时间:2023-03-27 16:42:48
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇隧道论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。

关键字:隧道覆盖覆盖规划铁路隧道公路隧道
一、概述
对重要的公路、铁路实现全线覆盖是运营商提高网络质量的一个重要环节,是提高综合竞争力的一个有力手段。从交通角度来看,目前大多数隧道的目的是覆盖盲区,因此需要结合交通线路的覆盖设计来制订专门的隧道覆盖解决方案。
隧道覆盖主要分为铁路隧道、公路隧道、地铁隧道等,每种隧道具有不同的特点,一般来说公路隧道比较宽敞,对隧道里面的覆盖状况,有车通过与无车通过时差别不大。车辆通过时,隧道内剩余空间较大,可根据实际情况选择尺寸大一些的天线,以获取较高的增益,使覆盖范围更大。而铁路隧道一般来说要狭窄一些,特别是当火车经过时,被火车填充后所剩余的空间很小,火车对隧道的填充会对信号的传播产生较大的影响,且天线系统的安装空间有限,使天线的尺寸和增益受到很大的限制。另外,不管是哪种隧道,都存在长短不一的状况,短的隧道只有几百米,而长的隧道有十几公里。在解决短隧道覆盖时,可采用灵活经济的手段,如在隧道口附近用普通的天线向隧道里进行覆盖。但是,这些手段可能在解决长隧道覆盖时不起作用,对于长隧道的覆盖必须采取其它一些手段。因此,对于每段隧道的解决方案可能都会有所区别,必须根据实际情况来选定覆盖解决方案。
在进行隧道覆盖规划之前,一般需要知道以下数据:
隧道长度、隧道宽度、隧道孔数(1、2)、覆盖概率(50%、90%、95%、98%、99%)、隧道结构(金属、混凝土)、载频数目、隧道中最小接收电平(一般为-85dBm到-102dBm)、隧道孔间距、AC/DC是否可用、墙壁能否打孔、隧道入口处的信号电平、隧道内部已有信号电平等。
二、隧道覆盖的信号源选择
为了提供隧道覆盖,一个GSM信号源与一套分布式系统是必要的。信号源的选择,需要根据隧道附近的无线覆盖状况和传输、话务、现有网络设备等情况来决定。隧道覆盖所采用的信号源包括宏蜂窝基站、微蜂窝基站、直放站等。
对于铁路、公路隧道覆盖来说,由于其话务量小,宏蜂窝基站作为信号源较为少用。但是,在城市地铁隧道中,人流量大,话务量也高,这种场合不仅要覆盖站台,而且还要覆盖铁路系统出口等地方,可采用容量较大的宏蜂窝基站。
使用宏蜂窝基站的优点是可以提供更多的信道资源、扩容较为容易、单个基站覆盖能力强;缺点是需要用电缆从BTS设备所在的机房引入信号覆盖隧道、增加了馈线损耗、需要较大的机房等配套设备、总的投资费用高。
对容量要求不是很高的隧道覆盖,可采用微峰窝基站。使用微蜂窝基站的优点是所需设备空间小、所需配套设备少、总的投资费用低。
如果附近有信号源可以利用,则可采用无线直放站来作为隧道覆盖的信号源。采用直放站往往是网络拓展的第一步,在网络容量上升后再用GSM基站来替换。采用直放站作为信号源的优点包括:无需传输、综合成本低、可将远处的话务带给施主小区,使小区的信道利用率更高、安装速度快等。无线直放站有宽带直放站和选频直放站两种,采用无线直放站会使得网络管理复杂度增加,不便维护,另外在采用选频直放站时,施主小区的频率发生变更后,直放站的频率也要进行调整,不利于整网规划和优化,施主天线和重发天线需要有足够的隔离度,造成安装空间上有些困难等缺点。除采用无线直放站以之外,也可采用光纤直放站作为信号源对隧道进行覆盖。
在实际工程之中,必须根据隧道长度、隧道附近的覆盖状况、基站分布、话务分布、建站条件等因素选择信号源,微蜂窝基站和直放站是隧道覆盖建设常用的信号源。
三、隧道覆盖的天馈系统选择
在选择好了GSM信号源之后,则必须根据实际情况配置天馈系统,对隧道进行覆盖。通常有三种不同配置的天馈系统:同轴馈电无源分布式天线、光纤馈电有源分布式天线、泄漏电缆。
1、同轴馈电无源分布式天线
这种覆盖方案的设计比较灵活、价格相对低、安装较方便。同轴电缆的馈管衰减较小,天线增益的选择主要取决于安装条件,在条件许可的情况下,可选用增益相对较高的天线,来提高覆盖范围。该方案的简化版就是采用单根天线对隧道进行覆盖,对于较短的隧道来说,这种方案确实是一种低成本解决方案。
2、光纤馈电有源分布式天线系统
在某些复杂的隧道覆盖环境中,可采用光纤馈电有源分布式天线系统来替代同轴馈电无源分布式天线系统。它更适用于覆盖地下隧道(地铁隧道)和站台。采用光纤馈电有源分布式天线系统的主要好处包括在室内安装的电缆数减少、可适用更细的电缆、采用光缆可降低电磁干扰、在复杂的网络中设计更灵活等,缺点是成本高。
