铁路隧道综合接地系统施工(精选7篇)
1综合接地系统设计原则
1.综合接地系统工程的作用是根据铁路等级,不同地区,不同设备,因地制宜采取防护措施,达到保护人身安全何设备安全的要求,遵循以人为本,系统优化,综合防护的原则,加强总体协调,全面规划,统筹考虑。
2.距离触网带电体5m范围以内的金属和需要接地的设施、设备应接入综合接地系统中。
3.距离线路两侧20m范围内的铁路设备房屋的接地装置因接入综合接地系统。
4.不便与铁路综合接地系统等电位连接的第三方设施(路外公共建筑物。公共电力系统、金属线等设施)必须采取可靠的隔离或绝缘等措施。
5.综合接地系统由贯通地线、接地装置和引接线等构成。
6.在综合接地系统中,建筑物、构筑物及设备在贯通地线接入处的接地电阻不大于1Ω。
7.贯通地线应耐腐蚀并符合环保要求,环保性能满足国家对土壤环境质量要求的有关规定。
8.沿线电力变、配电所、牵引变电所及建筑物。构筑物按照各专业要求设置接地装置后,可就近接入综合接地系统。
2隧道综合接地原则
1.贯通地线的设置应便于设备就近接入和施工。
2.隧道内接地装置应优先利用隧道衬砌的结构钢筋作为自然接地体,当自然接地体的电阻达不到要求的时候应增加人工接地体。
3.衬砌内的接地钢筋应充分利用其结构钢筋,原则上不再增加专用的接地钢筋;并在衬砌内预埋外联接地端子;接地装置应与贯通地线可靠连接。
4.隧道内兼有接地功能的结构钢筋和专用接地钢筋应满足:接触网短路电流Ik≤25KA时,钢筋截面不小于120mm2;接触网短路电流Ik>25KA时,钢筋截面应
不小于200 mm2。当钢筋截面不满足要求时,可将相邻的二根结构钢筋并接使用,使总截面积不小于120mm2或200 mm2。
5.隧道内接地钢筋之间要求可靠连接,保证电气连接。
3隧道内综合接地施工措施
1.隧道地段贯通地线铺设在两侧的电力电缆槽内,并采取砂防护措施,接地装置充分利用隧道的初期支护杆、钢架、钢筋网或底板钢筋。
2.在两侧通信信号电缆槽的线路侧外缘各设一根综合接地钢筋,每100m断开一次。用于隧道内接地极、接触网络来保护接地及接地钢筋间的等电位连接。
3.隧道二次衬砌中的接地钢筋设置。
①二次衬砌中有结构钢筋的隧道:
a.利用二次衬砌的内层纵、环向结构钢筋作为接触网络保护接地钢筋; b.接触网线垂直向上在拱顶的投影线两侧,以0.5m为间隔,各选3根纵向结构钢筋作为接地钢筋;
c.上述投影线两侧各1.5m外的其他位置,以1m为间隔,选择纵向结构钢筋作为接地钢筋;
d.在每个台车位(作业段)中部选一根环向结构钢筋作为环向接地钢筋,环、纵向接地钢筋间可靠焊接;纵向接地钢筋在作业段间可不连接;
e.每个作业段内的环向接地钢筋与两侧通信信号电缆槽靠线路侧外缘的纵向接地钢筋连接;
②二次衬砌中无结构钢筋的隧道,除接触网基础接地外,不再单独考虑接地钢筋设置。
③线路两侧的贯通地线通过隧道内环向接地钢筋实现横向连接。
4.隧道接地极设置:
①IV、V级围岩隧道,利用系统锚杆、钢拱架(或钢网片)作为接地极; ②Ⅲ级围岩隧道,利用系统锚杆和专用环向接地钢筋作为接地极(接触网基础接地);
③Ⅱ级围岩隧道,利用隧道底板的下层结构钢筋最为底板接地级;
④锚杆接地极以约一个台车长度为间隔设置,用作接地极的锚杆环向间距要求为2倍锚杆长度;接地锚杆与钢网片、钢拱架或专用环向接地钢筋可靠焊接;
在与两侧电缆槽外缘的纵向接地钢筋连接;
⑤隧道底板接地极按照1m间隔选用底板结构钢筋作为接地极钢筋,即在隧道底板的底层形成一个1m×1m的单层钢筋网;中部“十字”交叉的两根钢筋上的网格节点要求施以“L”型焊接,其他节点绑扎;底板接地钢筋网按照一个台车位的长度考虑,间隔一个台车位设置一处。
5.接地钢筋间的连接:
隧道内的锚杆接地极、底板接地极和二次衬砌内的接地钢筋等接地装置均应通过连接钢筋与两侧电缆槽靠线路侧外缘的纵向接地钢筋连接,再通过电缆槽接地端子接入综合接地系统;
6.接地端子设置:
①隧道内均采用桥遂型接地端子,不锈钢材质。
②从隧道进口2m处开始,在两侧电力电缆槽底部,每间隔100m设置一个接地端子,小于100m的隧道在中部设一处,接地端子供隧道接地设置与贯通地线的连接。
③从隧道进口2m处开始,在两侧通信信号电缆槽靠线路侧壁上,每间隔50m设置一个接地端子,小于50m的隧道在中部设一处,接地端子供轨旁设备,设施接地。
④在每个专用洞室、变压器洞室两侧壁下部设置接地端子,供洞室设备及设施接地。
⑤上述所有的接地端子均通过连接钢筋与电缆槽外缘的纵向接地钢筋连接。⑥接触网基础采用后植入安装方式,在安装基础的位置预埋接地端子,接地端子每隔约300m预留1处(每处预留2个),长度小于300m隧道预留1处(每处预留2个),具体位置详见接触网相关图纸,接地端子与二次衬砌内的环向或纵向接地钢筋焊接。
⑦在工程允许的情况下,接地端子也可根据设备、设施的接地需要来确定预埋的里程,以达到最佳接地性能并方便工程实施和管理。
⑧隧道内接地钢筋、接地锚杆、接地钢拱架(钢网片)、接地连接钢筋间均须可靠焊接。
7.隧道内各专业接入综合系统的地线种类
①信号:沿线信号设备(所有相关金属设备外壳)的安全地和屏蔽地、工作
地等。
②通信:沿线漏泄电缆悬吊钢索、通信电缆金属外皮等的屏蔽地线,通信设备接地,避雷器的安全接地。通信站、微波站、无线基站在满足综合接地总体设计原则时,可介入综合接地系统。
③电力:电力电缆的金属外皮屏蔽地线,电力变压器中性点接地线及设备外壳接地线。
④电气化:接触网的回流线(或PW)接地。
⑤其他:沿线信息化系统设备的安全地线和屏蔽地线、工作地线、无蹅轨道板、隧道内非预应力钢筋接地;沿线距接触网带电体5m范围内金属构件的防感应接地。
8.工艺要求
①接地端子应直接灌注在电缆槽或其他混凝土制品中。接地端子采用不锈钢制造、不锈钢材料的成分应满足Cr≥16%、Ni≥5%、Mo≥2%、C≤0.08%,如GB00Cr17Ni14Mo2.接地端子的端子孔规格为M16,并应配置防异物堵塞的端子空塞,方便开启。
②接地连接线宜采用不锈钢连接线,由钢丝绳、二个线鼻以及二个配套的防盗螺栓(每个螺栓上应配两个平垫圈和一个弹簧垫圈)组成。钢丝绳采用直径不大于1mm的不锈钢丝制造,总截面不小于200m㎡(Ik>25KA)或120m㎡(Ik≤25KA).线鼻与钢丝绳的连接处应能承受5KN的拉力且3min不得松动和断股。如接地设备有特殊规定,应根据相关设备要求选用接地连接线。
