穿黄工程

穿黄工程（通用5篇）

穿黄工程 篇1

1 概述

1.1 工程简介

穿黄工程北岸工作竖井设计为圆形结构。井壁围护结构为钢筋混凝土地下连续墙, 内圈直径18m, 墙厚1.5m, 墙顶高程104.0m, 墙底高程29m, 混凝土等级C30W12F200。同时对盾构始发侧地层加固采用高压旋喷灌浆, 注浆加固以及在竖井地下连续墙背部施工一道C10素砼墙, 地下连续墙外侧15m布置有自凝灰浆墙止水帷幕。

1.2 盾构始发端土体地质情况

盾构始发端地层上部为Q42砂壤土、粉砂、细砂, 松散～稍密状, 强度较低, 工程地质性质较差;竖井中部、底部为Q42中砂和Q41细砂、中砂, 中密～密实, 强度较高。隧洞通过范围主要为砂层, 地质情况见盾构始发端土体地质断面图 (如图1-1) 。

2 超深自凝灰浆墙施工准备工作

2.1 自凝灰浆墙施工技术要求

穿黄隧洞北岸竖井外15m处设置自凝灰浆防渗墙作挡水帷幕, 自凝灰浆墙为圆环呈跑道形布置, 墙厚0.8m, 墙体深71.6m, 圆环轴线长度215.6m。自凝灰浆墙在竖井工作平台 (高程105.6m) 上施工, 采用液压铣槽机配抓斗成槽, 置换法灌注灰浆, 成墙面积17000m2。由于本工程灰浆墙的深度超过70m, 下部地层也比较复杂, 造孔时灰浆须兼作固壁浆液, 成槽施工必须在灰浆丧失流动性前完成, 其原浆密度不宜高于离心式泥浆泵的送浆能力。

2.2 自凝灰浆制备

先通过试验取得配合比 (如表2-1) , 按照配比制成膨润土泥浆, 然后在泥浆池中膨化;膨化好的膨润土泥浆在高速搅拌设备中经过一定时间 (一般需24小时) 的搅拌后, 再加入水泥搅拌, 然后再加入缓凝剂一起搅拌形成灰浆原浆。膨润土泥浆加入水泥后如果因为浆体变稠引起搅拌机停机, 必须停止加入水泥, 直到浆液再变成流态后方可再加入水泥。

原浆液要求:密度:11.5～12.5kN/m3;初始粘度 (马氏) ≤40s;析水量≤1%;含水量350%～400%。

成墙时浆液:密度:<13kN/m3;粘度≤50s;析水量≤4%;含水量100%～200%;浆液初凝时间不宜小于24小时。

2.3 施工机械设备选型及配置

施工机械要满足成槽宽度、深度及施工工效, 由于本工程成槽深度达71.6m, 结合地层特性, 确定主要采用高性能的液压抓斗成槽施工, 同时采用大功率的泥浆泵系统配合灰浆墙体施工。 (如表2-2)

3 自凝灰浆墙施工工法

3.1 导墙施工

导向槽两侧导墙截面为L型, 导墙高度1.8m, 顶宽0.5m。底宽1m。导墙设计为C15混凝土结构, 在预定成槽位置开挖, 深1.8m, 长4m, 宽2.9m导墙坑, 支模浇筑导墙混凝土, 导墙净宽0.9m。倒浆平台采用混凝土硬化, 排浆沟为砖砌。

3.2 槽段划分

自凝灰浆墙分Ⅰ、Ⅱ期槽孔间隔施工, 中间部位搭接长度0.4m。按轴线长度215.6m划分33个槽孔 (如图3-1) , 一、二期槽孔分别为17个和16个, 槽长6.93m, 其中33号槽孔长7.03m。采用纯抓法, 纯铣法和铣抓法三种工艺方法成槽。纯抓法采用液压抓斗分三抓成槽 (先抓边孔, 后抓中间孔) ;纯铣法采用双轮铣分三铣成槽 (先铣边孔, 后铣中间孔) ;铣抓法是双轮铣和液压抓斗联合成槽 (铣出两端孔后, 抓取中间副孔) 。

