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由于地層地質的復雜性,大跨軟巖隧道工程仍然面臨著以下幾個急需解決的關鍵問題:
1)對圍巖變形的判斷與控制。
對于軟巖隧道圍巖變形的研究主要集中在三個方面:a.從理論方面對變形機理進行研究;b.選擇合理的施工工法對圍巖變形進行控制;c.運用有限元或其他數值模擬的手段對圍巖的變形量和變形趨勢進行預測。從眾多的學術論文和科研成果中不難發現,對于圍巖變形的機理多是采用連續性介質理論進行分析,而實際工程中的圍巖是非連續的,它是巖塊和結構面在三維空間的一種非定向關系。尤其是對于地質狀況比較復雜的軟弱圍巖,都是由多種物理成分組成的,且各物理成分的大小、多少及分布具有很大的隨機性。但是,在實際的研究和應用中,例如采用數值模擬的方法對軟巖隧道圍巖變形進行分析時,又必須運用巖體的本構關系,這本身就是存在問題的,更不要說計算結果的準確性了。不論是理論分析還是數值模擬都沒有辦法對圍巖的變形量進行準確的判斷。這將引起另外一個問題,就是在采取控制變形措施時,通常采用的是依據相似工程經驗制定施工方案,并沒有針對不同的變形量采取相應的控制措施,因此變形控制措施也具有一定的盲目性。另外,隧道施工中變形可以達到1.0m甚至更大,軟弱圍巖變形本質上屬于大變形問題,然而巖體力學中使用的彈塑性變形理論雖然對材料的非線性進行了考慮,但是嚴格意義上仍屬小變形理論。
2)對合理支護時機的探討。
隧道二次襯砌施作時機始終是隧道界討論的熱點問題,二次襯砌的支護時機是保證二次襯砌長期穩定的關鍵。特別是對于軟巖大變形隧道,如果二次襯砌施作過晚,則可能造成初期支護變形過大而無法控制,以致隧道失穩;但如果施作過早,則不利于地應力的釋放和充分發揮圍巖的自穩能力,從而使二襯受力過大而導致開裂,降低了隧道結構穩定性。因此,合理確定二次襯砌施作時機是保證隧道施工階段和長期運營階段安全性的關鍵。但是現階段,對于隧道二次襯砌支護時機的研究仍然沒有形成系統的體系。研究者多根據具體的工程背景選擇不同的巖石彈塑性模型,采用的確定合理支護時機的判定方法也各有不同。對于二襯支護時機的影響因素的分析也多是針對單一影響因素,并沒有綜合考慮。
2軟巖隧道的發展與展望
為了滿通建設的需要,將不可避免的遇到更多的軟巖隧道工程。圍巖大變形的控制問題仍然是未來軟巖隧道工程需要解決的關鍵問題。從根本上講要更深入的研究圍巖的變形機理,找出適用于實際工程地質狀況的圍巖的本構關系。在施工的過程中,超前地質預報要貫穿整個隧道的開挖過程,監控測量要及時跟進。對于具有代表性的工程要完善施工工法,以便以后類似工程經驗借鑒。隧道是地層圍巖和支護結構共同組成的復雜受力體。支護是一個過程,一個好的支護方案要讓這一過程與圍巖變形過程相協調??紤]到軟弱圍巖的蠕變特性,圍巖的自穩能力是與施加相關的,因此二次襯砌的支護需要一個合理的時機。反過來理解,如果要確定合理的二襯支護時機,首先要對圍巖的蠕變特性和變形機理進行充分而深入地分析,只有在此基礎上,才能選擇適當的支護時機和支護形式以及確定合適的支護參數。由于目前的研究多針對二次襯砌的支護時機探討,應該將整個支護過程統一起來,形成與不同圍巖級別、不同斷面尺寸、不同開挖方式、不同支護參數相對應的系統的支護方案,以及更完善的施工工法。
3結語
由于地層地質的復雜性,大跨軟巖隧道工程仍然面臨著以下幾個急需解決的關鍵問題:
1)對圍巖變形的判斷與控制。對于軟巖隧道圍巖變形的研究主要集中在三個方面:
a.從理論方面對變形機理進行研究;
b.選擇合理的施工工法對圍巖變形進行控制;
c.運用有限元或其他數值模擬的手段對圍巖的變形量和變形趨勢進行預測。從眾多的學術論文和科研成果中不難發現,對于圍巖變形的機理多是采用連續性介質理論進行分析,而實際工程中的圍巖是非連續的,它是巖塊和結構面在三維空間的一種非定向關系。尤其是對于地質狀況比較復雜的軟弱圍巖,都是由多種物理成分組成的,且各物理成分的大小、多少及分布具有很大的隨機性。但是,在實際的研究和應用中,例如采用數值模擬的方法對軟巖隧道圍巖變形進行分析時,又必須運用巖體的本構關系,這本身就是存在問題的,更不要說計算結果的準確性了。不論是理論分析還是數值模擬都沒有辦法對圍巖的變形量進行準確的判斷。這將引起另外一個問題,就是在采取控制變形措施時,通常采用的是依據相似工程經驗制定施工方案,并沒有針對不同的變形量采取相應的控制措施,因此變形控制措施也具有一定的盲目性。另外,隧道施工中變形可以達到1.0m甚至更大,軟弱圍巖變形本質上屬于大變形問題,然而巖體力學中使用的彈塑性變形理論雖然對材料的非線性進行了考慮,但是嚴格意義上仍屬小變形理論。
