隧道施工技术与安全质量管理.ppt

1 隧道施工技术与安全质量管理 2 隧道建筑在上世纪以前 大都是交通道路隧道和水工隧道 上世纪初以后 相继发展地下铁道 现在有的大城市已拥有数百公里地下铁道 以后 发展了军事用途的地下工程 也出现了大型民用地下仓库建筑 随后服务于如核物理的实验隧道相继修建 上世纪五十年代以来 不少城市开始发展地下大型停车场及商业街 还发展和修建了不少海底储气库 1 隧道技术发展的综合趋势 3 我国铁路隧道到上世纪末投入运营的6877座 总延3667km 已列世界前茅 1 隧道技术发展的综合趋势 4 我国已经投产的衡广复线大瑶山隧道14 295km 长梁山隧道12 782km 西秦岭隧道18 46km 兰武铁路乌鞘岭隧道20 05km 渝怀铁路圆梁山11 07km 石太客专太行山隧道27 84km 武广客专新大瑶山1号隧道10 08km 武合客专大别山隧道14 3km等一大批特长铁路隧道 2 隧道的单座长度 向长隧道发展 5 近几年 在建的10Km以上的铁路隧道就更多了 如目前在建海拔最高 3300米 的铁路隧道青藏铁路西格二线关角隧道32 605km 兰渝客专西秦岭隧道28 236km 南疆铁路中天山隧道22 467km 兰渝客专木寨岭隧道19 08km 贵广客专三都隧道14 598km 渝利客专长洪岭隧道13 287km等等 2 隧道的单座长度 向长隧道发展 6 隧道单座长度不断向长隧道发展 首先在技术上要解决一系列重大问题 因此 单座隧道长度的增加 是衡量隧道工程技术发展水平的重要标志之一 2 隧道的单座长度 向长隧道发展 7 3 勘察设计向综合化 现代化发展 隧道工程建设 与地质条件紧密相关 从隧道工程技术发展伊始 就与地质勘察技术不可分离 地质学的科学技术进步 为隧道工程技术发展起到了重要作用 当前地质勘察综合化 隧道设计现代化 野外测量数据处理自动化 勘察设计一体化 智能化 已经成为隧道工程技术发展的趋势 表现在 8 对长大隧道 需要进行大面积地质调查和测绘 地质选线 由于卫星照片分辨率的不断提高和使用 已能够对隧道所在位置的区域进行大面积选线并做到充分优化比选 遥感地质的发展已能在遥感图片上对诸多工程地质因素加以正确判释 从而使隧道选在地质条件较好的位置 GPS全球定位系统在隧道工程中的应用 确保了测量工作在极端困难条件下定位的准确和正确性 3 勘察设计向综合化 现代化发展 9 地质勘察多手段 综合化 除了传统的 必要的地质现场测绘及钻探外 物理勘探发展迅速 多种物探方法相互补充印证 有针对性地用钻探验证 大大提高了地质勘察资料的准确性 地质资料数据处理技术广泛采用了计算机 大大加速了对地质数据的分析 判别 处理速度 为隧道设计提供了可靠条件 野外测量数据采集 处理 成图用计算机完成 加快了设计进程 3 勘察设计向综合化 现代化发展 10 隧道设计广泛采用计算机技术 可以迅速进行多方案比选 专家系统的建立和使用 使设计更加完善准确 特殊情况下的理论分析 用大型软件在计算机上进行 很快就能完成分析 提出成果 使过去用人工计算无法办到的事变为事实 3 勘察设计向综合化 现代化发展 11 4 钻爆施工开挖方法的发展变化 上世纪初 隧道钻爆法开挖绝大多数采用小断面多分部的矿山法施工 由于分部多 断面小 对围岩多次扰动 支护工程量巨大 安全无保障 施工工序干扰很大 上世纪中叶开始 由于岩石力学在理论上的成果及施工机械的不断现代化 支护技术的巨大进步 在钻爆法施工的开挖方法上有了根本性的变化 12 其总的趋势是趋向大断面少分部开挖 辅以简单易行且安全可靠的强有力的支护结构 诸如全断面开挖 台阶法开挖 中隔墙法 CD CRD法 开挖 都是当前的主要开挖方法 矿山法导坑 扩大 拉槽 落底等传统旧方法 已经较少使用了 逐步被淘汰 4 钻爆施工开挖方法的发展变化 13 开挖方法的转变 关键因素是要解决大能力施工机械和高效易行的支护技术 我国隧道工程在上世纪八十年代前 几乎全部多用分部的矿山法施工 原因是受上述关键因素未能解决所致 八十年代 随着大瑶山双线铁路隧道的修建和发展 在交通道路隧道中实现了开挖方法的转变 言 4 钻爆施工开挖方法的发展变化 14 5 隧道施工设备向大型机械化发展 一是能力越来越大 效率越来越高 无论钻爆法的钻孔机械 装碴机械 运输机械 都朝向大能力 高效率 现代技术注入工程机械的方向发展 二是从上世纪三 四十年代起 出现了隧道掘进机 利用机械能挤压破碎岩石完成开挖 三是隧道施工的辅助作业机械 特别是通风机械 朝着大容量 高效率 节能 自动调速 可逆运转等方向发展 大大改善了施工作业环境和职业健康 15 在地铁施工方面 除传统的明挖及暗挖外 已出现了盖挖法 辅以强有力的边坡加固结构 如连续墙结构 悬喷桩 搅拌桩 SMW桩 钻孔咬合桩等 我国海底隧道采用钻爆法施工的也已经尝试 如厦门东通道翔安海底隧道已经投产 青岛至黄岛的海底隧道也即将投产 6 