3.3 灌注灰浆施工

槽段开挖至设计深度并验收合格后, 即进行清孔换浆。主要采用离心泵清孔, 清孔换浆质量标准:槽底沉碴厚度:≤100mm;槽底以上0.2～1m处的泥浆比重小于1.15, 含砂率不大于8%, 粘度不大于30S。灰浆浇筑采用泵送置换法。先将导管 (φ100) 下放到槽底, 导管底口距离孔底15～25cm, 拌制好的灰浆通过泵输送至槽底, 浇筑过程中随着浆面上升逐节提升, 拆除导管, 直至灰浆将泥浆全部顶出槽孔。被置换的泥浆用泵送回灰浆搅拌站拌制灰浆。依次循环直至置换结束。在施工过程中要保持泥浆液面高度稳定, 确保槽壁稳定。因地质情况的特殊性, 每浇60～80m测试一次孔内泥浆的密度和含砂量。

自凝灰浆墙置换法施工工艺流程如图3-2。

3.4 墙体的盖土养护

自凝灰浆顶面如果下沉, 应将顶面作适当处理后补给灰浆至槽口。为使其强度及防渗性能正常增长, 在自凝灰浆终凝后, 其墙顶及时用当地砂粘土覆盖, 其覆盖厚度不小于50cm。

3.5 墙体干缩处理

由于自凝灰浆的泌水, 墙体上部约2m范围可能会出现干缩裂缝, 处理措施是采用抓斗挖除上部3m, 分层填筑粘土, 再用砂粘土覆盖。

4 自凝灰浆墙浇筑质量检测

自凝灰浆墙浇筑质量的重要性, 通过两方面体现, 对竖井而言可以有效减少外围水压力, 降低竖井荷载;对盾构始发而言, 加强端土体的稳定性, 封堵外围地下水, 有效保障盾构机顺利平稳的通过端土体, 进入正常掘进状态。灰浆墙检测方法有两种:第一, 通过钻孔取芯对墙体进行检测;第二点, 可以通过压水试验的方式, 对浇筑墙体的质量进行检测。

4.1 自凝灰浆墙浇筑质量合格指标

自凝灰浆墙的合格标准:墙体物理力学强度指标和抗渗标准应达到设计值, 合格率达90%以上, 不合格部分的物理力学指标必须超过设计值的70%以上, 且不得集中在相邻槽孔中;压 (注) 水检查的标准为渗透系数K<1×10-6cm/s。

4.2 钻孔取芯检测情况

在墙体龄期达到28d时, 采用岩芯钻钻取芯样, 沿轴线长每30m钻一孔, 孔径φ130mm。由于灰浆材料的强度较低, 钻具难免有晃动, 取芯较困难, 取芯率较低。曾试用不同转速和水量钻进, 只干钻取芯效果稍好, 但难免芯样被挤压。从现有的芯样看, 灰浆已全部固结, 呈灰黄色, 颜色均匀, 有一定强度;从钻孔看, 孔壁完整, 无垮塌现象。

5 自凝灰浆墙内降水井布置及施工

由于竖井内砂层较厚, 透水性强, 渗透系数大, 地下水的长期作用下, 底板下可能形成很高的渗透水压力, 利用降水来降低底板水压力, 降低基坑内地下水位及竖井周边水位, 减少竖井荷载, 便于土方开挖, 所以在竖井和自凝灰浆墙之间设管井降水, 以改善竖井的开挖条件。竖井施工场地水文地质条件比较复杂, 根据降水试验的结果, 降水井的设计如下:降水井由实管+过滤管+沉淀管组成, 井深25～63.5m, 其中过滤管长14m～50m全孔下入Φ300钢管, 其外侧全部回填过滤料, 自凝灰浆墙与地下连续墙之间设四口降水井。

6 自凝灰浆墙施工中存在的问题及解决情况

泥浆泵 (3PN型) 的动力较小, 输送灰浆的能力不足, 灰浆密度超过1.4g/cm3时因超负荷时常损坏, 影响浇注施工的正常进行;通过更换大型号的泥浆泵 (8PN型) 送浆后, 再没有发生此类情况, 完全可以胜任密度1.5g/cm左右灰浆的送浆工作。

高速泥浆搅拌机 (1.5m3) 的制浆能力较小, 人工上料速度太慢, 致使灰浆浇注时间过长, 需另建大容量自动上料、配料灰浆搅拌系统。第二次浇注试验和灰浆墙正式施工时, 采用了大容量高速灰浆搅拌系统 (5m3) , 水泥、细砂由配料系统自动上料、计量, 生产能力达到25～30m3/h, 浇注施工时间由20多小时缩短至10小时左右, 大大的提高施工的进度。

