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(二)历史发展
1.国际上
(1)古代:
公元前180~2160年前后,在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道,是迄今已知的最早用于交通的隧道,为砖砌构构造物。
(2)现代:
现代隧道开挖技术的产生是在火药的发明和19世纪的产业革命后出现的,尤其是铁路的出现对交通隧道起到了很大的推动作用。
(3)目前世界上最长的交通隧道:
山岭铁路隧道:
日本的大清水隧;
交通隧道:
日本的青函隧道,英法海峡隧道;
公路隧道:
瑞士的圣哥达隧道。
2.在国内
1、春秋时代《左传》就有“隧而相见”的记载2、三国时期的“官度之战”,曹操掘地道…3、封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下
(2)近代:
1、最早的隧道是:
台湾的狮球岭隧道2、完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道。
(3)现代:
1、已建成的最长铁路隧道:
秦岭隧道;
2已建成的最长公路隧道:
秦岭终南山隧道。
(三)技术发展
1.国际上隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平,如日本的三代清水隧道,穿越海拔2000m的谷川山脉;
其他的有:
日本——南朝鲜拟建海底隧道;
意大利连接西西里岛的海底隧道正在建设之中,它们可望在本世纪实现。
2.在我国
(1)铁路隧道的建造:
至2000年底,我国运营铁路隧道已有6880多座,总延长为3700Km。
(2)公路隧道的建造:
改革开放以后随着高等级公路的修建,隧道才越来越长。
近十多年来,公路隧道的建造也取得了迅猛发展,每年几乎都有十座以上的隧道建成。
目前我国已建成400余座公路隧道,总长度已超过100km。
(3)水底隧道的建造:
近年来,跨海隧道开始得到大力发展,目前在建的有厦门海底隧道,规划中的有山东胶州湾海底隧道,上海崇明岛海底隧道,琼州海峡隧道,台湾海峡隧道。
(4)在隧道设计与理论分析计算方面:
衬砌结构的设计与计算采用了与电子计算机技术配套的数值计算方法,如有限元、边界元、离散元等。
普遍采用计算机辅助设计,从而节省了大量劳力和时间。
三、隧道工程的功能与特点
(一)隧道工程的功能:
1.克服高程障碍;
2.裁弯取自;
3.避开不良地质地段;
4.避开其他重要建筑或工程等。
(二)隧道工程的特点
1)优点:
1.缩短线路长度,减少能耗;
2.节约土地资源;
3.有利于环境保护;
4.保证行车安全;
5.不受气候影响,提高防护能力;
6.不影响水路交通。
2)缺点:
1.造价较高;
2.施工期限长;
3.施工作业环境和条件较差;
4.附属设备能耗大。
以上是我通过课堂及上网了解的隧道工程的认识。
通过课堂学习,我对理论知识有了更深刻的了解。
*老师讲的矿山压力及岩层控制让大家对煤矿有了些专业上的了解;
**老师给我们讲了煤矿支护技术的发展与现状,让我有了想在煤矿工作的想法;
***老师介绍了中国隧道技术的现状与发展……在工地实习中,我对施工现场有了更清晰的认识,并且明白了理论与实际的差别。
巩固和深入理解已学的理论知识,培养分析问题和解决问题的独立工作能力,为将来参加工作打下基础。
其实实习对我来说是个既熟悉又陌生的字眼,因为我十几年的学生生涯也经历过很多的实习,但这次却又是那么的与众不同。
它将全面检验我各方面的能力:
学习、生活、心理、身体、思想等等。
就像是一块试金石,检验我能否将所学理论知识用到实践中去。
关系到我将来能否顺利的立足于这个充满挑战的社会,也是我建立信心的关键所在,所以,我对它的投入也是百分之百的!
