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關(guān)鍵詞:軟土地區(qū);聯(lián)絡(luò)通道;勘察要點(diǎn)
在整個(gè)地鐵隧道工程中,有多個(gè)聯(lián)絡(luò)通道將一段段承載路程的主隧道相連接,地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道具有安全通行、及時(shí)逃生等重要作用。而在整體地鐵隧道的建筑中,聯(lián)絡(luò)通道的建筑重要性一般不受主要重視。但在上海地鐵四號(hào)線隧道崩塌事故發(fā)生后,地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道的建設(shè)與勘察等工作備受重視。而通過(guò)上海地鐵隧道事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn),造成事故的原因有三大塊。一個(gè)是由于聯(lián)絡(luò)通道土層的結(jié)構(gòu)問(wèn)題;一個(gè)是由于土層水文地質(zhì)的問(wèn)題;另一個(gè)是由于周圍地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,包括周圍地貌、地質(zhì)類型和潛在隱患等。為了減少地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道事故的發(fā)生,相關(guān)部門應(yīng)提高對(duì)隧道聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)與施工的重視,而基于設(shè)計(jì)與施工之上的條件是勘察,因此要加強(qiáng)對(duì)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道的工程勘察工作,下面文章就上述三點(diǎn)主要勘察要點(diǎn)及合理的安排勘察工作等四個(gè)方面,進(jìn)行軟土地區(qū)地鐵隧道工程勘察工作的分析,具體內(nèi)容如下。
1 加強(qiáng)軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道土層的分層勘察工作
加強(qiáng)土層分層的分析是對(duì)土質(zhì)性質(zhì)的判斷,尤其在沿海地區(qū),土層中都伴有夾層、間層或互層等多種土層,因此對(duì)土層的分析是保證聯(lián)絡(luò)通道建筑是否堅(jiān)固的首要條件。而按照巖土分層的方法,將IP大于10的土分成黏土和粉質(zhì)黏土,將IP小于等于10的土叫做黏質(zhì)粉土,而這些土層內(nèi)都含有砂質(zhì)性和粉層性,將它們按照顆粒成分的不同進(jìn)行分層命名是為了準(zhǔn)確的判斷土質(zhì)的軟、硬性,從而確保施工的固定和安全性。因此勘探人員對(duì)土質(zhì)的測(cè)定、試驗(yàn)、分類非常重要,它關(guān)系到施工的牢固與安全問(wèn)題。而土層的勘探均需要現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際觀察并結(jié)合試驗(yàn)進(jìn)行命名和確定。而在聯(lián)絡(luò)通道的土質(zhì)分類上,一定將含有砂質(zhì)、粉層、黏性土的土層單一劃分,此類均為軟性土。必須將其粉層厚度、剖面,砂質(zhì)厚度、硬度,黏性土的夾層、密度等進(jìn)行測(cè)定,尤其對(duì)黏性土中的粉層、砂質(zhì)等觀察與測(cè)定必須嚴(yán)密,并做好通道模擬試驗(yàn),為設(shè)計(jì)、施工前的勘探工作做好萬(wàn)全準(zhǔn)備。一旦在測(cè)試、勘察中有疏忽或遺漏,為日后施工完成通行中會(huì)留有極為嚴(yán)重的潛在危險(xiǎn),一旦發(fā)生事故,會(huì)造成人們嚴(yán)重的傷亡事故、交通鏈阻斷、工程停用、費(fèi)用加劇和周邊環(huán)境影響等各種不良后果。
2 做好軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道相應(yīng)的水文地質(zhì)工作
由于軟土地區(qū)的土層中,所含的砂質(zhì)、粉層等均含有自然的承壓水,而地鐵隧道施工時(shí)必然會(huì)進(jìn)行地下挖掘隧道并對(duì)含承壓水的土層進(jìn)行撓動(dòng),為了減少地基及挖掘后周圍環(huán)境穩(wěn)定性的破壞,勘察時(shí)必須要做好含水層的檢測(cè)工作。并通過(guò)承壓水的突涌計(jì)算測(cè)評(píng)施工中土層的穩(wěn)定性,也是為采用凍結(jié)法施工做好前提保證。計(jì)算需要了解地下土層的溫度、含水量、含鹽量、飽和度、地下水流速度及地表熱物理指標(biāo)等預(yù)算數(shù)據(jù)。而關(guān)于計(jì)算與土層的穩(wěn)定性都與水文地質(zhì)工作密切相關(guān),在正常自然狀態(tài)下,地下含水質(zhì)的土層、砂質(zhì)等均處于一個(gè)相對(duì)徑流緩慢、穩(wěn)定和處于停滯的態(tài)勢(shì),而一旦對(duì)其進(jìn)行撓動(dòng)、破壞,其原有的平衡狀態(tài)則會(huì)被破壞,從而造成地下地上地表水體的直接接觸,同時(shí)在施工中還要采用人為凍結(jié)法進(jìn)行施工,因而形成一種水質(zhì)需控制的局面。因此在采取凍結(jié)法時(shí),需根據(jù)每段施工的實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行就地取材計(jì)算,而采取的數(shù)據(jù)一定是該段含水質(zhì)的土層。
3 做好軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道的地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估工作
