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.,1,隧道施工的技術(shù)特性和基本理念,.,2,二、隧道工程的技術(shù)特性和基本理念,認(rèn)識(shí)隧道施工的技術(shù)特性和施工的基本理念,是建立良好施工管理的前提。作為施工管理人員首先要清楚地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。,.,3,隧道施工的技術(shù)特性,隱蔽性大;作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng);作業(yè)空間有限;作業(yè)的綜合性;施工是動(dòng)態(tài)的,施工過(guò)程的力學(xué)動(dòng)態(tài)是變化的,圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)也是變化的;作業(yè)環(huán)境惡劣;作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性大。,.,4,隧道施工的基本理念,根據(jù)作者的體會(huì),隧道施工的要點(diǎn),針對(duì)目前存在的問(wèn)題,歸納起來(lái)就是句話(huà):“愛(ài)護(hù)圍巖”、“內(nèi)實(shí)外美”、“重視環(huán)境”、和“動(dòng)態(tài)施工”。這也就是隧道施工的四大理念。,.,5,愛(ài)護(hù)圍巖,“愛(ài)護(hù)圍巖”有2層含義,一層含義是不損傷或少損傷遺留圍巖的固有支護(hù)能力,這可以通過(guò)采用機(jī)械開(kāi)挖技術(shù)和控制爆破技術(shù)予以解決。一層含義是通過(guò)各種手段和方法增強(qiáng)圍巖的自支護(hù)能力,如采用支護(hù)技術(shù)、加固或予加固技術(shù)以及各種輔助施工技術(shù)等。這些技術(shù)形成了隧道施工的核心技術(shù)。,.,6,內(nèi)實(shí)外美,“內(nèi)實(shí)外美”,關(guān)鍵是內(nèi)實(shí)。而內(nèi)實(shí)的關(guān)鍵就是要作到“四密實(shí)(貼)”,即:混凝土密實(shí);噴混凝土密實(shí);噴混凝土與圍巖密實(shí)(貼);二次襯砌與初期支護(hù)密實(shí)(貼)。,.,7,重視環(huán)境,“重視環(huán)境”,也有2層含義,一層含義是指內(nèi)部環(huán)境,即施工作業(yè)環(huán)境,一層是對(duì)外部環(huán)境即對(duì)周邊環(huán)境的影響。重視環(huán)境是時(shí)代的要求,許多環(huán)境技術(shù)都是因時(shí)代的變遷而得到發(fā)展,許多基準(zhǔn)都是因環(huán)境的要求而制定。,.,8,動(dòng)態(tài)施工,打開(kāi)來(lái)看,根據(jù)暴露出來(lái)的圍巖狀態(tài),采取對(duì)策是隧道施工的基本原則?!皠?dòng)態(tài)施工”是指:隧道施工過(guò)程中的地質(zhì)條件是不斷變化的;其力學(xué)動(dòng)態(tài)也是不斷變化的。因此,施工過(guò)程就不可能是一成不變的。我們?cè)谑┕み^(guò)程中采用的各種施工方法和技術(shù)都是為了適應(yīng)這種“動(dòng)態(tài)”變化的。因此,隧道施工的各種決策都要在施工階段的地質(zhì)技術(shù)、施工階段的量測(cè)技術(shù)和施工階段的質(zhì)量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行管理。這也就是動(dòng)態(tài)施工的基本含義。,.,9,施工管理技術(shù)是把施工技術(shù)和管理技術(shù)融合在一起的技術(shù)。是管理學(xué)科的一個(gè)重要發(fā)展。,.,10,三、隧道施工管理的基本內(nèi)容和方法,.,11,1、施工管理5對(duì)象,.,12,眾所周知,施工管理5個(gè)對(duì)象是:質(zhì)量、成本、進(jìn)度、安全及環(huán)境,缺一不可。這5者是相互關(guān)聯(lián)的,相互依存的。其中質(zhì)量是根本,確保安全和環(huán)境是前提。進(jìn)度和成本是管理和技術(shù)水平的體現(xiàn)。在施工管理中必須處理好這5者的關(guān)系。在施工管理中應(yīng)按以下步驟進(jìn)行管理:步驟階段1決定目的、目標(biāo);1規(guī)劃2決定達(dá)到目的方法;3進(jìn)行教育、訓(xùn)練;2實(shí)施4實(shí)施;5檢驗(yàn)結(jié)果;3檢驗(yàn)6修正。4修正這也就是施工管理的4個(gè)階段6個(gè)步驟。,.,13,2、施工管理4階段6步驟,決定目標(biāo)、目的,.,14,用什么方法進(jìn)行工程管理,目前提出QC的7個(gè)工具,示于圖。大都與概率統(tǒng)計(jì)有關(guān)。如:1事故件數(shù)分類(lèi)圖2散點(diǎn)圖3檢查表4管理圖5直方圖6特性因素圖7層次圖。,7個(gè)工具中,主要是把工程表現(xiàn)數(shù)表化,一目了然。并能找出問(wèn)題的關(guān)鍵,突出重點(diǎn),進(jìn)行重點(diǎn)管理,.,15,3、施工管理7道具,.,16,現(xiàn)狀與問(wèn)題,到2000年底的統(tǒng)計(jì),我國(guó)鐵路隧道共有6876座,總延長(zhǎng)3670km,公路隧道近824座,總延長(zhǎng)近700km,基本上是采用礦山法修筑的,目前出現(xiàn)的主要問(wèn)題集中在以下幾個(gè)方面:1施工階段地質(zhì)判釋的技術(shù)不完善,缺乏有效的判釋方法和手段;2隧道施工方法,特別是軟弱破碎圍巖的施工方法的工廠化程度有待提高;3在施工中沒(méi)有牢固樹(shù)立“保護(hù)圍巖、愛(ài)護(hù)圍巖”的觀點(diǎn)和理念;不能有效地控制對(duì)遺留圍巖的損傷和松弛;4“重外美、輕內(nèi)實(shí)”,結(jié)構(gòu)存在隱患;如:襯砌背后充填不密實(shí),甚至留有空洞;襯砌厚度不足,有的嚴(yán)重不足;襯砌初期開(kāi)裂普遍存在;基底處理不徹底,運(yùn)營(yíng)不久出現(xiàn)翻漿冒泥現(xiàn)象等;,.,17,現(xiàn)狀與問(wèn)題,5地下水處理始終是薄弱環(huán)節(jié),防水質(zhì)量欠佳,滲水、漏水現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生;6環(huán)境意識(shí)薄弱,洞內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境欠佳,減少對(duì)周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物影響的措施不力;7施工階段的工程質(zhì)量的檢測(cè)體制不完善,更為重要的是缺乏有效的檢測(cè)手段和方法;8應(yīng)變能力不強(qiáng),一旦出現(xiàn)施工災(zāi)害,有時(shí)束手無(wú)策;9沒(méi)有真正地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)施工和施工管理。實(shí)質(zhì)上,這幾點(diǎn)也就是衡量我們隧道施工水平的重要標(biāo)志。我們與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比,在技術(shù)上的差距,也就在此。施工管理的重點(diǎn)也在此。,.,18,施工質(zhì)量管理的要點(diǎn)、基準(zhǔn)和方法,隧道施工管理主要指:質(zhì)量、進(jìn)度、造價(jià)、安全、環(huán)境等管理。這里僅僅針對(duì)施工質(zhì)量管理中的一些要點(diǎn),談一些看法。對(duì)隧道施工中的管理,要作到“三有”,即:有要點(diǎn);有基準(zhǔn),有手段和方法。