時(shí)間：2023-03-16 15:41:50
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關(guān)鍵詞：高速；鐵路；隧道；圍巖分級(jí)
由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外盛行的隧道圍巖分級(jí)，大多僅適用于長(zhǎng)度及埋深較小或勘探工程量很多、或開(kāi)挖有導(dǎo)洞等條件的圍巖分級(jí)。我國(guó)多年的勘探設(shè)計(jì)資料表明，在勘察階段，其工程量是比較少的，特別是深埋長(zhǎng)大隧道，即或有較多的勘探工程量，但與埋深和長(zhǎng)度相比較，其控制程度遠(yuǎn)不如一般的地下洞室，仍是很有限的。在此情況下，如何做好深埋長(zhǎng)大隧道的圍巖分級(jí)、評(píng)價(jià)是相當(dāng)關(guān)鍵的。為此，必須對(duì)隧道全線工程地質(zhì)條件做全面、深入的了解，進(jìn)而尋求一些新的方法去獲得巖石的RQD值、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、巖體完整性等資料。
另外，高速鐵路隧道與其他隧道相比有各自的特點(diǎn)。水電隧洞雖然規(guī)模大，但勘探工作十分詳細(xì)，而且其位置本身就是選地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性相對(duì)優(yōu)良的地區(qū)。鐵路因?yàn)檎咕€的需要?jiǎng)t有時(shí)不得不穿越地質(zhì)條件很差的地段。所以，在施工過(guò)程中因圍巖級(jí)別的諸多問(wèn)題（如設(shè)計(jì)中確定圍巖級(jí)別與實(shí)際圍巖級(jí)別的差異、按照規(guī)范確定的圍巖級(jí)別進(jìn)行支護(hù)仍然滿足不了要求等）而往往延誤工期，提高工程造價(jià)甚至發(fā)生工程事故。作者參與了正在建設(shè)的云桂高鐵（昆明到南寧高速鐵路）的施工，在施工中最為棘手的問(wèn)題就是前期勘察設(shè)計(jì)階段對(duì)隧道地質(zhì)情況了解不全面，導(dǎo)致工程進(jìn)度困難、造價(jià)調(diào)整、事故頻發(fā)、高頻率的設(shè)計(jì)變更等諸多問(wèn)題。
因此，根據(jù)高速鐵路隧道的特點(diǎn)盡快建立有效的圍巖分級(jí)方法已成為廣大高鐵建設(shè)者的強(qiáng)烈愿望，也成為高鐵工程地質(zhì)研究急需解決的課題。我認(rèn)為，所謂有效的圍巖分級(jí)就是技術(shù)上可行，能充分利用勘察設(shè)計(jì)、施工階段的工作信息，逐步由粗到細(xì)的一種分級(jí)，并能立即用于指導(dǎo)施工的分級(jí)。本論文就是沿著上述思路開(kāi)展研究工作的。
1 基于TSP探測(cè)成果的圍巖分級(jí)
根據(jù)設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察工作成果可以對(duì)隧道的圍巖進(jìn)行分級(jí)，這一分級(jí)結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和招標(biāo)、投標(biāo)均能起到一定的作用。但是，由于勘察工作的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查是在地表進(jìn)行的，對(duì)隧道的圍巖分級(jí)帶有很大的推測(cè)性；鉆探雖然深達(dá)隧道位置，但鉆孔數(shù)量有限；物探雖然也是進(jìn)行深部探測(cè)，但難以對(duì)圍巖的頻繁變化做出較為準(zhǔn)確的探測(cè)；這種分級(jí)的準(zhǔn)確性和精度都難以保證，而地質(zhì)條件本身的復(fù)雜性又使其更為困難。所以，更靠近隧道的、更為準(zhǔn)確的分級(jí)就成為隧道設(shè)計(jì)、施工人員的迫切需要。
TSP和其它反射地震波方法一樣，采用了回聲測(cè)量原理。根據(jù)對(duì)TSP探測(cè)資料的解釋，每次可得到掌子面前方150m左右的范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)狀況，并由巖性變化、巖體中富水性強(qiáng)弱程度和換算出的圍巖力學(xué)，參數(shù)按照《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行圍巖分級(jí)。根據(jù)TSP探測(cè)結(jié)果所得的圍巖分級(jí)結(jié)果這與勘察階段的圍巖分級(jí)結(jié)果基本一致。但是，根據(jù)TSP探測(cè)的圍巖分級(jí)與勘察階段的圍巖分級(jí)相比，又有一定的差別，表現(xiàn)在各類圍巖的距離較短，顯然更為精確，將其直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工更為可靠。另外，同一級(jí)圍巖中包括了不同的軟硬程度的巖石，或者巖性類似，但富水情況不同，這顯然更為接近圍巖實(shí)際，使設(shè)計(jì)和施工人員有了更為可靠的依據(jù)，也為施工過(guò)程中的變更設(shè)計(jì)提供了極有價(jià)值的資料。
2 基于超期水平鉆孔的圍巖分級(jí)
利用超前鉆孔確定掌子面前方圍巖級(jí)別主要是依據(jù)鉆速的快慢機(jī)鉆孔中回水的顏色來(lái)判斷前方掌子面圍巖的巖性、構(gòu)造及巖石的破碎程度，進(jìn)而判斷圍巖級(jí)別。其工作程序是，首先對(duì)掌子面圍巖特征進(jìn)行描述，作掌子面地質(zhì)素描圖，然后進(jìn)行鉆探，在鉆進(jìn)過(guò)程中記錄鉆進(jìn)速度、回水的顏色、從鉆孔沖出的巖石顆粒大小等，最后對(duì)這些資料進(jìn)行整理分析，確定圍巖級(jí)別。在被鉆的圍巖開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍巖進(jìn)行詳細(xì)描述，并作開(kāi)挖面地質(zhì)素描圖，一方面為了驗(yàn)證分級(jí)結(jié)果，另一方面，為后續(xù)的圍巖分級(jí)積累經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，由于目前還沒(méi)有根據(jù)鉆進(jìn)資料進(jìn)行圍巖分級(jí)的定量指標(biāo)體系，所以，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這種分級(jí)應(yīng)該是在一個(gè)隧道掘進(jìn)過(guò)程中，特別是在掘進(jìn)初期就不斷總結(jié)完善十分重要。實(shí)踐證明，在掘進(jìn)到幾十米后即可通過(guò)信息反饋總結(jié)出一些規(guī)律。
從云南山區(qū)多座隧道的圍巖分級(jí)實(shí)例發(fā)現(xiàn)，不同級(jí)別的圍巖在鉆進(jìn)過(guò)程中表現(xiàn)出不同的特征，這些特征就是區(qū)分圍巖級(jí)別的依據(jù)。通過(guò)觀察總結(jié)，對(duì)于鉆進(jìn)工程中的現(xiàn)象得出如下認(rèn)識(shí)：
（1）鉆進(jìn)正常表明圍巖節(jié)理少，巖體完整；卡鉆表明圍巖破碎，往往是幾組節(jié)理交匯的反映，而且顯示節(jié)理較為密集；吃鉆表明是從堅(jiān)硬巖層突然進(jìn)入軟弱巖層，而且軟弱巖層一般出露寬度大于20cm。
（2）鉆進(jìn)過(guò)程中流出的液體顏色是巖性的反映。
（3）從鉆孔中沖出的巖粉粗表明巖石軟弱或破碎，巖粉細(xì)表明巖石堅(jiān)硬或完整。
（4）從鉆孔中流出的水流量越大，表明巖體中裂隙越發(fā)育。
（5）鉆進(jìn)速度快表明巖石軟弱，鉆進(jìn)速度慢表明巖石堅(jiān)硬，但對(duì)因裂隙發(fā)育而出現(xiàn)的卡鉆現(xiàn)象或巖石軟弱出現(xiàn)吃鉆現(xiàn)象的情況需區(qū)別分析。鉆速忽快忽慢表明圍巖變化頻繁。由于對(duì)于指導(dǎo)施工來(lái)說(shuō)圍巖級(jí)別不宜變化頻繁，特別是不宜在1～2m左右變化，所以，根據(jù)鉆速變化進(jìn)行圍巖分級(jí)時(shí)必須結(jié)合其他現(xiàn)象綜合考慮。
3 基于監(jiān)控量測(cè)資料的圍巖分級(jí)
雖然已經(jīng)有不少的研究者已經(jīng)提到應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)資料進(jìn)行判斷圍巖性質(zhì)，進(jìn)而確定下一工序的支護(hù)參數(shù)，但截至目前還沒(méi)有一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，甚至用哪些指標(biāo)來(lái)判斷也沒(méi)有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。而應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行圍巖分級(jí)則一方面開(kāi)展的較少，另一方面研究程度更低。
總所周知，圍巖級(jí)別不同，隧道開(kāi)挖后圍巖的松動(dòng)范圍大小不同，圍巖應(yīng)力調(diào)整時(shí)間的長(zhǎng)短不同，圍巖施加在襯砌上的荷載（特別是施加在初期支護(hù)上的荷載）大小也不同。所以，根據(jù)以上認(rèn)識(shí)，通過(guò)對(duì)圍巖與初期支護(hù)直接的接觸壓力的分析，我們提出以圍巖與初期支護(hù)直接的接觸壓力趨于穩(wěn)定的時(shí)間（d）、圍巖與初期支護(hù)直接的接觸壓力變化速率（MPa/d）（監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定之前）兩個(gè)指標(biāo)作為圍巖分級(jí)的依據(jù)。
綜上所述，高速鐵路隧道圍巖分級(jí)雖然已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究工作，然而，研究工作是沒(méi)有止境的，有些問(wèn)題，限于資料不足，加之作者才學(xué)疏淺，目前尚無(wú)力進(jìn)行研究，即使本論文討論的問(wèn)題，也難免有不盡人意之處，因此，作者懇切希望得到師友們的批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:盾構(gòu)隧道;管片和襯砌;成本縮減;地下空間
1 引言
在現(xiàn)代城市建設(shè)中，地下空間的開(kāi)發(fā)利用已成為一個(gè)重要的組成部分。而盾構(gòu)法隧道，由于其先進(jìn)的施工工藝和不斷完善的施工技術(shù)，使得其在城市地下空間的開(kāi)發(fā)中取得了巨大的成功，并被越來(lái)越多地應(yīng)用于城市地鐵、上下水道以及地下共同溝等隧道工程建設(shè)中。在我國(guó)的各大主要城市，如上海、北京、深圳、廣州和南京等地，已建和在建的地鐵隧道大都采用盾構(gòu)法施工。但是，一方面伴隨著各主要城市為解決制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的交通瓶頸問(wèn)題，對(duì)發(fā)展地下軌道交通有著較大的需求，另一方面，采用盾構(gòu)法施工的隧道，從工程造價(jià)上來(lái)看是非常昂貴的，這在一定程度上制約了城市地下空間的開(kāi)發(fā)和利用。
因此，如何合理地控制盾構(gòu)隧道的建設(shè)成本、降低工程造價(jià)，已成為當(dāng)前地下空間開(kāi)發(fā)必須認(rèn)真研究的課題。目前，這一研究工作已取得階段性成果，如日本建設(shè)省制定了“降低土木工程造價(jià)的指導(dǎo)方針”[1]，要求從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就采取縮小結(jié)構(gòu)物斷面、結(jié)構(gòu)物形狀單純化、構(gòu)件預(yù)制化、材料規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化以及施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等5大措施。關(guān)寶樹(shù)[1]總結(jié)了影響地下鐵道造價(jià)的主要因素，并指出降低建設(shè)費(fèi)主要應(yīng)從以下三個(gè)方面入手:降低車輛等設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、降低運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)，以及降低作為基礎(chǔ)設(shè)施的土建工程的費(fèi)用。張鳳祥[2]等人基于當(dāng)前我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，提出了今后我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)開(kāi)發(fā)的方向:降低成本、提高質(zhì)量、施工高速化、使用壽命長(zhǎng)等，即通過(guò)機(jī)械化、智能化、信息化、設(shè)計(jì)規(guī)范化、新材料和新工藝的采用等幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。Y.TAYAGAKI[3]等人提出了增加盾構(gòu)隧道管片寬度，提高經(jīng)濟(jì)效益，從而降低成本的措施。最近，日本和中國(guó)[4][5]都在開(kāi)展預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管片的應(yīng)用研究，由于這種管片省去了接頭螺栓和二次襯砌，使得盾構(gòu)隧道的外徑縮小，從而降低總的建設(shè)費(fèi)用。本文在分析了盾構(gòu)法隧道成本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外眾多的施工業(yè)績(jī)，并結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)水平，從設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的角度論述了如何進(jìn)行成本縮減，從而達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。
2 盾構(gòu)隧道的成本構(gòu)成
表1是對(duì)中、日兩國(guó)盾構(gòu)隧道建設(shè)成本的構(gòu)成分析[7]，從中我們可以看出各主要項(xiàng)目在整個(gè)隧道建設(shè)成本中所占的比例。并且，還可發(fā)現(xiàn)構(gòu)成費(fèi)用的主體主要有這幾大項(xiàng):管片襯砌、機(jī)器設(shè)備、廢土運(yùn)輸處理及豎井建造的防護(hù)費(fèi)用。因此，本文對(duì)成本縮減研究的重點(diǎn)也在于此。
3 盾構(gòu)隧道的成本縮減研究
3.1 管片和襯砌的成本縮減
3.1.1 合理的設(shè)計(jì)方法
盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)管片和襯砌的設(shè)計(jì)，而目前應(yīng)用較多的就是慣用設(shè)計(jì)法。慣用設(shè)計(jì)法是一種不考慮管片接頭剛度降低而將其視作剛度均勻的圓環(huán)的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算時(shí)假定土體隨管片環(huán)的變形而產(chǎn)生地基反力。這種設(shè)計(jì)法由于沒(méi)有考慮管片接頭剛度的降低，因而計(jì)算出的結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)要偏高。而梁—彈簧模型法[6]則是將管片環(huán)模擬為梁的構(gòu)架(直梁或曲梁)，用旋轉(zhuǎn)彈簧和剪切彈簧分別模擬管片接頭和環(huán)間接頭，將其彈性性能用有限元法進(jìn)行構(gòu)架分析，計(jì)算截面力。據(jù)認(rèn)為，這種計(jì)算法是一種解釋管片環(huán)承載機(jī)理的有效方法。