2)對合理支護時機的探討。隧道二次襯砌施作時機始終是隧道界討論的熱點問題,二次襯砌的支護時機是保證二次襯砌長期穩定的關鍵。特別是對于軟巖大變形隧道,如果二次襯砌施作過晚,則可能造成初期支護變形過大而無法控制,以致隧道失穩;但如果施作過早,則不利于地應力的釋放和充分發揮圍巖的自穩能力,從而使二襯受力過大而導致開裂,降低了隧道結構穩定性。因此,合理確定二次襯砌施作時機是保證隧道施工階段和長期運營階段安全性的關鍵。但是現階段,對于隧道二次襯砌支護時機的研究仍然沒有形成系統的體系。研究者多根據具體的工程背景選擇不同的巖石彈塑性模型,采用的確定合理支護時機的判定方法也各有不同。對于二襯支護時機的影響因素的分析也多是針對單一影響因素,并沒有綜合考慮。
2大跨軟巖隧道的發展與展望
為了滿通建設的需要,將不可避免的遇到更多的軟巖隧道工程。圍巖大變形的控制問題仍然是未來軟巖隧道工程需要解決的關鍵問題。從根本上講要更深入的研究圍巖的變形機理,找出適用于實際工程地質狀況的圍巖的本構關系。在施工的過程中,超前地質預報要貫穿整個隧道的開挖過程,監控測量要及時跟進。對于具有代表性的工程要完善施工工法,以便以后類似工程經驗借鑒。隧道是地層圍巖和支護結構共同組成的復雜受力體。支護是一個過程,一個好的支護方案要讓這一過程與圍巖變形過程相協調??紤]到軟弱圍巖的蠕變特性,圍巖的自穩能力是與施加相關的,因此二次襯砌的支護需要一個合理的時機。反過來理解,如果要確定合理的二襯支護時機,首先要對圍巖的蠕變特性和變形機理進行充分而深入地分析,只有在此基礎上,才能選擇適當的支護時機和支護形式以及確定合適的支護參數。由于目前的研究多針對二次襯砌的支護時機探討,應該將整個支護過程統一起來,形成與不同圍巖級別、不同斷面尺寸、不同開挖方式、不同支護參數相對應的系統的支護方案,以及更完善的施工工法。
3結語
畢業設計是培養學生綜合運用學過的各種理論知識來分析和解決實際問題的能力,是本科教學過程中不可或缺的一環。畢業設計的目的應該著眼于提高學生的能力,例如培養分析問題和解決問題的思路,擴展所學專業的知識面,加強鞏固所學的理論知識等。隧道工程專業畢業設計的主要目的有:
1.通過畢業設計可以讓學生把所學的理論基礎如結構設計原理、結構力學等和專業知識有機的融會貫通,并在指導老師的幫助下,進一步完善自身的專業素養,彌補自身的不足,鞏固所學知識;
2.畢業設計是學生畢業前的最后一次完成的綜合性作業,它能夠讓學生重溫本科階段的各科內容,對隧道工程及相關專業知識有一個整體的把握,為畢業后的工作和深造提供更加扎實的理論基礎和專業知識;
3.學生獨立完成畢業設計,可以培養獨立自主的意識,提高獨立分析問題和解決問題的能力,通過獨立完成文獻的查閱和資料的搜集培養學生親力親為、敢為人先的精神;
4.隧道工程的實際工程中,仍然有很多需要創新的地方,畢業設計可以培養學生求真務實,勇于創新的精神;
5.檢驗學校在本科四年的教學成果,從中發現教學過程中的不足。土木工程涉及廣泛、內容龐大,畢業設計是學生所學知識的大綜合大貫通,畢業設計的好壞直接關系到學校教學質量的好壞和學生本身專業素養的好壞。提高學生的畢業設計質量對于提高高校的教學品質和學生的就業競爭力具有十分重要的意義。
二、畢業設計存在的問題
(一)畢業實習方面
畢業實習是學生在畢業時通過動手去親自體驗和實踐本專業的專業技能和專業知識,但如今很多高校的畢業實習已經背離了這個基本思想。以隧道工程為例,我們可以指出的有:首先,出于安全、經費等多種因素的考慮,大部分高校的隧道工程系不讓學生親自參與,而僅僅局限于現場參觀,他們畢業實習基本上都是在已經建好的隧道中進行參觀,指導教師現場講解,對于正在施工的部分基本上是不會允許學生進去的。這樣對學生來說沒有現場見過隧道的施工就沒有一個直觀的感受,就不能根據現場所見的到各種施工情況聯系書本上的相關知識,從而提出自己的疑問,顯然這不利于學生把所學知識運用于實踐中去。其次,很多學生本身沒有意識到畢業實習的重要性,他們認為即將進入工作崗位,以后有的是時間去實踐。而把畢業實習更多的看成去完成學校交給的一個任務。同時在這段時間很多學生忙于找工作而忽視了畢業實習。最后,學校在畢業實習的投入不足。由于經費投入到教學科研方面的投入產出相對較高,很多高校把經費投入到教學科研中而忽視了畢業實習的投入,導致學生的實習地點不具代表性,沒有經驗豐富的工程人員現場指導甚至沒有動手的機會,這也無形中使學生認為學校也不重視畢業實習,學生本身就會更加怠慢。
