發布時間:2023-09-20 09:48:23
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇地下工程施工特點,期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞:城市地下工程;施工方法;適用條件;明(蓋)挖法;淺埋暗挖法;盾構法;TBM法
中圖分類號:U615 文獻標識碼:A
城市地下工程施工常用施工方法有明(蓋)挖法、淺埋暗挖法、盾構法。
(一)明挖法。明挖法也稱基坑法是從地表面向下開挖,在預定位置修筑結構物方法的總稱。明挖法成本低但拆遷量大對城市交通、環境影響極大,若在市區一般不采用明挖法,在人少、交通不繁忙、埋深淺的地方首選明挖法。本文不予詳細討論。
(二)蓋挖法。蓋挖法是一種先施作圍護樁或連續墻作為圍護結構和支撐結構(如鋼橫撐、長錨索等組成支撐結構),在該結構保護下再做樁頂縱梁、蓋頂板,恢復路面,然后在樁及蓋板的支護下再從上往下或從下往上施工主體結構的方法。
根據開挖及結構施工順序的不同,蓋挖法可分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法和蓋挖半逆作法。蓋挖法的優缺點及適用條件
1.優缺點:優點和缺點與明挖法類似,不同就是蓋挖法能最大程度上減少施工對地面交通和附近居民的干擾。
2.適用條件:蓋挖順作法:路面交通不能長期中斷的道路下方修建地下車站,可采用蓋挖順作法;蓋挖逆作法:地下構筑物頂板覆土較淺、沿線建筑物過于靠近的情況下,為防止因基坑長期開挖引起地表明顯沉陷危及臨近建筑物的安全,或者是為了避免蓋挖順作法兩次占用道路的弊病,可以采用蓋挖逆作法施工。
(三)淺埋暗挖法
淺埋暗挖法以新奧法為基礎,采用復合式襯砌,初期支護剛度大承擔全部荷載;采用多種輔助工法,超前支護,改善加固圍巖;采用不同的開挖方法及時支護封閉成環,與圍巖共同形成支護體系;采用信息化設計與施工。我國總結了一套淺埋暗挖法的施工要求,即“管超前,嚴注漿,短開挖,強支護,快封閉,勤測量”的總原則。
1.淺埋暗挖法施工方法
由于工程實際情況不同,淺埋暗挖法的施工方法各有不同。區間多采用臺階法施工。渡線等大斷面段多采用隔墻臺階法、單側壁導坑法、CD法(中隔墻法)、CRD法(交叉中隔墻法)或雙側壁導坑法(眼鏡法)施工。地鐵車站可采用柱洞法、側洞法、中洞法、PRB法施工。
2.淺埋暗挖法的優缺點及適用條件
(1)優點:與明挖法比,淺埋暗挖法最大的優點就是避免了大量拆遷、改建工作,減少了對周圍環境的粉塵污染和噪聲影響,對城市交通的干擾小。缺點:施工速度慢,施工工藝受施工隊伍的技術水平限制;淺埋暗挖法不允許帶水作業并且要求開挖面具有一定的自立性和穩定性。(2)適用條件:淺埋暗挖法適用于不宜采用明、蓋挖法施工,含水量較小的各種地下地層特別是軟弱砂土地層,尤其是當城市城區地面建筑物密集、交通運輸繁忙、地下管線密布,且對地面沉降有嚴格要求,修建埋置深度較淺的地下結構工程。
(四)盾構法
盾構法是使用所謂的“盾構”機械,在圍巖中推進,既能作為臨時支撐結構防止土砂的崩坍,同時又能在其內部進行開挖、襯砌作業修建隧道的方法。盾構基本由盾構殼體和開挖系統、推進系統、襯砌拼裝系統等三大部分組成。
1.盾構分類:盾構按其構造和開挖方法可分為:手掘式盾構、半機械式盾構、機械式盾構、擠壓式盾構、泥水加壓式盾構、泥土壓式盾構。
2.盾構法的優缺點:優點:能適用于任何水文地質條件;施工安全;暗挖方式施工時與地面工程及交通互不影響,振動和噪聲小,可控制地表沉陷,對施工區域環境影響小。缺點:隧道曲線半徑過小時,施工難度較大;施工時,沉降量難以控制.
