隧道工程关键施工技术与成本管理的探讨

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摘 要:总结了隧道光面爆破开挖、喷锚支护、出碴运输、二次衬砌和通风设计等关键施工技术要点,并探讨了这些关键技术对成本控制的影响,给出一种从关键施工技术入手,进行隧道成本控制的方法。
  
  关键词:隧道工程;长大隧道;关键施-技术;成本控制
  
  高速公路和高速铁路对线形的严格要求,使长大隧道的修建数苗也逐步增多。其中爆破开挖、复杂地质下的开挖与支护和通风等关键施【:技术比短隧道要求高,关键施工技术的管理划成本管理有着直接的影响。同时,其成本控制与管理也对l:程质量和工期有着重要的影响。本文对长大隧道的关键施T技术与成本管理及二者的关系进行探讨分析。
  
  1关键施工技术及其管理
  
  隧道施若要保证工期快、质量好、效益高,则必须抓好开挖、初期支护、出碴运输、二次衬砌这些关键技术。
  
  1.1开挖隧道开挖技I术的优劣是保证隧道安全快速施工的关键,且洞口和洞内开挖应区别对待。洞口开挖因表风华严重,开挖速度慢,一般采用上导坑法进洞。在洞门位置正面的 部,先用较小的梯形断面开挖上导坑..当上导坑进入较好同岩5 m左右时,再由洞内向洞口方向分段依次进行扩大开挖并衬砌拱部,距洞口3 in时,暂不扩大,等洞口背面刷成10:1的坡度之后,扩大所余留的3 n1.立即架立洞门支架和拱架模板,同时浇筑混凝土,形成整体结构。“1于洞口施工时间较长,在洞口开挖完毕后,应及时喷射混凝土,封闭掌子面。
  洞门及洞口的排水设施也应即时修建确保施工的安全。
  后续的施工过程中.加强施工用水和排水的管理,严禁积水浸泡墙基,以防止同岩的自承力发生变化。
  洞内开挖因嗣岩情况而采用不同的方法。对于黄土地区的土质隧道、较软石质同岩或断层地带、地下水丰富等围岩较差的地带,仍采用人工开挖,并遵循“短开挖,早支护”的开挖原则。一般的Ⅱ类、Ⅲ类围岩,均可采用爆破开挖技术。目前成功运用且科学合理的就是光面爆破技术。
  光面爆破的关键技术是诸如炮眼、装药量等参数的设计。
  以达到不超挖、不欠挖、弱震动的原则。以全断面爆破(适用于地质较好的同岩)为例.钻爆参数简述如下:
  1)掏槽眼。采用双临空直眼掏槽,掏槽直径为60 mill,掏槽面积为l mxl m,装药直径为45 him,药卷采用直径40mm 的乳胶炸药,不耦合系数为lI2。
  2)扩槽眼。扩槽H艮与掏槽眼的间距为25 ctn,采用大直径药卷集中装药,装药集中度为1.05 kg/m。
  3)掘进眼。掘进跟距内圈眼的排距为60 CITI,间距为80cln 采用42 mgl大直径药卷集中装药, 其不偶合系数为1_14.装药集中度为1.05 kg/m。
  4)内固眼。内圈眼距周边眼的排距为50 cm,内圈眼之间的间距为50 cm。采用直径35 IYlm小药卷集中装药,不偶合系数为1.37,装药集中度为1.78 kg/m。
  5)周边眼 周边眼间距E=40 cm,周边炮眼密集系数K=E/W=0.67(W=60 cm.为最小抵抗线长度1。周边眼距内圈眼为50 cm,集中度取0.24 kg/m。为减小对同岩的扰动,采用直径35 mm的药卷进行间隔装药,不偶合系数为l_37。炸药采用2号岩石硝铵炸药。
  6)底板眼。该隧道地下水丰富,底板眼考虑水的因素,采用直径40 mm乳胶炸药集中装药.孔间距为60 cm。
  7)炮眼深度:凿眼工具采用YT一28型风动凿岩机,钻杆长为2.0~2.5 m,循环进尺为1.8-2.25 m,掏槽眼加深10%。
  8)炮眼布置:先布置掏槽眼、扩槽眼、周边跟,然后是底板眼、内圈眼,最后掘进眼。内圈眼密度大于掘进眼,而小于周边眼稀。全断面的炮眼布置如图1所示。掏槽眼的大样图如图2所示爆破实践证明,爆破时振动波对相邻构造物的危害程度主要取决于质点的振速。如果按常规方法进行爆破,由于选用楔形掏槽时为避免夹制,需同时起爆2~4个炮孔,从而产生共振。使振动波相 叠加,导敛起爆瞬间振速过大。 掏槽后的扩槽炮孔爆破时受雷管段位少、精度较差的限制.容易产生串爆、误爆,发生共振或增加夹制作 L}j,也会导致振速过大。为了降低爆破振速,避免多炮孔同时起爆发生共振,应使各炮眼爆破后振动波可相干扰、抵消。
  
  1.2锚喷支护迅速高效的锚喷支护是保证隧道安全施T 的关键步骤。在嗣岩较差地段,?一旦光面爆破完成,锚喷支护则应迅速施[。许多隧道塌方事件均与锚喷支护不及时或不到位有关。以断层锚喷支护为例, 一般采用r长度为4 m的超前锚杆作超前支护,环向I-开j距为40 cm,纵向间距为2 m一环,其余为常规的喷锚支护。拱部锚杆直径为44 him,长度2 1TI..锚干_r采用梅花型布置,环向间距为1.2 I11,纵向问距l m。拱部局部设钢筋网,钢筋直径6 I]I1YI,网格20 cruX20 cm。喷射混凝土厚度不小于10 cm。www.tmgc8.com
  
  1.3出碴运输与二次衬砌影响隧道施工进度的主要因素就是出碴运输和二次衬砌。由于作业面狭窄,对于长大隧道来说,必须采用机械化较高的运输与二次衬砌作业。出碴运输必须采用有轨运输,才能保证工期,同时也是喷锚支护迅速施]二的前提。二次衬砌则采用衬砌台车保证二次衬砌迅速完成 保证同岩的应力发散释放前肘同岩予以支护1.4隧道通风良好的隧道通风是长大隧道快速施工、保证工作人员健康的重要因素。长大隧道施工的通风是施T 中的一大技术难题。通风设计的主要内容是:①正确选用通风设备;②合理布置通风系统。
  使用通风机和风管的机械通风是最普遍的通风方法.在掘进距离较长的隧洞施:中都应采用机械通』xL。长大隧道的通风采用压入式和抽出式相结合的混合式通风。
  为了避免循环风 混合式通风系统中 入式风机进风口距抽出式风筒风口(或 入式风机吸风口)的重合距离不得小于10 ITI。两风简重合段内隧道平均风速不得小于该隧道的最低允许风速。吸风口距工作面的距离应大于炮炯抛掷长度。压人式风筒距_r作面的距离应不大于风流的有效射程通风风量由多种因素控制.取各种控制因素计算需风量最大值作为作业面需风量。按以下因素考虑:
  1)按洞内同时 T 作的最多人数计算:
  2)按内燃机作业废气稀释需要计算;
  3)按 时爆破的最多炸药嚣计算:
  4)洞内容许最小风速计箅从上述五个闶素中取最大值 考虑每百米漏风率所需供风量,得最大供风量Q设风管PVC拉链式软风管,直径d=1.4 m,风流在管道中呈完全紊流,管壁光滑取k=0.001. =0.000255.则:
  h ,z,=c~LPQ2/S考虑到弯道阻力,弯角2O。,在此处产生弯道阻力,则有:
  h目=∈‘Q ·y/(2g。S )贝0总阻力为:h =h +h2成本控制在价值工程中,功能、成本、价值I一者之间的关系是:价值=功能/成本即V=F/C。
  隧道施工根据自身特点可以分为开挖作业、衬砌作业、铺底作业几部分..其主要功能要求达到结构牢固、防水防渗、造型美观、平整光洁等效果。根据这4个功能的特点,确定在隧道施 [中的权重,得m其功能分析,如表1所示。
  确定关键技术后,对功能进行评价打分,并给出分数并计算功能系数。功能系数的计算公式为:
  功能系数=关键技术分/施工项目总分同时计算成本系数:
  成本系数= 竿则价值系数为:
  价值系数=功能系数/成本系数在进行关键技术的功能分析后,对功能进行评价打分并给出分数并计算功能系数。功能系数的计算公式为:
  功能系数=关键技术分/施工项目总分同时计算成本系数:
  成本系数= 砸 堡 篁 奎施 r=项目总成本则价值系数为:
  价值系数=功能系数/成本系数求得价值系数后,对于价值系数小于1的项目,要进行分析。说明该分项工程的预算成本占总成本比例过大,应予以调整。对于价值系数虽然大于1.0,但预算成本较大的项目,如衬砌作业也要进行必要的价值分析,挖掘潜力,实现功能与成本之间的最佳匹配。
  
  3结语
  
  通过对隧道工程关键技术的阐述及经验总结 结合关键技术的功能与成本的关系,探讨了这些关键技术对成本控制的影响.给出一种从关键施T技术入l丁.进行隧道成本控制的方法

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