(二)指導教師方面
指導教師主要存在以下幾個方面的問題:
(1)很多高校在教學和科研方面更加傾向于后者,甚至學校會給老師下達任務,如必須發多少篇論文,必須爭取到多少科研經費,必須獲得多少獎項等,這就導致了很多老師把工作重心放在了自己的科研項目上,而很少投入精力去檢查學生的畢業質量。
(2)隧道工程中很多老師都有自己的工程項目,所以他們一般都把時間精力放到自己的項目中去了,甚至根本無暇顧及學生畢業設計。
(3)部分老師沒有實際工程經驗,有部分隧道工程老師甚至沒有參與過隧道的設計和修建等,另外部分老師缺乏指導畢業設計的經驗,在指導學生畢業設計時顯得力不從心,導致部分學生畢業設計的質量不高。三是許多老師把往屆畢業設計的題目稍加修改甚至不改就給本屆學生,這就使得學生在做畢業設計時存在僥幸心理,認為即使做不出來也可以去會抄往屆的設計,而不會獨立的去思考和解決畢業設計中的問題。
(三)學生方面
學生方面的問題主要體現在以下幾個方面:
(1)前期準備工作不足。
(2)學生缺乏主動思考的能力。很多畢業設計幾乎都是一個套路,很少有創新的地方。
(3)學生在做畢業設計時往往會忽視相互交流的重要性。由于每個人的題目都有部分差別,因此大部分都是自己埋頭苦干而忽視了同學間相互交流的作用。
(4)缺乏把知識相互串聯起來的能力。
(5)很多學生的畢業設計都存在抄襲問題。部分學生平時不認真學習,完成畢業設計有困難,就在其他學生做完畢業設計后抄襲別人的。
(6)對畢業設計的認識不清楚。很多學生認為畢業設計是能拿到學位證和畢業證的前提,他們是為了拿證而去被動地完成畢業設計,認為只要設計合格了就可以畢業了。而對畢業設計的質量好壞不關心,僅僅只是能過通過答辯就行。
三、提高畢業設計質量的方法與思路
(一)培養學生嚴謹求實用于創新的學習態度
指導老師在指導學生畢業設計時應該著力于培養學生的學習態度,鼓勵學生嘗試不同的方法來完成設計。在畢業設計遇到問題時,老師不應該有問必答,而是鼓勵學生通過互聯網圖書館等資源去尋找答案。指導老師應該避免高高在上德高望重的思想,積極和學生探討所遇到的問題,適時引導學生思考問題,對學生在畢業設計中浮躁錯誤的態度及時進行批評并督促學生改正。
(二)提高指導教師素質,改善指導方法
指導教師素質參差不齊,應對畢業設計指導老師進行提前培訓,講授怎樣定題怎樣輔導等問題。各老師也可以分享往年指導畢業設計的經驗供其余老師揚長避短。同時應進行崗前的思想培訓,提高老師對設計的認識程度和重視程度,以良好的工作作風來幫助學生完成畢業設計。老師在指導過程中應不斷總結學生在畢業設計中的問題,思考出現這些問題的原因和解決方案,為后續指導提供經驗指導。另外還應注意學生在設計過程中的通病,指導過程中著重強調該類問題。對待不同學生采用不同的指導方法,因材施教、因人而異。嘗試不同的畢業設計指導方法,例如,有條件的情況下可以讓經驗豐富的設計人員定期進行隧道設計講座、可以讓學生自由組隊對同一工程進行多方案的設計,來多方面探索最適合本屆學生的指導思想。指導老師在指導學生畢業設計時應重在引導而不是直接告知。直接的告訴答案會讓學生形成一種依賴心理,這不利于培養他們自己尋找資料和答案的能力。老師可以在大方向上為學生導航,而要求學生自己去查閱相關文獻資料,培養學生獨立解決問題的能力。
(三)提高畢業設計的管理能力
畢業設計不僅僅是指導老師和學生的事情,也是學院乃至學校的事情。學院和學校的教學管理部分應該加大對畢業設計的管理,制定科學的管理模式。例如,在畢業設計時,應該隨時抽查指導教師的指導情況和學生畢業設計的完成情況。必要時可以邀請除指導老師以外的隧道工程系老師進行提問抽查。管理部門同時應該認真聽取老師、專家和學生的意見,不斷完善對畢業設計的管理和評價體系。畢業答辯是檢驗學生設計好壞和老師指導好壞情況的最終體現,院校應該切實深入實際,把握答辯這個最后的關卡,在最后這道線上做好畢業設計的質量控制。答辯之前應制定科學合理的答辯評判標準供老師和學生參考,答辯時一旦發現某個設計達不到要求的標準,應該認真徹查找出問題并認真修改設計,直到達到能夠通過答辯的水準。
