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客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准铁科院(北京)工程咨询有限公司2008年9月
主要内容1、客运专线隧道的特点、施工原则及准备工作2、总则3、基本规定4、洞口工程5、洞身开挖、支护、防水与衬砌6、缓冲结构
1、客运专线隧道的特点、施工原则及准备工作
客运专线隧道的特点在高速运行的条件下,对隧道技术的要求,主要是空气动力学特性方面的。其次才是由于断面的扩大和长大隧道的增加,使得隧道施工难度增加,常常成为全线控制工期的关键工程。
客运专线铁路隧道特点1、客运专线上的隧道不同于一般的铁路隧道,当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题,主要表现为空气动力学效应所产生的新特点及现象。为了降低隧道的空气动力效应,增大隧道有效净空面积是较好的结构工程措施,也是当前世界各国高速铁路发展的总趋势。2、客运专线隧道的横断面较大,受力比较复杂,且列车运行速度较高,隧道维修有一定的时间限制,复合衬砌和整体式衬砌比喷锚衬砌安全,且永久性好,故一般不采用喷锚衬砌作为最终支护结构。
客运专线铁路隧道特点3、隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的影响下极易产生破坏,从而引起基底沉陷、道床翻浆冒泥等病害,不但增加养护维修工作量,而且严重影响运营安全,因此,高速铁路对隧道底部的强度较普通铁路要求更高,且高速铁路隧道的断面跨度较大,因此要求高速铁路隧道铺底厚度应不小于30cm。
客运专线铁路隧道特点4、隧道渗漏水的危害主要会引起洞内金属设备及钢轨锈蚀、隧道衬砌丧失承载力、隧底翻浆冒泥破坏道床或使整体道床下沉开裂、有冻害地区的隧道衬砌背后积水引起衬砌冻胀开裂、衬砌漏水会引起衬砌挂冰而侵人净空。从运营安全上对隧道防排水要求提高。
客运专线铁路隧道特点5、提出了隧道衬砌混凝土的耐久性控制要求。隧道衬砌混凝土的地质环境复杂,对耐久性、抗渗性、抗冻性等耐久性指标应严格控制。6、为减低养护维修工作量、保障运营安全对隧道病害的监测、诊断及评定、整治技术需求。
验收暂行标准的主要内容标准共分13章,主要内容包括:总则、术语、基本规定、洞口工程、洞身开挖、支护、衬砌、辅助坑道和附属洞室、明洞工程、缓冲结构物、防水和排水、附属设施、隧道单位工程综合质量评定等。
验标特点本标准是以钻爆法为主要施工方法编写的,具有以下特点:1)突出了单位工程综合质量评定的要求,全面核查工程质量情况;2)强调了工程施工质量必须达到设计要求的结构安全、使用功能和耐久性能,主体结构质量实现零缺陷,满足设计使用年限内正常运营的需要;3)明确了建设各方在工程施工质量控制过程中的具体质量责任,可操作性强;
验标特点4)规定了工程施工应采用先进的技术、设备和工艺,保证质量,保障安全;5)规定了质量检测应采用先进、成熟、科学的方法和手段,质量数据做到全面、真实、可靠;6)统一了工程施工质量验收记录等资料管理与保存的要求;7)提出了对参加客运专线铁路工程施工及验收的各方人员进行上岗培训的要求。
新奥法概念新奥法(NATM)是六十年代奥地利专家腊布希维兹(L.V.Rabccwicz)总结前人在隧道施工中累积的经验后所提出来的一套隧道设计、施工的新技术。1948年提出,并于1962年奥地利第八届土力学会议(萨尔茨堡)得到正式命名的隧道施工方法。新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力,即洞室开挖后,利用围岩的自稳能力及时进行以喷锚为主的初期支护,使之与围岩密贴,减小围岩松动范围,提高自承能力,使支护与围岩联合受力共同作用。
新奥法遵循原则为使围岩形成中空筒状支承环结构,应遵循下述原则:(1)应当考虑岩体的力学特性。(2)应当在适宜的时机构筑适宜的支护结构,避免在围岩中出现不利的应力应变状态。(3)为使围岩形成力学上十分稳定的中空筒状支承环结构,必须构筑一个闭合的支护结构。(4)由现场量测监控围岩动态,根据容许变形量求得最适宜的支护结构。
“新奥法”适用的围岩条件“新奥法”适用的围岩条件是具有粘性、塑性、弹性的连续介质,而对于那些粘性较差、非塑性、非弹性的松散体,用“新奥法”理论就值得研究。必须根据具体情况,采取一些特殊施工工艺,才能满足工程要求。
锚喷支护采用新奥法施工其喷锚支护是把围岩和支护作为一个体系,围岩是承载的主体,支护是加固和稳定围岩的手段。由于锚喷支护具有及时、粘贴、柔性、密封的特点,这也是构成锚喷支护作用原理的基本要素,使围岩内二相应力状态变为三相应力状态,从而改善了隧道结构的受力性能。
新奥法要点保护围岩,发挥围岩的自承能力是新奥法的基本理念,锚喷支护复合式衬砌是新奥法的主要结构形式,监控量测是新奥法的重点,动态设计是新奥法的核心。围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩(土)体,围岩是三位一体的即:产生荷载、承载结构、建筑材料。隧道是修筑在应力岩体中的,具有特殊的建筑环境,不能等同于地面建筑。隧道结构体系=围岩+支护体系。
隧道工程施工要点隧道工程的施工要点,归纳起来就是保护围岩内实外美重视环境动态施工“保护围岩”:一层含义是不损伤围岩或少损伤遗留围岩的固有支护能力,这可以通过采用机械开挖技术和控制爆破技术予以解决;另一层含义是通过各种手段和方法,如采用支护技术、加固或预加固技术以及各种辅助施工技术增强围岩的自支护能力。
隧道工程施工要点“内实外美”,关键是内实。而内实的关键就是要做到“四密实”,即混凝土密实、喷混凝土密实、喷混凝土与围岩密实(贴)、二次衬砌与初期支护密实(贴)。这牵涉到混凝土、喷混凝土、回填、支护接触等技术。新奥法的基本原则是采用合理的支护手段,发挥围岩和支护系统的共同作用,而这种共同作用只有与围岩同支护系统紧密贴合时才能被充分利用。因此,必须进一步控制光面爆破的效果,避免过多的超挖或侵限,喷射混凝土表面尽可能平整。为保证二衬和初衬之间的密贴,在挂设防水板时必须保证有一定的松弛度,这样才能保证衬砌混凝土浇筑到顶时能够与初衬拱顶密贴。如果防水板敷设不好,在拱顶会限制混凝土造成二次衬砌拱顶出现空洞。
隧道工程施工要点“重视环境”也有两层含义:一层含义是指内部环境,即施工作业环境(主要是指施工通风、集尘技术、减少回弹技术),另一层含义是对外部环境,即对周边环境的影响。“动态施工”是指隧道施工过程中的地质条件是不断变化,其力学状态也是不断变化的,因此,施工过程就不可能是一成不变的。
隧道工程施工流程隧道工程施工流程施工准备—明洞、洞口工程—隧道开挖(监控量测)—一次支护(监控量测)—防排水—二次衬砌—附属设施—工程竣工验收
隧道工程施工应遵循的原则(1)因为围岩是隧道的主要承载单元,所以要在施工中充分保护和爱护围岩。(2)为了充分发挥围岩的结构作用,应允许围岩有可控制的变形。(3)变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的,加强初期支护施工质量控制势在必行。(4)在施工中,必需进行实地监控量测,及时提出可靠的、足够数量的量测信息,以指导施工和设计。
隧道工程施工应遵循的原则(5)在选择支护手段时,一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时实施和应变能力强的支护手段。(6)隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。(7)在任何情况下,使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的。(8)为保证二次衬砌的质量和整体性,在任何情况下,都宜采用先墙后拱的施工顺序。(9)在隧道施工过程中,必需建立“施工图设计—地质核对—施工检验—量测反馈—参数修正”的一体化的施工管理系统,以不断的提高和完善隧道施工技术。
施工准备阶段由于客运专线铁路隧道断面较普通铁路隧道横断面大的多,尤其是隧道开挖宽度比较大,开挖面积达到140~163m2/m。使得隧道成为具有扁平形状的拱形结构。这样一来使开挖后的应力重分布变差,底脚处的应力集中过大,因而要求较大的地基承载力,拱顶范围不稳定,会形成较大的松弛地压。跨度越大,扁平形状的拱形支护结构的承载力相对较小。因此在施工准备阶段,各参建单位必须熟悉设计文件,核对现场地形、地貌、水文、地质情况。
施工准备阶段1、施工方法的选择隧道的施工方法要根据断面形状、隧道长度、工期、地质、涌水、周围环境等条件综合确定。选择施工方法时要注意以下几点:①地形、地质的特殊性,如洞口段、埋深小的地段、易变形的地质状况等;②是否有限制条件,如对地表下沉的限制、地基承载力小等;③必要时要与辅助工法配合;④要尽量采用能够避免围岩松弛的施工方法,如在泥岩中可采用机械开挖等;⑤因上部断面扁平不能长时间放置,开挖后要及时用临时仰拱封闭。
施工准备阶段2、施工技术的选择①光面爆破、使装药作业省力化。特别是因下半断面和仰拱的开挖部分所占比重增大,有必要开发适合此部位开挖的技术,控制爆破药量。②长锚杆是需要的,特别是在孔壁不能自稳的围岩中更为必要。因此,开发在不能自稳的围岩中打设长锚杆的技术是必要的。③喷混凝土的设计厚度和喷射量都变大了,因此,采用高效率、大容量的机械和高强混凝土,以控制厚度的增加,是必要的。④因开挖量的增加,需要采用大型出碴机械和连续出碴系统。⑤因大型机械投入施工,废气增多,要加强通风,要研究采用TBM导坑通风的可能性。⑥研究采用TBM导坑施工的合理方法和可能的技术。
