隧道工程的施工管理PPT課件

.,1,隧道施工的技術特性和基本理念,.,2,二、隧道工程的技術特性和基本理念,認識隧道施工的技術特性和施工的基本理念，是建立良好施工管理的前提。作為施工管理人員首先要清楚地認識到這一點。,.,3,隧道施工的技術特性,隱蔽性大；作業(yè)的循環(huán)性強；作業(yè)空間有限；作業(yè)的綜合性；施工是動態(tài)的，施工過程的力學動態(tài)是變化的，圍巖的物理力學性質也是變化的；作業(yè)環(huán)境惡劣；作業(yè)的風險性大。,.,4,隧道施工的基本理念,根據(jù)作者的體會，隧道施工的要點，針對目前存在的問題，歸納起來就是句話：“愛護圍巖”、“內實外美”、“重視環(huán)境”、和“動態(tài)施工”。這也就是隧道施工的四大理念。,.,5,愛護圍巖,“愛護圍巖”有2層含義，一層含義是不損傷或少損傷遺留圍巖的固有支護能力，這可以通過采用機械開挖技術和控制爆破技術予以解決。一層含義是通過各種手段和方法增強圍巖的自支護能力，如采用支護技術、加固或予加固技術以及各種輔助施工技術等。這些技術形成了隧道施工的核心技術。,.,6,內實外美,“內實外美”，關鍵是內實。而內實的關鍵就是要作到“四密實（貼）”，即：混凝土密實；噴混凝土密實；噴混凝土與圍巖密實（貼）；二次襯砌與初期支護密實（貼）。,.,7,重視環(huán)境,“重視環(huán)境”，也有2層含義，一層含義是指內部環(huán)境，即施工作業(yè)環(huán)境，一層是對外部環(huán)境即對周邊環(huán)境的影響。重視環(huán)境是時代的要求，許多環(huán)境技術都是因時代的變遷而得到發(fā)展，許多基準都是因環(huán)境的要求而制定。,.,8,動態(tài)施工,打開來看，根據(jù)暴露出來的圍巖狀態(tài)，采取對策是隧道施工的基本原則?！皠討B(tài)施工”是指：隧道施工過程中的地質條件是不斷變化的；其力學動態(tài)也是不斷變化的。因此，施工過程就不可能是一成不變的。我們在施工過程中采用的各種施工方法和技術都是為了適應這種“動態(tài)”變化的。因此，隧道施工的各種決策都要在施工階段的地質技術、施工階段的量測技術和施工階段的質量控制技術的基礎上進行管理。這也就是動態(tài)施工的基本含義。,.,9,施工管理技術是把施工技術和管理技術融合在一起的技術。是管理學科的一個重要發(fā)展。,.,10,三、隧道施工管理的基本內容和方法,.,11,1、施工管理5對象,.,12,眾所周知，施工管理5個對象是：質量、成本、進度、安全及環(huán)境，缺一不可。這5者是相互關聯(lián)的，相互依存的。其中質量是根本，確保安全和環(huán)境是前提。進度和成本是管理和技術水平的體現(xiàn)。在施工管理中必須處理好這5者的關系。在施工管理中應按以下步驟進行管理：步驟階段1決定目的、目標；1規(guī)劃2決定達到目的方法；3進行教育、訓練；2實施4實施；5檢驗結果；3檢驗6修正。4修正這也就是施工管理的4個階段6個步驟。,.,13,2、施工管理4階段6步驟,決定目標、目的,.,14,用什么方法進行工程管理，目前提出QC的7個工具，示于圖。大都與概率統(tǒng)計有關。如：1事故件數(shù)分類圖2散點圖3檢查表4管理圖5直方圖6特性因素圖7層次圖。,7個工具中，主要是把工程表現(xiàn)數(shù)表化，一目了然。并能找出問題的關鍵，突出重點，進行重點管理,.,15,3、施工管理7道具,.,16,現(xiàn)狀與問題,到2000年底的統(tǒng)計，我國鐵路隧道共有6876座，總延長3670km，公路隧道近824座，總延長近700km，基本上是采用礦山法修筑的，目前出現(xiàn)的主要問題集中在以下幾個方面：1施工階段地質判釋的技術不完善，缺乏有效的判釋方法和手段；2隧道施工方法，特別是軟弱破碎圍巖的施工方法的工廠化程度有待提高；3在施工中沒有牢固樹立“保護圍巖、愛護圍巖”的觀點和理念；不能有效地控制對遺留圍巖的損傷和松弛；4“重外美、輕內實”，結構存在隱患；如：襯砌背后充填不密實，甚至留有空洞；襯砌厚度不足，有的嚴重不足；襯砌初期開裂普遍存在；基底處理不徹底，運營不久出現(xiàn)翻漿冒泥現(xiàn)象等；,.,17,現(xiàn)狀與問題,5地下水處理始終是薄弱環(huán)節(jié)，防水質量欠佳，滲水、漏水現(xiàn)象時有發(fā)生；6環(huán)境意識薄弱，洞內施工作業(yè)環(huán)境欠佳，減少對周邊環(huán)境和結構物影響的措施不力；7施工階段的工程質量的檢測體制不完善，更為重要的是缺乏有效的檢測手段和方法；8應變能力不強，一旦出現(xiàn)施工災害，有時束手無策；9沒有真正地實現(xiàn)動態(tài)施工和施工管理。實質上，這幾點也就是衡量我們隧道施工水平的重要標志。我們與一些發(fā)達國家相比，在技術上的差距，也就在此。施工管理的重點也在此。,.,18,施工質量管理的要點、基準和方法,隧道施工管理主要指：質量、進度、造價、安全、環(huán)境等管理。這里僅僅針對施工質量管理中的一些要點，談一些看法。對隧道施工中的管理，要作到“三有”，即：有要點；有基準，有手段和方法。下面按照隧道施工作業(yè)，談一談施工質量管理的問題,.,19,開挖,要點：開挖輪廓的管理圍巖級別的再確認基準：超欠挖的控制基準方法：激光斷面測試儀數(shù)碼相機掌子面觀察說明：1開挖輪廓是如何確定的？