结语

通过自凝灰浆墙止水帷幕的作用, 有效地控制端土体内的渗水量, 在降水井不间断的抽水工作下, 通过观察井测量得到, 地下水位降低10m左右, 这为穿黄盾构机成功始发, 通过端土体, 进入正常掘进状态, 增加一份保障。

摘要：南水北调中线工程属特大型跨流域调水工程, 从长江支流汉江上的丹江口水库引水、跨江、淮、黄、海四大流域。其中穿黄隧洞施工是整个工程的关键点, 采用复合式泥水盾构工法进行施工, 此工法对地下水丰富、地质条件较差的情况尤为实用。施工过程中为减少竖井开挖施工的外围水压力, 避免盾构始发时土体坍塌和水土流失情况出现, 在竖井外围采用自凝灰浆墙止水帷幕配合降水井施工措施, 可以有效的降低灰浆墙内地下水位, 降低竖井荷载。在盾构始发过程中, 灰浆墙起到封堵外围地下水, 降低盾构始发时开挖仓内泥水压力, 有效减少盾构始发过程中的风险。

关键词：泥水盾构,自凝灰浆墙,置换法,降水井

参考文献

[1]韩黎明, 李舜才.盾构技术与穿黄隧洞施工[J].南水北调与水利科技, 2004 (6) .

[2]陈悦华, 肖劲松, 赵锋.穿黄输水隧洞盾构施工进出洞地基加固技术研究[J].武汉大学学报 (工学版) , 2007 (4) .

[3]胡胜利, 乔世珊, 倪锦初.盾构技术与南水北调中线穿黄隧洞工程[J].中国水利, 2000 (1) .

穿黄工程 篇2

【拼音全码】ChuanHuangQingReJiaoNang(PingKang)

【主要成份】穿心莲、一枝黄花。辅料为硬脂酸镁。

【性状】穿黄清热胶囊(平康)为硬胶囊，内容物为棕褐色的颗粒;味苦。

【适应症/功能主治】清热解毒。用于急性上呼吸道感染、急性扁桃体炎、咽炎等热毒壅盛者。

【规格型号】0.31g*12s*2板

【用法用量】口服。每次3-4粒，一日3次。

【不良反应】尚不明确。

【禁忌】孕妇及哺乳期妇女禁用。

【注意事项】1.忌烟酒、辛辣、鱼腥食物。2.不宜在服药期间同时服用温补性中药。3.孕妇慎用。儿童应在医师指导下服用。4.脾虚大便溏者慎用。5.属风寒感冒咽痛者，症见恶寒发热、无汗、鼻流清涕者慎用。6.扁桃体有化脓及全身高热者应去医院就诊。7.服药3天症状无缓解，应去医院就诊。8.对穿黄清热胶囊(平康)过敏者禁用，过敏体质者慎用。9.穿黄清热胶囊(平康)性状发生改变时禁止使用。10.儿童必须在成人监护下使用。11.请将穿黄清热胶囊(平康)放在儿童不能接触的地方。12.如正在使用其他药品，使用穿黄清热胶囊(平康)前请咨询医师或药师。

【药物相互作用】如与其他药物同时使用可能会发生药物相互作用，详情请咨询医师或药师。

【贮藏】密封。

【包装】0.31g*12s*2板/盒。

【有效期】24月

【批准文号】国药准字Z0577

【生产企业】吉林省康福药业有限公司

【主要成份】穿心莲、一枝黄花。

【贮藏】密封保存

穿黄工程 篇3

退水洞是南水北调中线一期穿黄工程I标 (以下简称穿黄工程) 退水建筑物的一部分。退水洞洞身段长790m (K0+068.84~K0+858.84) , 进口底板高程110.5m, 出口底板高程94.0m, 纵坡为2.09%。隧洞衬砌后断面为带仰拱的城门洞型, 断面尺寸4.20m×5.80m (宽×高) 。标准洞身段边墙和顶拱混凝土衬砌厚度50cm, 底板混凝土衬砌厚度为60cm。

本文旨在探索在不同地质条件下, 不同地下水位情况下的退水洞开挖、支护方案。希望同行斧正。

2. 地质条件及围土物理力学指标

2.1 工程地质

工程进点后, 根据招标文件提供的地质资料, 结合我部委托长江岩土工程总公司进行的退水洞补充地质勘察情况, 隧洞洞顶围土地质情况如下:

