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關(guān)鍵詞:地鐵隧道水平凍結(jié)凍結(jié)壁地表變形數(shù)值模擬
凍結(jié)法由于具有高強、阻水、均勻、靈活、經(jīng)濟等特點,在日本及歐洲各國的城市地鐵等市政工程中都有廣泛應(yīng)用。我國在北京、上海地鐵施工中也采用過局部凍結(jié)技術(shù),但地鐵隧道的水平凍結(jié)施工在我國還沒有先例。北京地鐵大北窯車站區(qū)間隧道施工首次成功地采用了水平凍結(jié)技術(shù),水平凍結(jié)長度40余米。工程地處交通樞紐,交通繁忙、建筑眾多,隧道上覆多條地下市政管線。凍結(jié)施工伴有凍脹和融降現(xiàn)象,過量的凍脹量和融降量將使地下管線及地上的建筑物、道路等受到影響甚至破壞,因此,研究和預(yù)測城市地鐵隧道水平凍結(jié)對地下管線、地表變形的影響規(guī)律十分必要。
1工程簡介
北京地鐵大北窯區(qū)間隧道局部水平凍結(jié)施工工程距大北窯車站東側(cè)40m,位于建外大街與東三環(huán)的交叉處,有多條地下管線,隧道頂部有2m厚的粉細砂層,由于多條管線滲漏,致使粉細砂土飽和。隧道暗挖施工時出現(xiàn)流砂坍塌,為保障地面立交橋的安全暢通,隔斷門向西40m隧道采用局部水平凍結(jié)法施工。地質(zhì)情況為:0~-115m為雜填土層,-115~-1015m為輕亞粘土層,-1015~-1215m為粉細砂層,-1215~-1815m為圓礫石層,隧道底部-1815~-2215m為輕亞粘土層。
2FLAC軟件及模型的建立
FLAC軟件即連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析軟件,是目前世界上最優(yōu)秀的巖土力學(xué)數(shù)值計算軟件之一,在模擬支護體方面可提供梁、樁、錨桿、殼體等多種結(jié)構(gòu)單元,非常適合于研究隧道開挖等巖土工程問題。
211施工隧道的數(shù)值分析模型
選取凍結(jié)法施工隧道的橫斷面作為開挖模擬的力學(xué)幾何模型,以現(xiàn)場原型工程為研究對象??紤]問題的對稱性,取一半建立模型,待開挖的隧道斷面取半徑為3m的圓形,上覆蓋土層厚12m,隧道底板土層厚度分別取10m和23m,滿足大于隧道開挖影響范圍3~5倍的要求。力學(xué)模型尺寸為23m×28m,按平面應(yīng)變問題求解,模型底部邊界采用固定X、Y方向位移約束,左、右邊界都采用固定X方向的位移約束條件。由于原型工程屬于淺埋隧道,座落在其上方的東三環(huán)立交橋的樁基持力層在隧道底板埋深水平以下,故地表上方不需加載。212隧道分步開挖模型選取工程現(xiàn)場隧道縱斷面作為隧道開挖模擬的力學(xué)幾何模型,隧道縱向長40m,斷面高112m,開挖步距2m,上覆土層厚12m,隧道底部范圍土層深10m,平面40m×28m,網(wǎng)格劃分為1120單元,按平面應(yīng)變問題求解,模型底部邊界采用固定X、Y方向位移約束,左右邊界采用固定X方向約束。213模型的有關(guān)參數(shù)本模型采用摩爾—庫侖準(zhǔn)則參考有關(guān)資料確定模型材料參數(shù)如表1。
3隧道開挖過程數(shù)值計算結(jié)果處理
在修正模型中輸入土體初始參數(shù)后,計算分析主應(yīng)力、塑性區(qū)發(fā)展?fàn)顩r及拱頂和隧道上方地表的垂直位移過程,得到如下結(jié)論:
(1)作為施工隧道開挖中承受上覆地壓的主要載體凍結(jié)壁的拱腳上出現(xiàn)應(yīng)力集中,應(yīng)力集中系數(shù)可達3~4之多。
(2)凍結(jié)壁拱腳凍土體可能會出現(xiàn)塑性屈服區(qū),這正是現(xiàn)場隧道收斂測試中出現(xiàn)的兩拱腳之間距離先減小后增大現(xiàn)象的根本原因。
(3)在隧道開挖造成土層損失引起地表下沉的過程中,由于抗壓、抗彎強度等力學(xué)指標(biāo)比周圍土體大得多的凍結(jié)壁減緩了隧道中線及附近的地表下沉,從而減少了地表下沉量。
根據(jù)PECK原理作出如下地層地表沉降預(yù)測:
2
-x
S=Smax·exp
2i2式中Smax地表最大沉降量;
i沉降槽寬度系數(shù);
x距隧道中心線距離。
取i=0141H(H為開挖深度),繪出按PECK公式計算的地面沉降曲線(見圖1)。
圖1地表沉降曲線圖
比較表明,由模擬得到的地面沉降曲線與PECK公式的曲線相一致。從圖1可知,隧道開挖后形成的地表沉降槽在垂直隧道軸線方向上的影響范圍為隧道外側(cè)約215倍洞徑。將沉降槽近似看成三角形,沉降槽的平均傾斜率ΔT=SmaxΠW=0100075(W為沉降槽的半寬)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ7—89)的規(guī)定,對于高度<60m的多高層建筑,基礎(chǔ)的允許傾斜率≤01003,所以隧道水平凍結(jié)施工引起的正常地面沉降不會使地面建筑和混凝土路面遭到破壞。
改變凍結(jié)壁厚度(018m、112m、115m、118m)得到地表沉降與凍結(jié)壁關(guān)系曲線見圖2。
圖2地表沉降與凍結(jié)壁厚度的關(guān)系
從以上圖形可得出如下結(jié)論:
(1)凍結(jié)壁的厚度參數(shù)是隧道水平凍結(jié)施工中的一個重要參數(shù),凍結(jié)壁對控制地表沉降的作用很明顯。地表沉降在凍結(jié)壁厚度S=112m時為12mm,S=018m時為16mm(增加60%),S=115m時為10mm(減少了20%)。
(2)對于原型工程,其他條件(開挖步距、臺階工作面長度及掘砌工藝等)不變時,凍結(jié)壁厚度可降為018m,此時地表沉降量為16mm,滿足北京地鐵施工地表沉降量最大允許值30mm的要求,取一倍安全系數(shù),得到合理的凍結(jié)壁厚度為115m。
4隧道開挖施工動態(tài)數(shù)值模擬
采用虛擬支撐力法來模擬開挖斷面的空間效應(yīng)。在正臺階工作面長度為4m、開挖步距2m以及其他條件都與現(xiàn)場相同的情況下,在模擬程序中設(shè)置隧道的順次開挖拱頂及地表監(jiān)測點,拱頂處從點(i=4,j=17)開始,每隔2m設(shè)置一個測點,直至(i=12,j=17),前后共設(shè)5個測點;隧道中線垂直上方地表從點(i=1,j=29)開始,每隔2m設(shè)置一個測點,直至(i=33,j=29),前后共設(shè)17個測點。分析隧道中線垂直上方地表各點、拱頂各監(jiān)測點的沉降數(shù)據(jù)得到如下結(jié)論:
(1)當(dāng)掌子面開挖到與測點距離相差110~115倍洞徑時,隧道開挖就對地表產(chǎn)生影響,造成一定范圍的沉降。
(2)當(dāng)開挖工作面推進到距離超過測點2~3倍洞徑時,變形速率逐漸穩(wěn)定下來,主要是地層的變形逐漸趨于平緩。
在開挖第5步時,改變開挖步距(L0=2m、3m、4m),得到拱頂測點(i=1,j=17)的位移沉降歷史圖(圖3)。分析表明,在開挖步距L0=4m的情況下,檢測點
注:菱形點、方點及三角點分別代表開挖步距為2、3、4m。
(i=1,j=17)地表下沉量約為L0=1m的117倍。在現(xiàn)有施工能力及組織水平的基礎(chǔ)上,根據(jù)圖示的數(shù)據(jù)比較,考慮選擇開挖步距L0=3m是較為合理的。在開挖第5步時,改變臺階工作面長度(L=2m、3m、6m),得到地表測點(i=1,j=43)的沉降歷史圖(圖4)。
注:菱形點、方點及三角點分別代表開挖步距為2、3、4m。分析表明,適當(dāng)降低臺階工作面長度對地表沉陷及拱頂下沉量的影響不大,但增大臺階工作面長度卻能明顯地減少地表的沉陷值及隧道的收斂變形值。在北京復(fù)—八線采用水平凍結(jié)法施工時,臺階工作面的合理優(yōu)化長度L=5m。
5結(jié)論
(1)通過基于原型工程的數(shù)值模擬可得到隧道水平凍結(jié)法開挖施工中應(yīng)力場、位移場分布特征。
(2)通過數(shù)值計算得到的考慮地表沉降情況下的合理凍結(jié)壁厚度為115m。
新奧法的思想和基本理論形成于上世紀(jì)的60年代,是奧地利學(xué)者在長期的隧道工程實踐過程中,在巖土開挖理論的一個系統(tǒng)總結(jié)的基礎(chǔ)上提出來的。新奧法的核心是將圍巖不僅視為荷載,也是結(jié)構(gòu)的一部分,最大限度地利用和發(fā)揮圍巖的自承能力。利用這一基本思想,根據(jù)地層條件,在隧道的設(shè)計施工中最大程度地利用圍巖的自穩(wěn)能力,合理確定支護的時機,使支護的代價最低。新奧法的基本思路有以下幾點:
1)因為圍巖要參與整個結(jié)構(gòu)的承載,應(yīng)盡量減少對圍巖的擾動,充分保護巖體。
2)為充分發(fā)揮圍巖承載能力,應(yīng)允許并控制巖體的變形。施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時筑砌又能隨時加強的柔性支護結(jié)構(gòu),就能通過調(diào)整支護結(jié)構(gòu)來控制巖體的變形。