2改變“寧超無欠”的傳統(tǒng)的思想？3數(shù)碼相機的應用4掌子面觀察方法,.,20,控制超欠挖,1）改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀念；在控制超欠挖技術的研究中，首先應改變觀念，即必需改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀點，樹立“少欠少超”的觀點。也就是說，應容許一定程度的欠挖，例如，日本在隧道施工中，基本上容許概率為16的欠挖。即在開挖斷面上取100個點，有不超過16個點的超挖就可以了。這樣就可以避免開挖輪廓線的無謂擴大，而使超挖得以減少。例如，鐵路隧道施工規(guī)范（TB10204200）規(guī)定：當圍巖完整、石質堅硬時，容許巖石個別突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入襯砌。侵入值應小于襯砌厚度的1/3，并小于10cm。對噴錨襯砌應不大于5cm。,.,21,控制超欠挖,實際施工中，周邊孔開口位置e有三種情況，其出現(xiàn)機率和差值大小則主要決定于鉆孔水平。第1種情況（a）不影響超欠挖；在（b）的情況時，將使超挖增加一個e值，而第3種情況，將使超挖減小一個e值，但出現(xiàn)欠挖。因而，鉆孔時先定位，后鉆進，并在掌子面上完整醒目地標出周邊孔位線，把e控制在較小范圍內（約在3cm）是可能的。,.,22,開口孔的位置,.,23,爆破管理,在爆破質量管理中，應堅持以下基本原則：（1）必須采用控制爆破（光面爆破、預裂爆破等），通過工程類比和現(xiàn)場實驗，優(yōu)化爆破參數(shù)設計；（2）在滿足技術經濟要求的情況下，應優(yōu)先考慮采取操作簡單、且精度高、有良好性能的鉆孔機械、測量放線儀器、斷面檢測儀器以及爆破器材等；（3）應嚴格控制斷面的測量放線精度，特別是要避免隨意放大或縮小斷面的現(xiàn)象；（4）必須嚴格控制鉆孔精度，重點是控制周邊眼的外插角、開口誤差以及炮眼在斷面分布的均勻性；（5）必須嚴格控制重要爆破作業(yè)質量，特別是要控制裝藥量，并保證正確的起爆順序；（6）必須做到及時檢測和及時反饋；（7）必須強化施工組織管理、推行作業(yè)標準化、并經常加強作業(yè)人員文化和責任心的教育等。,.,24,圍巖級別的判定,在施工中，因圍巖級別的變動而變更設計（支護結構參數(shù)、施工方法等）的情況是屢見不鮮的。有的隧道，在施工過程中，變更設計達原設計的20%50%，不僅延誤了工期，也提高了施工成本，同時給工程質量也造成一定的影響。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，但主要是施工前的地質工作不到位、缺乏有效的圍巖級別判定的方法，而更為重要的是：我們對施工中的地質工作缺乏足夠地認識，也缺乏有效的判釋方法和手段。,.,25,由于隧道的特性，在最近幾年，各國都非常重視施工階段的地質工作。因為大家認識到：只有開挖暴露出來的地質狀態(tài)，才能使我們比較客觀的、可靠的了解在施工過程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象和問題。才能使我們采取最符合地質狀態(tài)的施工和支護措施。但如何根據(jù)暴露出來的地質狀態(tài)，來評價圍巖的動態(tài)，又成為施工中的關鍵。,.,26,施工階段圍巖級別的評定方法，目前主要類，一類是根據(jù)開挖暴露出來的掌子面觀察的方法，一類是根據(jù)量測的方法。目前，國內外在隧道及地下工程施工中進行圍巖評價，主要是根據(jù)掌子面的觀察來進行的。這是比較簡便而現(xiàn)實的方法。量測方法也是判定圍巖狀態(tài)的好方法，但量測結果的處理要很長的時間，因而當?shù)刭|條件變化激烈時很難適應。此外量測也需要投入大量的儀器和時間，對施工作業(yè)有一定的干擾。地質超前預報的方法是在必要時采取的方法，沒有普遍性。因此，利用掌子面觀察的方法，就成為進行圍巖評價的主要方法。作為工程技術人員應該掌握這種方法的實質和內涵。,.,27,掌子面觀察,洞內觀察是為掌握地質狀況，確認支護效果及決定支護參數(shù)等而實施的。掌子面觀察是當新的掌子面出現(xiàn)后首先進行的觀察。要繪制掌子面觀察（素描）圖，進行攝影等。在施工中應充分地利用觀察到的資料，及時判釋，來完善支護體系和施工方案。這種觀察主要是通過目視，也可以采用攝影的方法觀察掌子面的地質狀態(tài)和地質的變化狀況。觀察中應具體地記錄以下各項并描繪掌子面地質素描圖。地質狀況及其分布、性質和掌子面自穩(wěn)性；圍巖的軟硬、裂隙間距及方向等圍巖狀態(tài)；斷層的分布、走向、粘土化程度等；涌水地點、涌水量及其狀態(tài)；軟弱層的分布；其他。,.,28,數(shù)碼相機的應用,.,29,.,30,.,31,.,32,噴混凝土,要點：初期強度和噴射配比基準：24小時的初期強度指標方法：初期強度的檢測方法，如射釘法等回彈量及粉塵量說明：1噴混凝土的初期強度的概念2噴射配比與設計配比3檢測方法,.,33,噴混凝土,為了充分發(fā)揮噴混凝土的支護效果，最重要的是要解決好噴混凝土施工的4要素。強度：有足夠的強度，特別是初期強度；厚度：要確保附著層的厚度，或者使噴射表面平滑；附著：與圍巖牢固附著成為一體，相互間就能夠傳遞力和變形；密實：附著層密實、均質、耐久。