③引接线和设备的连接,可焊接或螺栓连接,用螺连接时应采取防松措施。④贯通地线采用35 m㎡铜缆,其连接和“T”形分支引接,采用铜制“C”形压接件进行连接,贯通地线与接地端子间的连接采用压接并栓接。压接压力不小于12t,并且地下连接处应采取防腐措施。
⑤贯通地线要求尽可能直,禁止形成环状;隧道,路堤、路型、桥梁间的过渡地段贯通地线应平顺连接。
⑥接地钢筋间应采用搭接焊工艺。焊接要求:双边焊搭接长度不小于55㎜;单边焊搭接长度不小于100㎜;焊缝厚度不小于4㎜.钢筋间十字交叉时采用直径14㎜(IK≤25KA)或16㎜(Ik>25KA)的“L”行钢筋进行焊接(焊接长度同前)。
⑦对施工中外露的接地钢筋进行防腐处理,采用外涂沥青,外包聚氯乙烯,聚苯乙烯带的方式。
⑧安装有避雷器的接触网支柱,通信,信号等弱电系统不与其共用接地点,强、弱电设备接地点间隔要求不小于20 m。
4隧道内预埋槽道施工措施
1、预埋槽道设计说明
①接触网悬挂安装采用锚杆槽道形式进行预留。
②在悬挂预埋的断面内,槽道的锚杆应与结构钢筋或结构加强钢筋焊接固定。
③所有槽道的预埋金属体应接地连接。
④预埋点具体里程与隧道施工缝统一布置,同时应满足接触网悬挂点跨距等布置要求。
⑤预埋槽道分别位于隧道拱顶,两侧拱腰及右侧边墙,同时分为弧形和直形槽道;长度为1.5m和2.5m不等。在衬砌混凝土浇筑块前后两端等距布置。
2、预埋槽道安装
①槽道定位准备,检查槽道内的发泡填充物的完整状态。
②根据台车模板上槽道的设计要求位置,在台车模板上开螺栓二次定位安装长孔,槽道两端各设一个固定点,隧道顶部槽道设置三个固定点。尽量减少模板开孔数量,开孔位置尽量避开台车支撑固定点、结构连接处,严格控制与台车边缘的距离。
③绑扎第二层钢筋后,根据设计要求测量出槽道预埋位置,于钢筋网外侧将事先焊接好的成组槽道就位。槽道后锚杆与短钢筋绑扎在钢筋网上,且与隧道接地钢筋焊接牢固,锚杆与钢筋网发生冲突时不得随意切割锚杆。随后将槽道与模板固定点位置(开孔位置)的发泡填充物扣除。
④衬砌台车移动到指定位置后,通过二次定位孔,找到并调整槽道位置。一根槽道用一个顺线路开孔,一个垂直线路开孔固定及进行调整。
⑤将“T”型螺栓穿过二次定位长孔,放入槽道,旋转90度,开孔封堵的钢板安装在“T”型螺栓上,拧紧螺母,让槽道紧贴模板,进行二次精确定位。模板上的二次定位孔需封堵密实,确保衬砌混凝土浇筑质量。
综合接地系统是将铁路沿线的牵引供电回流系统、电力供电系统、信号系统、通信及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障等需接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统。
综合接地系统由贯通地线(含分支引接线)、接地装置以及接地连接导线的构成。贯通地线及引接线采用截面积为铜当量35mm2的环保、耐腐蚀的专用地线。综合接地系统的接地电阻不大于1Ω。建筑物、构筑物及设备在综合接地系统接入点处的接地电阻不大于1Ω。
距接触网带电体5m范围内的电子信息系统设备的接地均就近接入贯通地线;线路两侧20m范围内的铁路设备房屋以及电力设施的接地装置接入综合接地系统。沿线长途通信电缆、电缆槽支架、漏泄电缆悬吊钢索等的接地均接入贯通地线。
1 桥梁综合接地工艺流程
1.1 综合接地钢筋施工要求(见图2)桥梁综合接地钢筋设置在基础、墩身、梁体内,每个部位各有不同。
1.1.1 钻孔桩接地钢筋。
每根钻孔桩接地钢筋采用桩身通长的结构钢筋代替,选取靠近承台纵、横接地钢筋的桩身通长结构钢筋,与承台接地钢筋用Φ16钢筋L型焊接。
1.1.2 承台接地钢筋。
承台底层钢筋网兼作接地连接用,钢筋网纵横钢筋与桩基接地钢筋处采用Φ16钢筋L型焊接。
1.1.3 扩大基础接地网。
扩大基础利用底层钢筋网或在基础底层铺设接地钢筋网作为接地体,网格间距1m×1m,钢筋直径为20mm,纵横钢筋采用Φ16钢筋L型焊接。
1.1.4 墩身接地钢筋。
墩身在小里程方向距桥墩外轮廓线250mm、距桥中线1.05m左右侧处设两根专用的Φ20钢筋作为接地钢筋,并相应在墩顶设两个接地端子。在地面下300mm处线路中线上小里程方向引出1个接地端子,供检测用。
1.1.5 钻孔桩与承台接地钢筋联接。
桩基接地钢筋与承台底层兼做接地联接用的钢筋网采用Φ16钢筋L型焊接。
1.1.6 承台或扩大基础与墩身接地钢筋的联接。
承台或扩大基础接地钢筋网与墩身专用的Φ20钢筋L型焊接,并加焊Φ16钢筋L型钢筋。
1.1.7 桥面纵向接地钢筋。
桥上两侧防撞墙底箱梁顶板内各设置1根纵向接地钢筋,防撞墙内侧330mm(370mm)处、桥中线左右侧550mm(595mm)处桥面保护层中各1根纵向接地钢筋,桥面纵向接地钢筋计6根。
1.1.8 桥面横向接地钢筋。
箱梁顶板内前后距梁端900mm各选择一根Φ25桥面内横向通长的结构钢筋作为接地钢筋,并与防撞墙底纵向专用接地钢筋通过Φ16钢筋L型焊接。
梁长小于100米时,保护层中前后距梁端900mm各选择一根(或在梁的中部选择一根)Φ16保护层横向结构钢筋作为接地钢筋,并与防撞墙竖向接地引出钢筋、防撞墙内侧处、桥中线两侧处保护层中纵向接地钢筋通过Φ16钢筋L型焊接。
1.1.9 防撞墙接地钢筋引出。
在箱梁顶板横向接地钢筋之间,由防撞墙底专用纵向接地钢筋,每2m引出1根竖向的Φ16专用接地钢筋。每侧14根,两侧共计28根。
1.2 桥梁接地端子每个桥墩设置3个接地端子:
桥墩地面下300mm一个,墩顶各两个。箱梁上下部共设12个接地端子:底部4个,桥面6个,接触网支柱基础2个。