施工准备阶段3、通风技术选择施工通风是控制长大隧道施工进度的关键因素之一,目前隧道施工的通风方式主要有管道式和巷道式通风两种。管道式通风由于管道的漏损和沿程损失都大,以及与施工特别是衬砌模板台车的干扰很大,如果独头掘进超过3km时,该通风方式则很难满足施工要求。巷道式通风方式风量损失小,没有管道与施工的干扰问题,是解决长大隧道施工通风的途径。
施工准备阶段4、工期规划从工期上考虑,双孔单线隧道一般较单孔双线隧道工期有利(但投资大)。另外分修隧道由于断面小,遇到不良地质的时候处理起来较大断面要容易一些,速度也快的多,也相当于节省了工期。因此在针对单孔双线隧道编制施工工期时应充分考虑不良地质条件和其它不利因素造成的影响。
2、总则
隧道施工对环境的影响因素--弃碴污染若处理不当,如侵占耕地、占用或堵塞河道阻碍其正常的防洪排涝功能、可能引起洪水泛滥、引发新的水土流失现象等,都将会对环境造成严重的不良影响;若妥善处理好这些弃碴,不仅会改善环境,还可以为人们节省大量生产原料,带来可观的经济效益。--大气污染隧道施工期间的运输车辆及施工机械均是大功率的设备,且隧道又是一个相对封闭的空间,车辆设备在行驶和作业过程中在洞外会扬起尘土,在洞内会产生大量有害气体,以及放炮产生的炮烟与灰尘,这些均会破坏施工环境,影响空气质量,对洞内施工人员产生危害,因此必须采取有效措施保证人们正常工作,减少大气污染。
隧道施工对环境的影响因素--水污染隧道在施工过程中对水的污染主要是隧道施工产生的污水,污水中含有悬浮物、油类物质、石屑及石粉,处理不当将对河水产生污染。--噪声及震动对施工人员的影响隧道采用钻爆法开挖,爆破震动、冲击波以及设备噪声对现场施工人员都会有损害,同时会使工作效率降低,影响安全生产。
隧道内施工环境保护措施---加强工作面的通风,降低有害气体浓度---掌子面放炮后由专人喷洒水雾进行除尘,以减少空气中的悬浮颗粒---采取有效措施,降低洞内温度---采用有轨运输,降低废气排放---提高油料燃烧率,减少尾气有害成分的含量---采用湿喷混凝土技术进行初期支护,减少了空气中空气悬浮物
施工安全工作的依据1中华人民共和国安全生产法2建设工程安全生产管理条例(国务院第393号令)3铁道部关于安全生产的规定4建设单位关于安全生产的管理规定5经批准的施工组织设计6《铁路工程施工安全技术规程》(TB10401.1-2003、J259-2003)
铁道部关于隧道安全工作的指示关于加强铁路隧道工程安全工作的若干意见(2007年5月15日下发,铁建设[2007]102号):建立风险管理制度。受当前勘察技术手段限制,开挖前难以准确判定隧道(特别是长或特长隧道)的地质条件和围岩特性。为保证隧道施工安全,隧道建设应树立风险管理理念。建设单位是隧道风险管理的责任主体,必须建立起建设单位负责审查风险评估报告、督促检查相关单位落实风险责任分工;勘察设计单位为风险评估提供资料、依据风险评估意见修改设计;施工单位根据设计文件制订防范措施;监理单位审查防范措施并检查执行情况的铁路隧道建设风险管理制度,有效防范和规避隧道建设风险。
铁道部关于隧道安全工作的指示做好风险防范工作。施工单位是隧道施工安全的责任主体,必须加强隧道施工过程的风险防范和风险管理,落实各项风险防范措施,对于不良地质、特殊岩土、深埋长大隧道施工过程中可能出现的重大地质灾害等开展专项风险评估,并依据专项评估意见完善施工技术方案,改进和加强安全生产及防范风险的具体技术措施,选择适宜的施工工艺,制订风险防范及突发安全事故应急预案等;设计单位应做好施工风险防范配合工作,根据需要及时做出变更设计;监理单位应监督施工单位制订风险防范措施并督促实施。
铁道部关于隧道安全工作的指示落实施工安全责任。建设、勘察设计、监理单位必须严格履行法律法规和规章制度赋予的安全生产责任。施工单位对铁路隧道施工安全负责,必须提高安全生产认识,严格遵守有关安全生产的法律法规和规章制度,建立安全生产保障体系,落实各项安全生产措施,加强和改进安全生产管理,做好安全应急救援预案,配备应急救援人员、器材、设备。应急救援预案按规定报监理单位批准并报建设单位核备,并定期进行演练。建设、勘察设计、监理单位对隧道施工安全承担相应责任,为隧道安全施工提供基础资料和安全生产建议,同时督促施工单位严格实施。
铁道部关于隧道安全工作的指示强化施工组织设计。施工单位编制的隧道施工组织设计,必须将安全生产、危险源识别评价与控制、应急救援预案等作为重要内容,尤其在编制穿越断层破碎带、岩溶、岩爆、瓦斯、软岩变形等不良地质和膨胀土、富水黄土等特殊岩土专项施工方案时,必须将安全生产保证措施作为重要内容。隧道施工应按审查批准的施工方法组织实施,确需调整的须经总监理工程师组织设计、施工单位研究后报建设单位批准,重点隧道重大施工方案调整须报铁道部批准。不良地质、特殊岩土、深埋长大隧道的专项施工方案由项目经理、技术负责人和安全负责人共同组织编制,报施工企业主管领导审查,经总监理工程师审核后实施,并由施工企业专职安全生产管理人员进行现场监督。
铁道部关于隧道安全工作的指示规范施工现场管理。隧道施工现场安全管理工作由施工单位负责,并积极推行安全施工标准化工地建设。建设单位应选择专业水平隧道施工企业及具有隧道施工经验、安全培训考试合格且无重大安全事故记录的项目负责人、技术负责人和专职安全管理人员。施工单位必须按合同约定配备相关人员,积极采用“架子队”模式管理劳务人员,掌子面主要操作人员必须是参加过隧道施工的企业职工或合同制工人;要按照批准的施工组织设计配置安全设备,瓦斯隧道必须按规定配置符合要求的设备;要做好施工和安全防护现场交底工作,严格工序管理,规范作业流程;要加强对进入隧道人员的管理,建立出入隧道登记制度;要加强对火工品的管理。对纳入合同的安全生产费用,应当用于现场施工安全,不得挪作他用。
铁道部关于隧道安全工作的指示加强施工安全培训。施工单位要提高认识,认真做好技术培训工作,进一步提高管理人员、操作人员的技术水平和安全生产知识,这些都是确保施工安全、提高施工质量、降低施工成本、保证建设工期的重要措施。隧道开挖、喷锚支护、衬砌操作人员必须进行上岗前的技术、安全培训,考试合格后方可上岗;作业人员必须持证上岗。
安全管理体系1安全管理制度:必须建立安全生产责任制,安全管理规章制度、安全操作规程已制定。2持证上岗:国家规定的特种作业人员,以及在施工过程中容易发生伤亡事故的有关作业人员(电工、电焊工、架子工、装卸工、爆破工等),必须经专业培训和考核取得特种作业证后,持证上岗。3编制的施工组织设计中,必须符合分部安全生产技术措施和施工现场临时用电方案,瓦斯隧道应有预防瓦斯突出、喷出的措施和揭煤方法。对模板工程、起重吊装工程、脚手架工程、拆除、爆破工程达到一定规模的危险性较大的分部分项工程应当编制专项施工方案,每分项工程开工前,应制定安全操作细则,并向施工作业人员进行交底。
施工场地安全管理1临时油库设置应符合国家有关消防规定。2爆破器材库必须符合防爆、防潮、防雷、防火、防鼠等要求,并应有良好的通风和防爆照明设备,库房距厂矿、村镇、人口稠密处所、交通要道及其它建筑物的安全距离,必须符合国家《爆破安全规程》(GB6722)的有关规定。3施工现场设置安全防护设施,进入施工现场的人员应按规定使用劳动保护用品,有毒、粉尘侵害的作业应具有防护措施。4易燃和可燃材料的存放场所与作业场地应配设消防器材,保持足够防火间距并留出消防通道施工防火要符合消防安全规定。5作业区及生活区应设置消防设施,消防器材应有专人管理,定期检查,房屋、库棚、场地的消防安全距离应符合有关规定。6各种气瓶的运输、存放和使用应符合规定,氧气瓶与乙炔瓶、氧气瓶及易燃品严禁同室储存,放置地点不得靠近热源和电器设备,距明火的距离不得小于10m。
施工作业过程安全措施1每分项、分部工程开工前,要编制的安全操作细则及进行安全作业交底记录。2检查工地临时用电是否符合有关规定,有无乱拉、乱接线现象。3隧道钻爆施工中:⑴爆破现场安全防护措施及安全警戒。⑵施工现场安全突发事件的应急预案是否完善。4隧道施工:⑴隧道竖井、斜井的提升系统应经过安全检算,并经安全部门检查合格后方可使用。⑵提升系统的钢丝绳必须符合使用要求,在使用前应进行拉力试验,并在使用中定期检查、修理和更换。⑶经常检查洞内空气质量检测记录,有毒、有害物质的浓度要符合国家规定的标准。
质量检验检测判定工程施工质量合格与否,要体现质量数据说话的原则。其基础是质量数据必须真实可靠,并且能够代表工程施工质量情况。这就要求检验检测所用的仪器方法和抽样方案必须符合相关标准或技术条件的规定,方法统一,数据才有可比性。另外,随着工程检测技术的发展,一些成熟可靠的新方法、新仪器不断出现,尤其是对工程实体质量的检测,使用新技术后,能减少检测工作量,提高检测精度,应该积极采用。但采用这些新技术应经过必要程序的鉴定。铁路隧道工程质量无损检验方法主要指地质雷达法、声波法、红外线法、瑞雷波法。