紧张的十多天的实习生活结束了,在这一段时间里我还是有不少的收获。
下面就是我记录的实习情况,以及一些在实习过程中或之后的感悟与思考。
*月*日上午,天气晴朗,在指导老师们的带领下我们乘车到达了温县,实地考察了穿黄隧道。
1、南水北调中线工程及穿黄工程
第一、南水北调中线工程
1952年,世纪伟人毛泽东提出;
“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。
”的设想。
之后,在党中央、国务院的领导和关怀下,广大科技工作者做了大量的野外勘查和测量,在分析比较50多种方案的基础上,形成了南水北调东线、中线和西线调水的基本方案,并获得了一大批富有价值的成果。
南水北调是缓解中国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程。
我国南涝北旱,南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置,将大大缓解我国北方水资源严重短缺问题。
南水北调中线工程由汉江中上游的丹江口水库引水,重点解决北京、天津、石家庄、郑州等沿线20多座大中城市的缺水问题,并兼顾沿线生态环境和农业用水,干渠总长达1277公里。
中线工程分二期实施,第一期工程建设主要目标:
丹江口大坝加高后,从丹江口水库自流引水,到北京、天津、河北、河南四省市。
中线一期工程平均每年可调水95亿立方米。
同时为减少中线从丹江口水库调水后对汉江中下游的影响,修建湖北引江济汉等四项生态建设工程。
中线工程的前期研究工作始于50年代初,40多年来,长江水利委员会与有关省市、部门进行了大量的勘测、规划、设计和科研工作。
1994年元月水利部审查通过了长江水利委员会编制的《南水北调中线工程可行性研究报告》,并上报国家计委建议兴建此工程。
第2、穿黄工程
南水北调中线穿黄工程是人类历史上最宏大的穿越大江大河的水利工程,是整个南水北调中线的标志性、控制性工程。
其任务是将中线调水从黄河南岸输送到黄河北岸,之后向黄河以北地区供水,一期工程设计流量为265立方米每秒,加大流量为320立方米每秒。
穿黄工程位于河南省郑州市黄河上游约30km处,线路总长19.30km,主体工程由南、北岸渠道、南岸退水洞、进口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物、北岸防护堤、北岸新、老蟒河交叉工程,以及孤柏嘴控导工程等组成。
设计单位:
长江水利委员会长江勘测规划设计研究院黄河水利委员分勘测设计研究院
施工单位:
穿黄Ⅰ标:
中国水利水电第十一工程局集团
穿黄ⅡA标:
中国中铁隧道集团葛洲坝集团联合体
穿黄ⅡB标:
中国中铁十六局集团水电七局联合体
穿黄Ⅲ标:
中国水利水电第四工程局集团
穿黄Ⅳ标:
河南黄河建工集团
穿黄Ⅴ标:
中国水电顾问集团西北勘测设计研究院
穿黄监理单位:
小浪底工程咨询有限公司
总干渠在黄河流域规划的桃花峪水库库区穿过黄河,穿黄工程规模大,问题复杂,投资多,是总干渠上最关键的建筑物。
穿黄河隧道工程全长约7.2千米,设计输水能力500立方米/秒,采用两条内径8.5米圆形断面隧道。
穿黄工程隧洞施工的特点:
一是直径大。
穿黄工程11盾构直径达9m,在国内属较大断面的盾构施工。
二是始发深度大,从地下40多m处始发,在高地下水位情况下,始发风险较大。
三是掘进距离长,需一次性完成3450m的掘进后,才能到达南岸竖井进行全面检修。
四是低层条件复杂多变。
盾构机在黄河下穿越的地层有全砂层、半砂半土层和全土层,另外还存在孤石和枯树,增加了施工难度。
五是隧洞二次衬砌工序复杂,且施工工艺要求高。
超深竖井施工技术:
穿黄隧洞盾构始发采用竖井形式,始发竖井为圆形结构,内径16.4m,外径21m,深50.5m。
竖井施工采用“逆作法”顺序。
在地下连续墙的防护下,边开挖边进行衬砌。
由于地层条件基本为全砂层,地下水位高,施工中竖井内出现涌水涌砂的风险较大。
竖井的开挖施工、封底技术、降水方案等都是施工技术难点。
施工前对竖井施工方案进行了充分的研究论证,并请科研单位进行数值计算,确定合理的开挖、降水及封底方案。
通过现场试验,将封底的三重管双高压旋喷工艺调整为单管法高压旋喷工艺,顺利进行封底,保证内衬浇筑安全;
采用了一体式整体滑模,提高了浇筑质量和施工效率。
始发竖井的胜利完工,为盾构机顺利始发打下了坚实的基础。
穿黄工程的盾构始发区域距离地面近50m,是国内较深的盾构始发,受始发井尺寸所限,采取分段始发方案,始发地层主要是为砂层,埋深大,地下水位高,始发时易发生涌水涌砂,对人员、设备造成严重威胁。