(1)永久地面下300mm处墩身或承台设检测接地端子。墩身下部接地端子设在小里程方向永久地面下300mm处墩身正面,接地端子与墩身专用接地钢筋L型焊接。接地端子顶面与混凝土表面平齐。(2)墩台顶接地端子。墩台顶面接地端子设在小里程方向,左右各1个,接地端子距中线1050mm,距墩顶混凝土外轮廓线250mm,施工后接地端子顶面与墩顶混凝土平齐。(3)梁底接地端子。梁底接地端子采用专用的Φ20钢筋自桥面沿腹板向下引出,距梁端900mm,每端2个接地端子。梁底浇筑时梁底接地端子采用螺栓定位在底模上。脱模后接地端子与梁底面齐平。(4)电力电缆槽底接地端子。桥面电力电缆槽底接地端子距梁端900mm,由箱梁顶板内兼做横向接地的钢筋焊接引出,浇注混凝土时采用定位钢筋控制标高、位置。接地端子顶面高出梁面67mm,并最终与保护层表面平齐。(5)防撞墙内侧接地端子。防撞墙内侧接地端子距两边900mm,由箱梁顶板内兼做横向接地的钢筋焊接引出。浇注混凝土时采用定位钢筋控制标高、位置。接地端子顶面于防撞墙侧面齐平。(6)防护栏杆和声屏障接地端子。防护栏杆和声屏障接地端子在距两端900mm与箱梁顶板兼做横向接地的钢筋焊接引出。(7)接触网基础接地端子。由距防撞墙内侧箱梁顶板内的纵向接地钢筋,用Φ16的圆形钢筋焊接引出。与接触网基础表面齐平。
1.3 桥梁接地端子的保护
接地端子安装时在端子内填满泡沫塑料,端子头再用塑料薄膜等包裹严实,防止灌注混凝土时水泥浆进入端子螺丝口内。
施工完成后及时对端子采取胶带进行防护,电缆槽底接地端子高出现梁面67mm,可采用高67mm直径160mm的PVC管模筑砂浆保护。
1.4 综合接地钢筋及接地端子的焊接
综合接地钢筋的接续、综合接地钢筋和接地端子的焊接采用搭接焊,禁止对焊。要求单面焊焊缝长度不小于200mm,双面焊焊焊缝长度不小于100mm,焊缝厚度不小于4mm,焊缝饱满无夹渣。综合接地纵、横、竖向钢筋的连接,采用Φ16钢筋L型焊接要求单面焊焊缝长度不小于200mm,双面焊焊焊缝长度不小于100mm,焊缝厚度不小于4mm,焊缝饱满无夹渣。
1.5 接地电阻子的检测
每个部位混凝土浇筑前,测量接地极的接地电阻、贯通性电阻值。并在拆模后及时复测接地端子的接地和贯通性,确保端子合格。单点接地电阻≤10Ω,综合贯通地线上任一点的接地电阻≤1Ω,贯通性电阻值≤0.1Ω。
1.6 墩顶与梁底接地端子的连接
梁底接地端子与对应墩顶接地端子通过专用的不小于200mm2的不锈钢连接线,每片梁与桥墩等电位连接一次。
1.7 贯通电缆的铺设
贯通地线敷设于电力电缆槽中,贯通地线引出分支电缆与槽内接地端子联通。
1.8 桥墩(台)综合接地工艺流程
含钻孔桩、基础、墩台身预留接地钢筋、端子,见图5。
2 路基地段综合接地
2.1 综合接地贯通电缆的材质、规格、埋设位置
综合接地贯通电缆采用高分子导电塑料护套贯通地线,导线截面为铜当量35mm2的铜缆。路基综合接地线埋设位置:路基两侧通信信号电缆槽外侧内壁正下方基床底层内,埋深距路肩标高0.7m,距每侧线路中线4.2m,两侧各设一根。每侧贯通地线每隔50m左右(路基接触网基础位置)及公跨铁、人行天桥处各引出一根分支线,左右两侧贯通地线每500m进行横向连接一次。综合地线示意图如图6:
2.2 综合接地贯通电缆的埋设
2.2.1 施工工序流程图,见图7。
2.2.2 施工要点:
(1)路基面碾压平:路基基床底层AB组填料按正常填筑工艺施工至路肩设计高程下约0.7m时,进行路基面的碾压平整,检测合格。(2)测量定位:在路基面上测设纵向贯通地线埋设位置,(每侧距线路中心4.20m)撒白灰标识。(3)成槽:沿白灰线用切割机械或人工以锹、镐等小型工具在填筑面开挖出约100mm深、宽度约150mm的小槽。清除槽内虚碴及碎石块等坚硬凸出物,达到设计标高且平整无突变起伏,满足铺设综合接地线的要求。(4)铺设综合贯通地线:经检查合格后向小槽内回填40mm厚的粒径不大于5mm的土壤,然后敷设综合地线,地线敷设采用电缆支架,人力拉引。贯通地线接续原则上除配盘长度外不得出现人为接头,困难区段端头间隔200m,贯通地线端头处裸铜导体进行密封防腐处理。(5)分支引接及横向连接线的埋设。分支引接及横向连接线的埋设:贯通地线敷设完成后每隔50m左右(路基接触网支柱基础位置)及公跨铁、人行天桥处引出一根分支引接线,每500m路基两侧贯通地线进行横向连接一次。分支引连接线与综合贯通地线的型号、规格相同,引接线与综合贯通地线用“C”字连接器以压接方式连接,压接采用12t的专用压接钳。(6)人工夯实:综合贯通地线及分支、引节横向连接线敷设完后,回填60mm粒径不大于5mm的土壤,人工用小型冲击夯夯实。(7)保护层施工:在夯实完成后,再在地线位置上部铺设不小于100mm厚的A、B组填料。用压路机碾平压实,进行正常的路基填筑施工。
2.3 接地电阻测试
综合接地电缆埋设后,进行接地电阻测试,确保综合接地系统的接地电阻不大于1Ω。并填写“路基地段综合接地接口检查记录表”,电阻测试按500m检测一点。路基地段综合贯通地线接地电阻测试采用ZC系列接地电阻测试仪,采用直线布极法和三角形布极法或采用数字接地电阻测试仪测试接地电阻。
3 结束语
中铁四局海南东环铁路二标管段里程为DK45+700~DK137+835,线路正线长度92.166Km。综合接地工程量为:路基过轨共计158处,其中通信、信号、接触网采用Φ100mm钢管,电力过轨采用Φ150mm钢管,路基两侧电缆槽下方的基床地层中设置一根综合接地贯通地线。正线共设双线桥54座/29126.56延长米(预制、架设32m或24m双线整孔箱梁共872孔)、框架桥1座/11.78延长米,每个桥墩设置3个接地端子:桥墩地面下300mm一个,墩顶各两个。箱梁上下部共设12个接地端子:底部4个,桥面6个。接触网基础分为QJ-A、B、C三类,共计1164个;锚拉线基础为QJLX-1型,共计198个。从2010年9月份进行测试来看均符合要求。
摘要:综合接地系统是将铁路沿线的牵引供电回流系统、电力供电系统、信号系统、通信及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障等需接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统。现就高速铁路综合接地的施工工艺进行简要分析。
关键词:铁路隧道;水害问题;原因;措施
在我国市场经济的推动之下,铁路建设得到了快速发展,隧道工程的数量也在不断增加,因此保障铁路隧道安全运营具有非常重要的意义。在铁路隧道运营过程中要做好状态检测工作,针对存在的水害问题及时采取有效治理措施。通过相关研究后发现,水害问题在隧道工程中普遍存在,可称为“万害之源”。如果是在隧道建设过程中出现水害,将会严重影响到工程施工质量,增加施工的难度;如果是在隧道运营过程中出现渗漏水问题,就很可能造成衬砌裂损、隧底吊空等病害,从而影响到隧道工程的安全运行。因此,必须加强对隧道工程水害问题的治理,保障隧道工程的安全运行。