3、泄露电缆
采用泄漏电缆进行隧道覆盖,是一种最为常用的方法,这种方法的好处在于:
可减小信号阴影和遮挡,在复杂的隧道中采用分布式天线,手机与某特定天线之间可能会受到遮挡,导致覆盖不好;
信号波动范围减少,与其它天线系统相比,隧道内信号覆盖均匀;
可对多种服务同时提供覆盖,泄漏电缆本质上是宽带系统,多种不同的无线系统可以共享同一泄漏电缆,考虑到在隧道中经常使用某些无线系统(寻呼系统、告警系统、广播等),采用共享一条泄漏电缆的方法,可省去架设多条天线的工程。
泄漏电缆覆盖设计是一项非常成熟的技术,其设计方案相对简单,本文不作重点分析。下面重点分析采用普通同轴馈电无源分布式天线进行隧道覆盖的设计方案。
四、隧道的无线传播
无线电波在隧道中传播时具有隧道效应,信号传播是墙壁反射与直射的结果,其中直射为主要分量。华为公司基于ITU-R建议,根据试验数据对传播模型进行了修正,得出一简单实用的隧道传播模型,用于进行隧道覆盖设计,该传播模型为:
Lpath=20lgf+30lgd―8dB
其中:
洞口施工原则及所采取的措施
(1)隧道洞口施工必须坚持18字方针(2)必须坚持采用弱爆破或人工、机械等开挖的方式,减少对围岩的扰动。保护围岩的完整,充分利用围岩的自承能力。(3)洞口施工前应做好各项施工辅助措施:做好洞口修建前的地形、地质条件调查,提前采取措施应对不良地质灾害;提前做好防排水系统,尤其是含水量大的地区以及雨季施工的时候;尽量少开挖边仰坡土石方保护好既有的植被,生态环境;提前编制进洞专项施工技术方案。(4)要高度重视洞口超前支护和超前预加固处理措施:超前支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法、抗滑桩等;超前预加固中主要指的是超前预注浆,包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。
进洞前施工准备工作
(1)清表和清除危石:进洞施工前应将洞顶地表范围植被清除,特别是清除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡的危石。(2)做好截水沟施工:部分洞口地表地势较平缓,大部分又处于沟谷,雨水经常汇集洞口,故进洞前应认真施作截水沟,以及时截除地表水。尽早完成洞口排水系统。(3)按照设计要求进行边坡、仰坡的放线刷坡,自上而下的开挖,不得掏底开挖或上下重叠开挖。开挖中对地层动态应进行监控量测。(4)尽早施工洞门端墙,防止边仰坡滑塌,避免落石对施工人员和机械伤害,损坏,确保施工机械、人员的安全。(5)地表加固:根据洞口地表表层岩石风化破碎情况,为了确保隧道进洞施工安全,在进洞施工前,应采取如下措施进行地表加固。
单向进洞法
关键词:隧道防排水注浆堵水防水布铺设
目前隧道衬砌渗漏水问题,尤其是施工缝处、隧道的接口处及管节之间的连接处等薄弱环节的渗、漏水更为严重。如何搞好隧道防排水设计及裂缝防水技术,是保证行车安全和隧道能否长期使用的重要条件。
一、进洞前防排水处理
首先,在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解,分析地表水的补给方式、来源情况,做好地表防排水工作:用分层夯实的粘土回填勘探用的坑洼、探坑;对通过隧道洞顶且底部岩层裂缝较多的沟谷,建议用浆砌片石铺砌沟底,必要时用水泥砂浆抹面;开沟疏导隧道附近封闭的积水洼地,不得积水;在地表有泉眼的地方,涌水处埋设导管进行泉水引排;在隧道洞口上方按设计要求做好天沟,并用浆砌片石砌筑,将地表水排到隧道穿过的地表外侧,防止地表水的下渗和对洞口仰坡冲刷,并与路基边沟顺接成排水系统;洞顶开挖的仰坡、边坡坡面可用喷射混凝土将其封闭,并对洞口上方及两侧挂网喷浆;若在洞顶设置高压水池时,应做好防渗防溢设施,且水池宜设在远离隧道轴线处等。
二、开挖过程中对涌水地段的防排水处理
(一)涌水地段的防排水处理原则。在隧道施工过程中,应对开挖面出现的涌水进行调查分析,找准原因,采取“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,因地制宜地制定治理方案,达到排水通畅、防水可靠、经济合理和不留后患的目的。