(五)TBM(隧道掘進機)法
TBM法通常是指巖石隧道全斷面掘進機,它是集掘進、出渣、支護和通風防塵等多功能為一體的大型高效隧道施工機械。
1.TBM類型及特點
根據對圍巖的支護方式,可以將其分為有護盾式和無護盾式兩類。護盾
掘進機又可以作開胸式掘進,也可以作閉胸式掘進。TBM不具備泥水壓、土壓等維護掌子面穩定的功能。其依靠支撐在巖壁上的撐靴撐在隧道側面上提供反力,通過安裝在預制仰拱塊上的軌道行走,采用管棚、超前導管、錨桿、噴砼為初支,常規方法施作二襯。
2.TBM(隧道掘進機)的優缺點及適用條件
(1)優點:作業連續,施工效率高,速度快;開挖輪廓多為圓形,超挖量少,減少支護工作量;對圍巖擾動小,避免爆破引起的圍巖松動坍塌,施工安全性好;使用勞動力少,勞動強度低,作業環境好。缺點:對巖層最為敏感適用用范圍不廣;體積龐大,設備購置和施工費用較高。對于短隧道和中長隧道難發揮其優越性;不適用于小斷面隧道;當遇到大斷層、溶洞和涌水地層時將出現難以克服的困難。(2)適用條件:護盾式掘進機主要適用于含水的中硬巖層,抗壓強度小于20MPa~30MPa較合適。無護盾式掘進機主要適用于均勻的硬質巖層,抗壓強度大于30MPa。
二、小結
從上文可以看出,對于地下鐵道車站,條件允許下明挖法仍是首選方法,蓋挖法是修建車站的主要方法。暗挖法將會有很大的發展。對于城市隧道而言,淺埋暗挖法、盾構法、TBM法各有優缺點,應根據工程實際情況選擇合適的、經濟的施工方法。從施工技術上來看,只有不斷提高機械化水平,才能提高施工效率。
參考文獻:
【關鍵詞】地下室 人防工程 結構設計
隨著我國經濟的不斷發展,建筑事業也呈現出蒸蒸日上的趨勢,作為保護工程安全的地下室也是如雨后春筍般得到了快速的發展,為了使其質量達到標準,對地下室人防工程結構設計的特點進行分析是不能忽視的,只有做好工程結構設計特點的分析工作,才能夠使工程結構符合實際需求,從而使工程的質量被人們所認可。
一、地下人防工程結構設計的特點
1 建筑的使用功能――平戰結合
就目前地下人防工程的建設現狀來看,已經將平戰結合作為了結構設計的一項根本原則。所謂平戰結合,主要是將人防工程的平時使用和戰爭使用相結合,使其作用能夠得到充分發揮。通常情況下,人防工程平時只作為儲藏室和停車場,而在戰爭時期,則作為群眾的避難所使用。這樣一來,不僅使地下人防工程的作用得到了最大程度的發揮,而且還充分保證了群眾的生命和財產安全。由此可見,平戰結合已經成為了地下人防工程的主要特點之一。
2 鋼筋混凝土的結構組成設計
就目前地下人防工程結構的整體設計情況來看,地下結構構件在塑性階段和彈性階段所吸收的能力是不相同的,前者往往要高于后者。因此,工程設計人員在對地下結構構件進行設計的時候,應該以彈性工作階段的吸收能力為參考依據,以此來確保構件使用的安全性,延長構件的使用壽命。
二、地下人防工程結構設計的原則
1、在當前地下人防工程結構設計的過程中,施工人員通常都是采用等效靜載計算方法,將其單個構件進行拆除計算,從而簡化人防工程荷載的作用力計算的方法。
2、在對地下人防工程結構設計的時候,要采用平戰相結合方法,利用相關可控制的條件,在人防工程設計結構進行基本的控制,從而提高建筑結構的使用價值。而且在對地板和側墻進行施工的時候,施工人員還要根據工程管理施工的實際情況和實際要求來進行確定,從而使其到達有效的防護效果。
3、施工人員還可運用強度驗算的方法,對其進行人防工程結構在荷載作用下的形變量進行有效的控制,從而使得人防工程結構施工符合工程施工的要求,提高建筑結構的可靠性和穩定性。
4、觀察人防工程結構的各個部件的協調性也是十分中重要的,否則可能導致人防工程結構的某些部件提前損耗,使得人防工程使其本身存在的意義。
5、在對人防工程墻柱結構進行設計施工的時候,施工人員要盡量保證其墻柱和建筑承重結構的相互對應,使得地面建筑的荷載通過人防通常的作用直接轉入地基當中,從而提高建筑結構的穩定性。
6、在對結構設計的過程中,施工人員要根據施工工程的實際情況對其進行設計,使得人防工程結構施工符合工程的要求。
三、 等效靜荷載設計的概念
在地下人防工程結構設計過程中,最重要的一個問題就是對結構內力的計算,因此,為了進一步確保工程施工的強度符合要求,在對地下人防結構進行設計的時候,應該采取等效靜荷載設計的方法,來對建筑結構的荷載進行準確計算。從整體設計程序來看,這種方法大致可以包括三項內容,即結構的方案、內力的分析和截面的設計。在以上三項內容中,內力的分析與其他類型建筑工程的內力分析有較大區別,其他兩項內容則與其他類型建筑結構的設計方法相同。因此,工程設計人員在開展設計工作的時候,首先應該考慮的就是對工程抗力的等級進行確定,一旦抗力等級得到了確定,就可以根據相關規范中的要求,來對各種荷載作用的數值進行確定。
