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1.1項目管理無法實施
分包合同簽訂,“包工頭”組建臨時設施、混凝土拌合站、鋼筋加工場,配備各種施工機械和設備,并按隧道工程分項施工工序進行分解,再次進行分包,將一個完整的項目經過層層分包,形成很多獨立的個體。項目部各種管理制度和辦法,受“包工頭”的“屏蔽”與“唯利”影響,很難落實到施工現場作業層,導致項目管理與現場作業脫節,項目管理處于失控狀態。
1.2工程施工不規范,質量無法保證
“包工頭”為了獲取更多的利潤,想方設法減少投入,采取偷工減料和以劣充好的手段,開挖前不按設計要求施作超前支護、不注漿,爆破作業時減少炮眼數量、增加炸藥量,導致隧道超挖或坍塌;初期支護采用不合格鋼拱架、拱架間距拉大、連接筋焊接不牢固,錨桿施作長度、數量不夠甚至不做、不注漿或者注漿不飽滿,噴射混凝土不密實、厚度不足,制造空洞或空殼,二襯厚度不足,仰拱不按設計放置鋼結構、不分層澆筑、仰拱填充層不密實等質量問題,造成無法彌補的后果,給以后營運帶來安全隱患。
1.3違規操作,安全事故頻發
“包工頭”為節約成本,不按安全規定配備安全防護設施,在安全生產上弄虛作假、敷衍應付;分包隊伍施工作業人員安全生產意識淡薄,隧道施工沒有進行安全培訓教育,特種作業人員無證上崗,施工現場違規操作,造成安全事故頻發。
1.4拖欠民工工資,導致的發生
“包工頭”將項目部結算工程款私自挪用,長期拖欠民工工資,層層分包加劇工資發放的難度,易發生民工上訪等群體性惡性事件以及經濟糾紛和民事訴訟。施工企業將承受巨大的經濟、名譽損失。
2班組化在隧道施工中的應用
蘭永五標項目部改變以往隧道施工分包管理的模式,在恐龍灣隧道施工中組建了項目部直接管理的五個專業施工班組,使質量、安全始終處于可控狀態,確保了工程項目順利完成施工任務。
2.1工程慨況
恐龍灣隧道為左、右分離式,單洞全長2351m,縱坡為2%,屬中等埋深長隧道。圍巖級別為Ⅳ和Ⅴ,穩定性較差。
2.2班組化的組建
蘭永五標項目部根據項目實際情況,結合路橋集團公司下發的《甘肅路橋建設集團橋梁隧道工程實行班組作業模式指導意見》和《甘肅路橋建設集團橋梁隧道工程實行班組作業模式操作指南》的要求,從職工隊伍中選拔具有責任心和事業心的職工為班組長,在恐龍灣隧道施工中組建了開挖班、出碴班、初期支護班、二襯班、輔助工班專業施工班組,以身體素質好、有經驗的技工或勞務人員為班組成員,簽訂《內部承包合同》,制定了人員、材料、財務、機械、工資分配等管理制度和辦法,把安全、質量、進度等責任落實到班組、落實到個人、落實到每道施工工序上,作業班組的日常生活納入到項目部的統一管理中,進一步強化了現場施工技術規范、安全規范、操作規程的執行力度。
2.3班組化施工管理
項目部直接管理各施工班組,管理人員和技術人員現場指導、檢查、監督各班組施工過程,對各工序的重點部位實施動態管理,每一道工序都經過嚴格的質量檢查、檢驗和檢測,及時整改不符合標準的作業方式。項目部統一組織調配施工所需機械設備、主材、耗材等,安排專人負責鋼筋加工廠、拌合場、庫房、材料采購,并根據隧道的結構設計和支護方式,科學安排工藝流程,合理的控制材料消耗、有效的杜絕了偷工減料現象的發生。
2.3.1做好進度計劃
項目部根據工期要求,合理劃分階段性施工任務,每月各給各班組下達施工任務令,月底進行績效考核和工程結算,按合同規定進行薪酬的發放。
2.3.2落實三級技術交底制度
項目部負責各班組技術工作,堅持安全、質量技術交底制度;各班組在進場施工前,由技術部、安全部對各工序施工工藝、質量控制、安全注意事項等進行詳細交底,并留有記錄;并對施工過程進行監督、檢查,嚴格按技術交底內容組織施工。
2.3.3強化質量管理
項目部對勞務班組質量管理具有主動權。為了保證襯砌質量,每10m檢測鋼拱架間距、初期支護噴射混凝土鉆芯和混凝土強度,對不合格段及時進行返工處理,并根據監控量測數據及時調整預留沉降量。為確保仰拱施工滿足設計要求,每50m進行鉆芯取樣檢測。從測量放樣、爆破作業入手,嚴格控制光面爆破工藝,減少超欠挖現象的發生。通過多項質量管控措施的落實,恐龍灣隧道二襯厚度合格率100%,初期支護噴射混凝土厚度合格率100%,鋼拱架間距全部符合規范要求,二襯和初期支護混凝土密實、無空洞。
2.3.4加強進度管理
勞務班組與項目部利益一致,通過績效考核等有效的激勵機制,提高了勞務班組的工作效率與積極性,在施工緊張時能全力以赴從事生產,從而解決了分包隊伍與項目部討價還價的矛盾,項目部在進度控制上有了更大的執行力。另外,在這種作業模式下,管理和技術人員齊心協力搶時間,抓工序銜接,改變了項目和施工一線脫節的現象。
2.3.5落實合同承諾
項目部按照《內部承包合同》進行績效考核,充分調動管理人員、作業工人的生產積極性。
2.4班組化施工安全管理
