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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工程论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
毕业设计是培养学生综合运用学过的各种理论知识来分析和解决实际问题的能力,是本科教学过程中不可或缺的一环。毕业设计的目的应该着眼于提高学生的能力,例如培养分析问题和解决问题的思路,扩展所学专业的知识面,加强巩固所学的理论知识等。隧道工程专业毕业设计的主要目的有:
1.通过毕业设计可以让学生把所学的理论基础如结构设计原理、结构力学等和专业知识有机的融会贯通,并在指导老师的帮助下,进一步完善自身的专业素养,弥补自身的不足,巩固所学知识;
2.毕业设计是学生毕业前的最后一次完成的综合性作业,它能够让学生重温本科阶段的各科内容,对隧道工程及相关专业知识有一个整体的把握,为毕业后的工作和深造提供更加扎实的理论基础和专业知识;
3.学生独立完成毕业设计,可以培养独立自主的意识,提高独立分析问题和解决问题的能力,通过独立完成文献的查阅和资料的搜集培养学生亲力亲为、敢为人先的精神;
4.隧道工程的实际工程中,仍然有很多需要创新的地方,毕业设计可以培养学生求真务实,勇于创新的精神;
5.检验学校在本科四年的教学成果,从中发现教学过程中的不足。土木工程涉及广泛、内容庞大,毕业设计是学生所学知识的大综合大贯通,毕业设计的好坏直接关系到学校教学质量的好坏和学生本身专业素养的好坏。提高学生的毕业设计质量对于提高高校的教学品质和学生的就业竞争力具有十分重要的意义。
二、毕业设计存在的问题
(一)毕业实习方面
毕业实习是学生在毕业时通过动手去亲自体验和实践本专业的专业技能和专业知识,但如今很多高校的毕业实习已经背离了这个基本思想。以隧道工程为例,我们可以指出的有:首先,出于安全、经费等多种因素的考虑,大部分高校的隧道工程系不让学生亲自参与,而仅仅局限于现场参观,他们毕业实习基本上都是在已经建好的隧道中进行参观,指导教师现场讲解,对于正在施工的部分基本上是不会允许学生进去的。这样对学生来说没有现场见过隧道的施工就没有一个直观的感受,就不能根据现场所见的到各种施工情况联系书本上的相关知识,从而提出自己的疑问,显然这不利于学生把所学知识运用于实践中去。其次,很多学生本身没有意识到毕业实习的重要性,他们认为即将进入工作岗位,以后有的是时间去实践。而把毕业实习更多的看成去完成学校交给的一个任务。同时在这段时间很多学生忙于找工作而忽视了毕业实习。最后,学校在毕业实习的投入不足。由于经费投入到教学科研方面的投入产出相对较高,很多高校把经费投入到教学科研中而忽视了毕业实习的投入,导致学生的实习地点不具代表性,没有经验丰富的工程人员现场指导甚至没有动手的机会,这也无形中使学生认为学校也不重视毕业实习,学生本身就会更加怠慢。
(二)指导教师方面
指导教师主要存在以下几个方面的问题:
(1)很多高校在教学和科研方面更加倾向于后者,甚至学校会给老师下达任务,如必须发多少篇论文,必须争取到多少科研经费,必须获得多少奖项等,这就导致了很多老师把工作重心放在了自己的科研项目上,而很少投入精力去检查学生的毕业质量。
(2)隧道工程中很多老师都有自己的工程项目,所以他们一般都把时间精力放到自己的项目中去了,甚至根本无暇顾及学生毕业设计。
(3)部分老师没有实际工程经验,有部分隧道工程老师甚至没有参与过隧道的设计和修建等,另外部分老师缺乏指导毕业设计的经验,在指导学生毕业设计时显得力不从心,导致部分学生毕业设计的质量不高。三是许多老师把往届毕业设计的题目稍加修改甚至不改就给本届学生,这就使得学生在做毕业设计时存在侥幸心理,认为即使做不出来也可以去会抄往届的设计,而不会独立的去思考和解决毕业设计中的问题。
(三)学生方面
学生方面的问题主要体现在以下几个方面:
(1)前期准备工作不足。
(2)学生缺乏主动思考的能力。很多毕业设计几乎都是一个套路,很少有创新的地方。
(3)学生在做毕业设计时往往会忽视相互交流的重要性。由于每个人的题目都有部分差别,因此大部分都是自己埋头苦干而忽视了同学间相互交流的作用。