(二)涌水地段的原因分析。造成隧道涌水现象一般是由于地下水发育,洞壁局部有水流涌出;碰到断层地带,岩石破碎,裂隙发育,出现涌水现象;洞顶覆盖层较薄,岩石裂隙发育,开挖地表水下渗等原因。施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源及水质成分等做好观测和记录,并不断改善防排水措施。
(三)涌水地段的处理方法。对于洞内涌水或地下水位较高的地段,可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时,喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水;当涌水面积较大时,喷锚前可在围岩表面设置树枝状软式透水管,对涌水进行引排,然后再喷射混凝土;当涌水严重时,可在围岩表面设置汇水孔,边排水边喷射。
三、二次衬砌中防排水处理与控制
(一)防水层安装与控制
1.防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外,还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹(厚薄不均)、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷,存在质量缺陷时,应及时处理。
2.防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前,应先对初期支护喷射混凝土进行量测,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺。
3.防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束,监理工程师应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。其检查方法有:(1)用手托起防水板,看其是否能与喷射混凝土密贴。(2)看防水板表面是否有被划破、扯破、扎破等破损现象。(3)看焊接或粘结宽度(焊接时,搭接宽度为10cm,两侧焊缝宽度应不小于2.5cm;粘结时,搭接宽度为10cm,粘结宽度不小于5cm)是否符合要求,且有无漏焊、假焊、烤焦等现象。(4)拱部及拱墙壁露的锚固点(钉子)是否有塑料片覆盖。(5)每铺设20延长米~30延长米,剪开焊缝2处~3处,每处0.5m。看是否有假焊、漏焊现象。(6)进行压水(气)试验,看其有无漏水(气)现象等,检查防水板铺挂质量。如果发现存在问题,除应详细记录外,并立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。
(二)止水带安装与控制
防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的,对于施工缝的防排水处理,在复合式衬砌中,一般采用塑料止水带或橡胶止水带。
1.二次衬砌端部的检查与处理。在浇筑二次衬砌混凝土前,可用钢丝刷将上层混凝土刷毛,或在衬砌混凝土浇筑完后4h-12h内,用高压水将混凝土表面冲洗干净,并检查止水带接头是否完好,止水带在混凝土浇筑过程中是否刺破,止水带是否发生偏移,如发现有割伤、破裂、接头松动及偏移现象,应及时修补和处理,以保证止水带防水功能。
2.止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并伸入两端混凝土内等项目,做好详细检查记录,如存在问题时,应立即通知施工单位进行修补,不合格者应坚决要求返工。
(三)混凝土浇筑与控制
衬砌混凝土施工时,应督促施工单位加强商品砼的后仓管理,定期不定期的进行检查。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。
四、二次衬砌渗漏处理与控制
(一)引流堵漏。对于滴水及裂纹渗漏处,可采用凿槽引流堵漏施工方法。如在渗漏部位顺裂缝走向将衬砌混凝土凿出一定宽度和深度(如宽20mm,深30mm)的沟槽,埋设直径略大于沟槽宽度或与沟槽宽度相当的半圆胶管将水引入边墙排水沟内,再用无纺布覆盖半圆胶管或防水堵漏剂封堵,然后用颜色相当的防水混凝土封堵或抹面。
(二)注浆堵漏。对于渗漏严重部位,可采用注浆堵漏施工方法。如在渗漏部位凿出一定宽度和深度(如直径80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并检查表面混凝土密实性,从渗漏部位向衬砌钻孔,其深度建议控制在衬砌厚度范围内,埋管注浆,其注浆浆液通过设计确定。注浆结束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏处理。