始发前采取了冷冻封水措施和高压旋喷桩加固地层,并加强洞口密封。
始发时对反力架、始发架进行密切监控,严格控制始发时的泥水压力。
下游线盾构于2007年7月8日顺利始发,上游线盾构于2008年3月15日顺利始发。
穿黄工程南岸明渠为明挖渠道,开挖深度20~57m。
开挖地层中有两层饱和软黄土状粉质壤土,抗剪强度低,对渠坡稳定不利。
另外,黄土状粉质壤土在地下水的作用下,易产生流土破坏。
在地下水位高出渠底近30m的情况下,如何保持开挖边坡和渠道的防渗稳定是南岸明渠施工的关键。
为此,中线建管局委托黄河设计公司开展高边坡渗控措施科学研究,并将研究成果应用于现场的施工中去,渠道高边坡在采取取水措施的情况下,施工进展顺利。
穿黄隧洞洞径大,地下水位高,地层条件差,盾构施工承受的外力很大,管片拼接技术要求非常高。
盾构掘进初期一度出现了管片局部碎裂、错台量超出设计允许值、安装困难等问题,经过数月的研究、试验、论证,决定对管片结构形式进行改动。
新管片与老管片相比,进行了六项改进:
调整了K块偏转角和插入角、优化弹性密封衬垫型式和参数、修改管片的纵缝接头、修改管片的环缝接头、增加防裂钢筋、增加定位标识。
改进后新生产的新管片,拼装顺利。
穿黄隧洞长达4250m,过河隧洞长3450m,盾构机要一次穿越过河隧洞后,才能到达南岸竖井进行全面检修和维护。
如何保证在过河隧洞施工过程中盾构机正常工作,是盾构施工中的一个重大技术挑战。
通过技术攻关,穿黄工程建立起一套完善的盾构机维护技术。
根据“勤检查、勤换刀”的原则,把带压进仓检查换刀作为一项常态的维护手段。
对受磨损严重的刀盘具,通过工程措施实现常压进仓,全面检查,彻底修复。
穿黄工程采用先进的“SMW”工法进行地基加固以后,成功地进行了常压下的刀盘刀具修复。
内衬施工技术:
穿黄隧洞内砌工序复杂,首先按设计要求进行外衬管片的手孔封堵,接着进行弹性防排水垫层敷设,然后钢筋绑扎并预埋波纹管,最后用钢模台车浇筑混凝土;
在混凝土强度到达龄期后,安装钢绞线,进行张拉;
张拉完成后,对锚索孔道灌浆和预留锚具槽混凝土回填。
穿黄隧洞内衬边顶拱低位槽处钢筋密集,常规混凝土浇筑方式难以保证混凝土密实,2011年6月~8月,现场经过8次模拟试验,确定采用1级配混凝土、薄层浇筑、增加观测和振捣窗口、采用人工振捣辅以附着式振捣器进行振捣的综合措施,较好地解决了混凝土浇筑难题
2、通过黄河的方法
南水北调中段之目的在于从长江支流汉江中上游丹江口水库引水,自流供水给黄淮海平原大部分地区。
这样一来中线就势必要经过黄河。
从一开始,穿黄工程就有地上渡槽“飞渡”和地下隧道“穿越”两个不同的设计方案。
采用任何一种方式穿黄,跨度之长,难点之多,都是迄今为止国内水利工程所没有的。
“漕渡”法就是在黄河上修建一座横跨南北的大桥,桥上修有渡槽,让南岸的水通过大桥流向北岸。
经多方案综合研究比较认为,渡槽和隧道倒虹两种型式技术上均可行。
由于隧道方案可避免与黄河河势、黄河规划的矛盾,盾构法施工技术国内外都有成功经验可借鉴,因此结合两岸渠线布置,推荐采用孤柏咀隧道方案。
目前穿黄工程渠道开挖填筑已基本成型,渠道衬砌已完成83%。
穿黄隧洞盾构掘进已于2010年9月27日贯通,目前正在进行隧洞二次衬砌施工。
单条隧洞长4250m,上游隧洞二次衬砌施工已完成1354m,下游隧洞已完成1440m,计划2012年底穿黄河段隧洞二次衬砌完成,2013年底穿黄工程完工。
以下是我在实践中得到的一些知识。
所谓实践是检验真理的唯一标准,通过旁站,学到了很多很适用的具体的施工知识,这些知识往往是我在学校很少接触,很少注意的,但又是十分重要基础的知识。
比如说混泥土的裂缝原因及处里这是一个很复杂的问题,那我就说说我的见解吧:
裂缝的原因混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格,模板变形,基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。
后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。
气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。
当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。
如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