就目前地下人防工程的使用來看,主要分為日常使用和戰爭時期使用兩個方面,在日常生活中,地下人防工程主要以靜荷載為主,戰爭時期則以動荷載為主。那么,設計人員應該如何對荷載進行合理選擇呢?為了將該問題有效解決,最好的辦法就是將動荷載轉換為等效靜荷載,并在此基礎上根據荷載的實際組合情況,對結構的背離進行準確計算,最后從整體到具體的構件進行結構整體分析。然而對于地下人防工程內力的分析,則主要是將工程的整體結構劃分為多個獨立構件,并根據各個構件的防護要求和防護等級,將其等效的靜荷載計算出來,不再向另外的構件來傳遞所受荷載。
四、 幾種人防結合在設計構件上荷載的取值辦法
首先,在地下人防工程應用過程中,上部建筑的實際情況在一定程度上對人防地下室的頂板核爆炸動荷載產生影響。對于這種影響的分析,應該從兩個方面分析,一方面是爆炸的沖擊波,另一方面是建筑與地下室的相互作用。一旦沖擊波在迎爆墻壁各個窗孔內沖進室內,沖擊峰的數值便會降低,在經過室內各個方向的反射之后,會形成新的超壓波形,這種超壓波形會導致建筑一定程度的變形,嚴重的設置還會致使建筑倒塌。由此可見,想要對人防工程的等效靜荷載中上部建筑自重作用有一個充分的了解,必須做好上部建筑自重的計算。在爆炸過程中,上部混凝土會出現倒塌,壓在地下人防工程的頂板上,由于建筑受到拋擲,因此上部建筑自重不計或取半。
其次,為了確保地下人防工程建設的合理性,在對其結構進行設計的時候,應該充分考慮建筑的功能需求,并在此基礎上構建合理的計算模型,將建筑構件和結構構件有效融為一體,合理選取設計參數,以此來確保結構設計的科學性與經濟性。
最后,作為地下人防工程結構設計的重點內容,頂板、底板和側墻設計必須被給予高度重視。在對其進行設計的時候,不僅要結合工程的實際情況來科學設計,而且還應該注重設計的經濟性和合理性,確保工程整體建設質量。同時,還要做好各種管道的設計,設計工作必須全面開展,對于設計的要求也要具體明確,保證地下人防工程的質量與防護水平能夠得到有效提升。
五、 結束語
綜上所述,隨著我國城市化進程的不斷推進,地下人防工程建設也逐漸被人們重視起來,其不僅能夠有效降低建筑工程的建設成本,而且還能夠在一定程度上保護人們的生命和財產安全。但是,我國當前地下人防工程建設存在諸多影響因素,導致工程建設面臨諸多問題,因此,在未來的時間里,工程建設單位必須總結實踐經驗,采取科學合理的措施將問題解決,從而保障工程建設質量,將地下人防工程的作用充分發揮出來。
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關鍵詞:地下工程;施工技術;實踐性教學
中圖分類號:G642.3;TU94 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2016)05-0105-04
地下工程是指深入地面以下,為開發利用地下空間資源所建造的建筑、構筑物。按照其用途和功能可分為:工業和民用建筑中的地下車間、電站、庫房、地下商業街、人防與市政地下工程;交通運輸中的地下鐵道、公路隧道、水下隧道和過街地下通道等;軍事上的指揮所、通信樞紐、掩蔽所、軍火庫等[1]。
地下工程的營造涉及可行性研究、初步設計、施工圖設計、施工等全過程。其中,地下工程施工是地下工程從圖紙到實物的成型過程,具有很大的復雜性、不確定性、危險性,因此其成為地下工程建造中最重要的階段。
一、地下工程施工技術課程的特點
地下工程施工技術是理工大學建筑工程管理(人防)專業必修課,土木工程(人防)專業選修的一門專業課[2],其以“明挖法”和“暗挖法”兩項地下工程基本作業為主線。通過課程學習,可使學員掌握目前地下工程施工中成熟的技術、方法,培養學員的工程意識和分析實際問題的能力,為后續課程學習和崗位任職奠定必要的理論基礎。從教學內容上看,該課程的主要特點有以下幾個方面。
(一)學科交叉性強
地下工程施工技術課最大的特點就是先修課多,學科交叉性強。在“暗挖法”施工教學中,鉆爆法施工涉及到爆破、通風、給排水方面的知識,支護施工涉及到巖石力學和工程地質方面的知識,TBM施工、盾構法施工、頂管法施工技術則更多的是施工技術與施工機械知識的結合。在“明挖法”施工教學中,土方工程、基礎工程、基坑工程和土力學聯系緊密,而要學好混凝土結構施工技術則必須要學習好土木工程材料、混凝土結構設計原理等課程。通常,地下工程施工技術課程安排在第三學年的下半學期,學生在學習本課程之前,至少應系統學
習三大力學、工程測量、工程地質、工程材料等專業基礎課,以及鋼筋混凝土結構、鋼結構、地下結構設計等專業課,才能比較順利地學完整個課程。
(二)課程實踐性強
地下工程施工技術課是研究地下工程相關專業施工工藝、操作過程、施工設備機械的性能和操作等規律的一門課程[3]。某些基礎課程如數學、英語等,知識的傳授大部分都是依靠老師課堂上的講解,授課水平的好壞很大程度上依賴于老師對課程知識掌握的熟悉程度。但是,地下工程施工技術這一類專業性很強的課程,其中關于施工工藝、施工過程、施工機械的性能及操作過程等內容很難單純用語言來講述[4],光靠課堂的解說遠遠達不到教學效果。
