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长期以来粗粒料引起的工程地质问题一直是全球性的难题。粗粒料的研究兴起于20世纪50年代后期,随着世界各国高土石坝工程的兴建,粗粒料被广泛应用,随着我国大型工程的广泛兴建,也不可避免的遇到了粗粒料特性问题,由于粗粒料具有物质组成的不均一性、颗粒破碎性、剪胀性、湿化性以及较强渗透性等诸多工程特性,加之岩土体中裂隙杂乱分布,使得各种大型粗粒料填筑工程显得异常困难。拟建场地位于强风化岩层出露区,根据“填挖平衡、就地取材”的原则,填筑材料必然要采用挖方区粉质粘土与强、中风化岩组成的粗粒料。虽然各相关行业都对其进行了一定的研究,但尚处于初期阶段,并不十分成熟,在民航领域还没有专门研究。而且机场粗粒料高填方与土石坝工程仍有很大的区别,有些经验也不适用。另外粗粒料造成的破坏是长期的、反复的和潜在的,而机场的建设周期又比较短,拟建机场工程填挖方高度均比较大,所以对于该工程而言,可能会遇到如下问题:1)粗粒料的工程特性;2)机场高填方地基的稳定与变形(沉降与差异沉降);3)高填方和深挖方边坡的稳定性;4)填挖交界面的处治。
2对存在岩土工程问题的分析
2.1粗粒料的工程特性工程填筑材料采用挖方区粉质粘土与强、中风化泥岩组成的粗粒料,其工程特性决定了存在如下岩土工程问题:1)粗粒料的级配。由于粗细颗粒的不均一性,在填筑体粗粒料中,泥岩、砂岩的大颗粒作骨架时,细料粉质粘土充填孔隙,充填愈好,土体密度愈大,其抗剪强度愈高,沉陷变形愈小;反之,则沉陷变形大,不利于岩土体工程的稳定性。泥岩作为填料时,破碎粒径指标、填充粉质粘土的粘度特征、粘粒含量、粗细粒的比例关系等对高填方工程至关重要,应进行重点研究。2)泥岩的遇水软化和崩解。该工程粗粒料主要由泥岩组成,泥岩在一定的应力状态下浸水后,由于颗粒间被水以及颗粒矿物浸水软化,颗粒发生相互滑移、破碎和重新排列,导致岩体软化;当水贯入泥岩的孔隙、裂隙中时,细小岩粒的吸附水膜便会增厚,部分胶结物会被软化或溶解,从而引起岩石颗粒的崩裂解体,产生岩土体变形失稳,使得控制地表沉降以及高填方边坡稳定性显得异常困难,因此研究泥岩遇水软化和崩解性对本工程的建设尤为重要。3)粗粒料的蠕变特性。粗粒料大多采用人工爆破等方法开采出来,往往存在很多微裂隙,加之棱角尖锐、填筑高,在高围压条件下产生蠕变,岩土体会沿着破裂面破碎,宏观上表现为开裂、折断或整块断裂等形式的颗粒破碎,从而引起高填方沉降变形以及边坡失稳等一系列岩土工程问题。4)粗粒料的强渗透性。粗粒料具有强渗透性,降水能较快的入渗填筑体,这在一定程度上加快了高填方破坏失稳的进程。因此应研究粗粒料的渗透特性,为坡面、道面的防水和排水设计方案提供依据。5)粗粒料的施工工艺。如何控制粗粒料填筑施工质量,如何确定其施工参数及采用哪种方法和控制指标对填筑体质量进行检测也是该工程存在的一个重要问题。
2.2高填方变形沉降变形是高填方工程中普遍存在,又没得到很好解决的问题,由于拟建机场工程填方高(预计最高达45m)、荷载大且填料具备颗粒破碎性、剪胀性、遇水软化崩解、蠕变、强渗水性等诸多工程特性,地面沉降控制难度极大。如何去监测,如何埋传感器,在哪些位置埋设能够有效的监测,采取哪些措施既能经济有效、又能降低总沉降量和工后沉降量,是本机场工程建设的另一核心技术难题。