地质雷达地质雷达法主要用于检测衬砌厚度及衬砌背后回填密实情况。地质雷达的工作原理就是利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式,由地表通过发射天线向地层发射电磁波,当电磁波在地层中传播时,遇到具有电性、物性差异的介质(如空洞、分界面等)时便会形成反射界面而发生反射,电磁波反射回地面由接收天线接收,根据电磁波的传播时间、波形特征可以确定地层中介质(目标体)的空间位置、几何形态等,从而达到对地下隐蔽目标物的探测。
超声波法超声波法(对开裂部位检测较好)这是利用发振子和受振子从超声波的速度和波形检测混凝土的强度、开裂深度、剥离的方法。本方法通过求出健全地段混凝土中超声波传播速度,然后根据测定的有开裂地段的传播时间,求出开裂深度;根据超声波的反射走时,求出衬砌厚度。
瑞雷波法瑞雷波在层状介质中传播时出现的频散现象,其传播速度取决于相邻地层的横波传播速度、频率和层厚,假定层厚一定,则对于不同频率就会出现不同的瑞雷波速度,其变化规律曲线称为频散曲线,研究它就能了解瑞雷波传播的地层的厚度变化,以达到解决工程地质问题的目的。瑞雷波法可用于检测隧道衬砌厚度和强度。
红外线法用红外线探测仪,利用不同物体辐射场强差异,对隧道含水构造进行跟踪探测。红外线法是利用红外线相机对壁面温度分布进行摄影和图像处理,检测有无剥离、地下水的方法。结构物内部有剥落存在时,将与健全部分产生温差,因此可以根据结构物表面的温度分布的热图像,判断剥落地点。
质量标准本标准中规定的质量指标是合格标准。合格标准也就是控制施工质量的最低标准。达不到本标准所规定的质量要求的工程,其结构安全和使用功能就不能得到有效保证和满足,就是不合格的工程。所以本标准要求施工所采用的承包合同文件和其他工程技术文件等,对施工质量的要求不能低于本标准中的规定。
施工质量验收资料的归档整要求检验批、分项工程质量验收记录,建设单位、施工单位、监理单位均应长期保存;分部工程、单位工程质量验收记录,建设单位应永久保存,施工单位应长期保存;其他资料应按相关规定保存。
与其它标准配合使用无碴轨道铁路的隧道工程尚应执行客运专线铁路无碴轨道工程施工质量验收的有关规定(铁建设[2007]85号)。客运专线铁路隧道工程施工质量的验收除应符合本标准外,尚应符合铁道部《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160号)和国家现行有关强制性标准的规定。
3、基本规定
现场质量管理客运专线铁路隧道工程施工现场质量管理应有相应的施工技术标准、健全的质量管理体系和施工质量检验制度。
现场质量管理检查施工前,监理单位要对施工单位所做的施工准备工作进行全面检查。这是对监理单位和施工单位两方提出的要求,是保证开工后顺利施工和保证工程质量的基础。一般情况下,每个单位工程应检查一次。施工现场质量管理检查记录由施工单位的现场负责人填写,由监理单位的总监理工程师进行检查验收,做出合格或不合格及限期整改的结论。现场质量管理制度应包括现场施工技术资料的管理制度在内。
检查项目开工报告现场质量管理制度质量责任制工程质量检验制度施工技术标准施工图现场核对情况地质勘察资料交接桩及施工复测资料施工组织设计及审批环境保护方案及审批主要专业工种操作上岗证书施工检测设备及计量器具设置材料、设备管理制度
施工质量控制1、对材料、构配件和设备质量的进场验收应分二个层次进行。现场验收:对材料、构配件和设备的外观、规格、型号和质量证明文件等进行验收。检验方法为观察检查并配以必要的尺量、检查合格证、厂家(产地)试验报告;检验数量多为全部检查。施工单位和监理单位的检验方法和数量多数情况下相同。未经检验或检验不合格的,不得运进施工现场。试验检验:凡是涉及结构安全和使用功能的,要进行试验检验。试验检验项目的确定掌握两个原则:一是对工程的结构安全和使用功能确有重要影响,二是大多数单位具备相应的试验条件。施工单位试验检验的批量、抽样数量、质量指标应根据相关产品标准、设计要求或工程特点确定,检验方法符合相关标准或技术条件的规定。监理单位要按施工单位抽样数量的20%或10%以上的比例进行见证取样检测或平行检验。不合格的不得用于工程施工。
验收标准局部修订条文铁建设[2007]159号:监理单位旁站的具体部位和主要内容按《铁路建设工程监理规定》(2007年版)附录2执行。本暂行标准修订共四条,全部为监理单位抽样检验规定变更。
施工质量控制2、对工序操作质量的自检、交接检验。自检:施工过程中各工序应按施工技术标准进行操作,该工序完成后,对反映该工序质量的控制点进行自检。自检的结果要留有记录。这些结果可以作为施工记录的内容,有的也正好是检验批验收需要的检验数据,要填入检验批质量验收记录表中。交接检验:一般情况下,一个工序完成后就形成了一个检验批,可以对这个检验批进行验收,而不需要另外进行交接检验。对于不能形成检验批的工序,在其完成后应由其完成方与承接方进行交接检验。特别是不同专业工序之间的交接检验,应经监理工程师检查认可,未经检查或经检查不合格的不得进行下道工序施工。其目的有三个:一是促进前道工序的质量控制;二是促进后道工序对前道工序质量的保护;三是分清质量职责,避免发生纠纷。
隧道工程施工质量验收1、隧道工程施工质量验收依据的标准有两本:本标准和《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160号))。除两标准及两标准条文中提及的有关标准外,均不得作为验收依据。2、按图施工是施工单位的重要原则,勘察设计文件是施工的依据,施工中不得随意改变勘察设计文件。如必须改变时,应按程序由设计单位修改,施工质量也应符合修改后的设计文件要求。3、参加施工质量验收的各方人员,是指参加检验批、分项工程、分部工程、单位工程施工质量验收的人员,这些人员应具有相应的资格。本标准给出了原则性的规定,还应结合工程情况、管理模式等,在保证工程质量、分清责任的前提下具体确定。
隧道工程施工质量验收4、施工单位是施工质量控制的主体,应对工程施工质量负责,其工程施工质量必须达到本标准的规定。另外,其他各方的验收工作必须在施工单位自行检查合格基础上进行,否则,也是违反标准的行为。5、施工单位对隐蔽工程在施工完成后应先行检查,符合要求后通知监理单位验收。对于隧道工程中的地基基础,在开挖至设计高程后,还应通知勘察设计单位参加验收,实际上是要求勘察设计单位对现场地质情况进行确认。这一点对于保证工程质量及日后可能出现的质量事故的责任判定很重要,不能忽视。6、为了保证对涉及结构安全的试块、试件的代表性和真实性负责,监理单位必须按本标准对各检查项目的规定,进行平行检验或见证取样检测、见证检测。且各检验项目中均有具体规定。涉及结构安全和使用功能的现场检测项目,监理单位应按规定进行见证或平行检验。见证或平行检验的数量各检验项目中也有具体规定。
隧道工程施工质量验收7、检验批质量验收是对主控项目和一般项目的检查验收。只要这些项目的质量达到了本标准的规定,就可以判定该检验批合格。标准中的其他要求不在检验批质量验收中涉及。8、为了保证见证取样检测及结构安全检测结果的可靠性、可比性和公正性,检测单位应具备有关管理部门核定的资质。对于特殊项目的检测,可由建设单位确定检测单位。9、单位工程的观感质量相对涉及结构安全和使用功能的主体工程质量而言,应该是比较次要的。但是,对完工后的工程进行一次全面检查,对工程整体质量进行一次现场核实,是很有必要的。观感质量验收绝不是单纯的外观检查,也不是在单位工程完成后对涉及外观质量的项目进行重新检查,更不是引导施工单位在工程外观上做片面的投入。观感质量验收的目的在于直观地从宏观上对工程的安全可靠性能和使用功能进行验收。如局部缺损、污染等,特别是在检验批、分项工程、分部工程的检查验收时反映不出来,而后来又发生变化的情况,通过观感质量验收及时发现问题,提出整改,是一个不可缺少的质量控制环节。
验收单元划分客运专线铁路隧道工程施工质量验收应按四级划分:单位工程、分部工程、分项工程、检验批。单位工程:按一个完整工程,或一个完整工程中的相当规模施工范围划分。其重要的划分原则为一个单位工程必须是由一个施工单位施工的。一般情况下隧道工程应以一座作为单位工程进行质量验收。但针对目前铁路工程招投标的情况,长隧道和特长隧道往往划分为二个或多个标段进行施工招标,在这种情况下可按施工标段划分单位工程。
验收单元划分分部工程:按一个完整的部位、主要结构或施工阶段划分,由若干个分项工程组成。分项工程:主要是按工种划分,有的也可按工序、材料、工艺等划分。由若干个检验批组成,特殊情况下仅含一个检验批。检验批:是分项工程的组成部分。根据施工质量控制和验收需要,将一个分项工程划分成若干各检验批。检验批是施工质量验收的基本单元。检验批是施工过程中条件相同并有一定数量的材料、构配件或安装项目,由于其质量基本均匀一致,因此可以作为检验的基础单位,并按批验收。
验收标准局部修订条文铁建设[2006]141号表3.2.6中将开挖分项工程检验批的工程数量由“每一开挖断面”改为“每一开挖断面或3~5m”;喷射混凝土分项工程检验批的工程数量由“每一喷射段”改为“每一喷射段或3~5m”;钢架分项工程检验批的工程数量由“每一开挖循环”改为“每3~5m”。[说明]明确检验批的工程数量,便于检查验收。
检验批质量验收检验批质量验收内容包括实物检查和资料检查两部分。本标准对检验批质量验收的要求都是根据这两个方面做出的规定。检验批是工程验收的最小单位,检验批的质量是分项工程乃至整个单位工程质量的基础。检验批质量合格的条件,共两个方面:资料检查、主控项目检验和一般项目检验。质量控制资料反映了检验批从原材料到最终验收的各施工工序的操作依据,检查情况以及保证质量所必须的管理制度等。质量控制资料的检查实际上是过程控制的确认,这是检验批质量验收的前提。