(三)知識點更新快
隨著地下空間開發如火如荼地開展,地下工程施工技術領域的新技術與新工藝不斷涌現,而大學教材很難及時介紹這一方面的成果,使得教材的更新速度低于技術、工藝的更新速度。因此,在教學上應該結合實際情況,在講授基本知識的基礎上介紹一些最新的施工技術和做法,以跟上地下工程領域新技術、新工藝發展的步伐[5]。這些內容若只從概念上介紹,學生很難理解,因此需要教師結合工程實踐進行說明,才能做到有的放矢。
二、施工課程實踐性教學模式的現狀
土木工程專業課程實踐性非常強,其中尤其以施工課最為突出。我國高校教育一貫注重實踐性教學環節的設置。1963年9月,“教育部直屬高等工業學校教學工作座談會”中就明確指出,在各門課程的教學中,貫徹“少而精”的原則,加強實踐性教學環節[6]。改革開放初期的土木工程施工教材中,也明確了對有關實踐教學環節如現場教學、習題和課程作業、教學參觀、生產實習等給予足夠的重視[7]。同時,土建各個專業也在實踐性教學的方法、手段上不斷進行嘗試。凌田全認為,組織好施工實習,提高施工實習的效果,需要加強橫向聯合,建立長期穩定的施工生產實習基地,周密安排,加強考核[8]。株洲工學院在實踐性教學實施過程中,精心挑選施工隊伍正規、施工技術先進、結構類型和施工進度符合教學要求的施工現場[9]。華南理工大學和湖南科技大學在實踐教學環節上,都采用了分散與集中相結合的辦法[10-11]。目前工科類高級施工課也主要采取集中實習和分散實習兩種方法。
從我國工科教學現狀看,實踐教學體系由實驗、課程設計、實習、畢業設計等組成。實踐性教學是培養、提高學生綜合能力與素質的一個重要環節,是對理論教學的驗證、補充和拓展[12]。
三、地下工程施工技術的“四維實踐教學模式”
針對課程實踐性強的特點,地下工程施工技術課程緊跟施工技術發展前沿,積極將地下工程施工中的新技術、新方法、新工藝、新設備知識引入課堂,同時在課程中加強了實踐性教學環節。本課程實踐內容的設置,其形式有“認識實踐”、“操作實踐”、“虛擬實踐”、“生產實踐”等4個方面,目的是使學生掌握基本的地下工程施工技能,學會實際操作規程和操作方法,熟悉工程現場施工組織與管理,具有能夠綜合運用專業知識解決地下工程施工管理問題的能力。
(一) 地下工程施工的認識實踐
認識實踐是地下工程施工技術課必設的一個環節。通過認識實踐,可以對地下工程施工技術的流程建立感性認識,為本課程的后續實踐環節打下基礎。通過認識實踐,可以使學生鞏固和加深理解課堂所學,讓他們的理論知識更加扎實,專業技能更加過硬,更加善于理論聯系實際。具體來說分為以下幾個方面。
1.地下工程施工視頻認識實踐
視頻認識實踐是地下工程施工認識實踐的第一個方面。施工視頻有著直觀生動的情境,且不受時間的限制,可以對同一施工過程進行多次觀察。隨著多媒體技術的發展,各類視頻資源十分豐富,為了更好地讓視頻服務于教學,課程組精選了鉆爆法、初期支護、二次襯砌、輔助工法、盾構掘進、頂管施工、TBM施工、基坑開挖支護、鋼筋混凝土施工等各類操作視頻數百條,在課堂上結合相應的知識點給學員進行講解。學生更好地介入課堂教學的內容,直接觀察所展示的視頻事件,并可以對視頻事件進行多次的重復播放、解讀與討論,每次可集中于某個特殊的維度或側重于教學組織、教學方法等[13]。該方法使學生認識施工、了解施工、熟悉施工,并在頭腦里構建地下工程施工的場景,從而使學生對課本上的文字不再陌生和排斥,靜下心來進行下一階段的學習。
2.地下工程施工案例庫認識實踐
案例庫教學能夠培養學生的創新思維和分析問題、解決問題的能力,調動學生學習的積極性。通過案例進行教學,使學生能夠在課堂上進行情景代入式學習,間接感受現場,使他們由被動聽課變為積極思考,從而尋找解決問題的辦法。興趣是最好的老師,學生的積極性一旦被激發,教學效果就容易得到保證[14]。
按照地下工程不同施工方法構建案例庫,課程組現已收集綜合案例7個、專項案例10個。綜合性案例包括城市淺埋大跨度坑道工程案例(南京九華山坑道工程)、大直徑盾構過江坑道案例(南京緯七路過江坑道、南京緯三路過江通道)、盾構坑道突涌事故及恢復案例(常熟電廠取水坑道)、特大異性深基坑施工技術案例(南京青奧軸線地下交通工程、武漢王家墩地下工程)、地下工程施工事故案例等。
3.地下工程施工模型認識實踐