(1) 桩号K0+068.84~K0+416.2 (以退水洞与邙山隧洞轴线交点为0点) 段隧洞洞顶围土为al Q3黄土状粉质壤土;

(2) 桩号K0+416.2~K0+525.29段隧洞洞顶围土为古土壤层;

(3) 桩号K0+525.29~K0+797.6段隧洞洞顶围土为al+pl Q2粉质壤土;

(4) 桩号K0+797.6~K0+858.84段隧洞洞顶围土为古土壤层。

2.2 水文地质条件

退水洞地下水位140~113m, 高出隧洞底板约19~29.5m。上更新统冲积层黄土状粉质壤土 (al Q3) 渗透系数为1.0×10-5cm/s~1.0×10-4cm/s;在退水建筑物出口为al+pl Q2古土壤层和粉质壤土层, 其渗透系数分别为1.0×10-7cm/s~1.0×10-6cm/s和1.0×10-6cm/s~1.0×10-5cm/s, 具弱透水性。

地下水对隧洞围土稳定性影响很大, 另外由于渗透系数低, 造成降水困难。

2.3 围土物理力学指标

根据退水洞补充地质勘察资料, 退水洞围土主要物理力学指标见下表

3. 退水洞洞身段开挖支护的一般型式

3.1 开挖断面的确定。

为确保隧道开挖轮廓符合设计, 应做好预留量的考虑, 根据退水洞前期施工经验, 确定洞顶预留20cm下沉量和两侧洞壁各预留10cm收敛量, 洞底预留4cm变形量确定, 施工时根据变形观测成果作相应调整。开挖断面见下图。

考虑到退水洞断面较小, 开挖采用KS45-2型反铲 (斗容0.2m3) 装车, 自卸三轮车运土的方式。

单位:m

3.2 支护型式。

对于土洞支护参数尚未成熟计算方法, 主要采用类比法。退水洞初期支护参数见下表。

从退水洞前期开挖情况看, 上述支护参数完全能满足施工需要。特殊洞段需根据实际情况适当调整支护参数, 主要为加强支护。

4. 不同条件下退水洞洞身段开挖支护方案

4.1 洞顶围土为al+pl Q2古土壤层的开挖支护。

2007年5月29日, 退水洞出口首先开始施工。出口al+pl Q2古土壤层自身稳定性较好, 在周围地形无法布置降水井的情况下, 退水洞隧洞采用台阶法开挖方案 (留核心土) , 先开挖上半洞, 后开挖下半洞, 上下半洞错开10m以上。一次支护采用Φ25锚杆超前支护+Ⅰ16钢拱架+Φ6@20×20cm钢筋网片+20cm厚C20喷混凝土, 开挖、支护进展顺利。

4.2 洞顶围土为al+pl Q2粉质壤土的开挖支护。

2007年9月, 发现洞顶围土开始出现粉质壤土。随后一次支护采用Φ48管棚支护代替Φ25锚杆超前支护。到2007年10月, 已开挖支护至0+788。

2007年11月9日, 退水洞出口开挖支护至0+778时, 发现开挖过程中洞顶围土出现流泥现象。这时周围地形无法有效布置降水井, 地下水位高出洞顶10m以上。为避免因为流泥导致洞顶上部出现坍塌, 采用双侧壁下导洞超前支护法 (即将开挖面分为九部分的“九洞法”) 施工, 充分利用洞底及洞壁仍为al+pl Q2古土壤层自身稳定较好的有利条件, 先开挖下部两个侧壁下导洞 (导洞断面:2.0×2.5m) , 再开挖中部、最后开挖上部导洞。

一次支护采用Φ48管棚超前支护+Ⅰ16钢拱架+Φ6@20×20cm钢筋网片+20cm厚C20喷混凝土。一次开挖进尺控制为60cm, 临时支护长度满10m后, 先衬砌隧洞底板, 临时加固上部支撑后割除影响钢模台车的工字钢, 及时进行边墙及顶拱永久钢筋混凝土衬砌。