地鐵隧道施工是在黑暗的地下進(jìn)行,工程施工時(shí)會(huì)動(dòng)用大量挖掘機(jī)、運(yùn)輸車輛等對(duì)地下土層進(jìn)行挖洞與土體運(yùn)輸,從而破壞了土層原有的生態(tài)平衡及周邊環(huán)境。自然生態(tài)下,地下土層、砂質(zhì)、粉層等含有的水質(zhì)均處于穩(wěn)定、舒緩、平衡的相對(duì)供給、流走的運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)。而當(dāng)大興土木建筑時(shí),影響了原有的平衡狀態(tài),造成含有水質(zhì)的土層、砂質(zhì)或粉層由于外界干擾導(dǎo)致水汽蒸發(fā)而快速形成干質(zhì)狀,從而對(duì)周邊事物造成影響。所以,在隧道施工時(shí)采用凍結(jié)法將隧道周圍環(huán)境進(jìn)行人工制冷凍結(jié)避免發(fā)生事故,同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)周邊因地質(zhì)變動(dòng)引起的災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估。包括對(duì)周圍地下的建筑結(jié)構(gòu)、管道鋪設(shè)、纜線走向及其相關(guān)設(shè)置位置等,進(jìn)行了解并估測(cè)施工后因地質(zhì)破壞而造成的相關(guān)影響;同時(shí)對(duì)隧道施工中含有水質(zhì)的土層、砂質(zhì)、粉層及地下水等情況進(jìn)行測(cè)評(píng),估測(cè)并預(yù)計(jì)出一旦采取凍結(jié)法施工失敗后引起的災(zāi)害程度及涉及范圍等。
4 合理安排軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道的勘察工作
有時(shí)候工作人員在地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道圖紙的初期設(shè)計(jì)中,已經(jīng)將聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)計(jì)加進(jìn)去,當(dāng)綜合測(cè)評(píng)并確定聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)定以后,工作人員在勘察主體隧道后會(huì)對(duì)聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行單獨(dú)勘探。對(duì)于軟土地區(qū)的勘探,初次勘察時(shí)可設(shè)置一個(gè)勘探口,若出現(xiàn)流沙或粉塵土層灌注時(shí),在下次詳勘時(shí)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)以上的勘探口,通過(guò)密切的觀察土層及質(zhì)地,設(shè)置具有抵住巖土、砂層土質(zhì)的措施。而在設(shè)置勘探口時(shí),設(shè)置的方式可采取兩側(cè)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)各一個(gè)鉆探孔,中間設(shè)置一個(gè)靜探口的方法,鉆探孔的勘察需要地上地下同時(shí)取土進(jìn)行研究,目的是為了在采用凍結(jié)法加固施工時(shí)設(shè)定加固程度。
5 結(jié)束語(yǔ)
軟土地區(qū)地鐵隧道施工中聯(lián)絡(luò)通道的建設(shè)安全,是近年來(lái)隨著事故發(fā)生后,相關(guān)部門提高重視的一項(xiàng)工程。而在聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)、施工前較為重要的任務(wù)就是勘察工作,勘察是工程設(shè)計(jì)、施工與正常使用的前提條件。它可以確保施工的安全性,并具有危險(xiǎn)因素的提前預(yù)知性。在軟土地區(qū)施工中,凍結(jié)法是施工中比較常用的一種建筑方法。它通過(guò)人工制冷,將周圍被挖掘后的含水質(zhì)的土層進(jìn)行凍結(jié),確保施工者與機(jī)械在隧道內(nèi)安全施工的一種方法,而且凍結(jié)法對(duì)含有砂質(zhì)、粉層的土層及黏土具有固定性,為施工安全加上了一層保險(xiǎn)。通過(guò)文章的探討分析我們可以了解到,引起軟土地區(qū)發(fā)生聯(lián)絡(luò)通道出現(xiàn)事故的主要原因包括土層分層問(wèn)題、土質(zhì)問(wèn)題、水文地質(zhì)問(wèn)題等。因此在工程勘探工作中,這幾個(gè)方面是勘探的重點(diǎn),所以勘探人員需加強(qiáng)對(duì)土層分層的細(xì)致測(cè)評(píng)與試驗(yàn);做好水文地質(zhì)的預(yù)測(cè)與分析;做好施工周圍環(huán)境地質(zhì)的勘察與災(zāi)害評(píng)估;同時(shí)加強(qiáng)勘探工作的合理分配。通過(guò)勘察工作的細(xì)致性和全面性,來(lái)提高軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道施工的牢固性與安全性。
參考文獻(xiàn)
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對(duì)于地鐵隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理含義的解釋,國(guó)內(nèi)外許多專家站在不同的立場(chǎng)上提出了各自的解釋。角度不同,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理內(nèi)涵的定義也就不相同。綜合各種含義之后,可以得出以下定義:地鐵隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理主要是指在對(duì)潛在的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和分析之后,從中發(fā)掘可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患,同時(shí)建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行專業(yè)的估測(cè),尋找對(duì)工程施工帶來(lái)的潛在安全隱患,從而制定相應(yīng)的解決措施,并從中選擇出最佳設(shè)計(jì)方案,來(lái)應(yīng)對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn),最大限度的降低風(fēng)險(xiǎn)給工程帶來(lái)的損失。另外,風(fēng)險(xiǎn)管理的本質(zhì)是事先對(duì)工程可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),并作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。