我校國防工程學院為配合地下工程施工技術教學,花費百萬余元建設了模擬坑道,內存放有各類地下工程施工所需要的設備、器材。同時,用剖面的形式向學生展現地下工程施工各分部分項工程成品、半成品的內外部結構;一些特殊的地下工程施工器具器材,實物無法展示的,則制作了仿真模型供教學使用。對于“暗挖法”施工技術,主要有:洞門、掘進爆破、初期支護、內部襯砌、新奧法監控量測、輔助工法展示等方面的仿真模型;對于“明挖法”施工技術,主要有深基坑開挖及支護沙盤、土方機械化施工沙盤、地下連續墻施工工藝流程(剖面)、SJB深層攪拌機施工工藝流程(剖面)等仿真模型;對于現在使用較多的TBM、盾構法、頂管法施工技術,制作了硬巖TBM仿真演示模型、土壓(泥水)平衡盾構機仿真演示模型、泥水頂管機仿真演示模型。這些模型不僅僅給學員提供直觀的認識,可供學員任意拆卸和組裝,有的還能夠進行聲光電一體化演示,使學員更進一步了解地下工程施工的細節。
(二)地下工程施工的操作實踐
操作實踐是通過在地下工程施工現場操作技能訓練等,來鞏固學生理論知識和提高實際操作技能。實踐操作法,更能體現理論聯系實際這一基本原則[15]。這種現場操作可以在生產第一線,但由于地下工程施工現場較為分散,不利于集中教學,因此也可以采用模擬現場操作實踐的方式進行。
為配合地下工程施工技術的教學,學院在模擬坑道場地周圍建設了鋼筋加工棚及混凝土拌合點,可以進行鋼筋的現場加工、模板試拼、混凝土拌制、支護構件制作等施工操作。為了更加逼真地模擬出現場施工的效果,加工棚選用了可拆裝的鋼管及彩鋼板搭設的形式。
通過現場實習和課堂授課,學生可以較全面、具體、靈活地學習和掌握地下工程的施工工藝和施工技術,學會理論結合實際解決問題的方法。同時,在操作場上學生和教師從書本到工程進行全方位的交流,拓寬了學生的知識面,也豐富了教學內容[16]。
(三) 地下工程施工的虛擬實踐
虛擬實踐是人類基本實踐方式之一。虛擬實踐本質上是各種可能性的實踐,事物的可能性在虛擬實踐中能同時平行地獲得實現[17]。目前,建筑信息模型已經成為建筑領域信息技術研究和應用的熱點,BIM的應用價值已經得到行業的普遍認可。為了能進一步給學生帶來新鮮的學習體驗,課程組還將BIM虛擬實踐教學進入了課堂。
基于BIM的虛擬實踐教學是將一個具體工程項目的一系列立項計劃、勘察設計報告、建筑圖(結構圖、水暖圖、電器圖、施工流程圖等)、重要事件、動態三維模型、成本計算等徹底融合,用一個“虛擬的實際工程”串聯起來,全方位闡述建筑工程施工這一復雜的施工流程[18]。
同時,課程組還將BIM的施工實踐教學從地下工程課程延伸到學生的畢業設計。通過協同式畢業設計,不僅使土建專業學生更加直觀地了解地下工程的結構構造、施工流程,更加深了學生對其他相關知識的理解。
(四)地下工程施工的生產實踐
土木工程是具有很強實踐性的學科,為了讓學生更好的掌握知識,對于地下工程施工技術的學習,不僅要讓其注意知識的積累,更應該強調生產實踐能力的培養,以達到學以致用的目的。
生產實踐是人類最基本的實踐活動[19]。地下工程施工技術課程注重教學實踐環節的落實,努力增加實驗室的投入,保證了基礎教學和專業教學中學生應有的教學試驗和實習;堅持理論與實踐、課堂與工程相結合的教學模式,重視教學科研實習基地的建設,與人防單位、軍隊建設單位、項目管理公司、工程監理公司、地下礦業公司等不同類型的單位共建實習基地,以滿足課程實踐教學多樣化需要,不斷加強課程實習等實踐環節的過程控制和動態管理。
四、結語
基于認識實踐、操作實踐、虛擬實踐、生產實踐的地下工程施工技術的“四維實踐性教學模式”,是激發學生學習積極性、提高課程教學效率的有效方法,是多媒體時代工科專業課教學的典型范式。課程組經過多年的努力,已經具備了四維實踐性教學的基本軟硬件條件。在授課過程中如何有機融合課堂教學和實踐教學,從而對四維實踐性教學模式的教學效果進行評價,以及對地下工程施工技術考核模式的更新,則是下一步需要研究的問題。
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關鍵詞:城市軌道交通;地下工程;施工技術;發展分析
Abstract: With the increasing of city construction and to accelerate the process of city population, many big city there are housing difficult, difficult employment and the problem of traffic, city underground engineering is produced and developed under this background. In this paper, the knowledge on the current situation of city rail transit construction of underground engineering technology, and development of underground engineering construction analysis.