建立和完善安全質量管理體系,明確責任,實行安全質量逐級負責制;定期開展施工機械設備安全隱患排查專項整治,排查隱患、落實安全長效機制。通過建立項目安全培訓教育中心、班前安全講評室等手段,加大安全培訓教育工作力度。積極推行安全標準化建設,規范安全生產行為。隧道洞口實行門禁管理系統和隧道進出洞人員定位管理系統,并設置LED顯示屏,能及時、準確的概述恐龍灣隧道施工工序和進洞作業人數。自開工以來蘭永五標項目安全一直處于可控狀態,未發生任何安全事故。
2.5班組化施工的成本管理
項目部加強項目成本管理,嚴格實行當月核算、考核、分析,當月結算兌現、獎勵,堅持每月25號召開責任成本分析會,各部門按照對口管理原則,制定成本控制措施。
2.5.1班組化施工的材料控制
隧道施工材料費占施工總成本的70%—75%,項目部成本管理主要是控制物資,工程部核算物資計劃臺帳,設材部嚴格把關采購計劃,每月定時開展剩余材料盤庫,建立健全材料進、出庫制度,消除了分包模式下項目部管不了材料的弊端,蘭永五標通過班組化管理材料消耗得到有效的控制。
2.5.2班組化施工現場管理
隧道項目中人工費占到總成本25%—30%,現場管理渙散、窩工或安排不當,都會加大管理成本。蘭永5標項目部每天晚上召開作業協調會,要求工程、機械、材料、測量等相關人員參加,安排第二天的工作順序,明確各自的任務,確保隧道施工各工序、各班組緊張有序的開展,每月按期完成制定的施工任務。
3結束語
1.1地表裂縫
在黃土隧道施工過程中,會出現沿著隧道走向在隧道兩側出現地表裂縫,且裂縫會隨著隧道開挖進度相應發展,一般情況下裂縫是由拱腳處以黃土內摩擦角度沿仰坡延伸至上方地表,隨著施工進度,山體裂縫最終連在一起。
1.2塌陷
由于施工過程中的冒頂、拱頂下沉等原因,往往會引起局部的地表連續性下沉,慢慢發展成為地表塌陷,當地表塌陷變形較大時,還會伴隨著產生一系列的環狀裂縫。
1.3陷穴、落水洞
其主要成因是隧道施工過程中的地表裂縫以及冒頂、拱頂作用形成的上部土體塌空,致使隧道頂部的降雨或者是其他農業灌溉用水下滲,最終在地表產生陷穴和落水洞。
2濕陷性黃土隧道的基底處理原則
從濕陷性黃土隧道的工程特性以及以往的濕陷性黃土地區地基處理經驗來看,濕陷性黃土隧道基底處理應遵循“內外加固、先保護后加固”的原則。由于水是造成黃土濕陷性變形的最主要因素,所以在設計濕陷性黃土隧道地基處理方案時,應首先要考慮水對濕陷性黃土以及整個隧道工程的影響,做好濕陷性黃土隧道工程的排水與防水工作。對于黃土隧道工程來說,進行基底處理的目的無非就是改善黃土的工程特性,減少其土壤的滲透性,控制濕陷作用的發生。所以往往通過換土或者加密等手段進行濕陷性黃土隧道工程基底加固處理,使處理后的基底不具有濕陷性或者消除部分濕陷,使其數值不超過規定范圍。
3濕陷性黃土隧道工程的基底處理方法
對于濕陷性黃土地基處理而言,目前國內已有較為成熟的技術方法和隧道工程實踐經驗,其主要的處理方法有:碾壓、強夯、換填、動力擠密樁、高壓灌漿、高壓旋噴樁等,其中常用的基底處理方法有以下兩種:
(1)水泥擠密樁。這是濕陷性黃土隧道工程中較為常用的一種基底處理方法,由于濕陷性黃土本身具有大孔隙性和濕陷性,水泥擠密樁就是通過對其大孔隙進行夯實擠密,從而消除濕陷性并對基底產生加固作用。在樁錘的夯實過程中,樁孔中原有土被強制性的側向擠出,樁周范圍內的土質被壓縮和重塑。但是由于濕陷性黃土隧道工程隧道內施工作業面相對較小,振動作用對圍巖產生的影響等,需要濕陷性黃土隧道從工程中的擠密樁裝身材料以及擠密樁施工機械和樁間距等做出優化處理。
(2)樹根樁。所謂的樹根樁,其實是一種小型鉆孔灌注樁,是通過利用鉆機鉆孔到一定的深度,隨后放入鋼筋籠、碎石和注漿管,再通過壓力灌注水泥或砂漿的方式制成的鋼筋混凝土樁。由于其布樁方式多采用垂直、傾斜設置或者樹根樁布置,被成為樹根樁。憑借著其高承載力、沉降量與擾動范圍小、施工操作方便和經濟快捷等特點,在濕陷性黃土隧道工程基底處理中得到了初步的應用,能在有效的空間內最大限度上的減少開挖過程中對隧道洞身地層的擾動。
4黃土隧道基底處理的新技術
就黃土濕陷性的內外部成因來講,其主要內因是由于黃土自身的土質和結構組成,外因主要是由于水的侵蝕作用的外部載荷。由于黃土本身是在干旱和半干旱氣候條件下形成的,其土質本身有欠壓密性,加上其和鹽類膠結材料的易溶性,致使黃土具有濕陷性。所以對于濕陷性黃土地基的處理應本著力消除其內應,處理方法有以下幾類:
(1)土體加密法。主要指通過各種工程施工措施,加大黃土的密實度,通常可以采用強夯法和素土墊層法。
(2)土體加固法。此種方法主要是通過焙燒或者外加膠結材料來改變黃土的物質組成結構,提高黃土的抗水性和力學指標,但是其密度增加效果不是很明顯。
1.1排水過程不具順暢性
對于隧道的設計施工,將新奧法原理理論作為參考依據,在設計過程中,把隧道周邊巖體滲水經過襯砌之后的倒水設備,進一步往集水溝引入,繼爾往隧道排除。如果存在某些排水設備系統不能夠正常運行,將水往隧道排出,便會基于襯砌后期形成難以解決的集水現象。在此位置的水充滿空隙的狀況下,襯砌會受到和地下水位高度相同靜水的壓力,而并不是基于設計當中的無水壓,也不是折減水壓。同時,在滲流的動水壓力的影響下,襯砌承受的壓力會在在很大程度上高于此前設計標準,進而造成襯砌涌水開裂的破損情況。因為隧道鋪地基面長期浸泡在積水當中,到列車動力的催動之下,便會引發底部吊空現象,列車經過時產生呼吸作用把碎石排空,也把砂子排空,知識行車產生限速,并且會引發斷軌等諸多情況。在排水系統不夠順暢的情況下,便會進一步造成雨季積水等不良狀況。