2.3高边坡的稳定性高填挖边坡稳定性是一个必须重视的问题,包括挖方区、填方区两部分。对于挖方边坡,由于场地地形复杂,自然坡度陡,高差大,开挖卸荷对边坡稳定性影响较大,加之岩土体强风化、胶结程度低、节理裂隙发育等特性,一旦降水沿裂隙入渗,极易导致边坡滑动破坏,因此,需对其进行研究。对于填方边坡,由于本身填筑高,同时粗粒料具有颗粒不均一性、泥岩遇水软化、蠕变、强渗透性等工程特性,在外界诱发因素(降水、地震、施工振动等)的作用下,极可能引发失稳等岩土工程问题;因此,需要进行深入研究,采用不同的稳定性分析方法,探索粗粒料工程特性对边坡稳定性的影响程度,确定合理的填筑体边坡坡比。同时,拟建场区位于地震高发区,抗震设防烈度为8度,考虑到该工程的重要性需提高1度设防,即按9度考虑。因此,需高度重视地震工况下边坡的稳定性。
2.4填挖交界面的处治受地形地貌的限制,该机场建设中存在多处填挖方交界面,不可避免的面临填挖交界的处治问题。从总体上看,填挖交界处具有材料或结构的不一致性,在纵向上刚度出现差异,加之原地层是倾斜的,一旦工程处治不当,极易产生不均匀沉降、填挖交界处发生偏移,甚至滑动破坏,对于填挖交界的有效处治问题是该机场建设中亟待解决的又一个难题。
3岩土工程问题的解决方案
3.1解决方案由于该项目场地岩土工程条件的复杂性,仅靠室内试验参数进行数值计算及分析是不能满足要求的,通过现场试验与室内研究相结合的方案,结合实际工程,采用室内试验、现场试验、原位监测、理论分析与数值模拟相结合的手段,对该机场工程存在的岩土工程问题进行综合研究,是解决问题的最佳途径。
3.2试验研究的技术路线该处理方案的技术路线概括为:首先开展文献调研,收集资料,对研究现状、类似实例进行调查分析,寻求突破点进行初步研究;其次对粗粒料高填方工程技术方案进行初步论证,确定粗粒料高填方工程试验研究方案;再次进行粗粒料的工程特性试验及高填方稳定性理论分析,根据分析展开现场试验段研究,包括现场的模型试验、检测及监测等;并在此基础上探讨粗粒料工程特性的分析方法与处理对策,提出与粗粒料工程特性相适应的高填方问题的处理对策,通过高填方变形监测,对地基的稳定性做出准确评价,同时提出控制高填方沉降变形的工程措施,预测高填方的工后剩余沉降量,对研究结果进行初步总结,得出初步结论,进行粗粒料加筋处理与土方设计,待土方工程结束后对全场重要部位进行变形监测,并对试验段的监测数据进行处理分析,同理论分析及数值计算进行比较,验证所提出的分析方法与工程处理对策方法,必要时予以修正;最后编写试验研究总结报告。总技术路线如图1所示。
4结语
1.1项目施工资源配置管理
1)项目施工人力资源配置管理。高原气候对人员的生命健康有着威胁,项目部在组织配备项目机构人员时,充分具备了以下因素:a.进入施工现场的所有员工必须全部体检且体检合格者方可进场。b.具有丰富的高原施工经验、身强力壮的中青年组成项目领导小组,领导小组下配置各职能部门。c.项目部主要管理人员为我单位员工,并且配备充足,要求持证上岗率达到100%。d.本工程要求工期紧,工程量大,为缩短部分人员进入高原的适应性,劳动力尽量采用当地的农民工,并按两班制配置,以备轮换,并切实做好农民工的培训。e.施工队伍选用具有装备精良、不怕苦、技术硬且有同类高原施工经验的专业化施工队伍。
2)项目施工资金保障管理。a.为了管理和控制好资金,公司委派专业会计师驻守项目部,对整个项目的资金使用情况进行监控,确保资金的安全使用。b.施工资金一方面合理利用业主按合同条款支付的工程预付款,同时公司准备了一定数量的资金作为该项目的启动资金。c.本项目部每月月底前将下月的《资金使用计划》报公司财务部门,由公司审核批准后将资金落实到位。
3)项目施工机械资源配置管理。由于本项目处于高寒缺氧的不利环境,机械设备的配备和布置上一定要认真研究,选用高原型、适用性、多用性的施工设备,配备足够的机械设备,保证机械的出勤率和使用率。