1铁路隧道的水害问题原因分析
根据相关调查数据,在我国现有的运营铁路隧道中,大约有70%的隧道存在水害问题,而该问题的根本原因在于设计方面存在缺陷。铁路隧道属于永久性建筑物,其设计基准期一般为80~100年。在运营初期,质量良好的铁路隧道不会出现水害问题。如果在隧道建设前缺乏完善的地质勘查,工程和水文地质资料不足,进而无法准确判断隧道所经断层带、破碎带的位置,则必然会影响设计方案的合理性和可靠性。因此,即使只有部分铁路隧道经过的部分地段属于富水地层,但如果处理不当,则同样会给整座隧道带来很大的危害。
铁路隧道的建设的基础就是防水材料,我国防水材料的研发和生产,都走在世界的前列,相比于发达国家并不落,但由于施工人员及施工流程等种种原因,导致防漏水效果并不理想,并且,铁路隧道一但出现渗漏水现象,就需要整修,整修工程更为浩大,而且整修的效果也不一定就能够理想,因此在隧道的建造期就应当做好防水工作,避免使用中出现事故从而造成不良后果。在铁路隧道使用中出现渗漏水现象的主要原因可归纳为以下几点:
1.1使用的防水材料质量不高。我国的防水材料市场很是繁荣,各类繁多,品种多样,但总的来说高档产品的数量较少。同时由于我国铁路建设的迅猛发展,对相关防水材料量的需求也在逐年攀升,这有效的带动了防水材料生产企业的活力。但发展的同时,有些企业只注重经济效益,不在质量的高低,它们在生产的过程中,节省原材料,以次充好,简化工序,寻求高效,同时,为了节省开支,并未聘请专业的防水材料生产技术人员,生产技术水平严重不达标,这就造成了防水材料市场混乱,假冒伪劣产品的横行,防水材料的质量得不到保障,拉低了市场产品的整体水准。与此同时,铁路建行部门采购管理不规范,对所采购的防水材料没有把好质量关,导致某些不达标产品应用到了实际的施工中,严重影响了铁路隧道防水施工的质量。
1.2设计及施工不尽合理
在铁路隧道投入建设之前,要进行方案的设计制定,而针对于防水设计没有配备专业的人员进行,面对多样化的防水材料选择起来也比较困难,设计人员们只能凭借以往经验,以及地质勘探结果,再结合防水材料的技术参数进行选择,最后实施的设计方案能否真正符合实际情况的要求,各项作业指示能否达标,都存在未知性,给隧道防水工作带来严重的危害。同时,施工队伍也存在着诸多的问题,施工人员有一部分是铁路建设企业原本的职工,但如果遇到工期紧张,以及施工地点偏远等问题时,往会采取就地招工的方式来解决,新招进的工作人员没有施工经验,更没有专业作业技术,甚至不能完全掌握如何使用施工设备,根本无法保证工程质量。此外还有很多施工不合理的地方,它们共同影响着铁路隧道防水施工的质量。
2铁路隧道水害问题的整治措施
从目前的状况看,对于铁路隧道水害问题的整治,主要通过“防、排、截与堵”等相互结合的方式,因地制宜,综合治理,形成了相对完善的隧道治水体系。
2.1“防”
对于水害问题的整治,预防措施是非常重要的。以新建隧道为例,衬砌防水多采用防水混凝土或外贴式防水层,考虑到实际应用效果,外贴式防水层是铁路隧道防水施工最常用的措施。但如果铁路隧道出现水害问题,采用增设外贴式防水层的措施处理是不可能的。因此,可以增设内防水层。在实际施工中,内防水层的作用不是阻挡水流进入衬砌内部,而是阻止其进入隧道。
设置内防水层的方式有以下3种:①涂刷相应的防水材料。比如橡胶沥青、橡胶水泥等。②刮压内防水层。多以R料作为防水层材料,其优点为无毒无味,可在潮湿环境下施工,且价格相对低廉;缺点为必须做好养护工作,否则很容易影响防水效果。③喷涂内防水層。喷涂材料多为水泥砂浆、阳离子乳化沥青等,水泥砂浆具有施工简单、价格低廉和耐久性好等优点,但抗裂性和抗渗性相对较差。其中,阳离子乳化沥青的优点为可在潮湿界面施工、材料延伸率大、抗裂性和弹性较好等,但需要在防水层外设置相应的保护层,以确保可充分发挥其功能。
2.2“排”
排水是水害治理的有效方法之一。对于铁路隧道而言,可通过在衬砌外设置岩石暗槽、盲沟和排水沟等,或在衬砌内设置泄水孔、引水管等设施,将水流引入排水沟中,并增设相应的深水沟。在长度长、空间大的隧道中,如果排水沟无法满足排水要求,则应增设或疏通原有的平行导坑;在寒冷地区的隧道中,必须增设防寒泄水洞等,以减少或排出隧道内和衬砌后的积水,从而根除或减轻铁路隧道的水害问题。
2.3“截”
对于地表水比较丰富的浅埋隧道,如果地表沟谷或坑洼位置的积水和渗水会对隧道造成影响,则可采用疏导积水、填平沟谷或砌沟排水等措施,在隧道洞顶地表形成良好的排水系统,从而截断地表水,避免其流入隧道中。同时,也可以在洞口仰坡设置排水沟和截水沟,并确保其保持良好的状态;对于地下水比较丰富,但隧道内部没有排水沟或排水沟深度不足的隧道,应增设水沟,或将单侧沟改为双侧沟,以排出基底下的积水,从而确保隧道底部的干燥和稳定。
2.4“堵”
对于铁路隧道水害问题而言,可按照流量、面积,将渗漏水分为点、线、面三种类型。其中,点状漏水可采用注浆堵漏的方式处理,注浆方式包括衬砌内注浆、衬砌背后注浆,应根据渗漏产生的原因和渗漏的严重程度合理选择。此外,还应合理选择注浆材料,确保其凝结时间、固结强度、抗渗性、耐久性、黏结力等符合标准。通常而言,衬砌内注浆使用的注浆材料多为超细水泥浆液或以聚氨酯为代表的化学浆液;衬砌背后注浆使用的注浆材料多为水泥水玻璃浆液。
线状漏水可采用在剔槽加设排水盲沟,并结合弹性密封材料封堵的方法。常用的封堵材料包括改性沥青、聚氨酯密封胶和遇水膨胀型防水密封胶等。
面状渗水可采用上述的防水措施,并增设相应的防水层。在施工时,必须保证防水层材料的抗渗性、膨胀性和弹性,确保其能与基层牢固黏结。常用材料包括各类防水砂浆、改性沥青涂料和聚合物水泥砂浆等。
3结束语
综上所述,在铁路隧道运营的过程中,水害是一种十分常见的病害,威胁着隧道的安全。因此,铁路管理部门应充分重视水害问题,采取合理、有效的措施整治该问题,从而确保隧道的安全、稳定运行。
参考文献
[1]俞翰斌,马伟斌.铁路隧道运营状态评估及病害整治措施[J].中国铁路,2013(07):21-24.
[2]范军.铁路隧道防排水施工初探[J].中国新技术新产品,2012(11):49.