下面按照隧道施工作業(yè),談一談施工質(zhì)量管理的問(wèn)題,.,19,開(kāi)挖,要點(diǎn):開(kāi)挖輪廓的管理圍巖級(jí)別的再確認(rèn)基準(zhǔn):超欠挖的控制基準(zhǔn)方法:激光斷面測(cè)試儀數(shù)碼相機(jī)掌子面觀察說(shuō)明:1開(kāi)挖輪廓是如何確定的?2改變“寧超無(wú)欠”的傳統(tǒng)的思想?3數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用4掌子面觀察方法,.,20,控制超欠挖,1)改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀念;在控制超欠挖技術(shù)的研究中,首先應(yīng)改變觀念,即必需改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀點(diǎn),樹(shù)立“少欠少超”的觀點(diǎn)。也就是說(shuō),應(yīng)容許一定程度的欠挖,例如,日本在隧道施工中,基本上容許概率為16的欠挖。即在開(kāi)挖斷面上取100個(gè)點(diǎn),有不超過(guò)16個(gè)點(diǎn)的超挖就可以了。這樣就可以避免開(kāi)挖輪廓線(xiàn)的無(wú)謂擴(kuò)大,而使超挖得以減少。例如,鐵路隧道施工規(guī)范(TB10204200)規(guī)定:當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅(jiān)硬時(shí),容許巖石個(gè)別突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入襯砌。侵入值應(yīng)小于襯砌厚度的1/3,并小于10cm。對(duì)噴錨襯砌應(yīng)不大于5cm。,.,21,控制超欠挖,實(shí)際施工中,周邊孔開(kāi)口位置e有三種情況,其出現(xiàn)機(jī)率和差值大小則主要決定于鉆孔水平。第1種情況(a)不影響超欠挖;在(b)的情況時(shí),將使超挖增加一個(gè)e值,而第3種情況,將使超挖減小一個(gè)e值,但出現(xiàn)欠挖。因而,鉆孔時(shí)先定位,后鉆進(jìn),并在掌子面上完整醒目地標(biāo)出周邊孔位線(xiàn),把e控制在較小范圍內(nèi)(約在3cm)是可能的。,.,22,開(kāi)口孔的位置,.,23,爆破管理,在爆破質(zhì)量管理中,應(yīng)堅(jiān)持以下基本原則:(1)必須采用控制爆破(光面爆破、預(yù)裂爆破等),通過(guò)工程類(lèi)比和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),優(yōu)化爆破參數(shù)設(shè)計(jì);(2)在滿(mǎn)足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求的情況下,應(yīng)優(yōu)先考慮采取操作簡(jiǎn)單、且精度高、有良好性能的鉆孔機(jī)械、測(cè)量放線(xiàn)儀器、斷面檢測(cè)儀器以及爆破器材等;(3)應(yīng)嚴(yán)格控制斷面的測(cè)量放線(xiàn)精度,特別是要避免隨意放大或縮小斷面的現(xiàn)象;(4)必須嚴(yán)格控制鉆孔精度,重點(diǎn)是控制周邊眼的外插角、開(kāi)口誤差以及炮眼在斷面分布的均勻性;(5)必須嚴(yán)格控制重要爆破作業(yè)質(zhì)量,特別是要控制裝藥量,并保證正確的起爆順序;(6)必須做到及時(shí)檢測(cè)和及時(shí)反饋;(7)必須強(qiáng)化施工組織管理、推行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、并經(jīng)常加強(qiáng)作業(yè)人員文化和責(zé)任心的教育等。,.,24,圍巖級(jí)別的判定,在施工中,因圍巖級(jí)別的變動(dòng)而變更設(shè)計(jì)(支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)、施工方法等)的情況是屢見(jiàn)不鮮的。有的隧道,在施工過(guò)程中,變更設(shè)計(jì)達(dá)原設(shè)計(jì)的20%50%,不僅延誤了工期,也提高了施工成本,同時(shí)給工程質(zhì)量也造成一定的影響。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的,但主要是施工前的地質(zhì)工作不到位、缺乏有效的圍巖級(jí)別判定的方法,而更為重要的是:我們對(duì)施工中的地質(zhì)工作缺乏足夠地認(rèn)識(shí),也缺乏有效的判釋方法和手段。,.,25,由于隧道的特性,在最近幾年,各國(guó)都非常重視施工階段的地質(zhì)工作。因?yàn)榇蠹艺J(rèn)識(shí)到:只有開(kāi)挖暴露出來(lái)的地質(zhì)狀態(tài),才能使我們比較客觀的、可靠的了解在施工過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象和問(wèn)題。才能使我們采取最符合地質(zhì)狀態(tài)的施工和支護(hù)措施。但如何根據(jù)暴露出來(lái)的地質(zhì)狀態(tài),來(lái)評(píng)價(jià)圍巖的動(dòng)態(tài),又成為施工中的關(guān)鍵。,.,26,施工階段圍巖級(jí)別的評(píng)定方法,目前主要類(lèi),一類(lèi)是根據(jù)開(kāi)挖暴露出來(lái)的掌子面觀察的方法,一類(lèi)是根據(jù)量測(cè)的方法。目前,國(guó)內(nèi)外在隧道及地下工程施工中進(jìn)行圍巖評(píng)價(jià),主要是根據(jù)掌子面的觀察來(lái)進(jìn)行的。這是比較簡(jiǎn)便而現(xiàn)實(shí)的方法。量測(cè)方法也是判定圍巖狀態(tài)的好方法,但量測(cè)結(jié)果的處理要很長(zhǎng)的時(shí)間,因而當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件變化激烈時(shí)很難適應(yīng)。此外量測(cè)也需要投入大量的儀器和時(shí)間,對(duì)施工作業(yè)有一定的干擾。地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法是在必要時(shí)采取的方法,沒(méi)有普遍性。因此,利用掌子面觀察的方法,就成為進(jìn)行圍巖評(píng)價(jià)的主要方法。作為工程技術(shù)人員應(yīng)該掌握這種方法的實(shí)質(zhì)和內(nèi)涵。,.,27,掌子面觀察,洞內(nèi)觀察是為掌握地質(zhì)狀況,確認(rèn)支護(hù)效果及決定支護(hù)參數(shù)等而實(shí)施的。掌子面觀察是當(dāng)新的掌子面出現(xiàn)后首先進(jìn)行的觀察。要繪制掌子面觀察(素描)圖,進(jìn)行攝影等。在施工中應(yīng)充分地利用觀察到的資料,及時(shí)判釋?zhuān)瑏?lái)完善支護(hù)體系和施工方案。這種觀察主要是通過(guò)目視,也可以采用攝影的方法觀察掌子面的地質(zhì)狀態(tài)和地質(zhì)的變化狀況。觀察中應(yīng)具體地記錄以下各項(xiàng)并描繪掌子面地質(zhì)素描圖。地質(zhì)狀況及其分布、性質(zhì)和掌子面自穩(wěn)性;圍巖的軟硬、裂隙間距及方向等圍巖狀態(tài);斷層的分布、走向、粘土化程度等;涌水地點(diǎn)、涌水量及其狀態(tài);軟弱層的分布;其他。,.,28,數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用,.,29,.,30,.,31,.,32,噴混凝土,要點(diǎn):初期強(qiáng)度和噴射配比基準(zhǔn):24小時(shí)的初期強(qiáng)度指標(biāo)方法:初期強(qiáng)度的檢測(cè)方法,如射釘法等回彈量及粉塵量說(shuō)明:1噴混凝土的初期強(qiáng)度的概念2噴射配比與設(shè)計(jì)配比3檢測(cè)方法,.,33,噴混凝土,為了充分發(fā)揮噴混凝土的支護(hù)效果,最重要的是要解決好噴混凝土施工的4要素。強(qiáng)度:有足夠的強(qiáng)度,特別是初期強(qiáng)度;厚度:要確保附著層的厚度,或者使噴射表面平滑;附著:與圍巖牢固附著成為一體,相互間就能夠傳遞力和變形;密實(shí):附著層密實(shí)、均質(zhì)、耐久。