(4)缺乏把知识相互串联起来的能力。
(5)很多学生的毕业设计都存在抄袭问题。部分学生平时不认真学习,完成毕业设计有困难,就在其他学生做完毕业设计后抄袭别人的。
(6)对毕业设计的认识不清楚。很多学生认为毕业设计是能拿到学位证和毕业证的前提,他们是为了拿证而去被动地完成毕业设计,认为只要设计合格了就可以毕业了。而对毕业设计的质量好坏不关心,仅仅只是能过通过答辩就行。
三、提高毕业设计质量的方法与思路
(一)培养学生严谨求实用于创新的学习态度
指导老师在指导学生毕业设计时应该着力于培养学生的学习态度,鼓励学生尝试不同的方法来完成设计。在毕业设计遇到问题时,老师不应该有问必答,而是鼓励学生通过互联网图书馆等资源去寻找答案。指导老师应该避免高高在上德高望重的思想,积极和学生探讨所遇到的问题,适时引导学生思考问题,对学生在毕业设计中浮躁错误的态度及时进行批评并督促学生改正。
(二)提高指导教师素质,改善指导方法
指导教师素质参差不齐,应对毕业设计指导老师进行提前培训,讲授怎样定题怎样辅导等问题。各老师也可以分享往年指导毕业设计的经验供其余老师扬长避短。同时应进行岗前的思想培训,提高老师对设计的认识程度和重视程度,以良好的工作作风来帮助学生完成毕业设计。老师在指导过程中应不断总结学生在毕业设计中的问题,思考出现这些问题的原因和解决方案,为后续指导提供经验指导。另外还应注意学生在设计过程中的通病,指导过程中着重强调该类问题。对待不同学生采用不同的指导方法,因材施教、因人而异。尝试不同的毕业设计指导方法,例如,有条件的情况下可以让经验丰富的设计人员定期进行隧道设计讲座、可以让学生自由组队对同一工程进行多方案的设计,来多方面探索最适合本届学生的指导思想。指导老师在指导学生毕业设计时应重在引导而不是直接告知。直接的告诉答案会让学生形成一种依赖心理,这不利于培养他们自己寻找资料和答案的能力。老师可以在大方向上为学生导航,而要求学生自己去查阅相关文献资料,培养学生独立解决问题的能力。
(三)提高毕业设计的管理能力
毕业设计不仅仅是指导老师和学生的事情,也是学院乃至学校的事情。学院和学校的教学管理部分应该加大对毕业设计的管理,制定科学的管理模式。例如,在毕业设计时,应该随时抽查指导教师的指导情况和学生毕业设计的完成情况。必要时可以邀请除指导老师以外的隧道工程系老师进行提问抽查。管理部门同时应该认真听取老师、专家和学生的意见,不断完善对毕业设计的管理和评价体系。毕业答辩是检验学生设计好坏和老师指导好坏情况的最终体现,院校应该切实深入实际,把握答辩这个最后的关卡,在最后这道线上做好毕业设计的质量控制。答辩之前应制定科学合理的答辩评判标准供老师和学生参考,答辩时一旦发现某个设计达不到要求的标准,应该认真彻查找出问题并认真修改设计,直到达到能够通过答辩的水准。
(四)多带学生去现场
(1)施工现场技术管理缺位是大部分量问题普遍存在的重要原因。部分施工单位对个别隧道存在以包代管的现象,施工技术方案的编制、复核、审批程序流于形式,方案内容缺乏针对性和可操作性,施工现场过程控制流于形式。(2)工序验收把关不严是造成大部分质量问题重复发生的主要原因。部分施工、监理单位现场技术管理人员业务素质不高、责任心不强,对工序的自检、互检、交接检制度落实不到位,现场检查验收过程中未认真核对设计文件和现场实际情况签署质量验收文件,部分检验批验收资料与实际情况明显不符。(3)勘察设计工作不到位。由于前期勘察工作不细,地质资料不详细,造成部分隧道开挖工法和支护措施不合理;施工现场设计配合不到位,部分隧道围岩状况变化后设计变更不及时,尤其是在围岩变弱的情况下支护措施明显不足。(4)教育培训流于形式。部分施工单位的三级安全、技术交底资料仅为应付上级检查、未落到实处,部分作业指导书和技术交底编制内容缺乏针对性和可操作性,技术交底未做到“横向到边、纵向到底”,造成部分作业人员不清楚各工序的施工质量标准和作业要求,甚至存在部分现场作业人员违章蛮干的现象。(5)考核机制落实不到位。部分参建单位内部考核的激励约束机制未有效运转,部分管理人员对施工质量问题的重视程度不高,对施工现场存在的质量安全问题“视而不见”、“习以为常”。个别建设单位对施工、监理、设计单位企业信用评价未能严格按照相关文件要求对标考核。