3)開口不利于結(jié)構(gòu)形成整體的受力結(jié)構(gòu),為此,在施工過程中應(yīng)使襯砌盡早封閉成整環(huán)。
4)利用信息化施工技術(shù),合理布置監(jiān)測點,及時掌握圍巖及支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形,通過監(jiān)測信息的反饋及時調(diào)整支護參數(shù)。
5)多采用噴錨式初襯外加現(xiàn)澆混凝土二襯的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。二次襯砌等初襯施工完成、圍巖基本穩(wěn)定之后再施作。二次襯砌可以用來承擔(dān)圍巖流變等引起的后續(xù)荷載?;谏鲜雒枋?,新奧法的精髓可以概括為十二字方針,即“少擾動、早噴錨、勤量測、快封閉”。新奧法自創(chuàng)立以來,在我國的諸多軟弱破碎圍巖中也得到了廣泛而成功的應(yīng)用,目前已經(jīng)發(fā)展為山嶺隧道及地下工程施工的一種重要方法。金雞嶺隧道所處地層圍巖穩(wěn)定性差,故采用新奧法修建,在修建過程中克服多種施工中的難題,取得了較大的成功。本文將對該隧道的施工技術(shù)進行系統(tǒng)地分析。
2工程概況
金雞嶺隧道位于鄂州市新廟鎮(zhèn)月陂村,為雙向四車道,非獨立式雙連拱隧道。隧道穿越的山體的最高海拔約為98.5m,隧道最大埋深約為40.7m。隧道起訖樁號為K37+870~K38+215,全長345m。進口隧道設(shè)計標(biāo)高為左洞57.493m,右洞57.483m;出口隧道設(shè)計標(biāo)高分別為左洞56.757m,右洞56.747m。隧道進口、出口采用端墻式洞門。隧道地段進出口及淺埋地段上覆巖體比較薄,風(fēng)化相對更強烈,圍巖變形模量較小、穩(wěn)定性較差。隧道地段以層次多、結(jié)構(gòu)較松散的軟質(zhì)、較軟質(zhì)巖石為多,有軟弱的炭質(zhì)層存在,巖石強度及穩(wěn)定性較差,洞壁開挖容易產(chǎn)生較大不良變形,產(chǎn)生掉塊、坍塌。
3施工技術(shù)方案
根據(jù)隧道的長度、現(xiàn)場地質(zhì)條件及工期要求等因素,本隧道采用從進口單口掘進的施工方案。
3.1洞口施工
洞口工程主要施工流程如圖1所示。因洞口圍巖風(fēng)化強烈、穩(wěn)定性差,為保證其穩(wěn)定性,在洞門表土開挖施工過程中,利用挖掘機而采用不爆破或弱爆破方式挖掘洞門土石方。為增加洞口穩(wěn)定性及安全,采用強支護處理。在洞口邊坡及影響范圍內(nèi)的仰坡上打設(shè)錨桿,為增強圍巖的整體性和錨桿支護效果,錨桿打入方向應(yīng)垂直于巖面。錨桿打入深度為4m。同時布置25cm×25cm的鋼筋掛網(wǎng),鋼筋直徑6.5mm,在鋼筋掛網(wǎng)上噴射混凝土,形成錨噴支護。
3.2超前管棚注漿施工
為防止巖層坍塌和地表下沉,保證掘進和后續(xù)支護工藝安全,本工程洞口設(shè)置有22m長超前管棚作為臨時超前支護。管棚采用φ127×4.5mm的鋼管,鋼管長24m,管棚與4榀I20b做成的拱架連接在一起,并用C25混凝土澆注,形成一個模擬的洞門,在臨時洞門的防護下進行洞身開挖。長管棚內(nèi)注漿采用水泥單液漿。水泥漿水灰比0.9∶1,注漿初壓0.5~1.0MPa,終壓2.0MPa。
3.3隧道段開挖
根據(jù)不同的地質(zhì)斷面,選擇不同的開挖和支護方式。V類和Ⅳ類圍巖地段采用三導(dǎo)洞超短臺階式開挖,施工時采用預(yù)裂爆破,上下臺階分開,采用短進尺,弱爆破。對于Ⅲ類圍巖洞身開挖,采用全斷面開挖,施工時采用光面爆破,循環(huán)進尺3.0m。中導(dǎo)洞的斷面形式為圓頂直墻,整個斷面全部開挖。采用光面爆破進行全斷面開挖,爆破前用鑿巖機鉆眼掏槽。中導(dǎo)坑開挖完畢之后,對整個中導(dǎo)坑底板進行標(biāo)高復(fù)核,用低標(biāo)號砂漿鋪底平整,然后進行底部錨桿施工。鋼筋安裝好后,分為基礎(chǔ)及墻身兩部分混凝土澆筑;基礎(chǔ)采用普通拼裝模板,墻身采用8m長模襯臺車、滑模施工工藝進行施工。左右導(dǎo)洞采用全斷面法開挖,左右正洞采用上下臺階法開挖,進洞口、出洞口8m范圍內(nèi)掘進進尺為0.5~1.0m,其余位置掘進進尺為1m(Ⅴ級圍巖)或2m(Ⅳ級圍巖)。
3.4初期支護
巖體開挖后須及時進行支護,以維持圍巖穩(wěn)定,保障后續(xù)施工有安全的工作空間。金雞嶺隧道施工中,采用中空注漿錨桿、砂漿錨桿、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、噴錨支護緊跟開挖面及時施作,以減少圍巖暴露時間,抑制圍巖變形,防止圍巖在短期內(nèi)松弛。各區(qū)段采用的初期支護參數(shù)如表3所示。
3.4.1砂漿錨桿
本工程選用20MnSiφ22砂漿錨桿,利用自制鑿巖臺架,風(fēng)動鑿巖機鉆孔,孔深、孔位、外插角偏差應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)范要求。錨桿采用φ25鋼筋按設(shè)計長度加工而成,按不同圍巖的設(shè)計間距梅花形布置。砂漿錨桿的砂漿應(yīng)拌制均勻并防止石塊或其它雜物混入,隨拌隨用,初凝前必須用完畢。
3.4.2中空注漿錨桿
1)施工方法在隧洞的頂部采用中空注漿錨桿,型號采用D25型。首先需要使用風(fēng)槍進行鉆孔,然后使用注漿泵完成注漿工藝。2)注漿施工要點注漿壓力控制是注漿施工關(guān)鍵,根據(jù)工程經(jīng)驗可取為地下水壓的2~3倍。另外,還需根據(jù)圍巖自身的裂隙阻力進行調(diào)整,最大壓力值理論上不宜大于0.4MPa。而注漿的范圍一般根據(jù)經(jīng)驗類比法或者現(xiàn)場注漿試驗來進行確定,注漿量一般通過注漿壓力達到0.3MPa來進行控制,單孔注漿量一般不超過1t。
3.4.3鋼拱架支護
1)設(shè)置方法
鋼拱架先在洞外分段加工,在端部設(shè)置法蘭。安設(shè)前由運輸車運至洞內(nèi),用人工進行螺栓連接和拼裝。拼裝完成之后,掛網(wǎng)噴漿。
2)施工要點
首先,在鋼拱架架設(shè)之前應(yīng)認(rèn)真檢查鋼拱架的加工質(zhì)量;在架設(shè)時,先清除底腳浮渣;如果遇到超挖的情況,尚應(yīng)加設(shè)墊塊,而中間部位的接頭板應(yīng)用砂或土體埋住,防止噴射混凝土堵住接頭板上已經(jīng)打好的螺栓孔。然后,按照設(shè)計要求,焊接系筋和縱筋,段與段之間設(shè)置墊片并確保螺栓被擰緊,以保證鋼架的受力性能。同時要校核拱架中線的標(biāo)高和尺寸。而拱架和圍巖面之間尚需安設(shè)鞍形的墊塊,使鋼拱架與巖面之間貼實、壓緊。
3.4.4鋼筋網(wǎng)
按設(shè)計要求加工鋼筋網(wǎng),隨受噴面起伏鋪設(shè),同定位錨桿焊接或綁扎固定牢固,鋼筋網(wǎng)與受噴面的間隙以3cm左右為宜,混凝土保護層大于2cm。
3.4.5噴射混凝土
按設(shè)計要求的厚度在掛網(wǎng)上噴射混凝土,為保證施工質(zhì)量,噴混凝土應(yīng)當(dāng)分段、分塊。施工順序上先噴墻、后噴拱頂,從下往上噴。為保證噴射混凝土的密實度,混凝土噴嘴應(yīng)做直徑為20cm~30cm的螺旋路徑移動,反復(fù)緩慢地進行噴射??刂扑畨?、壓縮空氣的風(fēng)壓,掌握好噴射距離,避免過多的回彈。如果設(shè)計厚度大于5cm,應(yīng)分兩層進行噴射,第二層需在第一層終凝一個小時之后進行,同時有必要對第一層的混凝土面層進行沖洗。
3.5二次襯砌
二襯的施工一般要等圍巖變形穩(wěn)定之后才能進行,而圍巖穩(wěn)定的判斷要依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,等變形數(shù)據(jù)趨于收斂時方可。在本隧道的施工中,襯砌距離開挖面約為30m~40m之間,一方面能使各工序在空間上互不沖突,同時能保證圍巖在開挖后無支護暴露的時間控制在合理的范圍之內(nèi)。隧道邊墻及拱部二次襯砌的澆筑采用移動式液壓模板臺車和泵送混凝土整體澆筑,以保證二次襯砌的密實,超挖部分采用同級混凝土回填。每模襯砌混凝土連續(xù)澆筑,一次完成。二次襯砌施作時先澆筑仰拱和矮邊墻,再立模進行拱部混凝土澆筑。
3.6施工監(jiān)測
現(xiàn)場施工監(jiān)測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時分析和反饋是及時了解圍巖狀況和隧道安全狀況的基本手段,也是現(xiàn)代隧道施工的重要部分,是新奧法的核心之一。根據(jù)圍巖情況,合理地選擇監(jiān)測斷面、布置監(jiān)測元件,合理頻率的動態(tài)監(jiān)測,實時分析監(jiān)測數(shù)據(jù),判斷圍巖狀況,分析初襯和二襯是否達到隧道設(shè)計要求,并及時地反饋,從而使工程設(shè)計人員和施工人員能夠及時調(diào)整設(shè)計和施工方案。