,.,34,噴混凝土,在配比設(shè)計(jì)中,大家一定要分清楚從噴射口出來(lái)的混凝土配比和附著在圍巖表面上的配比,是不一樣的。前者可以稱(chēng)為噴射配比,后者稱(chēng)為附著配比。設(shè)計(jì)規(guī)定的噴混凝土標(biāo)號(hào),如C20、C25等,應(yīng)該是由我們這里所謂的附著配比決定的。但因現(xiàn)場(chǎng)對(duì)附著配比管理比較困難,因此一般都按照設(shè)計(jì)配比進(jìn)行配比的管理。一般說(shuō),為了滿(mǎn)足附著配比(即設(shè)計(jì)配比)的要求,就不得不改變現(xiàn)場(chǎng)配比(噴射配比)的參數(shù)。例如表3所列的關(guān)系,就是這種考慮的事例。表3噴射前噴混凝土強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,.,35,噴混凝土,日本在規(guī)范中明確規(guī)定:如噴混凝土的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度是18N/mm2(材齡28天)時(shí),采取的試件強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到2436N/mm2。檢驗(yàn)噴混凝土質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),就是回彈量或粉塵量。例如日本在新規(guī)范中明確規(guī)定:不管是濕噴還是干噴,粉塵濃度不能超過(guò)5mg/m3?;貜椓恳话悴怀^(guò)20%。3小時(shí)的初期強(qiáng)度為1.52.0N/mm2,24小時(shí)的初期強(qiáng)度為5.010.0N/mm2。,.,36,射釘法,射釘法的概況如下。該系統(tǒng)系日本開(kāi)發(fā)的以氣壓射釘槍原理為基礎(chǔ)的強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)APPTester。檢測(cè)過(guò)程為在恒定空氣壓力下將經(jīng)過(guò)特殊標(biāo)定的射釘打入檢測(cè)的混凝土之內(nèi),由其射入深度標(biāo)定公式推算其強(qiáng)度。氣壓射釘槍系統(tǒng)如圖6所示。整個(gè)系統(tǒng)由射釘槍、空壓計(jì)、空壓管、空壓機(jī)、數(shù)顯深度游標(biāo)卡尺等組成。,.,37,.,38,射釘槍是該檢測(cè)系統(tǒng)的主要組成部分之一,用于凝土強(qiáng)度檢測(cè)。射釘是經(jīng)過(guò)特殊標(biāo)定的合金鋼釘,其形狀尺寸和機(jī)械性能離散性很小,根據(jù)檢測(cè)強(qiáng)度范圍的不同,射釘分為射釘A和射釘B兩種。射釘A:1030MPa,射釘B:1OMPa以下。圖7是混凝土強(qiáng)度與射釘貫入深度的關(guān)系。,.,39,.,40,能夠發(fā)揮上述效果的噴混凝土,要求具有一次強(qiáng)度特性、長(zhǎng)期強(qiáng)度特性、防止噴射后的圍巖崩落的良好的附著性、施工性等優(yōu)良的品質(zhì),考慮隧道洞內(nèi)的溫度、濕度、爆破振動(dòng)等,到目前為止,多采用水泥用量比較多、添加速凝劑的特殊的混凝土。特別是,作為支護(hù)構(gòu)件的噴混凝土,要求在噴射后數(shù)小時(shí)內(nèi)就要產(chǎn)生所需的強(qiáng)度,確保這種品質(zhì)是極為重要的。這里“初期強(qiáng)度”指噴射后能夠支持自重和隨掌子面推進(jìn)的荷載的施工上所需的強(qiáng)度。意味著材令24小時(shí)的抗壓強(qiáng)度,與通常的混凝土灌注后數(shù)天的“初期強(qiáng)度”是不同的?!伴L(zhǎng)期強(qiáng)度“是指材令28天的抗壓強(qiáng)度,也不是通?;炷恋?0天和180天的強(qiáng)度。,.,41,初期強(qiáng)度的檢查,噴混凝土與一般混凝土比其離散性比較大,在初期強(qiáng)度檢查中要加以注意。噴混凝土一般不用圓柱模子打試件,原則上向板內(nèi)噴射混凝土取試件進(jìn)行試驗(yàn)。,.,42,日本鐵道公團(tuán)和日本道路公團(tuán)的檢查例示于表。強(qiáng)度試驗(yàn)的檢查時(shí)期、次數(shù)和判定基準(zhǔn)例(設(shè)計(jì)基準(zhǔn)qd=2強(qiáng)度18N/mm2的場(chǎng)合),.,43,噴射厚度的檢查時(shí)期次數(shù)和判定基準(zhǔn)例,.,44,錨桿,要點(diǎn):錨桿的長(zhǎng)度及密實(shí)度基準(zhǔn):方法:錨桿密實(shí)度檢測(cè)儀說(shuō)明:1采用商品化錨桿的意義2錨桿拉拔力的作用3墊板,.,45,錨桿,墊板問(wèn)題要發(fā)揮錨桿的效果,墊板的設(shè)置是十分重要的。我們?cè)谑┕ぶ?,多?shù)是不設(shè)置墊板的。是因?yàn)樵黾訅|板,不僅增加了施工成本,對(duì)工期也有一定影響。但從效果上看,這是得不償失的。日本對(duì)此曾進(jìn)行一些試驗(yàn)研究。試驗(yàn)表明:設(shè)墊板比不設(shè)墊板,加載應(yīng)力提高了2.5倍;墊板面積越大,頭部軸力提高也越多。例如,墊板面積增加1倍,頭部軸力可提高1.25倍等。其次有墊板時(shí),錨桿軸向應(yīng)變的最大值的位置,向內(nèi)部移動(dòng)。這說(shuō)明錨桿的3維約束效果,得以發(fā)揮。圖5是有墊板和無(wú)墊板的的軸力分布的變化。從圖中可以看出,有墊板時(shí),錨桿的口部也發(fā)生了軸力、而且軸力的最大值也增加了1020%。由此可見(jiàn),墊板的作用是不容忽視的。在錨桿施工中,必須設(shè)置墊板,這在規(guī)范中也有了明確的規(guī)定。,.,46,錨桿,.,47,錨桿,.,48,拉拔試驗(yàn)及錨固材的管理基準(zhǔn),.,49,.,50,.,51,錨桿,我們?cè)阱^桿施工中,最大的問(wèn)題是錨桿的商品化問(wèn)題??梢哉f(shuō),在許多國(guó)家,錨桿已經(jīng)是一種商品。只要選擇合適,拿過(guò)來(lái)用就可以了。而我們的錨桿,目前絕大多數(shù)是就地用鋼筋自制的。因此,質(zhì)量的離散性相當(dāng)大、施工工藝也不能標(biāo)準(zhǔn)化,不能充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)效果,有時(shí)就成為一種計(jì)價(jià)的“擺設(shè)”。當(dāng)然,也有一些商品化的錨桿開(kāi)始工廠化的生產(chǎn)。但還沒(méi)有完全得到業(yè)主、設(shè)計(jì)和施工人員的認(rèn)可。原因之一,就是商品錨桿的成本高。因此,大力降低錨桿的制造成本,提高商品化的速度,徹底改變錨桿施工的現(xiàn)狀是非常重要的。,.,52,錨桿,錨桿壓漿密實(shí)度的檢測(cè),一直是個(gè)技術(shù)難題。目前,日本已開(kāi)發(fā)出超聲波檢測(cè)裝置,有的國(guó)家,也采用錘擊方法進(jìn)行檢測(cè)。從現(xiàn)有技術(shù)水平看,都還存在一些問(wèn)題。從目前的施工狀態(tài)看,錨桿壓漿密實(shí)度是不理想的,因此,在很大程度上,影響了錨桿的錨固效果。在這種情況下,開(kāi)發(fā)一種有效的檢測(cè)錨固壓漿密實(shí)度的方法是很必要的。,.,53,錨桿密實(shí)度檢測(cè)儀,Boltometer只是設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)試砂漿錨桿的,它已被成功地應(yīng)用于許多鋼筋和管式錨桿的測(cè)試之中,并且在下列條件下使用可以確保實(shí)現(xiàn)其最佳功能。鉆孔直徑為25-40mm錨桿直徑為20-30mm錨桿長(zhǎng)度應(yīng)大于0.8m水泥注漿長(zhǎng)度小于4.0m錨桿外端部必須平滑以保證傳感器接觸良好,.,54,砂漿錨桿的狀態(tài)和錨桿等級(jí)之間的關(guān)系為:錨桿等級(jí)A對(duì)應(yīng)于具備最適宜功能的錨桿。例如:具有優(yōu)良質(zhì)量的連續(xù)的水泥漿(較低的水灰比)和沿桿體方向無(wú)損壞或裂縫。錨桿等級(jí)B對(duì)應(yīng)于性能稍微有所減弱的正常的錨桿。