2.地鐵隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理流程
要加強(qiáng)對(duì)地鐵隧道修筑過(guò)程中潛在風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防,必須要建立一套內(nèi)容充實(shí)、分工明確、體系完備的風(fēng)險(xiǎn)管控流程,依據(jù)建立好的流程就能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的管控了。地鐵隧道工程施工流程如下:首先,明確地鐵隧道工程的特點(diǎn),依據(jù)本身的特點(diǎn)簽署工程保險(xiǎn);其次,對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)分析的方法進(jìn)行明確,然后對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別,識(shí)別時(shí)要與業(yè)主以及施工單位進(jìn)行詳細(xì)的探討,之后建立明確的風(fēng)險(xiǎn)因素清單;第三,依據(jù)清單對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化,然后建立起風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型;第四,建立模型之后,要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步的評(píng)估,如果潛在的風(fēng)險(xiǎn)不利于工程的施工,或者在施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生難以預(yù)料的事故,首先應(yīng)該減緩風(fēng)險(xiǎn),如果風(fēng)險(xiǎn)不足以造成施工過(guò)程中的事故發(fā)生,那么就可以對(duì)剩余的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估了;最后,經(jīng)過(guò)評(píng)估之后,將能夠預(yù)測(cè)的潛在風(fēng)險(xiǎn)尋找出來(lái),然后制定相應(yīng)的防范措施。
3.地鐵隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理措施分析
前面分析了隧道工程施工中風(fēng)險(xiǎn)管理的內(nèi)涵以及管理的流程,明確了以上相關(guān)知識(shí)后,就可以對(duì)工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理了。下面結(jié)合某地地鐵一號(hào)線的建設(shè)實(shí)際,來(lái)探討進(jìn)行隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理的措施。
3.1隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理門得建設(shè)
上海交通大學(xué)土木工程系和上海鐵路局聯(lián)合聯(lián)合組成課題組,在對(duì)一線技術(shù)和管理人員進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查后,提出了“風(fēng)險(xiǎn)管理門”的概念(RiskManagementGate)。根據(jù)對(duì)一線施工管理人員進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果,可以將隧道建設(shè)中潛在的風(fēng)險(xiǎn)分成3類:技術(shù)、管理、地質(zhì)情況。其中,技術(shù)方面又可以分成施工準(zhǔn)備情況、洞口部分的施工、開挖情況以及監(jiān)控測(cè)量幾個(gè)部分;管理方面只有施工管理一項(xiàng);地質(zhì)情況則包括膨脹性圍巖地段的施工、涌泥突水地段的施工以及巖爆情況和瓦斯層的施工幾個(gè)部分的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)這幾個(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,可以將施工的過(guò)程分成7道風(fēng)險(xiǎn)管理門,這7道風(fēng)險(xiǎn)管理門主要分為三個(gè)階段:施工準(zhǔn)備階段、操作階段以及完工階段。
3.2隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究
建立了風(fēng)險(xiǎn)管理門之后,就明確了施工的各個(gè)步驟,同時(shí)就可以依據(jù)相它對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析了。某市地鐵一號(hào)線是連接老城區(qū)與新城區(qū)的主要地下交通線之一,全場(chǎng)25千米。根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果,地鐵一號(hào)線的施工條件比較復(fù)雜,施工中不僅會(huì)穿過(guò)粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土等底層,同時(shí)還穿過(guò)幾座重要的文物保護(hù)建筑,這樣就加大了施工的難度,如果不能對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,很容易會(huì)造成文物建筑損壞等后果。