建筑结构是工程的重要施工部分,建筑的结构变化无穷,形式多样,随着在美观和用途及安全上的要求而形成风格和结构上的不同。
一个建筑的完成要经过实地勘察,计算分析,规划设计,现场施工,建筑装修,质量检测等程序才能完工。
这次我们是认识实习,我们也只是从表面上去了解建筑的外部结构和特征。
虽然这次的实习时间较短,但是到工地时老师给我们讲了以下知识。
一、支护
初期支护喷射混凝土是利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的,锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢支网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式,可以根据不同的围岩稳定状况,初期支护采用锚喷支护中的一种或几种结构的组合,在本工程中围岩较好的地段采用钢格栅配合锚杆、钢筋网片锚喷支护,在围岩较差的地段(如软土、渗水严重地段)采用型钢拱架配合锚杆、钢筋网片加强锚喷支护。
锚喷支护结构既是光面爆破完成后的初期支护结构,又是二衬完成后配合二衬共同受力的永久结构。
隧道爆破之后,围岩松动,开始变形,初期的锚喷结构必须保证围岩变形的程度,同时保证围岩、喷层、锚杆之间具有良好的粘结和接触,使三者共同受力。
二、防排水工程防排水工程防排水工程防排水工程
在隧道工程由于处于岩层以下的隐蔽性,决定了其防排水的重要性,初支完成后可进行防排水工程,该工程首先进行的是横向排水弹簧软管的挂设,弹簧软管的主要作用是横向排水,通过弹簧软管在防水卷材以外形成的管道将地下水搜集到纵向排水沟里面排出洞外;
其次是防水卷材的挂设,防水材料采用沥青防水布,采用台车挂设,每一环宽度约3米,卷材之间的连接采用乳化沥青在高温下连接,防水卷材除了有防水功能外还有辅助横向排水的功能;
隧道内的水最终都将搜集到两侧的排水沟内然后汇集到隧道外的排水通道。
三、二次衬砌
二次衬砌是隧道工程成型的最后一道工序,二衬的浇筑采用模车成型,在二衬的钢筋绑扎完成以后便可以推进模车,调整好模车位置之后,便可以进行混凝土的浇筑考虑到该工程混凝土方量的庞大性,所以在该工程现场建立了混凝土搅拌站,特别是二衬的浇筑,其每一环有10米左右,体积庞大且不能间断浇筑,一般每环的浇筑时间需要八个小时,当混凝土罐车将混凝土运至现场泵送至模车以内,从隧道的两侧开始浇筑,逐步上升最后在拱顶处合拢,浇筑的过程中需要用振动棒通过模车上预留的窗口将混凝土振捣密实。
二衬浇筑完成拆模以后,在环与环的连接处会留下施工缝,需要将接缝不平顺的地方凿平。
四、测隧道监控量
隧道围岩地质情况复杂多变,各种不良地质所导致的工程事故屡见不鲜。
因此在隧道新奥法施工中,实时监控量测是新奥法隧道施工的关键,通过监控量测实时监测隧道的变形、结构的受力、围岩变化等来综合分析隧道的稳定情况。
监控量测可以及时提供洞顶下沉、周边收敛、围岩内部位移、钢支撑受力情况等信息,判断施工工艺的可行性、设计参数的合理性,提出更加恰当的施工方法和合理的支护措施,实现隧道信息化动态施工控制,达到既能安全快速施工,又能节省工程造价的目的。
通过施工监控量测需达到的目的和任务:
①通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化,为判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性提供可靠的依据;
②用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足,并把监测结果反馈设计,指导施工,为修改施工方法,调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据;
③通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报,以便及时采取措施,防患于未然;
④通过监控量测,判断初期支护稳定性,确定二次衬砌合理的施作时间;
⑤通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点,为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴,依据和指导作用在实习期间内主要接触了地表沉降、隧洞水平收敛、拱顶下沉、爆破振动、钢架内力、围岩压力、地质超前预报、房屋倾斜等监控量测项目,接触的仪器主要有水准仪、全站仪、爆破测振仪、收敛计、地质雷达、红外测距仪等,多数仪器自己都亲手操作过,其基本理论及操作流程均已比较熟悉。