例如:或者水泥漿沒(méi)有能夠覆蓋住錨桿的全長(zhǎng),或者強(qiáng)度有所降低(較高的水灰比)。錨桿等級(jí)C對(duì)應(yīng)于性能不足的錨桿。例如:水泥漿數(shù)量和質(zhì)量的重大削弱和或錨桿的重大損壞。錨桿等級(jí)D對(duì)應(yīng)于性能有重大削弱或根本不存在任何性能的錨桿。例如:水泥注漿的全長(zhǎng)小于0.6m和或錨桿存在至少一處的重大損壞。,.,55,分級(jí)體系,*)錨桿可以通過(guò)液壓千斤頂?shù)姆椒ò纬觯ㄓ袝r(shí)大錘的重?fù)艋蛘駝?dòng)也可能使錨桿松動(dòng))。,.,56,格柵與鋼支撐,要點(diǎn):與圍巖和噴混凝土的接觸狀態(tài)基準(zhǔn):密實(shí)(密貼)的程度方法:打擊聲法等說(shuō)明:1格柵與鋼支撐的使用條件;2與圍巖的接觸狀態(tài)的影響;3架設(shè)的三要素。,.,57,表1鋼支撐與格柵的比較,.,58,格柵與鋼支撐,在鋼支撐和格柵的設(shè)計(jì)中必須堅(jiān)持4個(gè)原則。即:1接頭要盡量少,并有足夠的強(qiáng)度;2必須用墊塊與圍巖貼緊;3必須有縱向聯(lián)系,成為一個(gè)支護(hù)體系;4必須使底腳有足夠的承載力。,.,59,.,60,.,61,二次襯砌,要點(diǎn):襯砌厚度及厚度的均勻性與初期支護(hù)的密貼程度基準(zhǔn):大于或等于設(shè)計(jì)最小厚度方法:電磁波法或打擊聲法說(shuō)明:1襯砌厚度的定義2與初期支護(hù)的關(guān)系3開(kāi)裂問(wèn)題,.,62,襯砌厚度,.,63,厚度檢測(cè)釘,.,64,.,65,混凝土的灌注方法及標(biāo)準(zhǔn),.,66,混凝土的搗固方法及標(biāo)準(zhǔn),.,67,混凝土養(yǎng)生方法及標(biāo)準(zhǔn),.,68,混凝土配比強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度我們?cè)谠O(shè)計(jì)中規(guī)定的混凝土標(biāo)號(hào)決定了混凝土的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度。并不是指現(xiàn)場(chǎng)的配比強(qiáng)度。但在施工中為了保證混凝土的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度,其配比強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度、現(xiàn)場(chǎng)必要的脫模強(qiáng)度及混凝土品質(zhì)的離散性決定。日本規(guī)定混凝土配比強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值,但其低于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)的概率不大于5%的條件決定。襯砌混凝土的要求強(qiáng)度因圍巖特性、襯砌形狀、支護(hù)類(lèi)型及作用在襯砌上的荷載而異,除特殊場(chǎng)合外,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度一般取1824N/mm2。素混凝土取18N/mm2,鋼筋混凝土取2124N/mm2。最近在大斷面隧道中,采用30N/mm2以上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度?,F(xiàn)場(chǎng)混凝土的品質(zhì),一般受到骨料、水泥等品質(zhì)的變動(dòng)、計(jì)量的誤差、拌合作業(yè)的變動(dòng)等而有一定程度上的變化。因此,為了保證襯砌任何部位的混凝土抗壓強(qiáng)度不過(guò)度地小于基準(zhǔn)強(qiáng)度,視現(xiàn)場(chǎng)的施工條件,混凝土的配比強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度。一般,隧道襯砌多在1220小時(shí)左右脫模,因此,必要的配比強(qiáng)度應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足所要求脫模時(shí)的強(qiáng)度和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度。脫模后沒(méi)有進(jìn)行充分養(yǎng)生的場(chǎng)合,應(yīng)選定配比強(qiáng)度大的配比,來(lái)確保所要求的品質(zhì)。,.,69,.,70,防水板,要點(diǎn):如何避免施工中防水板的破損基準(zhǔn):無(wú)破損方法:破損檢測(cè)說(shuō)明:1造成破損的原因分析2基本措施,.,71,防水板,這是保證隧道防水功能的重要措施。自從在隧道中采用防水板技術(shù)以來(lái),隧道的防水功能有所強(qiáng)化,但存在的問(wèn)題也不少。其中突出地表現(xiàn)在防水板質(zhì)量上。如:破損嚴(yán)重、接頭不密實(shí)、鋪設(shè)過(guò)緊過(guò)松等等,極大地影響了防水功能的發(fā)揮。許多隧道建成后,漏水現(xiàn)象十分嚴(yán)重。這與防水板施工有密切關(guān)系。造成防水板破損的原因是多方面的,歸納起來(lái)大致有以下幾種情況:噴混凝土表面或圍巖表面顯著凹凸不平,防水板鋪設(shè)過(guò)松過(guò)緊;錨桿突出噴混凝土表面,防水板直接與之接觸;灌注混凝土?xí)r的摩擦力,使防水板過(guò)度蹦緊,結(jié)合部被拉開(kāi);采用鋼筋混凝土襯砌時(shí),鋼筋作業(yè)造成的損傷等。在防水板施工上應(yīng)認(rèn)真地解決以上的問(wèn)題。,.,72,突出噴混凝土面的錨桿頭部,是板破損的重要原因,應(yīng)加以處理。這個(gè)問(wèn)題常常被施工所忽視。板張掛前,可采取以下方法進(jìn)行處理。(1)切斷處理:這是最簡(jiǎn)單,采用最多的方法。如圖3所示,切斷并用砂漿和緩沖材等處理;(2)加設(shè)帽蓋:用經(jīng)過(guò)加工的帽蓋(金屬的、樹(shù)脂的),套在錨桿的頭部,如圖4示。應(yīng)該說(shuō),這種方法與錨桿商品化是聯(lián)系在一起的。圖5也是一種處理方法。圖3錨桿頭部切斷處理圖4錨桿頭部的帽蓋,.,73,.,74,襯砌施工逢,要點(diǎn):位置及處理方法基準(zhǔn):符合設(shè)計(jì)要求方法:說(shuō)明:1施工縫位置的意義2施工縫的防水處理,.,75,.,76,背貼式防水板,.,77,襯砌開(kāi)裂,襯砌開(kāi)裂有2類(lèi):1初期開(kāi)裂;2承載(受力)開(kāi)裂。這2種開(kāi)裂,對(duì)襯砌承載能力的影響是不同的,但都應(yīng)加以關(guān)注。目前許多隧道在交付營(yíng)運(yùn)時(shí),就已經(jīng)發(fā)生開(kāi)裂,應(yīng)該仔細(xì)分析開(kāi)裂的性質(zhì)和程度,采取措施加以補(bǔ)救,不要把后患留給營(yíng)運(yùn)部門(mén)。,.,78,襯砌的初期開(kāi)裂,要點(diǎn):襯砌初期開(kāi)裂基準(zhǔn):判斷開(kāi)裂的性質(zhì)及基準(zhǔn)方法:目視和數(shù)碼相機(jī)說(shuō)明:1襯砌初期開(kāi)裂的形成及后患2減少或避免初期開(kāi)裂的方法,.,79,溫度收縮及干燥收縮而產(chǎn)生的開(kāi)裂模式,.,80,模式的開(kāi)裂易在拱頂部附近及拱下部范圍內(nèi)發(fā)生,大約沿隧道縱向呈直線(xiàn)分布。模式的開(kāi)裂是與隧道縱向成直角方向分布的,易在起拱線(xiàn)和變斷面處附近,幾乎以規(guī)則的間隔產(chǎn)生的,但也有沿隧道全周發(fā)生的。模式是在施工縫附近,沿隧道縱向發(fā)生的,長(zhǎng)度比較短,間隔規(guī)則。模式是隨機(jī)方向的開(kāi)裂或呈龜甲狀或網(wǎng)目狀分布,易于在拱部發(fā)生。這些模式的開(kāi)裂,也有貫通整個(gè)襯砌厚度的。在模式的開(kāi)裂中,有與游離石灰不同的膠狀物析出時(shí),可能懷疑是堿性骨料反應(yīng)所致。這些開(kāi)裂都是伴隨溫度收縮和干燥收縮而產(chǎn)生的。