五、结语
每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响,施工中的每一点疏忽都可能造成渗漏水隐患。因此,应加强对每道工序的施工质量控制,严格按规范施工确保施工达到设计效果,使隧道防排水工程质量有保证。
参考文献:
本系统基于统一标准、平台及原则的构架标准,每一个功能模块够能通过标准化的服务接口调用数据层提供的统一数据交换服务,能够实现系统间的互联互通、数据共享,避免信息孤岛现象的出现。本系统体系结构图如图1所示。系统采用B/S结构开发方式,在保证系统稳定运行的同时,由基础数据服务模块统一管理,对各种数据信息进行统一整合,做到统一入口、展现、管理的一体化管理体系。系统能够将各隧道相关数据整合显示在一个界面上,提供给用户直观的隧道安全状态等相关信息。
2系统功能设计
2.1洞门安全分析
该模块主要利用输入数据库中的资料将某一隧道的洞门和既有隧道的洞门进行对比,给出该隧道的洞门安全概率。输入的基础资料有围岩级别、施工方法、最小埋深、施工超前支护措施、最大边仰坡刷方高度等,通过查询有关资料和系统在项目中的实际应用数据,不断丰富数据库中这些基础资料。这样就可以通过统计对比,给出某隧道在既有隧道中同类围岩条件下、采用同样施工方法下所占的安全概率情况,或者给出采用同样超前支护措施的隧道洞门安全个数,或者给出最大刷方高度大于本隧道的个数,该系统为应用人员提供辅助决策意见。
2.2监测数据管理
本功能模块主要实现超前地质预报成果和监测数据的上传、查询、分析、曲线显示、生成报表等功能。通过数学分析模型,将其处理为各种分析图表,用来展现数据的变化情况,从而直观的给出隧道在某一段时间的变形情况。报表包括预警快报、日报、周报、月报等。
2.3历史数据对比
本功能模块主要实现本隧道和本线隧道或全部隧道在相同的围岩等级、围岩值、施工方法、开挖跨度情况下数据的对比情况,给出该隧道的安全概率。该模块主要构建数据安全数据库和坍塌数据库,通过建立算法模型,给出在正常数据数据库中,在本线隧道或者全部隧道中符合上述某一条件的隧道有多少个,变形小于本隧道的隧道个数以及概率情况,从而统计出本隧道的安全概率情况,并绘制出安全概率分布直方图。同样方法,在坍塌数据中,给出和本隧道监测数据相同的隧道有多少个,有多少例隧道的变形值大于该隧道,统计出本隧道的坍塌概率。
2.4预警预报分析
该模块主要实现将报警信息提取分析、再次确认报警信息的准确性、向上级报告事件等功能,采取有效措施,从而减少损失。该模块主要包括预警值设定、预警流程管理、施工进度报警、不及时监测报警、智能报警等功能。施工进度报警主要是根据隧道坍塌卡控红线,判断某隧道开挖面和仰拱封闭距离、开挖面至二衬距离是否超过规定值;不及时监测报警是指系统自动识别出该隧道已有多少天未上报监测数据,给出预警提醒;智能报警是指当查看某一隧道的具体监测断面时,系统给出时序变形曲线,并与数据库中同样施工条件下的监测平均值比对,判断是否报警。
2.5资料管理
该模块主要实现资料的上传、预览、删除、导出等。资料主要包括监控量测方案、地质调查资料、超前地质预报成果、设计资料、各种布点图、会议纪要、施工日志、竣工资料等。上述资料按照不同的隧道以目录树的方式进行展示,方便用户调阅、编辑等。
2.6系统管理
系统管理模块是用来管理整个系统,并保证系统正常运行。拥有系统管理员权限的用户才能登录使用。系统管理分为用户管理、权限管理、工程管理、控制值管理、数据库维护等子模块。
3系统实现
采用C#语言进行开发,数据库为SQLserv-er2005,运行操作系统为MicrosoftWindows7Enterprise,主界面如图2所示。该系统在广深港客运专线深港隧道施工监测过程进行应用,通过数据的分析和洞门安全比对,较好的实现了数据预警信息反馈,为现场施工提供了辅助分析决策建议。
4结束语
关键词:断层;溶腔;土夹层;施工工艺;围岩量测
1工程概况
本隧道地处鄂西南地区,属于亚热带季风气候,温暖多雨、湿润多雾、雨量充沛,区内山峦叠嶂、沟壑纵横。洞内以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主,地质主要以寒武系上统耗子沱群灰岩、白云质灰岩为主,中厚产状,弱风化。但是断层、溶腔、夹层频频出现,节理裂隙较发育。本隧道全长2651m,分进出口掘进,进口里程为DK238+669,出口里程为DK240+300。