Key words: city rail transit; underground engineering; construction technology; development analysis
中圖分類號:D669.3文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2012)
城市軌道交通地下工程施工方法包括了盾構法、新奧法、非開挖施工辦法、淺埋暗挖法、頂管法、明挖法以及蓋挖法,地下工程施工技術發展迅速。城市經濟科學技術的發展迅速,地下空間的開發前景廣闊,在新技術和新材料的支撐下,我國城市軌道交通地下工程也將會面向科學化、國際化和現代化的方向發展,地下空間形態將會呈現多元化和立體化。
城市軌道交通地下工程施工技術現狀
我國不同城市的地層特性存在著不同,就全國范圍來講,我國城市地層性質包括了以上海為代表的軟弱土層、以廣州和南京為代表的巖層與軟弱地層交變的地層、以青島和重慶為代表的巖層為主的地層以及以成都和北京為代表的以砂卵石為主的地層,不同地層的地下工程施工技術是不同的。
1、盾構法施工技術。盾構法具有起步較晚卻發展迅速的特點,我國盾構法施工研究起于上世紀的60年代,上海隧道公司對上海的淤泥質土和粉土進行了試驗,獲得了地鐵盾構隧道設計和施工的經驗,先后使用了敞胸手掘式盾構施工技術、干出土網格式盾構施工技術、水力出土網格式盾構施工技術以及土壓平衡式盾構施工技術。上海地鐵一號是盾構施工技術的首次采用,為軟土地區地鐵施工提供了經驗。盾構施工技術還包括了方向定位和糾偏的控制系統,網絡技術、測量技術以及多媒體技術。盾構法施工還包括了工程的防水,包括管片結構和管片接縫的防水,目前我國盾構隧道多是采用的橡膠密封墊止水帶。
2、淺埋暗挖法。我國首次應用錢買暗挖技術的是北京地鐵復興門折返線,淺埋暗挖法包括了大跨度淺埋暗挖技術、小間距淺埋暗挖技術以及非開挖技術。大跨度淺埋暗挖施工斷面復雜多變,很難利用盾構掘進機進行施工,技術人員通過對注漿和管棚輔助工法的調整,減輕了隧道施工對周圍建筑物的影響。小間距隧道淺埋暗挖施工會形成連跨式或者小間距隧道,施工的過程中要避免對小間隔土產生影響,該技術的施工難點在于控制管棚地施工精度,對間隔土進行加固和保留以及避免后挖隧道對先挖隧道造成影響。非開挖技術通過管棚的修建可以避免管棚成孔產生沉降,可以在軟弱土層中進行應用。
3、明挖法。隨著地下空間的發展,地下工程建設的規模和數量大幅度增加,深基坑開挖技術在地下工程施工中得到了重要的應用,重力式、土釘式、土錨式以及支撐式等多種技術得到了迅速的發展,木板樁法、地下連續墻、圍護墻法也相繼得到了應用。隨著地下工程基坑工程規模的不斷擴大,深基坑設計和施工水平都有了一定的進步和發展,基坑工法已經率先得到了國際先進水平。明挖法可以充分的利用土體自身能力,對地層位移潛力進行充分的挖掘,在考慮時空效應的基礎上解決深基坑變形和穩定問題,實現工程設計和施工的密切結合。設計人員要根據工程施工現場反應來確定設計參數,按照分塊、分步、分層、平衡和對稱的原則來確定工程開挖和支撐的順序,控制基坑變形。
4、城市軌道交通地下工程施工輔助技術。首先,巖土加固技術。該技術是在特殊建筑環境和地質條件下采取的,可以加固地基和圍巖,該技術又包括了人工凍結技術、管棚支護技術、旋噴樁技術以及地下連續墻施工技術。其次,防水技術。地下工程防水關系到工程施工質量、使用功能、使用壽命和運營狀況,目前我國防水規范和防水行業標準規范,地下防水要做到不滲不漏,保證排水的通暢,加強對防水混凝土的開發和利用。再次,信息技術。地下工程施工需要掌握地形結構特征、地下水和溫度效應,通過理論分析和實驗來對不同的施工方法進行試驗。此外,在地下施工的過程中,還需要做好工程環保,避免地下工程對周圍環境造成不良影響。
二、城市軌道交通地下工程施工技術的發展分析
隨著經濟的發展和城市化進程的加快,地下空間開發的力度越來越大,地下工程施工技術發展出現新的趨勢。首先,技術的綜合開發利用。城市地下空間開發需要滿足多種使用功能,在立足城市整體建設的基礎上發展交通和商業,地下空間不再是孤立的,空間組合形式將更加的靈活,空間整體將有機化和豐富化。其次,設計理論將得到進一步的發展。隨著地下工程施工技術的發展,地下工程規劃和設計理論也會得到不斷的完善和發展,地下空間將會作為三維發展空間進行設計,技術人員將會在設計理論的基礎上對城市地下空間進行更加合理和科學的設計。再次,開發技術將不斷發展。目前我國地下空間土木開發技術較為先進,地下施工自動化技術和電氣控制技術還和國外有一定的差距。城市軌道交通地下施工新工藝和新材料也會不斷涌現,地下環保控制將會得到重視,地下空間設施會更加的高效、安全、舒適、美觀。
結語:
隨著城市化建設進程的加快和城市人口的增多,很多大城市都出現了住房難、就業難和出行難的問題,城市地下工程建設發展起來。目前我國很多城市相繼建立了軌道交通地下工程,城市出行問題得到了很大程度的緩解。城市經濟科學技術的發展迅速,地下空間的開發前景廣闊,在新技術和新材料的支撐下,我國城市軌道交通地下工程也將會面向科學化、國際化和現代化的方向發展。