但幾乎都達(dá)不到顯著損傷襯砌功能的程度,如有貫通的開(kāi)裂從防水和耐久性角度看,或形成3維交差的開(kāi)裂有可能掉塊的場(chǎng)合,就應(yīng)該采取對(duì)策。,.,81,.,82,施工方法產(chǎn)生的開(kāi)裂模式,.,83,模式的開(kāi)裂是在施工縫附近,沿已灌注好的混凝土的上部的模板接觸面,因安裝或拆除模板時(shí)的過(guò)大壓力而發(fā)生的。模式是在盾構(gòu)襯砌中發(fā)生的。模式的開(kāi)裂是沿水平方向或混凝土流的方向分布的,易在搗固難的拱上半部,在灌注中斷的界面上發(fā)生的。模式是在混凝土表面不易發(fā)現(xiàn)而在斷面內(nèi)部的局部發(fā)生的,是因模板下沉或模板與混凝土附著不良等原因造成的。,.,84,受力開(kāi)裂,.,85,.,86,.,87,.,88,表1開(kāi)裂有發(fā)展性的判定基準(zhǔn),.,89,表2開(kāi)裂不能確認(rèn)有無(wú)發(fā)展性的判定基準(zhǔn),.,90,開(kāi)裂有的是繼續(xù)發(fā)展的,有的是停止發(fā)展的,這對(duì)判斷開(kāi)裂的影響是致關(guān)重要的。開(kāi)裂有發(fā)展性的其判定基準(zhǔn)列于表1。無(wú)發(fā)展性的列于表2。表中的開(kāi)裂是以水平方向或剪切開(kāi)裂為主要對(duì)象的。橫斷方向的開(kāi)裂,可按降1級(jí)進(jìn)行判定。同時(shí),0.30.5mm以上的開(kāi)裂密度,超過(guò)200cm/m2時(shí),要提高1級(jí)進(jìn)行判定或采用分級(jí)中較高的級(jí)別判定。,.,91,最近開(kāi)始采用全方位的數(shù)碼相機(jī)、激光攝影系統(tǒng)等方法,編制展開(kāi)圖,取得了一定的效果。對(duì)顯著的變異,在進(jìn)行目視觀察、素描的同時(shí),可輔以攝影觀察,作為客觀地掌握變異狀況的資料。在攝影時(shí),要記錄攝影地點(diǎn)的里程、攝影部位(拱、墻等)、攝影方向(左右、上下等),同時(shí)最好能把判斷對(duì)象物大小的比較物(人物、折尺等)攝入畫(huà)面。此外,可采用360旋轉(zhuǎn)的照象機(jī)進(jìn)行全方位攝的影記錄,對(duì)掌握全體狀況是很有效的。作為補(bǔ)充目視觀察、素描記錄的技術(shù),近年對(duì)襯砌表面連續(xù)攝影的方法,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行畫(huà)像處理的技術(shù)已經(jīng)確立。該技術(shù)不僅記錄了畫(huà)像數(shù)據(jù),也可以用來(lái)進(jìn)行健全度的判定。,.,92,圖9是利用能夠檢測(cè)0.1C溫度差的紅外線(xiàn)攝象機(jī),檢測(cè)襯砌的溫度差,判斷襯砌剝離狀態(tài)和開(kāi)裂狀態(tài)。比錘擊檢查精度高,對(duì)深度10cm左右的剝離可以判斷出來(lái)。,.,93,動(dòng)態(tài)的施工管理,所謂的信息化(動(dòng)態(tài))設(shè)計(jì)施工系統(tǒng),根據(jù)日本建設(shè)省定義是:在建設(shè)事業(yè)的調(diào)查、設(shè)計(jì)、預(yù)算、發(fā)包、施工、維修管理的實(shí)施過(guò)程中,以施工為重點(diǎn),利用在各過(guò)程中獲得的與施工有關(guān)的電子情報(bào)和從各種作業(yè)中獲得的電子情報(bào),根據(jù)使用機(jī)械和電子儀器、量測(cè)儀器的組合加以連動(dòng)控制或?qū)崿F(xiàn)電子網(wǎng)絡(luò)的一元化施工管理,以提高整個(gè)施工的生產(chǎn)性。這是一個(gè)立足于電子技術(shù)的建設(shè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。這里的關(guān)鍵問(wèn)題的開(kāi)發(fā)出一個(gè)能夠收集情報(bào)、分析評(píng)價(jià)、決策以及實(shí)施作業(yè)的情報(bào)化系統(tǒng)。一個(gè)完善的系統(tǒng)應(yīng)該包括:1)信息收集和通信子系統(tǒng);2)信息整理、分析和評(píng)價(jià)子系統(tǒng);3)決策及實(shí)施子系統(tǒng);4)施工管理子系統(tǒng)。這幾個(gè)子系統(tǒng),有機(jī)地構(gòu)成了一個(gè)用電子網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起的大系統(tǒng)。,.,94,圖1信息化設(shè)計(jì)施工系統(tǒng)的功能,.,95,1)信息收集、通信子系統(tǒng)信息形式及內(nèi)容:應(yīng)包括:隧道設(shè)計(jì)施工文件及圖表、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、施工監(jiān)控量測(cè)、掌子面地質(zhì)、壓注設(shè)計(jì)及參數(shù)、地下水及掌子面涌水量、施工管理(質(zhì)量、進(jìn)度、材料消耗、成本核算等)、工程實(shí)驗(yàn)及試驗(yàn)等信息。2)分析、評(píng)價(jià)子系統(tǒng)對(duì)各種信息進(jìn)行分析,根據(jù)分析結(jié)果作出評(píng)價(jià)的系統(tǒng)。重點(diǎn)在:超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息的分析和評(píng)價(jià);壓注實(shí)驗(yàn)效果的分析和評(píng)價(jià);量測(cè)數(shù)據(jù)的分析和評(píng)價(jià);施工管理數(shù)據(jù)的分析和評(píng)價(jià);,.,96,3)決策、實(shí)施子系統(tǒng)此系統(tǒng)應(yīng)包括:設(shè)計(jì)反饋系統(tǒng)和施工反饋系統(tǒng)2部分。前者是把根據(jù)信息決策的建議,反饋到設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)。而后者則是根據(jù)信息決策的建議,反饋到施工中實(shí)施的系統(tǒng)。因?yàn)橛械男枰O(shè)計(jì)后,才能實(shí)施的,有的可以直接反饋到施工中實(shí)施的。這2種情況應(yīng)分別予以考慮。4)施工管理子系統(tǒng)施工管理子系統(tǒng)是對(duì)隧道施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本、勞動(dòng)衛(wèi)生環(huán)境及安全進(jìn)行管理的系統(tǒng)。此系統(tǒng)應(yīng)考慮施工單位的實(shí)際情況,進(jìn)行編制。,.,97,管理中,為了能夠?qū)崿F(xiàn)信息的公共性,應(yīng)該對(duì)獲取信息的方法作出規(guī)定。1)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息由以下方法獲取。TSP方法;超前鉆孔方法掌子面地質(zhì)雷達(dá)方法數(shù)值相機(jī)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)、掌子面圍巖級(jí)別判定等。2)監(jiān)控量測(cè)信息由以下方法獲取。隧道斷面激光測(cè)試儀;數(shù)值相機(jī)斷面位移測(cè)試方法;空隙水壓計(jì);一般測(cè)試方法,如數(shù)值收斂計(jì);有可能的話(huà),建議對(duì)光纖維量測(cè)襯砌應(yīng)力、應(yīng)變的技術(shù)進(jìn)行研究。,.,98,1)實(shí)驗(yàn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)掌子面取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn);掌子面直接進(jìn)行試驗(yàn)的方法,如回彈儀、射釘槍等方法;空隙水壓計(jì)、涌水量測(cè)試等;2)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)襯砌厚度檢測(cè)、噴混凝土厚度檢測(cè);混凝土、噴混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn);錨桿密實(shí)度測(cè)試儀;背后空洞檢測(cè)方法,如錘擊發(fā)等。