刁目松
新建南寧至崇左鐵路留村隧道工程,進(jìn)出口里程DK4+120~DK9+845,總長5725m,線間距4.2m,為單洞雙線隧道。最小曲線半徑R為1200m,最大縱坡24.1‰,隧道直徑11.3m,項(xiàng)目采用“明挖法+盾構(gòu)法”相綜合的施工模式。洞身通過段的地質(zhì)條件特殊,包含中風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等。
盾構(gòu)機(jī)直徑與施工風(fēng)險(xiǎn)具有緊密的關(guān)聯(lián),根據(jù)經(jīng)驗(yàn),隨著直徑的增加,施工風(fēng)險(xiǎn)也隨之升高。從直徑的角度來看,盾構(gòu)機(jī)可根據(jù)直徑的不同分為四大類型,具體如表1所示。對(duì)于大直徑的盾構(gòu)機(jī),其在運(yùn)行期間對(duì)土層的破壞作用較明顯,遇平行隧道小凈距、江河等特殊的施工場(chǎng)景時(shí),更易出現(xiàn)地層沉降、擾動(dòng)變形等問題,而在軟弱地層掘進(jìn)時(shí),盾構(gòu)機(jī)易由于前重后輕而出現(xiàn)“栽頭”的情況,導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)施工進(jìn)程難以順利推進(jìn),也容易因?yàn)槎軜?gòu)姿態(tài)控制不到位而出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。
表1 盾構(gòu)機(jī)直徑分類
(1)客觀層面。水文、地質(zhì)條件是主要的客觀影響因素。隧道施工易受到水文、地質(zhì)條件的干擾,而此類因素存在諸多不確定性,因此在前期勘察工作中難以準(zhǔn)確把握水文和地質(zhì)方面的情況,隧道施工面臨諸多挑戰(zhàn),施工期間存在大量的風(fēng)險(xiǎn)。在水文方面,巖土的滲透性、水的沖刷力、水的腐蝕性等均會(huì)對(duì)大直徑盾構(gòu)隧道施工帶來不良影響;在地質(zhì)方面,地層空間流動(dòng)性與變形的特性,導(dǎo)致隧址區(qū)存在瓦斯有害氣體、孔洞等。
(2)主觀層面。施工技術(shù)、施工物資的質(zhì)量或性能、工作人員的操作水平均是重要的主觀影響因素。隧道施工技術(shù)方案相對(duì)復(fù)雜,各工法的適用場(chǎng)景以及應(yīng)用效果不盡相同,加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水文、地質(zhì)信息掌握不充分,易出現(xiàn)技術(shù)不匹配或是誤操作的情況,由此增加施工風(fēng)險(xiǎn)。此外,在機(jī)械設(shè)備異常運(yùn)行、施工人員工作水平偏低的條件下,也勢(shì)必會(huì)增加施工風(fēng)險(xiǎn)。
(1)盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險(xiǎn)
盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí),需適時(shí)鑿除布設(shè)在預(yù)留孔口處的擋土墻,再啟用盾構(gòu)刀盤,利用該裝置切削洞口加固土體,以便順利進(jìn)入洞門密封裝置,期間破壞性較強(qiáng),洞口土體以及加固土體需長時(shí)間暴露于外部,易破壞土體的穩(wěn)定性,同時(shí)洞門環(huán)密封裝置也易受損,進(jìn)而發(fā)生洞口水土流失乃至坍方事故。
以飽和含水砂性土層為例,施工期間易出現(xiàn)向井內(nèi)大規(guī)模涌水涌砂的現(xiàn)象,其嚴(yán)重干擾盾構(gòu)運(yùn)行狀態(tài),輕則伴有盾構(gòu)出洞磕頭以及盾構(gòu)進(jìn)洞突沉問題,重則垮塌,施工進(jìn)程受阻,施工質(zhì)量受到影響??梢?,盾構(gòu)進(jìn)出洞的安全隱患較多,需從實(shí)際情況出發(fā),采取行之有效的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,以確保盾構(gòu)機(jī)可在安全的前提下順利進(jìn)出洞。
(2)施工量較大
大直徑盾構(gòu)隧道的施工量較大,難以避免穿越現(xiàn)狀建(構(gòu))筑物的情況。針對(duì)此,除了保證隧道主體施工質(zhì)量外,還需盡可能減小其它各類建(構(gòu))筑物的受擾程度,從而使其在施工全程均維持穩(wěn)定的狀態(tài)。但是,隧道盾構(gòu)施工的破壞性較強(qiáng),易出現(xiàn)地層大范圍沉降的情況,這導(dǎo)致建(構(gòu))筑物難以正常使用。此外,管線對(duì)盾構(gòu)穿越的干擾也較為突出,例如電力管線、燃?xì)夤芫€等,若盾構(gòu)穿越時(shí)未采取有效的控制措施和防護(hù)措施,則容易出現(xiàn)斷觸電、燃?xì)庑孤┑葐栴}。
(3)穿越地下障礙時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)
大直徑盾構(gòu)隧道施工中,易遇到深長基礎(chǔ)或其它類型的障礙物,需有效地規(guī)避:一方面,應(yīng)減小盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)變更問題;另一方面,需考慮既有障礙物的穩(wěn)定性,在兼顧多重要求的前提下高效施工。
(4)隧道整體上浮
以越江盾構(gòu)隧道在江中段時(shí)為例,此時(shí)覆土較淺、水壓較大,隧道整體上浮的可能性較大,因此要防止上浮量過大。影響管片上浮的因素主要有盾構(gòu)與管片姿態(tài)、推進(jìn)油缸推力、同步注漿壓力及性質(zhì)、管片接頭特征等。