,.,34,噴混凝土,在配比設計中，大家一定要分清楚從噴射口出來的混凝土配比和附著在圍巖表面上的配比，是不一樣的。前者可以稱為噴射配比，后者稱為附著配比。設計規(guī)定的噴混凝土標號，如C20、C25等，應該是由我們這里所謂的附著配比決定的。但因現(xiàn)場對附著配比管理比較困難，因此一般都按照設計配比進行配比的管理。一般說，為了滿足附著配比（即設計配比）的要求，就不得不改變現(xiàn)場配比（噴射配比）的參數(shù)。例如表3所列的關系，就是這種考慮的事例。表3噴射前噴混凝土強度的對應關系,.,35,噴混凝土,日本在規(guī)范中明確規(guī)定：如噴混凝土的設計基準強度是18N/mm2（材齡28天）時，采取的試件強度應達到2436N/mm2。檢驗噴混凝土質量的一個重要指標，就是回彈量或粉塵量。例如日本在新規(guī)范中明確規(guī)定：不管是濕噴還是干噴，粉塵濃度不能超過5mg/m3。回彈量一般不超過20%。3小時的初期強度為1.52.0N/mm2，24小時的初期強度為5.010.0N/mm2。,.,36,射釘法,射釘法的概況如下。該系統(tǒng)系日本開發(fā)的以氣壓射釘槍原理為基礎的強度測試系統(tǒng)APPTester。檢測過程為在恒定空氣壓力下將經過特殊標定的射釘打入檢測的混凝土之內，由其射入深度標定公式推算其強度。氣壓射釘槍系統(tǒng)如圖6所示。整個系統(tǒng)由射釘槍、空壓計、空壓管、空壓機、數(shù)顯深度游標卡尺等組成。,.,37,.,38,射釘槍是該檢測系統(tǒng)的主要組成部分之一，用于凝土強度檢測。射釘是經過特殊標定的合金鋼釘，其形狀尺寸和機械性能離散性很小，根據(jù)檢測強度范圍的不同，射釘分為射釘A和射釘B兩種。射釘A：1030MPa，射釘B：1OMPa以下。圖7是混凝土強度與射釘貫入深度的關系。,.,39,.,40,能夠發(fā)揮上述效果的噴混凝土，要求具有一次強度特性、長期強度特性、防止噴射后的圍巖崩落的良好的附著性、施工性等優(yōu)良的品質，考慮隧道洞內的溫度、濕度、爆破振動等，到目前為止，多采用水泥用量比較多、添加速凝劑的特殊的混凝土。特別是，作為支護構件的噴混凝土，要求在噴射后數(shù)小時內就要產生所需的強度，確保這種品質是極為重要的。這里“初期強度”指噴射后能夠支持自重和隨掌子面推進的荷載的施工上所需的強度。意味著材令24小時的抗壓強度，與通常的混凝土灌注后數(shù)天的“初期強度”是不同的?！伴L期強度“是指材令28天的抗壓強度，也不是通常混凝土的90天和180天的強度。,.,41,初期強度的檢查,噴混凝土與一般混凝土比其離散性比較大，在初期強度檢查中要加以注意。噴混凝土一般不用圓柱模子打試件，原則上向板內噴射混凝土取試件進行試驗。,.,42,日本鐵道公團和日本道路公團的檢查例示于表。強度試驗的檢查時期、次數(shù)和判定基準例（設計基準qd=2強度18N/mm2的場合）,.,43,噴射厚度的檢查時期次數(shù)和判定基準例,.,44,錨桿,要點：錨桿的長度及密實度基準：方法：錨桿密實度檢測儀說明：1采用商品化錨桿的意義2錨桿拉拔力的作用3墊板,.,45,錨桿,墊板問題要發(fā)揮錨桿的效果，墊板的設置是十分重要的。我們在施工中，多數(shù)是不設置墊板的。是因為增加墊板，不僅增加了施工成本，對工期也有一定影響。但從效果上看，這是得不償失的。日本對此曾進行一些試驗研究。試驗表明：設墊板比不設墊板，加載應力提高了2.5倍；墊板面積越大，頭部軸力提高也越多。例如，墊板面積增加1倍，頭部軸力可提高1.25倍等。其次有墊板時，錨桿軸向應變的最大值的位置，向內部移動。這說明錨桿的3維約束效果，得以發(fā)揮。圖5是有墊板和無墊板的的軸力分布的變化。從圖中可以看出，有墊板時，錨桿的口部也發(fā)生了軸力、而且軸力的最大值也增加了1020%。由此可見，墊板的作用是不容忽視的。在錨桿施工中，必須設置墊板，這在規(guī)范中也有了明確的規(guī)定。,.,46,錨桿,.,47,錨桿,.,48,拉拔試驗及錨固材的管理基準,.,49,.,50,.,51,錨桿,我們在錨桿施工中，最大的問題是錨桿的商品化問題?？梢哉f，在許多國家，錨桿已經是一種商品。只要選擇合適，拿過來用就可以了。而我們的錨桿，目前絕大多數(shù)是就地用鋼筋自制的。因此，質量的離散性相當大、施工工藝也不能標準化，不能充分發(fā)揮錨桿的支護效果，有時就成為一種計價的“擺設”。當然，也有一些商品化的錨桿開始工廠化的生產。但還沒有完全得到業(yè)主、設計和施工人員的認可。原因之一，就是商品錨桿的成本高。因此，大力降低錨桿的制造成本，提高商品化的速度，徹底改變錨桿施工的現(xiàn)狀是非常重要的。,.,52,錨桿,錨桿壓漿密實度的檢測，一直是個技術難題。目前，日本已開發(fā)出超聲波檢測裝置，有的國家，也采用錘擊方法進行檢測。從現(xiàn)有技術水平看，都還存在一些問題。從目前的施工狀態(tài)看，錨桿壓漿密實度是不理想的，因此，在很大程度上，影響了錨桿的錨固效果。在這種情況下，開發(fā)一種有效的檢測錨固壓漿密實度的方法是很必要的。,.,53,錨桿密實度檢測儀,Boltometer只是設計用來測試砂漿錨桿的，它已被成功地應用于許多鋼筋和管式錨桿的測試之中，并且在下列條件下使用可以確保實現(xiàn)其最佳功能。