风险管理工作强化以台账管理,台账分类为管理类和技术类(技术方案/保证措施)
1.与施工组织设计同步的进场标段的风险评估报告/每年一份剩余工程风险评估报告(如果施工单位对标段内重点工程进行过专家咨询,请将咨询内容和咨询报告单独列出)2.风险清单总表
3.XXX工程高度和极高风险清单表
4.与风险清对策措施表(高风险与中低风险分开,并以单位工程区分)5.残余风险评估
6.根据高度和极高风险台账,编制专项施工方案/重点工程应建立专项档案管理。
7.根据每月的高风险台账制定风险管理措施和按专项方案技术交底 8.根据高度和极高风险伤害和损失类型,编制应急救援预案 9.根据风险评估结果编制风险管理办法/实施细则/风险管理制度 10.建立与每月与施工计划配套的风险台账/表
11.每月根据风险管理形势和下月施工计划制定风险管理计划,总结当月风险管理成绩和漏洞,分析下月风险管理关注点,对施工方案进行可行性分析。
12.风险事件原因调查/伤亡和损失统计/处理措施/事件总结报告/制度
13.风险工点检查记录/整改记录 14.工点包保办法/制度/包保责任状
风险管理建议
开展风险管理工作的目的:通过风险评估预测,制定科学合理的风险对策,规避/降低/转移/留存风险,将工程损失降至最低。施工阶段主要风险管理内容就是决策的形成和落实管理。
1、风险管理应建立领导小组,要有决策小组,分工程进展阶段/工期推进阶段对风险进行分析评估,研究对策和保证措施;
2、日常管理要落到实处,管理不能流于形式,资料不能穷于应付;
3、要认真学习贯彻相关文件,国家的强制法令法规/部/局/公司/地方相关文件,及时更新改正相关文件,调整相关决策;
4、风险管理不能孤立于安全管理,也不只是简单的安全要素管理,工程管理中,对水环境、植被环境都应该纳入管理中,特别的,工期风险/投资风险在方案管理中应切入其中;
5、风险管理重在工前预测,只有超前正确预测才能做到防患于未然。风险管理是将不利的风险因素数字化(也就是概率可能性),从两个侧面来突破风险管理——风险伤害程度预测的预警级别(Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级)以及概率和后果交叉预测的风险等级(极高、高度、中度、低度)。
自国家进入新世纪以来,在各领域中的技术水平正在不断提升,而细化到铁路隧道施工领域中也呈现出施工技术的不断优化和施工难度不断提高的态势。针对这一局面,在当今的铁路隧道施工过程中使用更为科学的风险管理技术,最大程度降低施工中产生风险的可能性,是工程施工顺利进行的关键,也是施工单位完成工程目标,同时达到最大化经济利益的重要措施。
1工程情况简介
乌岩山隧道位于浙江省温岭市大溪镇境内,隧道总长度为6208m,根据列车行驶速度200km/h的规格开展单洞双线铁路隧道施工。隧道通过的地质情况较为复杂,断层破碎带较多,裂隙水发育,软弱围岩所占比例较大,造成施工的难度及风险巨大。该铁路隧道穿过丘陵低山区,断裂构造十分发育,辅有平缓的褶皱构造,主要岩体有凝灰岩、泥岩和花岗岩等,隧道最大埋深为480m。除断层带外隧道进出口各300m范围围岩等级较差。隧道施工过程中,严格按“新奥法”作业,该方法从岩石力学的观点出发,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工的方法和原则。为了保障隧道施工过程的安全,施工方建立了一套较为全面的安全生产管理办法,并指派相关人员开展了安全管理工作,最大限度地降低该隧道工程在施工过程中可能出现的风险。
2该铁路隧道工程施工中使用的风险管理办法
2.1铁路隧道工程风险的识别导致风险发生的原因是促使风险事件发生概率和损失幅度增加的因素,风险识别是对工程项目中的风险进行确认和分类,工作中应以收集各工序的风险作为主要途径,以相关经验及资料整理作为辅助途径。根据工程开工前展开的施工调查揭示,在该工程当中,主要存在以下较突出的问题。
2.1.1该铁路隧道洞身横穿了多条地域性断层岩层并受此影响,在隧道内施工过程中,隧道岩体非常容易发生碎裂现象,并且该种岩层十分易于水的贮存,所以在施工过程中,有发生坍塌和突水突泥事故的可能。
2.1.2因为该工程当中最大深度为480m,按照相关理论公式进行推算,在隧道最深处的温度可能达到34℃以上,在高温高湿的条件下,给技术人员的施工带来了很大的困难。
2.1.3相关勘察人员分析,在此工程中存在有泥岩地质结构,含硫化氢地层,因此在隧道洞身可能存在有天然气气体的聚集,对施工人员的生命安全构成威胁。
2.2采取的风险评估办法按照《铁路隧道风险判定和管理办法》当中建议使用的风险评估办法,并结合该铁路隧道工程的实际情况,使用了下列风险评估办法:2.2.1风险打分。风险打分是按照铁路隧道设计、施工过程中的实际状况,把铁路隧道在施工过程中可能发生的潜在风险归纳成设计类、地质类、施工方法类等多个部分,对这些部分中可能发生的风险以评分的方式进行风险判定,最后根据总的评分结果,对该隧道的整体风险进行全方位评定。
2.2.2专家分析法。专家分析法是施工方和相关工程方面的专家取得联系,并对该工程中可能发生的安全问题向专家进行询问,并让专家对工程中的风险给出判定的方法。这种方法是使用归纳统计的办法把多数人的意见和少数人的意见全部进行考虑,很好的避免了其他风险评估办法中涵盖面不全的弱点。使用此办法的流程有以下四个方面:(1)把该项目工程的基本状况和施工方所提出的问题提供给专家;(2)以成立调查组的方式提出个人意见,分析时对各方的意见进行整合;(3)将整合的结果返还给专家,专家就所整合的意见再提出自己的看法;(4)重复以上过程多次之后,意见就会趋于统一,这便是施工范围在后续施工作业中进行决策的根据。
2.3铁路隧道的风险评估程序
2.3.1针对起始风险进行判定,相关技术地质勘探人员列出该工程当中的潜在风险表,并在此基础上创建工程层次模型。
2.3.2使用层次分析与专家调查的方式对潜在风险表中可能存在的风险进行分析,并对风险系数进行判定。2.3.3由专家对起始风险中所指出的风险产生的可能性进行评定,并分析这些风险发生后可能出现的后果,最终得出各大起始风险的等级。
2.3.4施工单位根据收集获取的可能发生的风险与后果,商讨出与之匹配的施工方式和解决方法。
2.3.5施工方还需要针对该项工程开展一次再评估,分析可能出现的其他潜在风险。
2.4工程中主要风险等级认定
2.4.1隧道起始阶段的风险。在起始施工阶段,重点要求做好各项检查准备工作,针对此次风险判定的核心内容也正是关于安全风险方面,并将产生安全事故的可能性作为最重要的风险判定目标。在对该工程风险判定的过程中,考虑到岩层极为破碎,岩层自稳能力极差,所以在对周围环境影响的风险判定上,等级为极高风险。
2.4.2隧道入口处的风险。在该铁路隧道的入口处,山体是剥蚀中低山型地质,这种地质存在风蚀断裂的地层,在自然环境中,该地势的坡度大约在50°~60°,并且因为植被的发育,导致这些地区的岩层较为松散,覆盖层薄弱,围岩变形大,施工安全极为不利,所以该段落风险等级定为高度。
2.4.3隧道洞身段的风险。经相关地质人员进行勘察,在该工程铁路隧道洞身当中,岩层因为受到风化现象十分严重,因此不具有较高的完整性,施工环境较差。同时,在隧道中含有水,一旦操作不慎,很有可能造成安全事故。该段落中断层破碎带以及可能的天然气涌出地段定为极高风险,其他段落定为中度风险。因此做好超前地质预报尤为重要,重点做好钻爆施工、支护方式、衬砌类型、通风排水等方面的工作。