4結(jié)論
1)施工前的內(nèi)外聯(lián)關(guān)系。
在施工之前主要開展的工作為可行性研究和勘察設(shè)計,以及施工前開展的招投標(biāo)工作。前者涉及的內(nèi)外聯(lián)關(guān)系主要是隧道方案與整個路線工程,以及與自然和社會的相互作用,主要體現(xiàn)為方案與具體設(shè)計的合理性和科學(xué)性。后者主要涉及建設(shè)方與施工方的相互關(guān)系,即建設(shè)方與施工方的合同關(guān)系建立過程,其中關(guān)鍵因素是中標(biāo)價格。
2)施工中的內(nèi)外聯(lián)關(guān)系。
施工階段的和諧性是評價城市隧道工程建設(shè)和諧度的最主要內(nèi)容。這一階段整個工程建設(shè)過程的內(nèi)外聯(lián)關(guān)系可以劃分為實體工程、機構(gòu)人員和資金流轉(zhuǎn)三個方面。實體工程方面:工程建設(shè)活動需要開挖巖土體、擾動地下水環(huán)境,隧道結(jié)構(gòu)與巖土體發(fā)生相互作用;施工過程各部分、各工序發(fā)生相互作用;工程建設(shè)從外部環(huán)境獲取大量的各類材料,又向環(huán)境輸出廢棄材料、廢氣和污水。機構(gòu)人員方面:參與工程建設(shè)的業(yè)主、施工、監(jiān)理、設(shè)計和監(jiān)測檢測等單位及其員工需要開展大量的互動工作,這些工作有管理與被管理、監(jiān)督與被監(jiān)督,以及相互協(xié)作等不同的角色關(guān)系。參與工程建設(shè)的單位還與社會其他單位或個人因材料采購、廢棄物處置、污染物排放、共用其他社會資源等原因發(fā)生互動關(guān)系。資金流轉(zhuǎn)方面:主要表現(xiàn)為承包商向監(jiān)理、業(yè)主單位的資金申報審批,以及業(yè)主向承包商、承包商向材料供應(yīng)商、服務(wù)提供商和勞務(wù)人員提供的資金撥付。資金流轉(zhuǎn)的正確性、合理性和及時性,對工程建設(shè)活動的順利運轉(zhuǎn)也十分重要。
3)施工后的內(nèi)外聯(lián)關(guān)系。
施工后的內(nèi)外聯(lián)關(guān)系主要體現(xiàn)為隧道工程為社會提供服務(wù),以及運營者對隧道進行的管理維修。隧道工程為社會提供服務(wù):隧道方案越合理、自身狀況越好,可以為社會經(jīng)濟發(fā)展提供的服務(wù)就越好,經(jīng)濟社會效益越明顯。隧道工程的管理維護:管理維護一方面有利于保持隧道的健康狀態(tài)和服務(wù)水平;另一方面需要花費一定的成本、對隧道運營產(chǎn)生一定的影響。過多、過頻繁的維護和病害治理,說明隧道工程本身的建設(shè)質(zhì)量存在不足。
2城市隧道和諧性的表現(xiàn)形式及影響因素
城市隧道工程建設(shè)的和諧性可以從技術(shù)、經(jīng)濟、社會和環(huán)境等四個系統(tǒng)得以體現(xiàn),不同系統(tǒng)中又可細分為若干個方面,每個方面和諧性的影響因素不盡相同,相互之間可能存在重疊。
2.1城市隧道和諧性的表現(xiàn)形式
1)技術(shù)系統(tǒng)的和諧主要表現(xiàn)為安全、質(zhì)量和進度三方面有保障。
安全方面包括不發(fā)生各種形式的安全事故,不因安全事故造成財產(chǎn)損失和人員傷亡;質(zhì)量方面包括不出現(xiàn)各種類型的質(zhì)量問題,工程各部分功能正常、系統(tǒng)相互協(xié)調(diào);進度方面包括工程總進度得以保障,各分項或分部工程得到協(xié)調(diào)一致的推進。
2)經(jīng)濟系統(tǒng)的和諧性主要體現(xiàn)為業(yè)主(代表政府或社會)、承包商(機構(gòu))和參與建設(shè)的員工在經(jīng)濟上取得好的效益。
業(yè)主方面主要為獲得合理最大化的投資回報,按時據(jù)實向承包商支付各項費用,不因安全、質(zhì)量或進度等問題產(chǎn)生額外費用;承包商方面主要體現(xiàn)為在保證安全、質(zhì)量的前提下獲得最大的經(jīng)濟效益,不因安全、質(zhì)量和進度問題額外增加成本;員工方面主要體現(xiàn)為按時獲得與付出勞動相對應(yīng)、與區(qū)域或行業(yè)收入水平相協(xié)調(diào)的勞動報酬,不因窩工、違規(guī)作業(yè)、工傷事故等造成不必要的損失。
3)社會系統(tǒng)的和諧性主要體現(xiàn)為外聯(lián)關(guān)系、機構(gòu)關(guān)系協(xié)調(diào)和員工關(guān)系等三方面處于協(xié)調(diào)、順暢狀態(tài)。
外聯(lián)關(guān)系方面體現(xiàn)為工程建設(shè)有效避免對外部單位與個人的干擾、破壞,能夠獲得外部單位與個人的支持。機構(gòu)關(guān)系方面體現(xiàn)為所有參建單位恪守本職工作,相互合作與支持,不因相互協(xié)調(diào)不暢導(dǎo)致正常施工中斷、延誤問題的正常處理等。員工關(guān)系方面體現(xiàn)為所有參與建設(shè)的管理者、技術(shù)人員和工人互相尊重、理解和支持,相互交流溝通順暢,能夠和諧共處。
4)環(huán)境系統(tǒng)的和諧性主要體現(xiàn)為資源消耗水平低、污染物得到有效控制和處理、施工環(huán)境擾動得到控制。
在資源消耗水平方面主要體現(xiàn)為工程建設(shè)消耗的各類建筑材料較少、能耗和用水量較低;在污染控制水平方面主要體現(xiàn)為產(chǎn)生的污染較少,并得到及時有效的處置,由于工程建設(shè)參數(shù)的廢棄物較少等。施工擾動控制水平和諧性在施工擾民控制方面主要體現(xiàn)為施工產(chǎn)生的振動、噪聲等對周邊居民及單位的影響得到有效控制,對周邊景觀的破壞得以控制并及時得到修復(fù)。
2.2城市隧道和諧性的影響因素
通過城市隧道工程建設(shè)內(nèi)外聯(lián)關(guān)系的分析,城市隧道和諧性的影響因素可以歸納為以下15個方面:方案社會評價水平(C1)、施工中標(biāo)價格水平(C2)、參建機構(gòu)資信水平(C3)、安全事故控制水平(C4)、質(zhì)量缺陷控制水平(C5)、設(shè)計變更控制水平(C6)、施工工期控制水平(C7)、反饋決策順暢水平(C8)、企業(yè)財務(wù)健康水平(C9)、員工薪酬發(fā)放水平(C10)、內(nèi)聯(lián)關(guān)系協(xié)調(diào)水平(C11)、外聯(lián)關(guān)系協(xié)調(diào)水平(C12)、廢棄物處置水平(C13)、污染物處置水平(C14)、景觀修復(fù)營造水平(C15)。
3城市隧道和諧度的層次分析法評價
城市隧道工程建設(shè)和諧度的評價是一個多指標(biāo)綜合評價問題,可以采取層次分析法、模糊數(shù)學(xué)法等方法進行評價,本文采取層次分析法進行分析。層次分析法的基本思想是將復(fù)雜的問題分解為若干個層次,在比原來系統(tǒng)簡單很多的層次上逐步分析。通過比較若干因素對同一目標(biāo)的影響,把決策者的主觀判斷用數(shù)量的形式表達和處理,從而確定它在目標(biāo)中的比重。層次分析法的主要流程為:明確問題建立層次結(jié)構(gòu)模型利用成對比較法構(gòu)造判斷矩陣進行層次排序,獲得權(quán)向量進行一致性檢驗完成層次總排序以及一致性檢驗獲得最優(yōu)系統(tǒng)方案。
3.1遞階層次模型的構(gòu)建
根據(jù)層次分析法理論,構(gòu)建四個層階的遞階層次模型分析模型。城市隧道工程建設(shè)的綜合和諧度為第一階(最終目標(biāo)層H),并將其分為技術(shù)(HT)、經(jīng)濟(HC)、社會(HS)和環(huán)境(HN)四個二階目標(biāo)層。第三層為指標(biāo)層,共包括12個方面的準(zhǔn)則(T1~C9),即安全管理指標(biāo)、質(zhì)量管理指標(biāo)、進度管理指標(biāo)、業(yè)主經(jīng)濟指標(biāo)、施工經(jīng)濟指標(biāo)、員工經(jīng)濟指標(biāo)、外聯(lián)關(guān)系指標(biāo)、機構(gòu)關(guān)系指標(biāo)、員工關(guān)系指標(biāo)、資源消耗指標(biāo)、污染控制指標(biāo)、擾民控制指標(biāo)。指標(biāo)層為影響城市隧道工程建設(shè)和諧度的15種影響因素(C1~C15)。
3.2指標(biāo)層權(quán)重的確定