3.2.1潛在風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)
進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理的首要工作,應(yīng)該由相關(guān)的專家和施工單位共同組成風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)小組,結(jié)合搜集到的資料,并仔細(xì)的分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點(diǎn)以及地下環(huán)境,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)。根據(jù)本市地鐵一號(hào)線的具體情況,將風(fēng)險(xiǎn)分為基坑施工潛在風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)施工潛在風(fēng)險(xiǎn)以及管網(wǎng)施工潛在風(fēng)險(xiǎn)等三個(gè)方面。其中,基坑施工潛在風(fēng)險(xiǎn)主要有基坑開挖土體是否具有穩(wěn)定性、基坑開挖對(duì)周圍文物建筑的是否具有破壞性以及雨季防汛風(fēng)險(xiǎn);盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)主要有盾構(gòu)進(jìn)洞階段的風(fēng)險(xiǎn)和出洞階段的風(fēng)險(xiǎn);管網(wǎng)施工潛在風(fēng)險(xiǎn)主要有施工對(duì)天然氣管、污水管和雨水管等帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)、管線改移、懸吊的安全風(fēng)險(xiǎn)以及地下水對(duì)地鐵站帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)等。
3.2.2潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
辨識(shí)完潛在的風(fēng)險(xiǎn)之后,要對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,進(jìn)而制定應(yīng)對(duì)措施。通過(guò)對(duì)某市地鐵一號(hào)線進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,地鐵某段的潛在風(fēng)險(xiǎn)依據(jù)對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)周圍環(huán)境的影響是不同的。通過(guò)對(duì)這些不同點(diǎn)進(jìn)行實(shí)事求是的分析,進(jìn)而制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。
3.2.3潛在風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)
在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)以及評(píng)估完成之后,就可以依據(jù)得出的風(fēng)險(xiǎn)因素制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。根據(jù)某市地鐵一號(hào)線實(shí)際存在的風(fēng)險(xiǎn)因素,可以制定以下應(yīng)對(duì)措施:(1)本車站的基坑比較寬,開挖的也比較深,因此可以使用長(zhǎng)大內(nèi)支撐體系來(lái)進(jìn)行支撐,等到結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度應(yīng)該達(dá)到80%以上后才可以將支撐拆除。(2)本地區(qū)的地質(zhì)條件比較差,地下水位比較高,很容易出現(xiàn)地下水噴涌的現(xiàn)象。針對(duì)這種情況,可以將地下水降低到坑以下30m,在降水的同時(shí),務(wù)必確保收到良好的降水效果,另外還不能損壞周圍的建筑物。(3)強(qiáng)化施工監(jiān)測(cè)力度,在施工中要及的通過(guò)監(jiān)測(cè)獲取工程進(jìn)度數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從中預(yù)測(cè)出施工的下一過(guò)程可能要出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素,以便及時(shí)的制定計(jì)劃,盡可能的減少風(fēng)險(xiǎn)因素給施工帶來(lái)的不良后果。
4.結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:地下鐵道;地基勘察;探地雷達(dá);瑞雷波法
在廣州某地鐵段建設(shè)中前期的鉆探勘察證實(shí),地鐵沿線的地層中分布有厚度不等的不良地質(zhì)體(主要以土洞、軟弱夾層為主),為此須對(duì)隧道基底進(jìn)行勘察,查明這些地質(zhì)隱患在基底以下5 m 范圍內(nèi)的空間分布,以便施工時(shí)做特殊處理。特殊的空間位置、勘察的時(shí)效性及對(duì)勘察結(jié)果高精度的要求對(duì)傳統(tǒng)的勘察方法提出了挑戰(zhàn)。根據(jù)以往在該地區(qū)的勘察經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況,我們研究采用探地雷達(dá)和瑞雷波法交互探測(cè)技術(shù)進(jìn)行探測(cè),并結(jié)合原位測(cè)試,準(zhǔn)確、及時(shí)、高效率地提供了勘察成果,共查出土洞及軟弱夾層多處,從而為消除地質(zhì)隱患、確保工程質(zhì)量提供了依據(jù)。
1 測(cè)試方法及其原理
探地雷達(dá)和瑞雷波探測(cè)都是基于波的反射特征來(lái)反映地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化[ 1~6 ] 。本次探測(cè)所選用的儀器是加拿大SSI 公司生產(chǎn)的Pulse EKKO Ⅳ 型和Pulse E KKO 100 探地雷達(dá)儀。