2破碎地质带与隧道的关系以及对施工的影响
破碎地质带是指松散地层、岩溶、断层、软土地段、土加石、溶腔等不利于隧道工程施工的不良地质环境。在施工中发现,不良地质地段的变异是非常复杂的,设计文件提供的地质资料和施工方法以及防范措施不可能完全符合实际情况。
破碎地质在隧道施工中会经常出现,如认识不够,施工工艺安排不合理,会造成塌方,这样不仅会造成直接经济损失,给隧道施工带来极大困难,而且耽误工期,并且会带来安全隐患,甚至会造成安全质量事故。因此隧道不良地质带的施工必须制定安全、稳妥的施工方案,采取积极、有效的施工措施,切忌盲目施工。不良地质的发现一是要熟读设计文件、掌握设计意图以及详细的地质情况;二是要勤观察并要对症下药,因此,在施工过程中,应经常观察地质发育情况,必要时采取有效的辅助措施,如TSP、超前钻孔、红外线探水、地质雷达探测等超前地质预报措施。
3破碎地质的施工原则
在隧道施工过程中如遇到不良地质段,首先要对地质、水文情况有一个整体的了解。严格按照“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌、”的指导原则。
(1)先治水:在有水地段,应采用引、排、堵相结合的方式,处理好岩溶水,消除隐患。
(2)短开挖、弱爆破:不良地质段,应遵循多打眼、浅打眼、弱爆破、短进尺的原则,减少对周边围岩的扰动。
(3)强支护:及破碎地段,应采取锚、喷、网联合支护的原则。如果喷锚支护仍不能提供足够的支护能力时,应及早装设钢架(工字钢或格栅钢架)支撑加强支护。
(4)勤量测:及在开挖完成后,立即进行监控量测工作,及时掌握围岩变化情况。如变化较大,应制定相应的补救措施。
(5)早衬砌:在监控量测反映围岩变化稳定、边墙完成后,衬砌结构尽早封闭,改善受力状态,确保衬砌结构长期稳定、坚固。
4长鹰坝二号隧道的开挖方法
由于长鹰坝二号隧道地质情况复杂,节理较发育,溶洞、断层、土夹石岩层等不良地质频频出现,所以全断面开挖法已经不再合适,结合实际地质情况,我们采取了上下断面顺序开挖法,采用减轻震动控制爆破技术。下面就以DK239+705~+770段岩溶处理措施为例,浅谈一下不良地质段的施工方法。
在隧道开挖过程中,如果围岩的整体性差、稳定性差、风化程度比较严重时,一般多采用上下台阶开挖方法。上下台阶开挖法,就是上半断面施工(包括支护)一段距离后(至少50m),再进行下半断面的开挖和支护。这种情况的施工难度取决于围岩破碎的程度以及填充物的含水性、活动性。
(1)长鹰坝二号隧道进口施工至DK239+710时线路左侧出现粘土填充物(附图1),通过超前钻孔探测发现前方20m范围内仍是破碎岩层并向线路右侧发展,围岩破碎程度严重,自稳能力差。施工不当极易造成侧壁整体滑塌,应注意辅以钢架和喷锚网联合加强支护。我们采取了在侧壁不良地质的范围布设¢42小导管注浆固结岩体;与线路方向成15°夹角、长度为6m,施工方法采用先两侧、后中间,短进尺、快支护的原则,较顺利的通过了该地段。
(2)施工至DK239+720时拱部出现大量的砂砾土填充物,随着进尺填充物逐步扩大,因考虑安全起见,改为人工配合机械施工,以人工为主,尽量缩短进尺,一般为一榀钢架间距的进尺。
(3)至DK239+750时隧道大部分断面都在破碎岩层中,且破碎程度比较严重,随时有掉块、滑体现象发生。在开挖方法上采用了分部开挖法,即先开挖破碎带,开挖完成后立即采用¢42小导管注浆封闭岩体,待注浆效果达到一定程度后再开挖较好围岩。在开挖时可采用风枪与小炮相结合,但必须考虑减少对已封闭好破碎带的振动。在下断面施工中,必须使上断面钢架与下断面钢架之间焊接牢固、下断面钢架座落稳定。
5破碎带的支护方法
在开挖的同时,应及时施做初期支护,这是破碎地段施工的原则。以免围岩暴露时间过长,产生松动、变形或掉块以及坍塌现象,所以应遵循“早支护,强支护”的原则。一般在破碎地段采用喷锚网联合支护方法。在必要时,应采用超前小导管或超前管棚和钢拱架加强支护。在DK239+710时虽然我们对破碎带进行了注浆固结,但这只是临时支护,考虑到整体结构的稳定,对该段我们进行辅以钢架加强支护,施做钢架从DK239+705开始,钢拱架间距50cm,纵向连接钢筋用¢22螺纹钢间距加密至50cm,因为在线路左侧出现大量粘土填充,基底极其松软,为了使钢架座落稳定,我们在左侧基底设置P43槽钢并延伸出破碎区段如图2所示,这样确保钢拱架座落稳定不下沉,并且整体性较强。每榀钢架在边墙位置设置长3.5m的锁脚锚杆与槽钢焊接成一体。