施工方法的多样化 16 7 建立风险评估机制的探索 地下工程周边环境的复杂性和因素不确定性 使地下工程建设成为高风险的行业 使建设各方普遍认识到实行风险管理的必要性和紧迫性 于是开展了在隧道工程中进行了风险管理的探索 目前建设部 铁道部已组织编制了风险评估的规范与指南 用以指导和规范隧道施工 提高隧道和地下工程的安全管理水平 如 铁路建设工程安全风险管理暂行办法 铁建设 2010 162号 铁路隧道风险评估与管理暂行规定 铁建设 2007 200号 进行了规范 17 8 以人为本的发展趋势成为必然 以人为本 创造和谐社会 已成为我国的基本国策 在山岭隧道施工中 尊重生命 杜绝责任伤亡事故 改善职业健康环境 减少作业环境对作业人员的健康伤害 注重环境保护 水土保持 尽量减少对环境的污染也已成为必然选择和发展趋势 18 隧道安全管理及质量通病的防治 主要在于施工过程中的管理和控制 这就要求各级管理人员对隧道施工有一个较为全面的认识 下面就隧道施工的两方面进行简单介绍 一 山岭隧道的施工方法 二 辅助工法的应用 19 一 山岭隧道施工方法选择 钻爆法掘进机 TBM 掘进机辅以钻爆法 施工方法的选择 主要是开挖与运输方法的选择 从大的方面可分为 今天主要讲钻爆法施工 20 1 施工选择的指导思想与应遵循的原则 指导思想 符合安全环保 工艺先进 质量易控 进度均衡 节能降耗的要求 一 山岭隧道施工方法选择 21 应遵循的原则 1 保证施工安全 改善施工环境 2 应根据设计文件 施工调研情况 地质围岩级别 结合隧道长度 断面大小 纵坡情况 衬砌方法 工期要求 装备水平 队伍素质等综合因素决定 3 地质变换频繁隧道应考虑其适应性 便于工序调整转换 4 应尽量采用新技术 新工艺 新设备 新材料 1 选择的指导思想与应遵循的原则 一 山岭隧道施工方法选择 22 1 施工条件它包括一个施工队伍所具备的施工能力 素质以及管理水平 目前施工队伍的素质受规模扩张和施工装备水平的影响 有高有低 参差不齐 因此 在选择施工方法时 不能不考虑这个因素的影响 2 围岩条件其中包括围岩级别 地下水及不良地质现象等 围岩级别是对围岩工程性质的综合判定 对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用 2 选择隧道施工方法的基本要素 一 山岭隧道施工方法选择 23 3 隧道断面积隧道尺寸和形状 对施工方法选择也有一定的影响 在单线和双线的铁路隧道中 越来越多地采用了全断面法及台阶法 而在更大断面的隧道工程中 先采用各种方法开挖小断面的导坑 再扩大形成全断面的施工方法极为盛行 4 隧道埋深隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关 通常将埋深分为浅埋和深埋两类 有时将浅埋又分为超浅埋和浅埋两类 在同样地质条件下 埋深的不同 施工方法也将有很大差异 2 选择隧道施工方法的基本要素 一 山岭隧道施工方法选择 24 全断面法台阶法中隔壁法 CD法 交叉中隔壁法 CRD法 单侧壁导坑法双侧壁导坑法 山岭隧道施工的过程和方法是多种多样的 但钻爆法仍然是我国目前应用最广 最成熟的隧道修建方法 山岭隧道开挖常用的方法为 3 山岭隧道开挖方法的选择 一 山岭隧道施工方法选择 25 3 山岭隧道开挖方法的选择 在当前的施工实践中 从施工造价及施工速度考虑 施工方法的选择顺序为 全断面法台阶法台阶法 临时仰拱法中隔壁法 CD法 交叉中壁法 CRD法 双侧壁导坑法 从施工安全角度考虑 其选择顺序应反过来 如何正确选择 应根据实际情况综合考虑 但必须符合安全 快速 质量和环保的要求 达到规避风险 加快进度和节约投资的目的 一 山岭隧道施工方法选择 全断面开挖 26 1 全断面法全断面开挖法是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 主要适用于非浅埋 级围岩地层 浅埋段 偏压段和洞口段不宜采用 大断面隧道如地质条件较好 也可先小导洞 后扩挖的方法 这对保持围岩稳定是有利的 导洞超前 4 施工方法在不同围岩和隧道中适用情况 一 山岭隧道施工方法选择 27 1 全断面法该法有较大的作业空间 有利于大型配套机械化作业 效率较高 可深眼爆破 提高施工速度 工序少 便于施工组织和管理 较分部开挖法减少了对围岩的扰动次数 但由于开挖面积较大 围岩相对稳定性降低 且每循环工作量相对较大 深孔爆破用药量大 引起震动大 因此须进行精心的钻爆设计和严格控制爆破作业 4 施工方法在不同围岩和隧道中适用情况 一 山岭隧道施工方法选择 28 2 台阶法台阶法施工是将隧道结构断面分成两个或三个部分 即分成上下两个断面或上中下三个断面分部进行开挖的隧道开挖方法 该法适用于铁路双线隧道 级围岩 单线隧道 级围岩亦可采用 但支护条件应予以加强 该法具体可分为二台阶法 三台阶临时仰拱法 环形开挖预留