瑞雷波法(瞬態(tài)法) 是以一定偏移距在測(cè)線一端通過(guò)使用重錘在地面激振而產(chǎn)生瑞雷波,在被檢測(cè)地段以等間距布設(shè)檢波器,利用儀器記錄從檢波器上拾取的瑞雷波,經(jīng)專門軟件的處理,計(jì)算得出頻散曲線,通過(guò)對(duì)該頻散曲線的分析,來(lái)解決淺層工程地質(zhì)問(wèn)題的一種方法。當(dāng)?shù)叵麓嬖谕炼椿蜍浫鯅A層等不均勻體時(shí),就會(huì)影響瑞雷波的傳播速度,使頻散曲線產(chǎn)生畸變異常,分析此異常在曲線的部位即可確定土洞埋深及范圍[ 7~9 ] 。
動(dòng)力觸探技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用極為廣泛,是一種主要的原位測(cè)試方法,其優(yōu)點(diǎn)是快速、經(jīng)濟(jì),能連續(xù)測(cè)試土層,且操作簡(jiǎn)單,適應(yīng)性較強(qiáng)。本次勘察使用動(dòng)力觸探的目的是對(duì)探地雷達(dá)和瑞雷波初步確定的異常地帶進(jìn)行土的性質(zhì)測(cè)定,甄別真假異常,測(cè)試并估算軟弱土層地段的承載力,供設(shè)計(jì)部門參考。
2 數(shù)據(jù)處理及解釋技術(shù)
2. 1 雷達(dá)探測(cè)干擾異常的識(shí)別
現(xiàn)場(chǎng)周圍各種電磁性干擾在時(shí)間剖面上形成的異常波組較明顯,其主要特征是呈比較規(guī)則的弧形狀,強(qiáng)振幅,常伴有多次反射。干擾異常,一是由分段探測(cè)時(shí)相鄰施工段豎起的鋼管、鋼筋墻等鐵器引起的,這一類最常見;二是由送料槽、抽水泵及其供電電纜、高壓線等電磁性物質(zhì)引起的。如圖1 所示為橫過(guò)探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的高壓線引起的弧型異常。
圖1 雷達(dá)圖像拱形異常及干擾特征
2. 2 雷達(dá)探測(cè)物探異常的拾取就本工區(qū)而言,主要有2 種類型:
拱形低能量異常,該異常在探地雷達(dá)時(shí)間剖面上呈凹陷狀,反射波能量顯著降低,電磁波頻率相應(yīng)下降,有明顯的續(xù)至波顯示。推斷該異常為淺部軟弱土層的綜合反映(圖1) 。
(2) 雙曲線形異常,該異常與干擾引起的弧形異常不同(圖2) ,其主要圖像特征是在異常中心反射波能量明顯降低,有明顯的多次反射,反映地層的同相軸在異常中心處錯(cuò)斷,而異常中心兩側(cè)反射波的能量強(qiáng),同相軸連續(xù),異常分布范圍較窄。后經(jīng)動(dòng)力觸探驗(yàn)證,推斷該異常是由土洞引起。
圖2 雙曲線形異常雷達(dá)圖像
轉(zhuǎn)貼于 2. 3 瑞雷波法數(shù)據(jù)處理流程及異常特征
瑞雷波法的數(shù)據(jù)處理主要經(jīng)過(guò)如下流程:切除干擾波拾取面波譜分析頻散曲線計(jì)算頻散曲線打印正、反演計(jì)算 層位劃分 動(dòng)參數(shù)計(jì)算計(jì)算機(jī)成圖 成果解釋。從各頻散曲線上看,同一剖面的相鄰點(diǎn)曲線形態(tài)具有較好的相似性,瑞雷波速度v R 一般在170~250 m/ s 范圍內(nèi)。頻散曲線存在多個(gè)分層拐點(diǎn),相鄰測(cè)點(diǎn)之間拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)深度可水平方向追溯。部分測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)了分層波速顯著下降的拐點(diǎn),單支頻散曲線在拐點(diǎn)處明顯的錯(cuò)斷、不連續(xù),如圖3 所示。
圖3 瑞雷波法曲線異常
2. 4 輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)(DPT)
先用輕便鉆具鉆至試驗(yàn)土層,然后對(duì)所需試驗(yàn)土層(探地雷達(dá)與瑞雷波法初步確定的異常部位) 連續(xù)進(jìn)行觸探。穿芯錘落距為50 cm , 使其自由下落, 將探頭豎直打入土層中,每打入土層30 cm 的錘擊數(shù)即為N 10 。據(jù)廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院大量的統(tǒng)計(jì)資料研究表明,廣州地區(qū)一般粘性土和新近沉積粘性土輕型動(dòng)力觸探N 10 與粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值f k 的關(guān)系式為[ 10 ] f k = 24 + 4. 5 N 10
據(jù)驗(yàn)證證實(shí),應(yīng)用探地雷達(dá)與瑞雷波法初步確定的13 個(gè)異常地段,有10 個(gè)地段在相應(yīng)的部位承載力介于65~114 kPa , 承載力明顯偏低于正常地段,需做工程處理。另?yè)?jù)開挖等方式驗(yàn)證,其余3 個(gè)異常地段在相應(yīng)深度部位為夾砂的不均勻體。
3 勘察方法綜合評(píng)價(jià)
在本次探測(cè)中探地雷達(dá)與瑞雷波法探測(cè)技術(shù)很好地發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在地表有淺積水或水泥板的地方,檢波器較難插入地表,與地表的耦合性較差, 或者當(dāng)附近施工機(jī)械的振動(dòng)干擾較強(qiáng)時(shí),瑞雷波探測(cè)的施測(cè)難度都較大,而探地雷達(dá)探測(cè)受地表普通介質(zhì)或振動(dòng)的影響較小。另一方面,地表及周圍的電磁性物質(zhì)對(duì)探地雷達(dá)探測(cè)時(shí)的影響較大,對(duì)瑞雷波法卻幾乎沒有影響。
關(guān)鍵詞:地鐵隧道;淺埋暗挖;地表;沉降