2.4.4隧道出口处的风险。该铁路隧道的出口处位置在斜坡之上,地形极为陡峭,并且斜坡之上覆盖有厚度为0.5m左右的粉状黏性土壤,在粉状黏性土壤之下为砂岩性岩层。因此在隧道出口处,地质环境增加了施工难度,整体施工安全形式严峻,该段落风险等级定为高度。
2.5构建完善的风险管理体制
开展铁路隧道施工的前期,建立完善的风险管理体制,是工程管理当中一项十分重要的部分,因此在项目开展前,应建立一套完善的风险管理条例,对该工程开展现代化的风险管理。针对铁路隧道施工过程中的每个部门管理人员,开展对应的责任划分,以求提高管理人员对于风险管理的主动性。
3减少该铁路隧道工程风险采取的控制措施
3.1总体措施
3.1.1在施工过程中,安排相关技术人员对周围环境进行实时监测,并针对之后开展施工的区域进行地质环境的预报工作。对该铁路隧道工程中可能发生坍塌、突水突泥、危险气体过高的区域,施工方在开展施工之前需要进行风险评估,并在此基础上,制定完善的处理预案,以保证工程施工人员的生命安全。
3.1.2工程施工技术人员在开展正式施工前,一定要进行全面的安全教育和发生事故之后的自救应急教育。同时在施工过程中,施工方需要为工程施工人员添置相关的安全设备,保障施工的安全开展。
3.1.3在该工程的高危地段,提高一级支护等级,进行不间断监测,及时调整施工工艺,力求最大程度降低工程施工中可能存在的潜在风险。
3.2具体办法
3.2.1对全体施工及管理人员进行各专业针对性的岗前培训并进行考核,考核合格后才能进入岗位工作,坚持特种作业人员持证上岗,作业设备运行保养良好,建立完备的人员考核、设备登记保养制度。
3.2.2该工程的铁路隧道出口位置由于地理环境较差,施工较为困难。因此在开展施工之前,在该地段的临时边坡处进行了相关防护施工,同时增强坡顶处的排水作业,以求保障施工人员的生命安全。
3.2.3在隧道出口和入口处进行开挖的过程中,为了保证围岩的整体稳定性,并未使用强爆破手段,而是加强管棚支护及预注浆处理,避免了发生隧道坍塌的可能。3.2.4指派了专业勘探人员对施工隧道的地质情况进行全方位预报,全过程建立预警机制,在断层破碎带、节理发育岩体破碎地段进行综合超前地质预报,加强围岩量测,实行信息化施工,通过对数据的分析和处理,及时反馈指导施工,防止坍塌等事故。
3.2.5富水地段采用“以排为主”,“防、排、堵、截”相结合,“因地制宜,综合治理”的原则;裂隙水发育和水环境要求严格的地段,采用“以堵为主、限量排放”的原则组织施工。3.2.6在施工过程中发生事故的先期预兆时,果断采取相应的应急措施,并立即停止施工,将作业人员组织撤出。
4结语
综上所述,在铁路隧道施工的过程中,进行安全风险管理对于保证施工人员的生命安全,保障建设各方的综合利益有着显著的意义。因此铁路隧道施工时,应准确地分析与评估出各类风险问题,编制切实有效的防控计划,并将风险监测、监督管控、查漏纠偏等工作进行循环改进,以完善的管理机制作为保证,并始终贯穿于隧道施工的整个过程,才能使工程安全质量得到较好的保障。
参考文献:
本文结合多年从事认证审核和在施工企业负责安全质量监督检查工作的体会,对如何提高检查工作效果,全面的分析施工现场隧道施工管理状况,从检查工作技术路线和要点方面进行探讨。
一、高速铁路隧道工程相关施工程序及其技术特点分析
高速铁路隧道工程除了具备一般地下洞室工程施工的特点外,与一般的铁路隧道相比,还具有开挖断面较大、防水标准高、使用寿命长等特点。其施工程序内容中需重点关注的技术特点包括:
1、施工准备阶段:
(1)、施工控制网的复测和布设:由于高速铁路行车速度在200—350km/h之间,对线路平顺度要求很高,要求必须对隧道设计控制桩点进行严格的复测,并结合现场地形条件和施工需要按精度布设施工控制桩点。
(2)、施工机具配置:耐久性混凝土要求采用有微机控制的自动计量的强制性拌和机搅拌、运输搅拌车运输、混凝土泵输送入摸,喷锚采用湿喷机喷射;二次衬砌采用边墙、拱部能整体浇筑的模板台车;需配置能确保使仰拱超前施工的跨越设备。
(3)、施工场地和临时工程布置:包括风、水、电设施的位置;生产、生活房屋;运输道路及弃渣场;场内临时排水系统;水泥、防水、爆破等材料存放设施等。
(4)、施工调查的实施,设计文件核对及施工人员的培训、体检等。
2、施工阶段:
包括洞口工程施工;洞身开挖、支护、防排水施工、二次衬砌;隧道附属设施的施工等。其中,洞口工程由于受地形、地质、水文条件影响,对整个隧道施工进度、环保和安全影响较大;洞身施工在工程量、施工时间上都处于主体地位,且工序工艺流程较为单一,循环进行,是隧道工程质量控制的重点阶段。
我国高速铁路隧道现行开挖支护施工工艺,源于80年代对“新奥法”施工技术的引入、消化、吸收与创新,形成了目前广泛采用的锚网喷支护施工技术。按照“新奥法”施工原理,隧道工程施工开挖过程中,主要是充分发挥围岩的自承能力保证开挖断面的稳定。它与传统的仅采用现浇混凝土衬砌工艺相比,混凝土用量减少50%以上,木材可以全部节省,出渣量可以减少15%-20%,劳动力节省50%左右,造价降低50%,施工速度加快一倍以上。但同时为了充分保护围岩的自承能力,要求开挖必须采用弱爆破方式,并紧跟开挖、支护作业必须进行监控量测,根据围岩情况的变化,相应调整设计,及时采取有效的支护措施,包括确定二次衬砌的施做时间。建立从设计、施工、围岩观测到反馈修正设计的动态设计、动态施工的控制模式。这是保证隧道工程施工安全和质量的中心环节。
二、隧道工程施工审核检查技术路线
任何检查都是在某个具体的时段进行的,无论是认证审核、还是其它单位的安全质量环境管理检查,其目的都是要对隧道施工作业过程和管理行为进行评价,发现其中的问题,达到促进管理,提高施工水平的目的。质量、职业健康安全、环境管理体系标准自成体系,阐述了不同管理体系的一般规律和基本要求。但就
建设工程具体施工活动而言,质量、职业健康安全、环境管理要求,往往是同一施工管理活动不同侧面的要求,最终都综合体现在某一具体施工作业活动中。对现场施工作业活动的要求,有时很难明确区分是针对质量、环保、抑或职业健康安全管理的目的;施工作业活动的偏离,有时也很难判断其在质量、环保、抑或职业健康安全方面的后果。要在有限的时间内,对高速铁路隧道施工管理状况作出全面的了解和评价,必须在审核检查上采用合理的技术路线和方法,才能保证检查的效率和效果。根据审核检查实践,总结出如下的思路和方法:
1、明确审核检查的依据。
除了三个管理体系、相关的建设工程法规外,审核检查人员还应关注:《工程建设标准强制性条文铁道工程部分》和《京沪高铁铁路隧道工程施工技术指南》及其指定应遵守的15项国家或行业标准、《京沪高铁隧道工程施工质量验收暂行标准》及其指定的20项国家或行业等标准的内容。它们分别作为技术法规和技术标准,共同构成了隧道工程施工需满足的要求。也是审核检查人员检查和评价隧道施工管理的必须依据。
2、合理确定审核检查的工作思路。
首先应在工点的抽样上尽量覆盖处于三个施工阶段状态的隧道。分别重点了解施工准备、洞口工程、洞身工程、隧道附属设施的施工等不同阶段的管理情况。其次是现场在施工现场,遵循隧道工程施工管理组织程序和施工工序过程,对照检查依据综合检查评价施工过程重点环节的工作行为,特别是人员、设备、材料、工序操作等方面在质量、职业健康安全、环保方面的具体表现。再次是依据现场检查发现的薄弱环节,通过内业资料检查了解施工管理策划、实施、检查、改进工作的实际状况。