(四)多帶學生去現場
關鍵字:隧道覆蓋覆蓋規劃鐵路隧道公路隧道
一、概述
對重要的公路、鐵路實現全線覆蓋是運營商提高網絡質量的一個重要環節,是提高綜合競爭力的一個有力手段。從交通角度來看,目前大多數隧道的目的是覆蓋盲區,因此需要結合交通線路的覆蓋設計來制訂專門的隧道覆蓋解決方案。
隧道覆蓋主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等,每種隧道具有不同的特點,一般來說公路隧道比較寬敞,對隧道里面的覆蓋狀況,有車通過與無車通過時差別不大。車輛通過時,隧道內剩余空間較大,可根據實際情況選擇尺寸大一些的天線,以獲取較高的增益,使覆蓋范圍更大。而鐵路隧道一般來說要狹窄一些,特別是當火車經過時,被火車填充后所剩余的空間很小,火車對隧道的填充會對信號的傳播產生較大的影響,且天線系統的安裝空間有限,使天線的尺寸和增益受到很大的限制。另外,不管是哪種隧道,都存在長短不一的狀況,短的隧道只有幾百米,而長的隧道有十幾公里。在解決短隧道覆蓋時,可采用靈活經濟的手段,如在隧道口附近用普通的天線向隧道里進行覆蓋。但是,這些手段可能在解決長隧道覆蓋時不起作用,對于長隧道的覆蓋必須采取其它一些手段。因此,對于每段隧道的解決方案可能都會有所區別,必須根據實際情況來選定覆蓋解決方案。
在進行隧道覆蓋規劃之前,一般需要知道以下數據:
隧道長度、隧道寬度、隧道孔數(1、2)、覆蓋概率(50%、90%、95%、98%、99%)、隧道結構(金屬、混凝土)、載頻數目、隧道中最小接收電平(一般為-85dBm到-102dBm)、隧道孔間距、AC/DC是否可用、墻壁能否打孔、隧道入口處的信號電平、隧道內部已有信號電平等。
二、隧道覆蓋的信號源選擇
為了提供隧道覆蓋,一個GSM信號源與一套分布式系統是必要的。信號源的選擇,需要根據隧道附近的無線覆蓋狀況和傳輸、話務、現有網絡設備等情況來決定。隧道覆蓋所采用的信號源包括宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站等。
對于鐵路、公路隧道覆蓋來說,由于其話務量小,宏蜂窩基站作為信號源較為少用。但是,在城市地鐵隧道中,人流量大,話務量也高,這種場合不僅要覆蓋站臺,而且還要覆蓋鐵路系統出口等地方,可采用容量較大的宏蜂窩基站。
使用宏蜂窩基站的優點是可以提供更多的信道資源、擴容較為容易、單個基站覆蓋能力強;缺點是需要用電纜從BTS設備所在的機房引入信號覆蓋隧道、增加了饋線損耗、需要較大的機房等配套設備、總的投資費用高。
對容量要求不是很高的隧道覆蓋,可采用微峰窩基站。使用微蜂窩基站的優點是所需設備空間小、所需配套設備少、總的投資費用低。
如果附近有信號源可以利用,則可采用無線直放站來作為隧道覆蓋的信號源。采用直放站往往是網絡拓展的第一步,在網絡容量上升后再用GSM基站來替換。采用直放站作為信號源的優點包括:無需傳輸、綜合成本低、可將遠處的話務帶給施主小區,使小區的信道利用率更高、安裝速度快等。無線直放站有寬帶直放站和選頻直放站兩種,采用無線直放站會使得網絡管理復雜度增加,不便維護,另外在采用選頻直放站時,施主小區的頻率發生變更后,直放站的頻率也要進行調整,不利于整網規劃和優化,施主天線和重發天線需要有足夠的隔離度,造成安裝空間上有些困難等缺點。除采用無線直放站以之外,也可采用光纖直放站作為信號源對隧道進行覆蓋。
在實際工程之中,必須根據隧道長度、隧道附近的覆蓋狀況、基站分布、話務分布、建站條件等因素選擇信號源,微蜂窩基站和直放站是隧道覆蓋建設常用的信號源。
三、隧道覆蓋的天饋系統選擇
在選擇好了GSM信號源之后,則必須根據實際情況配置天饋系統,對隧道進行覆蓋。通常有三種不同配置的天饋系統:同軸饋電無源分布式天線、光纖饋電有源分布式天線、泄漏電纜。
1、同軸饋電無源分布式天線
這種覆蓋方案的設計比較靈活、價格相對低、安裝較方便。同軸電纜的饋管衰減較小,天線增益的選擇主要取決于安裝條件,在條件許可的情況下,可選用增益相對較高的天線,來提高覆蓋范圍。該方案的簡化版就是采用單根天線對隧道進行覆蓋,對于較短的隧道來說,這種方案確實是一種低成本解決方案。