前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技的飛速發(fā)展,地鐵隧道工程建設(shè)增多,相應(yīng)的地下巖土工程也出現(xiàn)了一些技術(shù)問(wèn)題,在巖土體內(nèi)部開展隧道施工,會(huì)不可避免的破壞巖土的穩(wěn)定性,引起地層的損失進(jìn)而導(dǎo)致地層變形,當(dāng)變形發(fā)展積累到一定程度,就會(huì)對(duì)地表的建筑、道路、橋梁等的安全造成威脅,影響正常使用。因此在地鐵隧道施工的過(guò)程,要與保護(hù)地表結(jié)合起來(lái),采取有效的措施來(lái)預(yù)防地表變形,這也是城市地鐵建設(shè)需要研究的一項(xiàng)重要的課題。隨著越來(lái)越大的地面交通量,城市建設(shè)的密集,以及人們對(duì)環(huán)境的保護(hù),地鐵工程選擇明挖法越來(lái)越少,取而代之的是暗挖法,淺埋暗挖隧道可以有效避免城市房屋拆遷、交通改道、市政管線改遷等問(wèn)題,減少了工程量,并且此法工藝簡(jiǎn)單靈活,可以解決盾構(gòu)法無(wú)法施工的區(qū)間渡線、交叉渡線、折返線、停車線、聯(lián)絡(luò)線和人行過(guò)街通道等隧道的施工問(wèn)題。因此淺埋暗挖法在地鐵建設(shè)施工中得到了更加廣泛的應(yīng)用。
1.淺埋暗挖法概述
我國(guó)目前廣泛使用的淺埋暗挖法施工根據(jù)國(guó)外隧道施工新奧法,結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有施工技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)而形成的小導(dǎo)管超前支護(hù)施工技術(shù),提前對(duì)周邊土方進(jìn)行加固,預(yù)防在開挖過(guò)程中發(fā)生塌方事故,采用初期格柵支護(hù)結(jié)合二次襯砌以形成復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu),針對(duì)不同地層和斷面采取相應(yīng)的開挖方式,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工過(guò)程,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以修正,淺埋暗挖法施工靈活,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,可以根據(jù)不同的地層情況采取不同的結(jié)構(gòu)形式,施工成本較低,并且工期較短,對(duì)于周邊環(huán)境的影響較小,因此在我國(guó)城市隧道建設(shè)中應(yīng)用廣泛。
1.1淺埋暗挖法施工原理
我國(guó)隧道施工采用淺埋暗挖法面對(duì)的土層多是軟弱地層,這類土層本身結(jié)構(gòu)脆弱,承載力差,隧道開挖當(dāng)埋置深度較淺時(shí)就會(huì)出現(xiàn)地表沉降。為了避免此類事件發(fā)生,在初期支護(hù)的時(shí)候就應(yīng)當(dāng)加大支護(hù)剛度,對(duì)圍巖起到很好的支承作用,保護(hù)圍巖不會(huì)因?yàn)楸旧硗馏w承載力過(guò)低而造成大面積的地表沉降,使圍巖保持在一個(gè)理想的平衡狀態(tài)。在施工時(shí)的初期支護(hù)必須要及時(shí),如果支護(hù)時(shí)間延遲,就無(wú)法起到應(yīng)有的支護(hù)作用,因此在施工時(shí)要嚴(yán)格按照技術(shù)要求從上到下進(jìn)行施工。采用小導(dǎo)管超前支護(hù)施工要及時(shí)封閉成環(huán)狀,這樣圍巖的承載力才能達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài),筒狀結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是受力最合理的結(jié)構(gòu),尤其是在地下這樣一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中,可以起到空間約束的作用,使其形成一個(gè)聯(lián)合支護(hù)體系。
1.2淺埋暗挖工法簡(jiǎn)介
淺埋暗挖法總結(jié)的十是“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”,
隧道施工在開闊地段一般都選用明挖法,在城市中,因外界環(huán)境的局限性,采取暗挖法比較合適。覆土淺是淺埋暗挖法特點(diǎn)之一,因覆土淺,所以隧道一般處于軟弱圍巖地層中,施工中需要對(duì)軟弱地層進(jìn)行加固處理,因處于城市施工,要求對(duì)地表沉降的控制更加嚴(yán)格。該工法分兩次支護(hù),初期為格柵+錨噴混凝土,后期為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),施工難點(diǎn)是風(fēng)險(xiǎn)較高,基本屬于純?nèi)斯げ僮?,機(jī)械化程度低,且需要在無(wú)水的作業(yè)環(huán)境下施工。根據(jù)施工環(huán)境、地質(zhì)水文條件及結(jié)構(gòu)斷面等因素,淺埋暗挖法常用的施工方法有全斷面法、礦山法(臺(tái)階法)、CD法、CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡工法)、洞樁法(PBA 法)、中洞法及側(cè)洞法等。
2.影響地層變形的因素
城市地鐵施工車站覆土大多在3~4 m,區(qū)間隧道覆土大多在8~9 m,這部分土層一般情況下除了表層回填土,其余都屬于軟弱土層。在施工過(guò)程中,重型機(jī)械的震動(dòng)和地下水大量抽排都會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生很大的影響,引起土體變形。跟施工相關(guān)的地層沉降影響因素有:土質(zhì)條件、地下水位、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開挖進(jìn)尺、工作面的推進(jìn)速度、初期支護(hù)剛度、結(jié)構(gòu)埋深和跨度。
3.淺埋暗挖法施工的地表沉降控制技術(shù)
3.1地層預(yù)加固控制技術(shù)
(1)地表預(yù)加固注漿