1.2防水設施劣質
在隧道和外部水環境之間,防水層是極其重要的部件,能夠在隧道與外部水環境分隔中發揮重要作用。基于隧道工程當中,具備兩種防水層:其一是柔性防水層;其二為剛性防水層。對于柔性防水層來說,其效果與材質及施工質量存在很大的聯系。若防水材料劣質,沒有足夠的耐久性,便非常容易在運營一段時間后,將防水能力喪失。對于剛性防水層,由于它的功能和混凝土的性能之間具備一定的聯系性,如果防水混凝土的襯砌施工質量比較差,在收縮大的作用下便會呈現孔隙及裂縫等一系列情況,進而使得防水層的防水能力大大降低。
2隧道工程影響作用分析
2.1案例分析
隧道工程在建設過程中,也會對水環境構成極大的影響。隧道工程將地下水滲流原有擁有的平衡破壞,在長期疏干的作用之下,使滲流場產生了極大的變化,進而對地下水正常循環造成了非常大的影響,最后惡化了自然生態環境。以某隧道工程作為案例,該隧道工程全長為15.365千米,洞頂埋深為100米~910米,洞中部屬于斑古坳地區,地表面植被非常茂密,年平均氣溫維持在20攝氏度,年均降雨量為1500mm。此隧道的主要問題是滲漏水現象嚴重,通過多次整治之后,問題仍舊沒有得到有效解決。在長期排水的作用下,致使地下水位呈現下降的現象,井水干涸,并且正常的農業灌溉也受到了非常大的影響。另外,因為地面沉降致使房屋產生變形及開裂情況,使當地農業及生活均無法正常開展,該地區居民只能外遷,從而損失了很大一筆經濟費用。對于此隧道工程,對地下水環境的主要影響包括兩方面的內容:一方面為疏干地下水;另一方面為滲流場變化使巖土應力發生變化。
2.2疏干地下水
造成自然環境災害最主要的原因為隧道長期排水。隧道挖掘之后,把水循環系統破壞,例如知識地下水資源被很大程度的流失。在隧道積水與匯水的作用下,使形成地下水運動的方向發生較為的改變。在長期排水的情況下,位于隧道中的地下水系統漸漸將地下水排出。將有關理論當作參考標準,地下水的補給量不能讓其排水量得到充分滿足,于是其水位便會發生持續下降的現象。在地下水位慢慢減弱的狀況下,地下水和地表水徑流間都會產生一定程度的變化,以直接的方式導致巖溶泉發生出水量極少的情況。與此同時,也可能造成地表的取水井水位下降及水井干涸等現象,進一步知識居民生活用水尤為匱乏。另外,地下水位下降會知識原農田土壤的含水量大大減退,尤其對水稻區域的影響更為嚴峻,可能引發無法繼續種植的情況,最終對農業的正常運作產生了非常大的影響。
2.3滲流場變化使巖土應力發生變化
首先,由于隧道讓許多地下水疏干,進一步讓水位產生下降情況,而飽和巖土層當中空隙的水壓力則會呈現減弱的趨勢,不飽和區域負水壓力區變大,在總應力不發生變化的狀況之下,有效的應力便會得到進一步的上升。其次,應滲流場發生明顯改變,地下水滲流的方向也會隨著發生改變,變成在新水力梯度的狀況下,便可能朝著隧道中心發生流動,此時方向為向下方向。另外,應滲流方向發生明顯變化,地下水的滲流力也會隨之發生變化,從而讓豎直向下應力加大,最終導致總應力提升。在此狀況下,巖土便會產生新的沉降,直至達到新的動態平衡狀態為止。土體沉陷則會讓隧址區的房屋產生傾斜現象,也會產生開裂現象,進而導致不能繼續應用,在土體沉陷對農田造成嚴重影響的狀況之下,便在很大程度上增加了農業耕種的難度。
3結語
1.1TSP隧道地震波探測超前地質預報方法隧道地震超前預報測量系統簡稱TSP(TunnelSeismicPredic-tion),是我國20世紀90年代從瑞士安伯格(AMBERG)測量技術公司引進的一套先進的地質超前預報探測系統,也是我國目前應用較為廣泛的一種。TSP和其他的反射地震波方法一樣,采用了回聲測量原理:地震波在指定的震源點(通常在隧道的左邊墻或右邊墻,大約24個炮點布成一條直線)用小量炸藥激發產生,產生的地震波在巖石中以面波的形式向前傳播,當地震波遇到巖石物性界面(即波阻抗界面,例如斷層,巖石破碎帶,巖性突變等)時,一部分地震信號返回來,一部分地震信號透射進入前方介質,反射的地震信號被兩個三維高靈敏度的地震檢波器(一般左邊墻和右邊墻各一個)接收。通過對接收信號的運動學和動力學特征進行分析,便可推斷空洞斷層,巖石破碎等不良地質體的位置、規模、產狀及巖石力學參數。
1.2紅外探水超前地質預報方法對地球表層巖體的溫度起到主導作用的是地球地熱場。在一定深度范圍內,深度方向每增加1km,地熱場的溫度則相應的增加30℃,而與其垂直的水平方向,地熱場的溫度變化卻非常小,由此得出結論,在一定深度下,開挖隧道的巖體,可將其看做位于一恒定溫度場中,為一常溫場,溫度的變化幾乎為零。所以,當預計即將開挖的掌子面后方存在含有水的巖層,如溶洞、裂隙水等,且該含水巖層與開挖巖體存在一定的溫度差時,巖體中會產生相應的熱傳導和對流作用,那么溫度場即不再為恒溫場,故而會產生一定的溫度異常場,由于這種異常的存在,故掌子面上會存在著溫度的差異,所以利用紅外輻射測溫法測定這種溫度變化差異,就可預報掌子面前方的含水層情況。這種方法就是紅外探水超前地質預報方法。