盾構(gòu)姿態(tài):盾構(gòu)軸線相對(duì)隧道軸線下傾,管片承受較大的偏心荷載及盾尾向上的作用力,主要受地層性質(zhì)、盾構(gòu)操作水平、隧道縱向坡度等影響。
隧道縱向剛度:管片縱向剛度與管片接頭形式、管片拼裝方式等有關(guān)。
漿液未凝固段長度及漿液對(duì)管片的浮力:漿液凝固時(shí)間、施工速度均是決定漿液未凝固段長度的關(guān)鍵因素;而對(duì)于漿液對(duì)管片的浮力,其主要取決于漿液工程性能(例如黏度、坍落度)、施工現(xiàn)場(chǎng)的水文條件(地下水)。但現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,難以精準(zhǔn)地確定漿液凝固時(shí)間及漿液對(duì)管片浮力的大小。
地層性質(zhì)與地下水狀況:普遍具有地層越軟弱、地層抗力系數(shù)越小、管片越易變形的規(guī)律;此外,若存在透水性較差的軟弱地層,則容易形成超空隙水壓力,其直接作用于管片,導(dǎo)致其承受較大的浮力。若富水地層的透水性較強(qiáng),易在地下水的作用下稀釋漿液,改變其性能,漿液的膠凝時(shí)間以及應(yīng)用效果均會(huì)受到影響。
編制行之有效的方案。以大直徑盾構(gòu)隧道的實(shí)際建設(shè)條件為立足點(diǎn),編制施工組織設(shè)計(jì)方案、安全方案等來作為后續(xù)工作的引導(dǎo);對(duì)于危險(xiǎn)系數(shù)較高的施工內(nèi)容,需加強(qiáng)技術(shù)論證,制定專項(xiàng)施工方案,保證其具有可行性。
職能部署。在合同簽訂前,需明確各參與方所需承擔(dān)的責(zé)任,增強(qiáng)員工的使命感;深度優(yōu)化施工管理制度,包含但不限于安全交底制度、技術(shù)交底制度、原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)制度等,同時(shí)將關(guān)鍵的施工程序作為重點(diǎn)控制對(duì)象,確保其能夠滿足安全層面和質(zhì)量層面的要求;強(qiáng)化安全措施管理,具體應(yīng)包含臨時(shí)用電、防火、冬季嚴(yán)寒及夏季酷暑的安全防護(hù)措施等,保證
材料、機(jī)械設(shè)備均可正常使用。
洞外風(fēng)險(xiǎn)控制。根據(jù)地面實(shí)際情況采取加固措施,如設(shè)置隔離樁、超前預(yù)注漿等;全面清理施工現(xiàn)場(chǎng)的障礙物,并將廢樁拔出;在施工全流程中,由專員加強(qiáng)測(cè)量監(jiān)控,具體需考慮地面建(構(gòu))筑物的變形、地面的沉降等,保證各項(xiàng)指標(biāo)均被控制在許可范圍內(nèi)。
洞內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)控制。管片背后的二次深孔注漿、洞內(nèi)測(cè)量監(jiān)控等均是關(guān)鍵的工作內(nèi)容,需要深度優(yōu)化工藝參數(shù),合理發(fā)揮出盾構(gòu)施工工藝的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),如采用管片背后同步注漿(可以充分發(fā)揮出漿液的固結(jié)作用)、激光導(dǎo)向系統(tǒng)(可以提高施工定位的精確性)等。
鐵路大直徑盾構(gòu)隧道對(duì)物資和人員的需求量較大,需在各方面投入較多的成本,因此需在不影響項(xiàng)目整體質(zhì)量的前提下有效降低成本,提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)大直徑盾構(gòu)隧道的施工特點(diǎn),推薦采用如下幾項(xiàng)經(jīng)濟(jì)措施:
保證資金供應(yīng)。切實(shí)發(fā)揮出監(jiān)理作用,根據(jù)施工進(jìn)度合理匹配資金,既要保證資金供應(yīng)充足,又要避免資金投入超預(yù)期的情況。
正確應(yīng)用支付手段。監(jiān)理方應(yīng)高度重視支付手段的選擇與應(yīng)用,如落實(shí)安全生產(chǎn)費(fèi)、風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)的驗(yàn)工計(jì)價(jià)方法等,從源頭上把控資金風(fēng)險(xiǎn)。
建立獎(jiǎng)罰機(jī)制。在風(fēng)險(xiǎn)管理工作中,要科學(xué)合理地應(yīng)用獎(jiǎng)罰制度,在給予表現(xiàn)優(yōu)異者表揚(yáng)的同時(shí),對(duì)不良行為的相應(yīng)責(zé)任主體做出懲罰。為更好地發(fā)揮出獎(jiǎng)懲機(jī)制的刺激作用,需配套考核制度,量化分析員工的工作成效,從而做出準(zhǔn)確的判斷。
綜上所述,在鐵路隧道建設(shè)領(lǐng)域,大直徑盾構(gòu)隧道為重點(diǎn)內(nèi)容,且對(duì)施工技術(shù)提出較高的要求。在工程施工中,管理者應(yīng)起到引導(dǎo)作用,帶動(dòng)全體員工關(guān)注施工風(fēng)險(xiǎn)問題,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工狀況以及現(xiàn)有技術(shù)水平,采取針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)控制策略,給工程建設(shè)工作的開展創(chuàng)設(shè)良好的條件,從而有序地完成鐵路大直徑盾構(gòu)隧道的建設(shè)工作。