地表注漿多用于淺埋層土體的固結(jié),加固洞周圍巖,改善隧道成洞條件,維護(hù)土體在施工過(guò)程中的穩(wěn)定。通過(guò)注漿加固,將注漿區(qū)域以及其影響區(qū)域形成一個(gè)整體,降低或者勻化巖土的壓縮性,提高巖土變形模量,改善土層的不均勻性,降低地表沉降,減輕偏壓以及地下水開挖的影響。
(2)超前小導(dǎo)管注漿
通過(guò)超前小導(dǎo)管注入的漿液可以與原有圍巖膠結(jié),從而改變圍巖的力學(xué)性能,漿液凝結(jié)硬化后還能堵塞前方圍巖的流水通道,從而隔斷水源,減少地下水對(duì)施工的影響,以保證順利施工。注漿可以加固地層,在開挖面前方形成混凝土拱,達(dá)到保證開挖面及其周邊圍巖的穩(wěn)定,并且小導(dǎo)管施做完畢后很容易與支護(hù)的鋼格柵形成棚架作用,從而提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
3.2噴錨控制技術(shù)
噴錨支護(hù)是借高壓噴射水泥混凝土和打入巖層中的金屬錨桿相聯(lián)合作用加固巖層,有臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)和永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)兩種。噴射的混凝土可以作為洞室圍巖的初期支護(hù),也可以作為永久性支護(hù)。噴錨支護(hù)將混凝土噴層、錨桿、圍巖形成一個(gè)共同的作用體系以防止巖體松動(dòng)分離。這種方法能把一定厚度的圍巖轉(zhuǎn)變成自承拱,能夠有效的穩(wěn)定圍巖,即使巖體比較破碎,還可以利用絲網(wǎng)拉擋錨桿之間的小巖塊,增強(qiáng)混凝土噴層,輔助噴錨支護(hù)。傳統(tǒng)的噴射混凝土支護(hù)是脆性支護(hù),容易產(chǎn)生裂縫甚至脫落,通過(guò)添加早強(qiáng)劑和水玻璃能夠提高噴射混凝土的強(qiáng)度和粘結(jié)力,形成柔性噴層,提高抗裂能力。
[關(guān)鍵詞]穿越工程 地鐵隧道 變性監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào):U456.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)18-0319-02
地鐵逐漸成了城市人們生活的一部分,越來(lái)越多的人出行的時(shí)候都會(huì)選擇地鐵這一交通工具,因?yàn)樗m然擁擠,但是它卻有著其它工具不具有的特點(diǎn),它的快速是公交不能比的,從不堵車也是打的不能比的,最重要的是他基本不會(huì)晚點(diǎn),這是其它交工具都不能比的,越來(lái)越多的人乘坐地鐵這也對(duì)地鐵的安全保障提出了更高的要求。如果地鐵的軌道一旦出現(xiàn)什么問(wèn)題將會(huì)嚴(yán)重影響到地鐵的安全行駛。
一、 穿越工程隊(duì)既有地鐵的影響的劃分
(一)限制類,這一類的影響指的是新建工程會(huì)對(duì)地鐵的結(jié)構(gòu)造成一定上的影響,而且這種影響通常是和劇烈的,可能導(dǎo)致地鐵軌道的變形等。對(duì)于可能對(duì)地鐵造成這樣影響的施工必須從軌道的施工方法上采取有效的措施,并根據(jù)既有地鐵隧道的強(qiáng)度、變形量等進(jìn)行研究同時(shí)也要對(duì)既有隧道的結(jié)構(gòu)和新建隧道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
(二)注意類,這一類的影響通常較弱也不會(huì)對(duì)既有地鐵隧道造成嚴(yán)重的影響,但是也許要對(duì)這一類的影響加以注意,因?yàn)橛幸恍┯绊懸坏┳冎啬敲淳蜁?huì)變成限制類的影響,對(duì)于這一類的影響,要采用合理的施工辦法,并根據(jù)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形量等來(lái)推定最大容許值,然后在通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析決定是否采取其他措施,同時(shí)也要對(duì)既有隧道的結(jié)構(gòu)和新建隧道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
(三)無(wú)影響,此類可以不考慮,這一類指的是穿越工程在施工的過(guò)程中基本不會(huì)對(duì)既有地鐵的軌道長(zhǎng)生影響,雖然這里面是無(wú)影響的,但是我們要注意的是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,不能因?yàn)閿?shù)據(jù)的不準(zhǔn)而把一些注意類的甚至限制類的劃到了無(wú)影響類里面。
劃分的依據(jù)主要是根據(jù)新建隧道和既有隧道結(jié)構(gòu)件的最小間距離的大小。如下表中F是新建隧道外徑,按照結(jié)構(gòu)外輪廓的最大值進(jìn)行計(jì)算有以下表。
二、 穿越既有地鐵隧道工程的技術(shù)流程
(一)“前評(píng)估”是指在施工之前對(duì)造成的影響進(jìn)行評(píng)估,主要是對(duì)穿越工程的實(shí)施對(duì)既有地鐵的影響的評(píng)估。評(píng)估的主要內(nèi)容主要有結(jié)構(gòu)的安全性、功能的完整性以及列車正常運(yùn)行時(shí)的舒適程度。這里需要檢測(cè)的項(xiàng)目有:車輛、設(shè)備和建筑界限;支護(hù)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支護(hù)體統(tǒng)和連接結(jié)構(gòu);防水措施及等級(jí),滲漏情況;混凝土的堅(jiān)固情況等?!扒霸u(píng)估”的目的是對(duì)既有地鐵結(jié)構(gòu)的承載安全性做出真確的評(píng)估同時(shí)給出允許的變形值的標(biāo)準(zhǔn)。
(二)“前加固”前加固是在進(jìn)行前評(píng)估后要進(jìn)行的操作,前加固是對(duì)“前評(píng)估”中已經(jīng)超過(guò)控制指標(biāo)的項(xiàng)目進(jìn)行操作。它主要是對(duì)既有結(jié)構(gòu)設(shè)施和松動(dòng)的土地進(jìn)行加固,重點(diǎn)在于加固變形裂縫、漏水的情況和承載能力。