2预防控制措施建议
(1)建设单位要充分发挥建设管理龙头作用,以标准化管理为抓手,强化源头、过程和细节控制,积极推进机械化、工厂化、专业化、信息化等现代化施工管理手段的应用,认真落实安全风险和质量控制关键环节的监管,强化隧道工点的围岩监控量测、超前地质预报的管理,切实提高参建各方的质量安全意识和管理水平。在工厂化方面,建议在指导性施工组织设计中明确要求组建钢结构加工厂,对隧道模板台车、型钢钢架、钢筋网片、超前小导管等钢构件集中加工制作、统一配送,有效卡控偷工减料、质量不达标等问题发生。在机械化方面,组织研发防水板铺设机,大力推广使用移动栈桥、喷射机械手等先进设备,提高工序施工质量和效率。在专业化方面,全力推行架子队管理,坚决清理违法分包、转包、以包代管等行为,强化过程控制和现场管理的标准化。在信息化方面,推广应用工地试验室压力机、万能材料试验机等检测数据的在线实时监控,混凝土拌和站计量偏差、拌合时间等数据的在线实时监控,隧道围岩量测断面数据采集和围岩收敛情况的实时报告、分析等,及时防范和消除质量安全隐患。(2)强化勘察设计工作在隧道施工质量安全管理的源头作用。在前期勘察过程中,工作要细致,在遇到不良地质及软弱围岩隧道时要加大地质钻孔的频率,选择合理的开挖工法和支护措施,确保工法适应现场;在隧道施工过程中,设计配合工作要及时、到位,遇到围岩状况发生变化时要及时核实现场地质情况,及时出具变更设计文件,及时指导现场施工。(3)强化质量安全“红线”管理,施工现场存在擅自改变设计工法和安全步距超标时必须暂停掌子面掘进,上道工序未验收合格严禁进入下道工序施工。(4)超前地质预报和围岩监控量测,要严格纳入工序管理,选择专业队伍实施。实施过程中确保预报成果和监控量测数据的真实、有效,及时指导现场施工。(5)强化第三方检测管理,必要时超前地质预报和围岩监控量测可实行第三方监测管理,做到及时发现问题、及时整改,强化过程控制。(6)按照工程质量终身负责制,各建设单位要对隧道工程的施工、监理单位管理人员和检验批等验收签字人员的资格情况进行逐一登记、审核,按规定程序进行变动人员审批管理,确保责任落实的可追溯性,严把检验批、分部分项工程、单位工程验收关。(7)强化教育培训制度,不走过场,真正落到实处。一方面对作业层要坚持安全、技术交底,让每一名作业人员都清楚各工序的作业内容、作业标准、工艺要求以及安全注意事项,做到简明扼要、有针对性和可操作性,有条件可实行班前安全交底和现场实作过程交底;另一方面对管理层要将项目部制定的标段、单位工程施工组织设计以及分部分项施工专项方案传达至各级管理人员,让管理人员明确各自的工作内容、验收标准,并有针对性的进行现场巡查。(8)建立长效考核激励约束机制。一方面建设单位要对各参建单位在铁路建设中的合同履约、质量安全管理行为、工程实体质量、现场施工安全等方面加强检查,对发现符合不良行为条件的应及时进行记录、公示、确定并上报相关部门和单位,严格企业信用评价,并将评价结果与招投标挂钩;另一方面各参建单位要建立内部考核机制,落实岗位职责,将建设项目管理目标层层分解,逐级落实至每一岗位、每一管理人员,对质量安全管理做到分工明确、各负其责。
3结语
1.1地表裂缝
在黄土隧道施工过程中,会出现沿着隧道走向在隧道两侧出现地表裂缝,且裂缝会随着隧道开挖进度相应发展,一般情况下裂缝是由拱脚处以黄土内摩擦角度沿仰坡延伸至上方地表,随着施工进度,山体裂缝最终连在一起。
1.2塌陷
由于施工过程中的冒顶、拱顶下沉等原因,往往会引起局部的地表连续性下沉,慢慢发展成为地表塌陷,当地表塌陷变形较大时,还会伴随着产生一系列的环状裂缝。
1.3陷穴、落水洞
其主要成因是隧道施工过程中的地表裂缝以及冒顶、拱顶作用形成的上部土体塌空,致使隧道顶部的降雨或者是其他农业灌溉用水下渗,最终在地表产生陷穴和落水洞。
2湿陷性黄土隧道的基底处理原则
从湿陷性黄土隧道的工程特性以及以往的湿陷性黄土地区地基处理经验来看,湿陷性黄土隧道基底处理应遵循“内外加固、先保护后加固”的原则。由于水是造成黄土湿陷性变形的最主要因素,所以在设计湿陷性黄土隧道地基处理方案时,应首先要考虑水对湿陷性黄土以及整个隧道工程的影响,做好湿陷性黄土隧道工程的排水与防水工作。对于黄土隧道工程来说,进行基底处理的目的无非就是改善黄土的工程特性,减少其土壤的渗透性,控制湿陷作用的发生。所以往往通过换土或者加密等手段进行湿陷性黄土隧道工程基底加固处理,使处理后的基底不具有湿陷性或者消除部分湿陷,使其数值不超过规定范围。