但不管采用何種方法,最好首選電子儀器測(cè)試方法,以便能夠在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行信息的通信、傳輸、處理等作業(yè)。,.,99,進(jìn)度管理也是工程管理的重要對(duì)象之一。首先應(yīng)該明確這里所謂的進(jìn)度的概念。在隧道中,我們通常是用隧道的月均衡成洞速度(m/月)來(lái)表示進(jìn)度的。因此,均衡的成洞速度就是進(jìn)度的基本概念。成洞速度表示開(kāi)挖、襯砌(一般不包括鋪軌等)等單項(xiàng)工序的綜合速度。實(shí)際上,成洞速度是不均衡的,開(kāi)工初期和接近竣工時(shí),速度都是比較低的,而在正常施工條件下,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較高的成洞速度。在地質(zhì)變化急劇的情況下,成洞速度也不會(huì)很高。根據(jù)我國(guó)有關(guān)單線(xiàn)隧道月均衡成洞速度的統(tǒng)計(jì),是比較低的。最近在硬質(zhì)圍巖中例如終南山隧道的月掘進(jìn)進(jìn)度達(dá)到400m以上、在烏鞘嶺隧道的軟弱圍巖地段的月掘進(jìn)速度也達(dá)到250m以上。,進(jìn)度管理,.,100,均衡進(jìn)度是由整個(gè)工程規(guī)劃(如工區(qū)的劃分)和規(guī)定的工期要求決定的。在進(jìn)度管理中,首先要抓住機(jī)械配套的實(shí)施。也就是在滿(mǎn)足工期的條件下,設(shè)備最簡(jiǎn)單、效率最高的配套方案是最佳選擇。不要盲目地追求高度機(jī)械化。在很多場(chǎng)合,一些大型機(jī)械是處于“英雄無(wú)用武之地”的處境。為保證實(shí)現(xiàn)均衡速度的目標(biāo),配套的生產(chǎn)能力應(yīng)具有一定的富裕。即:配套的生產(chǎn)能力(1.21.5)均衡的生產(chǎn)能力月均衡成洞速度即要考慮技術(shù)的發(fā)展,也要考慮我們的現(xiàn)狀,不宜規(guī)定得過(guò)高。,.,101,在機(jī)械配套中,必需改變“輕運(yùn)輸機(jī)械、重視開(kāi)挖機(jī)械”的觀點(diǎn);運(yùn)輸設(shè)備是保證充分發(fā)揮開(kāi)挖機(jī)械和支護(hù)機(jī)械能力的關(guān)鍵設(shè)備,是完成目標(biāo)函數(shù)的基本條件。因此,在配套中必需使運(yùn)輸能力大于開(kāi)挖能力,為不斷提高掘進(jìn)速度創(chuàng)造條件。從目前的技術(shù)進(jìn)步看,出碴作業(yè)的基本要求是迅速地、大容量地將石碴撤離掌子面,使掌子面能及早恢復(fù)作業(yè)。因此,二次倒運(yùn)的運(yùn)輸方式和大容量斗車(chē)的采用,在國(guó)外已成為隧道運(yùn)輸?shù)闹髁鳌_@一點(diǎn),在我們研究機(jī)械配套方案時(shí)應(yīng)給予足夠的關(guān)注。,.,102,在單線(xiàn)鐵路隧道采用無(wú)軌運(yùn)輸和有軌運(yùn)輸都是可行的。因此,從運(yùn)輸方式看,機(jī)械化配套方案要包括兩種方案,以供選擇。因此,研究在何種條件下,選擇何種配套方案的問(wèn)題是十分重要的。在運(yùn)輸方式上目前采用的有以下幾種方式:(1)有軌運(yùn)輸方式;(2)無(wú)軌運(yùn)輸方式;(3)集裝箱運(yùn)輸方式;(4)皮帶運(yùn)輸機(jī)方式;(5)管道運(yùn)輸方式。目前運(yùn)輸方式主要在有軌運(yùn)輸和無(wú)軌運(yùn)輸兩種方式中選擇。在大斷面隧道中偏重選擇無(wú)軌運(yùn)輸方式。在中、小斷面或獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度較大的隧道中,則多選擇有軌運(yùn)輸方式。,.,103,1皮帶運(yùn)輸出碴系統(tǒng)日本在九州新干線(xiàn)的飯?zhí)锼淼酪约疤锷纤淼谰捎昧似н\(yùn)輸機(jī)的出碴系統(tǒng),直接地把掌子面的石碴,運(yùn)到洞外。田上隧道長(zhǎng)6988m,因與臨近的另一座長(zhǎng)3440m的隧道僅僅相臨,不得不將2座隧道并作一個(gè)隧道施工,因此隧道總長(zhǎng)度達(dá)10428m。一個(gè)口的掘進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)5240m。隧道采用超短臺(tái)階法施工,開(kāi)挖斷面積約74.5m2。采用皮帶運(yùn)輸機(jī)的理由是:無(wú)軌方式,為了維護(hù)洞內(nèi)的安全和環(huán)境,需要大量的通風(fēng)設(shè)備和勞力,根本的解決辦法是采用不使用內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)輸系統(tǒng)。皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸從過(guò)去的定置式的改為一定長(zhǎng)度固定式的皮帶運(yùn)輸機(jī)(圖12)。皮帶運(yùn)輸機(jī)的規(guī)格是:皮帶寬度610mm;皮帶速度168m/min;運(yùn)輸能力300t/h。動(dòng)力是一臺(tái)440V的主馬達(dá)(112kW)驅(qū)動(dòng)。在2500m以后,再增加一臺(tái),最終是2臺(tái)驅(qū)動(dòng)。皮帶運(yùn)輸機(jī)每10m延伸一次。,.,104,.,105,2集裝箱出碴系統(tǒng)在日本關(guān)越公路隧道,曾采用了集裝箱出碴系統(tǒng)。其概況如下。關(guān)越隧道長(zhǎng)約11km,為了快速施工,在開(kāi)挖、出碴、支護(hù)等作業(yè)中,均采用大型的施工機(jī)械。其中出碴系統(tǒng)采用了集裝箱系統(tǒng)。一般隧道出碴方式,都是在掌子面用汽車(chē)將石碴運(yùn)出洞外的棄碴場(chǎng),再返回掌子面,反復(fù)進(jìn)行之。但在關(guān)越隧道中這種往返就需要1個(gè)小時(shí)以上,為了連續(xù)的運(yùn)輸,就需要投入大量的汽車(chē),不僅增加了運(yùn)輸費(fèi)用,也造成洞內(nèi)環(huán)境的惡化。集裝箱出碴系統(tǒng),是在掌子面后方,先準(zhǔn)備好大型的集裝箱(22m3),爆破后運(yùn)到掌子面裝碴,再放到掌子面后方200400m處,臨時(shí)放置。裝碴采用CAT988B裝碴機(jī),集裝箱運(yùn)搬用K250大型叉車(chē)。在洞內(nèi)臨時(shí)設(shè)置的集裝箱,在洞內(nèi)進(jìn)行鉆孔、噴混凝土、錨桿等作業(yè)的同時(shí)運(yùn)出洞外。,.,106,此方式的特征是:準(zhǔn)備好與一次爆破相適應(yīng)數(shù)量的集裝箱,用少量叉車(chē)就可以完成,比較省力;與隧道長(zhǎng)度無(wú)關(guān),運(yùn)輸距離固定,可保持穩(wěn)定的循環(huán);因集裝箱容量大,采用大型裝碴機(jī),裝碴時(shí)間大為縮短;叉車(chē)臺(tái)數(shù)少,對(duì)洞內(nèi)污染?。患b箱是臨時(shí)設(shè)置的,洞內(nèi)環(huán)境井然;對(duì)較大塊石碴也能適應(yīng)。,.,107,.,108,3氣體輸送出碴系統(tǒng)(管道輸送系統(tǒng))日本在長(zhǎng)8km的秋間鐵路隧道,試行了空氣輸送出碴系統(tǒng),同時(shí)也是襯砌混凝土材料的輸送系統(tǒng)。此系統(tǒng)是充滿(mǎn)氣體的管道內(nèi),設(shè)置小車(chē),利用前后的氣體的壓力差,讓小車(chē)走行。氣體是有鼓風(fēng)機(jī)提供的。,.,109,.,110,進(jìn)度管理速度與效益是掛鉤的。在同等條件下,月成洞100m和200m,效益是不同的。因此有的提出速度就是金錢(qián),也是有道理的。