鉆孔直徑為25-40mm錨桿直徑為20-30mm錨桿長度應大于0.8m水泥注漿長度小于4.0m錨桿外端部必須平滑以保證傳感器接觸良好,.,54,砂漿錨桿的狀態(tài)和錨桿等級之間的關系為：錨桿等級A對應于具備最適宜功能的錨桿。例如：具有優(yōu)良質量的連續(xù)的水泥漿（較低的水灰比）和沿桿體方向無損壞或裂縫。錨桿等級B對應于性能稍微有所減弱的正常的錨桿。例如：或者水泥漿沒有能夠覆蓋住錨桿的全長，或者強度有所降低（較高的水灰比）。錨桿等級C對應于性能不足的錨桿。例如：水泥漿數(shù)量和質量的重大削弱和或錨桿的重大損壞。錨桿等級D對應于性能有重大削弱或根本不存在任何性能的錨桿。例如：水泥注漿的全長小于0.6m和或錨桿存在至少一處的重大損壞。,.,55,分級體系,*）錨桿可以通過液壓千斤頂?shù)姆椒ò纬觯ㄓ袝r大錘的重擊或振動也可能使錨桿松動）。,.,56,格柵與鋼支撐,要點：與圍巖和噴混凝土的接觸狀態(tài)基準：密實（密貼）的程度方法：打擊聲法等說明：1格柵與鋼支撐的使用條件；2與圍巖的接觸狀態(tài)的影響；3架設的三要素。,.,57,表1鋼支撐與格柵的比較,.,58,格柵與鋼支撐,在鋼支撐和格柵的設計中必須堅持4個原則。即：1接頭要盡量少，并有足夠的強度；2必須用墊塊與圍巖貼緊；3必須有縱向聯(lián)系，成為一個支護體系；4必須使底腳有足夠的承載力。,.,59,.,60,.,61,二次襯砌,要點：襯砌厚度及厚度的均勻性與初期支護的密貼程度基準：大于或等于設計最小厚度方法：電磁波法或打擊聲法說明：1襯砌厚度的定義2與初期支護的關系3開裂問題,.,62,襯砌厚度,.,63,厚度檢測釘,.,64,.,65,混凝土的灌注方法及標準,.,66,混凝土的搗固方法及標準,.,67,混凝土養(yǎng)生方法及標準,.,68,混凝土配比強度應大于設計基準強度我們在設計中規(guī)定的混凝土標號決定了混凝土的設計基準強度。并不是指現(xiàn)場的配比強度。但在施工中為了保證混凝土的設計基準強度，其配比強度應根據(jù)設計基準強度、現(xiàn)場必要的脫模強度及混凝土品質的離散性決定。日本規(guī)定混凝土配比強度應根據(jù)現(xiàn)場混凝土抗壓強度試驗值，但其低于設計基準強度f的概率不大于5%的條件決定。襯砌混凝土的要求強度因圍巖特性、襯砌形狀、支護類型及作用在襯砌上的荷載而異，除特殊場合外，設計基準強度一般取1824N/mm2。素混凝土取18N/mm2，鋼筋混凝土取2124N/mm2。最近在大斷面隧道中，采用30N/mm2以上的設計基準強度?，F(xiàn)場混凝土的品質，一般受到骨料、水泥等品質的變動、計量的誤差、拌合作業(yè)的變動等而有一定程度上的變化。因此，為了保證襯砌任何部位的混凝土抗壓強度不過度地小于基準強度，視現(xiàn)場的施工條件，混凝土的配比強度應大于設計基準強度。一般，隧道襯砌多在1220小時左右脫模，因此，必要的配比強度應同時滿足所要求脫模時的強度和設計基準強度。脫模后沒有進行充分養(yǎng)生的場合，應選定配比強度大的配比，來確保所要求的品質。,.,69,.,70,防水板,要點：如何避免施工中防水板的破損基準：無破損方法：破損檢測說明：1造成破損的原因分析2基本措施,.,71,防水板,這是保證隧道防水功能的重要措施。自從在隧道中采用防水板技術以來，隧道的防水功能有所強化，但存在的問題也不少。其中突出地表現(xiàn)在防水板質量上。如：破損嚴重、接頭不密實、鋪設過緊過松等等，極大地影響了防水功能的發(fā)揮。許多隧道建成后，漏水現(xiàn)象十分嚴重。這與防水板施工有密切關系。造成防水板破損的原因是多方面的，歸納起來大致有以下幾種情況：噴混凝土表面或圍巖表面顯著凹凸不平，防水板鋪設過松過緊；錨桿突出噴混凝土表面，防水板直接與之接觸；灌注混凝土時的摩擦力，使防水板過度蹦緊，結合部被拉開；采用鋼筋混凝土襯砌時，鋼筋作業(yè)造成的損傷等。在防水板施工上應認真地解決以上的問題。,.,72,突出噴混凝土面的錨桿頭部，是板破損的重要原因，應加以處理。這個問題常常被施工所忽視。板張掛前，可采取以下方法進行處理。（1）切斷處理：這是最簡單，采用最多的方法。如圖3所示，切斷并用砂漿和緩沖材等處理；（2）加設帽蓋：用經過加工的帽蓋（金屬的、樹脂的），套在錨桿的頭部，如圖4示。應該說，這種方法與錨桿商品化是聯(lián)系在一起的。圖5也是一種處理方法。圖3錨桿頭部切斷處理圖4錨桿頭部的帽蓋,.,73,.,74,襯砌施工逢,要點：位置及處理方法基準：符合設計要求方法：說明：1施工縫位置的意義2施工縫的防水處理,.,75,.,76,背貼式防水板,.,77,襯砌開裂,襯砌開裂有2類：1初期開裂；2承載（受力）開裂。這2種開裂，對襯砌承載能力的影響是不同的，但都應加以關注。目前許多隧道在交付營運時，就已經發(fā)生開裂，應該仔細分析開裂的性質和程度，采取措施加以補救，不要把后患留給營運部門。,.,78,襯砌的初期開裂,要點：襯砌初期開裂基準：判斷開裂的性質及基準方法：目視和數(shù)碼相機說明：1襯砌初期開裂的形成及后患2減少或避免初期開裂的方法,.,79,溫度收縮及干燥收縮而產生的開裂模式,.,80,模式的開裂易在拱頂部附近及拱下部范圍內發(fā)生，大約沿隧道縱向呈直線分布。模式的開裂是與隧道縱向成直角方向分布的，易在起拱線和變斷面處附近，幾乎以規(guī)則的間隔產生的，但也有沿隧道全周發(fā)生的。模式是在施工縫附近，沿隧道縱向發(fā)生的，長度比較短，間隔規(guī)則。