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由于不受地形条什以及总体线路线型的限制,其较连拱隧道有施工工艺简单、造价较低的特点,愈来愈受到工程界的育睐但山于小净距隧中间岩柱体厚度远小于普通分离式隧道,具围岩变形和支护结构受力较为复杂
本文结合小净距隧道围岩的受力、变形特点,对小净距隧道的支护结构设计原则与施工步骤进行了 研究
【关键词】隧道 小净距 设计原则 施工步骤 1前言 在地下铁道、铁路隧道、公路隧道中,由于受到地形条件以及总体线路线型的限制,往往不得不在间距不充分的条件下修建2孔或多孔隧道
在该种情况下, 目前 主要采用连拱隧道及小净距隧道等特殊结构型式,而工程实践表明,连拱隧道存在大量缺点:诸如1)由于开挖总断面较大、扁平率较低、施工较复杂,施工中极易产生塌方,施工期间的安全性不易保证;2)由于结构构造复杂,中墙顶部连接处的防水 问题 很3囡解决,建成后容易渗漏水,严重 影响 公路隧道的适用性和耐久性;3)连拱结构对变形敏感,衬砌易出现裂缝,破坏结构整体,安全性较差;4)进出口浅埋段及低类别围岩段工程造价过高等
而小净距隧道施工工艺同普通分离式隧道相比差别较小,较之连拱隧道施工工艺简单,造价低,施工安全性和长期可靠性容易得到保证
但由于小净距隧道中夹岩柱体的厚度较小,其围岩稳定性和变形特点,支护结构的受力机制具有自身的特征,因而支护结构的设计原则和施工 方法 将与其他结构型式隧道不同
2 小净距隧道围岩的受力、变形特点 小净距隧道围岩的受力、变形特征与隧道断面型式、断面尺寸、围岩类别、隧道埋深、中夹岩柱体厚度、开挖方式、支护型式和参数选取等众多因素有关
其中,小净距隧道与普通分离式隧道的主要区别是,前者中夹岩柱体的厚度较薄,因施工过程中的多次扰动而成为受力薄弱环节
当围岩类别较低,岩柱较薄时,其中夹岩柱体将形成贯通的塑性区,严重影响围岩的稳定性
图1为开挖单洞和双洞后,拱顶位移与隧道净距、围岩类别的关系曲线图
可知拱顶位移随隧道净距减小、围岩类别降低而急剧增加
图2为双洞开挖后等效应力随隧道净距的变化情况图
从中可以看出小净距隧道随着中夹岩柱体厚度的减小,其围岩的受力变得愈来愈不利,尤其是中夹岩柱体的受力
因此,对于小净距隧道宜限据围岩条件、岩柱厚度等因素选取合理的断面型式、开挖方式和支护参数等
3 小净距隧道支护结构设计原则 小净距隧道与普通分离式隧道相比,中夹岩柱体厚度较薄,受力不利,加之地质条件变化较大,参数准确选取相当困难,因此,对于小净距隧道支护结构设计,宜在监控量测的基础上采用动态设计的原则
需注意以下几个方面的问题: (1)初次支护宜采用锚喷支护,有利于及早进行支护,保护围岩、稳定围岩的变形,同时,有利于根据实际监控量测情况进行支护加强
(2)初期支护宜作为主要受力结构,二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土,只承受少量荷载,主要作为安全储备,有利于在围岩条件恶化后,保证隧道的长期安全性
(3)中央岩柱体的稳定性是小净距隧道是否成功的关键,应根据情况对中夹岩柱体采用大吨位预应力锚索、对拉锚杆、无阽结钢绞线、小导管预注浆、水平贯通式锚杆等技术进行加固
(4)仰拱对减小、抑制围岩的变形,改善支护结构的受力有重要作用,因此,对于小净距隧道宜考虑设置仰拱并使其尽早闭合
(5)由于现场地质条件的复杂性和多变性,对于支护结构、中夹岩柱、围岩的受力和变形状态进行现场监控量测具有重要意义
(6)虽然数值 计算 在参数选取、模型建立上与现场实际情况有较大的出入,当在隧道设计中用以作为辅助手段,研究围岩、支护结构变形、受力不利部位和薄弱环节,作为定性 分析 ,仍是很有必要的
(7)岩柱厚度对支护结构、围岩的受力和变形,特别是岩柱体的稳定有重要的影响,因此,无论何种围岩,岩柱体均不宜过小
4 小净距隧道的施工 小净距隧道的施工方法与普通分离式隧道相比差别不大,但由于中夹岩柱体厚度较小,在施工过程中,其是受力薄弱部位,稳定性较差,因此,在施工中对中夹岩柱体的保护将至关重要