DK239+730左侧为粘土填充,即易发生坍方或掉块现象,所以在钢拱架架立完毕后,在左侧设置3.5m长的小导管并注浆加固岩体,小导管施工如图3所示,梅花型布置。上断面施工至DK239+750时,线路左侧发生塌方现象,隧道左边形成一空腔(纵向2.8m,高度无法测出),这种空腔处理就不能再以简单的钢架支护。首先,考虑到安全起见,要对空腔周围的危石、险石进行处理,然后进行钢架架立。钢架后面钢筋网片和纵向连接筋焊接牢固后,支模喷射C20混凝土,待喷射混凝土达到一定程度后,拆除摸板,用C25素混凝土施做1m厚护拱,在护拱上垫至少1m厚砂土,对空腔内的落石起缓冲作用,防止破坏钢架支护结构。如图4所示。
6超前预报工作
隧道破碎带的超前预报工作在隧道施工中是一项基础性的、非常重要的工作,它是保证隧道施工安全的一项重要措施,同时,它又是隧道动态设计的主要决策依据。因为不良地段的出现具有一定的突然性,如没有意识到它的存在,依然采用常规的施工方法,将导致塌方而影响到整个工程的施工。因此,要根据实际地质变化情况作出相应的预防措施。超前地质预测预报得以实施原则:在隧道施工中要做到“加强探测,强化治理,不留后患”的原则。
超前地质预测预报的方法主要有以下几种:(1)掌子面地质素描法(2)物探法(TSP203,地质雷达法,红外线法)和钻探法(超前深孔钻探)。根据以上几种方法得出的地质资料再结合实际地质素描,进行初步的地质分析,判断破碎岩体的发育情况。隧道破碎带在隧道中是有一定的延伸长度的,它的出现也是有一个由小到大的过程的,若隧道局部围岩破碎、石质较差,且围岩软硬分界明显,应小心对待,可根据岩层的走向、倾角等预测前方可能出现的地质变化情况。
在实际开挖作业中,若钻速突然加快,岩浆有异常变化时,则肯定存在明显的软硬岩层分界面,应探明情况并及时采取相关措施。
对重点怀疑地段,采用超前水平钻孔。根据岩芯和钻进过程中的岩粉、钻速和水质情况,判断前方水文、地质条件;取岩芯,并利用岩芯作试样进行试验,对钻进的地质状态进行判断;钻速测试,根据钻机在岩石中的钻进速度和岩石特性之间的关系来判断。
7监控量测
7.1监控量测的目的
现场量测是隧道工程监控的重要手段,其目的在于了解围岩变形和应力变化的动态过程,掌握隧道围岩的稳定情况,判断支护系统地可靠程度,是直接为施工和支护系统的设计服务的。通过现场量测掌握围岩力学形态的变化规律,掌握支护的工作状态信息并及时反馈,指导施工作业。对量测数据进行分析处理,作出工程预测,确定施工对策和措施,以确保施工安全和隧道稳定。
7.2量测部位的确定和测点的布置
尤其在围岩破碎地段,更应该加强监控量测工作。在破碎段,一般都是边开挖边支护,所以在支护工作完成后立即布设量测点(水平收敛和拱顶下沉),进行量测工作。水平收敛和拱顶下沉测点应尽量布设在同一断面上,量测断面间距一般在5m左右(破碎段),尤其在洞口埋深较浅地段更应该缩小量测间距。通过每次的量测数据,及时汇制时间与位移之间的变化曲线图,从而可直接了解该点的围岩变化情况,为施工提供依据。
总之,量测试监控的手段,监控是量测得目的。监控过程可分为:现场量测——数据处理——信息反馈。
8结束语
公路隧道施工工程中,采用的施工技术新奥法具有许多实际的优点,在开挖的过程中,对公路隧道所造成的影响小,能降低土层的松动和下沉率,减少对地层周围的扰动,开挖地面能够控制成效,在施工时,安全系数较高,这样就能很好的保证施工进度和安全。新奥法施工技术比较灵活,具有很好的适应性,充分利用好这些优点,需要精心设计具有高效率的工艺流程,要求施工人员是经验丰富的,现场施工有专家进行科学指导,新奥法施工技术就能富有成效的应用在公路隧道施工工程中。
2.新奥法在公路隧道工程中的应用
2.1新奥法基本原理
新奥法是现代公路隧道工程中的一项标志性的新技术,新奥法的原理首先就是了解隧道结构的主要部分,知道围岩是其主要承载结构部分;开挖后要加固围岩,确保围岩不会在开挖卸载后发生原有强度不在的情况;公路隧道围岩时,对围岩的卸载位移的程度要降低;隧道围岩支护工程中可以允许围岩产生小范围的变形,产生受力环区,限制围岩位移程度,避免变形产生松懈;初次支护主要是保持围岩自承状态,避免松弛;适时建造初次支护,选择比较适宜的早晚时间,延迟围岩的变形,让支撑效果达到最佳;围岩要注意对地质条件的检查,评定隧道洞周的位移变形;因为喷射混凝土受力快、与围岩密贴等。
2.2应用新奥法进行隧道围岩的支护