在某高速公路隧道的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用梁—彈簧模型法計(jì)算出的管片厚度為40～45cm，而采用慣用設(shè)計(jì)法計(jì)算出的則為50～65cm。可見(jiàn)，使用前者可以提高計(jì)算的精度，降低的管片厚度，一方面使得隧道斷面縮小，另一方面則降低了制造費(fèi)用。
3.1.2 二次襯砌的省略
盾構(gòu)施工法中施作二次襯砌的作用在于:防腐、放水、防火、隧道內(nèi)表面光滑、管片拼裝蛇行修正以及隧道襯砌的補(bǔ)強(qiáng)作用。在確保襯砌強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)安全性的條件下，二次襯砌的省略，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):
(1) 由于二次襯砌的省略，直接導(dǎo)致成本的降低;
(2) 由于二次襯砌的省略，工期得以縮短;
(3) 由于掘削斷面的縮小，排出的棄土將會(huì)減少，從而使得機(jī)器設(shè)備、始發(fā)及到達(dá)豎井等的規(guī)?？s小。
3.1.3 增加管片寬度
通過(guò)增加管片的寬度，則沿隧道縱向管片接頭的數(shù)目可以減少，從而管片的生產(chǎn)費(fèi)用就會(huì)降低;在隧道長(zhǎng)度不變的情況下，增加管片寬度，組裝次數(shù)減少，日推進(jìn)量增加，工期可以縮短;增加管片寬度，相應(yīng)減少了隧道的環(huán)縫數(shù)量，不僅改善隧道的防水狀況，而且還減少了接縫止水材料以及連接件的投資。但是，管片寬度的增加可能會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題:由于管片環(huán)接頭螺栓處產(chǎn)生的剪切力的作用，導(dǎo)致管片彎曲應(yīng)力增加，并且主要集中于管片斷面的邊緣部位。對(duì)此，Y.TAYAGAKI[3]提出將加寬后的管片按錯(cuò)縫拼裝使其具有很高的強(qiáng)度，以此來(lái)保證隧道的結(jié)構(gòu)安全;另外，采取高強(qiáng)連接接頭、管片邊緣部位鋼筋加密以及等分布置管片等措施，能很好的消除接頭部位的應(yīng)力集中。
轉(zhuǎn)貼于 3.1.4 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管片的使用
這是一種新型的盾構(gòu)隧道用管片，其作法是將在工廠制作的混凝土管片在盾構(gòu)機(jī)后方組裝成一個(gè)環(huán)，并將預(yù)應(yīng)力鋼絞線插入預(yù)先埋設(shè)在管片內(nèi)的套管中進(jìn)行張拉和錨固，從而形成一個(gè)預(yù)應(yīng)力管片環(huán)，并具有無(wú)裂縫，以及真圓性、止水性、耐久性等均好的特點(diǎn)。
使用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1) 由于省去了二次襯砌和減小了構(gòu)件厚度，使盾構(gòu)隧道的外徑縮小，這樣可以降低總的建設(shè)費(fèi)用。
(2) 由于省去了管片之間、環(huán)之間的接頭螺栓類，提高了施工性，有利于縮短工期。此外，由于接頭部分省去了螺栓等金屬物件，使得管片鋼筋配置簡(jiǎn)單化。
(3) 不使金屬物件露在表面，不僅提高了止水性也使內(nèi)表面相對(duì)平滑，這對(duì)省去二次襯砌也具有很好的適應(yīng)性。
3.2 機(jī)器設(shè)備的成本縮減
3.2.1 合理的盾構(gòu)機(jī)選型
盾構(gòu)機(jī)選型主要包括:盾構(gòu)類型的選擇，如泥水式還是土壓式;盾構(gòu)機(jī)具體結(jié)構(gòu)的選擇，如刀盤形式、刀頭配置、開(kāi)口位置及開(kāi)口率、推進(jìn)千斤頂?shù)耐七M(jìn)行程等。盾構(gòu)機(jī)選型不僅直接關(guān)系到設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)，更與造價(jià)的合理性有關(guān)。不合理的選型，一方面會(huì)因?yàn)樵O(shè)備的預(yù)留儲(chǔ)備過(guò)多，設(shè)備的利用率低，從而造成設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用占整個(gè)工程造價(jià)的比重過(guò)高，形成不必要的浪費(fèi);另一方面，如果所選盾構(gòu)不具有很好的地層適應(yīng)性，不僅會(huì)造成高能耗低產(chǎn)出，而且會(huì)造成工期的延誤，從而最終導(dǎo)致工程造價(jià)的劇增。因此，合理而科學(xué)的盾構(gòu)選型應(yīng)結(jié)合擬建隧道的功能、總長(zhǎng)度、埋深、地質(zhì)條件、沿線地面建筑物、地下構(gòu)筑物和管線等環(huán)境條件，以及對(duì)地表變形的控制要求等做綜合的分析后決定，從而使得所選盾構(gòu)產(chǎn)生最大的費(fèi)效比。
3.2.2 特種盾構(gòu)機(jī)的使用[7]
(1) 適應(yīng)長(zhǎng)距離掘進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)
盾構(gòu)掘進(jìn)的長(zhǎng)距離化，一方面有助于減少同時(shí)施工的盾構(gòu)機(jī)臺(tái)數(shù)，另一方面也有利于減少中間連接豎井的數(shù)量和進(jìn)出洞時(shí)的地層改良次數(shù)，從而達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。
(2) 適應(yīng)斷面形狀變化的盾構(gòu)機(jī)
地鐵隧道大多是圓形的，在地鐵建設(shè)過(guò)程中，往往會(huì)遇到兩種不同斷面形狀的隧道在地中結(jié)合的情況(如地鐵車站等處)。通常，都是在斷面變化處建造豎井，并分別采用不同斷面形狀的盾構(gòu)機(jī)來(lái)施工。無(wú)論是不同斷面形狀的盾構(gòu)機(jī)的使用，還是中間連接豎井的建造，都勢(shì)必造成整個(gè)施工成本的高漲。因此，應(yīng)對(duì)的措施是采用斷面形狀可伸縮變化的特種盾構(gòu)機(jī)。舉例來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)遇到地鐵隧道與車站相連的情況時(shí)，在相鄰車站間的隧道采用圓形盾構(gòu)，而到達(dá)車站時(shí)，則兩翼展開(kāi)成三圓盾構(gòu)進(jìn)行車站的掘進(jìn);當(dāng)遇到斷面直徑由大突變至小的情況，宜采用母子盾構(gòu)機(jī)，并在變徑處實(shí)現(xiàn)母、子盾構(gòu)機(jī)分離。所有這些情況均只采用一臺(tái)盾構(gòu)來(lái)施工，而將中間的連接豎井省略掉，從而達(dá)到降低造價(jià)的目的。
3.2.3 高效高能切削刀具的使用
為了適應(yīng)長(zhǎng)距離化掘進(jìn)，對(duì)于所選盾構(gòu)機(jī)及其配套設(shè)備有如下的要求:
(1) 盡量減少損耗材料的更換次數(shù)
這里主要指的是切削刀具和密封材料的更換，減少它們的更換次數(shù)，就避免了更多的停工延誤時(shí)間。同時(shí)，為了解決長(zhǎng)距離推進(jìn)過(guò)程中刀具的更換問(wèn)題，一些制造廠商開(kāi)始研制可在常壓下能夠隨時(shí)安全、快速進(jìn)行刀具更換的盾構(gòu)機(jī)。最近，日本三菱重工與石川島播磨重工已聯(lián)合研制成功了一種新型盾構(gòu)機(jī)，其刀盤采用“球體”技術(shù)，可旋轉(zhuǎn)180°后，在大氣壓下更換刀具。
(2) 切削刀具耐久性的提高
耐久性的提高，主要有賴于刀盤、刀具材質(zhì)的提高(如在刀具上鑲嵌超硬合金刀頭，對(duì)刀頭磨損有明顯的減輕);刀盤和刀具形狀的合理選擇;以及各種切削刀頭的合理布置。此外，刀頭的大型化也是提高耐磨性的必要手段之一。
(3) 施工材料和掘削土砂運(yùn)輸?shù)母咝Щ?/p>
長(zhǎng)距離掘進(jìn)，由于減少了中間豎井?dāng)?shù)，則運(yùn)輸距離相對(duì)延長(zhǎng)。因此，對(duì)材料輸送設(shè)備提出了新的要求，如設(shè)備的大容量化，以及運(yùn)輸?shù)母咝Щ?/p>
3.3 豎井建造的成本縮減
一般來(lái)說(shuō)，地鐵隧道的總長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則所需的地中結(jié)合豎井也越多。為此，豎井建造費(fèi)和盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞處的地層改良費(fèi)也就越高。因此，合理地選擇豎井?dāng)?shù)量及其結(jié)構(gòu)形式，將直接關(guān)系到成本總量。為了盡量減少豎井建造的成本，可采取的有效措施包括:盾構(gòu)掘進(jìn)的長(zhǎng)距離化，減少中間豎井的數(shù)量;采用特種盾構(gòu)，使地中分叉、地中變徑處的豎井得以省略;在操作空間得以保證的前提下，盡量減少豎井的建造面積。此外，選擇合理的施工工法(地下連續(xù)墻、SMW工法、沉箱法)和豎井結(jié)構(gòu)形式的選擇(矩形、圓形)等也很重要，對(duì)此須做詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。
3.4 施工高速化
高速化施工，可明顯縮短工期，有助于降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)和人工費(fèi)用，從而有利于總建設(shè)成本的降低。為達(dá)到高速施工的目的，可采取的措施有:
(1) 掘進(jìn)速度的提高:即采取大功率、大容量的設(shè)備;
(2) 管片拼裝的高效化:增加管片寬度，減少接頭數(shù)量;簡(jiǎn)化接頭形式，如改變螺栓式接頭為插入式接頭;
(3) 管片拼裝和盾構(gòu)掘進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行;
(4) 運(yùn)輸高速化:包括運(yùn)輸設(shè)備大容量化和運(yùn)輸速度的提高。
4 結(jié)語(yǔ)
影響盾構(gòu)隧道建造成本的因素有很多，如隧道長(zhǎng)度、隧道埋深、隧道斷面形狀、隧道線性條件、盾構(gòu)穿越地層的地質(zhì)條件、隧道沿線的環(huán)境條件以及障礙物情況等。因此，盾構(gòu)隧道的成本縮減研究要從多方面著手。本文則是在分析國(guó)內(nèi)外眾多工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，研究了盾構(gòu)法隧道的成本構(gòu)成，并結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)水平，從管片和襯砌、盾構(gòu)機(jī)器設(shè)備、豎井建造和高速化施工等四個(gè)主要方面論述了如何進(jìn)行成本縮減，從而達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。此外，新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、新材料和新工藝的應(yīng)用，正越來(lái)越成為降低建設(shè)成本的主要對(duì)策。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)；組網(wǎng)；數(shù)字中繼
中圖分類號(hào)：U285 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599(2011)07-0000-02
Railway Integrated Services Digital Dispatching Communication System
Cao Qing
(Chengdu Communications Section,Guiyang Integrated Workshop,Guiyang55003,China)
Abstract:Railway dispatching communication system is the section of road dispatcher for the command section of its jurisdiction and within the operational links between the station attendant special communications equipment for the rail transport industry to provide real-time information and achieve unity command of the important railway means of transport,thus scheduling the production of communication in railway transport plays a significant role.With high-speed rail is accelerating the process,developed in line with China Railway operating characteristics,with digital,integrated,flexible networking features such as dispatching communication system is of great significance.This paper describes the overall structure of the railway digital dispatching system,the railway scheduling system discussed the strengths and weaknesses,about the railway scheduling system introduced features of the hardware components
Keywords:Railway dispatching communication system;Networking; Digital relay
一、現(xiàn)有調(diào)度通信系統(tǒng)存在的問(wèn)題及解決思路
鐵路調(diào)度通信作為一項(xiàng)專用通信手段，因其功能的專業(yè)性和應(yīng)用的特殊性造成與公網(wǎng)在通信、信令、組網(wǎng)方式上有很大的不同，在政策、技術(shù)、市場(chǎng)等客觀條件的限制下，鐵路專用通信網(wǎng)不可能得到像公網(wǎng)一樣的發(fā)展機(jī)會(huì)。首先，通信系統(tǒng)有全程全網(wǎng)的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)達(dá)到一定的規(guī)模才可以產(chǎn)生效益，如果僅僅用來(lái)滿足鐵路運(yùn)輸行業(yè)內(nèi)部需求并依靠自身的投入產(chǎn)出而達(dá)到迅速發(fā)展是非常困難的。其次，為了保證專網(wǎng)的安全性、完整性，鐵路專用通信網(wǎng)的發(fā)展也受到各種政策條件的限制。故鐵路調(diào)度技術(shù)發(fā)展緩慢，現(xiàn)有的鐵路調(diào)度電話多為模擬制式，設(shè)備故障率高，通話質(zhì)量較差，且業(yè)務(wù)單一，難于適應(yīng)日益繁忙的運(yùn)輸生產(chǎn)形勢(shì)。