2、光纖饋電有源分布式天線系統
在某些復雜的隧道覆蓋環境中,可采用光纖饋電有源分布式天線系統來替代同軸饋電無源分布式天線系統。它更適用于覆蓋地下隧道(地鐵隧道)和站臺。采用光纖饋電有源分布式天線系統的主要好處包括在室內安裝的電纜數減少、可適用更細的電纜、采用光纜可降低電磁干擾、在復雜的網絡中設計更靈活等,缺點是成本高。
3、泄露電纜
采用泄漏電纜進行隧道覆蓋,是一種最為常用的方法,這種方法的好處在于:
可減小信號陰影和遮擋,在復雜的隧道中采用分布式天線,手機與某特定天線之間可能會受到遮擋,導致覆蓋不好;
信號波動范圍減少,與其它天線系統相比,隧道內信號覆蓋均勻;
可對多種服務同時提供覆蓋,泄漏電纜本質上是寬帶系統,多種不同的無線系統可以共享同一泄漏電纜,考慮到在隧道中經常使用某些無線系統(尋呼系統、告警系統、廣播等),采用共享一條泄漏電纜的方法,可省去架設多條天線的工程。
泄漏電纜覆蓋設計是一項非常成熟的技術,其設計方案相對簡單,本文不作重點分析。下面重點分析采用普通同軸饋電無源分布式天線進行隧道覆蓋的設計方案。
四、隧道的無線傳播
無線電波在隧道中傳播時具有隧道效應,信號傳播是墻壁反射與直射的結果,其中直射為主要分量。華為公司基于ITU-R建議,根據試驗數據對傳播模型進行了修正,得出一簡單實用的隧道傳播模型,用于進行隧道覆蓋設計,該傳播模型為:
Lpath=20lgf+30lgd―8dB
其中:
1.1施工單位安全生產主體責任不落實
對培訓工作重要性認識不足,安全培訓走過場,員工缺乏應有的操作技能和應急能力,安全防范意識不足。特種作業不能做到持證上崗。施工組織不當,現場管理存在較大隱患。安全措施不到位,盲目搶施工進度,忽視了安全管理和施工質量。物資采購環節存在漏洞,材料以次充好、進場把關不嚴,設備缺乏有效維護。安全檢查和隱患排查流于形式,不能及時發現和整改事故隱患。甚至個別單位非法轉包,以包代管。
1.2監理單位履職不到位
施工組織設計審查不嚴,日常監管不夠,關鍵工序監理不到位,不能及時發現和督促整改事故隱患。
1.3勘察設計周期、方案不合理
勘察設計的前期研究時間緊、任務重。設計單位為了在短期內完成勘察設計任務,往往勘察工作和設計工作同時進行,綜合地質勘探手段不足,造成地質情況認識不清、繞避不良地質方案研究不足。
2對策與措施
在安全管理中,領導者的安全方針、政策及決策占有十分重要的位置。做好隧道工程安全管理,項目管理者要樹立事故“零指標”、隱患“零容忍”的管理理念,從設計、招投標、合同管理、物資供應、施工管理等環節入手,完善管理制度、彌補管理缺陷,從而降低工程風險,保障工程安全。
2.1建設單位要夯實安全基礎
建設單位要站在整個項目管理的高度,健全安全管理組織機構,明確項目部各部門、監理、施工單位等參建各方的安全責任,完善安全管理制度,施行安全問責制,強化安全責任落實;加強招投標環節管理,嚴格審查承包商資質和業績,吸納資質好、經驗豐富的隊伍和人員參與項目建設;與參建單位簽訂合同時簽訂安全管理協議,強化參建單位的安全責任意識;制定合理的工期,避免搶工期忽視了工程質量和安全管理;合理安全投入,加強監管,??顚S茫乐拱踩Y金挪用;建立黑名單制度,及時清退不合格的參建單位與人員。
2.2把好人員、設備、材料入場關
某些單位為了中標,投標時把資質符合、經驗豐富的人員放入標書,在施工組織環節時通過人員變更方式用經驗較差甚至資質不符合要求的人員來替換標書中的人員。而設備不滿足施工要求通常是施工進度慢、施工質量差的主要因素。鋼筋、水泥、沙石等主要材料不滿足要求是直接影響隧道施工質量的重要因素,由于施工質量導致坍塌等事故是常見現象。因此,必須嚴格把好人員、設備、材料入場關。
2.3重視參建人員的培訓工作
所有項目建設行為都需要人來實施,做好人員培訓是安全管理工作的重中之重。甲方現場代表往往很大程度上影響著施工現場管理水平,因此首先要加強對甲方現場代表的培訓。培訓內容應包括工程管理基本知識、監理常識、類似工程案例等,使其具備代表甲方現場代表的基本業務素質。建立甲方現場代表評優、淘汰和獎懲機制,鼓勵甲方現場代表不斷提升自身水平。施工、監理等參建單位更要重視員工培訓工作。所有員工必須經過崗前培訓,特種作業人員做到持證上崗。安全技能培訓和安全意識培養并重,讓每一名員工從執行制度開始接受施工安全的培訓教育,逐步形成行為規范,逐步從感性上升到理性,再由理性上升到通過意識的能動性來指導施工安全工作,做到可以在工程施工中及時預見隱患、消除隱患。
2.4把握隧道施工安全管理的關鍵環節,抓好技術防范措施的落實
設計單位應按照《油氣輸送管道隧道設計規范》合理選擇隧道穿越位置,對地質復雜隧道要加強現場技術交底、指導和配合工作,及時處理各類變更設計,加強技術服務。隧道施工要加強超前地質預報、判釋工作。對復雜地質隧道施工,要把超前地質預測預報作為必施工序納入到作業循環當中,并貫穿整個施工過程。加強隧道圍巖量測和綜合分析,堅持把圍巖量測納入工序管理,通過量測及對圍巖變形段和變形速率的量測,分析其變形趨勢,為調整支護參數提供充分依據,確保初期支護方案的安全可靠。對可能存在瓦斯突出的地層,要配備瓦斯監測、報警設施,加強預警監測和通風。隧道施工要保持充足的照明,電氣設備設施應滿足防水、防爆要求,避免電氣事故發生。加強火工品管理,嚴格火工品分庫管理、出庫、施工、回收管理,設置避雷裝置,嚴禁在隧道內臨時堆放火工品,嚴禁帶火種、香煙進入隧道,以防引發事故。加強進出洞管理,做好進出洞人員登記,防止無關人員進出對施工安全造成不良影響,同時有利于事故狀態的人員搜救。選擇合理的渣場位置,重視渣場擋土墻的施工質量,防止因棄渣場坍塌誘發滑坡或泥石流。
2.5加強重點要害部位和直接作業環節的監管,杜絕“三違”現象
對現場違章作業、安全生產措施不落實的,監理可隨時簽發停工令。對查出的隱患下發整改通知書,跟蹤檢查隱患的整改情況,實現閉環管理。建設單位可以通過抓正反面典型等形式,適時組織參建單位進行現場經驗交流,相互學習,快速提高項目整體管理水平。
2.6加強隧道施工應急管理工作
對隧道施工可能發生的突泥突水、坍塌和有害氣體窒息等事故,要有針對性地制定應急救援預案,配備必要的逃生和自救設施及裝備。反坡、有水隧道要有充足的防排水設備和有效的安全保障措施。要加強應急救援培訓和演練,提高作業人員的避險、逃災和自救互救能力。要建立健全隧道監測、預警和指揮系統,提高應對事故災難的能力。
3結語
①由于每個地區的具體環境都不相同,所以公路隧道的建設也都需要結合當地的實際情況加以更改,所以在隧道工程開工以前,首先要對施工環境進行考察,做好現場調查研究工作。
②核對設計文件和編制施工組織設計,預測隧道施工可能對地下已設結構物的影響。
③積極了解施工現場的天氣、施工材料和運輸情況,對施工現場可能會出現的用電問題、水量問題(雨水沖刷)以及材料供應等作好準備。
④對交通運輸條件和施工運輸便道進行方案比選,合理安排施工工具,現場核對隧道平面、縱面設計等。
⑤對施工地周圍的生活供應、醫療條件以及電力通信、勞動力等做好勘察,并測試周圍的水源、水質,擬定供水方案。
⑥按照公路隧道施工方案或技術的不同,工程實施前需要預先準備好施工所需要的一系列材料,比如砂石、水泥和鋼筋等,還有一些特殊的防水材料或鋼材。這些原材料在投入工程使用前都必須經過嚴格的質量檢查和篩選,堅決杜絕使用劣質材料,而符合國家規定的材料也要進行合理堆放,避免施工人員由于材料亂堆放而導致其他事故的發生。
2公路隧道工程施工中的難點和技術
2.1公路隧道建設環節的相關技術
公路隧道在施工時除了要按照隧道施工的技術規范行事以外,還需要對材料的質量進行嚴格的檢測,并圍繞新奧法原理來按照“緊封閉、勤測量”的原則來對各種復雜的施工技術問題進行處理。隨著科技的進步,隧道施工方法也比較多,比如我國常用的新奧法人工鉆爆施工等(臺車鉆爆和人工鉆爆),下面我們就人工鉆爆技術進行分析。
2.1.1洞口施工
公路隧道由于地勢原因,在洞口施工時很容易出現山體滑坡、失穩等現象,這就要求施工人員在施工時及時勘察地勢,并結合實際情況提出合理的進洞位置和加固方案,這樣才能在出現滑坡現象時及時采取措施進行防治,避免一些可能對施工人員造成的安全隱患。還有在洞口開挖之前,要及時進行邊仰坡的排水工作,檢查周邊的排水系統是否完好,避免出現水流倒灌的問題。另外,要及時清除基坑中的廢物雜物,洞口之上的仰坡坡腳如果有損壞,要及時修補,在監理工程師驗收合格之后才能夠進行下一步的施工。
2.1.2洞身的施工
完成了洞口開挖之后,先要進行超前支護,才能再進行洞身施工。洞身的施工方法有很多種,比如全段面法、臺階法、眼鏡工法和超前支護法等,而如何選擇具體的施工方案則要根據具體的圍巖情況。
2.1.3初期支護
初期支護是為了加強隧道圍巖的自承力,從而形成一個完整的支護體系,是復合式襯砌的重要組成之一,屬于早期支護。進行支護時,一定要嚴格按照規范來施工。在公路隧道建設中,部分圍巖的自穩能力極差,根據新奧法原則,需要在軟弱破碎的圍巖地段及時進行支護,控制圍巖的變形和松弛,施工過程中可以通過合理的機械和勞力組織,三臺階開挖和初期支護同時開始,同時完成,形成一個循環的兩大步驟。
2.1.4監控測量
監控測量是工程實施過程中的重要內容,細致的監控測量能為施工提供科學、可靠的監測信息,通過信息來反饋具體實際的施工情況,并進一步確保施工質量和施工安全。在這個信息化的時代,具體的數據資料在工程建設中能起到許多重要作用。
2.1.5二次襯砌
二次襯砌不僅對圍巖起支護作用,而且還美化了隧道外觀,所以襯砌質量必須要達到內實外光的效果,以保證隧道的美觀。如果初期支護的圍巖變形,且變形速率無減緩跡象,嚴重超過規范要求,初期支護多處開裂時,必須及時采用臨時應急支頂措施,如果因此影響到二次襯砌的質量,就必須對支護類型和參數進行及時調整,做到既能有效控制變形,避免塌方發生,又能保證工程質量。另外,在挑選二次襯砌所用的臺車時,要盡量挑選表面平整、接縫嚴實的大模板或整體式模板臺車,必須要滿足設計的要求,選擇合適的剛度,減少模板變形等問題,這樣才能保證襯砌表面的光滑平整,還有就是做好防排水措施,避免滲漏水。
2.2新奧法施工技術
新奧法施工是世界通用的國際工法,在隧道施工時可以根據地段的不同來選擇性采用鉆爆法施工,實施光面爆破。在具體操作中,要以維護和利用圍巖的自承能力作為出發點,盡量減少對圍巖的擾動,可以考慮采用“中洞超前,預留光爆層,光爆擴邊”的復式開挖法。首先開挖導洞,根據隧道斷面尺寸來確定導洞斷面大小,鉆孔前測量中線和水平線,按畫好的炮眼位置和順序鉆孔,裝藥和填炮泥與一般隧道爆破相類似;然后再二次開挖,根據隧道情況的不同來確定導洞挖掘的深度;最后開挖光爆層,通過復式開挖法讓光面爆破痕留存率達到90%以上,使隧道開挖輪廓與設計輪廓更加吻合,降低圍巖的擾動,能夠很好地體現出新奧法的施工優點。
2.3施工過程中的難點管理
2.3.1施工進度問題
由于公路隧道工程的復雜性,很容易出現一些突發的危險問題,所以為了能夠確保工程能夠在工期內完成,必須做好相應的管理工作。在施工過程中,必須嚴格按照執行公司所制定的各種管理制度,將責任落實到個人頭上,在設計工程方案時,要對工期做好科學合理的安排,對施工團隊和現場的管理人員做好相應的專業培訓工作。
2.3.2對工程質量的檢查
如果將劣質的材料投入工程使用,會造成非常大的安全隱患,因此必須要加強對施工整個過程的質量監督和管理,需要監督部門建立和完善質量監督管理體系,將責任落實到個人頭上,嚴格按照質量驗收制度的規范來對工程質量進行監督和檢測,發現問題,必須要嚴查,這樣才能大大減少工程質量問題。
3結束語
準備階段的監理也可以被稱作事前控制,對于發現隧道建設過程中存在的質量、安全隱患及時發現效果較好,能夠幫助工程施工減少不必要損失。在這一階段,監理需從以下幾個方面展開:
1.技術交底
監理部門應組織現場施工隊伍與隧道工程設計方進行技術交底,交底工作最好選在工程建設位置進行。交底需要將重點放在控制點的測量與水準點的測定方面,對相關資料二次確認,以免施工過程中出現問題需要返工。
2.圖紙審核
對施工圖紙進行技術審核,找出設計中存在的不合理之處,一般而言,隧道工程的設計需要耗費較長時間,設計人員在進行實地考察之后當地環境可能會發生小變動,例如周邊住民建設了小型建筑或開挖溝渠等,造成現場施工受到阻礙。特長隧道工程的圖紙必須嚴格審核,并將審核后的圖紙上交到總監理處。對圖紙的審核包含許多方面,例如施工環境的審核以及施工技術是否適應于圖紙設計要求。
3.施工材料
隧道工程施工涉及到的材料以及施工設備較多,材料采購應確保質量,避免出現使用時材料缺失問題。施工單位在進行采購時,應對已經采購在施工現場的原材料以及相關配件嚴格檢驗,并測試材料使用效力。材料檢驗合格后,應將材料進購單、檢驗單等一同向上級監理部門遞交,并展開見證實驗。實驗數量約保持在原實驗五分之一,沒有通過檢測的材料嚴禁在隧道施工中使用。
二、施工過程中的監理要點
1.“零進洞”施工的監理