參考文獻:
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關鍵詞: 地下工程;安全管理; 管理缺陷;措施建議Abstract:The construction of underground engineering complex, unpredictable risk factors and social impact, has the features of high risk. In recent years, the construction safety accidents in underground engineering is climbing, safe construction of underground engineering has attracted the attention of the whole society. Through the discussion of underground engineering safety status and safety management problems in practice, analyzes the causes of frequent accidents of underground engineering, the safety management of underground engineering to start from the design of intrinsically safe, take technical measures to reduce the risk, the behavior specification from the system, the unsafe factors unsafe behaviors and safety inspection and safety education correct people in education, to enhance the safety awareness of workers, continuously improve the safety emergency system of underground engineering construction point of view, promote the construction safety management system of underground engineering.
Keywords:Underground engineering; safety management; management; measures
中圖分類號: TL372+.3文獻標識碼:A文章編號:
隨著地下工程的高速建設, 全國地下工程施工安全事故頻發, 這與地下工程復雜的地質﹑施工技術復雜﹑不可見的因素多和對社會環境影響大等特點有關。 地下工程容易引發人員傷亡﹑地面建筑物倒塌﹑經濟損失巨大的安全事故倍受矚目。 成為繼礦山﹑ 交通之后的“殺手”當務之急要完善安全風險管理體系﹑制度, 推行項目工程精細化的安全管理, 以減少地下工程事故的機率。
地下工程施工特點及安全管理的現狀
地下工程安全事故頻發與其工程特點和建筑工程安全管理現狀密不可分。地下工程建設周期長施工隊伍流動大,大量沒有經過專業培訓的農民工參與建設; 工程施工受地層和地面環境影響大作業環境差, 再加上建設工程管理不規范,管理薄弱,安全投入不足等現狀, 導致地下工程事故頻發。
1.1地下工程的施工特點
1.1.1 工程環境對安全影響大
地下工程施工受巖土環境和地面環境影響極大。含水豐富的地層, 自穩差的淤泥層﹑沙層, 堅硬的花崗巖層﹑軟硬不均的巖土交界地層﹑溶土洞﹑暗流﹑液化沙層﹑有毒氣體等不良地層對地下工程施工的安全都極其不利。再加上地面上的建筑物﹑構造物,使工程增加了更大的安全風險。
1.1.2 地下工程施工作業環境差
地下工程一般都存在空氣差供氣不足粉塵大. 工作潮濕昏暗, 尤其在礦山法隧道內作業, 環境就更加惡劣。自90年代以來, 國內引進很多先進設備如盾構法隧道施工,頂管施工對作業環境有很大的改善但仍有很多工種勞動強度非常高如礦山法中鉆孔﹑注漿﹑噴錨和結構施工中的模板﹑鋼筋及澆筑混凝土的勞動強度都非常大。勞動繁重,體力消耗大,再加上作業環境差工人注意力不集中或心情煩躁,技術管理人員監管不到位, 違章作業非常普遍。
1.2 地下工程施工安全管理的現狀
1.2.1 地下工程施工管理不規范
受整個建設市場環境影響, 地下工程施工也面臨層層分包的問題??偘礁鲗臃职墓京p老板層層抽取管理費﹑稅金﹑利潤, 約占60 % 一70 % 直接成本最終被各層瓜分和壓縮, 最后的實施層僅能通過降低措施﹑偷工減料來獲得報酬, 帶來的就是工程質量和安全風險。同時在層層的分包中, 工程指令很難或很長時間才能得到落實, 最終使安全隱患演變為安全事故。