4.3 洞顶围土为al Q3黄土状粉质壤土的开挖支护

4.3.1 地下水位在洞中心线以下的开挖支护。

2008年4月, 退水洞进口洞轴线两侧深井降水开始运行, 至10月地下水位已经降到洞中心线以下, 但仍在底板以上。将退水洞进口洞口进行锁口加固后, 2008年10月23日进口开始施工。隧洞采用台阶法开挖方法 (留核心土) , 先开挖上半洞, 后开挖下半洞, 上下半洞错开10m以上。下半洞达到10m后集中逐榀向前开挖。上半洞开挖考虑到反铲的开挖方便, 开挖高度在4m以上, 分拱部开挖及部分边墙开挖。施工程序如下:顶拱开挖 (顶拱超前锚杆支护→顶拱拱形开挖→支立钢拱架→挂钢筋网→喷混凝土形成顶拱支护→上部核心土开挖) →中部开挖 (左侧壁开挖→左侧壁支立钢拱架→左侧壁挂钢筋网→左侧壁喷射混凝土→右侧壁开挖→右侧壁支立钢拱架→右侧壁挂钢筋网→右侧壁喷射混凝土) →底部开挖 (左侧壁开挖→左侧壁支立钢拱架→左侧壁挂钢筋网→左侧壁喷射混凝土→右侧壁开挖→右侧壁支立钢拱架→右侧壁挂钢筋网→右侧壁喷射混凝土→仰拱开挖→钢拱架封闭→喷射混凝土) 。

在此期间, 咨询一些高等院校和科研院所等单位有关专家, 专家建议黄土状粉质壤土裂隙可能是垂直发育, 打水平降水井进行降水可能效果更好。2009年3月应用PD-50A型水平钻机在洞子外围打几口井后, 一方面排水量小, 另一方面, 尽管采用了反循环的成孔工艺, 即在孔内安装双壁钻杆, 高压水通过孔壁进入, 由管内返回, 打井充水对洞子围岩土还是造成了一定的破坏, 影响开挖时边墙的稳定, 于是放弃这种降水方式。

截至2009年3月底, 退水洞进口端完成开挖支护约37m。

4.3.2 地下水位在洞中心线以上的开挖支护。

水平降水井进行降水试验失败后, 随着隧洞逐渐向内挖深, 隧洞底板高程逐渐下降, 加上地下水位下降速度明显变缓, 地下水位逐渐位于洞中心线以上, 给开挖带来了极大安全隐患。为此自2009年4月开始在退水洞洞轴线两侧降水深井上增设真空泵, 即将现有深井降水井井口进行密封, 用水环式真空泵 (型号为SK-12) 将井内抽真空, 尽快降低地下水位。从当时的观测资料看, 部分井在增加真空前后的出水量有明显变化, 最大井出水量增加20%。

隧洞仍采用上述台阶法开挖方法 (留核心土) , 不同之处是增加以下两种措施:一是在开挖下半洞之前在洞子两侧插入轻型井点降水管进行降水, 井点布置左右两排, 距边墙30cm, 纵向间距1.0~1.2m。井管采用Φ32.5mm钢管, 深度5~6m, 底部3m钻花管, 花管孔径8mm, 开孔率不低于15%, 外包100目滤网。轻型井点采用水环式真空泵 (型号为SK-12) 进行真空泵抽水, 进一步疏干周围土壤, 为下部施工提供条件, 保证安全。二是施作临时仰拱, 形成下台阶, 台阶长度10m左右。台阶以上成为封闭洞室结构, 比全断面支护结构更稳定, 可有效限制支护结构下沉及收敛。至2009年6月30日, 退水洞进口侧开挖至桩号0+114。

4.3.3 地下水位在洞肩以上、洞顶以下的开挖支护。

2009年9月, 发现水位下降速度小于底板高程的下降速度。地下水位逐渐达到洞肩以上、但仍在洞顶以下。为保证开挖顺利进行, 2009年10月, 在退水洞K0+180~0+420段洞轴线上相继增加了20眼真空降水井, 投入运行后效果明显, 水位很快降至洞肩以下, 这时仍采用4.3.2的上述施工方案即可。

因降水井位于洞轴线, 洞内开挖通过后, 洞底板以下降水井回填C20混凝土, 洞顶板以上降水井在衬砌前做通气孔使用, 后期回填C20混凝土。至2010年2月22日, 退水洞进口侧开挖至桩号K0+260。此期间创造了月开挖30m的最高记录。