4)后勤保障配置管理。a.项目部驻址选设在业主方指定的区域位置,标示、标牌悬挂于显著位置。生产、生活垃圾妥善处理,真正做到高原施工对生态环境的影响降到最低。b.针对高原缺氧,体能消耗大的特点,项目部按规定缩短工时,并注意防寒保暖,必要时进行补氧或口服增氧药物,配足了急救用品。c.其他生活物资、机械零配件需求可通过红原县、成都等地供应的方式来满足要求。
1.2项目施工现场管理
1)项目现场施工前期管理。a.做好施工技术准备管理:在项目开工前,认真编写施工组织设计、特殊季节施工方案、建立各项技术制度、层层技术交底,做到周密的施工技术准备工作,提前做好施工战略布署。b.认真做好试验段施工,利用试验段施工确定好各项施工参数和技术参数,为后期大面积开展工作提供理论依据。c.施工现场临时便道采取硬化找坡的方法进行排水。d.施工现场考虑到地表及地下水位较高,场区排水系统及早安排,设置盲沟排水,并通过设置排水沟排到现场以外,确保施工现场不受积水的影响。
2)项目现场施工过程管理。a.表土清除:以施工控制桩为依据,测放清掘边界桩,清掘施工分区桩;施工时采用挖掘机、推土机和装载机将耕植土清除,人工配合;斜坡处由高标高向低标高处进行。清理后耕植土按施工总体规划采用自卸汽车集中运输,置于业主指定地点,以利回运。b.地基处理:对道槽区软弱土层进行清除开挖并冲碾密实;对厚度大于2m松散圆砾层进行开挖,换填厚度0.5m,并用冲击碾压实;置换回填料采用中风化、弱风化和新鲜的砂岩料,压实度不小于96%;在圆砾层平面上进行原地面冲击碾压期间做好施工降水措施;保证水位在冲压面2m深度以下。c.原地面碾压:清表后进行场地平整,采用设计的参数进行碾压;原地面碾压过程中,如发现碾压机械的轮迹突然增大时,应检查下面是否有暗坑、暗沟、暗井、暗坟或不稳土壤,并应采取措施妥善处理。道槽区原地面碾压:按设计要求,道槽区原地面采用冲击碾压。土面区原地面碾压:按设计要求,土面区原地面采用冲击或振动碾压,施工中优先选用冲击碾压。当填料不适合采用冲碾或面积较小无法冲碾,采用振动碾压。d.土石方填筑碾压:由于高原地区气候变化无常,在施工中安排土石方填筑作业队平行作业,流水施工,随填随碾,保证工作面不受破坏。e.挖方区:按业主方或图纸指定区域内取土,分区、逐层进行挖掘,并保证每层设置2%~4%的双向横坡,以便排水通畅。f.护坡护脚:测量放样,根据设计断面尺寸进行定位放线;清刷坡面浮土,填补坑凹并拍实使坡面平整;基坑采用反铲挖掘机开挖,人工整修至合格基面。对基底进行夯实,压实度不小于设计规定,并请监理验槽签认;按设计图纸进行测量放样,并挂线施工;机械进行砂浆拌和,拌和时严格控制水灰比,并做到随拌随用;坐浆法浆砌块石,浆砌块石料采用中风化新鲜砂岩。砂浆强度为M7.5。完成后1∶2水泥砂浆及时勾平缝;每隔10m设一道伸缩缝,且在地质变化及转折点处设沉降缝。胀缝板采用2cm厚沥青防腐杉木板,并设2cm厚沥青麻丝嵌缝;坡脚堆石护砌,坡面进行喷播植草;位于河漫滩地势低洼长期浸水的地带除采用浆砌块石护脚和压顶外,还需在坡脚位置设置堆石护脚。堆石粒径控制在30cm~50cm,并用较小粒径碎石填隙;防护工程砌筑完成后,按规范要求进行洒水养护。
1.3项目施工安全管理
由于红原机场项目施工工期紧、工程量大,各标段交叉作业频繁,相对而言,施工中安全工作尤为重要。为此,项目部在施工过程中进行了以下施工安全管理:
1)针对本项目施工特点编制安全专项施工方案,做好本单位职工安全教育培训工作,提高自我保护意识,确保人身安全,培训不合格人员不准上岗。
2)项目按规定配置专职安全管理人员进行日常巡检,并定期组织安全、文明施工大检查,检查中发现问题责令整改,并按照情节轻重处以相应的罚款。
3)进入现场人员必须戴安全帽。
1.4项目施工质量管理
质量管理是项目施工进行施工质量控制的重要手段。控制质量的现场人员通过现场质量检查、旁站、监控,来确保每一道工序的施工质量符合规范及合同规定的质量要求,避免质量事故的发生。