1.2.2 地下工程管理薄弱
地下工程事故發生的直接原因有設計缺陷, 施工不慎﹑人的不安全行為及物的不安全因素, 間接原因是管理缺失。管理得當, 可以彌補技術方面的瑕庇。因此, 事故發生的主因有時是管理缺失所致。 目前國內地下工程管理缺失最突
出的問題有如下兩方面:一方面總承包商不誠信允許掛靠﹑工程直接轉包﹑層層分包使工程管理不到包, 技術措施和安全措施無法落實;另一方面,趕工忽略安全和質量。很多大型的地下工程是“政治工程﹑明星工程及民心工程”。近年很多大工程都受阻于前期工作,征地﹑拆遷往往落后節點時間一兩年, 但工程最后驗收運行的時間不變要在施工中挖掘潛力進行趕工。因此, 工程中出現違背事物客觀規律進行施工, 如明挖基坑開挖, 不及時架設支撐或優化少一道支撐: 暗挖隧道開挖不進行超前鉆孔注漿;上一道結構混凝土沒凝結,已安排進行下一道工序施工, 甚至明知交叉作業非常危險,迫于工期壓力,強行增加工作面進行危險作業。趕進度誘發了很多工程事故的發生。
1.2.3 工程安全資金投入不足
國家為加強安全管理, 明確規定每個建設工程都專列的安全措施費。往往很多總承包商以一紙合同把很多安全責任強加于各分包單位, 安全措施費成為公司的利潤增長點, 而各個隊伍只能想方設法節約安全投入資金。除安全措施費很難落實到實處外, 承包商還通過“優化方案” 來降低成本,地下工程有如下普遍的現象: 如地層改良或加固, 把冷凍法改為旋噴或攪拌加固, 把三管旋噴樁改為兩管或單管旋噴樁, 把三軸攪拌加固改為雙軸或單軸加固;又如圍護結構把連續墻支護改為鉆孔樁+止水樁支護形式等等以上方案的改變, 承包商都以承擔風險為代價來獲取利潤。 與現代的管理背道而行。
2. 加強地下工程安全管理和事故預防的對策及措施建議
針對地下工程施工的特點和安全管理的現狀,我們要從本質安全的技術措施降低風險,從制度上規范承包商的行為, 用安全檢查和安全教育手段來糾正人的不安全行為和物的不安全因素, 同時提高施工人員的安全意識和完善應急體系的措施來預防安全事故的發生。
2.1 強化地下工程的設計本質的安全管理, 以技術手段降低風險
地下工程在初步設計階段, 設計人員要進行工程風險識別和評價,識別出工程施工風險。從設計手段入手降低工程風險。 尤其要結合地下工程特點。 有針對性措施進行地下水控制﹑改良不良地層﹑選用可靠的支撐體系要保證工程安全。地下水控制和地質加固措施是密不可分的。 設計要選用連續墻﹑三管旋噴樁﹑三軸攪拌樁和冷凍加固等施工領域較先進行的工法,來保證止水帷幕的整體性和加固體質量的可靠性, 以達到本質安全的目的。
2.2 強化企業誠信管理, 以促使企業重視安全, 從經濟投入方面保證安全
目前國家正完善制度, 加強建筑企業的誠信管理。通過發生安全事故停止承包商的投標資格﹑停辦資質升級,甚至降低企業資質等手段都行之有效,在一定程度上促使建筑企業加強安全管理。 但是現行的制度和手段仍然不夠, 轉包和層層分包的違法行為沒有根本解決, 仍需有更嚴厲的制度使施工企業規范施工,自覺投入,以確保建設工程的安全。就施工投入而言, 現行國家的安全措施費管理條例中, 安全措施費用側重于個人防護﹑臨邊防護及施工設備防護﹑僅能預防一般工程安全事故的發生。對于要預防重大安全事故發生,需更深層次是在施工前制訂可靠程度更高的方案及投入來預防。因此, 安全投入更應反映在重大方案中措施費用的投入更能有效保證安全。
2.3 加強施工質量控制和保證工程安全
地下工程施工風險較大, 深基坑﹑暗挖及高大支模等分部工程, 要從根本上保證施工安全,必須加強過程施工質量控制。深基坑要重點抓圍護結構和支撐體系的施工質量, 尤其是鋼支撐體系,要從支撐材料至支撐架的全過程控制其質量, 要確?;又慰煽俊0低诠こ桃攸c按圖進行錨桿﹑管棚﹑注漿及格柵噴錨支護等的工序施工質量, 略有疏忽,就有可能發生涌水﹑塌方事故。高大支模工程,要嚴格按方案計算結果進行腳手架設和模板安裝,不能忽略鋼管﹑扣件及模板原材的質量控制做地基﹑拉桿斜撐﹑扣件連接的等細節的質量,方能保證澆筑大體積混凝土的結構穩定和安全。
2.4 法規與管理維護越來越完善
不僅有完備的法規、政策及管理措施和先進的維護技術水平,還將形成一整套推動地下空間綜合開發利用的實體和管理部門。
2.5 環境要求與環境控制將被更加重視,相應技術工藝日益成熟
無人的城市地下空間設施會更加安全、高效,有人的城市地下空間設施會更加舒適、美觀,地下空間內環境中的造景、幻境及地面環境模擬等技術會大大發展。同時,將更多地從環境保護、城市景觀保護和歷史文物保護的角度開發利用城市地下空間。
3.結語:
地下工程管理要本著以人為本,重點研究本質安全理念,從設計和方案入手,提高工程設計的安全系數,制定可靠的措施,有可靠的投入使措施得以落實,以防止安全事故的發生。
參考文獻: