【黃土隧道工程施工難點分析及解決措施7000字（論文）】

黃土隧道工程施工難點分析及解決措施目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 11緒論 31.1研究目的及研究意義 31.2文獻綜述 42幾種常用的隧道施工處理措施 52.1墊層法 62.2預浸水處理法 62.3先試水后運行法 72.4原土翻夯處理法 83施工前的準備及難點分析 93.1施工前的準備工作 93.2施工難點分析 94黃土隧道施工中的安全解決措施 104.1洞口施工安全控制 104.2洞口段施工安全控制 114.3洞體開挖施工安全控制 114.4隧道二次襯砌安全控制 124.5人員培訓及應急救援 134.6構建管理體系 13結(jié)束語 14參考文獻 151緒論1.1研究目的及研究意義黃土是一種強度低、承載力低的特殊土，容易濕陷或軟化。因此，黃土隧道的結(jié)構具有一定的特殊性和復雜性。黃土隧道的發(fā)育非常復雜，地質(zhì)條件非常復雜，而且隧道埋深不是很深，這就是為什么在挖掘過程中會有明顯的變形。此外，由于黃土本身的承載力和強度較低，在施工過程中更容易出現(xiàn)塌方等相關問題，給施工帶來較大的隱患。而且，由于黃土的成分多為顆粒，強度很低，特別是遇水后，黃土表層出現(xiàn)軟化等不利條件，不利影響非常大。黃土隧道開挖時，會擾動黃土層，同時會出現(xiàn)地表沉降問題。黃土隧道地質(zhì)一般可分為新黃土和老黃土，新黃土覆蓋老黃土上部和隧道入口段，山體滑坡事故也將增加。此外，黃土土質(zhì)很軟，承載力不高，變化等相關特征非常明顯。因此，在施工過程中存在很大的風險。特別是隧道體的支撐狀態(tài)不足，會增加施工安全問題的可能性，因此施工人員需要準備更有效的前期措施，使黃土隧道在施工過程中更加安全[1]。目前，我國尤其是中西部地區(qū)對公路運輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L，交通基礎設施建設的動力十分強勁。但黃土高原地質(zhì)十分復雜，在黃土地質(zhì)條件下施工隧道存在安全隱患，坍塌等事故往往造成巨大損失。由于黃土隧道施工的復雜性，施工管理者需要對施工過程進行監(jiān)控，嚴格控制隧道施工的施工措施，使安全管理工作能夠有效開展。本文主要論述黃土隧道施工過程的安全控制，從而使施工質(zhì)量以及施工效率獲得全面保障。1.2文獻綜述目前，我國的公路運輸量較大，尤其是中西部地區(qū)，交通基礎設施建設的趨勢變得非常強勁。但是黃土地質(zhì)條件下修建隧道的過程中如果發(fā)生事故，如倒塌，往往會造成巨大的損失。黃土隧道施工因為其復雜性的特點，因此，施工管理人員必須更加合理的對施工的工序進行控制，嚴格管控隧道施工的措施，使安全管理工作能夠有效落實。本文主要在黃土隧道施工過程當中的安全控制方面的問題進行深入的討論，從而使施工質(zhì)量以及施工效率獲得全面保障。國外在隧道在其他行業(yè)的應用研究項目與風險管理研究方面顯得薄弱。Einstein·H·H根據(jù)主要的風險分析了隧道施工的特點，遵循根據(jù)具體情況的想法，并做相關的研究。賴利?J根據(jù)隧道施工的后果按照風險類型可分為四類：人員傷亡;成本增加;時間增加;達不到要求等四種風險。Reilly將危險分析技術應用于斯德哥爾摩環(huán)路隧道并得出定期結(jié)論。HeinzDuddeck解釋了如何對跨通道隧道、高山隧道進行風險評估。此外，日本的佐藤等人匯總了許多隧道事故，對危險進行了分類和匯總。近年來，中國隧道工程風險分析應用研究在我國發(fā)展起來。