3、系统评价隧道施工管理水平。
施工管理的基本要求是建立完善的质量、职业健康安全、环境保证体系,确保隧道施工技术标准的落实。审核检查就必须立足这一要求,围绕工程项目“人、机、料、法、环”等生产要素的管理和项目管理运行机制,对审核检查证据进行数据分析,上升到体系的高度获得审核发现,由此来评价隧道施工管理水平。
4、准确把握审核检查的工作原则。
特别需要强调的是,审核检查的对象是管理活动,依据是现行的法规与相关要求,而非对项目专业技术工作的指导和评价。任何检查人员都应避免在检查过程中陷入与现场内行人士就具体技术问题的争论之中。
上述技术路线适应于所有工程类别的审核检查工作。
三、高速铁路隧道工程施工审核检查要点
依据高速铁路建设管理要求,建设参建各方的整体施工管理水平,以及目前客运专线隧道工程建设施工过程中存在的问题,审核检查工作应关注的重点问题有:
1、工程项目施工队伍组织管理模式:
铁道部要求高速铁路建设施工采用扁平化和架子队管理模式,即项目经理部一级管理模式。铁路建设施工企业中相当一部分企业,由于生产经营规模的扩大,在高速铁路施工中,外部劳务队和劳务工占到现场施工总人数的70%以上。在隧道工程施工中,外部劳务管理主要应关注的问题,除了从工程分包合同角度检查
其合法性以外,对劳务分包工程还应特别予以关注:一是看是否存在以劳务分包之名,行工程分包之实;二是是否将主体工程分包。个别单位将隧道开挖掘进的钻爆、出渣、喷锚、防水、二次衬砌等工序几个或全部分包给一家劳务分包队伍,从合同上可能符合劳务分包的要求,但实际上大多劳务队伍施工管理能力不满足隧道施工要求,给工程进度、质量、职业健康安全、环境管理埋下了隐患。三是看是否存在劳务分包合同不规范,甲乙双方在施工过程中的质量、职业健康安全、环境管理职责不清晰,或存在违反相关法规(如工伤保险条例)要求的情况。在劳务工的使用上主要应关注选择录用、持证资格、上场培训等方面是否符合要求。如果在建设单位有明确要求的项目,还应以架子队建设、管理的情况作为检查的重点。
2、隧道施工准备期间的工作。
(1)、技术和管理准备。除了常规的要求外,还应重点关注的问题,一是施工技术调查是否形成了书面的调查报告;二是是否按设计和验标要求对工程检验试验项目、频次、检验依据标准进行了全面识别,并形成文件传达给相应岗位;三是是否获取并能提供施工指南和验标指定的35项相关标准;四是控制测量能否提供两套独立计算和复核检算的资料;五是是否形成了书面的隧道工程单位、分部、分项工程划分明细表;六是是否建立了对劳务队伍开工前投标承诺兑现检查制度;七是施工组织设计、重点方案、技术交底书编制、审核、签发职责是否明确、合理;技术交底工作在项目部、工区、分工区、工点之间是否在内容和层次上形成了完整的工作程序;八是能否提供围岩监控测量设计方案,内容包括测量项目、仪器、测点布置、测量频率、数据处理及测量人员组织等;九是对存在富水软弱破碎围岩、岩溶、风积沙和含水砂层、瓦斯、岩爆等不良地质情况的隧道,是否制定了完整的专项施工技术方案,是否规定了地质预测、预报及监控量测的强化措施。十是是否制定了隧道施工地区发生自然灾害、施工中发生紧急情况时的应急预案。
上述十个方面的工作,既是隧道施工管理策划水平的反映,也是检查和评价隧道施工现场管理状况的依据。
(2)、施工现场准备。一是混凝土拌和设备计量器具和控制微机是否经过了检定,拌和站生产能力是否满足高峰生产供应,原材料堆放场地应硬化,不同材料应分仓存放,避免混杂,存放和上料有防雨措施,必要时应有沙石料清筛和冲洗设施。二是临时生产、生活房屋位置是否存在受洪水、泥石流、塌方、落石、滑坡灾害的威胁;三是洞口边、仰坡开挖有无对植被、树木的不合理破坏,坡体是否稳定,排水、截水沟是否合理连通;四是有无施工用电系统设计,用电设备应实行一机一闸一漏(漏电保护器)一箱(配电箱),保证作业地段使用36V安全电压。五是空压机站应有防水、降温、保温措施,必要时有防噪声、防震措施,高压储气罐使用前应经过特种设备安全检定;六是有水隧道施工排水应有沉淀过滤设施;七是出渣运输道路应有安全警示标志,弃渣场坡脚应进行防护,防止水土流失;八是炸药库选址应距生产生活区300米以上,炸药、雷管库房分开设置,并防雨防潮,库区有防雷设施,实行双人双锁控库,并建立炸药领用、余料回收审批手续和出入库台帐,并定期点验,保证帐物相符。炸药库使用前应经当地公安部门检查验收颁证。九是场内应设置安全禁止标志、警告标志、指令标志、提示标志,并配以相应的安全、环保警示语句。完善产品标志标牌。
3、隧道施工期间的工作。
(1)、隧道施工现场检查的要点:一是应在现场抽查工点安全员、质检员、爆破工、炸药库看守员、搅拌站操作员、焊工、电工等岗前培训和持证上岗情况,必要时记录人员姓名,备内业资料检查时追踪核对;对混凝土喷射工、风枪凿岩工应询问并追踪其体检情况,并察看现场作业时个人防护配备佩带情况。二是检查混凝土拌和站施工配合比调整记录和混凝土拌和输送记录台账,掌握混凝土生产、运输质量的稳定性;三是察看原材料标识,锚杆、钢筋或型钢格栅加工场临时用电的规范性、半成品标识、氧乙炔瓶的放置(严禁同室存放)和使用等;四是看现场油库、配电房、临边位置安全防护、警示标志和操作规程制定执行情况;五是看洞内临时用电、照明、通风情况,询问和追踪作业区粉尘和有害气体浓度定期测定情况;六是看掘进超欠挖控制、锚杆、喷射混凝土、格栅安设的及时性和是否达到了与围岩密贴,防水板挂设焊接密实无破损无电焊引燃危害,二衬钢筋间距和焊接及衬砌混凝土外观等的质量情况;七是掘进、临时支护、仰拱、二衬等工序作业交叉施工现场协调指挥安排,各工序之间的间隔距离情况,一般的临时支护必须紧跟开挖,仰拱应超前二衬30-40米,无论何种级别围岩二衬与开挖面距离都不应超过200米;八是记录监控量测断面间距和断面测点设置数据,以备内业检查时与方案追踪核对。九是应关注现场有无不正常的粉尘、噪声、有害物质泄露、建筑垃圾乱排乱放等现象。十是看试验室是否通过了监理检查验收,是否配置或采取外委方式落实了空气质量、粉尘、瓦斯等特需检测设备,仪器日常的维护状态和制度,标准养护间温湿度控制设备的完好性,试件登记台账,试验人员资格,试验检验结果传递和报告归档台账情况,试验室与工点、项目部在质量检验方面的职责分工情况,一般的试验室职责应仅限于对试验检验工作本身的质量负责,而不应承担质检岗位工程产品质量监测和评价的责任。
(2)、过程控制内业资料的检查:必须指出,高速铁路建设施工随着建设业主制、合同管理制、监理制、工程竣工交付验收等制度的不断规范和完善,施工过程控制程序和记录在结构和形式上已逐步走向了规范。审核检查的重点不应局限于有无记录的层面,而是应关注记录所代表的以往管理活动系统性、规范性和有效性的实质信息,只有这样,才可能使审核检查工作实现增殖的效果。一是要看现场施工工序和方法与施工方案是否协调一致;二是根据围岩级别变化调整临时支护方案和参数的工作在职责分工、技术交底、产品检验验收环节是否形成了系统的工作程序;三是看原材料、半成品从采购、运输、进场检验、储存和标识、进入工程实体的整个流程中,在物资、试验、现场技术、质检等岗位上是否形成了职责清晰、接口严密的可追朔性工作流程;四是看危险源、环境因素的识别评价是否与现场实际结合,有无遗漏,策划控制安排与现场实际操作对比,是否可行和得到落实;五是关注检验批检查及监理签认在内容和时间上与试验报告是否存在倒置和不一致情况;六是关注劳务分包合同条款是否得到规范的落实,对分包单位的日常监控和评价工作程序是否建立和实施,根据经验,把对分包单位的监控和评价工作与月、季验工计价工作相结合,可以有效增强此项工作的有效性和可操作性;七是对紧急情况的识别和应急预案是否符合现场实际并具备了应急响应能力;九是关注隧道工程中地基基础、二次衬砌质量验收是否有勘测设计单位参加的记录。十是记录台账和档案的建立、归档、保存、查找是否达到了条理、及时、完善和便捷的程度。