應(yīng)用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重的方法為:利用分級比較標(biāo)度方法,列出上層指標(biāo)與下層相關(guān)性,由被調(diào)查者采取兩兩比較的方法,給出判斷矩陣。然后求出判斷矩陣的特征向量和特征值,進行一致性檢驗。
3.3和諧度等級的確定
根據(jù)和諧度的評價值,按照表1確定其評價等級。具體實施時,可以由政府或其他主管單位研究提出對工程最后的和諧度指標(biāo)和等級要求進行明確,確定經(jīng)濟和行政獎懲方案,形成有據(jù)可查的文件?;蛴山ㄔO(shè)單位在施工招標(biāo)和合同談判中對工程最后的和諧度指標(biāo)和等級要求進行明確(此時需要修正一些與施工單位無關(guān)的指標(biāo)),確定經(jīng)濟和行政獎懲方案,作為合同條款的一部分。
4某城市隧道和諧度評價實例
1)工程概況。
某城市隧道全長1823m(左線913m,右線910m),隧道進出口位于不設(shè)超高的大曲線半徑上,左右設(shè)計線相距約30m~50m,屬于間距較小的分離式隧道。隧道按城市Ⅱ級快速干道設(shè)計;雙向四車道,單向行車,設(shè)非機動車道及人行道;設(shè)計時速40km/h,設(shè)計荷載:公路—Ⅰ級;隧道凈寬14.50m,凈高5.0m。
2)指標(biāo)權(quán)重的調(diào)查分析。
為確定城市隧道工程建設(shè)和諧度的指標(biāo)權(quán)重,邀請上級主管單位和全體參建單位對和諧城市隧道建設(shè)工作進行了分析。與會25位代表(上級主管單位6名,業(yè)主6名,施工單位6名,監(jiān)理和設(shè)計單位各3名,監(jiān)測檢測單位1名)參加了各因素重要程度的調(diào)查。與會人員分別填寫了各層指標(biāo)重要性調(diào)查表,其中準(zhǔn)則層與措施層的關(guān)系采取開放形式,即每一個準(zhǔn)則元素與哪些措施元素相關(guān),由被調(diào)查者自己確定,在數(shù)據(jù)分析時,最多計入6種排位靠前的因素。通過對上述調(diào)查進行分析,得到了各指標(biāo)對總目標(biāo)的權(quán)重。
3)和諧度評價。
該隧道建設(shè)完成之后,項目建設(shè)單位對各方面工作進行總結(jié),召開和諧隧道建設(shè)總結(jié)評估會議。上級管理單位、參與建設(shè)單位、周邊企業(yè)和市民代表等35人參與了總結(jié)評估。根據(jù)和諧度與和諧度等級的對應(yīng)關(guān)系,該隧道工程建設(shè)評定為“和諧”。
5結(jié)語
巖堆體的形成條件是多樣的,形成途徑主要有兩個,一是由千枚巖、泥質(zhì)頁巖以及各種板巖、片巖等軟弱且易風(fēng)化的巖層所組成的大坡度山坡;二是在構(gòu)造帶的交接部位,經(jīng)多次地殼運動,因巖層遭遇強烈破壞,巖石風(fēng)化剝落在山腳而形成的巖堆。巖堆的形成發(fā)展過程可分為三大階段:①母巖崩解;②風(fēng)化產(chǎn)物的搬運;③風(fēng)化物的堆積。與此相適應(yīng),巖堆的形成過程可劃分為與上述三個階段相對應(yīng)的三個區(qū)域,分別是:A-供給區(qū);B-搬運區(qū);C-堆積區(qū)。通過查閱云南省昭通地區(qū)高速公路沿線巖堆的踏勘和地質(zhì)資料,該地區(qū)巖堆形成過程如下:①在地殼板塊運動過程中,地層受構(gòu)造擠壓作用而隆起抬升,形成陡峭山峰;②在逆層邊坡側(cè),巖層斷裂出露,形成軟弱泥巖與堅硬巖層(砂巖或灰?guī)r)的交替結(jié)構(gòu);③由于軟弱泥巖易于風(fēng)化,碎裂塊體沿邊坡滾落逐漸在坡腳或突出坡臺堆積;④懸空硬巖在外力和風(fēng)化作用下斷裂,沿邊坡滾落與軟巖風(fēng)化物混合形成堆積體;⑤隨上部堆積體的增加,在降雨等因素作用下,巖堆體逐漸密實,并可能形成向下的滑動趨勢;⑥巖堆體趨于穩(wěn)定。
2巖堆體特征
2.1外部特征
巖堆體主要分布在山嶺區(qū)的陡坡上或山麓下,巖堆體深度變化很大,上部較疏松,中下部較密實,深度一般在10~45m,甚至更深。其縱斷面一般呈各種形狀的三角形,主要由巖堆基底傍依區(qū)和巖堆坡面所圍成的三角形區(qū)域組成。1~3分別表示為巖堆基準(zhǔn)面(基底),支承(傍依)區(qū)和巖堆坡面。受地下水影響,巖堆體底部與基巖接觸面處一般有可塑狀低液限黏土夾碎石軟層。一般而言,上下陡中間緩型巖堆的穩(wěn)定性最好,其次是單面坡型,上陡下緩型巖堆穩(wěn)定性最差。巖堆體坡面形狀,即平面形態(tài)。巖堆體大小和范圍極不一致,其面積少則幾十平方米,大則幾平方公里。其平面形態(tài)主要有楔形、三角形、舌形、半圓形、梨形、梯形等類型。圓形巖堆相對最穩(wěn)定,而舌形巖堆和梨形巖堆穩(wěn)定性最差。
2.2內(nèi)部特征
巖堆體上部覆蓋層為黏土夾碎石,下部為塊石土夾黏土,巖堆主要由千枚巖、泥巖、頁巖、板巖和片巖的風(fēng)化產(chǎn)物與砂巖、石灰?guī)r和花崗巖等的巖塊堆積而成。碎屑巖類巖堆由砂巖質(zhì)塊(碎)石和玄武巖塊(碎)石組成,塊石含量70%~80%。碳酸鹽巖類巖堆由灰?guī)r質(zhì)、白云巖巖質(zhì)塊(碎)石組成,塊石含量80%~90%。
3巖堆體力學(xué)參數(shù)
盡管巖堆體的力學(xué)性質(zhì)研究十分困難,但是研究者依然取得了一些有價值的成果,vallejo等對砂石~黏土混合材料的孔隙度與抗剪強度進行了研究,得出混合材料的抗剪強度與砂石、土的比例有關(guān),當(dāng)砂石的重量比小于40%時,材料抗剪強度主要由黏土的抗剪強度控制;當(dāng)砂石的重量比介于40%~75%之間,材料抗剪強度由砂石的摩擦阻力和黏土的抗剪強度共同控制;當(dāng)砂石的重量比超過75%時,材料抗剪強度主要由砂石的摩擦阻力控制;混合體抗剪強度隨含石率增加而增加??梢愿鶕?jù)現(xiàn)場巖堆體的坡度來初步判斷巖堆體的摩擦角。巖堆的含石率較高,巖堆表面坡度一般也較大;相反,坡度相應(yīng)變小;隨著巖堆的增加以及雨水的作用,將逐漸密實,因此對早期的巖堆,其穩(wěn)定性高。巖堆體整體松散,其粘聚力低,巖堆體的粘聚力為大約8~20kPa。
4巖堆體對隧道施工的影響
在穿越巖堆體隧道的施工中,導(dǎo)致進洞困難的根本原因有兩個方面:一是水患,二是圍巖松散軟弱。施工中的困難具體表現(xiàn)為:卡鉆與孔塌現(xiàn)象,嚴(yán)重影響噴錨支護的施工速度,增加施工成本;錨固力不足、坍塌現(xiàn)象、邊坡失穩(wěn)、涌水現(xiàn)象、流砂現(xiàn)象。
5巖堆體隧道施工控制措施
針對以上問題,在巖堆體隧道施工過程中,采取的防治措施主要有兩大原則。一是,隧道防排水設(shè)計原則:“以排為主,堵、截、防、排相結(jié)合”;二是,隧道開挖原則:“減少對圍巖的擾動、先護后挖、密閉支撐、邊挖邊封閉”。具體措施包括:
1)對于施工過程中的成孔困難。采用錨桿鉆機跟管鉆進的方法、套管跟進取代管棚,此外還可采用小導(dǎo)管徑向注漿取代中空錨桿徑向注漿的方法;
2)針對錨固力不足的問題。采用管錨與注漿聯(lián)合支護技術(shù),全面調(diào)動了圍巖自身承載能力,是目前解決巖堆體支護問題的最有效手段;
3)對于邊仰坡失穩(wěn)及圍巖軟弱問題。主要是進行小導(dǎo)管注漿、網(wǎng)噴支護處理邊坡;
4)對洞內(nèi)流沙。開挖時應(yīng)準(zhǔn)備草束或麻袋,隨時堵塞縫隙,以免漏砂引起坍塌;
5)針對失穩(wěn),偏壓問題。在巖堆體中隧道施工,采取大管棚注漿超前支護,短進尺,弱爆破,及時施作加強型的初期支護,鎖腳錨桿,盡早成環(huán),形成封閉結(jié)構(gòu)。
6結(jié)束語
1)現(xiàn)有的成果主要是針對具體實際巖堆邊坡的綜合治理進行研究,對于巖堆的形成條件、機理、幾何特征及變形規(guī)律,以及巖堆的破壞模式和破壞機理方面的研究較少,在機理分析的基礎(chǔ)上提出標(biāo)準(zhǔn)化施工方案及其基本施工措施的研究更少,有待深入研究;
2)巖堆體作為山區(qū)的一種不良地質(zhì),必須根據(jù)其特殊性查明其固有性質(zhì),同時還須查明周圍環(huán)境條件對巖堆穩(wěn)定性的影響;
首先,處理地基。在挖基坑的時候,要想防止挖掘過度就要提前做好規(guī)劃,掌握好比例,要不就會發(fā)生地基下沉的問題,這些問題一旦出現(xiàn)就會嚴(yán)重的影響到后續(xù)的建設(shè)工作,使得項目的品質(zhì)受到很大的干擾。在挖掘的時候要清理好基底,而且平整得當(dāng)、在挖掘工作結(jié)束之后要測試其受力能力,如果達標(biāo)才可以開展后續(xù)的建設(shè)工作。其次,捆扎鋼筋。此項工作要按照圖紙的規(guī)定來開展,要明確鋼筋的類型和總數(shù)尺寸等等,還應(yīng)該做好測量工作,要保證整個時期都有專門的監(jiān)管者,以此來確保項目的品質(zhì)不受干擾。還要選擇合理的焊接措施。捆扎好之后要適當(dāng)?shù)奶畛洌ǔL畛渖皾{和土壤,這樣做的目的是提升器穩(wěn)定性。再次,控制好模板。在進行模板建設(shè)工作時,要做好模板加工工作,而且要使用定型模,使用腳手架來輔助。模塊要采用截面設(shè)計的形式,鋼管采用腳手架形成斜向支撐,在具體工作的時候要認(rèn)真的掌控好該項內(nèi)容,否則就會干擾項目的品質(zhì)。最后,做好混凝土施工工作。在此時期,要在基底處和模板有效對接,為了防止?jié)B漏通常用砂漿來圍堵。同時此舉還能避免場地發(fā)生塌陷。在具體的工作時,要結(jié)合材料的特點做好保護工作,避免其破損。在拆除模板之后,要進行臺身的維護工作,要在其表層遮蓋一層塑料薄膜,同時還要確保它的邊角和表層不受撞擊,確保平整。