3湿陷性黄土隧道工程的基底处理方法
对于湿陷性黄土地基处理而言,目前国内已有较为成熟的技术方法和隧道工程实践经验,其主要的处理方法有:碾压、强夯、换填、动力挤密桩、高压灌浆、高压旋喷桩等,其中常用的基底处理方法有以下两种:
(1)水泥挤密桩。这是湿陷性黄土隧道工程中较为常用的一种基底处理方法,由于湿陷性黄土本身具有大孔隙性和湿陷性,水泥挤密桩就是通过对其大孔隙进行夯实挤密,从而消除湿陷性并对基底产生加固作用。在桩锤的夯实过程中,桩孔中原有土被强制性的侧向挤出,桩周范围内的土质被压缩和重塑。但是由于湿陷性黄土隧道工程隧道内施工作业面相对较小,振动作用对围岩产生的影响等,需要湿陷性黄土隧道从工程中的挤密桩装身材料以及挤密桩施工机械和桩间距等做出优化处理。
(2)树根桩。所谓的树根桩,其实是一种小型钻孔灌注桩,是通过利用钻机钻孔到一定的深度,随后放入钢筋笼、碎石和注浆管,再通过压力灌注水泥或砂浆的方式制成的钢筋混凝土桩。由于其布桩方式多采用垂直、倾斜设置或者树根桩布置,被成为树根桩。凭借着其高承载力、沉降量与扰动范围小、施工操作方便和经济快捷等特点,在湿陷性黄土隧道工程基底处理中得到了初步的应用,能在有效的空间内最大限度上的减少开挖过程中对隧道洞身地层的扰动。
4黄土隧道基底处理的新技术
就黄土湿陷性的内外部成因来讲,其主要内因是由于黄土自身的土质和结构组成,外因主要是由于水的侵蚀作用的外部载荷。由于黄土本身是在干旱和半干旱气候条件下形成的,其土质本身有欠压密性,加上其和盐类胶结材料的易溶性,致使黄土具有湿陷性。所以对于湿陷性黄土地基的处理应本着力消除其内应,处理方法有以下几类:
(1)土体加密法。主要指通过各种工程施工措施,加大黄土的密实度,通常可以采用强夯法和素土垫层法。
(2)土体加固法。此种方法主要是通过焙烧或者外加胶结材料来改变黄土的物质组成结构,提高黄土的抗水性和力学指标,但是其密度增加效果不是很明显。
1.1TSP隧道地震波探测超前地质预报方法
隧道地震超前预报测量系统简称TSP(TunnelSeismicPredic-tion),是我国20世纪90年代从瑞士安伯格(AMBERG)测量技术公司引进的一套先进的地质超前预报探测系统,也是我国目前应用较为广泛的一种。TSP和其他的反射地震波方法一样,采用了回声测量原理:地震波在指定的震源点(通常在隧道的左边墙或右边墙,大约24个炮点布成一条直线)用小量炸药激发产生,产生的地震波在岩石中以面波的形式向前传播,当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗界面,例如断层,岩石破碎带,岩性突变等)时,一部分地震信号返回来,一部分地震信号透射进入前方介质,反射的地震信号被两个三维高灵敏度的地震检波器(一般左边墙和右边墙各一个)接收。通过对接收信号的运动学和动力学特征进行分析,便可推断空洞断层,岩石破碎等不良地质体的位置、规模、产状及岩石力学参数。
1.2红外探水超前地质预报方法
对地球表层岩体的温度起到主导作用的是地球地热场。在一定深度范围内,深度方向每增加1km,地热场的温度则相应的增加30℃,而与其垂直的水平方向,地热场的温度变化却非常小,由此得出结论,在一定深度下,开挖隧道的岩体,可将其看做位于一恒定温度场中,为一常温场,温度的变化几乎为零。所以,当预计即将开挖的掌子面后方存在含有水的岩层,如溶洞、裂隙水等,且该含水岩层与开挖岩体存在一定的温度差时,岩体中会产生相应的热传导和对流作用,那么温度场即不再为恒温场,故而会产生一定的温度异常场,由于这种异常的存在,故掌子面上会存在着温度的差异,所以利用红外辐射测温法测定这种温度变化差异,就可预报掌子面前方的含水层情况。这种方法就是红外探水超前地质预报方法。
1.3其他几种超前预报方法
超前预报法除了上述介绍的几种之外,还包括HSP水平声波刨面法、声波CT技术等几种方法,相对而言,这几种方法运用较少。以下简要的介绍这几种方法的原理:
1)HSP水平声波剖面超前地质预报方法。由于波的传播过程遵循惠更斯—菲涅尔原理和费马原理,故该方法的原理是建立在弹性波理论的基础之上。HSP水平声波剖面超前地质预报方法有其局限性,探测时的前提条件是岩溶洞穴及充填物与周边地质体间存在较明显的声学特性差异。预报时,在隧道的施工掌子面或边墙处发射低频声波信号,同时,在隧道内其他地点接收反射波的信号,通过对探测到的反射波信号进行时域、频域等方法的分析,就可以了解掌子面前方岩体的变化情况。
2)声波CT超前地质预报方法。声波CT超前地质预报方法的基本原理与医学CT技术原理相同,在做预报时也有相应的物理前提,即物性差异不同的介质,在其内部声波的传播速度也不同,通过这种预报方法,在密集对穿的测试方式下,可以通过声波在不同介质中传播速度的不同来计算模拟出物体内部不同物性的具体性质,再通过现场收集到的地质资料的分析,从而达到对预报的掌子面前方的岩体内部的地质体进行三维图像的直观展示。
2常用隧道探测方法的特点
2.1TSP超前地质预测预报法的特点优点:
1)该方法适用的范围比较广,适用于各类地质情况;
2)对掌子面前方的距离预报较长,能预报掌子面前方达500m深度;
3)不影响隧道施工,只是在接收信号时短暂停止施工即可;4)用时短,每次的探测时间约为45min;
5)投入费用较少,单位长度隧道的超前地质预报费用非常低;
6)成果报告快,仅需要一天时间即可完成成果报告。缺点:
1)存在部分因断层、大型节理带与掌子面角度为钝角时,活隧道因开挖空腔挡住地震震源产生的地震波,使其无法穿透,不能经过反射镜面反射,使得待接收装置无法接收,而导致局部断层等不被识别。
2)TSP的成果质量受到现场起爆点、接收点钻孔的位置、长度以及角度等的影响非常严重。
3)因为所使用的设备均为进口设备,所以成本较高,在普通隧道施工中应用较少。
2.2红外探水超前地质预报法的特点
优点:预测速度快,占用施工时间较少;数据分析快,预测工作结束时,就可以得到初步结论。缺点:仅仅可以预测出含水岩体的大致方位,不能给出含水岩体的具置及所含水量及水压等详细数据。
3结语
雷达探测技术最早于1985年由美国对已运营80年的纽约地铁隧道进行了全面的质量检测,同时取得良好的检测效果。Holub采用地质雷达对瑞士一条长2km左右的引水隧洞的严重渗水段进行了探测,查明了空洞和渗水部位,并经钻孔得到了证实。Cardarelli使用地质雷达层析成像技术,对意大利中部的一条隧道进行探测,围岩的不连续性和弹性特性采用200MHz天线和层析资料进行分析,松散区的范围确定采用450MHz天线进行探测,查明了隧道围岩坍塌的主要原因为混凝土的废退和岩石的碎裂。我国探地雷达的研究工作开始于上世纪70年代中期。以煤炭科学研究总院重庆分院高克德教授为首的探地雷达研究小组,针对煤矿生产的特点自主创新,研制开发出了具有自主产权的探地雷达系列产品-KDL系列矿井防爆探地雷达仪,开创了我国在探地雷达技术使用的先河。由钟世航同志通过分析提出若干提高探地雷达探测精度的措施,周黎明、王法刚同志通过分析认为只要探地雷达波速测定相对精确的情况下,衬砌混凝土厚度检测误差的能控制在2~4cm以内,但对脱空宽度和高度只能给一个概值,另外,李晋平、冯慧民、刘东升、葛增超、杨缄鑫等都在探地雷达隧道衬砌检测中做过理论研究与实际应用。
2地质雷达检测方法与检测技术
隧道后期质量检测应考虑隧洞结构完整性要求,结合隧洞工程检测目的与工程实际情况,检测工作应主要以测绘、裂隙调查等方法配合洞外地表与洞内进行地质雷达探测的综合无损检测技术。在隧道混凝土衬砌施工质量检查过程中,由于其隐蔽性较强,属薄壁结构,施工困难,施工容易造成衬砌混凝土厚度不符合设计要求、衬砌混凝土与岩体结合不密实等质量事故。在后期检测过程中采用常规的检验方法如局部开孔等,其方法效率低下且代表性较差,同时对衬砌混凝土结构的整体性有较大影响。故采用在洞外地表与洞内进行地质雷达探测的综合无损检测技术,可以对隧道衬砌混凝土的结构、裂缝分布及延展进行检测,同时还可对浅部围岩变形进行检测。