4、项目隧道施工安全、质量、职业健康安全保证体系的系统性、完整性、有效性检查和评价。
由于检查工作时效性的限制,基于施工现场和过程控制资料的检查,并不足以评价项目的隧道施工管理能力和水平,还应从一下方面进一步获取有关信息。一是应关注当地政府、业主、监理的法规、制度和标准等要求,在项目部是否被识别并通过项目管理制度或工作程序予以落实和贯彻;二是项目总体工程目标是否分解到了隧道质量、职业健康安全、环境管理目标上,并在工点合同或责任书中得到量化,过程控制能力是否与目标要求相适应;三是项目内部日常的监督检查记录是否完整,对发现的问题整改是否到位;四是关注业主、监理的例会、劳动竞赛、检查通报、日常工作通知单或联系单等反映的日常评价信息;五是项目上级主管单位检查提出的问题是否在项目已得到改进和落实。上述信息的收集掌握工作,适应对所有类别工程的审核检查。
【关键词】山岭隧道;自稳时间;施工流程;支护时间;分析
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,原文是New Austrian Tunnelling Method,简称为NATM。新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹教授于20世纪50年代提出的。引入我国后在铁路隧道得到广泛应用,也积累了大量成功经验。一般的设计规程是:洞室开挖成型后,及时初喷混凝土,封闭围岩表面,防止风化掉块,然后再支护钢架施工锚杆,复喷混凝土至设计厚度,控制围岩进一步变形,防止失稳,造成坍塌,至此初期支护完成,按照《铁路隧道监控量测技术规程》的要求,进行监控量测,沉降及收敛变形符合规程要求后即认为围岩基本稳定,施工二次衬砌,符合新奥法理念。但现场实际施工大多与上述不符,普遍存在如下几方面通病。
一、施工流程。
对于山岭隧道,以Ⅳ~Ⅴ级围岩为例,洞室开挖完成后,若为石质地段,受钻爆技术以及围岩本身软硬不均、整体性差等条件限制,洞室表面里出外进,很难达到《铁路隧道工程施工质量验收标准》关于洞身开挖的要求,尽管已进行了排险作业,但现场施工人员普遍认为:立即施作钢支撑(型钢)强支护,才能阻止围岩的变形,保证安全的后续作业空间,这也是现场施工人员乃至技术人员认为格栅钢架(现场加工质量往往也不尽如人意)无法起到支撑作用的原因。若先按设计要求进行初喷作业,以单线铁路隧道Ⅴ级围岩上台阶开挖进尺1m为例,至少需要1小时左右的时间,在这一时间段围岩变形可能加大,造成掉块,甚至坍塌。基于此种观念,施工人员很少按设计流程支护,开挖后先支护钢架,当钢架支护施作完成,即认为已经提供了相对安全的作业空间,再进行锚杆喷混凝土支护。
由上表可看出除Ⅴ级围岩外,围岩自稳时间都充分满足按设计要求支护一循环的时间,按设计流程施工能够保证施工安全,对于Ⅴ级围岩地段,就需要根据现场实际情况分析,最主要的是进行围岩稳定性评价,必要时可缩短开挖进尺,以达到及时支护目的。其次需要注意的问题是避免一次掘进尺度过大,一般情况下,设计文件都有要求,应按设计施工。
二、钢架施工。
对于钢架与围岩充分接触,现场很少按要求作,特别是拱部;钢架落底不稳,清除虚渣后,钢架下沉,如果下沉过于明显现场做法是用石块支垫,然后沿钢架施作锚杆,将钢架与锚杆焊接,不施作混凝土垫块,造成钢架与围岩之间存在明显间隙。对于软弱围岩,洞室开挖后,围岩应力重分布,洞室周边形成塑性区,伴随着围岩向坑道内位移,塑性区进一步扩大最终产生破坏。开挖后及时施作锚杆、喷混凝土、钢支撑初期支护,能有效控制围岩的继续变形,防止坍塌。对于拱部而言,在钢架与喷混凝土共同形成柔性支护前,钢架在一定程度上起到了部分支撑的作用,若拱部钢架与围岩间隙过大,造成围岩变形过程中没有得到及时阻挡,随着变形增大,围岩自身承载能力减小,围岩荷载增大,钢架很难支撑,极易造成坍塌,或者留下安全隐患。
根据上表以Ⅴ级围岩,泥岩夹砂岩地层,埋深50~100m单线铁路隧道(设计时速120km/h)为例,设计预留变形量为70mm,理想状态下可视为围岩与支护共同受力变形,达到70mm后,支护发挥最大作用,同时很好的利用围岩自身强度,开挖后若钢架拱部与围岩间隙为30mm,即可视为在没有支撑的条件下,围岩变形已达到弹塑性变形的下限,钢架支护随后受力与围岩一起变形,在此过程中钢架有个自身调整稳定的过程,由此看来当钢架最终起到支撑作用时,围岩变形或许已超出塑性变形极限,接近破坏状态,甚至出现坍塌,这也是很多已支护段发生坍塌的原因之一,即使不发生坍塌,围岩的过度松弛也不利于围岩自支护能力的利用。
由此可看出钢架施工质量是保证施工安全、提高围岩自身支护能力的保证。应严格控制钢架施工质量,落底牢固,与围岩密贴,按设计要求设置垫块,并根据开挖情况适当加密。
三、砂浆锚杆。
锚杆施作质量差是隧道施工中普遍存在的问题,主要是锚杆数量、长度达不到设计要求,锚杆钻孔施工费时费力是客观原因,施工人员轻视锚杆作用是主要原因。特别是土质地段,施工认为砂浆中的水会软化围岩,或者采用树脂锚杆代替全长粘结砂浆锚杆。隧道开挖后,洞身周边形成松弛区,锚杆的施工能有效控制松弛区扩大,起到悬吊、挤压、组合梁或锁脚的作用,有助于围岩自身支护能力的发挥,前提条件是锚杆施工有足够长度,能穿透应力松弛区,并且有足够的密度。
树脂锚杆施工方便,抗拔力较高,但是对于土质隧道或软弱破碎石质隧道,由于围岩自身强度较低,树脂锚杆锚固点有限,很难提供足够的抗拔力,全长粘结砂浆锚杆可以通过相对较大的摩擦面提供足够的抗拔力。宝中线大寨岭隧道是我国第最早按新奥法原理设计、施工的土质山岭隧道。根据现场对36根砂浆锚杆抗拔试验,平均锚固力为67KN,说明锚杆与砂浆、砂浆与土体有着良好的粘着力。测定的11个断面隧道周边围岩平均松弛厚度:拱顶1.63m,拱脚1.69m,边墙中部1.75m,轨顶面处2.05m。与有限元分析及变形收敛值进行的分析是一致的。设计采用的2.5m长砂浆锚杆也是满足要求的。
由此可见设计要求的全长粘结砂浆锚杆是十分必要的,可以提高围岩自身支护能力,保证施工安全。施工中减少锚杆数量、减短锚杆长度的做法增大了施工安全风险,降低了工程质量,必须杜绝。
四、结束语
通过上述分析可看出,目前我国山岭隧道施工中普遍存在的几个问题,是影响质量安全的重要因素,应加强现场管理,保证施工质量,确保安全。
参考文献:
[1]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.12.
[2]铁道部宝中铁路建设办公室.宝中铁路[M].北京:中国铁道出版社,2004.12.
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