这方面的经验得到了进一步的加强,现已具备独立操作的能力。
由于偶然误差的影响使量测数据具有离散型,根据实测数据绘制的变形随时间而变化的散点图出现上下波动,很不规则,难以据此进行分析,对隧道的初期监测数据必须进行回归分析,找出隧道围岩及初支变化规律,以便为修改设计与指导施工提供科学依据。
对初期的时态曲线应进行回归分析,选择与实测数据拟合好的函数进行回归,预测可能出现的最大变形值。
在穿黄工程已经工作了六七年的学长给我们介绍了他的实际工作经验,让我们对隧道工程施工经过了从零开始的深入学习和了解,现在对于隧道施工已经有了较为全面的认识,从施工设计图开始,如何看图,怎样将图纸与实际工程对应起来,都有了现场的经验。
实际的施工工序,如施工放线、钻孔爆破、土石方运输、初期支护、防排水、钢筋工程、二次衬砌、通风工程等都有了深入的了解。
在施工项目管理中熟悉了业主、监理、施工方、承包商、以及监控方在工程项目中的职能及执业内容。
特别是监理在执业的过程中在现场的“三控三管”(成本、质量、进度控制;
安全、合同、信息管理)的执行过程及在质量控制过程中特别应当注意的地方都有了一部分的了解。
当然对于自己实习过程中的本质工作,监控量测的了解应该是最多的了,在实习过程中经历了如何执行合同任务并协调好我方与施工方的关系的过程,在这个过程中既要通过数据保证检测数据的证实可参考性,同时又要不让检测结果对施工有太多的约束而影响进度。
建筑行业的庞大性是由其生产成品的形体庞大性和复杂性决定的,这就决定了其生产过程中工序的复杂性和时间的持久性,在这个复杂的生产过程中我们每个人只能在其中充当一个小角色,为了使工程达到共同的目标,只有参建的各部门和单位互相了解和紧密合作,才可能更快更好更快的完成。
学长还特意交待了如何在工地上生存和生活,他告诉我们人与人、部门与部门之间的关系却不是一时能学会的,这里面的学问需自己多用眼去观察、多用脑去思考,才能使自己在工作的过程中更加得心应手。
在这一个多月的时间里无论是从工作方法,还是从自己的工作态度都有一些思考,现简单总结如下:
1、为人常言到做事先做人,一个人的能力再强,但他的情商低下,其也难有很大建树。
特别是在自己所涉足的建筑行业,在这个复杂的工作环境下,特别要学会与人交流和沟通,要学会与人相处,当别人求助时只要在自己能力范围内斗应当乐意的接受,只有真心的付出才能在自己需要帮助之时得到别人的援助之手,才能在激烈的竞争中得到别人的真诚赐教。
初来乍道应当学会:
①低调做人,高调做事;
②少说话,多听;
③学会尊重人,主动帮助他人;
④为人正直诚信;
⑥虚心请教、敢于请教、主动学习。
2、做事步入社会之后要学习的东西很多很多,社会是一个复杂的环境,做好我们的本质工作,精通一门技术,在现代社会中是非常重要的,刚刚实习,要本着吃苦在前,享乐在后的精神和作风,年轻的时候多做一点,多学习一点,等年纪大了总有好处的,但也不能像老牛一样只顾着做事情,还要用我们的大脑去思考,学会抓住问题的重点和本质,才能加快解决问题和完成任务的效率。
工作中应当学会:
①敢于吃苦,不怕吃苦;
②多做实事;
③敢于承担责任;
④学会思考、善于抓取问题的核心和重点;
⑤要活到老,学到老,有长远计划,就算大学毕业后也不能放下理论的学习,大学毕业仅仅是一个开始,很多理论的东西还需要现场经验的积累和总结才能得到更好的完善和发展;
⑥要有人生安全和责任意识、自我保护意识。
通过实习之后对自己有了新的认识和了解,在很多地方自己的理论知识都还不够健全和扎实,回到学校之后应加强这方面的学习,简单列举如下:
①巩固和加强统计学中回归分析的知识(如前几个公式);
②三角形法则:
海伦公式,三角函数;
③土力学基本知识及试验:
击实试验,密度测量,剪切试验,压实试验等;
④加强工程施工技术知识的学习,主要包括桥梁、隧道、道路工程;
⑤加强办公自动化软件及工程辅助软件的操作技能;
⑥加强对建筑材料的了解,如钢筋、混凝土(配合比)、防水材料、沥青砼等;
⑦加强隧道工程施工工序、注意事项的学习和了解。
之后不久,我们在指导老师的带领下进行了实习总结。
同学们从大方向、大的感性认识上了解了地下工程,并借此激发我们的学习兴趣,并且为我们布置了实习作业,还强调了实习的重要性,以及要端正态度对待最后的实习报告。
在此,我谨一句话结尾:
老师,您辛苦了!
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