2橋梁涵洞隧道施工技術(shù)
2.1橋梁涵洞隧道明洞施工技術(shù)
(1)材料方面的規(guī)定。通常規(guī)定泥沙以及水等材料的品質(zhì)要合乎相關(guān)的規(guī)定。在氣溫較低的區(qū)域要做好抗凍測試工作。對于防水的材料還要測試它的防水能力。
(2)工藝方面的要求。在開展工作之前的時候要認(rèn)真的測繪放樣,要掌控好基槽的挖掘力度。洞1:3段及基槽開挖支護:洞口明挖可采用敞口放坡法施工?;孜锾郊俺休d力試:使用地質(zhì)雷達對基底進行探測,并用重型動力觸探儀對基底進行承載力試驗。仰拱混凝土:基底承載力滿足設(shè)計要求后應(yīng)及時澆注仰拱混凝土。
2.2鋼支撐施工技術(shù)
第一,材料品質(zhì)方面的規(guī)定。要保證支撐使用的材料的品質(zhì)良好,通常支撐是集中制造的,在場地中直接安放。而且在用之前的時候要對其調(diào)直處理,還要清理污漬。第二,工藝方面的規(guī)定。要認(rèn)真的檢測斷面。對挖掘平面檢測,假如出現(xiàn)過度挖掘或是挖掘力度不夠的情況,就要對挖掘平面再次處理,確保挖掘平面合乎規(guī)定。在其達標(biāo)之后就要盡快的噴射混凝土。同時還要明確鋼架的方位。
3結(jié)束語
本隧道施工采用暗挖噴錨構(gòu)筑法施工,具體的支護結(jié)構(gòu)采取為:Ⅳ級圍巖采用φ42超前導(dǎo)管(超前支護)+φ25中空注漿錨桿和φ22早強砂漿錨桿+鋼筋網(wǎng)+H14格柵拱架+噴砼支護;Ⅲ級圍巖采用φ22藥卷錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴砼支護。支護施工流程方案采取為,先沿開挖輪廓線施作超前導(dǎo)管,開挖后立即噴射混凝土3~5cm進行臨時支護,然后打設(shè)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、架設(shè)鋼拱架,完成后復(fù)噴砼至設(shè)計厚度,進入下一循環(huán)。
1.1錨桿施工
本隧道工程的錨桿采用了φ25中空注漿錨桿和φ22藥卷錨桿,錨桿的布置范圍和間距根據(jù)施工情況進行確定,并根據(jù)鉆孔情況作出標(biāo)記。本工程采取YT28風(fēng)鉆鉆孔進行鉆孔施工,在鉆孔前在鉆桿上標(biāo)明錨桿的長度,以便控制鉆孔深度,鉆孔完后采用高壓風(fēng)吹孔,吹盡孔內(nèi)積水和巖粉。對于本工程的中空錨桿施工,要求φ25中空注漿錨桿由全螺紋中空桿等關(guān)鍵配件組成。
1.2鋼拱架施工
采取全站儀準(zhǔn)確測設(shè)格鋼拱架位置(位于隧道法線方向),并用紅油漆準(zhǔn)確標(biāo)注拱頂、拱腳和邊墻等控制點位置,設(shè)置足夠的定位錨桿。初噴砼后,安設(shè)鋼拱架,沿預(yù)先標(biāo)注點對正安設(shè)。安設(shè)縱向連接鋼筋:鋼架與鋼架之間用直徑為φ22mm的螺紋鋼筋沿著縱向連接起來,環(huán)向間距為1.0米,增強鋼架的整體穩(wěn)定性。為保證鋼拱架的穩(wěn)定性,可在邊墻鋼拱架接頭處設(shè)兩根長3.0m的φ22藥卷鎖腳錨桿。
1.3噴射砼施工技術(shù)
為了進一步減少粉塵,全面提高噴射砼的質(zhì)量,隧道采用濕噴法施工,砼在洞外拌合站拌合,砼罐車運輸至洞內(nèi)卸入TK-961濕噴機料斗,人工抱噴嘴濕噴。
(1)材料及配合比。水泥采用425#普通硅酸鹽水泥。每立方米用量380kg,使用前做強度復(fù)查試驗。砂采用人工砂,要求砂粒的平均粒徑為0.35~0.5mm,細度模數(shù)大于2.5,含水率為5~7%,使用前過篩。碎石要求采用的粒徑在15mm以內(nèi),含水率控制在2%,級配良好,使用前篩洗干凈。施工所采用的水,要求其不含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì),不得使用污水,PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按SO42-計超過水重1%的水,使用前進行水質(zhì)分析。經(jīng)試驗確定,噴射第一層時可采用水泥:砂:石=1:2:(1.5~2),水灰比0.4~0.5。
(2)施工工藝。先送風(fēng),后打開速凝劑,然后開始進料。
(3)施工控制技術(shù)。噴射混凝土施工采取分段、分片由下而上順序進行,巖面有較大凹洼時,應(yīng)先噴凹處找平。噴射施工前,埋設(shè)標(biāo)志或利用錨桿外露長度以控制噴射混凝土的厚度。隧道開挖后立即對巖面噴射砼,以防巖體發(fā)生松弛。后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進行,若終凝后間隔1h以上再次噴射時,受噴面應(yīng)用風(fēng)、水清冼。噴嘴應(yīng)與受噴面保持垂直,同時與受噴面保持一定的距離,一般取1.0~1.5m。新噴射的混凝土按規(guī)定灑水養(yǎng)護。
(4)噴射砼。是用噴射法施工的混凝土。噴射混凝土有"干拌"和"濕拌"兩種施工法,一般采用"干拌"法。它是漿水泥、砂及最大粒徑小于25毫米的石子按一定比例拌合后,裝入噴射機,用壓縮空氣將干混合料沿管路輸送至噴頭處,與水混合并以40~60米/秒的高速噴射至作業(yè)面上。濕拌法則是將原材料預(yù)先加水拌和后噴射。噴射混凝土施工時,由于水泥顆粒與集料互相撞擊,連續(xù)擠壓,以及采用較小的水灰比,從而使混凝土具有足夠的密實性、較高的強度和較好的耐久性。全部粗骨料與水泥加入攪拌機內(nèi)先拌和,加入1/3含有加氣劑的水,隨后再加入砂和1/3含有減水劑的水,最后按坍落度要求加入另一部分水。在全部加入后持續(xù)4min即可輸入濕噴機噴射。
1.4鋼筋網(wǎng)
鋼筋網(wǎng)可以現(xiàn)場綁扎,也可以預(yù)先按設(shè)計網(wǎng)格尺寸要求制成1×2米的鋼筋網(wǎng)片,運至現(xiàn)場后將其焊接在錨桿端上,在巖面噴射一層混凝土后再進行,并在錨桿安設(shè)后進行。
2結(jié)語
鐵路隧道工程建設(shè)具有多種不確定性因素,給隧道施工帶來潛在的風(fēng)險。所以,各參建方、特別是施工方加強隧道施工中的風(fēng)險管理、強化管理人員和施工人員的風(fēng)險意識、加強風(fēng)險管理體系建設(shè),采取有效措施識別風(fēng)險、預(yù)防風(fēng)險、應(yīng)對風(fēng)險和處理風(fēng)險,是保證工程項目順利建成的關(guān)鍵,對實現(xiàn)風(fēng)險管理目標(biāo)和總體效益具有重要意義。
2隧道施工風(fēng)險管理內(nèi)容和過程
隧道施工風(fēng)險管理的內(nèi)容和過程大體歸納為風(fēng)險識別、風(fēng)險分析、風(fēng)險評估和風(fēng)險應(yīng)對4個方面。
2.1風(fēng)險識別
鐵路隧道工程施工的風(fēng)險識別就是在諸多的影響因素中抓住主要因素,從而辨識出可能影響隧道工程建設(shè)質(zhì)量、安全、工期、費用、環(huán)境等目標(biāo)的風(fēng)險因素。識別內(nèi)容包括在施工過程中,哪些風(fēng)險應(yīng)當(dāng)考慮,引起這些風(fēng)險的因素有哪些,這些風(fēng)險的后果及其嚴(yán)重程度如何。識別的原則是收集和研究資料、確定分析方法、確定隧道施工風(fēng)險的主要類型、分析主要風(fēng)險的構(gòu)成、建立風(fēng)險系統(tǒng)及采取的應(yīng)對措施等。
2.2風(fēng)險分析
進行隧道施工風(fēng)險分析,有助于確定不確定因素變化對施工方案的影響程度,有助于確定工程造價對某一特定因素變動的敏感性。所以要針對施工方案中存在的不確定性因素,分析其對實際環(huán)境和施工方案的敏感程度,預(yù)測并估算相關(guān)數(shù)據(jù)和采取預(yù)防措施的費用,或在不同情況下得到的收益以及不確定性因素各種機遇的概率,對此作出正確的判斷等。
2.3風(fēng)險評估