1.3其他幾種超前預報方法超前預報法除了上述介紹的幾種之外,還包括HSP水平聲波刨面法、聲波CT技術等幾種方法,相對而言,這幾種方法運用較少。以下簡要的介紹這幾種方法的原理:1)HSP水平聲波剖面超前地質預報方法。由于波的傳播過程遵循惠更斯—菲涅爾原理和費馬原理,故該方法的原理是建立在彈性波理論的基礎之上。HSP水平聲波剖面超前地質預報方法有其局限性,探測時的前提條件是巖溶洞穴及充填物與周邊地質體間存在較明顯的聲學特性差異。預報時,在隧道的施工掌子面或邊墻處發射低頻聲波信號,同時,在隧道內其他地點接收反射波的信號,通過對探測到的反射波信號進行時域、頻域等方法的分析,就可以了解掌子面前方巖體的變化情況。2)聲波CT超前地質預報方法。聲波CT超前地質預報方法的基本原理與醫學CT技術原理相同,在做預報時也有相應的物理前提,即物性差異不同的介質,在其內部聲波的傳播速度也不同,通過這種預報方法,在密集對穿的測試方式下,可以通過聲波在不同介質中傳播速度的不同來計算模擬出物體內部不同物性的具體性質,再通過現場收集到的地質資料的分析,從而達到對預報的掌子面前方的巖體內部的地質體進行三維圖像的直觀展示。
2常用隧道探測方法的特點
2.1TSP超前地質預測預報法的特點優點:1)該方法適用的范圍比較廣,適用于各類地質情況;2)對掌子面前方的距離預報較長,能預報掌子面前方達500m深度;3)不影響隧道施工,只是在接收信號時短暫停止施工即可;4)用時短,每次的探測時間約為45min;5)投入費用較少,單位長度隧道的超前地質預報費用非常低;6)成果報告快,僅需要一天時間即可完成成果報告。缺點:1)存在部分因斷層、大型節理帶與掌子面角度為鈍角時,活隧道因開挖空腔擋住地震震源產生的地震波,使其無法穿透,不能經過反射鏡面反射,使得待接收裝置無法接收,而導致局部斷層等不被識別。2)TSP的成果質量受到現場起爆點、接收點鉆孔的位置、長度以及角度等的影響非常嚴重。3)因為所使用的設備均為進口設備,所以成本較高,在普通隧道施工中應用較少。
2.2紅外探水超前地質預報法的特點優點:預測速度快,占用施工時間較少;數據分析快,預測工作結束時,就可以得到初步結論。缺點:僅僅可以預測出含水巖體的大致方位,不能給出含水巖體的具置及所含水量及水壓等詳細數據。
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1.1隧道事故類型與發生次數、死亡人數統計
據統計2009-2013年我國隧道施工事故33起,造成直接死亡人數161人,直接經濟損失幾億元。坍塌事故類型占事故總數的主要部分,是事故預防的重點,是事故的重中之重,是隧道施工過程中的第一要害。
1.2發生事故救援困難
隧道施工中坍塌常常發生,如果是拱頂坍塌和關門坍塌,其救援工作將十分困難。如2014年4月2日,中鐵十九局在吉林省琿春市的吉圖琿鐵路一處,在建隧道突然發生坍塌,隧道施工人員12名全部被困在了隧道里面,經過87小時的生死救援,被困的12人陸續從管道內爬了出來,真是一根“陰陽道”連接生死端。坍塌在隧道災害中占有較大比重。據不完全調查統計,隧道出現關門坍塌約占隧道坍塌數量的35%~48%。因此,加強隧道安全質量監理,增加隧道施工事故中安全措施,是十分必要的。
2逃生管道系統
2.1逃生管道的依托工程
依托工程為花椒箐隧道,隧道位于云南大理白族自治州境內,全長(單幅)8625.00米/4座,最大埋深約450m,設計為高等級公路標準,隧道為雙洞,凈寬10.25m,凈高5m。工程于2010年6月正式開工,隧道的建設縮短大理至麗江行車里程,拉動了當地經濟的發展。
2.2隧道逃生管道的設計
逃生管道長60米,隧道逃生管道采用特殊鋼板制成,采用鋼板分數段制成,內孔直徑為80cm,壁厚10mm,能承受2000多公斤的壓力,完全夠一個成年人從中爬行。逃生管道設置在連接掌子面到二次襯砌的位置,隨著隧道的掘進,逃生管道也在不斷的向前移動。如果施工中一旦發生事故,洞內的工作人員可以通過逃生管安全撤出,這項技術的運用,可將隧道施工人員傷亡降到最低。
3隧道逃生管道的施工安全監理
3.1監理工作依據
3.1.1國家頒布的有關安全生產、文明施工法律(1)交通運輸部2013年6月16日下發的交質監發[2013]549號關于進一步加強隧道工程質量和安全監管工作的若干意見;(2)交通運輸部《公路項目安全安全性評價指南》和《交通運輸部關于在初步設計階段實行公路橋梁和隧道工程安全風險評估制度的通知》的規定。
3.2建立安全監理管理體系
3.2.1指導思想
以人為本、安全第一、預防為主、綜合治理。
3.2.2安全管理目標
(1)責任事故頻率:職工千人死亡率0.35,職工千人重傷率0.45;(2)社會、員工、相關方的重大投訴為零。
3.2.3安全監理管理機構