目前,在隧道施工過程中更加注重環保理念的灌輸,由此產生了“零進洞”概念。零進洞施工的監理首先要確保施工已經對原有地面做出了復測,并將復測結果結合設計要求,之后確定進洞方案。為了保障鉆孔的方向正確,讓之后鋼管的延伸能夠順利達到原地面,在洞口開挖時不能使用仰坡施工,而應該確保套拱離地面有一定空隙。在施工監理過程中,應分開兩次展開施工,隧道剛開始的兩米套拱需要當次完工,即全斷面施工。剩余套管的施工能夠起到防護與穩定導向作用,位置選擇只需根據原本設定的地面線落到實處即可。在洞門施工時,應將時間設定在雨季之前,避免施工時雨水對水泥等材料產生質量影響,影響混凝土所受應力,造成日后隧道在使用時產生裂紋。洞門外部襯砌應該與內襯采用相同材料,以整體灌注方式展開施工。若隧道洞口設計在較淺路段、洞口部位土質較為酥松或存在偏壓現象,應在施工中盡可能少地進行仰坡與外邊工作。具體施工上,可以先開設一個臨時洞口,待二層施工完成一段時間后再對臨時洞口進行防護修坡。
2.掘進施工的監理
掘進是特長隧道施工中的重要環節,對這一施工項目的監理需要嚴格進行。具體而言,對掘進的監理需要從以下幾個方面展開:(1)導線監理檢查隧道中導線設置是否符合要求,包括導線路線以及測量的準確性。若在監理過程中使用中線法時發現其延伸長度達到導線原設計邊長的兩倍以上,還需要對導線展開引伸測量。(2)圍巖監理監理掘進開挖是否符合設計圖紙要求,并檢測隧道中圍巖類型。圍巖的差異性會影響到施工掘進進度,可能在開挖時造成危險,因此需要確保圍巖與設計的一致性,對施工起到預防事故產生的效果。(3)爆破監理對于隧道工程而言,爆破技術的運用是加快施工進度、縮短工程周期的有力舉措,但爆破若沒有進行嚴格檢測可能會對隧道洞口造成較大影響。因此對爆破的監理需要將重點放在爆破技術與爆破用藥量方面。同時,還需確保隧道在正式爆破前已經進行了預裂爆破或是光面爆破。
3.防水板焊接監理
傳統施工中,防水板的焊接都是通過電烙鐵或是熱風機來完成,即使采用了雙焊縫方式,也不能保障隧道在使用過程中不會因為雨水的侵蝕造成焊縫滲漏,因此在質量方面無法保障。由此可見,對防水板焊接的監理應將重點放在焊接方式上,避免施工人員延續傳統焊接方法。目前,隧道工程的焊接已經要求使用爬焊機,雙焊縫是自動形成的,因此質量較傳統方式更優。研究發現,采用爬焊機來對防水板進行焊接能夠在充氣實驗中達到標準。因此,監理應確保施工采用的是現代化焊接技術,保障隧道工程質量。
4.初期支護的監理
初期支護包含項目較多,有格柵拱架的監理、C20噴射混凝土的監理、砂漿錨桿的監理以及鋼筋網片的監理。在開挖面施工時,應確保支護施工的跟隨性,盡可能縮短圍巖在空氣中的暴露時間,避免圍巖位置發生改變,以免圍巖在施工過程中發生脫落,造成安全事故。另外,支護的建立還應注重鋼筋網片的施工質量,并確保噴射混凝土施工的平整。在初期支護項目完工后,可以根據工程設計圖紙檢查施工地段的排水板管安裝,使用ф160PVC對波紋管進行打孔。設備的安裝地點選在邊墻部位,使用防水布將其包裹。包裹完成后,需在上部使用大小在4厘米左右碎石,清洗干凈后填充。在隧道兩側需要設立通道,讓隧道存在排水溝,以免日后雨水淤積在隧道內。
三、監理重點環節
1.放線
高程控制點與放樣的位置在距離上一般為5米,只需保障線性平順、位置精準即可。在施工完成后,應對已鋪設點看進行復測,保障電纜鋪設的有效性,便于日后施工順利進行。
2.找平
找平主要是基底方面,在放線過程中,將基底所需標高標注出來,并且使用標號相同的混凝土找平。找平的監理目的在于基地表面的施工控制,若基底不能保持平滑狀態,之后的支模施工會受到影響。
3.鑿毛
鑿毛工作應設定于電纜溝槽的施工前段時間。具體而言,鑿毛需要使用風鎬,將溝槽結合面與邊墻的結合面鑿毛。對于溝槽較薄弱部位,可采用電鉆在溝槽上鉆孔,將直徑較小的鋼筋安置其中,確保強度達到要求。這一環節的監理需要注意,鋼筋安置深度至少應在0.1米,否則無法起到固定作用。
4.清理
在鑿毛之后,應仔細檢查溝槽內存在的淤泥、石塊等雜質。清理工作的有效程度直接關系到基底使用質量。試想,若在鑿毛后沒有對溝槽中的雜物進行清除,淤泥或松碴可能會對電纜外表皮產生摩擦,影響電纜使用安全,縮短使用壽命。
5.襯砌
無論襯砌屬于何種類型,都需要確保其范圍在隧道界限之外。同時,襯砌的重點應該放在二襯上,主要監理內容為二襯的設備、原材料以及混凝土配比方面。另外,還應對二襯臺車的穩定性與施工強度進行檢測,查看拼裝之后以及結構尺寸是否滿足施工設計要求。
四、結語