检验批质量验收检验批合格质量主要取决于对主控项目和一般项目的检验结果。主控项目是对检验批的基本质量起决定性影响的检验项目,因此必须全部符合检验项目和有关规范的规定,即主控项目不允许有不符合要求的检验结果。检验批质量合格的前提是主控项目和一般项目的质量经抽样检验合格。对于有允许偏差的一般项目抽查点除有专门要求外,规定在允许偏差内的点应达到80%及以上,其余抽查点可以超出允许偏差,但不得超出1.5倍的允许偏差。
分项工程质量验收分项工程质量验收是对其所含检验批质量的统计汇总。主要是检查核对检验批是否覆盖分项工程范围,不能缺漏。分项工程的验收是在检验批的基础上进行的。一般情况下,分项工程与检验批具有相同的性质,只是批量的大小不同。因此,构成分项工程的各检验批的验收资料文件完整,且均已验收合格,则分项工程验收合格。
分部工程质量验收分部工程质量验收包括以下三个方面的内容:1分部工程所含分项工程的质量均应验收合格。这也是一项统计汇总工作。应注意核对有没有缺漏的分项工程,各分项工程验收是否正确等。2质量控制资料应完整。这也是一项统计汇总工作,主要是检查检验批的验收资料、施工操作依据、质量记录是否完整配套,是否全面反映了质量状况。3隧道衬砌厚度、强度、衬砌背后回填及防水等的检验和抽样检测结果应符合本标准的有关规定。主要检查项目是否有缺漏、检测记录是否符合要求,检测结果是否符合本标准的规定和设计要求。
单位工程质量验收单位工程质量的验收是建设活动各方对施工质量控制的最后一关。分部工程质量、质量控制资料、检测资料及抽查结果、观感质量均应符合本标准的规定。单位工程质量验收合格应符合下列规定:1所含分部工程的质量均应验收合格;2质量控制资料应完整(监理单位组织);3实体质量和主要功能应符合相关标准、规范的规定和设计要求(建设单位组织,9项检测,13.2.2条规定方法和数量);4观感质量验收应符合要求(建设单位组织,4大项检查)。
工程质量不符合要求处理工程质量不符合要求的情况,多在检验批质量验收阶段出现,否则会影响相关分项、分部工程质量的验收。1、对于推倒重做、更换构配件或设备的检验批,应该重新进行验收。当重新抽样检查后,检验项目符合本标准规定的,应判定该检验批合格。2、个别试块试件的强度不能满足要求的情况,包括试块试件失去代表性、试块试件缺少、试验报告有缺陷或对试验报告有怀疑等。这种情况下,应由有资质的检测单位进行检验测试,如果测试结果证明该检验批的质量能够达到原设计的要求,则该检验批予以合格验收。对于其他不合格的现象,因情况复杂,本标准不能给出明确的处理方案。由各方根据具体情况按程序协商处理。
严禁验收情况采取返修或加固处理措施后,仍然存在严重缺陷,不能满足安全和使用要求的分部、单位工程,是不合格工程,严禁验收。
验收的程序和组织工程施工质量验收的程序和组织应把握以下要点:1、施工单位自检合格是验收工作的基础。2、监理单位应对所有主控项目进行检查,对一般项目可根据施工单位质量控制情况确定检查项目。3、参加验收的各方人员应具备相应的资格,主要是能够负质量责任,当发生质量问题时具有可追溯性。4、勘察设计单位只参加单位工程和与勘察、设计文件有直接关系的分部工程的验收。
验收的程序和组织检验批和分项工程验收前,施工单位必须组织相关人员进行自检,检验批和分项工程自检合格后填写好“检验批和分项工程质量验收记录”(有关监理验收记录和结论不填)并报监理工程师。由于检验批和分项工程是工程质量的基础,因此,监理工程师在接到施工单位填报的“检验批和分项工程质量验收记录”后,应组织施工单位专职质量检查员和分项工程技术负责人在施工现场严格按规定程序进行验收。
验收的程序和组织工程监理实行总监理工程师负责制,按理分部工程的验收应由总监理工程师组织施工单位项目负责人和技术、质量负责人等进行。考虑到客运专线铁路工程点多线长,分部工程全部由总监理工程师组织验收,具体实施有难度。根据《铁路建设工程监理规范》(TB10402)规定,分部工程的验收由监理工程师组织施工单位项目负责人和技术、质量负责人等进行。由于隧道衬砌厚度、强度、衬砌背后回填及防水等技术性能要求严格,技术性强,关系到整个工程的安全功能和使用性能,因此规定这些分部工程的勘察设计单位项目负责人也应参加相关分部工程的质量验收。
验收的程序和组织单位工程完工后,施工单位应首先依据质量标准、设计文件等组织有关人员进行自检并对检查结果进行评定,符合要求后向建设单位提交工程验收报告和完整的质量资料,请建设单位组织验收。单位工程质量验收应由建设单位负责人或项目负责人组织验收。由于设计、施工、监理单位都是责任主体,因此,单位工程验收时,监理单位总监理工程师、施工单位负责人或项目负责人和质量负责人、勘察设计单位负责人或项目负责人均应参加验收。
4、洞口工程
洞口工程特点在洞口段、未固结围岩、断层破碎带等不稳定围岩中,特别是在扁平大断面隧道中,因开挖宽度和高度都大,不易于稳定,拱脚处的应力集中、拱顶弯矩增大等,应尽量控制围岩松弛,为此,采取掌子面的稳定对策是极为重要的。掌子面稳定对策有分割掌子面、缩短一次进尺长度或采取辅助工法。
对洞口工程的重点要求1、环境保护的要求:符合国家及行业环境保护政策、法规的要求;2、施工安全的要求:边仰坡开挖不得采用洞室爆破、及时防护、清除危石。3、施工顺序和施工时间的要求:避开雨季;4、洞口排水工程:施作方法和施作时间。
环保问题针对目前隧道洞口施工存在的环保问题,主要是洞口边坡、仰坡开挖后,破坏了山体原有的平衡和植被造成山体坍塌、水土流失。因此,隧道洞口施工时,边坡、仰坡的防护除了应满足设计要求外,控制边坡暴露面的范围、地表植被的恢复、水土保持等涉及洞口周边环境的应符合国家有关环境保护法规法律的要求。洞口边仰坡系指洞门端墙(含翼墙及洞口连接的挡墙)的上部范围。
边坡、仰坡开挖边坡、仰坡开挖应自上往下开挖,不得用采用洞室爆破,是因为洞室爆破对围岩的振动很大,极易造成边坡、仰坡的坍塌,甚至造成山体坠石或滑坡。开挖后应及时进行防护施工,也是为了避免山坡长期暴露造成水土流失形成事故隐患。
洞口工程地基承载力隧道洞门各结构物(端墙、翼墙、挡土墙)基底的地基承载力是结构安全的重要环节,基底开挖至设计标高后必须进行验收和地基承载力检测,判定其符合设计要求后方可进行下道工序施工。
模板现浇混凝土的结构尺寸、外观质量以及浇筑混凝土过程中的施工安全往往与模板的强度、刚度和稳定性有直接的关系,因此要求模板应有设计计算资料,保证模板能承受结构荷载和施工荷载。
砌体工程砌体工程质量能否满足设计要求,石材的质量将起决定性作用。因此对石材强度、抗冻性指标、软化系数作了规定。以保证砌体工程的强度等级和耐久性要求。砌筑砂浆通过试配确定配合比,是使施工中砂浆达到设计强度等级和减小砂浆强度离散性的重要保证。砂浆配合比设计、试件制作、养护及抗压强度取值规定以附录形式列于《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》(TB10424-2003)的附录E。
5、洞身开挖、支护、防水与衬砌
洞身开挖重点重点抓住以下四个方面:确保工程施工质量的关键要素:施工方案的可实施性和科学性;开挖过程中,对围岩进行观察和量测;严格控制隧道开挖质量;其中隧底开挖:应确保边墙基础及隧底的开挖高程符合设计要求,边墙及隧底混凝土基础浇筑时,必须将基底清理干净,无积水浮渣,保证结构与围岩紧密结合。重视弃碴场防护工程。加强开挖面的地质素描和地质预报工作。
机械设备配套隧道施工机械基本上是由掘进、支护(初期和二次支护)、出碴运输及洞内作业环境的保障设备等四大部分构成。这四部分机械和设备的有机配合,就会形成强大的生产能力,但在配套中应将重点放在掘进和支护的机械选择上,因为这是形成生产能力的关键。在考虑施工机械配套时,应首先建立配套的目标函数。在铁路隧道中,配套的目标函数通常是用隧道的月均衡成洞速度(m/月)来表示。配套的生产能力=1.2~1.5倍均衡生产能力
施工阶段围岩级别的判定施工阶段的围岩级别评定,目前主要有两类方法:一类是根据开挖暴露出来的掌子面观察的方法,一类是根据量测的方法。掌子面观察要绘制掌子面观察(素描)图、进行摄影等。观察中应该具体的记录以下各项:•地质状况及其分布、性质和掌子面的自稳性;•围岩的软硬、裂隙间距及方向等围岩状态;•断层的分布、走向、粘土化程度等;•涌水地点、涌水量及其状态;•软弱层分布•其它(监理的复核、设计的地质确认)
地质调查地质调查应重点放在以下几个方面:①调查地表水文地质状况,主要是地表水系(水库、泉井、溪流)的位置标高、补给来源、流向等内容;②调查断层的位置所在、产状与富水性;③调查岩层褶皱的基本形态类型和轴面产状;④调查溶洞和暗河的出入口位置,并分析其流径和隧道中心线的空间关系。根据设计资料和地表勘查报告,采用地面地质体投影法和断层参数预测法进行不良地质宏观预报。
地质超前预报在长大隧道施工中,目前多采用地质超前预报。实施超前地质预报的目的为:•保证隧道施工安全,减少由于揭露发育不规律管道岩溶产生的大量突泥、涌水而带来的损失;•为动态设计、施工提供必要的地质参数,如:地下水压力、水量、管道岩溶的大小、方位及含煤地层的瓦斯参数、断层及泥化夹层的分布、岩体性状;•做好地质超前预报可以节省大量资金,通过超前预报,掌握前方地质、地下水状况,有针对性的采取施工防范措施,可以有效减少事故的发生,节约投资。