模式是隨機方向的開裂或呈龜甲狀或網目狀分布，易于在拱部發(fā)生。這些模式的開裂，也有貫通整個襯砌厚度的。在模式的開裂中，有與游離石灰不同的膠狀物析出時，可能懷疑是堿性骨料反應所致。這些開裂都是伴隨溫度收縮和干燥收縮而產生的。但幾乎都達不到顯著損傷襯砌功能的程度，如有貫通的開裂從防水和耐久性角度看，或形成3維交差的開裂有可能掉塊的場合，就應該采取對策。,.,81,.,82,施工方法產生的開裂模式,.,83,模式的開裂是在施工縫附近，沿已灌注好的混凝土的上部的模板接觸面，因安裝或拆除模板時的過大壓力而發(fā)生的。模式是在盾構襯砌中發(fā)生的。模式的開裂是沿水平方向或混凝土流的方向分布的，易在搗固難的拱上半部，在灌注中斷的界面上發(fā)生的。模式是在混凝土表面不易發(fā)現(xiàn)而在斷面內部的局部發(fā)生的，是因模板下沉或模板與混凝土附著不良等原因造成的。,.,84,受力開裂,.,85,.,86,.,87,.,88,表1開裂有發(fā)展性的判定基準,.,89,表2開裂不能確認有無發(fā)展性的判定基準,.,90,開裂有的是繼續(xù)發(fā)展的，有的是停止發(fā)展的，這對判斷開裂的影響是致關重要的。開裂有發(fā)展性的其判定基準列于表1。無發(fā)展性的列于表2。表中的開裂是以水平方向或剪切開裂為主要對象的。橫斷方向的開裂,可按降1級進行判定。同時，0.30.5mm以上的開裂密度，超過200cm/m2時,要提高1級進行判定或采用分級中較高的級別判定。,.,91,最近開始采用全方位的數(shù)碼相機、激光攝影系統(tǒng)等方法,編制展開圖,取得了一定的效果。對顯著的變異，在進行目視觀察、素描的同時，可輔以攝影觀察，作為客觀地掌握變異狀況的資料。在攝影時，要記錄攝影地點的里程、攝影部位(拱、墻等)、攝影方向(左右、上下等)，同時最好能把判斷對象物大小的比較物(人物、折尺等)攝入畫面。此外，可采用360旋轉的照象機進行全方位攝的影記錄，對掌握全體狀況是很有效的。作為補充目視觀察、素描記錄的技術，近年對襯砌表面連續(xù)攝影的方法，并對其結果進行畫像處理的技術已經確立。該技術不僅記錄了畫像數(shù)據(jù)，也可以用來進行健全度的判定。,.,92,圖9是利用能夠檢測0.1C溫度差的紅外線攝象機，檢測襯砌的溫度差，判斷襯砌剝離狀態(tài)和開裂狀態(tài)。比錘擊檢查精度高，對深度10cm左右的剝離可以判斷出來。,.,93,動態(tài)的施工管理,所謂的信息化（動態(tài)）設計施工系統(tǒng)，根據(jù)日本建設省定義是：在建設事業(yè)的調查、設計、預算、發(fā)包、施工、維修管理的實施過程中，以施工為重點，利用在各過程中獲得的與施工有關的電子情報和從各種作業(yè)中獲得的電子情報，根據(jù)使用機械和電子儀器、量測儀器的組合加以連動控制或實現(xiàn)電子網絡的一元化施工管理，以提高整個施工的生產性。這是一個立足于電子技術的建設生產管理系統(tǒng)。這里的關鍵問題的開發(fā)出一個能夠收集情報、分析評價、決策以及實施作業(yè)的情報化系統(tǒng)。一個完善的系統(tǒng)應該包括：1）信息收集和通信子系統(tǒng)；2）信息整理、分析和評價子系統(tǒng)；3）決策及實施子系統(tǒng)；4）施工管理子系統(tǒng)。這幾個子系統(tǒng)，有機地構成了一個用電子網絡聯(lián)系在一起的大系統(tǒng)。,.,94,圖1信息化設計施工系統(tǒng)的功能,.,95,1）信息收集、通信子系統(tǒng)信息形式及內容：應包括：隧道設計施工文件及圖表、超前地質預報、施工監(jiān)控量測、掌子面地質、壓注設計及參數(shù)、地下水及掌子面涌水量、施工管理（質量、進度、材料消耗、成本核算等）、工程實驗及試驗等信息。2）分析、評價子系統(tǒng)對各種信息進行分析，根據(jù)分析結果作出評價的系統(tǒng)。重點在：超前地質預報信息的分析和評價；壓注實驗效果的分析和評價；量測數(shù)據(jù)的分析和評價；施工管理數(shù)據(jù)的分析和評價；,.,96,3)決策、實施子系統(tǒng)此系統(tǒng)應包括：設計反饋系統(tǒng)和施工反饋系統(tǒng)2部分。前者是把根據(jù)信息決策的建議，反饋到設計中的系統(tǒng)。而后者則是根據(jù)信息決策的建議，反饋到施工中實施的系統(tǒng)。因為有的需要設計后，才能實施的，有的可以直接反饋到施工中實施的。這2種情況應分別予以考慮。4）施工管理子系統(tǒng)施工管理子系統(tǒng)是對隧道施工質量、進度、成本、勞動衛(wèi)生環(huán)境及安全進行管理的系統(tǒng)。此系統(tǒng)應考慮施工單位的實際情況，進行編制。,.,97,管理中，為了能夠實現(xiàn)信息的公共性，應該對獲取信息的方法作出規(guī)定。1）超前地質預報信息由以下方法獲取。TSP方法；超前鉆孔方法掌子面地質雷達方法數(shù)值相機超前地質預測、掌子面圍巖級別判定等。2）監(jiān)控量測信息由以下方法獲取。隧道斷面激光測試儀；數(shù)值相機斷面位移測試方法；空隙水壓計；一般測試方法，如數(shù)值收斂計；有可能的話，建議對光纖維量測襯砌應力、應變的技術進行研究。,.,98,1）實驗或試驗數(shù)據(jù)掌子面取樣進行室內試驗；掌子面直接進行試驗的方法，如回彈儀、射釘槍等方法；空隙水壓計、涌水量測試等；2）質量控制數(shù)據(jù)襯砌厚度檢測、噴混凝土厚度檢測；混凝土、噴混凝土的強度試驗；錨桿密實度測試儀；背后空洞檢測方法，如錘擊發(fā)等。