开挖工作进行过程中,隧道围岩的应力开始重新分布,必须加固围岩,使围岩卸载后强度不会失去。结构承载要尽量被满足,当围岩周围出现位移和变形,开挖曲面后,就形成拱模效应,进而形成受力环区,此外,对围岩位移速度要进行控制,防止变形松动。所以,对公路隧道进行支护要采用新奥法支护结构,支护时初期采用锚喷的方式,再次支护时,进行的复合衬砌采用的是模筑混凝土。喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土和锚杆共同组成锚喷支护,是一种支护结构。具有速凝剂的混凝土混合料是喷射混凝土的一种材料,将其混合高压水和混凝土喷射机,借用高压空气的作用,直接喷射至岩面,然后凝结成形状。围岩情况的好与坏决定支护使用混凝土的种类,围岩情况好,则支护的主要方式是喷射混凝土,辅助工具是锚杆;如果围岩情况不好,那么支护的主要方式则是锚杆,借用的材料是钢筋网混凝土和喷射混凝土等其他混凝土,结合配合使用。新奥法的喷射支护技术,作为围岩的承载结构的重要组成部分,被应用在公路隧道支护中。所以,二次衬砌支付时,新奥法支护技术是后期的围岩饰面的承载力,要综合评估围岩的变形,评估初期支付和隧道的周边情况。任何支护都需要薄型的柔性结构,使手受弯变形的情况和挠曲断裂的情况减少。新奥法施工技术被应用在公路隧道围岩支护中,值得注意的是公路隧道岩石的软硬问题,使用新奥法施工技术,要区别硬岩隧道和软岩隧道。软岩地层的隧道是接近地表的,很难承受再次荷载,再有就是覆盖土的重力作用大,很难控制其变形,然而在硬岩隧道中如果使用支护时柔性的,风险就是客观存在的,释放过度会导致坍塌。若围岩中浅埋隧道式软弱破碎的,新奥法原理就在这时起作用了,可以控制围岩变形,但是不能采用一次性柔性支护,应该加固地层,高强度的预支护,达到好的自承性能效果。
2.3应用新奥法加强隧道施工监测
作为公路隧道新奥法施工技术核心的公路隧道施工监测,监测是围岩稳定性的保障,确保支护结构的受力状态的稳定,科学合理的确定衬砌时间和支护时间,做出精细的施工设计。所以,开挖公路隧道后首先是及时支付围岩,保证其稳定性,喷射混凝土,加大喷射厚度,添加锚杆和钢筋网;然后是初期结束后加设模板,二次衬砌混凝土。采用新奥法施工技术施工监测,力学计算,融合整个设计、勘察和施工等环节,所以初步调查地质后使用数学计算进行预设计,确定好支护参数,在施工中布置监控测试系统,全面了解支护过程和围岩,通过信息的反馈,确定科学的开挖方案和支护参数。
2.4应用新奥法进行隧道的开挖施工
公路隧道开挖的方法很多。比如掘进机法、矿山法等这些都离不开爆破手段,爆破是利用了岩石抗裂能力低的特点,通过各种措施来减少围岩周边的损坏,达到更加好的效果。爆破还能使开挖受控制,衬砌混凝土量得以节省,施工进度加快,成本降低。利用新奥法施工技术,对公路隧道施工建设来说,不仅要利用爆破避免围岩扰动,还要开挖轮廓线,保护围岩,增强自承能力。
3.结论
1.1车辆的不安全因素1)车辆本身技术状况不良或安全装置失效。如制动失效、转向失控、电路老化或短路起火、发动机自燃、轮胎爆炸等。2)高速行驶的车辆本身就是危险源。因高速行驶的汽车具有较大的动能,遇到意外阻挡能量会突然释放,具有较大的破坏力,如果外界环境具备条件,则极易引起火灾或爆炸事故。3)车辆本身或装载货物易燃易爆。如车辆自身的燃油、油、橡胶管线、内装潢皮布塑料等;所载货物为危险品,如爆炸品、易燃气体、液体、固体、易自燃物质和遇水放出易燃气体的物品、氧化物和有机过氧化物、有毒物品和感染性物质、放射性物质、腐蚀品及杂类危险物等;即使所载货物为普通货物,如面粉、煤炭、木材、棉花、日用品、农副产品、奶粉、化肥及农药、电子和工业机械等也具有可燃性。4)运输企业没有使用相应的专用车辆运输危险品,或运输危险品专用车辆的技术性能不符合相关安全规定的等级要求。
1.2道路的不安全因素1)路面纵坡较大且坡长较长,路面摩擦力较小,路面突然出现障碍物或障碍物未及时清理。2)遇雨雪天气或隧道漏水,引起隧道路面湿滑、洞口路面结冰,摩擦力下降。3)隧道空间狭长,扑救路线单一,加上发生事故后极易造成混乱和交通拥堵,消防和救护车辆难以迅速到达现场;部分隧道内救护工具较少,或水消防失效、灭火器丢失,一旦发生火灾等灾难时,无法及时灭火救灾。
1.3不良环境的不安全因素1)隧道本身的特殊性改变了车辆正常行使的环境,给驾驶员造成心理压力和紧张情绪,行车的危险性增大。2)隧道空间狭小,通风不畅,温度上升快,隧道中经常通过运输化学物品和多种易燃易爆物品的车辆,许多有害气体若滞留在隧道内,包括煤炭粉末和运输的面粉、咖啡粉和奶粉等有机物粉末与隧道中灰尘混合后,遇到高温和明火,极易发生火灾和爆炸。3)隧道照明太亮或太暗,与驾驶员安全行车的视觉需求不太吻合。4)某种原因引起的隧道内车速异常降低或堵车,极易诱发后续车辆的追尾,引发交通事故。