铁道部对超前地质预报工作指示科学制定超前地质预报方案。超前地质预报是工程勘察工作的延续,是保证隧道施工安全、优化设计、实现施工信息化的重要基础。勘察设计单位应参照《铁路隧道超前地质预报技术指南》,结合隧道工程地质条件和指导性施工组织设计编制超前地质预报方案。超前地质预报方案要明确隧道超前地质预报的方法、预报内容、预报频次、实施计划,提出仪器设备配置和操作要求、信息判释、数据采集与处理、预报成果报告编制等技术要求,应采用综合超前地质预报技术和方法,形成各种预报方法互为补充和验证的预报系统。
铁道部对超前地质预报工作指示落实超前地质预报责任。建设单位要把施工企业隧道超前地质预报专业水平作为工程招标的一项重要条件,也可选择专业化队伍承担不良地质、特殊岩土、深埋长大隧道的超前地质预报工作。建设单位负责审查隧道工程超前地质预报方案,并对方案的实施情况进行监督和检查。勘察设计单位应根据地质资料,编制隧道施工超前地质预报方案,计算相关费用并纳入工程概算,指导超前地质预报工作,依据超前地质预报成果修正设计。施工单位必须配备能够胜任超前地质预报工作的技术人员,按照超前地质预报方案编制实施细则,对超前地质预报成果及数据的真实性负责。监理单位负责检查施工单位现场地质、物探专业技术人员数量及能力,设备类型及数量,超前地质预报的实施和数据采集,以及相关协调工作。
铁道部对超前地质预报工作指示认真做好超前地质预报工作。隧道超前地质预报与信息化设计和信息化施工是一个有机整体,建设、设计、施工、监理等单位要落实责任、相互配合、认真实施,做到预报信息真实准确、传递顺畅、反馈及时、决策迅速、处理及时。施工单位应将超前地质预报工作纳入工序管理,严格按超前地质预报方案和实施细则实施,超前地质预报显示地质条件异常时,应及时采取措施,防止事故发生,同时报监理、设计、建设单位。建设、设计、施工、监理单位应迅速研究提出处理方案。不良地质、特殊岩土、深埋长大隧道没有制定超前地质预报方案、实施细则或未组织实施的,将追究相关单位的责任。
TSP203地质超前预报系统TSP203的测试原理类似于小应变测桩,其假设声波是沿隧道向前一维传播的,碰到反射面后反射回来,其震源的布置也是力求促使形成沿隧道方向的平面波传播(相对于球面波),从而获得隧道前方及周边的空间信息。与隧道轴线或呈大角度相交的面状软弱带,如断层、破碎带、软弱夹层、地下洞穴(含溶洞)以及地层的分界面等效果较好。而对不规则形态的地质缺陷或与隧道轴线平行的不良地质体,如几何形状为圆柱体或圆锥体的溶洞、暗河及含水情况探测有一定的局限性。
TSP203原理
数码相机摄影采用数码相机(日本多采用圆柱式相机)对掌子面及周边部位进行摄影,是掌子面地质描述的有利补充。通过对掌子面图像的连续表示,可以在一定程度上对掌子面前方的地质状况进行预测。基于摄影图像,采用地质解析技术,就可以预测掌子面前方的地质构造、断层、节理和开挖面的交叉状态。
红外线探水在隧道中,围岩每时每刻都在向外部发射红外波段的电磁波,并形成红外辐射场。岩层在向外部发射红外辐射的同时,必然会把它内部的地质信息传递出来。干燥无水的地层和含水的地层发射强度不同的红外辐射。地下水的活动会引起岩体红外辐射场强的变化,红外探测仪通过接收岩体的红外辐射强度,根据围岩红外辐射场强的变化来确定掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。但其预测精确度偏低。
地质雷达地质雷达采用的是时间域脉冲雷达,将宽频带的脉冲发射到地下介质中,通过接收反射信号达到探测地下目标的目的。一般地质雷达是作为TSP超前地质预报的补充,比如确定异常体的规模、性质、危害性有困难时采用地质雷达作为补充手段。
超前水平地质探孔(长钻孔)超前水平地质钻孔主要用于岩溶发育地段,是对其它探测手段成果的确认和补充。但超前水平钻探速度慢、费用高,只在部分重点或地质复杂隧道施工中采用。
隧道掌子面的稳定问题在大断面条件下,如何控制掌子面的稳定性,减少和预防掌子面出现坍塌的风险,是极为重要的。特别是在通过各种不良地质地段时。从风险的角度看,掌子面失稳有多种方式:•掌子面挤出;•掌子面拱部坍塌;•上半断面拱脚下沉;•底部鼓起等。
稳定掌子面的超前支护措施从技术角度出发,预防和减少上述风险发生的主要方法也是多种多样的。首先是超前支护措施,超前支护方法可分为4大类:①超前钻孔:一般超前长度在5米以下,如插板、注浆锚杆、超前锚杆等;②超前管棚:一般超前长度在5~20米,如短管棚、长管棚等;③预衬砌:一般超前长度在5m以下,如预切槽法等;④注浆:一般超前长度在几十米左右,如围岩化学注浆等。
稳定掌子面其它措施稳定掌子面其它措施:•扩大拱脚、设置拱脚锚杆或锚管;•正面喷射混凝土和锚杆;•底脚锚杆或锚管等。意大利在修建高速铁路隧道中,曾采用以下稳定掌子面的方法。这些方法都是为了确保掌子面稳定,减少施工风险而形成的。
超前支护方法分类超前支护由于构筑方法的不同,有的是以横向刚性大的拱形构造为主,有的是以纵向连续性强的梁构造为主,也有具有两者功能的。其分类列于下表。超前支护的分类预计的功能混凝土拱壳方式隧道横向刚性大(拱结构)水平喷射注浆方式隧道纵向刚性大(梁结构)长钢管注浆方式
超前支护工法体系除预衬砌方式外,水平喷射注浆、长钢管注浆等方式,我们也是经常采用的。也取得不少的经验,因此,当务之急是如何提高超前支护技术的水平,一个重要措施就是首先要建立模式化的、标准的超前支护工法体系,在此基础上,根据我们的实践确立各种超前支护的类型、设计参数及使用机械的配套。
新奥法施工程序、开挖方式施工程序(1)开挖(监控量测)(2)一次被覆---初期支护(监控量测)(3)构筑防水层(监控量测)(4)二次被覆---二次衬砌(监控量测)开挖方式用新奥法掘进隧道,其开挖方式有全断面法、台阶法、临时仰拱法、侧壁导坑法几种。地质条件差时---双侧壁导坑法、环形开挖留核心土法、短台阶法、台阶法、CD法、CRD法等。
隧道开挖方法隧道施工中,开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。钻爆法仍然是中国目前应用最广、最成熟的隧道修建方法。客运专线隧道开挖常用的方法有全断面法、台阶法、CD工法、CRD工法、双侧壁导坑工法,从工程造价和施工速度考虑,施工方法选择顺序应为:全断面法→正台阶法→台阶设临时仰拱→中隔墙法→交叉中隔墙法→双侧壁导坑法。从施工安全考虑,顺序正好反过来。在当前的施工实践中,采用最多的方法是台阶法,其次是全断面法。在大断面隧道中,单侧壁导坑(小隔壁法)和双侧壁导坑(眼镜法)采用较多,由于施工机械的发展和辅助工法的采用,施工方法有向更多地采用全断面法,特别是全断面法与超短台阶法结合的发展趋势。
开挖方法的选择1、硬岩首先用全断面法开挖(Ⅰ、Ⅱ级);2、软(弱)岩用正台阶法、超短台阶法、多台阶法、中隔壁台阶法、临时仰拱封闭台阶法、台阶七步流水法等;3、断层、软弱带、土质大断面可用中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法等。
全断面开挖法全断面开挖法是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖方法。全断面开挖法有较大的作业空间,有利于采用大型配套机械化作业,提高施工速度,且工序少,施工操作比较简单,便于施工组织和管理,较分部开挖法减少了爆破震动次数。但由于开挖面较大,围岩相对稳定性降低,且每个循环工作量较大,每次深孔爆破引起的震动较大,因此要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。全断面法主要适用于Ⅰ~Ⅲ级硬岩地层和Ⅱ级软岩地层。对于Ⅳ级硬岩地层,在采取超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施加固后,也可采用全断面法施工,但应根据具体围岩情况适当缩短开挖进尺。
台阶开挖法台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分,具有上下断面两个工作面或多个工作面,分步开挖。其优点是灵活多变、适用性强,有足够的作业空间和较快的施工速度,能较早地使支护闭合,有利于开挖面的稳定性和控制其结构变形及由此引起的地面沉降。缺点是上下部作业有互相干扰,应注意下部作业时对上部稳定性的影响,台阶开挖会增加对围岩的扰动次数等。台阶法适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩地层和洞口段、偏压段、浅埋段的Ⅰ~Ⅳ级硬岩地层和Ⅱ、Ⅲ级软岩地层,但应视具体情况采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固,并根据工程实际、地层条件和机械条件,选择合适的台阶方式。
台阶开挖法根据地层条件和机械配备情况,台阶法又可分为正台阶法、中隔墙台阶法等。-正台阶上下两部分步开挖法将断面分成上下两个台阶开挖,上台阶长度一般控制在1~1.5倍洞径,但必须在地层失去自稳能力之前尽快开挖下台阶,支护形成封闭结构。若地层较差,为了稳定工作面,也可辅以小导管超前支护等措施。-正台阶分步开挖留核心土法该法适用于较差的地层,上台阶取1倍洞径左右环形开挖,留核心土,用系统小导管超前支护、预注浆稳定工作面,用网构钢拱架做初期支护,拱脚、墙脚设置锁脚锚杆。当隧道断面较高时,可以分多层台阶法开挖,但台阶长度不允许超过1.5倍洞径。