成立以總監理工程師為組長的安全管理領導小組,指派總監辦安全監理工程師主抓安全生產工作,駐地辦設立專門的安全管理部門,各專業監理工程師兼安全員。(1)主要安全管理制度:①爆炸物品購買、運輸、儲存、使用必須堅持“先審后用”的原則;②作業人員在上崗前,進行三級安全教育,掌握必備的基本知識和技能;③從事特種作業的爆破工、焊工、電工、場內機動車輛駕駛員等,必須嚴格經過培訓考試合格,獲取勞動部門頒發的特種作業人員操作證者才能上崗;④定期安全檢查制度,對檢查中的安全隱患,要建立登記、整改、消項制度;⑤實行逐級安全技術交底制度;⑥進洞人員應進行逐次、逐員、全額清點登記,并建立人員進洞登記薄,指定專人負責。(2)安全監理工程師的職責:①在總監理工程師的領導下,負責本監理合同段的現場安全管理工作;②全面熟悉和掌握隧道工程的安全監理大綱要求;③提出對承包人安全施工的審查意見;④審查承包人安全生產資質,應滿足相關部門許可要求;⑤督促檢查承包人制定安全生產責任制和安全生產保證體系;⑥掌握隧道安全生產危險源的分布,制定安全生產應急預案,適時組織演練。
3.3安全專項方案的審查
及時審查承包人提交的安全施工方案,重點審查方案中的程序性、符合性、針對性,對滿足施工安全要求報總監理工程師審批。
3.4定期、不定期加強過程檢查
(1)定期檢查逃生管道的連接及安置的符合性;(2)不定期檢查配備急救箱包括飲用水、面包、手電、口哨、錘子、鋼釬、對講機和一些急救藥品等。
3.5定期召開工地月例會
每月定期召開安全領導小組成員和救援隊負責人會議,落實當前安全工作和推進工程進展安全方面存在的問題和困難。
3.6定期組織救援演習
定期組織逃生管道系統應急救援演習,按專業分工每年訓練一至兩次,通過演習提高總監辦、項目經理部對突發事件的應急處置能力。
4結束語
隧道在施工的時候,需要采取很多措施,其中安全措施是必不可少的一個措施,再實施這個安全措施的時候,要做到動態化,即要做到動態化設計、動態化管理和動態化施工,這樣才能做到調度的合理性,才能提隧道施工的高安全度。不光要做到這些,還要在施工的初期做好穩固支護等工作,必須要注重爆破的安全,在開挖時工作進行時要給與重視。在對隧道進行施工的時候,理論聯系實際,必須要遵循既定的方案和根據現有的工具進行施工。利用電腦對數據進行模擬分析并與施工時的實時情況進行對比分析,做好安全措施,做到“預防為主,安全第一”,只有隧道施工的安全措施得到保障了,才能使得整個隧道施工質量得到保障。
2隧道施工應有的應急措施
我們從新聞或者網上可以看到,隧道施工事故頻發,究其原因,大多都是沒有完善的應急措施或者應急措施沒有跟上造成的,所以,為了提高隧道工程施工現場對事故突發事件的應對能力,最大的減少事故損失以及事故對公司帶來的不必要的負面影響,最大程度的保證施工人員的人身安全以及國家財產的安全,在隧道工作開始的之前,相關部門需要針對施工現場的實際情況,制定隧道施工的應急預案,爭取將一切傷害降到最低。隧道施工過程中的主要安全問題有以下幾種透水或者噴水、機械的傷害、隧道的坍塌、有毒氣體以及窒息等等。在隧道挖掘過程中產生的巖石需要用車裝載運輸出去,裝車的時候車體銜接不好還有隧道內比較污濁,能見度比較低;車輛的調度工作沒有做到位等因素,都是隧道施工應急措施中必須要考慮到的,只有這樣,才能使應急措施比較完善,不會出現這樣那樣的施工事故。
2.1成立應急小組
預先分配好小組成員的職責所在,指定能力高的組長以及副組長,其中,應急小組要包括聯絡通訊組、緊急修復組、故障排查組、救援組、后勤組以及最重要的義務救援隊。首先,要精確分配各應急小組的任務,做到各司其職,各負其責,各小組之間互相監督,切不可出現誤工懈怠的情況。這一步是對所有救援工作順利開展的基礎。
2.2提前準備好應急物資
要做到防患于未然,提前準備好一切有可能用到的應急物資,若施工現場突然出現施工材料短缺的情況下,就可以拿出提前準備好的經濟物資以備不時之需。最重要的是要準備好應急燈、消防器材、撬棍、有線電話、擔架、以及臨時發電機、空壓機、電焊機、氣焊設備一套,要保證在應急物資準備這一方面做到萬無一失。
2.3應急響應
2.3.1隧道施工中坍塌事故應急措施
在施工前,提前做好地質檢測,在施工過程中,要做到勤檢查,發現任何或大或小的問題都要立馬停工進行商討;一旦發生坍塌事故,首先要在防止事故的擴大的前提下先救被困人員,在治理塌方的同時,加強排水,待一切事故隱患處理完畢之后,上報上級征得相關部門同意之后,再繼續作業。
2.3.2隧道施工中突發性大量涌水應急措施
施工過程中,要嚴格加強對地址情況的預測,采取相關措施,及時將地表水引出隧道外;備齊相關的防涌水的相應設備,一旦發生大量涌水,首先車里人員,在保證人員的安全下,再采取相關措施進行整治。
3隧道施工質量的控制措施
從隧道的建造到完工再到使用,始終離不開質量兩個字,離開了這兩個字,建造出來的就是豆腐渣工程,是殘次品,如果直接投入使用,那就是對人民生命財產安全和自身信譽的極大不負責任。所以,要求監理要嚴格把關,做到算無遺策,正確使用各種方法來確保隧道的質量,只有這樣,才能把使隧道的修建工作更加有效的開展,建造出來的隧道才能放心的投入使用。