(三)“后評(píng)估”是在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后進(jìn)行的評(píng)估。主要是在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后對(duì)既有地地鐵隧道的改變進(jìn)行正確的評(píng)估主要包括:既有隧道的變形縫、裂縫既滲漏情況等。對(duì)隧道的承載力及變形能力進(jìn)行后評(píng)估,分析穿越工程隊(duì)既有地鐵隧道造成的變形和破壞,計(jì)算隧道是是否可以正常使用以及長(zhǎng)時(shí)間的正常使用,評(píng)估區(qū)間隧道在穿越工程結(jié)束后的安全性,對(duì)安全隱患做出真確的評(píng)估用以指導(dǎo)以后的加固工作。
(四)“后加固”指的是當(dāng)隧道的一些數(shù)據(jù)超過(guò)監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)是要對(duì)既有隧道的設(shè)施進(jìn)行加固工作。重點(diǎn)是,隧道的變形裂縫、漏水情況既隧道機(jī)構(gòu)發(fā)生的沉降進(jìn)行加固。把穿越工程隊(duì)既有隧道的影響降到最低。
三、監(jiān)測(cè)地鐵隧道變形的方法
(一)沉降監(jiān)測(cè),沉降監(jiān)測(cè)是對(duì)地鐵是否發(fā)生沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè),主要采用水準(zhǔn)測(cè)量,靜力測(cè)量的方法對(duì)隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)。沉降監(jiān)測(cè)的高程控制點(diǎn)不能少于3個(gè)。
(二)位移監(jiān)測(cè),位移監(jiān)測(cè)方法主要有導(dǎo)線測(cè)量和視準(zhǔn)軸線法等。這里面以視準(zhǔn)軸線法為例。使用此發(fā)放必須設(shè)立檢核點(diǎn)。水平位移監(jiān)測(cè)的了控制點(diǎn)應(yīng)該埋在發(fā)生變形區(qū)外,按照要求測(cè)量中可采用誤差小于0.5mm的光學(xué)裝置,下表示位移監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)。
(三)收斂檢測(cè),收斂檢測(cè)主要用收斂尺、全站儀等設(shè)備對(duì)隧道的機(jī)構(gòu)的手鏈進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)鐵變形監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度要求高,同時(shí)也要求檢測(cè)的內(nèi)容要全面,因此在收斂檢測(cè)的時(shí)候一般采用自動(dòng)檢測(cè)與人工檢測(cè)同步進(jìn)行。這樣做的目的就是使收斂的數(shù)據(jù)盡量的準(zhǔn)確和全面,比較有代表性的是全站儀用于特點(diǎn)位檢測(cè),如下圖。
四、 對(duì)既有地鐵隧道變形的分析和研究
變形分析是變形監(jiān)測(cè)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié),只有做好分析才能做好接下來(lái)的研究,如果分析都做錯(cuò)了那么接下來(lái)的研究也就都是錯(cuò)誤的了。研究人員已經(jīng)提出了一些變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和預(yù)報(bào)模型,應(yīng)用多的是多元線性回歸法。
(一) 多元線性回歸法其數(shù)學(xué)模型為
式子中I =1,2,3……….n,這里面n表示測(cè)量值的變量;代表測(cè)量誤差,隨機(jī)產(chǎn)生得誤差符合正太分布;p表示原因量的個(gè)數(shù)。
在段元線性回歸法中考慮了多個(gè)中外部原因。因此這種方法預(yù)測(cè)的可靠性很好,但要注意建立模型的外部因素的設(shè)定要真確。
五、 對(duì)既有地鐵隧道受施工擾動(dòng)變形分析中的安全評(píng)估
對(duì)既有地鐵受施工擾動(dòng)變形分析中的安全評(píng)估方法有以下幾種:
(一)定性分析法,定性分析法就是根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn),根據(jù)對(duì)已有隧道的數(shù)據(jù)的分析來(lái)對(duì)新建的隧道進(jìn)行分析,這種依靠經(jīng)驗(yàn)的分析有一定的誤差性。
(二)定量分析法,定量分析法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)之間的對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)比和分析,然后通過(guò)一定方法構(gòu)建成屬性模型從而進(jìn)行評(píng)估,這種發(fā)放適用性廣準(zhǔn)確性更高。
(三)定性定量綜合分析法是將定性分析和定量分析結(jié)合一種方法。主要有事故樹法、決策樹法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)矩陣法等
結(jié)束語(yǔ):穿越工程的施工對(duì)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形有著極大的復(fù)雜性和不確定性,而穿越工程的修建也不是不可抗拒的,在穿越工程施工的同時(shí)要保證既有地鐵隧道的安全就是我們現(xiàn)在必須要考慮和解決的問(wèn)題。我們需要采用正確的方法進(jìn)行安全評(píng)估,采用合理的方式使地鐵隧道在受到穿越工程的影響的時(shí)候不會(huì)發(fā)生變形,這是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的項(xiàng)目,不僅需要當(dāng)專家的努力更加需要每一個(gè)對(duì)科研感興趣的人的努力。
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