4.3.4 地下水位在洞顶以上的开挖支护。

随着开挖的进行, 水位下降速度小于底板高程的下降速度, 地下水位逐渐达到洞顶以上。为此将运行时间长、出水量小的降水井重新进行洗井, 但终因古土壤不透水层的影响越来越大, 地下水位亿很难降至洞顶以下。隧洞顶拱开挖后, 土体渗透破坏, 目前施工方法无法保证暴露土体快速封闭, 渗透破坏发展为流泥, 形成空腔。上述扰动对洞内施工及工程运行造成较大安全隐患。为此采用上述在出口成功使用的“九洞法”施工, 至2010年9月, 退水洞进口侧开挖至桩号K0+319。“九洞法”施工综合开挖及衬砌速度不足10m/月, 不能满足合同工期的要求。

为此考虑采用盾构顶进开挖, 根据盾构原理, 自制城门洞形盾构设备, 开挖支护在盾壳保护下进行, 避免洞顶土层渗透破坏造成扰动形成流泥。2010年10月在进口开始盾构机安装前的扩挖和钢筋混凝土衬砌, 至2011年2月28日, 进口盾构机已正常顶进3m。进口盾构掘进成功后根据进展情况, 如果不能满足工期要求, 拟在出口再安装一台盾构机。

4.4 应急措施

当洞内出现钢拱架产生较大变形、混凝土喷层脱落、支护失稳等情况下, 应采取应急支护措施, 主要措施有:采用工字钢、钢管对钢拱架变形失稳部位进行支撑, 包括横向支撑、竖向支撑及其它方向的支撑;采用型钢对钢拱架进行焊接连接, 增加整体性;保证钢拱架稳定情况下对脱落喷混凝土进行复喷处理等。隧洞开挖暂停时间较长时, 对掌子面喷混凝土封闭防护, 喷层厚度5cm。

5. 降水方案

根据工程地质及围土物理力学指标, 开挖施工前必须先进行降水。降水主要采取真空深井复合降水技术, 必要时洞内采用轻型井点辅助抽排。

5.1 降水设计

⑴总体布置:沿退水洞两侧各布置一排降水井, 以期阻断地下水向洞内的补给通道。降水井应尽可能靠近洞身, 同时还要保证水井与洞身之间必要的安全距离以及降水井的施工偏差, 最终确定降水井中心与退水洞中心线的距离为7m。为保证降水效果, 两侧降水井拟梅花型布置, 相互错开。

⑵降水设计成果。降水井间距, 结合现场降水试验, 经计算退水洞整体降水设计成果见下表

后根据降水实际情况, 在洞子轴线上也增加了20眼降水井。

5.2 降水井分期施工

根据既有经验认为在辅助真空条件下, 退水洞超前降水时间约为4~6个月, 故降水井施工应领先于洞身开挖约150m左右。降水正式开始后, 根据地下水位观测结果修正超前降水时间, 并对降水井施工进度进行调整。

结论。将地下水位降到洞中心线以下时, 退水洞采用上下半洞开挖、支护的方案是经济可行的;当地下水位降到洞中心线以下很困难时, 在不同地质条件下, 根据不同的地下水位情况, 采取本文介绍的施工方法, 仍可顺利施工。

参考文献

[1]水利水电工程施工组织设计手册, 北京, 中国水利水电出版社, 2003.

穿黄工程 篇4

南水北调中线一期穿黄工程是中线总干渠的关键性工程, 其任务是将中线调水从黄河南岸输送到黄河北岸, 向黄河以北地区供水, 同时在水量丰沛时可向黄河相机补水, 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。

“上游线隧洞顺利贯通, 标志着中线穿黄工程建设取得了阶段性重大成果, 为2014年中线工程通水提供保障, 也表明我国隧洞盾构工程技术取得质的飞跃。”据国务院南水北调办主任张基尧介绍, 南水北调中线穿黄工程是南水北调工程中投资较大、施工难度最高、立交规模最大的控制工期建筑物, 也是当前国内最宏大的穿越大江大河的工程。其中, 两条引水的穿黄隧洞是整个穿黄工程最引人瞩目的控制性建筑物, 每条隧洞总长4250米 (其中过黄河段3450米, 邙山隧洞段长800米, 在黄河底部最大埋深35米, 最小埋深23米) , 单洞直径7米, 采用目前世界上较为先进的盾构技术进行挖掘施工, 技术含量高, 施工工期长, 在国内用盾构方式穿越黄河尚属首例。