3.1隧道質量控制措施前期的統籌規劃
在隧道施工之前,根據所需要的施工地點土質以及地貌的特點和性質,科學的對隧道挖掘工作進行統籌規劃,因為只有有了比較詳細科學的的規劃,隧道施工才能夠安全有效地開展。在施工之前,應該事先調查所要施工地點的土質、建筑物等等的信息,對施工所需要的人力物力進行科學的估算,對于施工時可能遇到的一些問題也要進行預算,并繪制好所要施工隧道的詳細圖紙。在實際施工的時候,應當理論聯系實際,按照圖紙和現實情況進行施工。在施工之前,也用該把人員做好詳細的分配,只有合理的分配人員,才能在施工的過程中保證施工的順利有效地進行,并且能夠保證施工的質量。合理的分配,統一的規劃,并且要保證材料的充足,為隧道工程的施工營造一個比較好的氛圍,這樣,工人才有干勁,工作才能更有效的完成。所以說前期的統籌規劃非常重要,它是隧道施工質量控制的前提,也是前期準備。
3.2嚴格檢查施工過程中材料的質量
俗話說,“巧婦難做無米之炊”,要想吧隧道施工做得非常好,必須要保障原材料的質量。只有質量過關了,才有可能修建出質量很好的隧道。所以在隧道施工之前,監理一定要嚴格檢查用來修筑隧道材料,從材料的出廠到材料的驗收都需要層層嚴格的把關,而且要加強材料的認證環節,選材要超過普通標準,不要錯選或者錯用材料。除了要在選擇材料的時候要嚴格把關之外,還要在材料的保存方面下功夫,要嚴格的保管隧道施工時所需要的材料,而且應該嚴加看管材料,以防被竊。在企業施工人員當中,有許多人員學歷并不高,理論和時間基礎并不很扎實,以至于許多人而且對材料的使用并不熟悉,不懂得合理應用材料,導致整個工程的質量受損。所以,施工單位或者企業應該建立健全質量管理體系,在隧道施工的時候,負責監督的監理應該加強對材料使用的監督,做到材料合理使用,是其作用發揮到最大化。對于不同的建筑,對材料的要求并不相同,所以隧道施工的監管人員更應該把握材料的規格、用量以及品種等各種參數之后,在各個方面都符合標準之后,才能投入隧道施工中去。只有這樣,才能保證修筑出來的隧道是合格的隧道,才能保證萬無一失。
3.3相關配件的質量管理
在隧道施工中,僅僅有材料還是不行的,還需要有 與之相對應的配件。配件的選擇要根據隧道施工的具體情況,配件的選擇一定要注重質量,必須要嚴格控制配件的尺寸,配件一定要有質量合格的證書。相關配件在安裝之前,一定要根據安裝現場的實際情況來進行,室內或者室外一定要嚴格按照說明上得來,嚴格按照說明上的操作方法來操作,不得有絲毫的誤差。在安裝的過程中,應該派監督管理人員前來監督,要認真而且合理的安裝配件。只有保證了線管配件的質量以及正確的使用該設備,才能保證在施工的過程中順利進行,從而為隧道施工提供保障,減少或者避免了因設備問題而引發的施工事故,使得隧道施工順利進行。
3.4完成后的質量檢驗
完工后的檢驗是對工程的驗收,只有合格了才能被驗收。在所有的隧道的施工工程都結束之后,負責監督的監工要對隧道施工工程的質量進行統一的監測,同時監測的還有工程投入使用的大概情況以及工程的質量安全。負責監督的工人不僅要檢查明面上的紕漏,還要檢查隱蔽的質量問題以及該工程的安全系數,還有隧道是否能投入使用問題和使用期間的安全保障。不光這些,還應該比較全面的考慮在隧道投入使用的時候由自然因素和人為因素而造成的安全隱患問題,全方位的檢測隧道,確保隧道工程是合格的。對于不同的隧道工程,有的還可以加一些保護措施用來提高工程的質量。在所有的后續工作都完成以后,監理需要再把隧道檢查一遍,確保沒有任何問題之后,才能交付使用。監理的嚴格辦公不僅僅是對人民財產的保障,也是對公司信譽的一個保障。除了利用上述四種方法建造安全的隧道之外,隧道施工時還有一些施工方法要注意,比如鉆爆發、盾構法、挖進機法和隧道襯砌等,在修建的過程中需要層層并且嚴格的把關,合理利用這幾種方法,才能建造高質量高水平的隧道,建造出來的隧道才能經久耐用,達到很少出現或者不出現安全事故。
4結語
目前,在講授隧道工程的相關內容時,主要采用幻燈片加板書的傳統教學模式。此模式是“教師主動授課+學生被動接受知識”的教學形式[3],具有一定的局限性,具體表現在以下幾個方面。
1.以靜態方法講授動態內容,缺乏動態性幻燈片加板書的教學方法是一種靜態的教學方法,不能呈現動態的模擬。如果采用此方法對隧道工程的某些章節進行講解,達不到很好的效果。例如,在講授隧道施工方法這一章時,由于隧道的施工是一個動態的過程,程序性較強,學生在該課之前未進行過任何與隧道工程相關的實習,若僅僅采用傳統的教學模式,學生在課堂上無法建立隧道工程施工的相關概念。
2.采用單一性教學方法,缺乏生動性傳統的教學方法是教師先定教材,再依據教材編寫教案、制訂教學計劃和教學大綱,然后進行教學活動,即單一的以教定學的教學方式[4]。此教法忽略了學生的需求,將教師的意愿強加于學生,而學生不一定適應教師的備課內容和授課方式。教學方法應該向多樣化的方向發展[5],例如,在隧道工程圍巖壓力這一章中,圍巖壓力根據其形成機理,可將其劃分為形變圍巖壓力、松動圍巖壓力、膨脹圍巖壓力和沖擊圍巖壓力。若簡單地按照教案講授圍巖壓力的分類,會從這幾種圍巖壓力形成機理的角度來闡述,但是這種講授方法很難達到良好的教學效果。
3.以單一的課堂當做唯一的教學場所,缺乏靈活性傳統的教學方法是要求在固定場所和固定時間從事教學活動,課堂教學的比重較大(圖1)。當然,可以通過現場實習的方式彌補課堂教學的不足。但是,對于隧道工程的教學,一般情況下,在講授課程之前,學生未進行任何相關的實習,感性認識處于起步階段。
二、視頻教學模式的優勢
視頻教學模式與傳統教學模式相比,具有直觀性、動態性、生動性和靈活性等優點。具體表現在以下幾個方面。
1.復雜問題簡單化在課堂上,若采用文字或簡單的圖示來闡述復雜的問題,會使問題變得越來越復雜。此時,若將視頻教學方法引入課堂,會使學生從復雜的問題解脫出來,達到“柳暗花明又一村”的效果。例如,在講授復合式襯砌這一知識點時,學生很難理解這一知識點。筆者將復合式襯砌做成Flas,將外襯、土工布、防水層、內襯分不同的施作時間先后展示在動畫之中,然后結合現場拍攝的視頻,使學生輕松地掌握了復合式襯砌的概念。
2.枯燥問題生動化專業課的講授容易陷入枯燥無味的境地,如何激發學生對專業課的學習興趣呢?對于專業課教師來講,改變教學方法是一個不錯的選擇。單一的教學方法已不能適應專業課教學的發展,教學方法的多樣化已成為一種趨勢。視頻教學模式作為多媒體教學的一種延伸,可以把專業課的課程打造得生動有趣。例如,在講授隧道盾構法施工技術這一章節時,若簡單地參照教案,難免會顯得枯燥。筆者在講授這個知識點的時候,利用課間十分鐘播放了武漢過江隧道和南京過江隧道盾構施工關鍵技術的視頻,學生通過視頻了解了盾構機的基本構造和盾構機的工作原理,既學到了知識,又活躍了課堂氣氛。
3.晦澀問題直觀化“隧道工程”這門專業課程中有很多晦澀難懂的理論,而且某些知識點具有動態性的特點,若不借助視頻手段將知識點直觀化,很難將問題講述清楚。例如,根據不同的地質條件和斷面面積,鉆爆法隧道開挖方法可分為分部開挖法和全斷面開挖法,分部開挖法又分為導洞開挖法和臺階開挖法[6]。筆者將每種施工方法做成Flas,然后經過加工將語音講解添加至視頻之中,通過動畫展示,將復雜晦澀的理論轉變為通俗易懂的知識。需要說明的是,兩種方法互不沖突,視頻教學模式是傳統教學模式的補充和延續,在實際的教學活動中,兩種方法要靈活運用,才能取得良好的教學效果。
三、視頻教學模式在隧道工程課堂中的實踐
視頻教學模式現已成為我校隧道工程教學的一個有力手段,形成了以“電子幻燈片+板書+視頻”為手段的教學體系。
1.隧道工程教學模式的演化過程隧道工程教學模式從構思到成熟大致經歷了如圖6所示的演化過程。
2.教學內容和視頻結合點的獲取不是所有的教學內容都可以結合視頻教學方法,部分教學內容無法通過視頻來展示,因此,教師在熟練教學內容的基礎之上,需找到教學內容和視頻的結合點(圖7)。然后將結合點通過視頻或Flas的形式展示出來。
3.視頻和動畫的制作與加工視頻和動畫的制作與加工是耗費人力、物力最多的一個環節,制作和加工的效果直接影響教學視頻的質量。視頻的來源主要包括兩個方面:網絡下載和現場拍攝。例如,本門課程的“三臺階七步開挖法”視頻來自于網絡,隧道施工方法來自于現場拍攝(圖8)。Flas的制作需要教師精心策劃和精通Flash軟件,將隧道相關理論和方法轉化為動畫的形式。例如,該課程通過Flas展示了復合式襯砌的概念。后期的加工主要包括畫面剪輯、字幕和配音的匹配。
4.視頻和動畫的展示將制作和加工完成了的視頻和Flas在課堂上展示出來,值得注意的是,視頻和Flas的展示需結合電子幻燈片和板書,不能盲目地實施,視頻教學模式只是一種輔助教學手段。視頻和動畫展示的同時,教師對其中的難點和重點內容進行講解。
5.視頻和動畫的共享課堂教學結束之后,為了使視頻教學得以延續,將視頻和Flas上傳至我校的“求索學堂”,學生可以在課外下載視頻資源進行反復地學習,實現教學資源的共享。
四、結束語及建議
盡管視頻教學模式對于改善教學效果具有重要的作用,但是,在實際運用時需注意以下幾個問題。
1.視頻教學時間不宜過長課堂教學還是應以傳統的教學方式為主,視頻教學模式只是作為一種輔助教學手段使用,是傳統教學方式的有益補充。視頻教學不宜占用課堂教學太多時間,應控制在10分鐘以內。視頻教學時間過長會分散學生的注意力,使學生產生厭倦情緒,達不到理想的效果。
2.視頻教學應與課堂講解結合起來在課堂中簡單地播放視頻是視頻教學的原始模式,這種做法會使學生誤認為視頻僅是娛樂課堂的手段,教師應將視頻教學與課堂講解結合起來,并與教學內容同步展開,把學生的焦點放在講授內容上來,真正發揮視頻教學的優勢。