作為企業(yè)應(yīng)該鼓勵(lì)承包商,采取新技術(shù)、新方法不斷提高掘進(jìn)速度。另外,也要認(rèn)識(shí)到,這里所謂的速度是指單口月成洞速度。目前有些單位,把多工作面的速度,合計(jì)在一起來(lái)談速度,好象速度很高,實(shí)際上并不高,給人以假象。如何提高單口月成洞速度,對(duì)我們來(lái)說(shuō),已經(jīng)不是一個(gè)主要問(wèn)題了。烏鞘嶺隧道、秦嶺隧道在軟弱圍巖和硬巖中都創(chuàng)造了很好的速度記錄。在進(jìn)度管理中,要盡量做到不搞突擊、不搞獻(xiàn)禮、實(shí)現(xiàn)進(jìn)度的均衡管理。,.,111,獻(xiàn)禮、搶工期是提高成本、留有隱患、造成事故的大敵。,.,112,成本管理成本管理是施工管理的重要內(nèi)容之一。,.,113,地下結(jié)構(gòu),如果僅僅從初期投資的土木工程的造價(jià)上看,是比較昂貴的。但如綜合考慮其投資效果(初期投資、工程的社會(huì)效益等)或從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā),是比較有發(fā)展前景的。但不管怎么說(shuō),土木工程的造價(jià)是很可觀的。因此,目前許多國(guó)家都非常注意如何降低土木工程,當(dāng)然也包括地下工程的造價(jià)問(wèn)題。例如日本在比較了與美國(guó)在一些工程領(lǐng)域中的工程費(fèi)后,明確指出:平均來(lái)說(shuō),日本的工程費(fèi)約比美國(guó)高出2845。因此,日本建設(shè)省,提出削減工程費(fèi)的提示。提出:從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就采取縮小結(jié)構(gòu)物斷面、結(jié)構(gòu)物形狀單純化、構(gòu)件預(yù)制化、材料規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化及施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等5大基本措,.,114,從目前技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)看,降低隧道工程造價(jià)的途徑,可從以下幾方面進(jìn)行:1減少和控制超欠挖技術(shù);2采用高強(qiáng)噴混凝土、或纖維混凝土技術(shù)、減少永久襯砌厚度或取消二次襯砌的技術(shù);3施工方法模式化,輔助施工措施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù);4減少施工中的災(zāi)害事故的發(fā)生和發(fā)展,加強(qiáng)施工地質(zhì)的預(yù)測(cè)技術(shù);5施工中控制施工質(zhì)量的技術(shù);6良好的施工管理是保證工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)的保證。,.,115,1縮小結(jié)構(gòu)物斷而尺以山嶺隧道,盾構(gòu)隧道為例,在確保必要的功能前提下盡量減小結(jié)構(gòu)物的斷面尺寸。例如,日本在盾構(gòu)隧道中,為減小一次襯砌的厚度,采用了高強(qiáng)的薄管片。在瓦斯管道中,過(guò)去的管片厚度為175200mm,改為150mm。這樣使隧道外徑變?yōu)?950mm。此外,為減小二次襯砌厚度,采用噴23mm樹(shù)脂的方法,使外徑從3.8m,變?yōu)?.4m,減小0.4m。這樣,開(kāi)挖土方量減少25,工期縮短40%。在某一共同溝工程中,將二次襯砌省去節(jié)省造價(jià)9.9。當(dāng)然省略二次襯砌是有條件的。在山嶺隧道中日本鐵道公團(tuán),在北陸新干線(xiàn)的隧道工程中,將拱部?jī)?nèi)半徑從4.8m改為4.75m,減小5cm。在舞子隧道的通風(fēng)橫洞(斷而積80m2)中,在一次襯砌的(15cm)上,增噴5cm的高強(qiáng)噴混凝土,而取消了厚35cm的二次襯砌。由此可見(jiàn),縮小斷麗尺、主要與采用新技術(shù),新工藝有關(guān)。如采用高強(qiáng)的噴混凝土和混凝土,噴射樹(shù)脂等,其次在滿(mǎn)足凈空的條件下,盡可能地縮小隧道內(nèi)輪廓尺寸,最終減薄二次襯砌或取消二次襯砌。,.,116,2結(jié)構(gòu)物形狀的單純化從實(shí)際出發(fā),除地下鐵道車(chē)站外,隧道的斷面形狀是比較單純的。形狀單純化,可使鋼筋和模板的架設(shè)簡(jiǎn)單,與之配套的資材也可以標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化。如采用鋼筋骨架和定尺鋼筋等。隧道的拱部最好采用單心圓,在公路隧道中,整個(gè)上部也最好采用單心圓等。對(duì)鋼筋混凝土襯砌的鋼筋,采用頂制的鋼筋骨架方式,也取得了良好的效果。例如,4車(chē)道的公路隧道,是采用4車(chē)道的大斷面隧道,或是采用聯(lián)拱型4車(chē)道斷面,就需要進(jìn)一步研究,從形狀單純化角度看,顯然采用形狀單純的4車(chē)道斷面是合理的,同時(shí)也簡(jiǎn)化了施工程序。實(shí)踐已指出,目前采用的聯(lián)拱隧道的成本是比較高的。地下鐵道車(chē)站形式的標(biāo)準(zhǔn)化,也是各國(guó)追求的目標(biāo)。在滿(mǎn)足功能要求的前提下盡量縮小車(chē)站的規(guī)模也是車(chē)站設(shè)計(jì)的主流趨勢(shì)。這也是“降造”所要求的。,.,117,3構(gòu)件予制化結(jié)構(gòu)形狀單純化與構(gòu)件予制化是有聯(lián)系的。構(gòu)件預(yù)制化,使制造簡(jiǎn)單,質(zhì)量可靠,安裝方便,且便于采用新材料。在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)予制化的構(gòu)件,盡可能地向大型、長(zhǎng)尺寸方向發(fā)展。如日本的瓦斯管道的管片寬度從0.2m改為1.2m,使架設(shè)時(shí)間大為縮短。在鐵路隧道中,仰拱構(gòu)件予制化是一個(gè)方向,特別是單線(xiàn)鐵路隧道,更有發(fā)展前景。秦嶺隧道的仰拱采用顱制仰拱獲得成功。在鐵路隧道中研究二襯砌的構(gòu)件預(yù)制化的問(wèn)題是有重要意義的。隧道襯砌、明洞等結(jié)構(gòu)物的頂制化,是提高結(jié)構(gòu)物質(zhì)量、降低造價(jià)的基本措施。也是許多國(guó)家正在研究的課題。下面介紹2個(gè)示例,僅是其中的部分。,.,118,仰拱:為了降低成本和提高修筑仰拱的速度,在某公路隧道采用預(yù)制構(gòu)件修筑仰拱。首先開(kāi)挖隧道底部后,灌注坍落度為0的混凝土。而后在其上鋪設(shè)預(yù)制的帶突起的混凝土板,用震搗器搗固,使與混凝土成為一體。隧道是雙車(chē)道1的,施工長(zhǎng)度約6m,一塊板的大小約寬3m,長(zhǎng)1.5m。施工后車(chē)輛可以立即通行。可以走行滿(mǎn)載土砂的總重量達(dá)39tf的卡車(chē)。仰拱的卜沉量只有3mm。因?yàn)椴恍枰O(shè)置和拆除模板,比現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土降低成本1015。隧道開(kāi)挖后,能夠立即施工仰拱,從而能夠控制底部的變形。,.,119,襯砌予制板:在山嶺隧道的二次襯砌中,也開(kāi)發(fā)出予制板兼模板的技術(shù)。預(yù)制板是鋼筋混凝土板。鋼筋從板背后伸出,現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土?xí)r使之成為一體。開(kāi)挖后向巖面噴射混凝土,沿內(nèi)壁架設(shè)鋼架(間距12m),使用專(zhuān)門(mén)機(jī)具把預(yù)制板用螺栓連接到鋼架上。予制板上設(shè)有直徑lOcm的孔,用以灌注混凝土。此法較采用活動(dòng)模板灌注混凝土的方法能夠降低成本20-30,并縮短了工期。,.,120,4材料標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化材料的規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化是與結(jié)構(gòu)斷面的單純化相聯(lián)系的。