2优化隧道安全性设计和运营管理的建议
据有关资料统计[2],驾驶员是道路交通安全要素的主体,占交通事故总数的95.30%,车辆的因素占交通事故总数的4.57%,道路因素占交通事故总数的0.13%。因此,强调运输安全,首先要加强对驾驶员的管理教育和对车辆进行检查,确保上路行驶的车辆和驾驶员符合法律法规的要求,具备必需的驾驶和应急知识[3,4]。道路运输企业要真正承担起运输安全的主体责任,真正落实好道路危险品货物运输管理的规定,确保运输车辆及技术指标符合要求,驾驶员、押运员培训考核合格,具有应有的职业道德。为进一步提高公路隧道运营的安全性,特提以下几点建议。
2.1加强对驾驶员和车辆的管理1)隧道内及进口外1000m范围内最高车速限70km/h。2)隧道内禁止随意停车。如车辆发生机械故障不能移动时,应立即开启危险报警闪光灯,在来车方向距事故车150m外放置警告标志牌,并报警请求交通安全管理部门处理。3)运输易燃易爆等危险物品的车辆遇紧急情况需要在隧道内停车时,应立即开启危险报警闪光灯,并在来车方向距事故车200m,100m,50m放置3块警告标志牌,同时报警请求交通安全管理部门处理。4)运输易燃易爆等危险物品的车辆应安装夜间红色示警灯、雾天示警灯、反光标识,随车配备所载危险品的灭火器具等应急处理器材。5)隧道内应保持车距,避免发生堵车现象。一旦出现行车缓慢、排队等候等交通拥堵现象,应报警请求交通安全管理部门及时疏导处理。6)道路危险品运输企业要对驾驶员和押运员等危险品运输从业人员,每年进行1次职业道德、业务知识和操作规程培训考核,开展应急演练,熟悉所装运危险货物的性质、危害特性和发生意外事故时的处置措施。7)运输易燃易爆等危险物品的车辆经过特长隧道时,应经过公安机关批准,按指定的时间、路线、速度行驶,悬挂警示标志并采取必要的安全措施。8)从事旅客运输的驾驶员和随车服务员,应熟悉隧道紧急救援逃生知识,在车辆通过隧道前向乘客讲解、演示发生紧急情况时的逃生预案,并在事故发生后组织乘客有序逃生。9)对从事危险货物运输的企业进行安全应急信誉考核,并对信誉等级低的企业增加一倍许可事项的检查频度。10)禁止任何形式的挂靠车辆从事危险品运输。11)从事危险货物运输的企业应建立《职业健康安全管理体系》,并通过第三方审核认证。
2.2优化隧道设计[5-8]1)隧道平面尽量采用直线或圆曲线线形,纵面尽量采用大于0.3%的小纵坡,中隧道纵坡不宜大于3%,长隧道纵坡不宜大于2.5%,特长隧道纵坡不宜大于2%或更小。2)隧道洞口内外各100m以内的平纵面线形应一致,洞内外线形应顺畅、连续,不得设S形曲线,纵坡尽量设置成单向纵坡,且洞内和洞口外100m范围内的平纵面线形指标应高于相邻路段的线形指标,洞内外环境差异尽量小,变化尽量平缓。3)隧道洞口处不得设置凹形竖曲线,避免积水、结冰等引起车辆侧滑。4)隧道路面应采用抗滑系数较高的抗滑阻燃沥青混凝土路面。5)洞口两端应设亮度检测器,根据检测结果,计算机系统及时自动调整隧道进出口段照明亮度。6)应加强洞口外接近洞口段50m范围内遮光措施的设计,使驾驶员视觉逐渐适应洞内外亮度的变化。7)应强化隧道的监控、消防和救援设施设计,增设一定数量的警示标志,以吸引驾驶员集中注意力。
2.3加强隧道运营管理1)隧道管理养护单位应加强隧道路况巡查,发现安全隐患及时排除。如路面积水、结冰、出现障碍物,消防及各种监控设施失效,洞内危险有害气体超标等。2)在特长隧道洞口附近建立消防救援应急中队,配备必要的交通和消防救援工具,一旦发生事故,及早将其控制并消灭在初始阶段。3)交通安全管理部门应依法加强对违法违规上路行驶的车辆和驾驶员进行巡检,发现违章及时处理,发现洞内堵车或行驶缓慢应及时疏导,并采取相应的交通管制措施。4)公安机关应对运输易燃易爆等危险物品的车辆经过特长隧道时进行审核批准,指定车辆按规定的时间、路线、速度等要素通过特长隧道,并要求采取必要的安全措施。同时交通安全管理部门应配备引导车辆,前后护送危险品车辆通过特长隧道。通过时间最好选择在凌晨1点~2点间交通量较小的时段。5)交通主管部门应加强对运输企业和隧道养管单位的安全检查,一旦发现隐患,督促其及时整改。6)隧道出口外设置的各类车辆检查站点,宜距隧道出口4000m以外,最近不得小于1000m。
3结语