风、照明、机电、监控、安全等技术规范已逐渐不能满足隧道管理要求。如隧道通风照明设计规范基础参数较为陈旧,细部参数缺项较多,导致进口段灯具布设太密,照明过度。对此,省厅专门出台了《高速公路隧道照明系统设计指导意见(试行)》作为对原有规范的补充和完善。二是现行技术规范对公路隧道安全等级没有规定,导致在设计、运营管理过程中,隧道安全设防尺度无法把握,设置过高会造成不必要的浪费,设置过低不满足行车需求,留下事故隐患。三是缺失隧道运营管理行业标准。我国至今没有一部公路隧道运营管理手册。虽然交通集团、各运营分公司都不同程度地制定了隧道运营管理手册,但水平参差不齐,内容涵盖不全,管理工作的程序和标准不明确,起不到有效的指导作用。
(三)隧道消防安全方面存在的问题
1.消防验收与评价体系。经了解,我国目前尚无公路隧道防火安全标准,现在执行的公路隧道防火设计标准,基本上参考工业与民用建筑的防火标准,缺项、不适应的地方较多,执行起来也存在许多困难。公路建设项目竣工验收无隧道消防专项验收,我省的公路隧道消防均未通过陕西省消防总队的验收,无法评价隧道内消防设施是否达到设计标准。
2.救援队伍的能力水平。国家对于消防救援管理实行“属地管理,企业自救”的原则,交通集团作为高速公路管理单位,是所辖隧道消防救援的自救主体,但交通集团现有的消防自救能力和水平难以应对较大火灾事故。目前,除秦岭终南山隧道组建了专业的消防救援队伍外,其他运营公路均无专业的消防队伍,存在设备和人员短缺,救援方法不专业,培训教育跟不上等问题。一旦隧道出现火灾事故,地方消防队伍由于路途较远而不能及时到达现场施救,自救队伍由于能力水平有限,可能会发生救援不及时、救援方法不当等问题。
3.消防人员的权益保障。目前,各运营分公司对于消防人员的管理有两种方式,一种是从收费、治超岗位抽调,另外一种是临时招聘退伍军人。抽调人员从事消防管理工作,很多人在工作一段时间后便主动提出要恢复原岗位,原因是在同等待遇下,隧道消防管理劳动强度大,工作危险性高,承担的责任也大;临时招聘的退伍军人,受劳动法的限制,在工作满3年时必须辞退,否则需签订无固定期限合同,造成消防人员不固定,有消防管理经验的人员流失,消防管理工作不断 “从零开始”。
4.消防水源。受近年自然气候影响,我省河流、湖泊出现断水现象,特别是冬季枯水季节,隧道高低位水池、消防蓄水井普遍缺水,隧道内消防用水不能正常供给,多数隧道出现消防管道内无水状态。运营分公司只能采取就近寻找水源,购置大型水泵抽水,成本较高。陕北地区只能采用灭火器代替消防管道,灭火效果较差。
5.安检站的运行与管理。目前,在秦岭终南山隧道北口和包家山隧道南口设置了安检站,对过往货车进行安全检查,确保了两个特长隧道的安全运营,但也存在一定的漏洞。一是由十天高速经恒口立交前往重庆方向的危险品车辆无法进行检查,使危险品车辆进入包茂高速安毛段紫阳隧道(8公里)和凤凰山隧道(5公里)。二是对客车携带危险品无法进行检查。实际上,有许多客运车辆存在非法改装拉货、私藏危险品的情况,有很大一部分危险品车辆漏检。
(四)隧道养护管理方面存在的问题
1.日常保洁。蓝商高速、吴靖高速过往车辆主要以货车为主,且拉煤车居多。重载货车行驶时多采用喷淋制动措施,造成沿线隧道内侧壁、拱顶、检修道、标志标线、机电设施等污染严重,尤其是隧道侧壁的瓷砖(涂装)和拱顶涂装,极易污染且清洗难度大、费用高。
2.路面病害。特长隧道内水泥混凝土路面易出现磨光、断板等病害。由于混凝土路面病害处治周期较长,受外界干扰因素较多,影响车辆正常通行。部分隧道检查井设置在路面中心部位,极易损坏且不易维修,维修过程中需压缩车道宽度,安全隐患大。隧道内排水设施易受泥沙、钙化物堵塞,清理难、费用高。