探地雷达对地下目标体的探测采用的是高频电磁波,其在地下介质中的传播过程实际是一个褶积滤波过程,由于地下介质的物性和几何性质的不均匀性及地下介质的电性的不均一性,电磁波在地下介质中的传播相当复杂,各种噪声干扰严重,同时,探地雷达在接收地下介质的反射波的同时,也会接收到地面以上的各种噪声和干扰信号。因此,实际接收的探地雷达信号不再是发射信号的简单叠加,附带了一些波形畸变的子波,这些子波都有不同尺度变化使得探地雷达信号具有非平稳性,脉冲信号非线性衰减等特点。探地雷达回波信号不能直接准确清晰地反映目标体,必须经过适当的数据处理,以改善数据质量,为图像判释和地质解释提供清晰的反射波信号。探地雷达数据处理的目的就是压制各种噪声和干扰,提高分辨率,使探地雷达图像剖面上显示最大分辨率的反射波,收集反射波的各种有用参数(包括电磁波速度,振幅和波形资料),以便对探地雷达图像做出准确可靠的地质解释。
3引水隧道衬砌检测方法
引水隧洞质量控制的关键是要控制好开挖及衬砌混凝土的质量。衬砌混凝土施工首先应对原材料、中间产品等的质量进行严格的检测与控制,其次对关键工序的施工质量进行严格的过程控制。对于衬砌混凝土质量的后期检测,根据以上分析,可优先采用以测绘、裂隙调查等方法配合洞外地表与洞内进行地质雷达探测的综合无损检测技术。隧道衬砌探地雷达检测时,应先合理布置测线,测线可能布置在远离电缆线、金属物等,一般采用纵向布线方式,在左右边墙、左右拱腰及拱顶位置布置五条测线,特殊情况下可布置环向测线,以辅助纵向测线检测,初期支护厚度一般较薄,表明不平整,为满足分辨率要求,保证探测数据质量,一般用800MHz屏蔽天线,若800MHz屏蔽天线探测范围不足以覆盖初期支护后的缺陷时需换用500MHz屏蔽天线,对于二次衬砌,由于厚度相对较厚,一般采用500MHz屏蔽天线,初期支护检测和二次衬砌检测均按5m或10m一标记打标。探地雷达检测过程需要注意以下几点:①检测前应全面了解检测任务,充分做好检测前的准备,如根据需要正确设置探测参数等。②严格控制测区内的金属构件或无线电发射源等产生较强电磁波干扰设备。③应选用绝缘材料为探测天线的支撑器材,天线操作人员不应佩带含有金属成分的物件,注意人员和仪器安全。④检测过程中,应保持工作天线的平面与探测面密贴或基本平行,距离相对一致。⑤做好现场记录,记录标记位置,测线范围内是否有障碍物、障碍物的确切位置,准确的测线位置等。
4结论
1)地质雷达应用于浅埋深小断面引水隧道具有极其广阔的前景,地质雷达技术可有效地对隧道混凝土的密实度、与岩体的接触紧密度等进行连续、全面、快速、精确的无损伤检测。
2)利用地质雷达进行引水隧道衬砌检测时,应先合理布置测线,根据衬砌厚度合理选用地质雷达天线。
施工监测
(1)联络通道的施工监测主要内容
①温度监测:盐水温度、冻结孔盐水回路温度、测温孔温度、泄压孔压力;
②隧道内及联络通道监测:隧道隆沉、隧道水平位移、隧道收敛变形、联络通道结构隆沉及收敛变形;
③周边环境监测:地表隆沉、管线变形、建构筑物变形;监测周期:联络通道钻孔施工开始至结构融沉注浆结束。
(2)监测范围
隧道内:联络通道两侧隧道管片左右各延伸20m,共40m。沉降点布设:在通道两侧20m范围内对隧道水平及垂直方向的收敛变形及施工影响范围内的隧道整体进行监测。沉降监测点布设在隧道底环片上,测点间距为2.4m,测点用道钉打入环片内牢固。位移点布设:位移监测点布设在隧道两肩的环片上,测点间距为2.4m,测点用道钉打入环片内牢固。隧道收敛监测点布设:监测点布设在上、下、左、右隧道壁上,用红漆做好标记。周边环境:联络通道正上方地面投影中心为圆心半径至少20m范围内。周边环境监测点布设:地面有建筑时应结合地面建筑物、管线情况增加布点。布点间距横向由联络通道中心向两侧2m、3m、5m、10m布设各监测点,布点间距竖向由联络通道中心向两侧4m、4m、5m、5m布设各监测点。
(3)监测要求
1)在两条隧道内均应设置测温孔监测冻结壁厚度、冻结壁平均温度和冻结壁与隧道管片界面温度,测温孔(点)应布置在冻结孔间距较大的界面上或预计冻结薄弱处。
2)在测定冻结壁与隧道管片界面温度时,应在界面内外两侧各布置1个测温点,通过差值方法确定界面处温度。
3)联络通道工程必须实施24h监控。监测单位应严格按监测方案实施对联络通道工程的监测工作,加强对监测数据的分析和异常数据的判读,加强对报警状态下数据传输的管理,确保监测数据的及时、正确、有效。