但不管采用何種方法，最好首選電子儀器測試方法，以便能夠在計算機上進行信息的通信、傳輸、處理等作業(yè)。,.,99,進度管理也是工程管理的重要對象之一。首先應該明確這里所謂的進度的概念。在隧道中,我們通常是用隧道的月均衡成洞速度(m/月)來表示進度的。因此，均衡的成洞速度就是進度的基本概念。成洞速度表示開挖、襯砌（一般不包括鋪軌等）等單項工序的綜合速度。實際上,成洞速度是不均衡的,開工初期和接近竣工時,速度都是比較低的,而在正常施工條件下,有時會出現(xiàn)較高的成洞速度。在地質變化急劇的情況下,成洞速度也不會很高。根據(jù)我國有關單線隧道月均衡成洞速度的統(tǒng)計,是比較低的。最近在硬質圍巖中例如終南山隧道的月掘進進度達到400m以上、在烏鞘嶺隧道的軟弱圍巖地段的月掘進速度也達到250m以上。,進度管理,.,100,均衡進度是由整個工程規(guī)劃（如工區(qū)的劃分）和規(guī)定的工期要求決定的。在進度管理中，首先要抓住機械配套的實施。也就是在滿足工期的條件下,設備最簡單、效率最高的配套方案是最佳選擇。不要盲目地追求高度機械化。在很多場合，一些大型機械是處于“英雄無用武之地”的處境。為保證實現(xiàn)均衡速度的目標,配套的生產能力應具有一定的富裕。即:配套的生產能力(1.21.5)均衡的生產能力月均衡成洞速度即要考慮技術的發(fā)展,也要考慮我們的現(xiàn)狀,不宜規(guī)定得過高。,.,101,在機械配套中，必需改變“輕運輸機械、重視開挖機械”的觀點；運輸設備是保證充分發(fā)揮開挖機械和支護機械能力的關鍵設備，是完成目標函數(shù)的基本條件。因此，在配套中必需使運輸能力大于開挖能力，為不斷提高掘進速度創(chuàng)造條件。從目前的技術進步看，出碴作業(yè)的基本要求是迅速地、大容量地將石碴撤離掌子面，使掌子面能及早恢復作業(yè)。因此，二次倒運的運輸方式和大容量斗車的采用，在國外已成為隧道運輸?shù)闹髁?。這一點，在我們研究機械配套方案時應給予足夠的關注。,.,102,在單線鐵路隧道采用無軌運輸和有軌運輸都是可行的。因此，從運輸方式看，機械化配套方案要包括兩種方案，以供選擇。因此，研究在何種條件下，選擇何種配套方案的問題是十分重要的。在運輸方式上目前采用的有以下幾種方式：（1）有軌運輸方式；（2）無軌運輸方式；（3）集裝箱運輸方式；（4）皮帶運輸機方式；（5）管道運輸方式。目前運輸方式主要在有軌運輸和無軌運輸兩種方式中選擇。在大斷面隧道中偏重選擇無軌運輸方式。在中、小斷面或獨頭掘進長度較大的隧道中，則多選擇有軌運輸方式。,.,103,1皮帶運輸出碴系統(tǒng)日本在九州新干線的飯?zhí)锼淼酪约疤锷纤淼谰捎昧似н\輸機的出碴系統(tǒng)，直接地把掌子面的石碴，運到洞外。田上隧道長6988m，因與臨近的另一座長3440m的隧道僅僅相臨，不得不將2座隧道并作一個隧道施工，因此隧道總長度達10428m。一個口的掘進長度達5240m。隧道采用超短臺階法施工，開挖斷面積約74.5m2。采用皮帶運輸機的理由是：無軌方式，為了維護洞內的安全和環(huán)境，需要大量的通風設備和勞力，根本的解決辦法是采用不使用內燃機的運輸系統(tǒng)。皮帶運輸機運輸從過去的定置式的改為一定長度固定式的皮帶運輸機（圖12）。皮帶運輸機的規(guī)格是：皮帶寬度610mm；皮帶速度168m/min；運輸能力300t/h。動力是一臺440V的主馬達（112kW）驅動。在2500m以后，再增加一臺，最終是2臺驅動。皮帶運輸機每10m延伸一次。,.,104,.,105,2集裝箱出碴系統(tǒng)在日本關越公路隧道，曾采用了集裝箱出碴系統(tǒng)。其概況如下。關越隧道長約11km，為了快速施工，在開挖、出碴、支護等作業(yè)中，均采用大型的施工機械。其中出碴系統(tǒng)采用了集裝箱系統(tǒng)。一般隧道出碴方式，都是在掌子面用汽車將石碴運出洞外的棄碴場，再返回掌子面，反復進行之。但在關越隧道中這種往返就需要1個小時以上，為了連續(xù)的運輸，就需要投入大量的汽車，不僅增加了運輸費用，也造成洞內環(huán)境的惡化。集裝箱出碴系統(tǒng)，是在掌子面后方，先準備好大型的集裝箱（22m3），爆破后運到掌子面裝碴，再放到掌子面后方200400m處，臨時放置。裝碴采用CAT988B裝碴機，集裝箱運搬用K250大型叉車。在洞內臨時設置的集裝箱，在洞內進行鉆孔、噴混凝土、錨桿等作業(yè)的同時運出洞外。,.,106,此方式的特征是：準備好與一次爆破相適應數(shù)量的集裝箱，用少量叉車就可以完成，比較省力；與隧道長度無關，運輸距離固定，可保持穩(wěn)定的循環(huán)；因集裝箱容量大，采用大型裝碴機，裝碴時間大為縮短；叉車臺數(shù)少，對洞內污染?。患b箱是臨時設置的，洞內環(huán)境井然；對較大塊石碴也能適應。,.,107,.,108,3氣體輸送出碴系統(tǒng)（管道輸送系統(tǒng)）日本在長8km的秋間鐵路隧道，試行了空氣輸送出碴系統(tǒng)，同時也是襯砌混凝土材料的輸送系統(tǒng)。此系統(tǒng)是充滿氣體的管道內，設置小車，利用前后的氣體的壓力差，讓小車走行。氣體是有鼓風機提供的。,.,109,.,110,進度管理速度與效益是掛鉤的。