3.交安设施。各运营分公司普遍反映LED诱导灯在交通事故中损坏严重,维修需撬开检修道盖板,施工难度大、成本高。调研中发现,大部分车行通道与隧道主线正交,未设计加宽弯道,导致车辆掉头困难,损坏周边设施。
三、建议
(一)健全隧道运营管理体制
对未设置隧道管理站的路段,应根据实际情况逐步增设管理站。优先考虑交通流量较大、事故率较高的隧道密集路段;对已设置隧道管理站的路段,按照监控、消防、机电等工作需求配置专业管理人员。
(二)完善隧道消防安全管理机制
建议委托具有专业资质的消防单位定期对交通集团所辖隧道消防设施进行检查(类似于桥梁、隧道定期检查);对消防用水匮乏的隧道,采取就近打井的办法提供备用水源,确保隧道消防安全;在十天高速各收费站入口对危险品车辆进行安全检查,确保安康至毛坝段特长隧道的运营安全;建议在重要路段各收费站车道安装危险品自动检测报警设备,加强对客运车辆危险品的检查。
(三)优化建设期间设计方案
建设期间设计方案应充分考虑运营管理和养护成本,隧道内装饰应尽量少,建议取消侧壁瓷砖或涂装、拱顶涂装,保持原有水泥色;中短隧道内路面采用沥青路面; LED诱导灯应设在检修道顶部边缘;隧道内排水设施应充分考虑日后的养护维修,采用易排查、易清理、易恢复的设计方案;检查井应设置在车道的中部,不宜设在车辆轮迹带位置;车行通道设置宜与隧道主线斜交,并加宽入口弯道。
【关键词】 隧道施工 通风技术 通风设备
1 应用工程简介
1.1 工程概况
某隧道设计为双向四车道分离式布置。左线全长6868m,纵坡-2.10%,隧道洞身段为直线,出口位于R=1250m的曲线上;隧道右线全长6848m,纵坡-2.10%,隧道洞身段为直线,出口位于R=1100的曲线上。隧道沿南北向展开,最大埋深470m,属深埋石质特长隧道;隧道设计为双向四车道分离式布置,设计紧急停车带每洞各8处,行车横洞与人行横洞各8处,变电所2处,静电集尘设备房及联络风道、运输通道各2处;施工中采取两端掘进的方式,单头掘进长度达3324m,设计中无斜井和竖井,也无其他通风设计。
1.2 工程地质
隧址区位于祁连山高寒亚干旱区。年最低气温-24℃,最高气温达35℃,平均气温12.4℃。冰冻期为11月至次年的3月,年平均降水量400~420mm,年平均蒸发量1592~1800mm,年平均最高气温12.4~16℃,年平均最低气温-12~-11℃。隧道穿越范围的地面海拔高程约2567~3137m,遂址处于高寒地区,海拔高度达到2260m,地貌类型属中高山岭沟谷地貌区,沟谷深切呈“V”型谷,山势陡峻,相对高差大。
2 隧道开挖方法
隧道采用进出口双向掘进施工,单头掘进长达3434m,隧道工程施工方法按新奥法组织施工,Ⅴ级围岩地段采用三台阶、上下台阶或上下台阶预留核心土法开挖,Ⅲ级、Ⅳ级围岩采用上下台阶法开挖。隧道开挖采用光面爆破,开挖时采用自制掘进作业台架,人工操作YT-28风动凿岩机打眼爆破。开挖弃渣采用无轨运输,装载机装渣,自卸车运输洞外的方式,施工通风采用压入式通风方式。由于采用无轨运输,洞内空气较差,尤其是隧道施工至2000m以上后,洞内灰尘很大,能见度太低,施工环境恶劣,严重影响施工进度和施工人员身心健康,仅靠洞口压入式通风无法满足施工要求。
3 通风方案拟定
隧道开工后,当隧道掘进长度达到150m后由于对长大隧道施工的经验不足,根据现场实际情况确定采用压入式通风方式,在洞口安装了一台110*2KW的陕西咸阳风机厂生产的通风机,随着开挖长度的增加仅靠洞口的一台风机无法满足施工要求,根据施工需要在进洞到中间位置后又串联一台75*2KW通风机。采用串联式通风方案不但有利于隧道人员的安全施工,同时也便于隧道的日常养护、维修;而且废气对居民影响小,有利于救灾。