台阶开挖法-中隔墙台阶法开挖当工作面地层自稳能力较差,上台阶开挖后拱脚支撑在未开挖岩体上的自稳时间较短且开挖断面跨度较大时,可采用中隔墙台阶法(通常配合临时仰拱使用)。通过中隔墙的分载作用,减轻两侧拱脚的压力,降低地表沉陷值,以确保施工安全。采用中隔墙台阶法开挖时,上台阶开挖长度一般控制在1.5倍洞径内,并辅之以超前小导管注浆加固地层,留核心土环形开挖等措施。由于中隔墙的限制,一般上台阶采用人工开挖,人工出碴至下台阶,下台阶采用机械开挖、机械出碴。
中隔墙台阶法施工示意图
单侧壁导坑法单侧壁导坑法是指在隧道断面一侧先开挖一导坑,并始终超前一定距离,再开挖隧道断面剩余部分,变大跨断面为小跨断面的隧道开挖方法。单侧壁导坑法主要适用于地层较差、断面较大,采用台阶法开挖有困难的,可采用人工配合机械开挖的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层。采用该法开挖时,单侧壁导坑超前的距离一般在2倍洞径以上。为了稳定工作面,须采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固。
中隔墙法中隔墙法也称CD工法(CenterDiaphragm),是以台阶法为基础,将隧道断面从中间分成左右部分,使上、下台阶左右各分成2或多部分,每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元。中隔墙法主要适用于地层较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。一般采用人工开挖、人工和机械配合出碴。可适当采用控制爆破,以免破坏已完成的临时支撑隔墙。
交叉中隔墙法(CRD工法)交叉中隔墙法也称CRD工法(CrossDiaphragm)。当CD工法仍不能保证围岩稳定和隧道施工安全要求时,可在CD工法的基础上对各分部加设临时仰拱,将原CD工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环而改进发展的一种工法。其最大特点是将大断面施工化成小段面施工,各个局部封闭成环的时间短,控制早期围岩变形,每个步序受力体系完整。CRD工法适用于特别破碎的岩石、碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土及黄土组成的Ⅴ级围岩和软塑状黏性土、潮湿的粉细砂组成的Ⅵ级围岩及较差围岩中的洞口段、偏压段、浅埋段等。为了稳定工作面,采用CRD工法施工时,须采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆、掌子面封闭等辅助施工措施进行超前加固。
V级围岩隧道CRD法施工
双侧壁导坑法双侧壁导坑法是双侧壁导坑超前中间台阶法的简称,也称眼镜工法,也是变大跨度为小跨度的施工方法。双侧壁导洞法以台阶法为基础,将隧道断面分成双侧壁导洞和上、下台阶4部分,将大跨度分成3个小跨度进行作业,其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备和施工条件为主确定。双侧壁导坑法主要适用于断面很大、地层较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。采用该法开挖时,双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了稳定工作面,经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。
德国眼镜法施工铁路隧道示意图
铣挖法铣挖法是近年来兴起的一种新的施工方法,它通过采用一种叫铣挖机的设备,安装在任何类型的液压挖掘机上,高效替代挖斗、破碎锤等通用配置,应用于隧道掘进及轮廓修正的施工方法,适用于各种地质条件。在中低硬度的岩石如风化岩、凝灰岩中最大可达到25~40m3/h(随岩石的密度、破碎度不同而不同)。可以快速准确的修整构造物轮廓,应用在隧道开挖中,不但可以解决令施工单位头疼的欠挖问题,还进而降低施工单位“宁超勿欠”,所引起的成本增大问题。使用铣挖机取代人工进行软岩或破碎岩层的隧道掘进,排除掌子面前方工人开挖的危险,从而大大提高了隧道施工的安全性。
预切槽法机械预切槽法是用专用的预切槽机沿隧道横断面周边预先切割或钻一条有限厚度的沟槽,在硬岩中,切槽可作为爆破的临空面,起爆顺序与传统爆破相反,不是由里向外而是由外向里逐层起爆,这种方法可以显著降低钻爆法施工的爆破振动速度。在松散地层中,切槽后立即向槽内喷入混凝土,在开挖面前方形成一个预筑拱,随后才将切槽所界定的掌子面开挖出来,这样就能有效地减少因掌子面开挖而产生的围岩变形与地表沉降,并使开挖工作能在预筑拱保护下安全高效进行。
台阶七步开挖法洞身开挖采用台阶七步开挖法施工,是指在隧道开挖过程中,分七个开挖面,以前后七个不同的位置相互错开同时开挖,然后分部同时支护,形成支护整体,缩短作业循环时间,逐步向纵深推进的作业方法,形成开挖及施作初期支护,混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。
隧道掘进机概念当隧道长度过长时,用常规钻爆法进行隧道施工将需要相当长的工期,隧道掘进机法施工则适合长隧道施工的需要。隧道掘进机英文名称是TunnelBoringMachine,简称TBM。根据国外实践证明:当隧道长度与直径之比大于600时,采用TBM进行隧道施工是经济的。TBM最大的优点是快速。其一般速率为常规钻爆法的3~10倍。此外,采用TBM施工还有优质、安全、有利于环境保护和节省劳动力等优点。由于TBM提高了掘进机速率,工期大为缩短,因此在整体上是经济的。TBM的缺点主要是对地质条件的适应性不如常规的钻爆法;主机重量大;前期订购TBM费用较多;要求施工人员技术水平和管理水平高;对短隧道不能发挥其优越性。由于科学技术的不断迅猛进步,现在TBM可以适应较为复杂的地质条件,从松散软土到极坚硬的岩石都可以应用,使用范围日益广泛。
铁道部对采用TBM的意见特长隧道优先采用TBM施工方法。地质条件及环境允许的10公里以上隧道应优先采用TBM施工方法组织建设。铁道部鼓励隧道施工业绩较佳的施工单位联合集中招标采购TBM并参与铁路隧道建设。建设单位在施工招标文件中应明确具有符合TBM及相应技术条件的施工单位方能参与施工投标。
隧道掘进机的分类隧道掘进机的针对性很强,不同的地质条件需要不同的掘进机,也就产生了不同的掘进机。--有的适用于软土,又称为盾构机(ShieldMachine)--有的适用于岩石,称硬岩隧道掘进机(TBM)。--既能在岩石又能在软土中掘进的两用混合掘进机,已应用于英吉利海峡隧道法国侧隧道施工以及我国连接香港九龙和新界的西铁隧道施工。
盾构法适用于软土地区埋深大的隧道工程,可穿越江河、湖泊、海底、地面建筑物和地下管线密集区的下部。盾构是这种施工方法中最主要的施工机具,它是一个既能支撑地层压力又能在地层中推进的钢筒结构体--隧道掘进机。目前,盾构法建造的隧道主要用于水底公路隧道、地铁区间隧道、电力电讯隧道、市政管线隧道和进水排水隧道等地下工程。
隧道掘进机在我国的应用自1978年我国实行改革开发以来,已有甘肃省引大入秦工程、山西省万家寨引黄工程和陕西省秦岭铁路隧道工程等项目引入国外大型TBM进行隧道施工,取得了成功。西安-安康铁路秦岭Ⅰ线隧道全断面掘进机(TBM)的成功应用,我国铁路隧道施工技术水平又有了新的突破。秦岭隧道为两座平行的单线隧道,是我国目前最长的单线铁路隧道,其中Ⅰ线隧道全长18.46Km,最大埋深1600m,岩石平均抗压强度达150MPa。秦岭Ⅰ线隧道断面直径φ8.8m,复合式衬砌,采用掘进机施工,实现了掘进、出碴工序机械化,掘进速度高、超挖少,对围岩扰动少,改善作业环境,为我国今后铁路长隧道快速施工创造了新的经验。
喷锚支护喷锚支护包括:锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土锚杆联合支护、喷射混凝土钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护,以及上述几种类型加设钢架而成的联合支护。
锚杆施工质量控制要点建立有效的锚杆质量,尤其是灌浆质量的检测方法,及时检测(工艺上的细节控制);•不能忽视锚杆拉拔试验的作用。拉拔试验虽然不能完全体现锚杆真正的施工、灌浆质量,但仍是目前可采用的检测手段(部分客运专线未采用);•合理确定锚杆参数,充分发挥群锚的作用,将锚杆由点(线)状支护变为面(体)状支护结构;•进一步认识锚杆与围岩之间的关系,充分发挥锚固材与围岩间的附着力;•大力提高锚杆的商品化程度,减小质量的离散性,保证锚杆成品质量。
架设钢架清除钢架脚底处虚碴是为了防止钢架整体下沉或两边不均匀下沉。架设钢架的关键是要保证钢架的稳定性,为确保钢架的支护效果,围岩、钢架、喷射混凝土应形成一个整体。所以要求钢架应被喷射混凝土包裹,同时钢架还应与围岩密贴顶紧。
喷射混凝土质量控制要点喷射混凝土的方式可分为干喷、潮喷和湿喷。因湿喷混凝土所用水、水泥、粗细骨料、外加剂等材料喷射前经过正确的计量和充分拌和,水灰比能准确控制,有利于水泥的水化,因而施工中其喷射质量容易控制且回弹率低,混凝土均质性好,强度也较高。所以标准规定应采用湿喷方式。重点问题:一是强度,必须具有足够的强度、特别是初期强度(喷射砼的一天强度,第6.2.10条);二是厚度,保证厚度、表面平滑;三是附着:与围岩牢固的附着成一体(钢拱架与围岩间的空隙);四是密实:密实、均质、耐久。