4)严格执行隧道联络通道冻结法温度监控、联络通道“工况图表”及设计图的要求,其中,联络通道“工况图表”实施工作由总监总负责,现场监测监控分中心各执行层(监理单位、施工单位和第一方监测单位)负责按时更新和上传相关的图表。详见附件。
5)联络通道专业施工队伍必须对联络通道施工全过程中可能出现的风险进行分析和策划,并对可能出现的风险落实防范或应急措施;联络通道工程施工前须进行防范措施或应急预案的演练。
6)施工监测应由监测单位编制专业监测方案,并经有关方面批准后实施。
二、联络通道监测监控标准化图表
联络通道除了严格按照施工组织方案进行施工外还要建立一套监测监控标准化流程,以确保联络通道在施工过程中和结构后期人员、通道和隧道结构、地面周边建(构)筑物的安全。遇到特殊情况不影响现场监测实施,能及时将监测数据提供各参建方。
工况图表信息化手段
联络通道施工过程中采取“工况图表”形式配合每日监测数据进行监测监控管理,工况图表主要包括联络通道施工主要冻结技术参数及钻孔特征表、冻结加固温度监测报表、联络通道周边环境及洞内结构监测布点图等。
(1)联络通道施工主要冻结技术参数及钻孔特征表、冻结加固温度监测报表
明确主要冻结技术参数及钻孔特征,建立监控施工过程冻结加固日报和抽检为手段的结构安全风险管理体系。钻孔的正确位置控制及冰冻过程中的温度控制是冻结法施工的关键参数,温度监测频率为每日一次,采用下列参数表格控制。包括的主要要素有:主要冻结技术参数、冻结孔特征、其他钻孔特征、参建单位及说明等。包括的主要要素有:工点名称、冻结天数、盐水设计温度、总去及总回盐水温度、冻结孔盐水回路温度、测温孔温度、卸压孔压力、监测单位、温控日期及时间等。钻孔时严格按照钻孔特征表参数进行施工;温度监测报表主要作用在于根据测温孔的温度,可以计算冻结壁厚度、冻结壁的平均温度,以及开挖边界上的温度是否达到设计要求,同时根据卸压孔压力的日常监测,判断冻结壁是否闭合。冻结温度要求:积极冻结7d盐水降至-18℃以下,积极冻结15d盐水温度降至-24℃以下(设计最低盐水温度高于-24℃时取设计最低盐水温度),开挖过程中盐水温度降至设计最低盐水温度以下。施工内支撑后可进行维护冻结,但维护冻结盐水温度不宜高于-22℃。开挖过程中,在保证冻结壁平均温度和厚度达到设计要求且实测判定冻结壁安全的情况下,可适当提高盐水温度,但不宜高于-25℃;开挖时,去回、路盐水温差不宜高于2℃。
(2)传统的联络通道洞内结构及周边环境监测布点图
针对联络通道洞内结构及周边环境监测布点图,我们在现场实施监测监控时,发现地表环境各测项测点数量能够覆盖通道开挖的影响范围,但是地表测点断面间距较短,测点数量较多,同一范围内数据容易出现冗余现象;同时隧道内结构监测点数量较少,针对靠近冻结区域的管片监测数据较少。
(3)优化后的联络通道洞内结构监测及周边环境监测点布置图
为了使各参建单位了解联络通道现场施工情况以及监测点变形情况,施工过程中采用以下图表进行安全风险管理控制。联络通道内部结构施工进度图包括的主要要素有:开挖与构筑平/剖面进度示意图、工程进度文字说明、参建单位及说明等;施工单位按设计图纸制作该图,开挖及构筑期间每日及时更新工况和工程进度,并及时上报给风险咨询单位和第三方监测单位。联络通道内部结构监测布点图包括的主要要素有:隧道沉降/拱顶沉降监测点、融沉期间结构沉降监测点、收敛监测点等。联络通道地面环境监测布点图包括的主要要素有:建筑沉降点、管线监测点、地表深层监测点、地表模拟监测点等;监测点布置图在控制范围、测点数量等方面进行了优化,既保证施工影响范围内的环境监测,又去除了冗余监测点,简洁、实用,可操作性良好。施工监测单位绘制,并报施工、监理、第三方监测单位审核,开工前一周左右上报给风险咨询单位和第三方监测单位备案。
三、结束语
城市隧道工程建设的和谐度评价是需要综合技术、经济、社会和自然等多方面因素的评价问题,其实质就是一个多指标综合评价的问题。
1.1评价指标选取原则
为了对城市隧道工程建设项目全面评价,在选取评价指标时,需要遵循以下原则:科学性和简洁性相统一原则;系统性和层次性相统一原则;全面性和可操作性相统一原则;动态性和静态性相统一原则。
1.2构建评价指标体系