3.1 第一阶段洞口压入式通风
隧道开挖完成150m后,根据以往的施工经验在洞口安装通风机,采用洞口压入式通风,该方案是在洞口安装了一台咸阳西安交大风机厂SD17Y-11N012.5A型通风机(功率为2×110KW,流量为1500-2250m3/min,风压为2650-6000Pa)的通风机,配备∮1.2m软风管向洞内压风。
3.2 通风安装、布置
(1)风机安装。为了有效地确保压入更好、更新鲜的空气,在本隧道进口处安装通风机,安装位置于距洞口约5m处。同时为了确保通风机运转平稳,把通风机固定在浆砌片石砌筑的1.5m高的机座上,而且采取螺杆连接牢固。另外,为了有效地避免通风机和配电柜雨淋受潮及防止他人触电发生意外,在风机和配电柜上方搭盖雨棚和护栏,并安设安全标志标牌;(2)风管悬挂安装。风管与风机连接处采用铁丝捆绑加固软风管。把风管悬挂在进洞右侧岩体或衬砌墙体上,约离地面1.5m高。安装时,每隔5m就打眼,并且安装锚杆,接着采用ф6钢筋拉线,并采用紧线器张紧,风管吊挂在拉线下。安装时值得注意的是要确保风管悬吊要稳固,高度一致,同时风管安装要和通风机控制在同一条水平线上,确保风带不打折,便于通风畅通,将软风管安装至距离掌子面20m的位置,随着掘进长度的增加,逐渐拼接风管,保证风管口与掌子面的距离不超过20m。
3.3 第二阶段压入接力式通风
本隧道施工工艺采用无轨出碴洞内污染源主要为炮烟、施工机械排出的废气、喷锚灰尘,施工车辆引起的二次扬尘,所需供风量较大,因此采用单一的压入式通风不能满足施工要求。鉴于本隧道的爆破、出碴、喷锚、打眼等施工工序随着本隧道施工长度的不断延伸,需求的通风量逐渐加大,显然隧道的通风量需求实际上是一个动态变化的过程。为此当隧道施工到1500时,洞内通风效果明显变差,由于洞内机械较多,尾气烟尘较大,运输距离过长引起的二次扬尘也逐渐增大,洞内能见度降低,严重影响施工进度、施工安全和施工人员的身心健康。在这种条件下,显然仅靠隧道洞口的通风机采取通风已经完全不能满足隧道通风的需求,因此本隧道工程采取在隧道中间再串联一个通风机进行接力式通风,以满足隧道新鲜空气的投入,确保施工安全。
当隧道洞身掘进到1500m后,采用压入接力式通风,在洞口安设一台咸阳西安交大风机厂SD17Y-11N012.5A型通风机(功率为2×110KW,流量为1500-2250m3/min,风压为2650-6000Pa),配备∮1.2m软风管向洞内压风,在距离洞口1500处安设一台咸阳西安交大风机厂SD17Y-11N012.5A型通风机(功率为2×75KW,流量为1500-2250m3/min,风压为2650-6000Pa),配备∮1.0m软风管向洞内压风。
3.4 隧道通风保证措施
(1)为了更好更有效地确保本长隧道工程的通风,确保隧道施工安全和人员身心健康,本隧道成立专门的隧道通风检修小组,专门负责本隧道的通风日常管理事情,比如风管安装,风管破损后的修补等,建立健全管理制度,加强通风的日常管理,勤检查,常维护,保证风机正常运转。结合本隧道已有的勘测设计资料所提供的里程段落长度、投入机械设备及人员数量等因素,再结合考虑一定的富裕系数情况下,预先做好本隧道的通风设计计算,以确保本隧道的施工通风风量、风速的准确,然后再科学选配本隧道施工通风所需风机、风管的性能和规格;实践证明,压入式通风的好坏与管理工作水平密切相关;(2)配备足够的备用设备,防止设备故障影响洞内施工。风机距离本隧道洞口5m布设。在隧道施工过程中尤其加强隧道的通风管理工作,并且加强对通风机械设备、通风管路的维护保养和检查。工程实践表明,所采取的通风管理技术措施,可以有效地减小隧道通风系统的故障率以及通风管路的漏风量,可有效保证隧道施工中通风系统能正常运行以及通风效果;(3)在隧道施工中,通风机必须设置两路供电系统,同时必须安装风电闭锁装置。如果一路电源停止供电,另一路电源应有15min启动,以确保通风机的运转。对于隧道施工中若通风系统或通过设施等出与异常时,例如通风风筒脱节或破坏等,则必须及时组织修复,以最快地恢复正常通风;(4)保证风管接头严密,避免车刮炮崩,以防止漏风和尽量减少漏风。