小净距隧道施工的难点、重点是合理选取开挖顺序、控制爆破作业,确保隧道开挖过程围岩的稳定,减小两隧道之间由于净距较小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素
对于低类别围岩、软弱、破碎围岩来说,重在确定合理的开挖顺序,减少对围岩的扰动;对于高类别围岩、坚硬、完整围岩,重在控制爆破振动对围岩稳定性的影响
4.1 采用合理的开挖顺序 为确保开挖过程中围岩的稳定性,减小因隧道间距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素,满足小净距隧道中央岩特有的加固要求,一般情况下,I、II类围岩采用正向单侧壁导坑法的开挖方法,Ⅲ类围岩采用反向单侧壁导坑的开挖方法,IV、V、VI类围岩采用超前导坑预留光面层的开挖方法
表1 双车道小净距隧道推荐采用施工方法(1)对于I、II类围岩,宜采用正向单侧壁导坑法,该法有利于及早对中夹岩柱进行加固,及早对中夹岩柱进行监控量测,为开挖后存在的风险提供超前预报,以便及时处理
当遇隧道断面较大、围岩条件较差、隧道浅埋、地下水丰富时,围岩难以自稳,应对围岩进行超前预加固、地表加固或对单侧侧壁的上、下台阶进—步采用分步开挖
当围岩状况较好,掌子面稳定性好,为发挥大型设备的优势,加快施工进度,也可以将单侧侧壁的上、下台阶合为一步开挖或采用上下台阶与正向单侧壁导坑组合法,但应控制开挖进尺
(2)对于Ⅲ类围岩,宜采用反向单侧壁导坑,有利于减小爆破振动对中夹岩柱的 影响 ,当围岩条件较好、掌子面易稳时,对于土质、软质岩石条件,可采用上下台阶与正向单侧壁导坑组合法;对于硬质岩石条件,可采用上下台阶与反向单侧壁导坑组合法或上下台阶法
(3)对于Ⅳ、V、Ⅵ类围岩,宜采用超前导坑预留光面层的开挖 方法 ,增加开挖临空面,降低爆 破对岩柱的影响
Ⅳ、V、Ⅵ类围岩自稳定性好,开挖的关键在于减小爆破振动对岩柱的影响,由于超前导坑的存在,二次扩挖(预留光爆层)的爆破装药量可以大大减小,从而降低爆破对岩柱的影响
对于岩柱较厚时,可采用上下台阶和全断面开挖法
(4)由数值 计算 町知,小净距隧道后开挖隧道对先前施工隧道的影响较先施工隧道对后施工隧道的影响大,因此,在两孔隧道地质条件不同的情况下,先开挖地质条件较差的【C较有利
4.2 控制爆破施工中的振动效应 (1)采用低威力、低曝速炸药或采用小直径不偶合装药 某隧道工程中,在二号岩石硝铵炸药中混入13%的添加剂,制成低爆速炸药,使二号岩石硝铵炸药的爆速从3 200m/s降至1 800m/s,振动观察表明,降震效果可达40%-60%
(2)采用微差爆破 试验表明,采用微差爆破后,与齐发爆破相比可降震约50%
微差段数越多,降震效果越好(如图3所示)
当每段起爆时间间隔大于100ms时,各段爆破产生的地震波无明显叠加,降震效果比较明显
(3)采用预裂爆破或预钻防震孔 在爆破体与保护体之间钻凿不装药的单排、双排防震孔(如图4所示)或采用预裂爆破,降震率 可达30~50%
同时,也可以在预裂炮孔内侧打一排孔,酌情少量装药,与预裂孔同时起爆,从而形成破碎区,这就可为内部的大规模开挖建立隔震屏障,如图5所示
(4)限制一次起爆的肽装药量 当保护体的容许临界振动速度确定后,可以根据经验公式,计算出一次爆破的最大装药量计装药量大于该值又无其他可靠降震措施时,则必须分次爆破,控制一次爆破的炸药量
(5)采用分步开挖,增加临空面
爆破体每增加一个临空面,其振动效应可相应降低10%~15%
5 结 论 小净距隧道由于中夹岩柱体厚度较薄,使得围岩、支护结构受力不合力,给施工带来困难
但是,只要在设计、施工中坚持“动态设计、精心施工、及时支护、勤量测”的原则,合理选取断面形式、支护参数、开挖方式和施刀j匝序,就能充分发挥小间距隧道的优点,同时,又能达到 经济 、安全的目的
参考 文献 【1】 刘艳青,钟世航等 小净距并行隧道力学状态的试验 研究 .岩石力学与工程学报 2000(9):590~594 【2】 倪新兴,小净距隧道施工技术西部探矿工程,2002(3):78~79 【3】 秦峰.浅论小净距隧道开挖方法.公路隧道,2003(2):24-28 【4】 张志毅.王中默. 交通 土建工程爆破工程师手册:北京:人民交通出版社,2002 【5】 张奇.工程爆破动力学 分析 及其 应用 .北京:煤炭 工业 出版杜,1997 其中施工阶段最为复杂、重要,一般将施工阶段的质量控制称为工程质量控制