這主要是因為我國隧道建設工期短，隧道技術不發(fā)達。但隨著我國經(jīng)濟特別是西部地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，一系列隧道的建設在西部地區(qū)的建設中顯得尤為重要，在隧道建設中建立風險分析的代價更大。同濟大學丁世釗教授對地下工程建設中存在的風險進行了研究。同濟大學陳龍教授系統(tǒng)闡述了隧道工程風險分析的研究框架和實施工具，探討了隧道風險機制等基礎設施問題。賈莎莎對公路隧道風險進行綜合研究，完善公路隧道施工風險管理體系。賈建清在方斗大學研究了基于隧道開挖深度的隧道及地下工程支護老化的可靠性和風險管理。滕紅軍對地上建筑物的安全風險進行分類，開展隧道施工研究，提出相應的控制措施。針對軟巖地層的施工特點和各種風險措施，李峰提出了應對各種風險因素組合產(chǎn)生的風險的幾項有效措施，并制定了部分重大災害應急預案。呂鋒在重慶市自然科學基金重點項目“隧道山道路安全風險評估和安全管理系統(tǒng)”項目中，對隧道安全風險預警系統(tǒng)做了詳細的研究。2幾種常用的隧道施工處理措施目前，在我國濕陷性地區(qū)常用的隧道施工處理方法主要有墊層法、預浸水處理法、先試水后運行法、原土翻夯處理法。以下分別進行介紹：2.1墊層法墊層法是在渠道底部以下一定范圍內(nèi)開挖可濕性土層，在低于最佳含水率的地層中以一定體積比填充石灰土、水泥土或粘土進行壓實或壓實的方法。墊層法包括石灰石灰土墊層、水泥土墊層，石灰土墊是一種比較常用的墊層?；彝翂|層的最佳灰分含量通常為2:8和3:7，但與石灰的品位有關，一般在CaO+MgO的總含量達到8%左右時最佳。在石灰土中，土壤物質(zhì)參與化學反應，特別是土壤中的粘土顆?；蚰z體顆粒與水泥有一定的活性。粘土含量越高，石灰土越強，土壤粒度不宜大于15毫米。石灰土必須壓實或多層壓實，多層虛擬路面的厚度通常在200-300毫米左右。水泥土墊層主要由局部超細纖維（風軸或河道疏浚等）或砂壤土制成，摻入少量水泥（總量的10-15%）、外加劑和適量的土水。2.2預浸水處理法預浸泡的方法是泡一個大面積的濕陷性黃土網(wǎng)站或部分提前,因此,土壤將會崩潰的作用下飽和自重壓力和壓實,以消除所有的重量濕陷黃土土層和深外部負載折疊。該方法已在寧夏、陜西、青海、甘肅等省部分灌區(qū)隧道施工治理中得到應用。一般先挖一段，長度為50m。浸出后，一般會出現(xiàn)不均勻沉降，同時沿隧道兩側(cè)出現(xiàn)大量縱向裂縫。這些裂縫的寬度和深度從隧道附近變寬變深，到遠處變窄變淺。地基沉降處理后，先進行人工或機械調(diào)平，然后對土壤墊層進行調(diào)平，墊層厚度一般為0.5~1.0m，然后進行荷載試驗確定合理的墊層厚度。預浸法適用于水源條件較好的地區(qū)。它的優(yōu)點是不需要建筑材料、特殊或大型工具，也不需要大量的人力。在我們國家,有很多成功案例使用pre-immersion方法治療建筑的基礎,而且在許多情況下隧道的治療基礎,第二階段等方面應在陜西省,白色的甘肅省草原主要運河,運河東部主要在青海省小雨河,寧夏強海抽水工程。而預浸法只能用于處理自重型濕陷性黃土，不適用于ⅰ級和ⅱ級非自重型濕陷性黃土，這主要取決于黃土本身的性質(zhì)。自重型濕陷性黃土具有較高的可溶性鹽含量，是非自重型濕陷性黃土的716~815倍。土的濕陷敏感性強，變形大，被水溶解后結(jié)構強度損失較大。浸沒在水中后，很小的壓力就可以克服周圍土壤的摩擦阻力，沉降比較劇烈。此外，預浸處理法還存在浸漬時間長、耗水量大的問題。一般需要30~60天以上，而且由于隧道段水干后才能開挖，對工期影響較大。現(xiàn)有的工程實踐使得難以在施工前長期預訂，并且不需要提前很長的預淬時間。因此，對于工期緊的工程，即使是變形量大的濕陷性黃土，也應慎用預浸處理法。在一些工程中，由于預浸時間估計不足，造成工期嚴重延誤。2.3先試水后運行法自重式濕陷性黃土隧道開挖后，無混凝土或其他材料襯砌，先試水運行一段時間后灌溉，使其完全濕陷，在止水修復期間干燥，然后采用混凝土板或其他防滲材料襯砌。實際上，操作前試水法與預浸水法相似，也用于處理隧道基礎的濕陷性。不同的是，在試運行過程中，隧道基礎被隧道水浸泡。該方法于1980年代將該方法應用于寧夏古海灌區(qū)，但效果并不理想。這種工法的優(yōu)點是可以提前應用，無需延長工期，從而降低了浸泡成本。缺點是水下試運行時泄漏量比較大，是氣泡泄漏量的兩倍多，后期隧道維護工作量也比較大。隧道內(nèi)的建筑物必須以這種方式進行預浸，這種方法不適用于填方隧道，因為填方隧道在沉降后容易破洞。而且渠段有洞、鼠洞、墓坑、暗縫等隱患不宜使用，極易造成大量滲漏。這種方法要慎用，不僅浪費水，而且在第一次試水時也不容易保證操作的安全性，因此應謹慎使用。2.4原土翻夯處理法濕陷性黃土隧道開挖后，在開挖斷面的基礎上翻土壓實。根據(jù)寧夏的經(jīng)驗，夯實深度通常為80-150厘米。對于自重可折疊黃土隧道，夯實深度可能更大。對于非自重的濕陷性黃土隧道，夯深可以更小一些，或者不夯。可消除隧道受壓深度黃土塌陷，提高隧道地基承載力。所謂原土夯實，是指在濕陷性黃土隧道開挖和隧道開挖段的基礎上，對原土開挖壓實進行擴大?？上淼朗軌荷疃赛S土塌陷，提高隧道地基承載力。再加上隧道防滲，該法對非自重濕陷性黃土和自重濕陷性黃土隧道地基的處理非常有效，可以完全防止隧道沉陷。由于其結(jié)構簡單、成本低廉，在我國西部地區(qū)得到廣泛應用。是一種實用、經(jīng)濟的工程措施。根據(jù)寧夏的經(jīng)驗，夯深通常為80-150厘米。對于自重濕陷性黃土隧道，夯深可能更大。對于非自重的濕陷性黃土隧道，夯深可以更小。3施工前的準備及難點分析3.1施工前的準備工作開工前，施工人員必須完成多項工作，如施工人員必須嚴格審圖，再審黃土地質(zhì)地貌，編制施工方案，完成施工技術交底等相關工作。在開展任何相關業(yè)務之前，員工必須及時進行調(diào)查，準確編制調(diào)查結(jié)果，此外，工作人員還要認真詳細的檢查以及核對施工圖紙，了解其中有可能產(chǎn)生的問題，并及時提出解決方案，在確保地質(zhì)和設計相互之間符合的前提下，要充分根據(jù)施工的實際情況，編制黃土隧道的施工方案，然后，要完成施工技術交底活動，使工作人員熟練掌握黃土隧道在施工過程當中的一些關鍵環(huán)節(jié)，并且了解其中有可能產(chǎn)生的風險，及時采取相應的措施對其控制，并妥善的安排安全應急措施[2]。3.2施工難點分析在隧道施工過程中，巖石和土壤是應力作用下的圍巖。分析圍巖穩(wěn)定性的基礎是圍巖的變形。在隧道開挖和施工過程中，圍巖的變形包括三個部分：一是隧道工作面的擠壓變形；二是隧道面的擠壓變形。另一種是圍巖的沉降，形成沉降槽。第三是隧道周圍的圍巖會聚，如圖1和圖2所示[4]。圖1掌子面擠出變形和地表沉降圖2拱頂下沉和周邊巖層收斂隨著施工的進行，軟弱圍巖的變形將經(jīng)歷三個階段：一是彈性變形。另一種是彈性變形+塑性變形；第三是塑性變形+蠕變變形。其中，當軟弱圍巖變形時，塑性變形占主導。如果圍巖結(jié)構的穩(wěn)定性差并且變形持續(xù)很長時間，則變形區(qū)域?qū)⒗^續(xù)擴大。只有做好輔助工作，才能保證施工安全。首先，在施工過程中出現(xiàn)大面積中斷的情況下，要及時對開發(fā)面進行噴網(wǎng)支護，使地表始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。此外，在封閉過程中，監(jiān)測人員不能停止對隧道體的監(jiān)測和測量，終堅持對黃土隧道進行監(jiān)控測量，確保施工安全。其次，水對黃土性能的影響非常明顯，工作人員應改進排水系統(tǒng)的設計，防止黃土因接觸水而軟化，增加施工難度。第三，從現(xiàn)有的施工實踐經(jīng)驗來看，在施工過程中，由于黃土的含水率會在不經(jīng)意間逐漸增加，產(chǎn)生不利影響。黃土的地質(zhì)表面極有可能存在比較明顯的侵蝕溝渠，新黃土與老黃土的界限非常清晰，甚至還有泥土和石頭的界限。在該區(qū)域的建設過程中，需要結(jié)合地質(zhì)預報，從而制定出更加安全有效的防護措施。4黃土隧道施工中的安全解決措施4.1洞口施工安全控制洞口施工前，先檢查洞口段的地形，檢查洞口段是否為淺埋或低滑坡范圍，了解實際范圍，同時施工洞口段。重要的是，只有在可能有系統(tǒng)的情況下，才能確保進入隧道的安全。一是一般情況下，黃土隧道洞口大多集中在黃土梁上，但在施工過程中普遍存在邊坡比較陡的問題。此外，由于黃土隧道的入口往往由橋梁或隧道連接，其自身線路的位置非常高，需要及時控制相應的技術，為可能出現(xiàn)的風險做好準備。需要注意的是，如果在洞口之中進行明洞或是橋臺施工操作，工作人員需要及時考慮相關的防護措施，以確保施工的安全性[3]。其次，如果是在較大的偏壓下進行洞口施工的，那么減載以及反壓工作的開展就是非常重要的，可以有效地防止之后的施工產(chǎn)生支護開裂等相關安全隱患，也可以避免有可能會產(chǎn)生的開發(fā)初期變形的情況。再次，在一般情況下，如果洞口是在一種淺埋段的區(qū)域中，工作人員必須要對明暗交界處進行一定的調(diào)整，然后才能夠進入暗洞。一般情況下比較常見的施工方式是先縮后伸，根據(jù)現(xiàn)場施工的實際條件，工作人員要確保明洞可以獲得有效延長。最后，如果施工的洞口在滑坡體處，那么工作人員就必須要及時準確的判斷滑坡體的穩(wěn)定性以及成因等，然后再根據(jù)其實際施工情況，通過有效的施工技術及時進行安全控制。4.2洞口段施工安全控制在洞口施工的過程當中，路橋工程里面的黃土隧道洞口段的施工，很有可能會擾動整個山體。為了可以讓工作人員在擾動的情況下更加順利的進洞，保障進度的安全性，在施工過程中要堅持并始終保持平穩(wěn)、平穩(wěn)的工作，以確保人員進洞更加順利，確保施工過程的安全。在進洞施工過程中，相關人員通常需要采用管棚先進支護措施進一步加強管棚支護，然后開始開挖支護洞口部分。除了必須選擇不同的方法來完成不同情況下的支持需求外，工作人員還必須確保在小面構建開始一定距離后，逆向工作繼續(xù)進行。洞口施工過程中，工作人員必須嚴格按照設計圖紙要求進行施工作業(yè)，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況，迅速開挖支護和密封措施，盡量減少可能發(fā)生的變形。不僅如此，工作人員也需要讓第一組襯砌施工的進度盡量加速，只有盡早開展二次襯砌方面的工作，才能夠讓洞口段的施工更加安全[4]。4.3洞體開挖施工安全控制洞體開挖在黃土隧道施工中十分重要，也是安全技術控制的關鍵環(huán)節(jié)。主要是因為在這個施工階段，隧道可能存在塌方、塌方等施工隱患。因此，員工在管理安全技術的過程中，應注意以下幾個方面：首先，在選擇開挖方法的過程中，可以根據(jù)情況選擇各種開挖方法來完成黃土隧道體的開挖。施工過程中，密切關注施工現(xiàn)場可能出現(xiàn)的情況，更有效的是在洞體兩側(cè)設置臺階，使洞體在開挖完成后仍能保持一定的穩(wěn)定性[5]。其次，在黃土隧道洞體的開挖過程中，操作人員和開挖機必須相互默契配合，必須按照設計要求準確使用機器進行開挖。大多數(shù)機器開挖將確保一致的光潔度表面，在機器開挖后，工作人員必須及時修整該部分以成為標準部分。第三，應盡量避免對支架進行過度開挖，在開挖洞穴時，工作人員應盡可能了解周圍的地質(zhì)情況，避免對土壤產(chǎn)生機械擾動，減少坍塌的可能性，以便順利施工。開挖完成后，應盡快完成支護和密封工作，并及時進行監(jiān)測測量。在施工的過程中，按照監(jiān)控測量得出的數(shù)據(jù)反饋，對支護措施進行調(diào)整，使施工更加安全。不僅如此，在挖掘的過程當中，要盡量防止機械出現(xiàn)多次挖掘，一旦產(chǎn)生的超挖情況，要及時噴射混凝土將超挖的部分填平。4.4隧道二次襯砌安全控制工作人員在黃土隧道施工的時候，要嚴格對二次襯砌和開挖掌子面相互之間的距離進行控制，確保施工始終安全。一些黃土隧道容易出現(xiàn)裂縫水，所以黃土隧道工程人員更要注意防水和排水工程的質(zhì)量，尤其是防水板或排水盲管等相關材料。防水、排水材料必須符合質(zhì)量要求，進場即驗，施工中的技術控制也很重要。必須確保在施工的各個環(huán)節(jié)及時進行質(zhì)量控制和質(zhì)量審批，確保施工始終安全可靠。這道工序?qū)φ麄€隧道施工是非常重要的，也是施工安全最后的一道封尾的工序，黃土隧道大多會使用具備抗?jié)B功能的鋼筋混凝土完成二次襯砌的工作。目前，混凝土大部分都必須要通過拌合站，來進行集中生產(chǎn)，然后再使用混凝土的運輸車，將混凝土運輸?shù)浆F(xiàn)場當中去。再經(jīng)過混凝土的運輸泵送進二襯模板臺車，通過振搗器完成振搗任務，然后再根據(jù)正常流程進行施工。一般情況下在完成二次襯砌之后，隧道施工的安全度將會獲得大幅度提升，有可能產(chǎn)生安全風險的概率也會明顯降低[6]。4.5人員培訓及應急救援在施工的過程當中，要盡量加強人員的培訓，并且從工序以及施工方法的控制方面入手，盡量強化管理人員在管理方面的意識，在根源上掐滅工程問題有可能產(chǎn)生的風險。為了讓施工任務可以更加順利的完成，對一些突發(fā)事件制定應急響應機制也是非常重要的。工作人員在日常訓練的過程中，要重視救援演練，一旦出現(xiàn)任何問題，可以做到及時反饋和及時救援，只有這樣，才能全面提高企業(yè)整體的抗風險能力，這也正是促使工程建設更加安全的重要手段之一。4.6構建管理體系在路橋工程建設過程中，對黃土隧道施工進行安全管理十分重要。首先，要建立比較完善的管理體系，工作人員必須掌握項目的建設特點，建立比較完善的管理機構。此外，有關人員應對黃土隧道施工的施工特點和施工銜接進行綜合分析，了解施工中可能出現(xiàn)的主要風險，提出更具體的應急預案。此外，員工必須及時識別可能存在的風險，系統(tǒng)地進行施工安全管理。在管理過程中，路橋工程要利用好第三方監(jiān)測手段，全面提高黃土隧道的安全性和施工質(zhì)量。黃土隧道的施工監(jiān)控是整個隧道施工中非常重要的一部分，能快速了解各個施工銜接中可能出現(xiàn)的問題。第三方監(jiān)測工具可以使黃土隧道施工決策更加準確，使隧道支護體系更加完整。結(jié)束語綜上所述，為及時控制黃土隧道施工完成過程中可能出現(xiàn)的風險，工