在識別和分析可能發(fā)生的風(fēng)險事件后,要對其進行相應(yīng)的風(fēng)險評估。風(fēng)險評估就是對發(fā)生風(fēng)險的概率及其破壞性后果做出評價。隧道施工風(fēng)險評估是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng),在施工前期,要針對地質(zhì)等不確定性因素,通過定性的風(fēng)險評估方法對影響施工的關(guān)鍵因素進行預(yù)測,為制定和優(yōu)化施工方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);在施工過程中要針對地質(zhì)信息、周圍環(huán)境及設(shè)計目標(biāo)等,選用定量的風(fēng)險評估方法進行全面準(zhǔn)確的評估。定性的評估方法有層次分析法和專家調(diào)查法等,定量的風(fēng)險評估方法有敏感性分析法和風(fēng)險矩陣法等,本文將采用風(fēng)險矩陣法對石長鐵路柞樹灣隧道施工進行風(fēng)險評估。
2.險應(yīng)對
風(fēng)險應(yīng)對是指在確定了施工中可能存在的風(fēng)險后,在分析出風(fēng)險概率及其風(fēng)險影響程度的基礎(chǔ)上,根據(jù)風(fēng)險性質(zhì)、項目設(shè)計參數(shù)、項目總體目標(biāo)和對風(fēng)險的承受能力而制定應(yīng)對措施,將存在的風(fēng)險降到最低或可控制范圍內(nèi)。風(fēng)險應(yīng)對措施有風(fēng)險回避、風(fēng)險控制、風(fēng)險分擔(dān)、風(fēng)險自留和風(fēng)險轉(zhuǎn)移等。
3石長鐵路柞樹灣隧道施工風(fēng)險識別與分析
3.1工程概況
柞樹灣隧道位于長沙市開福區(qū)新港鎮(zhèn),屬于石門至長沙鐵路增建第二線工程中的聯(lián)絡(luò)線隧道,用于連接京廣線與石長鐵路,隧道起訖里程為BXDK1+865~BXDK3+929,全長2.064km。其中明洞1.284km,暗洞780m,洞身最大埋深17m左右。柞樹灣隧道下穿長沙繞城高速公路,在BXDK2+520~+540段與既有石長鐵路下行線垂直相交,在BXDK2+585~+615段與京廣鐵路、撈霞聯(lián)絡(luò)線相交,在BXDK2+670~+705段與石長鐵路上行線成110°夾角相交,在BXDK3+760~+840段與長沙市主干道金霞路(芙蓉北路)近似垂直相交。該隧道地理條件復(fù)雜,地質(zhì)條件較差,基本為Ⅴ級圍巖~Ⅵ級圍巖,地面有水塘及大量民房,施工難度大,安全要求高。
3.2施工風(fēng)險識別與分析
在施工準(zhǔn)備階段,首先收集該隧道地段的水文和地質(zhì)資料、設(shè)計和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、下穿鐵路和公路及其他建筑物的情況,針對編制的施工方案和擬采用的工法等,對所需資料進行全面分析。根據(jù)施工圖設(shè)計階段所做的風(fēng)險評估結(jié)果和相關(guān)資料以及合同中反饋的有關(guān)信息,針對現(xiàn)場情況和施工水平對施工中可能發(fā)生的風(fēng)險進行了識別,歸納起來分為2類,施工技術(shù)風(fēng)險和施工管理風(fēng)險。該隧道施工管理風(fēng)險包括施工進度風(fēng)險、項目成本風(fēng)險、施工質(zhì)量風(fēng)險和安全風(fēng)險。施工進度風(fēng)險主要指現(xiàn)場環(huán)境條件和施工過程中存在不確定因素會導(dǎo)致工期延誤;項目成本風(fēng)險指直接成本和間接成本控制不當(dāng)會導(dǎo)致工程投資增加;施工環(huán)境發(fā)生變化,管理人員和施工人員責(zé)任心不強,施工機械操作不當(dāng),施工方案存在不確定因素都會引發(fā)施工質(zhì)量風(fēng)險;防范措施不到位,施工過程中發(fā)生塌方、涌水、觸電、火災(zāi)、爆炸、機械傷害等安全事故,會引發(fā)安全風(fēng)險。
4柞樹灣隧道施工風(fēng)險評估
采用風(fēng)險矩陣法對柞樹灣隧道施工進行風(fēng)險評估(即采用概率理論對風(fēng)險事件發(fā)生的概率和后果進行評估),先對風(fēng)險評估中的威脅、脆弱性、資產(chǎn)3個基本要素進行識別、并賦值,從而確定風(fēng)險事件中威脅出現(xiàn)的頻率、脆弱性嚴(yán)重程度、資產(chǎn)的價值3個評估指標(biāo)值;然后根據(jù)風(fēng)險基本要素識別的結(jié)果和矩陣法原理,由威脅出現(xiàn)的頻率和脆弱性嚴(yán)重程度計算風(fēng)險發(fā)生的概率值,由脆弱性嚴(yán)重程度和風(fēng)險事件作用的資產(chǎn)價值計算風(fēng)險后果值;最后根據(jù)風(fēng)險發(fā)生的概率值和風(fēng)險后果值確定風(fēng)險等級。
5結(jié)束語
項目主要工程內(nèi)容包括主隧道及隧道出、入口路槽明挖段線下工程:
1)隧道為分離式鐵路單線隧道,由2個4.625km的主洞和18個橫通道組成,單個橫通道長約17m;隧道施工總長9556m;
2)西口明挖段長約1165m,主要為石方開挖及擋墻工程;
3)東口明挖段長約960m,主要為鉆孔樁擋墻、土方開挖以及一座抽水泵房工程;招標(biāo)文件規(guī)定可以選擇鉆爆法、TBM工法中的其中一種來進行報價,通過經(jīng)濟技術(shù)比較分析,選擇了鉆爆法。
2項目合作模式
設(shè)計施工總承包模式在國外較流行和成熟,而在我國正處于推廣階段。采用設(shè)計施工總承包模式可以使得設(shè)計方案更貼合實際施工,有效地控制投資,在一定程度上能減少變更設(shè)計和設(shè)計、施工交流不暢的問題,并可以取得縮短建設(shè)周期、降低建設(shè)成本、提高工程質(zhì)量的綜合效果,還可使業(yè)主免于處理各種復(fù)雜的協(xié)調(diào)關(guān)系,因此在國際上廣為流行。設(shè)計施工總承包要求承攬單位應(yīng)同時具有相應(yīng)的設(shè)計和施工資質(zhì)。目前我國同時具有設(shè)計和施工資質(zhì)的企業(yè)并不多,因此參與國外項目投標(biāo)一般采用聯(lián)合體模式,由兩家或兩家以上單位優(yōu)勢互補。該項目投標(biāo)采用了國內(nèi)慣用的聯(lián)合體投標(biāo)模式,為了減小國內(nèi)大量勞務(wù)人員輸出的難度,對一些分項工程或者專項工程進行了分包,構(gòu)成了一個復(fù)雜而系統(tǒng)的設(shè)計施工總承包模式。特別注意的是,由于分包單位眾多,同一條隧道的不同施工工序由不同單位完成,工作面矛盾、施工組織沖突等問題需及時協(xié)調(diào),因此中標(biāo)后總承包單位的協(xié)調(diào)、組織工作需尤其重視。該隧道項目采用中方公司———A公司與外方當(dāng)?shù)毓窘M成聯(lián)合體的合作模式。A公司與一家以色列公司組成聯(lián)合體共同管理項目,中外雙方在聯(lián)合體中所占股份50%∶50%。
3合同單價的調(diào)整和工程量清單特點
報價方式分總價合同方案和單價合同方案,該項目采用了單價合同方案。由于該項目擬定采用的隧道工程的施工方法為NATM(鉆爆法),投標(biāo)報價階段僅能獲得招標(biāo)方提供的粗略的不同巖石長度和巖石質(zhì)量分級,不能保證施工中實際情況完全與之相符,為了方便后期施工中變更設(shè)計或者索賠工作的進行,因此該項目投標(biāo)采用單價合同方案。合同額將來會根據(jù)圍巖質(zhì)量情況進行相應(yīng)調(diào)整,好的巖石會減少延期付款,差的巖石業(yè)主會追加付款。另外,在投標(biāo)報價過程中,該項目的工程量清單與國內(nèi)的工程量清單有一些不同之處,以色列的工程量清單相對來說比較粗。例如,在土方開挖部分,以色列的工程量清單會顯示每單位長度的價格,而國內(nèi)的工程量清單則要詳細很多,分為土方開挖、出砟運輸、支護、排水、爆破等等分項,分別給出價格,最后整合出單位長度的價格。
4項目重點及難點
以色列的很多基礎(chǔ)設(shè)施項目均采用歐美等發(fā)達國家的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),項目標(biāo)準(zhǔn)要求高。該項目也不例外,其特點主要有如下幾點:
4.1付款條件
該工程工期控制緊,采用劃分非常詳細的里程碑付款。該項目按照里程碑事件申請付款,申請45天后的每月10號或25號付款。該項目總工期39個月,里程碑劃分如下:
1)完成三個階段的設(shè)計,共計價3次;
2)根據(jù)進洞需要完成洞外工程并完成隧道50m開挖支護,付洞外工程,共計價4次;
3)完成東西明挖段的開挖擋墻工程和完成全部明挖工程,共計價4次;
4)單洞每開挖385m計價一次,共24次;
5)防水及二襯每完成490m計價一次,共19次;
6)混凝土底板每完成925m計價一次,共10次;
7)連接橫通道每完成一座計價一次,共18次;以上合計83個付款里程碑。且根據(jù)不同的施工方式,每個里程碑付款的比例會有所不同。