某高速公路擬建隧道位于浙江省東南部,地貌為低山丘陵區。地質資料表明,丘陵表部分布薄層殘坡積含黏性土碎石,灰黃色,稍密。下伏基巖為晶屑玻屑凝灰巖,紫灰色,全風化呈砂土狀~碎石狀,厚度一般較小。本次物探工作的主要目的是查明隧道圍巖斷層破碎帶的位置、分布特征和富水狀態,為隧址區的工程評價和設計施工提供科學依據。斷層的總體特征是二維板狀體,向下延伸很深。相對于圍巖介質的電阻率,斷層可表現為高阻斷層或低阻斷層,這取決于斷層的性質、破碎帶寬度、膠結程度、含水特征、巖脈侵入等特性及圍巖電阻率特性。一般來說,新活動斷層,電阻率值較低,斷層越老,膠結程度越強,電阻率值越高;斷層破碎帶越寬,越破碎,電阻率相對較小;地下和地表水越豐富,電阻率越小;張性斷層少水,則為高阻,張性斷層富水,則為低阻;有巖脈順斷層侵入,多為高阻。因此,斷層與隧道周圍巖體的電阻率差異為開展高密度電法工作提供了良好的前提條件。根據隧道埋深及分辨率要求,采用工程中最常用的溫納裝置,該裝置受地形和地表不均勻體的干擾小,是公認的最穩定的裝置,10m電極距,沿隧道線位布置了一條高密度電法測線。
高密度電阻率法的數據處理是將野外觀測采集到的數據通過儀器自帶的傳輸軟件,傳送到計算機上,再采用RES2DINV二維反演軟件處理。在處理中首先對少數畸變點進行剔除,主要是剔除一些受接地不好電極影響的壞數據和采集系統自帶的隨機高斯干擾數據,然后進行地形校正,最后利用圓滑約束最小二乘法進行二維反演計算,迭代次數3~5次,最終獲得電阻率等值線剖面圖。這些圖件形象直觀地反映出地電斷面的電性分布和構造特征,大大提高了分析解釋效果和精度。在等值線圖上根據視電阻率的變化特征,結合相關地質資料,做出地質解釋,繪出地質解釋圖。圖2為經過反演處理后得到的高密度電法電阻率斷面圖。從圖2中可以看出,電阻率值從上至下逐漸變大,上部相對低阻為第四系覆蓋層及全強風化晶屑玻屑凝灰巖,下部相對高阻為中風化晶屑玻屑凝灰巖。其中在地表位置110~166m及255~303m兩處存在明顯的條帶狀低阻異常,其垂向延伸大、不閉合,而兩側均為高阻,結合相關地質資料,推測此兩處異常為斷層破碎帶,帶內巖體破碎,完整性差。具體地質解釋如圖3所示。根據高密度電法解譯的斷層破碎帶位置,布置了一個驗證鉆孔ZKS19-1。鉆探結果顯示:巖芯破碎,多呈碎塊狀,局部短柱狀,呈壓碎構造,局部具構造角礫特征,隱伏裂隙發育,裂隙面有綠泥石化現象。圖4為ZKS19-1部分巖芯照片。由此可見,鉆探結果與高密度電法解譯結果相吻合,高密度電法取得了良好的地質效果,準確地劃分出了斷層破碎帶分布范圍,為進一步劃分隧道圍巖級別,指導隧道施工奠定了良好的基礎。
2結語
以往僅對技術和管理進行了研究,監測類別、內容和要素內容也單一,形成的監控技術體系不夠完善,監控系統無法將地質超前預報、監控量測及預警、毒害氣體監測、水文監測等技術手段與施工人員管理、安全防護設施管理等手段進行實時、有效的關聯,不能真正達到保障安全、優化設計、指導施工、減少災害后人員財產損失的真正目的,也無法實現真正意義上的隧道施工安全遠程智能監控。本文基于以上分析及目的,經公路隧道施工與監控現場調研和分析,并結合公路隧道設計施工技術規范要求[7-8],將隧道監控內容及要素列出,見表1。
監控系統實施流程
隧道施工安全遠程監控系統除需要建立并完善監控內容和要素,還應該建立完善的系統實施工作流程。監測信息的管理、預警、處治流程既是決定能否對不良地質災害、異常圍巖變形與結構荷載、異常施工環境信息等預警信息及時響應,確保施工安全監控預警信息得到及時、妥善處理的前提,也是施工安全監控系統起到應有作用的基礎,所以明確隧道施工安全智能遠程監控管理實施流程非常必要。根據我國公路隧道施工監控技術現狀、管理要求及相關技術規范和標準,提出監控系統的工作內容及對應的工作流程,如圖1所示。
監控系統討論
隧道施工安全遠程智能監測設備的研發涉及到掌子面數字化監控與重建、監控指標的智能化預警方法、系統的模塊設計、硬件功能的設計與規劃、監控信息指標體系、傳感器類型、傳輸技術、設置位置等技術方案的規劃和實施,也包括監控設備的使用要求、管理要求和實施方法的建立,如監測時間、頻率、數據管理和存儲等諸多管理問題的建立和完善,屬多學科系統性工程,需進一步開展研究并完善相關技術和管理技術,在此基礎上方可進一步完善安全監管,真正提高隧道施工安全水平。
以施工人員信息監控為例,隧道建設過程中,建立隧道危險源監控系統,及時、動態掌握隧道施工危險源信息,有效預警,防止隧道災害發生;災害發生后,通過洞內人員信息準確、有效的記錄,可反映隧道內施工人員數量和位置,以便及時施救,最大程度地減少隧道施工人員傷亡。因此,對施工人員的安全管理和監控始終是智能監控設備關注的重點。了解隧道內工程技術人員的進出情況、具體數量和位置,尤其是掌握隧道危險區域內的施工人員情況,對確保施工安全及災后救援十分重要。目前隧道實際施工管理過程中,施工人員進出隧道遵守掛牌等級制度,其統計時效性差,準確度不高。
從技術角度看,在隧道洞口、2次襯砌、掌子面、仰拱工作面等重要作業區域安裝無線數據接收器,現場施工人員進出隧道時,隨身攜帶唯一的數據識別標識卡,人員識別標簽不斷或定時發射載有目標識別碼的無線電射頻信號,施工人員進入接收器讀取范圍內,接收器接收到施工人員識別標簽發來的載波信號,經接收器接收處理后,將信號進行分析、處理,并發送到洞口通信接口裝置,再轉換成信號送給洞口服務器,以實現目標的管理自動化。施工管理方應確保施工人員正確攜帶標識卡,確保接收器及傳輸線路、洞內及洞口終端顯示設備的完善,并進行定期檢查。