（一）鐵路調(diào)度通信存在的問(wèn)題:
1.技術(shù)落后：既有的專用通信設(shè)備大部分仍為模擬電路，選叫速度慢，接續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，通話質(zhì)量不高。
2.組網(wǎng)方式單一：調(diào)度總機(jī)與其所管轄的調(diào)度分機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為模擬共線方式，且僅完成調(diào)度選叫和通話功能。而且鐵路現(xiàn)有專網(wǎng)內(nèi)通信基礎(chǔ)設(shè)備繁多、機(jī)型復(fù)雜、各種專用設(shè)備自成體系，造成了分散在鐵路現(xiàn)場(chǎng)的專用通信設(shè)備重復(fù)設(shè)置，無(wú)法實(shí)現(xiàn)技術(shù)綜合，也造成了極大的資源浪費(fèi)。這種單一的組網(wǎng)方式，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多樣的需要和向數(shù)字化、寬帶化、綜合化演進(jìn)的要求。
3.可靠性低：系統(tǒng)采用分立器件構(gòu)成，易損件多，故障多，維護(hù)費(fèi)用高，可靠性差。針對(duì)現(xiàn)有鐵路調(diào)度系統(tǒng)的弊病，應(yīng)采用一種全新的數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)淘汰原有模擬調(diào)度設(shè)備，改變鐵路專用通信落后的局面。在數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制中，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下方面進(jìn)行考慮。
（二）解決思路
1.采用先進(jìn)的程控交換技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)開(kāi)發(fā)研制新一代的數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備仁總機(jī)、分機(jī)、通話選叫設(shè)備)，使其具有模擬調(diào)度設(shè)備無(wú)可比擬的集成度高、容量大、呼叫處理能力強(qiáng)、接續(xù)快、服務(wù)功能豐富等特點(diǎn);傳輸平臺(tái)選擇光傳輸網(wǎng)，使其信號(hào)在傳輸過(guò)程中，具有全數(shù)字化、低衰耗、高清晰度、高容量等優(yōu)點(diǎn)，以適應(yīng)現(xiàn)代通信網(wǎng)數(shù)字化、智能化、寬帶化的發(fā)展方向。
2.設(shè)計(jì)多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，改變模擬調(diào)度電話組網(wǎng)單一的弊病，適應(yīng)各種傳輸業(yè)務(wù)和傳輸技術(shù);具備數(shù)字中繼、2B+D、環(huán)路中繼、模擬等多種接口，適應(yīng)鐵路專用通信網(wǎng)內(nèi)設(shè)備機(jī)型的復(fù)雜多樣。
3.系統(tǒng)采用無(wú)阻塞交換技術(shù)，具有大話務(wù)量處理能力;采用模塊化設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)易于升級(jí)、擴(kuò)充方便;重要模塊雙熱備份;采用自愈技術(shù)提高傳輸通道保護(hù)能力等，從多方面保證統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作。
二、鐵路數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
鐵路數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)由調(diào)度總機(jī)(主系統(tǒng))、調(diào)度分機(jī)(分系統(tǒng))、調(diào)度所通話選叫設(shè)備(調(diào)度臺(tái)>、傳輸通道組成。
一般地，調(diào)度總機(jī)(主系統(tǒng))設(shè)置在各鐵路局或大站，是系統(tǒng)的調(diào)度指揮中心；分機(jī)(分系統(tǒng))設(shè)置在鐵路沿線各車站，供車站值班員使用。通話選叫設(shè)備放置在調(diào)度所內(nèi)，主要為調(diào)度員提供一個(gè)適合工作環(huán)境、符合人機(jī)工程學(xué)原理的操作平臺(tái)。調(diào)度總機(jī)通常設(shè)置在調(diào)度所附近的調(diào)度機(jī)械室內(nèi)。
由于調(diào)度總機(jī)與分機(jī)之間、調(diào)度分機(jī)與分機(jī)之間的物理距離較遠(yuǎn)，所以需要通過(guò)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)，可用實(shí)回線、電纜、光纜作為傳輸通道。
（一）鐵路調(diào)度通信的特殊性
鐵路調(diào)度通信的特殊性主要體現(xiàn)在：
1.通信方式;總機(jī)到分機(jī)為指令型，分機(jī)到總機(jī)為請(qǐng)示匯報(bào)型
總機(jī)(調(diào)度員)對(duì)各車站分機(jī)(值班員)的通話有主控權(quán)，根據(jù)工作需要，總機(jī)能單呼、組呼、全呼該調(diào)度區(qū)段內(nèi)的分機(jī)，可隨時(shí)與分機(jī)通話、下達(dá)調(diào)度命令、收點(diǎn)、詢問(wèn)列車運(yùn)行情況等。分機(jī)呼叫總機(jī)按熱線方式。而各車站分機(jī)之間不經(jīng)調(diào)度員同意不允許互相通話，亦不允許監(jiān)聽(tīng)調(diào)度區(qū)段內(nèi)的通信。
2.操作方式：雙向呼叫一鍵到位
調(diào)度指揮要求時(shí)實(shí)性高，操作簡(jiǎn)單，只需按鍵，呼叫自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)須撥號(hào)過(guò)程。
3.區(qū)段調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，網(wǎng)內(nèi)設(shè)備復(fù)雜
區(qū)段調(diào)度電話完成的是調(diào)度所調(diào)度員仁總機(jī))與其所管轄的調(diào)度區(qū)段仁沿鐵路沿線)內(nèi)各車站值班員之間的通信，屬于集中式多點(diǎn)專用系統(tǒng)，通常需要在一個(gè)車站上下幾條話路，且區(qū)段內(nèi)各種調(diào)度設(shè)備和種類繁雜多樣。
（二）鐵路調(diào)度系統(tǒng)功能需求分析
鐵路調(diào)度通信由于其功能的專業(yè)性和應(yīng)用的特殊性，決定了其應(yīng)具備以下基本功能：
1.鐵路調(diào)度指揮功能
鐵路調(diào)度指揮功能是調(diào)度通信設(shè)備最重要的功能，且具有與其他通信設(shè)備不同的重要特點(diǎn)。調(diào)度員具有主控權(quán)，與值班員之間可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先通話和無(wú)阻塞通話。調(diào)度員利用按鍵或摘機(jī)，直接呼叫或應(yīng)答某個(gè)被調(diào)度用戶，也可同時(shí)呼出或應(yīng)答一組或全部被叫調(diào)度用戶，實(shí)施調(diào)度分接或并接功能。調(diào)度員可進(jìn)行中繼調(diào)度、中繼匯接、限制出中繼等有關(guān)調(diào)度通信事項(xiàng)，還可直接利用中繼與上級(jí)調(diào)度通信連接，構(gòu)成樹(shù)型調(diào)度指揮網(wǎng)。
2.自動(dòng)交換功能
調(diào)度員與值班員員間、值班員間、調(diào)度用戶與中繼間可直接撥號(hào)。需要說(shuō)明
的是，調(diào)度通信的自動(dòng)交換功能屬于輔助功能，對(duì)新業(yè)務(wù)的增設(shè)要依據(jù)用戶的要求設(shè)定，必要時(shí)，可限制撥外線和長(zhǎng)途電話。
3.中繼組網(wǎng)功能
調(diào)度系統(tǒng)設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的2Mbit/s接口，可與其他數(shù)字傳輸系統(tǒng)配合，組成數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。調(diào)度系統(tǒng)具有數(shù)字、模擬兼容組網(wǎng)能力，配備環(huán)路、數(shù)字、磁石等各種中繼接口，整合現(xiàn)場(chǎng)各種現(xiàn)有設(shè)備，滿足專用通信網(wǎng)各種業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰Ｕ{(diào)度系統(tǒng)設(shè)備可多臺(tái)互連，組成自動(dòng)數(shù)字調(diào)度網(wǎng)，或與其他調(diào)度設(shè)備配合，實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度。
4.其他功能
通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏的配置，為調(diào)度用戶提供友好界面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)，通信狀態(tài)顯示直觀，操作簡(jiǎn)單方便；數(shù)據(jù)傳輸功能；電話會(huì)議功能等。
三、調(diào)度系統(tǒng)硬件組成特點(diǎn)
（一）開(kāi)放平臺(tái)上的模塊化設(shè)計(jì)
系統(tǒng)基于全數(shù)字程控交換技術(shù)，采用開(kāi)放平臺(tái)上的模塊化設(shè)計(jì)思想，其軟硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，幾用戶可以根據(jù)需要選擇不同的軟硬件模塊，構(gòu)成自己的應(yīng)用系統(tǒng)。機(jī)架采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尺寸的積木式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同容量的需求，進(jìn)行靈活配置，任意疊加。主要模塊有：主處理機(jī)模塊、時(shí)鐘模塊、普通用戶模塊(Z)，2M數(shù)字中繼模塊、調(diào)度臺(tái)2B+D)接口模塊、雙音多頻仁DTMF)模塊、會(huì)議模塊、環(huán)路中繼模塊、模擬電路模塊及各種數(shù)據(jù)接口模塊、無(wú)線適配口仁RI)等。除主處理機(jī)模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊外，其余模塊主要完成對(duì)外接口及對(duì)內(nèi)通信功能。各模塊均有自己的CPU單元，模塊間做到相互獨(dú)立，其中主處理機(jī)及時(shí)鐘模塊可1:I冗余配置。為完成調(diào)度通信、數(shù)據(jù)傳輸及不同組網(wǎng)要求，主處理機(jī)的數(shù)字交換網(wǎng)((D SN)的PCM母線分別直接和用戶電路、2B+D電路、2M數(shù)字中繼電路、信號(hào)收發(fā)電路等連接以實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)處理和處理機(jī)間通信。
（二）具有多種中繼方式便于組網(wǎng)
系統(tǒng)配備數(shù)字中繼模塊和環(huán)路中繼模塊，通過(guò)數(shù)字中繼與長(zhǎng)途通信系統(tǒng)組網(wǎng).數(shù)字中繼上傳送的信令既可以是中國(guó)一號(hào)信令，也可以是七號(hào)信令。系統(tǒng)通過(guò)環(huán)路中繼與公用電話交換網(wǎng)連接，完成調(diào)度用戶與公用電話交換用戶之間的通信，通過(guò)環(huán)路中繼還可與其他調(diào)度系統(tǒng)相連接，完成通信功能。系統(tǒng)終端接口方式還有磁石用戶線接口、模擬用戶線接口、ISDN接口等。
（三）分級(jí)控制提高系統(tǒng)可用性
調(diào)度總機(jī)的控制方式采用主處理機(jī)和功能模塊處理機(jī)兩級(jí)方式控制，每塊功能電路板上的微處理器都具有智能處理功能，負(fù)責(zé)本模塊的一些基本操作并通過(guò)異步串行通信總線與主CPU通信。采用多處理機(jī)可以提高系統(tǒng)的處理能力，提高可靠性與可用性，改進(jìn)實(shí)時(shí)響應(yīng)速度和方便地進(jìn)行擴(kuò)容。
（四）信號(hào)方式靈活
使用的信令方式有用戶信令和局間信令兩種。用戶信令有模擬用戶信令和數(shù)字用戶信令，模擬用戶信令用于普通電話終端與交換機(jī)之間的協(xié)議;數(shù)字用戶信令在ISDN的用戶終端與網(wǎng)絡(luò)接口間使用的協(xié)議，通過(guò)ISDN的基本數(shù)率接口或基群數(shù)率接口的D通道進(jìn)行信令的雙向傳送，局間信令具有中國(guó)一號(hào)信令和七號(hào)
信令功能。
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關(guān)鍵詞:軟巖偏壓鐵路隧道; 大變形; 拱架拆換; 減載反壓
中圖分類號(hào)：U459.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1概述
隨著我國(guó)高速鐵路的快速建設(shè),受地形、水文地質(zhì)條件以及規(guī)劃平面要求等因素的影響,各種復(fù)雜地質(zhì)條件下修建隧道大量出現(xiàn),在地形偏壓軟弱巖體中進(jìn)行隧道開(kāi)挖支護(hù)便是典型現(xiàn)象之一 。軟弱巖體特征復(fù)雜、巖性多變、圍巖破碎,隧道易發(fā)生大變形,施工風(fēng)險(xiǎn)極大。軟巖隧道的大變形破壞特征主要表現(xiàn)為:變形破壞方式多樣、變形量大、變形速率快和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn) 。截止至目前,雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于軟巖隧道修建提出了一系列控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)措施,但如何提高隧道結(jié)構(gòu)在淺埋偏壓條件下施工過(guò)程中的穩(wěn)定性和有效控制隧道變形同時(shí)又提高施工效率,仍然是隧道工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題 ?，F(xiàn)以軟巖偏壓鐵路隧道工程為研究背景,綜合分析現(xiàn)場(chǎng)施工量測(cè)數(shù)據(jù)和隧道大變形特征,進(jìn)而分析產(chǎn)生大變形的原因,提出適合于淺埋偏壓軟巖內(nèi)修建隧道的施工工法以及控制大變形的處治措施。
2 軟巖隧道大變形特征及原因分析
2、1 隧道大變形特征分析
隧道自暗洞開(kāi)挖以來(lái),掌子面揭示圍巖為強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖夾砂巖,巖體破碎,自穩(wěn)性差,有滲水,圍巖變形嚴(yán)重。
隧道施工時(shí)根據(jù)開(kāi)挖揭示的隧道工程地質(zhì)條件及地形淺埋、偏壓嚴(yán)重的特點(diǎn)采取了加強(qiáng)措施,但圍巖及初期支護(hù)仍出現(xiàn)了嚴(yán)重變形,地表出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致已開(kāi)挖段69 m 范圍內(nèi)初支變形侵限。
根據(jù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控量測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,,已開(kāi)挖段出現(xiàn)大變形的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。
(1)圍巖變形量大:拱頂沉降量大,其中D1K481+177.7 處拱頂累計(jì)沉降達(dá)49 cm;拱頂水平位移量偏大,其中D1K481+121 處拱頂水平位移達(dá)21.6 cm;
(2)圍巖變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng):在圍巖初期變形后,變形并未停止,而是持續(xù)發(fā)展,甚至加速發(fā)展。隧道的持續(xù)變形,造成初期支護(hù)變形過(guò)大而發(fā)生破壞,不得不進(jìn)行襯砌拆換處理;
(3)拱腳位移收斂:線路左側(cè)拱腳明顯收斂,線路右側(cè)拱腳偏離線路向外側(cè)(山體低側(cè))位移,該段位于洞口段,淺埋偏壓更嚴(yán)重,但變形量相對(duì)小,分析原因系該段已采用地表鋼管樁注漿加固;
(4)初期支護(hù)變形破壞:由于圍巖持續(xù)變形,初期支護(hù)嚴(yán)重變形破壞,且持續(xù)發(fā)展,易侵限。開(kāi)挖過(guò)程中預(yù)留的40 cm 拱頂變形量,仍有局部侵限現(xiàn)象,主要分布在D1K481 + 175 斷面拱頂處, 最大侵限值達(dá)到11.5 cm;
(5)地表開(kāi)裂:據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,施工開(kāi)挖過(guò)程中,地表隧道中線兩側(cè)連續(xù)出現(xiàn)縱向裂縫, 裂縫伴隨掌子面掘進(jìn)而往前發(fā)展,且有變大趨勢(shì),裂縫無(wú)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象,裂縫最大寬度5 cm,長(zhǎng)約50 m。
2.2軟巖偏壓鐵路隧道大變形成因分析
綜合下貴坪隧道施工實(shí)際情況,隧道發(fā)生大變形與地形特征、工程地質(zhì)和水文條件、施工方法與工藝控制、支護(hù)措施等因素有關(guān),具體分為以下幾個(gè)方面。
(1)地形嚴(yán)重偏壓:隧道出口穿越一單面斜坡,地形左高右低,斜坡呈下陡上緩狀,自然坡度一般15毅~35毅,右側(cè)坡腳相對(duì)較陡,達(dá)40毅,植被發(fā)育。隧道大致從斜坡中段通過(guò),埋深淺,最大埋深僅約30 m,地形偏
壓嚴(yán)重。
(2)巖質(zhì)軟,受斷層影響,巖體破碎,開(kāi)挖擾動(dòng)后,周邊圍巖松動(dòng)圈不斷擴(kuò)大:隧道穿越地層為頁(yè)巖夾砂巖,屬軟質(zhì)巖。隧道左側(cè)約260 m 發(fā)育界牌斷層,為區(qū)域性逆斷層。隧道位于斷層下盤,受此斷層影響,隧道出口段巖層節(jié)理裂隙發(fā)育,強(qiáng)風(fēng)化層較厚,巖體破碎,自穩(wěn)能力差,裂隙間部分有泥質(zhì)充填。局部有滲水,頁(yè)巖遇水軟化,圍巖自穩(wěn)定性差。
(3)施工方法不當(dāng)及支護(hù)參數(shù)偏弱。隧道采用臺(tái)階法加臨時(shí)仰拱法施工,隨著施工擾動(dòng),巖體進(jìn)一步破碎,在隧道發(fā)生大變形后未及時(shí)調(diào)整施工方法和加強(qiáng)支護(hù)措施,致變形加劇。
3 軟巖偏壓鐵路隧道大變形控制措施
隧道大變形控制措施主要包括:施工方法調(diào)整和支護(hù)措施加強(qiáng),淺埋偏壓段洞外減載反壓,以及變形侵限段初期支護(hù)拆換等措施。
3.1 施工方法調(diào)整和支護(hù)措施加強(qiáng)
3.1.1已開(kāi)挖段支護(hù)加強(qiáng)
對(duì)已開(kāi)挖段的支護(hù)加強(qiáng)主要包括洞內(nèi)支護(hù)、地表加固兩項(xiàng)措施。
(1)洞內(nèi)支護(hù):D1K481+116 ~ +155 段在既有的初期支護(hù)基礎(chǔ)上增加了拱墻準(zhǔn)42 mm 注漿錨管(長(zhǎng)4 m,環(huán)縱向間距1 m)徑向注漿加強(qiáng)支護(hù)。
(2)地表加固:開(kāi)挖揭示圍巖為強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖夾砂巖,夾較多薄層狀泥質(zhì)粉砂巖,巖體破碎,穩(wěn)定性差(雨季更甚)。洞身及隧底均位于該地層,且拱頂埋深僅3 ~10 m,偏壓嚴(yán)重。在D1K481+145 ~ +185 段地表采用準(zhǔn)75 mm 鋼花管樁預(yù)注漿加固的橫向范圍由隧道中線兩側(cè)各12 m 擴(kuò)大至隧道中線兩側(cè)各15 m,洞身范圍加固深度自地表至拱頂以上0.5 m,洞身范圍外加固深度自地表至隧底以下1 m。
3.1.2未開(kāi)挖段支護(hù)加強(qiáng)及施工方法調(diào)整針對(duì)已開(kāi)挖段在變更加強(qiáng)措施后仍發(fā)生較大變形導(dǎo)致侵限, 為確保隧道施工及結(jié)構(gòu)安全, 對(duì)洞內(nèi)D1K480+970 ~ D1K481+116 未開(kāi)挖段146 m 支護(hù)措施進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,施工方法調(diào)整為CRD 法,如表3 所示。洞身復(fù)合型襯砌初期支護(hù)噴射C30 混凝土的厚度調(diào)整為30 cm,鋼架采用全環(huán)玉25a 型鋼鋼架(間距0.6 m)。
3.2洞外減載反壓
為減小地形淺埋偏壓對(duì)隧道的影響,對(duì)D1K481+000 ~ +185 左側(cè)山體進(jìn)行開(kāi)挖減載,利用開(kāi)挖土石方對(duì)右側(cè)溝槽進(jìn)行回填反壓,具體措施如下。D1K481+000 ~ +185 段洞外左側(cè)山體開(kāi)挖減載至高程約711 m,洞頂保留覆土厚度約6 m,開(kāi)挖土石方量為5郾9 萬(wàn)m3,減載挖方全部用于右側(cè)溝槽回填反壓,回填高度至隧道內(nèi)軌頂面以上5郾5 m 處,回填坡腳采用4 m 高壩式擋砟墻防護(hù)。
3.3初期支護(hù)變形拆換
為保證二次襯砌厚度, 確保結(jié)構(gòu)安全, 對(duì)D1K481+116 ~ +185 段初支變形侵限或破壞部位進(jìn)行注漿拆換處理。具體措施如下。
對(duì)初支變形侵限部位采用直徑42 mm 鋼花管徑向注漿加固,鋼花管縱、環(huán)向間距0.8 m,交錯(cuò)布置,每根長(zhǎng)5 m。注漿采用水泥漿(水灰比1 :1),注漿壓力1.0 ~1.2 MPa,注漿量按加固體積的15% 控制。注漿加固后對(duì)初支變形侵限或破壞部位進(jìn)行逐榀拆換,拆換后及時(shí)施做二次襯砌。
注漿拆換順序?yàn)?初支變形侵限或破壞部位注漿加固,侵限或破壞部位初支拆換,鋼架落底成環(huán),施作二次襯砌。
4 結(jié)論
(1)針對(duì)淺埋偏壓軟巖隧道選擇適宜的施工方法對(duì)保證結(jié)構(gòu)和施工安全十分重要。
(2)隧道發(fā)生大變形與地形特征、工程地質(zhì)和水文條件、施工方法與工藝控制、支護(hù)措施等因素密切相關(guān)。
(3)隧道出現(xiàn)大變形時(shí),洞內(nèi)、洞外分別采取措施綜合整治才能取得成功。
參考文獻(xiàn)
[1]搖朱維申,何滿潮. 復(fù)雜條件下圍巖穩(wěn)定性與巖體動(dòng)態(tài)施工力學(xué)[M]. 北京:科學(xué)出版社,1996.
關(guān)鍵詞： 高鐵 防水聚脲 施工質(zhì)量
中圖分類號(hào)：F253.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1.工程概況
張莊漳河特大橋中心里程：DK471+176.11，在河北省邯鄲段管段起止里程:DK442+333.15～DK490+248（0#臺(tái)～1482#墩），長(zhǎng)47914.85m ,防水層施工面積達(dá)573205m2。
2.聚脲防水層施工
2.1噴涂主要設(shè)備
采用美國(guó)固瑞克公司H-XP3噴涂設(shè)備進(jìn)行噴涂施工。
2.2噴涂輔助設(shè)備
1）空壓機(jī)：采用進(jìn)口的1.3L空氣壓縮機(jī)，氣壓衡定，并自帶油、水分系統(tǒng)。
2）空氣冷干機(jī)：采用高性能的空氣冷干機(jī)，能有效分離壓縮空氣中的水分，確保壓縮空氣水分對(duì)噴涂聚脲的影響，避免聚脲涂層因水分形成氣泡、針眼。
3）發(fā)電機(jī)：采用200KVA發(fā)電機(jī)組，能同時(shí)滿足一組基層拋丸設(shè)備和二組聚脲噴涂設(shè)備的用電需求。
2.3基層處理設(shè)備
1）拋丸機(jī)：2-20DT
2）角磨機(jī):采用博世9980N角磨機(jī),功率850W。
3.聚脲施工方法及工藝
基層交接基層處理（拋丸、打磨）涂刮環(huán)氧膩?zhàn)拥淄繚M掃石英砂涂刮聚脲底涂修補(bǔ)針眼基層質(zhì)量自檢噴涂（純）聚脲防水涂料噴涂脂肪族聚氨酯面層（部位）缺陷檢查、涂層修補(bǔ)噴涂脂肪族聚氨酯面層（部位）防水涂層檢驗(yàn)、驗(yàn)收。
3.1基層驗(yàn)收
防水層的基層應(yīng)平整、清潔、干燥（含水率小于7%），不得有空鼓、松動(dòng)、蜂窩麻面、浮渣、浮土、脫模劑和油污，平整度達(dá)到4m靠尺，尺與基層間隙＜3mm。
梁面的塵土，施工殘留的水泥漿，砂漿及油污等必須徹底清理干凈，基層表面保持干凈，不得有明水。
3.2基層拋丸
1）橋面初步清理
清理大的表面遺留物，可采用人工清掃+吹風(fēng)機(jī)吹掃風(fēng)的形式。
2）拋丸機(jī)的調(diào)試
拋丸機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試拋施工，在試拋過(guò)程中，檢測(cè)骨料的外露程度和表面粗糙度，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，反復(fù)調(diào)整參數(shù)，控制好相關(guān)技術(shù)參數(shù)。
3）拋丸作業(yè)
根據(jù)調(diào)試后確定的三個(gè)參數(shù)，正式進(jìn)行橋面的拋丸作業(yè)，并及時(shí)回收拋丸機(jī)拋頭處溢出的鋼丸。
4）拋丸質(zhì)量檢查
橋面拋丸處理中，控制拋丸機(jī)行進(jìn)速度，用肉眼觀察、手感度等方法來(lái)判斷拋丸效果，是否完全清除表面浮漿和起砂情況,確保達(dá)到施工要求。
3.3涂布環(huán)氧底涂
膩?zhàn)拥淄坑米髡辰Y(jié)混凝土與后續(xù)滿刮環(huán)氧底涂涂層，有良好的滲透力，能夠封閉混凝土基層的水分、氣孔以及修正基層表面的微小缺陷；同時(shí)能夠與混凝土基層和上部環(huán)氧底涂涂層有很好的粘結(jié)作用。
基層拋丸處理完畢后，在混凝土基層上涂布環(huán)氧底涂涂層，采用人工滾涂及刮涂的方式進(jìn)行施工，要求涂布均勻，無(wú)漏涂、無(wú)堆積。用量約為0.4kg/m2。
3.4滿掃石英砂
涂布第一遍環(huán)氧底涂后，由于混凝土的缺陷，基層混凝土?xí)@現(xiàn)密度很大的孔洞、如果不進(jìn)行處理，后續(xù)的聚脲噴涂層的施工質(zhì)量將得不到任何保障，而因?yàn)榭锥磾?shù)量太多，單個(gè)地用人工進(jìn)行修補(bǔ)工作量太大，工作進(jìn)度太慢，嚴(yán)重地影響工程進(jìn)度。因此可采用滿掃40-70目石英砂的施工工法。
3.5刮涂聚脲底涂
采用人工刮涂環(huán)氧型聚脲底涂于基層表面，邊坡部位采用滾涂滾刷的方式，要求涂布均勻，無(wú)漏涂、無(wú)堆積?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，應(yīng)做好經(jīng)處理并驗(yàn)收合格基層的保護(hù)，防止二次污染，并盡量在最短的時(shí)間內(nèi)（底涂表干，4至6小時(shí)）進(jìn)行聚脲涂料的噴涂作業(yè)。
3.6修補(bǔ)針眼
基層表面的剩余的少量針眼用PUP261環(huán)氧型修補(bǔ)材料進(jìn)行人工補(bǔ)平，待修補(bǔ)材料固化后，才能進(jìn)行下一道工序施工。
3.7噴涂聚脲彈性體防水涂料
聚脲涂料噴涂作業(yè)，采用雙組份槍頭撞擊混合噴射系統(tǒng)的噴涂設(shè)備，防水涂料由甲組（A組）和乙組（B組）兩種組份組成。
噴涂聚脲防水涂料施工采用人工噴涂方式，聚脲施工前應(yīng)保證基層溫度高于露點(diǎn)溫度3℃，施工前需將B料攪拌15分鐘以上，并使之均勻，施工過(guò)程中應(yīng)保持連續(xù)攪拌。
噴涂作業(yè)時(shí)，一般用手持噴槍噴涂施工，噴槍宜垂直于待噴基層，距離適中，移動(dòng)速度均勻；噴涂順序?yàn)橄入y后易、先上后下，宜連續(xù)作業(yè)，一次多遍、縱橫交叉噴涂至設(shè)計(jì)要求的厚度，一般人工噴涂2—3遍能達(dá)到2mm厚。
底膠層施工完成后，與噴涂聚脲作業(yè)的間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)相關(guān)規(guī)定，一般在底涂施工完成4小時(shí)后，24小時(shí)前進(jìn)行聚脲噴涂。
3.8特殊部位處理
1）防護(hù)墻、側(cè)向擋塊的封邊處理
防護(hù)墻的側(cè)面應(yīng)先使用角磨砂輪機(jī)打磨混凝土表面、清除浮漿和毛邊。防護(hù)墻、側(cè)向擋塊根部的后期修補(bǔ)用聚合物砂漿進(jìn)行處理，之后再做底涂處理。
2）泄水孔的處理
泄水管內(nèi)刷涂底涂約10cm深，然后手工向孔內(nèi)壁噴涂聚脲防水材料。
3.9 噴、涂脂肪族面層
對(duì)于外露使用的聚脲防水層，為防止變色，應(yīng)在其上罩一層脂肪族聚氨酯面漆。采用專用設(shè)備或人工涂刷，按照設(shè)備的要求進(jìn)行噴涂施工，噴涂厚度0.2mm；確保不漏涂，不堆積，均勻噴涂，達(dá)到封閉的目的，提高防水層的耐久性。噴涂施工24小時(shí)內(nèi)，應(yīng)避免重物碾壓。
3.10涂層修補(bǔ)
針孔應(yīng)逐個(gè)用涂層修補(bǔ)材料修補(bǔ)。先用電鉆在針眼部位打直徑為3mm的孔，然后用刮涂聚脲修補(bǔ)找平。
對(duì)于小于250cm2的鼓包，剔除鼓包后直接用刮涂聚脲修補(bǔ)至設(shè)計(jì)厚度。
對(duì)于大于250cm2的鼓包，應(yīng)剔除到混凝土橋面基層，重新涂環(huán)氧底涂、滿掃石英砂、第二遍底涂、按設(shè)計(jì)要求厚度噴涂聚脲涂層，噴涂聚脲涂層之前應(yīng)采用專用粘結(jié)處理劑對(duì)原有防水層表面進(jìn)行處理。
4.防水涂層檢驗(yàn)、驗(yàn)收
按《京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件》的規(guī)定，聚脲施工過(guò)程中以及噴涂完成后應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目如下：
1）現(xiàn)場(chǎng)試模檢驗(yàn)
現(xiàn)場(chǎng)每班噴涂前，應(yīng)利用所使用設(shè)備及原材料噴制400×400㎜聚脲防水涂料試模3塊，養(yǎng)護(hù)7天后選擇2塊進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度、硬度等物理性能檢驗(yàn)。
2）聚脲防水層外觀檢測(cè)
聚脲表面平整、無(wú)流掛、無(wú)針孔、無(wú)起泡、無(wú)空鼓、無(wú)開(kāi)裂、無(wú)異物混入。
3）厚度檢測(cè)
噴涂完成后，用超聲測(cè)厚儀檢查涂層厚度，底座板下噴涂聚脲彈性防水層厚度≥2.0㎜。其它區(qū)域≥1.8㎜。軌道板下每隔5米布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；其它區(qū)域每隔5米布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，即軌道板中間布設(shè)2個(gè)、左右防護(hù)墻各布設(shè)1個(gè)。
4）粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)
在防水層施工7天后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)，每10孔梁（或每320米）隨即抽取一孔（或連續(xù)32米1橋面）進(jìn)行檢測(cè)，每孔梁（或每32米）檢測(cè)5處，測(cè)點(diǎn)均勻分布。拉拔后的部位用聚脲防水涂料噴涂，做快速修補(bǔ)、刮平。
5）不透水性檢測(cè)
在防水層上選定測(cè)試部位，清除灰塵，按透水儀底座大小涂抹一圈密封材料，將儀器底座安置并按緊。將水注入帶有刻度的玻璃管內(nèi)，至570㎜刻度為止，每30秒記錄一次水位高度，直至30分鐘為止。每孔梁（或每32米）檢測(cè)一處。
6）脂肪族聚氨酯面層檢驗(yàn)
脂肪族聚氨酯面層施工完畢后，應(yīng)進(jìn)行目測(cè)外觀檢驗(yàn)。面層應(yīng)涂刷均勻，色澤一致，不得漏涂，涂層應(yīng)無(wú)氣泡、開(kāi)裂和剝落。
脂肪族聚氨酯面層厚度應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求厚度，一般情況下脂肪族聚氨酯面層厚度≥200微米每孔梁（或每32米）檢測(cè)10處，按照涂刷區(qū)域均勻分布檢測(cè)點(diǎn)。
5.橋面防水層施工注意事項(xiàng)
1）涂料使用前嚴(yán)禁混淆A、B組分進(jìn)料系統(tǒng)；
2）雨天或6級(jí)以上風(fēng)不得進(jìn)行聚脲噴涂施工；
3）防水涂料在運(yùn)輸和保存中，嚴(yán)禁遇水，嚴(yán)禁接近火源，甲乙兩種涂料應(yīng)分別存放保管；
4）防水層施工過(guò)程中，不得因流濺或其他原因污染梁體；
5）環(huán)境溫度低于10℃應(yīng)采取保溫措施；
6.結(jié)論
本論文對(duì)高速鐵路聚脲防水施工進(jìn)行了討論。因高速鐵路采用無(wú)砟軌道技術(shù)與傳統(tǒng)鐵路不同，要求防水層不僅具有防滲、抗裂的基本性能，還要能經(jīng)受高速、受載、交變沖擊等火車高速行駛帶來(lái)的沖擊。噴涂聚脲涂層因沒(méi)有接縫、黏結(jié)力強(qiáng)，同時(shí)還具有優(yōu)異的耐磨性、抗沖性、抗開(kāi)裂、耐紫外光以及耐高低溫性能，滿足了高鐵的特殊要求。所以筆者認(rèn)為防水技術(shù)將隨著高速鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展而改進(jìn)和提高，而防水材料的選擇將成為重中之重的一項(xiàng)內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)
1）高速鐵路聚脲防水施工設(shè)計(jì)參考：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院2009年12月天津出版《橋面防水體系鋪裝及構(gòu)造圖》（石鄭橋通-14）;
2）防水驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)指標(biāo)參考：鐵道部2009年11月第1版北京的“鐵建設(shè)[2009]117號(hào)《客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件》;
關(guān)鍵詞：爆破工程；安全監(jiān)理；問(wèn)題；對(duì)策
中圖分類號(hào)：O643文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
爆破工程通常使用在開(kāi)鑿隧道、修建橋梁、山體爆破、拆除構(gòu)筑物和建筑物等等工程之中，其通常會(huì)排在重要的位置，并且影響到全部工程進(jìn)度。爆破工程擁有著相當(dāng)大破壞威力，并且在施工過(guò)程之中具有一定的不確定性。如果爆破工程出現(xiàn)重大失誤之時(shí)，則就會(huì)出現(xiàn)一定的損失，造成不堪設(shè)想的后果。因此安全問(wèn)題這是爆破工程的重要點(diǎn)。安全監(jiān)理指的是工程建設(shè)過(guò)程之中對(duì)施工人員的人身安全、操作工具儀器、材料的安全以及確保周圍環(huán)境安全進(jìn)行評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)監(jiān)管以及督查，防止?jié)撛诘耐{及安全隱患的產(chǎn)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。安全監(jiān)理可以保證爆破工程順利，不斷降低事故發(fā)生概率，并且，安全監(jiān)理也可以避免爆破工程產(chǎn)生的重要損失、材料浪費(fèi)和工程延期，幫助其達(dá)到較好的爆破效果。在實(shí)際爆破工程的實(shí)施過(guò)程中，安全監(jiān)理存在著諸多不合理的地方，比如說(shuō)；法律法規(guī)不健全、缺少較為專業(yè)的安全監(jiān)理技術(shù)人員、檢查監(jiān)管制度不嚴(yán)等。本文將對(duì)爆破工程之中存在的安全監(jiān)理問(wèn)題進(jìn)行地梳理，同時(shí)提出一些行之有效的措施，并且促進(jìn)安全監(jiān)理功能的實(shí)現(xiàn)，確保爆破工程順利實(shí)施，可以給我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一定的支撐。
1、爆破的實(shí)質(zhì)
當(dāng)今，在高速公路的施工過(guò)程中己經(jīng)廣泛地應(yīng)用了工程爆破技術(shù)，為了使西部大開(kāi)發(fā)的繁榮發(fā)展，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面需要對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)。我國(guó)的西部地區(qū)有比較多的高挖地段，同中部相比地形較為復(fù)雜。因此，在對(duì)公路進(jìn)行施工時(shí)，爆破技術(shù)是其主要的使用形式。而在爆破的過(guò)程之中，因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，可以會(huì)出現(xiàn)諸多不可預(yù)料的錯(cuò)誤，而對(duì)施工人員的生命健康安全造成一定的傷亡。根據(jù)我國(guó)的相關(guān)規(guī)定，因?yàn)楸剖┕ぴ斐傻娜藛T傷亡率占到總傷亡人數(shù)的30%。因此，在進(jìn)行公路建設(shè)施工過(guò)程之中，需要對(duì)爆破過(guò)程之中做好施工管理工作，將爆破傷亡率將到最低。
在進(jìn)行爆破之時(shí)，因?yàn)橥饨鐥l件、內(nèi)部的受熱以及撞擊，在能量積累到一定程度之后，達(dá)到量的積累實(shí)現(xiàn)爆破，在進(jìn)行爆破的過(guò)程之中，會(huì)出現(xiàn)一定的高熱氣體。出現(xiàn)爆破之后會(huì)產(chǎn)生一定的危害，比如，可能產(chǎn)成飛石現(xiàn)象、空小規(guī)模的地震與空氣沖擊波。如果當(dāng)前的現(xiàn)象超出不能掌控的范圍之話，則就會(huì)出現(xiàn)一定的事故，在今后的施工過(guò)程之中，為了保證安施工的進(jìn)行，防止人員傷亡與發(fā)生意外事故，施工企業(yè)需對(duì)爆破技術(shù)的管理工作加強(qiáng)，這樣做有利于確保爆破過(guò)程的安全性。
2、爆破工程安全監(jiān)理存在的問(wèn)題
2.1、缺乏一些安全監(jiān)理技術(shù)人員
爆破工程是工程建設(shè)領(lǐng)域之中一個(gè)十分特殊行業(yè)，因?yàn)樘幵诟咚侔l(fā)展時(shí)期，需要的從業(yè)人員相對(duì)比較多。爆破工程安全監(jiān)理也是一種特殊的專業(yè)性較強(qiáng)的的技術(shù)工作，其在爆破工程之中起著重要作用。爆破工程安全監(jiān)理的從業(yè)人員不僅僅需要一些專業(yè)的爆破方面知識(shí)，還且還需要一定的組織協(xié)調(diào)能力、工程控制能力以及法津意識(shí)等等。但是可以同時(shí)滿足該些條件的人員數(shù)量比較少，不能滿足該行業(yè)的需要，并且也不方便此行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大。
2.2、與之相應(yīng)的法津法規(guī)不健全
當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)制定了相關(guān)的爆破工程安全監(jiān)理方面的法律法規(guī)主要包括有《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)、《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》、《爆破作業(yè)項(xiàng)目管理要求》（GA991―2012)。其只有提供有限的參考性的標(biāo)準(zhǔn)以及條例，比如說(shuō)操作規(guī)范等重大問(wèn)題仍無(wú)參照。
3、爆破工程安全監(jiān)理的措施
3.1、爆破施工的準(zhǔn)備工作
在進(jìn)行爆破施工之前，需要依據(jù)之前爆破施工設(shè)計(jì)，按照工程方案，確定好爆破施工順序、點(diǎn)火形式以及裝藥量。在進(jìn)行爆破施工之中，為了保證爆破施工的安全，爆破施工現(xiàn)場(chǎng)只能留下專業(yè)的爆破施工人員，嚴(yán)格遵守爆破安全操作制度。
在填入炸藥前，應(yīng)將所有的炮孔進(jìn)行清理與檢查。在填充炸藥過(guò)程中，嚴(yán)禁使用鐵棍，應(yīng)通過(guò)竹子與木棍進(jìn)行填充。在裝藥的過(guò)程中，嚴(yán)禁使用煙火與明火進(jìn)行照明。同時(shí)在進(jìn)行爆破施工之前，施工方應(yīng)該將聲響信號(hào)以及視覺(jué)信號(hào)及時(shí)發(fā)出，使得危險(xiǎn)區(qū)之內(nèi)的全部施工人員保持一定的警惕性。如果在爆破實(shí)施過(guò)程之中，出現(xiàn)盲炮、瞎炮的話，首先需要上報(bào)，依據(jù)實(shí)際情況，制定行之有效的解決方案。
3.2、成立安全管理組織機(jī)構(gòu)
確保爆破工程進(jìn)行安全施工,要求成立項(xiàng)目安全管理的組織機(jī)構(gòu)。項(xiàng)目總監(jiān)其是爆破工程的主要責(zé)任者,在任期之內(nèi),應(yīng)該不斷建立健全以總監(jiān)為首的項(xiàng)目處、工地和班組的分級(jí)負(fù)責(zé)安全管理保證體系,并且也應(yīng)該建立以及健全專管成線、群管成網(wǎng)的安全管理組織機(jī)構(gòu)。爆破工程應(yīng)該設(shè)置專職安全管理部門,同時(shí)配備一定的專職人員。工地應(yīng)成立以總監(jiān)為負(fù)責(zé)人的安全施工管理小組,并且配備安全管理員,應(yīng)該注重建立工地領(lǐng)導(dǎo)成員輪流安全施工值日制度,解決以及處理施工之中的安全問(wèn)題以及進(jìn)行巡回安全監(jiān)督檢查。同時(shí)不斷加強(qiáng)施工班組安全建設(shè),每一個(gè)施工班組應(yīng)該設(shè)立安全員協(xié)助班長(zhǎng)，做好班組安全管理。每一個(gè)班組應(yīng)該堅(jiān)持執(zhí)行安全檢查、安全值日、安全記錄等等制度。
3.3、安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)和專職人員制度
安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)由項(xiàng)目單位內(nèi)部依法自行設(shè)立，用于管理本項(xiàng)目?jī)?nèi)部關(guān)于生產(chǎn)活動(dòng)相關(guān)的安全行為。管理機(jī)構(gòu)內(nèi)部人員為專職負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)活動(dòng)人員，不得由其他部門人員兼職，并且必須具有一定的安全管理的能力，通過(guò)國(guó)家考試取得從事安全生產(chǎn)管理的相應(yīng)證件。管理機(jī)構(gòu)內(nèi)專職人員的數(shù)量應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目規(guī)模和從事生產(chǎn)活動(dòng)性質(zhì)而定，但人員最少數(shù)量必須滿足國(guó)家要求。安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)在日常生產(chǎn)活動(dòng)中，對(duì)于不安全的行為和人員，依法實(shí)行監(jiān)督、管理的權(quán)利，任何部門和個(gè)人不得阻礙執(zhí)法活動(dòng)。專職人員負(fù)責(zé)日常生產(chǎn)活動(dòng)中現(xiàn)場(chǎng)的檢查、記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患后，專職安全人員立即制止違法、違章施工生產(chǎn)，并立即上報(bào)單位領(lǐng)導(dǎo)和安全管理機(jī)構(gòu)。
3.4、安全生產(chǎn)責(zé)任制度
安全生產(chǎn)責(zé)任制度應(yīng)根據(jù)“管生產(chǎn)必須管安全”“安全生產(chǎn)人人有責(zé)”的原則，明確各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、各職能部門和各類人員在施工生產(chǎn)中應(yīng)負(fù)的安全責(zé)任。爆炸物品的安全管理由單位領(lǐng)導(dǎo)直接負(fù)責(zé)，單位領(lǐng)導(dǎo)必須制定和完善爆炸物品安全操作規(guī)程和安全技術(shù)管理制度，建立健全職工責(zé)任制，督促職工嚴(yán)格遵守，實(shí)行獎(jiǎng)罰制度，并根據(jù)實(shí)際設(shè)立單獨(dú)的安全管理部門或?qū)Ｂ毎踩藛T。爆炸用品應(yīng)在專用倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存，儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)內(nèi)設(shè)專職人員管理。嚴(yán)禁將爆破器發(fā)放個(gè)人或非專用倉(cāng)庫(kù)保存。爆破用品專用庫(kù)房，必須建立健全嚴(yán)格的出入庫(kù)檢查、登記制度。爆破用品的收存和發(fā)放必須做到實(shí)名登記，做到庫(kù)存和登記相一致。儲(chǔ)存爆破用品數(shù)量應(yīng)當(dāng)小于庫(kù)房設(shè)計(jì)最大存儲(chǔ)量，對(duì)于性質(zhì)相抵觸并可能發(fā)生反應(yīng)發(fā)生危險(xiǎn)的爆破用品，必須實(shí)行單獨(dú)庫(kù)房存儲(chǔ)，嚴(yán)禁存放其貨物和易燃易爆物品。非工作人員或無(wú)關(guān)人員不得進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)，不得進(jìn)行一切與工作無(wú)關(guān)的活動(dòng)。專職人員在工作中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，對(duì)于違反規(guī)程的不安全行為和個(gè)人有權(quán)制止，如發(fā)現(xiàn)爆破用品被盜，必須在第一時(shí)間上報(bào)單位領(lǐng)導(dǎo)和當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)。對(duì)新入庫(kù)的爆破器材應(yīng)抽樣進(jìn)行性能檢驗(yàn)，變質(zhì)和過(guò)期失效的爆破器材，必須及時(shí)由專人處理。對(duì)于要實(shí)行銷毀的器材，在銷毀前應(yīng)登記造冊(cè)，提出實(shí)施方案，報(bào)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)，并向所在地縣、市公安局指定的地點(diǎn)妥善銷毀。從炸藥運(yùn)入現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，應(yīng)劃定裝運(yùn)警戒區(qū)，警戒區(qū)內(nèi)應(yīng)禁止煙火；搬運(yùn)爆破器材應(yīng)輕拿輕放，不應(yīng)沖撞起爆藥包。爆破用品使用，實(shí)行嚴(yán)格的領(lǐng)取、清退制度。爆破器材必須由專職爆破人員領(lǐng)取，其他人員或不具備資格人員不得領(lǐng)取。爆破作業(yè)必須建立統(tǒng)一的指揮系統(tǒng)，制定嚴(yán)格的爆破前后安全檢查、處理制度和安全警戒制度。對(duì)于使用后剩余爆破用品，必須當(dāng)天退回倉(cāng)庫(kù)，嚴(yán)禁在外非法儲(chǔ)存。
4、結(jié)語(yǔ)
爆破工程的危險(xiǎn)性使得對(duì)于安全提出從了較高的要求,并且對(duì)于爆破工程的監(jiān)理也挖掘了監(jiān)理的新內(nèi)涵――安全監(jiān)理。爆破工程安全事故的發(fā)生使得其在爆破工程中安全監(jiān)理必須執(zhí)行。重大爆破工程之中得到成功的經(jīng)驗(yàn),則給當(dāng)前進(jìn)行爆破工程安全監(jiān)理工作提供了十分重要的借鑒意義,并且對(duì)爆破工程安全監(jiān)理制度的出臺(tái)提供一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞重力式支擋結(jié)構(gòu)；評(píng)估體系；影響因素；評(píng)估技術(shù)；
中圖分類號(hào)：TU457文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1概述
重力式支擋結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于鐵路及公路支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中[1]。既有鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，在線路提速或軸重加大后，作用在路基面上的動(dòng)應(yīng)力將大幅增加[2]。既有線路經(jīng)過(guò)一定運(yùn)營(yíng)期后，重力式支擋結(jié)構(gòu)工作環(huán)境也隨之發(fā)生變化。既有重力式支擋結(jié)構(gòu)如何保證運(yùn)營(yíng)的安全，這是工程技術(shù)人員最為關(guān)心的問(wèn)題。目前，我國(guó)在重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方面的研究較少，特別需要加強(qiáng)此領(lǐng)域的研究工作。重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估，是在一定的評(píng)估體系下，對(duì)其安全影響因素進(jìn)行全面分析，確定評(píng)估單元，再應(yīng)用各種安全評(píng)估方法對(duì)其安全狀況進(jìn)行評(píng)判，并據(jù)此提出維護(hù)和加強(qiáng)的措施。
2重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系
2.1重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系的目標(biāo)
建立重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系，是重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估時(shí)的理論依據(jù)。其目標(biāo)
是對(duì)鐵路、公路等交通工程系統(tǒng)安全性、可靠性、可用性、可維護(hù)性的各種指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到最低事故率、最少損失、最少維護(hù)率及最優(yōu)投資效益。
2.2重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系的構(gòu)成
重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估體系主要由安全預(yù)評(píng)估、設(shè)計(jì)審核安全評(píng)估、施工安全評(píng)估、驗(yàn)收安全評(píng)估、安全現(xiàn)狀定期安全評(píng)估（直至超出正常使用年限）五項(xiàng)內(nèi)容構(gòu)成[3]。安全預(yù)評(píng)估主要在系統(tǒng)可行性研究時(shí)進(jìn)行，可指導(dǎo)后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工。設(shè)計(jì)審核安全評(píng)估及施工安全評(píng)估是結(jié)構(gòu)是否能夠達(dá)到正常使用年限的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及合理性，在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求施工質(zhì)量及施工安全。驗(yàn)收安全評(píng)估是通過(guò)試運(yùn)行階段分析結(jié)構(gòu)使用時(shí)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并確定其危險(xiǎn)程度及可能出現(xiàn)的后果，提出預(yù)防措施。安全現(xiàn)狀定期安全評(píng)估，即采用各種安全評(píng)估技術(shù)相結(jié)合，綜合評(píng)估重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全狀況，是其生命周期內(nèi)所有評(píng)估工作的重點(diǎn)。
2.3重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估單元
根據(jù)分析重力式支擋結(jié)構(gòu)安全影響因素及其破壞時(shí)可能出現(xiàn)的癥狀，可從以下幾方面著手確定其評(píng)估單元：(1)從受力角度，包括動(dòng)應(yīng)力的變化對(duì)穩(wěn)定性的影響；不同計(jì)算方法對(duì)穩(wěn)定性的影響；不同荷載方式對(duì)穩(wěn)定性的影響。(2)從變形角度，包括墻身是否有裂縫；墻后土體是否開(kāi)裂；墻后土體是否有不均勻下沉。(3)從墻型結(jié)構(gòu)及材料角度，包括材料是否風(fēng)化；砂漿、混凝土是否老化；墻型尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求。(4)從水文地質(zhì)角度，包括泄水孔是否堵塞；墻體地基是否發(fā)生變化。
2.4重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估步驟
重力式支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)，可遵循以下七個(gè)步驟：準(zhǔn)備工作、安全影響因素分析、確定評(píng)估單元、安全評(píng)估實(shí)施、安全對(duì)策制定、評(píng)估結(jié)論及建議、編寫(xiě)安全評(píng)估報(bào)告[3]。
3重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全影響因素
在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，特別是土壓力的計(jì)算理論、計(jì)算參數(shù)的取值、材料、施工、動(dòng)應(yīng)力、地震力等方面，對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)安全性均有較大影響。同時(shí)，既有支擋結(jié)構(gòu)安全性還受其工作環(huán)境變化的影響，如水文及工程地質(zhì)條件的變化等，在進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)要進(jìn)行全面分析。
3.1不同土壓力計(jì)算理論的影響
目前設(shè)計(jì)中大多采用庫(kù)倫公式計(jì)算土壓力，也有時(shí)采用彈性理論。庫(kù)侖理論及彈性理論的計(jì)算假設(shè)條件不同，計(jì)算所得墻后土壓力大小、分布規(guī)律及作用點(diǎn)位置均有較大差別。由庫(kù)倫理論計(jì)算所得的墻后土壓力分布形式為一折線，而由彈性理論計(jì)算所得的墻后土壓力分布形式為一凸曲線，中上部偏大，底部偏小。在評(píng)估時(shí)應(yīng)對(duì)由于不同的計(jì)算方法對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響進(jìn)行分析。
3.2提速或軸重增加引起動(dòng)應(yīng)力增大的影響
傳統(tǒng)普通鐵路路基設(shè)計(jì)均采用換算土柱法，將靜荷載和動(dòng)荷載一并簡(jiǎn)化為靜荷載。但隨著既有線提速或軸重增加后，列車動(dòng)荷載作用明顯加強(qiáng)，導(dǎo)致基床范圍內(nèi)重力式支擋結(jié)構(gòu)土壓力與傳統(tǒng)庫(kù)侖理論計(jì)算所得結(jié)果相比有明顯差異，特別是當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)較矮(2m~4m)時(shí)[4]。因此需要對(duì)由于動(dòng)應(yīng)力發(fā)生變化對(duì)支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行評(píng)估。
3.3使用環(huán)境變化的影響
重力式支擋結(jié)構(gòu)經(jīng)歷一定的運(yùn)營(yíng)期后，排水設(shè)施失效或者排水不利時(shí)，可能引起土體重度明顯增加，粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ、墻背摩擦角δ均不同程度減小。雨水的入滲還可能發(fā)生基底軟化現(xiàn)象，導(dǎo)致基底承載能力急劇下降。在經(jīng)歷一定時(shí)間的運(yùn)營(yíng)期后，墻體材料耐久性也會(huì)發(fā)生明顯變化，特別是墻背。這些因素對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全影響至關(guān)重要，需特別加以重視。
3.4不同墻型的影響
重力式支擋結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)使用墻型一般為墻胸墻背坡度相同。但現(xiàn)在使用較多的改進(jìn)后墻型是將上墻背坡度放陡，增設(shè)傾斜基底。使用傳統(tǒng)墻型的重力式支擋結(jié)構(gòu)隨著既有線提速，可能造成路基受力不均。不同墻型的計(jì)算截面面積也有所不同。同時(shí)，改進(jìn)后的墻型由于增設(shè)傾斜基底，故抗滑能力有較大提高[5]。但是采用增強(qiáng)措施的墻型雖然安全系數(shù)得以提高，但其安全可靠度不一定相應(yīng)提高。
4重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方法
重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方法有很多種，包括非確定性分析方法、定性分析方法、定量分析方法、模型試驗(yàn)分析方法及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析方法。各種分析方法特點(diǎn)及使用范圍不盡相同。
4.1非確定性分析方法
4.1.1可靠度分析方法
可靠度分析方法，通過(guò)考慮重力式支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中隨機(jī)變量（重度γ、綜合內(nèi)摩擦角φ0、墻背摩擦角δ、基底承載力σ）的變異性，計(jì)算結(jié)構(gòu)功能函數(shù)的不同功能函數(shù)值，進(jìn)而確定結(jié)構(gòu)的失效概率及可靠指標(biāo)，給出相應(yīng)安全評(píng)估結(jié)論。
其中，重力式支擋結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)方程的功能函數(shù)：
(1)
重力式支擋結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定極限狀態(tài)方程的功能函數(shù)：
(2)
可靠度指標(biāo)：（3）
式(3)中，mR：結(jié)構(gòu)抗力的均值；mS：荷載效應(yīng)的均值；σR：結(jié)構(gòu)抗力的標(biāo)準(zhǔn)差；σs：荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差。
4.1.2模糊綜合評(píng)估方法
模糊集論首先由美國(guó)控制論專家查德(L.A.Zadeh)于1965年提出。模糊綜合評(píng)估方法借助模糊集論為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，先將重力式支擋結(jié)構(gòu)本身及填土等一些不易確定或無(wú)法具體量化的參數(shù)模糊化，然后再進(jìn)行綜合評(píng)估。
1.確定重力式支擋結(jié)構(gòu)安全影響因素集[A]及影響因素得分{RA}
提速或軸重增加引起動(dòng)應(yīng)力增大的影響A1；使用環(huán)境變化的影響A2；墻型不同的影響A3；地震作用的影響A4；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及施工質(zhì)量A5；現(xiàn)場(chǎng)檢查情況（裂縫、地下水、墻體風(fēng)化情況等）A6。
(4)
其中，Aij為第i影響因素與第j項(xiàng)影響因素的相對(duì)重要性得分，可采用“九度法”。
各項(xiàng)的權(quán)重分別為，其中。
各影響因素最后得分。
確定重力式支擋結(jié)構(gòu)不同安全等級(jí)對(duì)正常營(yíng)運(yùn)的影響集[B]及得分{RB}
將重力式支擋結(jié)構(gòu)安全等級(jí)分為優(yōu)、良、中、差，分別用B1、B2、B3、B4表示。
(5)
同理，Bij為第i影響因素與第j項(xiàng)影響因素的相對(duì)重要性得分，也可采用“九度法”。
各項(xiàng)的權(quán)重分別為，其中。
各安全等級(jí)最后得分。
重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估所得安全等級(jí)
（6）
根據(jù)最終R值的大小，參考相應(yīng)的換算標(biāo)準(zhǔn)，即可得出重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估等級(jí)。
4.1.3專家評(píng)估方法
專家評(píng)估方法[6]，采用匿名函詢的方式，通過(guò)一系列簡(jiǎn)明的調(diào)查征詢表邀請(qǐng)專家對(duì)待評(píng)估結(jié)構(gòu)進(jìn)行打分，并通過(guò)有控制的反饋，取得盡可能一致的意見(jiàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀作出相應(yīng)評(píng)估，對(duì)未來(lái)做出相應(yīng)的預(yù)測(cè)。
4.2定性分析方法
工程類比方法是定性分析技術(shù)的典型應(yīng)用[7]。首先，盡量找一與待評(píng)估的重力式支擋結(jié)構(gòu)使用環(huán)境類似，并已安全使用超過(guò)其使用年限的同類型重力式支擋結(jié)構(gòu)。再分析兩者可能的破壞機(jī)制的相似性及差異性，并結(jié)合兩者的安全等級(jí)，綜合確定其安全狀態(tài)。
4.3定量分析方法
主要包括極限平衡法及有限元法[7]。廣泛應(yīng)用于巖土工程界的GEO-SLOPE（邊坡穩(wěn)定分析軟件）便是基于極限平衡原理，將重力式支擋結(jié)構(gòu)及后方巖（土）體均視為剛體，不考慮本身的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，將結(jié)構(gòu)后方潛在滑動(dòng)面內(nèi)的巖（土）體劃分為多個(gè)小塊體，通過(guò)各塊體的平衡條件建立整個(gè)體系的平衡方程，導(dǎo)出重力式支擋結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。
有限元法先將重力式支擋結(jié)構(gòu)用有限個(gè)容易分析的單元代替，單元之間通過(guò)有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)來(lái)綜合求解其位移、應(yīng)力、應(yīng)變、內(nèi)力等，綜合分析其所處安全狀態(tài)。有限元法可以用來(lái)求解彈性、彈塑性、粘彈塑性、粘塑性等問(wèn)題，常用的計(jì)算分析軟件有ANSYS、FLAC、ABAQUS、SAP等。
4.4模型試驗(yàn)方法
由于重力式支擋結(jié)構(gòu)尺寸較大，故實(shí)尺模型試驗(yàn)既耗時(shí)又不經(jīng)濟(jì)，一般對(duì)其進(jìn)行離心模型試驗(yàn)。把按1/n比例縮放后的模型放在以ng離心加速度運(yùn)轉(zhuǎn)的離心機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)，模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際受力，通過(guò)測(cè)試其應(yīng)力及變形破壞情況，對(duì)其作出安全評(píng)估結(jié)論。
4.5現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法主要包括裂縫觀測(cè)、排水設(shè)施檢查、荷載試驗(yàn)、位移時(shí)間曲線監(jiān)測(cè)、地基土軟化情況檢測(cè)等。其中現(xiàn)場(chǎng)裂縫觀測(cè)、排水設(shè)施檢查比較直觀，容易實(shí)現(xiàn)，且效果比較精準(zhǔn)。在雨季時(shí)對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)做位移時(shí)間監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，可以有效減少突然破壞情況的發(fā)生。
5可靠度分析方法在重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估中的應(yīng)用
利用可靠度分析方法，結(jié)合蒙特卡洛原理對(duì)某單線I級(jí)鐵路既有重力式支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估。
5.1計(jì)算條件
以單線I級(jí)次重型鐵路為例。支擋結(jié)構(gòu)型式取重力式路肩墻，墻胸墻背均取1：0.25的仰斜。列車荷載分布寬度：l0=3.5m；換算土柱高度：h0=3.2m。換算土柱距路基邊緣距離：k0=1.95m。填土按砂性土考慮，取內(nèi)摩擦角φ=350，基底摩擦系數(shù)f=0.3；土體重度γ=19KN/m3；土與墻背的摩擦角δ=φ/2，即17.50；基底容許承載力取σ=300kPa。
5.2可靠指標(biāo)計(jì)算結(jié)果分析
在該計(jì)算條件下，該結(jié)構(gòu)抗滑可靠指標(biāo)在2.26~2.86之間變化，其相應(yīng)失效概率為9.1‰~2.5‰。該結(jié)構(gòu)抗傾覆可靠指標(biāo)在2.85~3.29之間變化，其相應(yīng)失效概率為2.5‰~2.0‰。各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)要求，故可將該結(jié)構(gòu)安全狀況評(píng)估為良好。
在傳統(tǒng)的安全系數(shù)法計(jì)算過(guò)程中，盡管重力式支擋結(jié)構(gòu)的墻高在4m~10m間變化時(shí)，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)均在1.30~1.35之間變化，其抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)均在1.66~1.80之間變化。但其抗滑動(dòng)和抗傾覆可靠指標(biāo)均隨著墻高的增加而變大，其基底承載力可靠指標(biāo)則隨著墻高的增加而減小。
通過(guò)引進(jìn)可靠度原理對(duì)重力式支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及安全評(píng)估，相比傳統(tǒng)的安全系數(shù)法，能更直觀并準(zhǔn)確地反應(yīng)結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備情況。
6結(jié)語(yǔ)
本文初步建立了重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的體系，對(duì)影響重力式支擋結(jié)構(gòu)安全的主要影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，研究探討了多種重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估方法。重點(diǎn)介紹了由多安全影響因素控制的可靠度分析方法及模糊綜合評(píng)估方法在重力式支擋結(jié)構(gòu)安全評(píng)估中的應(yīng)用，其避免了由單個(gè)控制因素而得結(jié)論的片面性及誤差性。
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論文摘要：現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會(huì)創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要組成部分。本文論述了土木工程的涵義、現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
引言
縱觀人類文明史，土木工程建設(shè)在和自然斗爭(zhēng)中不斷地前進(jìn)和發(fā)展。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)中，土木工程業(yè)越來(lái)越成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，建筑物的規(guī)模、功能、造型和相應(yīng)的建筑技術(shù)越來(lái)越大型化、復(fù)雜化和多樣化，所采用的新材料、新設(shè)備、新的結(jié)構(gòu)技術(shù)和施工技術(shù)日新月異，節(jié)能技術(shù)、信息控制技術(shù)、生態(tài)技術(shù)等日益與建筑相結(jié)合，建筑業(yè)和建筑物本身正在成為許多新技術(shù)的復(fù)合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)核心的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)則成為代表一個(gè)國(guó)家建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。所有這一切都說(shuō)明在土木工程中越來(lái)越體現(xiàn)了技術(shù)與創(chuàng)新的作用，誰(shuí)能在世紀(jì)之交把握住土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。誰(shuí)就能在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代開(kāi)創(chuàng)土木工程學(xué)科的新紀(jì)元。
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各類工程設(shè)施，如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開(kāi)發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設(shè)施應(yīng)用材料、工程設(shè)備在土地上所進(jìn)行的勘察、設(shè)計(jì)、施工等工程技術(shù)活動(dòng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前土木工程的實(shí)踐和研究己取得顯著成就，無(wú)論是結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析，還是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論和方法以及結(jié)構(gòu)的施工手段，都有了非常大的突破；特別是近若干年，在高層、大跨結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)方面成績(jī)尤其驚人。但展望未來(lái)，土木工程領(lǐng)域中仍然有許多課題需要我們進(jìn)一步探討。
二、土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的土木工程建設(shè)從20世紀(jì)50年代起一直沒(méi)有停過(guò)，且發(fā)展很快，尤其在近年來(lái)，發(fā)展極為迅猛，幾乎整個(gè)中國(guó)成了一個(gè)大的建設(shè)工地。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國(guó)各地如雨后春筍般地涌現(xiàn)，新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)大力研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。發(fā)展之快，數(shù)量之巨，令世界各國(guó)驚嘆不已。
截止2000年底，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)路程已達(dá)6．78萬(wàn)公里，居世界第4位，亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方而發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)也在積極建造高速鐵路，武漢至廣州的高速鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間僅需4小時(shí)。此外，磁懸浮列車也在發(fā)展。橋梁工程也取得了驚人的成就，伴隨著橋梁類型的不斷翻新，主跨跨度一再突破。楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江二橋等大跨橋梁的建成都標(biāo)志著我國(guó)的大跨結(jié)構(gòu)達(dá)到了一個(gè)新的水平，己跨入世界水平先進(jìn)行列。目前，我國(guó)己建成千米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座，重慶萬(wàn)縣單孔跨度達(dá)420m的鋼筋混凝上拱橋更引起世界同行的莫大興趣。在水利建設(shè)方面，50年間全國(guó)興建大中小水庫(kù)8．6萬(wàn)座，水庫(kù)總蓄水量4580億立方米。建設(shè)和整修大江大河堤防25萬(wàn)公里，目前防洪工程發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)7000多億元。在大壩建設(shè)方面，我國(guó)先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州鳥(niǎo)江渡大壩、四川二灘大壩等水利工程。
三、土木工程的發(fā)展趨勢(shì)
（一）高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強(qiáng)、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家已經(jīng)把屈服點(diǎn)為700N／mm2以上的鋼材列人了規(guī)范；如何合理利用高強(qiáng)度鋼也是一個(gè)重要的研究課題。高性能混凝土及其它復(fù)合材料也將向著輕質(zhì)、高強(qiáng)、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。
（二）計(jì)算機(jī)應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用普及和結(jié)構(gòu)計(jì)算理論日益完善，計(jì)算結(jié)果將更能反映實(shí)際情況，從而更能充分發(fā)揮材料的性能并保證結(jié)構(gòu)的安全。人們將會(huì)設(shè)計(jì)出更為優(yōu)化的方案進(jìn)行土木工程建設(shè)，以縮短工期、提高經(jīng)濟(jì)效益。
（三）環(huán)境工程
環(huán)境問(wèn)題特別是氣候變異的影響將越來(lái)越受到重視，土木工程與環(huán)境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問(wèn)題與人類的生存發(fā)展密切相關(guān)，又無(wú)一不與土木工程有關(guān)。較大工程建成后對(duì)環(huán)境的影響乃至建設(shè)過(guò)程中的振動(dòng)、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問(wèn)題。
（四）建筑工業(yè)化
建筑長(zhǎng)期以來(lái)停留在以手工操作為主的小生產(chǎn)方式上。解放后大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)推動(dòng)了建筑業(yè)機(jī)械化的進(jìn)程，特別是在重點(diǎn)工程建設(shè)和大城市中有一定程度的發(fā)展，但是總的來(lái)說(shuō)落后于其他工業(yè)部門，所以建筑業(yè)的工業(yè)化是我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。要正確理解建筑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的關(guān)系，盡量實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；要建立適應(yīng)社會(huì)化大生產(chǎn)方式的科學(xué)管理體制，采用專業(yè)化、聯(lián)合化、區(qū)域化的施工組織形式，同時(shí)還要不斷推進(jìn)新材料、新工藝的使用。
（五）空間站、海底建筑、地下建筑
早在1984年，美籍華裔林銅柱博士就提出了一個(gè)大膽的設(shè)想，即在月球上利用它上面的巖石生產(chǎn)水泥并預(yù)制混凝土構(gòu)件來(lái)組裝太空試驗(yàn)站。這也表明土木工程的活動(dòng)場(chǎng)所在不久的將來(lái)可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少，人類把注意力也越來(lái)越多地轉(zhuǎn)移到地下空間，21世紀(jì)的土木工程將包括海底的世界。實(shí)際上東京地鐵已達(dá)地下三層：除在青函海底隧道的中部設(shè)置了車站外，還建設(shè)了博物館。
（六）結(jié)構(gòu)形式
計(jì)算理論和計(jì)算手段的進(jìn)步以及新材料新工藝的出現(xiàn)，為結(jié)構(gòu)形式的革新提供了有利條件?？臻g結(jié)構(gòu)將得到更廣泛的應(yīng)用，不同受力形式的結(jié)構(gòu)融為一體，結(jié)構(gòu)形式將更趨于合理和安全。
（七）新能源和能源多極化
能源問(wèn)題是當(dāng)前世界各國(guó)極為關(guān)注的問(wèn)題，尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀(jì)人類必須解決的重大課題。這也對(duì)土木工程提出了新的要求，應(yīng)當(dāng)予以足夠的重視。
此外，由于我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)還不發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人民生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，所以在基本建設(shè)方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項(xiàng)專業(yè)活動(dòng)中，都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動(dòng)包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機(jī)場(chǎng)等工程的建設(shè)，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
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【關(guān)鍵詞】鐵路隧道防排水 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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一、前言
防排水是鐵路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工中的重點(diǎn)，但襯砌滲漏水問(wèn)題仍然不同程度地出現(xiàn)在新建鐵路隧道中。隧道滲漏水不僅直接影響行車安全，而且還降低隧道通風(fēng)、照明系統(tǒng)的工作效率，誘發(fā)運(yùn)營(yíng)設(shè)施的銹蝕，影響隧道結(jié)構(gòu)的耐久性，在寒冷地區(qū)隧道的滲漏水還會(huì)引發(fā)掛冰、底鼓等不良病害，嚴(yán)重危及行車安全。因此，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)的防排水技術(shù)現(xiàn)狀，有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研討，對(duì)防排水技術(shù)提出更新的改進(jìn)措施。進(jìn)一步指導(dǎo)鐵路隧道設(shè)計(jì)與施工，使隧道工程交付運(yùn)營(yíng)后處于整潔狀態(tài)。
二、鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)原則
“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”是鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)遵循的基本原則。在進(jìn)行鐵路隧道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮隧道區(qū)水文工程地質(zhì)和氣候條件，以及地下水排放對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響，合理設(shè)計(jì)隧道襯砌和鐵路隧道的開(kāi)挖方法。
1、根據(jù)防排水形式，隧道防排水設(shè)計(jì)可分為：排水型隧道和防水型隧道。
（一）排水型隧道堅(jiān)持以排為主或以堵為主，限量排放的原則，一般應(yīng)用在山嶺隧道中。我國(guó)大部分鐵路隧道位于山區(qū)，一般情況下隧道排水對(duì)周圍環(huán)境影響不大，大部分使用排水型隧道。允許地下水排放量要根據(jù)具體的隧道環(huán)境來(lái)確定。如果排水對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境影響不大可不控制排水。在保證初期支護(hù)和二次襯砌的排水系統(tǒng)暢通的情況下，可以利用襯砌背后的盲溝讓水排進(jìn)隧道內(nèi)排水溝排除洞外。但是，如果排水系統(tǒng)發(fā)生堵塞時(shí)，可能導(dǎo)致隧道承受水壓，使隧道失穩(wěn)。
（二）防水型隧道是通過(guò)防水層或止水帶等各種措施將水控制在襯砌之外。這種類型的隧道廣泛應(yīng)用于靜水頭壓力不超過(guò)30m的隧道區(qū)中。經(jīng)研究表明，防水型隧道的靜水頭壓力上限是60m，但是這對(duì)隧道結(jié)構(gòu)和防水的要求比較高且不符合經(jīng)濟(jì)性要求。但是，在下列條件下是要優(yōu)先選用防水型隧道的：
當(dāng)?shù)叵滤欧艑?duì)周邊環(huán)境影響較大時(shí)，特別是城市條件下及大量排水對(duì)地表植被、生態(tài)環(huán)境等造成影響較人的地區(qū)；當(dāng)?shù)乇硐鲁翆?duì)結(jié)構(gòu)lF常使用和周邊環(huán)境影響較大且對(duì)其造成危害時(shí)；當(dāng)?shù)叵滤哂懈g作用時(shí)，為了避免地下水對(duì)混凝土的腐蝕和加速混凝土的退化，需要將混凝土與地下水隔離處理。
2、鐵路隧道防排水措施
鐵路隧道防排水措施除了模筑混凝土主體自防水外，還包括初期支護(hù)噴射混凝土防滲、防水層防水、施工縫、變形縫防水、洞內(nèi)排水等等措施。
（一）初期支護(hù)噴射混凝土防滲：I—TA(國(guó)際隧協(xié))提倡用噴射混凝土作為防水層。但影響其抗?jié)B性的因素較多，采用此法需要隧道進(jìn)行特別的處理，隧道圍巖面處理對(duì)于噴射混凝土?xí)r十分必要的。圍巖漏滲水對(duì)噴射質(zhì)量有直接的影響。當(dāng)隧道處于軟弱圍巖段時(shí)，為了保證支護(hù)抗?jié)B能力需要對(duì)支護(hù)及其背后進(jìn)行注漿，使噴射混凝土層內(nèi)部密實(shí)。對(duì)于突出于圍巖面的錨桿端部或鋼筋頭?？墒孪惹懈钊缓髧娚?，或者在噴射后在進(jìn)行切割，然后對(duì)其再補(bǔ)噴或用砂漿覆蓋。
（二）防水層防水：防水層是山嶺隧道復(fù)合式襯砌中防排水體系的重要組成部分，是保證隧道防水功能的重要措施，防水層有效的消除底層滲水對(duì)二次襯砌的影響。還可以對(duì)初期支護(hù)和二次襯砌起到隔離作用，減小噴射混凝土對(duì)二次襯砌模筑混凝土的約束應(yīng)力，避免了二次襯砌裂縫的產(chǎn)生，提高其抗?jié)B能力。
（三）施工縫、變形縫防水
施工縫是隧道襯砌混凝土施工時(shí)遺留的。沉降縫和伸縮縫統(tǒng)稱為變形縫。沉降縫設(shè)計(jì)地質(zhì)條件顯著變化和襯砌受力不均處。伸縮縫的設(shè)置是為了防止混凝土受溫度和收縮影響而開(kāi)裂，施工縫和變形縫是防水的薄弱部位，需加強(qiáng)防水設(shè)計(jì)。二次襯砌結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r應(yīng)盡量少留施工縫，在拱墻、仰拱和底板等處不得留縱向施工縫。對(duì)于止水帶的選用應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇符合實(shí)際需要的止水帶。
（四）洞內(nèi)排水
洞內(nèi)排水是在襯砌背后設(shè)置排水系統(tǒng)，使水能從襯砌背后暢通排除。排水系統(tǒng)主要由環(huán)、縱和橫向排水盲管、側(cè)溝和中央排水管組成。初期支護(hù)噴射混凝土和巖面、防水層之間的水通過(guò)環(huán)向排水盲管下滲至縱向排水盲管；縱向排水肓管將水匯集流入位于襯砌基礎(chǔ)的橫向排水盲管，然后再排至中央排水管中。地下水主要通過(guò)隧道內(nèi)側(cè)溝，由側(cè)溝匯集排至中央排水管。中央排水管要符合設(shè)計(jì)要求，總體坡度、段落坡度和單管坡度要協(xié)調(diào)一致。排水系統(tǒng)埋設(shè)好之后，還要進(jìn)行通水實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。
三、防排水問(wèn)題分析與建議
鐵路隧道的防排水可分為三類，為全封堵防水型，防排結(jié)合型(限量排水)和排水型。排水和限量排水施工對(duì)地下水的影響示意，排水型隧道相當(dāng)于地下集水廊道，顯然是對(duì)地下水影響最嚴(yán)重的一種；限量排水型是目前鐵路隧道應(yīng)用較多的一種類型，水位下降的多少及影響范圍與允許的排水量、地下水補(bǔ)給量有關(guān)。全封堵防水即不允許或僅允許肉眼觀察不到的極少量的地下水滲入，其對(duì)地下水的水位不會(huì)產(chǎn)生影響，如在淺埋隧道中可采用全封堵防水。
1、根據(jù)環(huán)境要求選擇防水類型與地下水處理措施
目前很多隧道忽視外部環(huán)境對(duì)隧道防排水的要求，在全長(zhǎng)范圍內(nèi)采用同一防水類型，這在某些情況下不合理，建議設(shè)計(jì)時(shí)多考慮外部生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境要求分區(qū)段確定防水類型。
(一)在臨近良田和城鎮(zhèn)村落的洞口淺埋段，淺埋且上部有重要水源或河湖段。要求隧道防水在滿足內(nèi)部運(yùn)營(yíng)及耐久性需要的前提下，主要為消除對(duì)外部生態(tài)環(huán)境影響而考慮?？蛇x擇全封堵防水型。
(二)在隧道深埋段，由于存在高水壓?jiǎn)栴}需要適當(dāng)在襯砌背后設(shè)置排水系統(tǒng)，同時(shí)要減少排水對(duì)原有地下水環(huán)境和圍巖的影響，這就要求選擇防排結(jié)合類型。限量排水。
(三)在特殊地質(zhì)地段，需結(jié)合地下水文地質(zhì)特點(diǎn)，選擇合理的地下水處理措施。比如隧道在巖溶暗河段，通常不能堵塞其河道，而采用引流措施，繞避隧道。
2、重視襯砌結(jié)構(gòu)防水
支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)被視為隧道防水的第一道防線，通常支護(hù)包括圍巖注漿、噴射混凝土支護(hù)。
（ 一）圍巖注漿防水
圍巖注漿對(duì)防水的作用主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：圍巖注漿可減少地下水滲透量。根據(jù)日本青函隧道圍巖注漿試驗(yàn)結(jié)果，壓注后圍巖空隙填充率一般在0.8~0.9左右，注漿前后滲透系數(shù)比值可達(dá)到100～l000倍左右。
（二）初期支護(hù)防水
噴射混凝土支護(hù)層作為復(fù)合式襯砌的最外層支護(hù)，其施作質(zhì)量受圍巖開(kāi)挖、施作工藝及結(jié)構(gòu)形式影響很大，不作任何處理的支護(hù)防水能力是非常有限的。施工時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：對(duì)噴射混凝土的圍巖面進(jìn)行處理；對(duì)噴射混凝土背后或內(nèi)部空隙進(jìn)行注漿；對(duì)突出的鋼筋、錨桿端頭進(jìn)行處理；對(duì)噴射混凝土裂紋進(jìn)行處理；調(diào)整混凝土配合比或摻加外加劑等，提高混凝土的抗?jié)B能力。
3、強(qiáng)調(diào)新型分區(qū)防水，改善防水效果
目前采用的分區(qū)防水是僅在防水層與二次襯砌之間進(jìn)行分區(qū)，其理由是防水層一點(diǎn)的破損，不致使?jié)B入的地下水流入隧道的其他區(qū)段，而是將其限制在某個(gè)較小的區(qū)域里面，也就是說(shuō)防水層一點(diǎn)的滲漏不致引起多處襯砌薄弱部位的滲漏。但事實(shí)是防水層的損壞不會(huì)只有一點(diǎn)，很多情況下是存在多處損傷。而初期支護(hù)噴射混凝土表面的滲漏存在不均一性，防水板背后的土工緩沖材料又具有排水的功能，地下水可在防水層背后自由流竄。因此，隧道初期支護(hù)噴射混凝上層一點(diǎn)的滲漏，可能導(dǎo)致所有防水層破損處滲漏，使相應(yīng)地段襯砌處于水害威脅之下，當(dāng)滲漏發(fā)生在隧道縱坡坡頂時(shí)，滲漏會(huì)影響隧道全長(zhǎng)。
結(jié)論
隨著鐵路隧道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)其系統(tǒng)性排水與防水應(yīng)緊密結(jié)合，尤其應(yīng)注重隧道排水系統(tǒng)對(duì)防水的基礎(chǔ)性作用，根據(jù)工程條件針對(duì)性進(jìn)行防排水設(shè)計(jì)，做到防排水精細(xì)化設(shè)計(jì)，并將防排水施工作為一道關(guān)鍵施工序，從而保證防排水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
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