3.5 辅助通风处理措施
鉴于本隧道工程的地质较复杂,对本隧道采取爆破后,将会产生较大量的灰尘。为此本隧道工程除采取以上的通风处理措施外,另外使用以下几种辅助通风处理措施,以进一步加强本隧道的通风效果。
(1)采取水幕降尘处理措施,这种辅助通风技术对于减小通风时间相当有效。为此,本隧道在距隧道工作面30m距离处设置三道水幕降尘装置,该装置安装在边墙上。当隧道采取爆破后5min即打开水幕开关,开启约20min才关闭装置;(2)安排专人采取洞内晒水。在隧道出渣过程中采用高压水雾对渣堆进行分层洒水,对洞内路面进行洒水降尘,以有效地减小装渣过程所扬起粉尘和运输过程的二次扬尘;(3)建立一支稳定的专业的风管工班,其专门负责通风设备等的使用、管理、检查、维护、养护等工作,从而有效地确保了本隧道的所有通风设备能正常工作,确保了风管平顺,完好无损。
4 通风设施的改造
4.1 通风设施的改造
由于对独头长距离掘进经验不足,对施工通风难度考虑不周全,致使隧道开挖完成2000m后通风效果逐渐变差,由于洞内的内燃机械较多,内燃机尾气烟尘较大,洞内能见度较低,出渣过程中分2~3次进行,导致隧道出渣时间由原来的2~3h增加到4~6h左右,显然已有的通风设备无法满足隧道正常施工,为确保隧道的正常施工和施工时的安全,通过研究决定对通风系统进行改造,改造期间耗费大量人力和物力,改造费用也比较昂贵。
首先对隧道内所需风量按四种方式计算,取最大值。
(1)根据同一时间洞内作业人员数计算风量;(2)按同时爆破最多炸药量计算(压入式通风);(3)按洞内最小风速计算风量;(4)按内燃机车废气计算风量。
根据洞内风量的计算结果,拟定采用压力接入式通风和暗转射流风机通风相结合的通风方式,引进先进通风设备,在洞口安设一台SD17Y-11No2.5A(2×185kW)的山西侯马轴流通风机,配备∮1.5m软风管向洞内压风,在距洞口约1800m处安设一台隧道7-Ⅲ11.0型通风机(咸阳西安交大风机厂,功率为2×110kW,流量为866~1200m3/min,风压为960~3700Pa),配备∮1.5m软风管向洞内压风,同时在800m、1500m的位置处在已经预留好的风机预埋件上安装射流风机,并建立一支稳定的专业的风管工班,其专门负责通风设备等的使用、管理、检查、维护、养护等工作,从而有效地确保了本隧道的所有通风设备能正常工作,确保了风管平顺,完好无损,隧道通风取得了良好的效果。
4.2 通风设施改造后的效果
通过通风设施的改造和专门的工班组良好的日常管理,洞内通风有了很大的改观,洞内灰尘、粉尘、二次扬尘、炮烟等明显降低,洞内空气新鲜,氧气充足,为施工人员提供了良好的施工环境,确保了施工安全,施工进度也明显加快,节约了施工成本。
5 结语
合理的通风系统、理想的通风效果是实现长大隧道快速施工、施工人员身心健康及施工安全的重要保证。班组化和专业化的施工通风管理也是保证通风效果的关键。因此在长大隧道的通风中既要配备较好的通风设备、选择合理的通风方案,也要配备一个专业化的班组进行管理,以确保隧道正常通风,保证隧道施工安全。
参考文献:
[1]关宝树.《隧道工程施工》.人民交通出版社.2003.1.
