浅谈隧道施工技术的发展与研究

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  摘要:隧道施工环境复杂,加之在设计过程中很难完全掌握工程地质、水文地质状况,所以,在整个施工期间,除遇有规范明确的事项外,还会有许多问题须依赖于判断来确定。在隧道施工质量监理过程中,仅仅简单地遵循规范规定,按设计文件办理显然是不够的,还须充分理解規范的本意和设计文件意图,应在调查研究、分析的基础上,运用隧道工程的知识和经验,作出符合工程实际的判断,进而采取可行的措施,确保工程施工质量,这就是隧道施工质量监理的特点。
  关键词:隧道施工;技术;发展
  目前,在隧道施工中,采用量测监控技术,及时掌握隧道开挖中围岩的动态,检验支护效果,这就是在观察的基础上,作出经验判断,还根据量测数据,做出对岩石力学的评价,从而修改设计和改变施工方法,使之更加适应具体施工环境。因此,在隧道施工质量监理工作中,应充分重视对施工量测所获数据的分析及分析结论的运用[1]。隧道结构是隐蔽工程,内在的质量问题事后很难发现,且一旦出现质量缺陷很难采取措施弥补,因而隧道施工质量监理工作要针对各个施工环节进行,做到不留有缺憾。
  1现代公路隧道工程特点
  在进行隧道施工时,必须充分考虑隧道工程的特点,才能在保证隧道安全的条件下,优质、快速、低价地建成隧道建筑物。隧道工程的特点,可归纳如下:
  (1)整个工程埋设于地下,因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用;(2)公路隧道是一个形状扁平的建筑物,正常情况下只有进、出口两个工作面,相对于桥梁、线路工程来说,隧道的施工速度比较慢,工期也比较长,使一些长大隧道往往成为控制新建公路通车的关键工程;(3)地下施工环境较差,甚至在施工中还可能使之恶化,例如爆破产生有害气体等;(4)公路隧道大多穿越崇山峻岭,因此施工工地一般都位于偏远的深山峡谷之中,往往远离既有交通线,运输不便,供应困难,这些也是规划隧道工程时应当考虑的问题之一;(5)公路隧道埋设于地下,一旦建成就难以更改,所以,除了事先必须审慎规划和设计外,施工中还要做到不留后患。
  当然,隧道工程也有很多有利的方面,例如施工可以不受或少受昼夜更替、季节变换、气候变化等自然条件改变的影响。
  2公路隧道施工的难点
  2.1工程材料特性的不确定性
  隧道工程材料所涉及的材料,除了支护材料性质可控制外,其工程围岩均属于难以预测和控制的地质体。地质体是经历了漫长的地质构造运动的产物,不仅包含大量的断层、节理、夹层等不连续介质,而且还存在着较大程度的不确定性,这主要体现在空间的分布和随时间的变化。
  (1)空间上的不确定性。对于隧道工程围岩,不同位置围岩的地质条件(岩性、断层、节理、地下水条件、地应力等)存在着差异,人们通过有限的地质勘察、取样试验,仅仅是对整个工程岩体的特性进行抽样分析和研究,很难全面掌握整个工程岩体的地质条件和力学特性。
  (2)时间上的不确定性。即使对于同一地点,在不同的历史时期,其地应力、力学特性等也会发生变化,这就是时间上的不确定性。尤其开挖后的工程岩体特性除随时间的变化外,更重要的还与开挖方式、支护形式和施工时间与工艺密切相关,这常常是一个十分复杂的变化过程。
  2.2工程荷载的不确定性
  对于隧道工程,工程围岩的地质体会对支护结构产生荷载,加上它自身又是一种承载体,因此,不仅作用到支护结构上的荷载难以估计,而且由于此荷载又是随着支护类型、支护时间与施工工艺的变化而变化,所以对于隧道工程的计算与设计,一般难以准确地确定作用到结构上的荷载类型和量值大小。
  2.3破坏模式的不确定性
  工程分析的主要目的在于为工程设计提供评价结构破坏或失稳的安全指标(如安全系数、可靠性指标等)。对于隧道工程,其破坏模式一般难以确定,因为它不仅取决于岩土体结构、地应力环境、地下水条件,而且还与支护结构类型、支护时间与施工工艺密切相关[2]。