国家对工程质量控制实施人员管理、技术交底、材料报验、工程质量验收等质量控制制度,先后通过立法(《建筑法》《建设工程质量管理条例》《房屋建筑和市政基础设施工程质量监督管理规定》等)、颁布技术标准、规范等确保工程质量控制的科学化、规范化,并规定对这些质量制度实施过程进行记录、签署、存档、备查,这些质量控制过程形成的资料统称为质量控制资料(以下简称“工程资料”)
2常见问题 2.1人员合法性欠缺 国家为加强工程质量管理,要求建筑活动质量管理、实施人员取得相应资格方可担任,这些人员在有关部门办理登记(备案)手续,是法律意义上工程质量控制、资料签署的合法人员
如果,质量控制资料中的人员不合法,那么对工程资料法定效力影响程度构成致命伤,但是在监督抽查经常发现以下问题
1)签署人员不具备资格
检验批资料本应由项目技术负责人审核签字,但却由不具备资格的电焊工签字;地基验槽验收记录表本应由勘察部门项目负责人签字,但却由不具备资格的普通技术人员签署;竣工验收资料本应由公司技术负责人审核,却由项目部技术负责人负责实施和签署
2)资料签署不真实
对工程资料抽查发现项目经理、技术负责人、质检员、施工员等多人笔迹相同或前、后笔迹不同,同一名质检员签字在材料报验、工序报验和验收签到表的笔迹不同,也与《建筑工程五方主体质量终身责任制承诺书》签名笔迹不同
3)人员资料不完整
对钢筋焊接资料抽查时发现缺少焊接工人的特殊工种证明;对竣工验收资料抽查发现参加的仅有验收人员签到表,而无参加人员身份证明,验收人员合法性无法证实
2.2资料真实性欠缺 质量控制资料记录的信息、数据必须真实,如果不真实则无法判断工程质量是否达标,但对工程资料记录数据进行抽查时发现以下问题
1)检测报告记录数据不真实
对钢筋复试报告抽查发现:复试报告中钢筋代表数量为60t,与真实进场数量进料单10.72t实际数量不符;对电渣压力焊焊接复检报告抽查时发现焊接接头代表数量为300个,与劳务班组工程结算单252个真实数量不符
2)检验批记录数据不真实
对钢筋安装检验批资料抽查发现不同楼层钢筋定位数据相(雷)同,资料记录数据明显弄虚作假
2.3资料完整性欠缺 质量控制资料完整才能全面、准确评价工程质量控制的内容、流程、结果是否达到国家要求,如果质量控制资料不完整或缺项,造成的直接后果是工程质量验收推迟或验收不通过,但抽查发现存在以下问题
1)检测项目缺项
对地下室防水工程用合成高分子防水卷材复试报告抽查发现,复试项目为断裂拉伸强度、断裂伸长率、低温弯折性、不透水性,而缺少撕裂强度,不符合《地下防水工程质量验收规范》(GB50208-2011)附录B表B.0.2规定
2)材料进场验收资料不完整
查验材料报验的资料时发现仅有复试报告,而缺少施工检查、监理检查及见证送检、监理认可资料,进场验收资料不完整,也不符合《统一标准》第3.0.3条规定
3)工序报验过程资料缺少
查验剪力墙、梁板钢筋工程报验资料时发现,剪力墙钢筋电渣压力焊接仅有复试报告,而无《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)第4.1.3、5.1.1条规定的工艺焊接试验、外观检查记录资料,也无现场见证取样资料;钢筋施工验收资料仅有检验批资料,而缺少《统一标准》5.0.5条规定的原始检查记录
2.4其他问题 1)工程资料与进度不同步
对工程资料抽查发现,混凝土浇筑完成但隐蔽报验资料未签署;门窗已安装但其进场报验资料未收集、归档、签署,工程资料滞后实际工程进度
2)书写不规范
工程资料抽查发现,字迹潦草,使用不规范的汉字,甚至还有错别字;修改后不加盖单位章或没有修改人的签字;资料填写简单笼统,通篇只有“符合要求”,无法全面反映质量控制的实际内容、过程、结论
3填报要求 质量控制资料填报、归档是按照国家规定进行填报、归档,实质是证明质量控制的实施是按照国家工程质量制度要求的内容、程序、方法等进行质量控制,控制的结果应符合法律法规、设计文件和技术标准等规定,从这个意义上来说,资料填报要求应符合以下基本原则