4.2工期獎罰及項目調(diào)價
在以色列實施項目,業(yè)主一般規(guī)定了非常具體的獎罰制度。該項目獎罰制度為:每提前一個月獎勵合同額0.6%,上限為3.6%;延期完工罰款合同額每月1%,上限為5%。另外,以色列的項目調(diào)價制度有點特殊:80%付款根據(jù)道路造價指數(shù)調(diào)價,20%付款根據(jù)房屋造價指數(shù)調(diào)價。
4.3工程范圍大,單位工程多,分包單位多,協(xié)調(diào)工作大
該工程涉及開挖、支護、出碴、二次襯砌、機電等單位工程,涉及設(shè)計分包商、開挖和支護分包商、二襯防水、二襯鋼筋工程及二襯混凝土工程、土方及洞口明挖分包商等眾多分包單位,有效的協(xié)調(diào)是工程順利進行的關(guān)鍵。該工程隧道施工總長約9556m,沿線環(huán)境復(fù)雜,存在多處斷層、地下水等施工難度較大地段,不確定因素多,施工風(fēng)險高。
4.4必須保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)
在以色列,新建、在建工程,在施工現(xiàn)場架設(shè)混凝土攪拌機(現(xiàn)場設(shè)攪拌站)現(xiàn)場攪拌混凝土審批困難,而只能統(tǒng)一使用商品混凝土。此舉可避免水泥粉塵和噪音污染,而且流水化作業(yè)生產(chǎn)制作,水泥質(zhì)量穩(wěn)定,可以大大提高工程施工質(zhì)量。但這也給施工帶來了一定困難,如商品混凝土的夜間及周末、節(jié)假日供應(yīng)將影響項目工期及成本。經(jīng)過項目部多日的協(xié)調(diào),夜間及周六、節(jié)假日供應(yīng)商品混凝土已解決,沒有大的影響,沒有額外費用。
4.5工人簽證審批嚴(yán)格
但凡在國外承接項目,對于需要大量中國工人完成的項目,中國工人簽證都是一個很關(guān)鍵的問題,必須妥善解決。以色列最近幾年出臺了一系列關(guān)于勞工的政策,對進入以色列的勞工有很多限制。該項目為了解決工人施工問題,通過申請專家簽證,輸出了有限的工人。這不僅限制了勞工輸出的數(shù)量,且在很大程度上大大增加了簽證和工人輸出的成本(專家簽證一年的費用比勞工簽證高)。該工程為了解決工人缺乏的問題,在項目實施過程中,實行了多個單項工程的分包,與國際上其他國家的公司合作,從而很好地緩解了這一矛盾。
4.6爆破材料規(guī)定和限制
以色列爆破用品限制非常嚴(yán)格,所以在使用爆破用品時需要特別注意。
1)爆破材料的運輸、處理、存儲和使用需要根據(jù)相關(guān)法律進行,并需要經(jīng)過勞工部施工監(jiān)督項目經(jīng)理和以色列警察的批準(zhǔn)。如果以色列警察批準(zhǔn)了爆破材料的存儲,監(jiān)督員有權(quán)到訪施工區(qū)爆破材料的存儲,并視察存儲組織和保安。
2)對于進出存儲的爆破材料,承包商需要保持連續(xù)記錄和不斷地監(jiān)督所有數(shù)量的爆破材料以及附近的收發(fā)。項目經(jīng)理或者勞工部監(jiān)督施工的項目經(jīng)理會,根據(jù)自己的決定,隨機抽查這些記錄。如果出現(xiàn)任何情況的偷盜,應(yīng)立即通知警察和監(jiān)督員。
3)項目經(jīng)理對炸藥操作的批準(zhǔn)并不減免承包商對其雇員、監(jiān)督管理人員、現(xiàn)場到訪者或者過路人的安全以及整個施工和財產(chǎn)安全負(fù)責(zé)權(quán)的責(zé)任。任何由于爆破操作造成的對施工、公共財產(chǎn)、安裝財產(chǎn)或者私人財產(chǎn)的損害都必須由承包商自己負(fù)責(zé)賠償。
4)如果警察批準(zhǔn)在隧道內(nèi)存儲炸藥,那么存儲在隧道內(nèi)的炸藥用量不能超過正常施工24h的用量,需要經(jīng)過數(shù)量審查和經(jīng)過勞工部監(jiān)督施工的項目經(jīng)理和以色列警察的批準(zhǔn)。此要求同樣適用于雷管、爆破加速器、導(dǎo)火線和其它進行爆破施工所需要的附件。
5)在隧道內(nèi)存儲炸藥和附件以及存儲細節(jié)需要經(jīng)過勞工部監(jiān)督施工的項目經(jīng)理的特別批準(zhǔn)。如果勞工部的項目經(jīng)理或以色列警察不頒發(fā)這些批文,承包商無權(quán)向以色列鐵路公司進行任何索賠或者要求。
6)在炸藥存儲區(qū)附近30m內(nèi)不得安裝變壓器或者任何會釋放火星的儀器。
7)出現(xiàn)閃電期間所有裝藥必須停止。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞:地鐵防排煙隧道通風(fēng)
1科學(xué)地設(shè)置防排煙設(shè)施及事故狀態(tài)下進行合理的防排煙處置,對于減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有極為重要的意義。
在地鐵站臺、隧道設(shè)置通風(fēng)排煙設(shè)施是由地鐵的建筑結(jié)構(gòu)決定的。與地面建筑相比,地鐵工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜,環(huán)境密閉、通道狹窄,連通地面的疏散出口少,逃生路徑長。發(fā)生火災(zāi),不僅火勢蔓延快,而且積聚的高溫濃煙很難自然排除,并迅速在地鐵隧道、車站內(nèi)蔓延,給人員疏散和滅火搶險帶來困難,嚴(yán)重威脅乘客、地鐵職工和搶險救援人員的生命安全,這是造成地鐵火災(zāi)人員傷亡的最大原因。經(jīng)統(tǒng)計,北京地鐵自1969年至今的34年運營歷史中就曾發(fā)生過151起火災(zāi)。1969年11月11日,北京地鐵客車行至萬壽路東600米處時,在隧道內(nèi)因車下放弧引燃車體起火,造成300多人中毒,3人死亡的重大事故。1987年11月18日英國倫敦地鐵國王十字車站電梯引發(fā)火災(zāi),造成32人死亡、100多人受傷。2003年2月18日韓國大邱市中央路地鐵車站因縱火造成火災(zāi),造成196人死亡、147人受傷。國內(nèi)外地鐵火災(zāi)的歷史充分證明:地鐵車站、客車和隧道不僅會發(fā)生火災(zāi),而且一旦發(fā)生火災(zāi)將很難進行有效的搶險救援和火災(zāi)撲救,極易造成群死群傷的重大災(zāi)害事故。根據(jù)國內(nèi)外地鐵火災(zāi)資料統(tǒng)計,地鐵發(fā)生火災(zāi)時造成的人員傷亡,絕大多數(shù)是因為煙氣中毒和窒息所致。而且地鐵是人員高度密集的公眾聚集場所,恐怖集團、組織、對社會不滿分子均有可能把地鐵作為襲擊的目標(biāo),人為破壞造成的火災(zāi),其損失和影響將更為嚴(yán)重。因此,有地鐵的國家,均對地鐵的通風(fēng)排煙設(shè)施極為重視,不僅將通風(fēng)排煙設(shè)施做為地鐵必備和最為重要的安全設(shè)施,在各自國家的規(guī)范中明確提出了很高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)置要求,而且無一例外在地鐵的站臺、隧道都設(shè)置了機械通風(fēng)排煙設(shè)施。由此可見,在地鐵站臺、隧道科學(xué)地設(shè)置防排煙設(shè)施以及事故狀態(tài)下合理地進行防排煙處置,對于減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有極為重要的意義。
2目前國內(nèi)地鐵站臺、隧道設(shè)置的通風(fēng)和排煙設(shè)施的情況
因建設(shè)年代不同,北京地鐵、上海地鐵、廣州地鐵的通風(fēng)和排煙系統(tǒng)不盡相同??傮w可分為兩類。
第一類是通風(fēng)和排煙同為一個系統(tǒng),即通風(fēng)和排煙系統(tǒng)均由相同的風(fēng)機、消音器、風(fēng)口、風(fēng)道和風(fēng)亭組成。由風(fēng)機的風(fēng)葉進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),來實現(xiàn)系統(tǒng)的送風(fēng)或者排煙。隧道、站臺內(nèi)的煙氣流動方向為沿隧道或站臺水平方向流動。站臺發(fā)生火災(zāi),通風(fēng)排煙方式是站臺隧道入口上部的風(fēng)機反向運轉(zhuǎn),將站臺內(nèi)的煙氣由風(fēng)口吸入風(fēng)道,經(jīng)風(fēng)道盡頭處的風(fēng)亭排到地面;隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi),區(qū)間風(fēng)機反轉(zhuǎn)吸風(fēng),站臺風(fēng)機正轉(zhuǎn)送風(fēng),使隧道內(nèi)煙氣從事故發(fā)生處流向區(qū)間風(fēng)口,經(jīng)風(fēng)口進入風(fēng)道,再從風(fēng)道盡端的風(fēng)亭排到地面。