喷混凝土的配比强度,与通常的灌注混凝土不同,受施工条件的影响极大,离散性也大。同时,还受喷射面的状态、喷射工的熟练程度、回弹量、外加剂添加情况的影响。因此在设计配比时应当适当提高喷混凝土的强度等级,以确保附着在围岩表面的喷混凝土的实际强度。喷射混凝土质量控制要点
喷混凝土的几个关键性的性能指标1、设计基准强度2、初期强度;(3小时、24小时)3、附着强度;(0.5MPa、1.0MPa)4、附着配比;(喷射工艺、操作熟练程度)5、回弹率;(是否超过20%)6、粉尘量。(不能大于5mg/m3)
喷射混凝土施工喷射混凝土施工应分段分层作业。自下而上可避免先喷上部时松散回弹物污染下部未喷射混凝土的基面,且喷好下部的混凝土可对上部喷射的混凝土起到支托的作用。一次喷射混凝土的厚度要适当,过薄则粗骨料不易粘结牢固,增加回弹量。过厚则不易保证喷射混凝土的致密和强度(后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,一次喷射的最大厚度:拱部不得超过10cm,边墙不得超过15cm)。为保证喷射混凝土的质量,喷射混凝土应进行初期养护,喷射后3小时内不得进行爆破作业(喷射混凝土终凝2h后,应按施工技术方案及时采取有效措施进行养护,养护时间不少于14d)。
喷射混凝土的厚度和表面平整度1平均厚度大于设计厚度。2检查点数的80%及以上大于设计厚度。3最小厚度不小于设计厚度2/3。4表面平整度的允许偏差为100mm。
局部修订条文铁建设[2006]141号第6.2.12条喷射混凝土厚度和表面平整度检验数量由“每一作业循环检验一次’’改为“全断面开挖时,每一作业循环检查一次;分部开挖时,每3~5m检验一次”。[说明]明确检验频次,便于检查验收。
隧道工程防水应该指出:对隧道工程来说,地下水的影响和处理是至关重要的。大家都有体会,有水无水、水大水小、一般涌出和异常涌出,在设计施工上的处理是完全不同的。此外,隧道运营期间,结构物耐久性的降低,在许多场合,都与地下水有关。因此,切实地提高隧道的防水技术,是当务之急。
防排水施工质量控制地下工程防水的设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合,刚柔相济,因地制宜,综合治理”的原则。以防为主、防排结合、因地制宜、综合治理的原则。对隧道防排水施工质量控制,从严格按要求对防水材料、排水设施位置及安装过程进行监督检查,严格控制防、排水设施施工工艺如防水层铺挂、焊接、止水带及止水条安设、排水管、盲沟铺设,排水板及环向盲管铺设、中心水沟安装等,并在隧道原设计防排水方案的基础上,根据不同段落地下水出水量及出水点位置,及时作出特殊的防排水措施加强方案,确保地下水排泄畅通,防水措施严密有效,保证隧道完成后不产生渗漏水现象。
在隧道设计和施工中,一定要区分:•运营隧道结构的防水和排水;•施工中的止水和排水。这是两个不同的概念。防水是对结构物性能的基本要求。不是主次的问题。国内外的施工实践指出:设置防水板的隧道,都能够满足隧道结构物防水的基本要求。关键在于防水板的铺设质量。因此,在防水板铺设工艺上,都是采用机械铺设的方法。此外也在试验确保隧道防水性能的新工艺。
防水板施工质量控制要点防水板施工质量控制要点•背面修整(凹凸不平、格栅间);•张挂(预留富裕量);•保护防水板免受损伤;•防水板的安装结合(接缝);•作业台车;•铺设质量检查(焊缝、搭接顺序等等);•在模板安装和混凝土灌注时应防止损坏、过度张紧。
柔性防水层柔性防水层分两层,缓冲垫层铺底与初期支护表面接触,对防水板与初期支护接触的一侧形成保护,其表面再铺挂防水板。柔性防水层不仅起到防水的作用,由于防水板光滑将初期支护与二次衬砌隔开,它们之间基本不传递剪力,只传递压力,使二衬均匀受压受弯,减少由于局部应力使二衬出现裂纹。所以防水层对基面的要求很高,不能有突出物和明水,在施工防水层之前先对基面进行处理。
保护防水板免受损伤保护防水板免受损伤1)喷混凝土面的凹凸不满足要求部分、锚头部位、集中涌水地点的导水必须进行适当的处理(凹凸不平处补喷、抹平)(D/L≤1/6,D—初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度。L—初期支护基层相邻两凸面之间的距离);2)确保与既有防水板的结合和与基底的密贴;3)现场结合应获得充分的止水性和均匀的结合强度;4)作业台架和设备:安全性、施工性;5)衬砌混凝土时防止损伤。
防水板焊缝施工质量控制防水板的焊缝质量检查,检查方法有目测、机械检查、充气检查、撕裂破坏检查。目测:肉眼观察有溶浆均匀溢出、无气泡,则质量较好;机械检查:用平口丝刀沿焊缝外边缘稍用力,检查是否有虚焊、漏焊部位,如果有漏点,做好标记及时修补;充气检查:其方法是用5号针头向两条焊缝空腔内注入空气,长度2m,两端封闭,当压力达到0.25MPa时,停止充气,持续15min,压力下降小于10%,说明焊缝合格,否则应补漏(用肥皂水涂在焊缝上,有气泡的地方重新补焊)(验标要求);撕裂破坏检查:将试焊样品切成1cm长条,进行撕裂测试,所有断裂均发生在焊缝以外,说明焊缝合格。
接缝防水质量控制施工缝、变形缝等处是结构防水的薄弱环节,在施工中应严格按施工工艺操作。如果操作不当往往引起渗漏水,整治起来非常麻烦。在两次浇筑混凝土之间设施工缝,灌注前应对施工缝进行处理,首先清除表面的水泥浆薄膜、松动石子或软弱混凝土,然后在二衬中部设置止水条。施工缝的基面必须进行凿毛,并涂刷混凝土界面处理剂,使两次混凝土浇注接触良好,减小可能出现的裂缝。遇水膨胀止水条安装前检查是否受潮膨胀。采用塑料、橡胶、金属止水条时,要求施工单位采取有效措施确保位置准确、固定牢靠。变形缝处止水带接头连接质量。
防水体系问题有治标的、治本的、也有纯理论方案。应把隧道与地下工程防水视为一个系统工程,根据工程具体要求和情况,建立起完整的防水体系。将防水原则、防水设计、材料选择、防水施工工艺、防水施工管理、防水施工队伍选择等都纳入防水体系中。解决了材料的质量而解决不了施工工艺,即优良环境下的高级材料实验、恶劣环境下的低级质量施工;理想完善的防水方案、现实缺陷的防水效果,总是无法实现设计意图,达不到较理想的防水效果。防水根本在于“混凝土结构自防水”。确保防水混凝土达到规定的密实性、抗渗性(不低于P8)和抗裂性,才能有效地防水、防腐,从而提高耐久性。
二次衬砌时机在软弱围岩中,作为主要承载结构和最后一道防线的二次衬砌的支护时间至关重要。若支护时间过早,衬砌因围岩蠕变的影响将产生较大的变形和所承受的荷载较大,从而出现破坏现象;若支护时间过晚,围岩因蠕变的影响产生较大的位移而失稳,从而引发跨塌等工程事故.。
二次衬砌时机对于浅埋或土砂围岩,特别是Ⅴ级以下围岩,二衬应考虑及时施作,二衬结构考虑承载结构设计并予以加强;对具有一定自稳能力的深埋围岩(Ⅲ、Ⅳ级),二衬的施作必须结合监控量测的分析结果,通常二衬结构考虑承受部分荷载;围岩条件较好的深埋隧道,特别是Ⅱ级以上围岩,二衬结构一般不考虑承载,仅作为防水结构和安全储备。
二次衬砌时机本标准第7.1.9条,二次衬砌的施作规定如下:1、深埋隧道二次衬砌施作一般情况下应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。变形基本稳定应符合:隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和;或水平收敛(拱脚附近7天平均值)小于0.2mm/d,或拱顶下沉速率小于0.15mm/d;或施作二次衬砌时的累计位移值,已达极限相对位移值的80%以上;或初期支护表面裂隙(观察)不再继续发展。2、浅埋隧道应及早施作二次衬砌,且二次衬砌应予以加强。3、围岩及初期支护变形过大或变形不收敛,又难以及时补强时,可提前施作二次衬砌,以改善施工阶段结构的受力状态,此时二次衬砌应予以加强。
混凝土质量控制要点重点问题:一是强度,必须具有足够的强度、特别是初期强度(养护,第7.4.16条);二是厚度,保证厚度、表面平滑(不能小于设计厚度);三是附着:与初衬牢固的附着成一体(回填注浆,第7.1.14条);四是密实:密实、均质、耐久。
混凝土衬砌混凝土衬砌应采用全断面一次成型法施工,特殊情况下可按设计进行分部施工。有仰拱的衬砌应先施作仰拱。仰拱衬砌紧跟开挖工作面超前浇筑对稳定洞室具有很大的作用。同时洞内作业环境得到了很好的改善。故隧道施工中要求采用仰拱超前的施工方法。
隧道边墙隧道边墙是高而薄的结构,边墙壁基础和边墙超挖部份的回填密实情况直接关系到隧道衬砌的整体质量。边墙基础浇筑前必须进行隐蔽工程验收,其地质条件应符合设计要求。边墙超挖部份原则上采用同等级混凝土回填,当超挖量大时也可采用浆砌片石回填,但必须征得设计同意。回填浆砌片石时应砌成台阶,以提高回填部份的稳定性。为保持边墙的稳定,在浇筑边墙时,应一并完成边墙拱座和边墙基础的扩大部份,避免单独开挖拱座基础时损坏拱脚。
局部修订条文铁建设[2006]141号删除7.1.5条。[说明]混凝土搅拌和振捣时间应符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》的规定。删除7.6.10条。[说明]仰拱施工完成后要进行仰拱填充的施工,仰拱无法按标准规定要求进行养护。