1)真实同步
工程资料真实记录质量控制的全过程、结果,能如实反映施工现场质量控制程度和水平,并与工程进度同步
2)完整准确
施工资料是证明工程质量控制是按照质量制度要求实施的,收集资料、过程控制、必须能与国家规定一一对应,满足符合国家具体规定,是证明质量控制的组织程序、实体质量符合法定要求
3)规范合法
项目部质量管理人员与资料员各负其责对资料规范化收集、填报、归档合法,并与国家质量控制要求一一对应
4问题治理 资料管理通病产生的原因,首先是施工现场的工程技术管理人员对资料填报要求掌握不够,其次也有相关责任人责任心不强,擅自将资料填报全权交由资料员处理造成
要想从根本上解决这些常见问题,必须加强学习研究,通过研究填报方案、完善人员资料、事中控制、资料责任追究等措施加以解决
4.1研究填报方案 资料是现场质量控制工作的记录,是记录质量责任制的具体落实情况,是证明质量控制内容、程序和结果是符合国家规定要求的,而规定要求是广泛的,包括法律、法规、规章、规范性文件和设计文件、技术标准等,施工前应安排项目技术负责人收集有关资料,编制详细填报方案,报项目经理审批后实施
方案应明确每项资料收集的清单及相应责任人,并安排资料员及时收集、整理和督促
4.2事中控制 1)完善人员资料
为更好验证质量控制的人员是否符合法定要求,结合建筑质量控制岗位人员和特殊工种工人资料库,首先应核对资料签署人员的人员完善资格及备案证明,按照《建设工程质量管理条例》第二十六条由公司发文确定工程项目的项目经理、技术负责人和施工管理负责人并附相应人员资格证明文件、签字笔迹,确保各岗位人员资格和资料签署有效
同时,对于按照《统一标准》6.0.1、6.0.2、6.0.3、6.0.6条规定的参加检验批、分项工程、分部工程、单位工程验收的各建设、勘察、设计、施工、监理人员以及国家规定资料签署人员,应增加相应人员合法证明(资格、职务、聘书)文件
对实施执业资格制度的项目经理、总监、设计负责人签字的,除本人签名外,还要加盖个人执业章
2)材料报验资料
为证明报验程序和结果符合设计文件、产品、施工技术标准要求,报验资料应收集施工单位质检员现场验收记录、监理单位现场验收记录、抽样方案、见证送检记录、检测机构出具第三方报告以及联合签署验收合格证明文件,同时一次报验形成的资料装订在一起作为一份资料,不得拆散,同时对验收结论应写明验收执行国家规定实施情况
3)工序报验资料
为证明工序控制的步骤、内容、结果符合法定要求,工序资料应要收集:施工班组(员)施工记录、质检员验收记录、监理抽查验收记录,验收结论上应写明质量控制过程、结果逐项符合要求的真实情况
如按照钢筋电渣压力焊接对外观和见证送检的质量控制要求,设计带有施工班组、质检员、监理等的质量验收检查表格,使钢筋焊接质量控制过程、结果符合《钢筋焊接及验收规程》等要求
同时,工序验收资料,不能简单填写“符合要求”等格式语言,而应按照《建设工程质量管理条例》第二十八条施工单位必须按照工程设计图纸和施工技术标准施工的要求,即验收内容、结果符合设计、标准情况进行一一对照、检查,并将验收情况全面、准确记录在资料,如对钢筋检验批验收记录填写“梁配筋为φ10@100/200(2)2Φ25,与设计相同,钢筋定位最大偏差为2mm,符合规范规定允许误差5mm范围内”
4.3资料责任追究 为确保资料填报符合要求,必须建立资料责任制,按照“谁签字、谁负责”的原则,设立项目经理、项目技术责任人、质检员、施工班组、资料员各自的资料责任,通过加强工作责任心、提高业务能力和规范行为建设,有效提高填报质量
同时公司质量、技术负责人在工地巡检和参加验收时进行检查资料制度落实情况,发现问题及时纠偏和严肃问责,确保工程资料符合“真实同步、完整准确、规范合法”等法定要求
5结语 资料是证明质量控制行为、过程、结果符合国家规定要求的唯一载体,要从“符合性”考虑资料填报、收集、归档工作,在具体实施过程中,按照质量责任制度对各项要求逐一分解、贯彻落实,确保填报过程资料符合法定要求
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