另一類是通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)分開設(shè)置,各自分別成為相對獨立的系統(tǒng)。即通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)是由各自獨立的風(fēng)機、消音器、風(fēng)道、風(fēng)口(排煙系統(tǒng)含風(fēng)亭)分別組成。進煙口、通風(fēng)口分別設(shè)在站臺行車道上方和站臺集散廳頂部,站臺內(nèi)的煙氣流動為垂直方向流動。
因建設(shè)年代早,北京地鐵的站臺和隧道采用的是通風(fēng)和排煙共為一個系統(tǒng)。上海、廣州地鐵的通風(fēng)和排煙是將兩種方式結(jié)合使用,即隧道內(nèi)采用第一種方式,站臺上采用第二種方式。
國內(nèi)地鐵設(shè)置的通風(fēng)排煙設(shè)施的實際排煙能力至今沒有經(jīng)過重特大火災(zāi)的實踐檢驗。站臺的通風(fēng)排煙設(shè)施在通風(fēng)排煙的設(shè)計能力上,能夠有效解決站臺火災(zāi)的排煙問題。北京地鐵每個站臺及隧道的通風(fēng)排煙系統(tǒng)均采用雙風(fēng)道、雙風(fēng)機,單臺風(fēng)機的設(shè)計排氣量為每小時20萬立方米,(即每分鐘3333立方米,每6分鐘為2萬立方米),每個站臺或隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)的通風(fēng)排煙能力為每小時40萬立方米,北京地鐵多數(shù)站臺的體積為6000立方米至10000立方米。依靠現(xiàn)風(fēng)機能力,僅需1~1.5分鐘即可對站臺內(nèi)空氣實現(xiàn)一次換氣。現(xiàn)《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》對疏散的要求是6分鐘內(nèi)將一列客車及站臺候車乘客疏散完畢。按此要求,在車站乘客6分鐘的疏散時間內(nèi),排煙系統(tǒng)能夠?qū)φ九_實現(xiàn)4~6次換氣。因此北京地鐵站臺的通風(fēng)排煙設(shè)施是具備了足夠的設(shè)計排煙能力。作者雖沒詳細了解上海、廣州地鐵站臺通風(fēng)、排煙系統(tǒng)設(shè)計的具體情況。但上海、廣州地鐵均為九十年代設(shè)計建造的,建設(shè)年代近,且通風(fēng)排煙方式較北京地鐵的通風(fēng)排煙方式更為先進和有效。因此,上海、廣州地鐵站臺的通風(fēng)排煙系統(tǒng)應(yīng)該具備了有效的排煙能力,能夠保證人員的疏散安全。
3地鐵站臺、隧道的通風(fēng)和排煙存在的問題
3.1地鐵隧道在通風(fēng)排煙方面存在嚴(yán)重問題
隧道內(nèi)排煙的原則是沿乘客安全疏散方向相反的方向送風(fēng)。這樣既可以阻止煙氣與人同向流動,又給疏散逃生人員送去新鮮的空氣。地鐵隧道內(nèi)起火部位與客車的位置關(guān)系決定了乘客的疏散方式。而乘客的疏散方式又決定了隧道內(nèi)的排煙方向。因此,隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時,起火部位與客車的位置關(guān)系既決定了乘客的疏散方向,又決定了區(qū)間兩端站臺風(fēng)機和區(qū)間風(fēng)機的送風(fēng)排煙方向。
發(fā)生火災(zāi)時,起火部位與客車大致有三種位置關(guān)系,即起火部位位于車頭、車中或車尾。
當(dāng)起火部位位于車頭時,乘客必然向車尾即后方車站疏散,后方車站的風(fēng)機送風(fēng),前方車站的風(fēng)機排風(fēng),使隧道內(nèi)的煙氣流動方向與乘客的疏散方向相反。
當(dāng)起火部位位于車尾時,乘客必然向車頭方向即前方車站疏散,前方車站的風(fēng)機正轉(zhuǎn)送風(fēng),后方車站的風(fēng)機反轉(zhuǎn)排風(fēng),使隧道內(nèi)的煙氣流動方向與乘客的疏散方向相反。
若火災(zāi)發(fā)生在客車的中部,起火處前部車廂的乘客將向前方車站疏散;起火處后部車廂乘客將向后方車站疏散。無論客車迫停在區(qū)間隧道的任何位置,乘客自然分成兩部分分別向隧道兩端進行疏散。在此種情況下,用地鐵隧道現(xiàn)有的排煙設(shè)施無論采取怎樣的排煙措施,隧道內(nèi)煙氣流向必然與部分乘客的疏散逃生方向相同,威脅同向逃生乘客的生命安全。
由此可見,現(xiàn)在地鐵隧道采用的通風(fēng)和排煙共用一個系統(tǒng)的方式,勢必造成煙氣在排入風(fēng)道前與疏散逃生人員均同處隧道內(nèi),這種通風(fēng)排煙方式既不科學(xué)合理也不安全有效,無法從根本上保證隧道內(nèi)避難人員的安全疏散,因此沒有徹底解決地鐵隧道的通風(fēng)排煙問題。
3.2地鐵風(fēng)機的實際耐火性能以及《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》對風(fēng)機耐火性能的規(guī)定要求過低
《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“火災(zāi)狀態(tài)下不超過150℃時連續(xù)工作1小時”。北京地鐵風(fēng)機的軸溫繼電器的正常工作溫度為90℃,風(fēng)機的實際火災(zāi)工作時間和工作溫度均與《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定相同。然而地鐵的特點及地鐵火災(zāi)的歷史充分證明了:搶險救援力量難以在短時間內(nèi)完成搶險救援工作和滅火作戰(zhàn)任務(wù)。因此《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》對火災(zāi)時風(fēng)機的150℃的最高工作溫度和1小時的工作時間的規(guī)定以及北京地鐵風(fēng)機的實際耐火性能,均不能滿足實際地鐵火災(zāi)的防排煙要求。此外,風(fēng)機的電源箱設(shè)在風(fēng)機房內(nèi),電器線路也沒有經(jīng)過防火保護,火災(zāi)狀態(tài)下風(fēng)機的電源系統(tǒng)必然在短時間內(nèi)被高溫?zé)煔鈸p壞,使風(fēng)機停止運行,無法進行通風(fēng)和排煙。
3.3北京地鐵站臺防排煙設(shè)施不完善
一是沒有實施防排煙分區(qū),二是站臺通向站廳的出口處也未設(shè)擋煙垂幕。
4地鐵站臺、隧道通風(fēng)排煙問題的整改意見
總原則是實施人、煙分流。即在地鐵發(fā)生火災(zāi)時,用設(shè)施將人員和火災(zāi)煙氣有效分隔,使避難人員在無煙氣的環(huán)境中進行避難和逃生。
4.1改變通風(fēng)排煙系統(tǒng)的通風(fēng)排煙方式
在站臺、隧道頂部設(shè)置排煙管道,將通風(fēng)系統(tǒng)和排煙
系統(tǒng)分開設(shè)置,用垂直方向的排煙方式取代水平方向的排煙方式。
因為自下向上是煙氣本身的擴散規(guī)律,且排煙管道內(nèi)氣體的流動降低了煙道內(nèi)部壓力,使隧道和煙道形成壓差,這種“吸啜效應(yīng)”進一步加快了隧道內(nèi)的煙氣進入煙道中的速度,從而提高了排煙效率。此外通過排煙管道也使避難人員和煙氣進行了有效的分隔,從而使避難人員的安全有了更好的保障。
4.2充分利用上下行隧道并行的特點,對現(xiàn)有隧道安全設(shè)施進行改造和完善
應(yīng)在上下行隧道的聯(lián)絡(luò)通道處安裝甲級防火門,使上下行隧道各自成為獨立的防火分區(qū),并在隧道內(nèi)設(shè)置應(yīng)急事故照明和蓄光型或蓄電池型疏散導(dǎo)流指示標(biāo)志,使上下行隧道相互作為緊急事故避難通道。保證事故狀態(tài)下,避難人員能夠盡快由起火隧道疏散到非起火隧道。這樣不僅可以使避難人員免受起火隧道中煙氣的傷害,而且能夠在非起火隧道中進行安全有序的逃生。
4.3完善地鐵站臺的防排煙設(shè)施
在站臺按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置防排煙分區(qū),在站臺通向站廳的樓梯口處設(shè)置擋煙垂幕。
4.4提高地鐵排煙風(fēng)機及其供電設(shè)施的整體耐火性能
提高規(guī)范對地鐵排煙風(fēng)機耐火性能的標(biāo)準(zhǔn),提高地鐵排煙風(fēng)機的實際耐火性能。將設(shè)置于風(fēng)機房內(nèi)的風(fēng)機電源箱遷出風(fēng)機房;對風(fēng)機房內(nèi)的電氣線路進行耐火保護,提高電氣線路的實際耐火性能。從而使地鐵排煙風(fēng)機的整體性能真正能夠滿足防止重特大火災(zāi)的實際需要。