在同等條件下，月成洞100m和200m，效益是不同的。因此有的提出速度就是金錢，也是有道理的。作為企業(yè)應該鼓勵承包商，采取新技術、新方法不斷提高掘進速度。另外，也要認識到，這里所謂的速度是指單口月成洞速度。目前有些單位，把多工作面的速度，合計在一起來談速度，好象速度很高，實際上并不高，給人以假象。如何提高單口月成洞速度，對我們來說，已經不是一個主要問題了。烏鞘嶺隧道、秦嶺隧道在軟弱圍巖和硬巖中都創(chuàng)造了很好的速度記錄。在進度管理中，要盡量做到不搞突擊、不搞獻禮、實現(xiàn)進度的均衡管理。,.,111,獻禮、搶工期是提高成本、留有隱患、造成事故的大敵。,.,112,成本管理成本管理是施工管理的重要內容之一。,.,113,地下結構，如果僅僅從初期投資的土木工程的造價上看，是比較昂貴的。但如綜合考慮其投資效果（初期投資、工程的社會效益等）或從可持續(xù)發(fā)展的觀點出發(fā)，是比較有發(fā)展前景的。但不管怎么說，土木工程的造價是很可觀的。因此，目前許多國家都非常注意如何降低土木工程，當然也包括地下工程的造價問題。例如日本在比較了與美國在一些工程領域中的工程費后，明確指出：平均來說，日本的工程費約比美國高出2845。因此，日本建設省，提出削減工程費的提示。提出：從設計階段開始就采取縮小結構物斷面、結構物形狀單純化、構件預制化、材料規(guī)格化和標準化及施工技術標準化等5大基本措,.,114,從目前技術發(fā)展的趨勢看，降低隧道工程造價的途徑，可從以下幾方面進行：1減少和控制超欠挖技術；2采用高強噴混凝土、或纖維混凝土技術、減少永久襯砌厚度或取消二次襯砌的技術；3施工方法模式化，輔助施工措施標準化技術；4減少施工中的災害事故的發(fā)生和發(fā)展，加強施工地質的預測技術；5施工中控制施工質量的技術；6良好的施工管理是保證工程質量、降低工程造價的保證。,.,115,1縮小結構物斷而尺以山嶺隧道，盾構隧道為例，在確保必要的功能前提下盡量減小結構物的斷面尺寸。例如，日本在盾構隧道中，為減小一次襯砌的厚度，采用了高強的薄管片。在瓦斯管道中，過去的管片厚度為175200mm，改為150mm。這樣使隧道外徑變?yōu)?950mm。此外，為減小二次襯砌厚度，采用噴23mm樹脂的方法，使外徑從3.8m，變?yōu)?.4m，減小0.4m。這樣，開挖土方量減少25，工期縮短40%。在某一共同溝工程中，將二次襯砌省去節(jié)省造價9.9。當然省略二次襯砌是有條件的。在山嶺隧道中日本鐵道公團，在北陸新干線的隧道工程中，將拱部內半徑從4.8m改為4.75m，減小5cm。在舞子隧道的通風橫洞(斷而積80m2)中，在一次襯砌的(15cm)上，增噴5cm的高強噴混凝土，而取消了厚35cm的二次襯砌。由此可見，縮小斷麗尺、主要與采用新技術，新工藝有關。如采用高強的噴混凝土和混凝土，噴射樹脂等，其次在滿足凈空的條件下，盡可能地縮小隧道內輪廓尺寸，最終減薄二次襯砌或取消二次襯砌。,.,116,2結構物形狀的單純化從實際出發(fā)，除地下鐵道車站外，隧道的斷面形狀是比較單純的。形狀單純化，可使鋼筋和模板的架設簡單，與之配套的資材也可以標準化和規(guī)格化。如采用鋼筋骨架和定尺鋼筋等。隧道的拱部最好采用單心圓，在公路隧道中，整個上部也最好采用單心圓等。對鋼筋混凝土襯砌的鋼筋，采用頂制的鋼筋骨架方式，也取得了良好的效果。例如，4車道的公路隧道，是采用4車道的大斷面隧道，或是采用聯(lián)拱型4車道斷面，就需要進一步研究，從形狀單純化角度看，顯然采用形狀單純的4車道斷面是合理的，同時也簡化了施工程序。實踐已指出，目前采用的聯(lián)拱隧道的成本是比較高的。地下鐵道車站形式的標準化，也是各國追求的目標。在滿足功能要求的前提下盡量縮小車站的規(guī)模也是車站設計的主流趨勢。這也是“降造”所要求的。,.,117,3構件予制化結構形狀單純化與構件予制化是有聯(lián)系的。構件預制化，使制造簡單，質量可靠，安裝方便，且便于采用新材料。在已經實現(xiàn)予制化的構件，盡可能地向大型、長尺寸方向發(fā)展。如日本的瓦斯管道的管片寬度從0.2m改為1.2m，使架設時間大為縮短。在鐵路隧道中，仰拱構件予制化是一個方向，特別是單線鐵路隧道，更有發(fā)展前景。秦嶺隧道的仰拱采用顱制仰拱獲得成功。在鐵路隧道中研究二襯砌的構件預制化的問題是有重要意義的。隧道襯砌、明洞等結構物的頂制化，是提高結構物質量、降低造價的基本措施。也是許多國家正在研究的課題。下面介紹2個示例，僅是其中的部分。,.,118,仰拱：為了降低成本和提高修筑仰拱的速度，在某公路隧道采用預制構件修筑仰拱。首先開挖隧道底部后，灌注坍落度為0的混凝土。而后在其上鋪設預制的帶突起的混凝土板，用震搗器搗固，使與混凝土成為一體。隧道是雙車道1的，施工長度約6m，一塊板的大小約寬3m，長1.5m。施工后車輛可以立即通行。可以走行滿載土砂的總重量達39tf的卡車。仰拱的卜沉量只有3mm。因為不需要設置和拆除模板，比現(xiàn)場灌注混凝土降低成本1015。隧道開挖后，能夠立即施工仰拱，從而能夠控制底部的變形。,.,119,襯砌予制板：在山嶺隧道的二次襯砌中，也開發(fā)出予制板兼模板的技術。預制板是鋼筋混凝土板。鋼筋從板背后伸出，現(xiàn)場灌注混凝土時使之成為一體。開挖后向巖面噴射混凝土，沿內壁架設鋼架(間距12m)，使用專門機具把預制板用螺栓連接到鋼架上。予制板上設有直徑lOcm的孔，用以灌注混凝土。