拆模过早拆模、混凝土强度不足很可能造成衬砌沉降变形、开裂等情况的发生。过晚拆模衬砌台车脱模困难。为保证隧道衬砌的安全和使用功能,提出了拆模时混凝土的强度要求。该强度通常反映为同条件养护混凝土试件的强度(第7.2.3条,初期支护变形稳定前施工的,设计强度的100%;初期支护变形稳定后施工的,8Mpa)。
衬砌开裂产生主要的原因•伴随温度收缩和干燥收缩产生的裂缝;•安装或拆除模板时的过大压力造成施工缝附近裂缝;•在难于振捣的拱部或混凝土灌注中断产生的水平向(或混凝土流向)裂缝;•模板下沉或模板与混凝土附着不良造成的局部裂缝等;•养护不到位;•不均匀的围岩压力分布。
裂缝检测方法:•尺度测定:规尺、游标尺等;•开裂宽度测定:带刻度的放大镜、开裂规尺;•开裂记录:相机、摄影机;•记录用纸:变异展开图纸、观测结果记录纸。为判定开裂有无发展,通常要进行一年以上的观测(二衬开裂)。通过对衬砌裂缝的宽度、长度、深度进行有效观测,可以判定裂缝对衬砌损伤的影响程度,进而确定是否需要采取处理措施(非受力裂缝不得大于0.2mm)。隧道衬砌裂缝检测
监控量测在量测中最重要的是要选择一个管理标准值(稳定性标准)。管理标准值的设定可以采用以下方法:•参考类似工程实例设定;•根据解析方法设定;•根据极限应变设定;•根据支护构件的变异设定;•采用上述各种方法组合的综合方法。应该说明的是,在不连续性围岩中,量测结果不一定能够完全反应围岩的动态,应结合洞内观察的结果设定管理标准。
洞内观察洞内观察主要包括爆破后工作面的岩性、结构面发育程度、产状、涌水情况,锚杆有无拉断,已喷层有无裂缝、剥离或剪切破坏,钢拱架有无明显压扭变形,以及特殊地质(如断层、溶洞、暗河等)等情况进行定性描述和记录。并采用数码相机进行摄影和分析。
铁道部对监控量测的意见加强监控量测工作。监控量测是确定围岩变形、调整支护参数、设计参数的重要依据。施工单位必须将监控量测纳入施工工序,配备监控量测专业人员;要制定详细的监控量测方案,并根据地质情况及时进行调整;要建立最大日变形量和累计变形量的风险预警机制;要严格按照规范要求布点量测,确保监控量测数据真实准确完整。要及时对量测数据进行分析,根据分析结果调整支护参数,并及时将量测数据和分析结果反馈给设计、监理单位,设计单位验证后应及时根据量测数据调整设计参数,施工单位按变更设计进行施工。
监控量测内容对于隧道监控量测工作内容,可分为直接指导工程施工的必测项目和进行科学研究的选测项目两部分内容,其两者是相辅相成的。必测项目中的量测数据,有的可以直接为隧道施工服务,如地表沉降量测,有的是通过利用类比的方法判别承载结构是否稳定,如拱顶下沉、周边位移。选测内容是着重对承载结构内部各种作用机理可以量化的部分得出相关数据,为以后理论研究提供原始数据,同时为评价承载结构受力状况提供参考。隧道监控量测内容选择根据施工和研究的需要来确定。如根据研究的需要,同时结合工程施工的实际,进行围岩内位移、围岩压力及钢支撑内外力和二次衬砌混凝土内力的量测工作。
监控量测项目与目的序号量测项目测试目的1洞内观察及时了解围岩岩性的变化情况、节理裂隙的发育情况、隧道内淋水情况及支护裂隙等2周边位移判断围岩的稳定性,确定二次衬砌的施做时间3拱顶下沉及时掌握隧道整体的稳定情况4锚杆拉拔力抽检锚杆的拉拔力,判断锚杆的施工质量5锚杆内力量测锚杆内部受力状况,判断锚杆的工作状况6浅埋段地表沉降与拱顶下沉对比,间接反映隧道的稳定及隧道拱部以上围岩的运动状况7围岩压力判断复合式衬砌中围岩载荷大小,判断初期支护与二次衬砌各自分担围岩压力的情况8钢支撑内力量测型钢支撑内应力,推断作用在型钢支撑上的压力大小。判断型钢支撑尺寸、间距及设置型钢支撑的必要性9支护混凝土内应力量测二次衬砌内应力、喷射混凝土层内轴向应力,了解支护衬砌内的受力状态
量测断面的选择断面数量的确定应从国家隧道施工技术规范相关内容和设计图纸要求这两方面充分考虑。并应遵守如下原则:1)设计单位有指导意见的,按设计单位的指导意见考虑布置;2)若设计单位没有指导意见的,按规范规定选择具有代表性地段进行布置。当然,在施工过程中可根据实际情况做适当调整。
量测数据的处理量测数据处理的主要内容包括:①绘制位移、应力、应变随时间变化的曲线——时态曲线;②绘制位移速率、应力速率、应变速率随时间变化的曲线;③绘制位移、应力、应变随开挖面推进变化的曲线——空间曲线;④绘制位移、应力、应变随围岩深度变化的曲线;⑤绘制接触压力、支护结构应力在隧道横断面上的分布图。
辅助坑道辅助坑道是隧道正洞施工的一个重要环节,坑道口的截水、排水和防冲刷设施均应尽早地完成以保证坑道和正洞施工工期的要求。辅助导坑的支护由设计明确。施工中如地质情况与设计不符需变更设计参数时,应办理变更设计手续。由于坑道与正洞交接处断面加大形状不规则且受力条件复杂,故应加强支护以策安全。
明洞明洞大多数情况下设置在坍方、落石、泥石流等地质不良地段。因此,明洞施工时应根据当地的地形、地质条件及结构类型选择施工方案。1先墙后拱法施工适用于埋置深度较浅,施工边坡后能暂时稳定的地段。2先拱后墙壁法施工适用于岩层破碎、路堑边坡较高,全部明挖可能造成山体坍塌,但拱脚岩层承载力较好且能保证拱圈稳定的地段。施工时,起拱线以上部份采用拉槽法开挖临时边、仰坡,当临时边、仰坡不稳定时可采用喷锚支护加强边坡的稳定,明洞较长时可分段拉槽开挖。做好拱圈后再开挖下部断面和浇筑边墙。3先做外侧边墙法施工适用于半路堑、原地面坡度陡峻的地段。施工时先开挖外侧边墙部份,然后砌筑外侧边墙至设计高程,再开挖拱部施作拱圈部份;在拱内落底并随时加支撑保持内侧临时边坡的稳定;开挖内边墙马口后浇筑边墙。
明洞边墙基础明洞边墙基础应设置在稳定的地基上,这是总的要求。偏压和单压明洞墙基应考虑其抗滑力。明洞基础开挖至设计标高后必须进行隐蔽工程验收。如其承载力不符合设计要求,应提出设计变更。
明洞回填明洞回填分墙背回填和拱部回填两个部位。由于其作用不同,因而回填的工艺要求也不尽相同。1墙背回填的作用,主要是使边墙与围岩密贴。当围岩较稳定时,墙背可垂直或以较陡的坡度开挖,超挖量不大,墙背空隙不大。边墙施工时可用相同的材料同时浇筑或砌筑。当围岩稳定性差,墙壁背超挖量大且墙背空隙呈下小上大,不得任意抛填土石致使侧压力增大,施工时必须按设计要求办理。2拱顶回填主要是缓冲边坡落石、坍方对明洞拱顶的冲击以及排除坡面水的作用。
局部修订条文铁建设[2006]141号第8.2.1条中将辅助坑道开挖中线和高程的检验数量由每一循环检查一次,改为每10m检验一次。[说明]辅助坑道的中线和高程对主体工程质量无影响,其检验数量可以适当降低。第8.2.3条将辅助坑道的开挖断面尺寸检查由每一循环检查一次,修改为每10m检查一次。[说明]辅助坑的中线和高程对主体工程质量无影响,其检验数量可以适当降低。第9.2节,将明洞开挖检验数量由“每一开挖段”改为“每一开挖段或8~12米”。[说明]明洞一般采用分层开挖的方法施工,检验数量与每一衬砌段长度一致,执行更为方便。取消表13.2.1中第4项仰拱混凝土厚度检测。[说明]仰拱施工过程中其厚度已做检查,仰拱完成后要进行仰拱填充施工,而本项检查属于工程交验前对工程实体质量的事后检查,很难实施。
6、缓冲结构
列车进入隧道引起的微压波微压波(sonicboom)是隧道出口微气压波的简称,是高速铁路隧道运营过程中产生的空气动力学问题之一。微压波使得列车高速进入隧道时,在另一侧出口产生突然爆炸声响,对隧道出口附近的环境构成危害。
国外有关国家的研究及应用情况简介欧洲国家对此研究较少,而日本由于采用的隧道断面较小,微压波问题特别突出。针对这一现象,日本铁道技术研究所等在现场测试、模型实验、理论分析及工程措施等方面进行了全面地研究,并取得了成功的应用。研究认为,隧道出口的爆炸声响是由列车高速进入隧道产生的压缩波在隧道内传播到达出口时,由出口向外部放射脉冲状压力波而引起的。微压波的大小与列车进洞速度、隧道长度、道床类型、隧道入口形式及出口地形等有关。
降低隧道微压波的工程措施采用特殊隧道入口形式(称为洞口缓冲结构)(主要方式);采用道碴道床或具有相同效果的贴附有吸音材料的洞壁;连接相邻隧道并在连接部分适当开口,对单一隧道可在埋深浅的地方设窗孔;利用斜井、竖井、平行导坑等辅助坑道。
传统的缓冲结构日本新干线由于修建的较早,没有充分认识到高速铁路隧道的空气动力学效应,隧道洞门按传统修建,隧道的横断面积只有64m2。列车突入隧道时形成的压缩波在传播至出口处时,除了发生反射外,还有一部分以脉冲波的形式向外辐射出去(即微压波),引起爆鸣声并可能危及洞口建筑物。为了缓冲这些空气动力学效应,日本的做法就只能是在原有洞口处加设缓冲棚。
缓冲棚
缓冲棚
德国和韩国对隧道入口缓冲段的做法都是通过在正切洞门的基础上加设帽檐形成类似喇叭口形入口
台湾高铁的缓冲结构物形式台湾对隧道洞口缓冲段采取有顶面开口的扩大断面正切形式
台湾高铁的缓冲结构物形式
台湾高铁的缓冲结构物形式
隧道横断面是影响隧道空气动力学效应的重要因素之一,可以想象当隧道横断面足够大时,就不会存在空气动力学效应,当然这样做的成本是令人无法接受的。洞口扩大断面的设置使列车周围的空间实现阶梯形变化,增加了压缩波的时间和压力变化的时间历程,瞬变压力曲线变得平缓,同时出口处的微压波也降低了。另一方面,缓冲段开天窗为列车进入隧道时形成的压缩空气提供了一条出逃通道,而且还可以补给车尾进洞时所形成的负压,有效缓解了空气动力学效应。
谢谢大家!