將材料按照設(shè)計(jì)規(guī)格,予以標(biāo)準(zhǔn)化,而在工廠或工地預(yù)制好,可大大技術(shù)減少架設(shè)的時(shí)間和材料的無(wú)理消耗。例如日本在某管路工程中,采用高流動(dòng)性混凝土管片(直徑4m),在長(zhǎng)lkm的隧道中,節(jié)省約4000萬(wàn)日元。,.,121,5施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和模式化隧道施工方法的標(biāo)準(zhǔn)化和模式化是提高隧道修建速度和質(zhì)量,降低工程造價(jià)的關(guān)鍵。目前,在山嶺隧道中,采用的的施工方法,越來(lái)越集中在少數(shù)兒種方法上,如超短臺(tái)階法及全斷面法,中隔壁法及眼鏡法等,因此,使這兒種方法標(biāo)準(zhǔn)化和模式化是當(dāng)務(wù)之急。應(yīng)該指出,目前施工方法混亂、工藝不標(biāo)準(zhǔn)、施工機(jī)械不配套等,是使隧道造價(jià)增加的重要原因之一。,.,122,在礦山法、盾構(gòu)法和明挖法中,遇到不良地質(zhì)條件時(shí),不論采用何種施工方法,都必須采用各種輔助工法。這是工程中最難控制造價(jià)的部分。在施工中,輔助施工方法常常是不可避免的,特別是礦山法。在設(shè)計(jì)中,輔助施工方法的選擇,對(duì)控制造價(jià)是極端重要的。目前,在設(shè)計(jì)上有種傾向:由于心中無(wú)底、責(zé)任心不強(qiáng),采用的輔助工法過(guò)多、過(guò)濫。使成本大幅度飆升。因此,根據(jù)地質(zhì)條件,使輔助工法模式化,控制輔助工法的應(yīng)用,也許對(duì)控制成本有一定的意義。,.,123,在認(rèn)識(shí)上我提出了3個(gè)觀點(diǎn)、一句話(huà)。3個(gè)觀點(diǎn)是:土木工程的造價(jià)是有潛力可挖的:“降造”要形成“雙贏”的局而:只有提高技術(shù)水平才能真止地把造價(jià)降下來(lái)。一句話(huà)是:降低造價(jià)必須有可靠的技術(shù)保證,否則就是一句空話(huà)。,.,124,安全和環(huán)境管理安全管理最重要的是:要了解災(zāi)害是如何發(fā)生的。因此,日本在1993年,對(duì)隧道工程中的災(zāi)害進(jìn)行一次大規(guī)模的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果如下:1災(zāi)害事例:土砂崩塌(35.1);施工機(jī)械(28.1);墜落傾覆(10.5);掉物等(5.3);爆發(fā)火災(zāi)(5.3);汽車(chē)等(3.5);其它(12.3)。2災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn):掌子面(64.9);洞內(nèi)(29.8);洞外(3.5);洞口(1.8)。3災(zāi)害發(fā)生原因:人為的原因:忽視規(guī)則(15件);情況判斷錯(cuò)誤(12件);檢查不足(29件);知識(shí)技能不足(5件);指導(dǎo)不力(16件);其它不安全行為(16件)物的原因:機(jī)械缺陷(5件);安全設(shè)備缺陷(8件);周邊配置不當(dāng)(1件);作業(yè)環(huán)境缺陷(5件);其它物的原因(1件)不可抗拒的原因:1件,.,125,分析隧道勞動(dòng)災(zāi)害事例后就可以知道,在許多原因中,一個(gè)很重要的原因就是施工。采取的措施不充分所致。為此,充實(shí)施工計(jì)劃階段等施工開(kāi)始前的措施,則成為今后隧道施工中防止災(zāi)害發(fā)生的一個(gè)重要課題。最近對(duì)此實(shí)施“安全評(píng)價(jià)”的必要性談得很多。但是,隧道施工時(shí)其地質(zhì)、地形、長(zhǎng)度、斷面等條件,各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)極不相同,因此施工中各種措施,要在施工計(jì)劃階段中給與確定,困難是很多的。因此,到目前為止,雖然對(duì)安全評(píng)價(jià)談得不少,但有關(guān)具體手法、步驟等基本觀點(diǎn)還沒(méi)有形成,還有待研究和開(kāi)發(fā)。下面記述的是日本目前采用的一個(gè)方法。,.,126,一基本觀點(diǎn)(1)第一階段,要充分收集進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)資料。其次,基于獲得到情報(bào)。按下述步驟研究安全措施。(2)對(duì)確保施工安全所不可缺少的基本事項(xiàng)是否采取了適當(dāng)?shù)卮胧虼_認(rèn)是否采取了措施。(3)在2)中確認(rèn)基本措施后,對(duì)該隧道發(fā)生頻率可能性高的特有災(zāi)害,評(píng)價(jià)其在施工中發(fā)生的危臉性。所謂特有災(zāi)害指瓦斯爆發(fā)、異常涌水、火災(zāi)、運(yùn)輸災(zāi)害及塌方等。同時(shí),對(duì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)要盡量加以科學(xué)的定量。(4)最后,對(duì)特有災(zāi)害通過(guò)(3)的評(píng)價(jià),確定危險(xiǎn)性后,研究與之適應(yīng)的措施。要確認(rèn)施工計(jì)劃書(shū)是否充分考慮到這一點(diǎn),此外在特有災(zāi)害這,對(duì)由(3)階段得出危險(xiǎn)度高的結(jié)論的災(zāi)害,還有由(2)反覆確認(rèn)。,.,127,三安全評(píng)價(jià)的手法1適用范圍適用于山嶺隧道施工,在施工開(kāi)始前由由施工單位實(shí)施。2事前評(píng)價(jià)的具體步驟按下述四個(gè)階段進(jìn)行。第一階段收集基礎(chǔ)資料第二階段研究基本事項(xiàng)第三階段危險(xiǎn)度劃分第四階段研究安全措施,.,128,(1)收集基礎(chǔ)資料:第一階段這一階段是收集隊(duì)隧道施工安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)所需的基礎(chǔ)資料,其代表性資料有以下幾種:地形圖、地質(zhì)圖、環(huán)境調(diào)查書(shū)、氣象調(diào)查等各種成果;關(guān)于設(shè)計(jì)圖等承包合同書(shū)等資料;現(xiàn)場(chǎng)附近以及類(lèi)似工程的施工記錄;災(zāi)害情報(bào);勞動(dòng)安全衛(wèi)生法等一個(gè)法令;各種安全技術(shù)指針;,.,129,(2)基本事項(xiàng)的研究(第二階段)這一階段是按附件的“關(guān)于基本事項(xiàng)大安全措施評(píng)價(jià)表“的內(nèi)容所記述的觀點(diǎn)對(duì)是否采取了安全措施或采取的安全措施是否已實(shí)施等進(jìn)行校核,如有必要,要采取改變施工計(jì)劃的措施。對(duì)應(yīng)采取得措施,還要研究其實(shí)施時(shí)期,方法等。,.,130,(3)劃分危險(xiǎn)度等級(jí)(第三階段)這一階段評(píng)價(jià)施工中特有災(zāi)害的危險(xiǎn)性。下面舉出瓦斯爆炸等特有災(zāi)害,按地質(zhì)、長(zhǎng)度、斷面、洞口形式的因素劃分危險(xiǎn)度的簡(jiǎn)便手法例。,.,131,瓦斯爆炸:首先,對(duì)各因素按“條件“欄中所述,給以分?jǐn)?shù),并代入下式,求出關(guān)于瓦斯爆發(fā)危險(xiǎn)性的評(píng)分。瓦斯爆發(fā)危險(xiǎn)性的評(píng)點(diǎn)g(las),.,132,其次,根據(jù)得出的評(píng)分按下表進(jìn)行危險(xiǎn)度劃分。,.,133,異常涌水的危險(xiǎn)性評(píng)分g(la+s)異常涌水,.,134,火災(zāi)、運(yùn)輸?shù)奈kU(xiǎn)度分極如下表。,.,135,塌方,.,136,塌方

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