此法較采用活動模板灌注混凝土的方法能夠降低成本20-30，并縮短了工期。,.,120,4材料標準化和規(guī)格化材料的規(guī)格化和標準化是與結構斷面的單純化相聯(lián)系的。將材料按照設計規(guī)格，予以標準化，而在工廠或工地預制好，可大大技術減少架設的時間和材料的無理消耗。例如日本在某管路工程中，采用高流動性混凝土管片(直徑4m)，在長lkm的隧道中，節(jié)省約4000萬日元。,.,121,5施工技術標準化和模式化隧道施工方法的標準化和模式化是提高隧道修建速度和質量，降低工程造價的關鍵。目前，在山嶺隧道中，采用的的施工方法，越來越集中在少數(shù)兒種方法上，如超短臺階法及全斷面法，中隔壁法及眼鏡法等，因此，使這兒種方法標準化和模式化是當務之急。應該指出，目前施工方法混亂、工藝不標準、施工機械不配套等，是使隧道造價增加的重要原因之一。,.,122,在礦山法、盾構法和明挖法中，遇到不良地質條件時，不論采用何種施工方法，都必須采用各種輔助工法。這是工程中最難控制造價的部分。在施工中，輔助施工方法常常是不可避免的，特別是礦山法。在設計中，輔助施工方法的選擇，對控制造價是極端重要的。目前，在設計上有種傾向：由于心中無底、責任心不強，采用的輔助工法過多、過濫。使成本大幅度飆升。因此，根據(jù)地質條件，使輔助工法模式化，控制輔助工法的應用，也許對控制成本有一定的意義。,.,123,在認識上我提出了3個觀點、一句話。3個觀點是：土木工程的造價是有潛力可挖的：“降造”要形成“雙贏”的局而：只有提高技術水平才能真止地把造價降下來。一句話是：降低造價必須有可靠的技術保證，否則就是一句空話。,.,124,安全和環(huán)境管理安全管理最重要的是：要了解災害是如何發(fā)生的。因此，日本在1993年，對隧道工程中的災害進行一次大規(guī)模的調查。調查結果如下：1災害事例：土砂崩塌（35.1）；施工機械（28.1）；墜落傾覆（10.5）；掉物等（5.3）；爆發(fā)火災（5.3）；汽車等（3.5）；其它（12.3）。2災害發(fā)生地點：掌子面（64.9）；洞內（29.8）；洞外（3.5）；洞口（1.8）。3災害發(fā)生原因：人為的原因：忽視規(guī)則（15件）；情況判斷錯誤（12件）；檢查不足（29件）；知識技能不足（5件）；指導不力（16件）；其它不安全行為（16件）物的原因：機械缺陷（5件）；安全設備缺陷（8件）；周邊配置不當（1件）；作業(yè)環(huán)境缺陷（5件）；其它物的原因（1件）不可抗拒的原因：1件,.,125,分析隧道勞動災害事例后就可以知道，在許多原因中，一個很重要的原因就是施工。采取的措施不充分所致。為此，充實施工計劃階段等施工開始前的措施，則成為今后隧道施工中防止災害發(fā)生的一個重要課題。最近對此實施“安全評價”的必要性談得很多。但是，隧道施工時其地質、地形、長度、斷面等條件，各個現(xiàn)場極不相同，因此施工中各種措施，要在施工計劃階段中給與確定，困難是很多的。因此，到目前為止，雖然對安全評價談得不少，但有關具體手法、步驟等基本觀點還沒有形成，還有待研究和開發(fā)。下面記述的是日本目前采用的一個方法。,.,126,一基本觀點(1)第一階段，要充分收集進行安全評價的基礎資料。其次，基于獲得到情報。按下述步驟研究安全措施。(2)對確保施工安全所不可缺少的基本事項是否采取了適當?shù)卮胧?，或確認是否采取了措施。(3)在2)中確認基本措施后，對該隧道發(fā)生頻率可能性高的特有災害，評價其在施工中發(fā)生的危臉性。所謂特有災害指瓦斯爆發(fā)、異常涌水、火災、運輸災害及塌方等。同時，對危險性評價要盡量加以科學的定量。（4）最后，對特有災害通過（3）的評價，確定危險性后，研究與之適應的措施。要確認施工計劃書是否充分考慮到這一點，此外在特有災害這，對由(3)階段得出危險度高的結論的災害，還有由（2）反覆確認。,.,127,三安全評價的手法1適用范圍適用于山嶺隧道施工，在施工開始前由由施工單位實施。2事前評價的具體步驟按下述四個階段進行。第一階段收集基礎資料第二階段研究基本事項第三階段危險度劃分第四階段研究安全措施,.,128,（1）收集基礎資料：第一階段這一階段是收集隊隧道施工安全性進行評價所需的基礎資料，其代表性資料有以下幾種：地形圖、地質圖、環(huán)境調查書、氣象調查等各種成果；關于設計圖等承包合同書等資料；現(xiàn)場附近以及類似工程的施工記錄；災害情報；勞動安全衛(wèi)生法等一個法令；各種安全技術指針；,.,129,（2）基本事項的研究（第二階段）這一階段是按附件的“關于基本事項大安全措施評價表“的內容所記述的觀點對是否采取了安全措施或采取的安全措施是否已實施等進行校核，如有必要，要采取改變施工計劃的措施。對應采取得措施，還要研究其實施時期，方法等。,.,130,（3）劃分危險度等級（第三階段）這一階段評價施工中特有災害的危險性。下面舉出瓦斯爆炸等特有災害，按地質、長度、斷面、洞口形式的因素劃分危險度的簡便手法例。,.,131,瓦斯爆炸：首先，對各因素按“條件“欄中所述，給以分數(shù)，并代入下式，求出關于瓦斯爆發(fā)危險性的評分。瓦斯爆發(fā)危險性的評點g（las）,.,132,其次，根據(jù)得出的評分按下表進行危險度劃分。,.,133,異常涌水的危險性評分g（la+s）異常涌水,.,134,火災、運輸?shù)奈ｋU度分極如下表。,.,135,塌方,.,136,塌方