穿黄工程 篇5

穿黄隧洞采用水泥平衡盾构机施工, 因工程地处7 度地震区, 是黄河游荡性河段, 所以该段地表水与地下水连通使隧洞外部受动态水压力, 内部受0.5MPa以上的水压力, 施工过程中隧洞涌水风险大。加之隧洞的设计, 施工方案的选择, 都有别于常规, 是隧洞施工上的一次突破。所以已有学者对穿黄隧洞的施工管理进行了研究, 以期为日后类似工程施工的风险管理积累经验。韩黎明通过对盾构施工技术和穿黄隧洞施工方案的分析研究, 分析了穿黄隧洞在施工过程中可能遇到的关键问题[1];钮新强作为穿黄隧洞的设计参与者, 从穿黄隧洞的线路、过河建筑物的型式、工程总体的布置等方面介绍了相关施工技术和管理要点[2]; 杨恩文针对穿黄隧洞的地质条件分析了不同的施工技术、盾构机设备、辅助设施的设置, 给出了适合于穿黄隧洞的整体施工方案[3];张艳如通过施工监测的数据总结了施工通风及排水措施的实施[4];符志远从隧洞运行的角度阐述了管理过程中的风险因子[5];仲生星针对施工中出现的问题, 提出了地层加固和气囊密封技术、短边控制长边测量技术[6];华夏依据施工过程中收集的相关数据, 通过控制图方法分析盾构机在不同地质情况和工况下的效率, 为预测和控制类似工程积累了重要经验和基础资料[7]。

已有研究是从施工技术的角度分析总结施工过程中施工方案等的优化和改进方法, 较少从管理的角度分析施工过程中可能存在的风险。而穿黄隧洞作为国内首个突破现有规范设计并施工的隧洞工程, 不仅仅是其相关的施工技术值得研究学习, 在施工过程中的管理经验同样值得研究和学习。因此, 本文在以上研究的基础上, 从施工方的角度, 采用基于损失费用的FMEA ( Failure Modes and Effects Analysis, 故障模式影响分析) 方法, 按照施工工艺流程对施工过程中可能出现的风险进行分析评估, 总结此类工程的风险管理经验。

1 FMEA方法

FMEA是工艺系统可靠性分析中最常用的一种定性分析方法, 目的在于对每个工艺步骤中可能出现的故障模式按照风险优先数值的大小, 制定相应的改进措施, 直到风险优先数 ( RPN, Risk Priority Number) 达到可以接受的水平。该方法综合风险发生的概率 ( O, occurrence) 、风险的严酷度 ( S, severity) 、 和风险发生后被检测的难度 ( D, detectability) 三个指标得到风险优先数。 现在被广泛应用于各个领域, 同时也有很多学者针对该方法存在的问题提出了相应的改进办法。 本文采用的基于损失费用的FMEA分析方法, 是将原有方法中的被检测难度 ( D) 用施工过程中的相关定量数值代替, 形成的一种定性与定量相结合的分析方法。

本文用风险因素所导致的工期延误天数占工期延误总天数的百分比 ( P, percent) 乘以延误一天损失的费用 ( C, cost) 代替被检测难度 ( D) 这一指标。 在定量分析之前, 用严酷度等级给各个风险因素打分, 按十分制算, 严酷度等级在9 级以上的 ( 包括9 级) , 直接列为风险管理的重点对象, 制定相应的预防措施和应急管理办法。 对于低于9 级的, 将运用发生概率和损失费用相结合的方法来计算RPN值, 从而确定各个风险因素的优先顺序。

造成工期延误的原因有可能是多方面的, 本文讨论施工管理中的经验总结, 因此只讨论施工方管理不当造成的工期延误。工期延误所导致的损失费用包括误工一天的清单单价、维修费用等, 这些可以从另一个方面反映造成这一工期延误的风险事件易于被检测的程度。

2 实例分析

2.1 风险因素识别

风险识别是风险管理的第一步, 是对潜在风险的判别、分类和鉴定性质的过程。 本文根据穿黄隧洞工程泥水平衡盾构施工工艺流程, 参照《 盾构掘进隧道工程施工及验收规范》 , 系统的审视每一环节的细节与特点, 总结如表1 所示的施工风险因素集。