  3公路隧道施工技术及其应用
  隧道为地下线性建筑工程,隧道施工属地下作业,存在许多不安全因素,主要有坍方、冒顶片帮、危石坠落、爆破和运输事故、机械伤害、瓦斯爆炸、岩爆、涌水、放炮、其他伤害等。所以,隧道和地下工程施工技术安全管理,必须贯彻安全第一和预防为主的方针,强调“领导是关键、教育是前提、设施是基础、管理是保证”。提高企业的“施工技术安全、劳动卫生、生产附属辅助设施、宣传教育”综合水平,达到改善劳动条件,保护劳动者在生产中的安全和健康,从而提高劳动生产率和企业的经济效益。为此,必须做到以下几点:
  (1)开工前应作好施工准备工作:认真组织进行设计文件的校核和现场施工调查;选择合理的施工方法,编制施工组织设计;对施工场地统一规划,并做好临时工程与附属辅助设施等,以利文明施工和安全生产。
  (2)隧道施工,必须遵守有关施工规范,以及国家、交通部现行有关技术标准和规则、规程等规定、指示。同时要认识到,隧道施工安全,既是安全问题也是质量问题,例如开挖中喷锚支护质量就直接威胁着施工安全,故要把质量与安全同等重视起来。
  (3)参加施工的领导干部、技术人员、管理人员、操作工人,都必须遵守干部的“责任制”与工人的“岗位责任制”,熟悉安全生产的管理和操作规定,贯彻“安全第一”的思想和“预防为主”的方针。建立“安全网”及开展事故预想活动[3]。
  (4)加强施工技术管理,合理安排工序进度和关键工序的作业循环,组织均衡生产。及时解决生产中的进度与安全的矛盾,统一指挥,避免忙乱中出差错、抢工期中忽视安全而发生事故。
  (5)加强通风、照明、防尘、降温和治理有害气体工作,注意环境卫生,保护施工人员的身心健康。
  (6)经常进行安全技术教育、制订相应的措施;做好技术交底,严格技术管理;试验和推广新技术、新工艺、新设备、新材料时,必须制订相应的安全措施,经批准后实施。要把依靠科技进步当作安全生产的根本出路,不断地开发新技术、新工艺、新设备提高安全生产的管理手段[4]。
  (7)各种机械电力设施、安全防护装置与用品,应按规定进行定期检查,试验和日常检查,不符合要求者严禁使用。
  (8)所有进入工地人员,必须按规定佩戴防护用品,遵章守纪听从指挥;同时加强安全保卫,禁止闲杂人员进入。
  (9)必须执行日常和定期安全检查制度,填报各种安全统计报表,分析安全动态,提高安全管理水平。
  (10)特殊工种必须经专业培训,考试合格后方准独立操作、并持证上岗。《特种行业人员安全技术考核管理规则》(GB 5306—85)规定的特种作业范围有:电工作业、起重机械作业、爆破作业、机动车辆驾驶,金属焊接(气割)作业等[5]。
  结论
  从目前我国公路隧道的发展趋势来看,在今后很长一段时间内,仍将以矿山法为主,而作为矿山法发展的新奥法已成为当前应用最为广泛的隧道施工方法,总之,针对不同的隧道形式,要采取不同的隧道施工技术和方法。
  参考文献
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  [2]张建. 新建隧道施工对既有隧道应力影响的分析[J]. 铁道建筑,2014,01:34-36.
  [3]张培磊. 铁路隧道施工亟待解决的若干技术问题探讨[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊),2014,01:118-119.
  [4]刘艳林. 对高速公路隧道施工技术及控制要点的探讨[J]. 黑龙江科技信息,2014,01:235+260.
  [5]吴锋涛. 高速公路隧道施工的安全管理分析[J]. 江西建材,2014,03:160+165.
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