(1)铁路运输繁忙,维修天窗短。我国重载铁路运输条件相对于国外先进国家总体上受限制条件多,主要体现在营运里程短,铁路运输繁忙,重载铁路的发展,必须走一条具有中国特色的快速度、高密度、大重量,即“速密重”并举的道路。(2)既有线路等级较低。国外重载运输线桥等级较高,允许货车轴重一般在29.8t及以上,每延米重一般在8.9t/m以上。我国既有线路等级较低,通用线路允许货车轴重不大于23t,每延米重不超过8tm。(3)桥隧多,小半径曲线多,长大下坡坡度大。朔黄铁路41%的线路位于地形复杂的山区,桥隧弯道多。其中,隧道77座,最长隧道12.8km,桥梁400余座,最小弯道半径仅为400m。大秦铁路最长的隧道达8.4km,还有两段长度分别为47km和50km的长大下行坡道。
2国内重载铁路工务工程研究进展
在既有重载线路基础设施检测、评估和强化技术、刚轨道磨耗和伤损、轨道结构优化、轨道参数优化、轮轨、钢轨打磨技术、新型重载铁路钢轨研发等方面开展了系统的研究。同时依托新建重载铁路建设工程,开展了提高新建铁路技术标准方面的研究,初步形成了较为系统的重载铁路工务工程养护体系。(1)集中修养护模式,运输与设备维修施工均衡考虑。形成了“综合利用施工天窗,确保施工任务和运输生产最大化”的供电、电务、车辆、既有线基本改造等专业施工集中修理模式,为设备修理提供了天窗,而且单个天窗时间比较长。方便线路的大机维修,有利于施工、维护效率的提高。(2)既有线路桥隧改造强化技术。朔黄铁路牵头研发了3种重载铁路桥梁强化技术:提高轴重条件下辅助钢梁、体外预应力自平衡和拼装钢桁梁;重载铁路路旁斜向水泥土桩加固新技术,提出了相应的强化设计方法[6]。大秦铁路提高了桥涵结构的耐久性,研究形成了桥梁横向、竖向、纵向加固和摇轴支座病害整治、结构物耐久性改造技术。(3)预防性维修技术。朔黄铁路研究了小半径曲线内、外侧钢轨最佳型面设计方法,提出了轨道结构配置和曲线设置参数优化方案,研制了车载式智能钢轨装置,实现了曲线钢轨的自动化管理,提出了钢轨打磨策略和技术参数,延长钢轨使用寿命50%以上[7]。大秦铁路优化了轮轨接触状态,研究了采用钢轨打磨与技术对策,优化了钢轨廓形,及时消除钢轨表面初期裂纹,钢轨使用寿命由9亿t提高到15亿t以上。(4)机械化维护设备。加大了多元化、专业化的大型养路机械的研发力度,包括钢轨打磨车、道碴清筛车、捣固车、线路稳定车、边坡整形车、线路大修列车等。其中,神华铁路成立了轨道机械化维护分公司,负责既有铁路的线路大型养路机械的专业化管理,并在在作业量、单机效率、设备管理,以及铁路安全和运能释放等方面,得到了大幅度提高,取得了显著的综合效益[8]。(5)安全检测、监测技术。朔黄铁路研发了综合检测车系统,对线路轨道、路基道床、牵引供电、通信、信号、周边环境中影响列车运行安全的技术指标和相关信息,进行实时检测,具有时空同步定位、大容量数据传输和综合分析处理功能[9]。大秦铁路建立和发展轨道监测养护体系,对钢轨动态受力、轨道状态等进行实时监测,掌握轨道状态的变化规律,并研究形成了路基基床、隧道基底进行车载探地雷达检测技术和评估方法。(6)高强度轨道结构。朔黄铁路设计和研制出2种类型的重载轨枕和配套扣件,提高了小半经曲线轨排横向阻力、轨枕抗弯储备和扣件抗钢轨倾翻能力;采用新技术和新工艺研制了新型75#~12#重载道岔,研发了3种类型的辙叉[10]。大秦铁路研究了弹条扣件轨撑、加强型弹条、横向阻力器等轨道横向加强措施。减小了脱轨系数与钢轨横向变形,提高了列车运行稳定性,改善了轨道动态不平顺状态。同时提高了轨道结构强度,减缓了小半径曲线钢轨侧磨,延长了钢轨使用寿命[11]。(7)提高新建铁路技术标准。以山西中南部铁路通道建设为依托,开展了30t轴重重载铁路钢轨、道岔、有砟轨道、隧道内无砟轨道、路基、桥梁、隧道关键技术攻关,以及设计参数、设计标准基础性研究。提出了30t轴重重载铁路有砟轨道、无砟轨道、钢轨的设计及关键参数,研制了适用于30t轴重的60kg/m钢轨12#、18#,75kg/m钢轨12#、18#一系列道岔。开展适用于新建30吨轴重重载铁路桥梁活载标准及参数研究等[12]。
3神华重载铁路工务工程技术展望