为了合理确定城市隧道工程建设和谐度的指标体系,一方面通过对和谐性影响因素分析,将综合和谐度(最终目标层H)分为4个二级目标层,即技术系统和谐度HT、经济系统和谐度HE、社会系统和谐度HS和环境系统和谐度HN;另一方面通过对相关领域专家、普通市民、上级管理单位、建设单位及员工的大范围调查,归纳确定了15种可能影响城市隧道工程建设和谐度的因素,即方案社会评价水平C1、施工中标价格水平C2、参建机构资信水平C3、安全事故控制水平C4、质量缺陷控制水平C5、设计变更控制水平C6、施工工期控制水平C7、反馈决策顺畅水平C8、企业财务健康水平C9、员工薪酬发放水平C10、内联关系协调水平C11、外联关系协调水平C12、废弃物处置水平C13、污染物处置水平C14、景观修复营造水平C15。中间准则层分别为T1~T3、E1~E3、S1~S3、N1~N3,通过参建单位联席会议共同讨论形成和谐度评价指标体系。
2城市隧道工程建设和谐度评价方法
2.1评价方法选择
本文采用层次分析法对城市隧道工程建设进行和谐度评价。层次分析法是把复杂问题中的所有指标因素按照相互关系划分为不同的有序层次,按照隶属关系建立层次模型,借助经验判定指标因素的重要性,并以定量形式表达实现综合性评价的一种方法[11-14]。层次分析法的主要流程为:明确问题建立层次模型构造判断矩阵计算权向量和一致性检验层次总排序一致性检验结果。该法优点是实现了大量定性和定量因素有机结合,模型层次结构与许多系统的层次结构相对应,比较符合实际情况。由于城市隧道工程建设和谐度的评价研究尚属于起步阶段,各种因素的权属还没有可供借鉴的资料,仍要依赖于专家经验主观判断。如工程质量评价及安全管理考核等,大多采取分层评价方法,影响和谐度的各类指标之间也存在良好的层次性。因此,采取层次分析方法进行城市隧道工程建设和谐度的综合评价方法是合适的。
2.2层次分析法
确定指标权重方法应用层次分析法确定指标权重的方法是利用分级比较标度方法,列出上层指标与下层相关性,由被调查者采取两两比较的方法,给出判断矩阵,然后求出判断矩阵的特征向量和特征值,进行一致性检验。
2.3城市隧道工程建设和谐度指标权重
以洞山隧道为例,邀请上级主管单位和全体参建单位对和谐城市隧道建设工作进行分析。上级主管单位6名、业主6名、施工单位6名、监理和设计单位各3名,监测检测单位1名,总计25名代表参加各因素重要程度的调查,分别填写各层指标重要性调查表。其中准则层与措施层的关系采取开放形式,即每一个准则元素与哪些措施元素相关,由被调查者自己确定,在数据分析时,最多计入6种排位靠前的因素。经过调查分析,指标层对准则层的贡献权重、准则层对分目标层的贡献权重、分目标层对总目标层的贡献权重、指标层对总目标层的贡献权重分别。其中,T1、T2、T3分别为安全管理、质量管理、进度关系指标;HT4、HE3、HS2、HN1分别为技术系统、经济系统、社会系统、环境系统和谐度
3实证分析
本文以淮南市山南新区洞山隧道工程为例,探讨评价城市隧道工程建设和谐度。该工程在前期工作阶段,相关部门结合我国和谐社会建设的时代背景,充分认识到修建城市隧道工程可能存在的错综复杂矛盾,提出建设和谐隧道工程的要求。业主组织工程参建单位组成和谐管理工作小组,通过分析工程重难点,结合和谐度评价的权重分析,针对性地采取和谐管理措施。洞山隧道建设完成后,项目建设单位对各方面工作进行总结,召开和谐隧道建设总结评估会议。上级管理单位、参与建设单位、周边企业和市民代表等35人参与总结评估。通过分析,和谐度范围在100~90时,洞山隧道工程建设评定为和谐。由于洞山隧道工程地质和场地条件十分复杂,工程建设难度较大,通过针对性地采取和谐度提升措施,实现了工程建设的整体和谐,并取得如下工程建设成效。
(1)洞山隧道按计划工期安全顺利完成,未发生严重安全事故。隧道通车后洞内无渗漏,弧线圆顺,表面光洁。经雷达无损检测,衬砌厚度满足设计要求,混凝土密实,通信信号及灯具等安装牢固、美观。工程完工后,经检验评定,总体工程得分97.4分。
(2)洞山隧道自开通以来,解决了舜耕山交通瓶颈制约,为对接长三角,构筑“两淮一蚌”城市群中心城市起到巨大的推动作用,标志着山南新区建设取得了突破性的进展和新的跨越。
4结束语