2.2风险因素分析

对上述识别出来的风险因素进行分析, 是根据这些风险因素的性质、可能造成的影响和影响的程度对其做出相应的排序, 使得管理者可以根据排序决定各个风险因素的轻重缓急并制定相应的对策。

对于风险因素的发生概率和严酷度等级要依靠专家打分得到, 在打分的过程中使用1-9的单数标度, 具体的分值和其对应的语言描述如表2所示。

对于风险因素的可检测性, 使用损失费用代替, 数值客观, 定量分析效果好。 在测算工期延误一天所造成的费用损失时, 为了方便计算, 采用正在进行的分部分项工程工程量清单中给出的单价。 施工方的原因造成工期延误时, 施工方的人、材、机都有相应的误工费产生, 如果发生机械故障, 还有相应的维修费用产生。 而工程量清单中给出的完成某一分部分项工程所做所有工作的综合单价, 涵盖了这一分部分项工程所涉及的人、材、机费用和维修费的摊销。 因此使用工程量清单单价方便计算而且合理有效。

2.2.1 定性分析

针对表中列出的风险因素, 由专家打分给出严酷度等级, 平均后的结果为该风险因素的最终严酷度得分。得分大于等于9 的, 列为必须加以控制的风险因素, 针对这些风险因素应该制定应对措施, 并在相应的施工环节重点防范。

2.2.2 定量分析

对于严酷度等级得分小于9 的, 由专家打分给出发生概率等级, 并求平均值为最终发生概率得分。 然后根据施工工艺流程找到该风险因素对应的分部分项工程, 查询工程量清单单价得到该风险因素对应的损失费用, 得到最终可控性得分。发生概率和可控性的相乘得到该风险因素的风险优先数RPN。 由风险优先数RPN可以知道剩余风险因素的排序, 由此排序可以针对各个风险因素的轻重缓急制定与之对应的风险应对措施。

2.2.3 实例计算

通过对工程实际情况的分析, 筛选如下风险因素进行计算说明。根据风险优先数RPN= O*P*C计算的结果如表3 所示。

从表3 计算结果可以看出, 在所列举的3 个风险因素中, 同步注浆质量不合格的风险优先数最大, 是3 者中影响最坏的, 因此针对这一风险因素应该制定更为严格周密的风险因对措施。 比如严格控制注浆材料的质量、合理选择注浆材料的参数、重点关注同步注浆的施工细节等。

2.3 风险应对措施

各个风险因素的风险优先数各不相同, 不可能针对每一个风险优先数制定应对措施。 因此为了操作简便, 对于得到的可能出现的风险优先数分级考虑, 不同级别的风险因素制定相应的措施。这样既可以对风险因素做出轻重缓急的量化排序, 又易于操作。

3 结论

由施工工艺流程出发识别出的风险因素, 具有穿黄隧洞泥水盾构施工的特点, 得到的风险因素集合理全面。 使用考虑了损失费用的FMEA方法, 操作简单, 对风险因素的分析结果有助于制定合理科学的风险应对措施。文中列举实例的分析结果说明了该方法的有效性, 得到的风险应对措施为类似工程的施工风险管理累积了经验。

参考文献

[1]韩黎明, 李舜才.盾构技术与穿黄隧洞施工[J].南水北调与水利科技, 2004, 2 (6) :41-43.

[2]钮新强, 符志远, 郑立平.南水北调中线穿越黄河输水隧洞技术研究[J].人民长江, 2006, 37 (7) :1-4.

[3]杨恩文, 汪雪英.盾构法施工在中线一期穿黄隧洞中的应用[J].隧道建设, 2007:378-381.

[4]张艳如, 于贺龙.南水北调东线穿黄隧洞施工技术研究[J].山西建筑, 2008, 34 (32) :361-362.

[5]符志远, 张传健.穿黄隧洞运行安全与检修条件评估[J].人民长江, 2011, 42 (8) :111-118.

[6]仲生星, 李荣智.穿黄隧洞工程泥水盾构掘进施工技术[J].人民长江, 2011, 42 (8) :70-76.

[7]华夏, 文军.南水北调中线一期穿黄工程盾构施工效率分析[J].人民长江, 2011, 42 (16) :83-85.

[8]王阳.大型越江盾构隧道工程项目的风险管理研究[D].上海:上海交通大学, 2010.