1.5项目施工进度管理
项目施工进度在确保质量和安全的前提下进行,以总进度施工网络图实施,按不同施工阶段、不同专业、工种分解为不同的进度目标,以各项技术、管理措施为保证手段,了解并掌握与施工进度有关的信息,不断将实际进度与计划进度进行比较,出现进度拖后时,及时分析原因和产生的后果,在施工的全过程中进行动态控制。
1.6项目施工成本管理
项目施工成本控制是项目施工管理的核心内容之一。项目施工成本控制的优劣直接关系到企业经济效益。所以,项目在实施前及时编制可见性成本预算,并有相应的措施确保实施。项目部人员的工资奖金与成本执行工效挂钩;设置一个负责任的监管有力的分管机构。集团公司有关职能部门加强对项目成本审计。
1.7项目施工资料管理
为了做好项目技术资料的管理工作,保证项目资料管理的可追溯性,项目部的资料管理由项目技术负责人负责,选配专职资料员,对各种工程技术资料表格进行规范、真实、认真、详细填写,并负责资料的收集、整理、分发、保管和上报工作。保证工程资料的准确性和同步性。
2结语
比较常见的安全事故有:设备损害、人身伤亡、引发火灾等,要从根本上防治这些事故,就要分析原因,从根本抓起。
(1)设备原因
设备方面的原因有很多,如:机械设备本身存在不安全因素,没有采用安全设计或忽视设备质量;零件有缺陷,又因检查不到位而使其蒙混过关,最终安装到机器上成为安全隐患;安全设施性能老化或不良;使用的相关材料不合格,如油料不合格就会损坏机器。很多企业在机械设备出了故障之后,只求“恢复原样”、“能将就用”就行,对落后设备、故障设备进行反复维修,而不进行必要的技术改造,致使工程机械严重落后。不仅耗油多、效率低,而且极易出现故障,最终增加维修费用、耽误工期,即使修理好了也很难恢复性能和精度,无法满足机场建设施工的要求,给施工带来不必要的麻烦。
(2)人为原因
人为原因主要如下:操作人员抱有侥幸心理,认为事故发生的概率低,故而对旧的设备不淘汰,对该检修的设备不检修;缺乏安全技术知识,不熟悉设备的操作规程,不能应付紧急情况,对有可能发生的安全事故缺乏预见能力;工作精神状况不佳,导致操作出现疏漏。事实证明,人的注意力不能长时间内保持高度集中,尤其是在机场建设这样快节奏、高压力的工作中,稍有疏忽,便容易导致安全事故;对队伍的管理纪律松弛,缺乏责任心,不认真检查,导致队伍间缺乏协调合作的能力。
(3)环境原因
在机场施工中,设备大多不是固定安装,因此为其保持一个好的作业环境几乎是不可能的。在噪音过大、照明不足、温度不适宜、地面松软、坡度过高等环境下,容易发生安全事故。例如在夜间工作时,由于光线不好,很容易使操作人员误判。此外,一些不可抗因素,如自然灾害等也会引发安全事故。
2机场机械设备安全管理措施分析
(1)严格挑选机械设备,完善机械设备进场质量检测
。部分企业为节省投资,不重视先进设备的引进与更换,对于旧设备也是抱着凑合用的态度,使得大量报废机械、落后机械充斥在施工现场,造成施工现场隐患重重。机场建设关乎人民群众生命财产安全,必须予以重视。首先,对机械设备应进行严格的进场检测和认真挑选,对于旧设备、已经淘汰的设备、状况差的设备一律禁止入场。其次,所有的设备都要进行登记,建好台账,退场时也要按照进场时的登记严格排查,以防设备遗漏在现场。最后,机场机械设备具有严格的技术使用要求,因此必须严格选择型号,并合理调配,按照规定使用设备,以减少磨损,延长设备寿命。机械设备必须严格放在指定的区域,每台机器都要配备专门的安全工作人员。对机械设备的使用,要采用安全防护装备,如自动显示、自动报警、自动停车等。
(2)加强操作人员培训,制定安全管理制度
对操作人员进行培训,包括技术培训和安全培训,并要求其持证上岗。培训工作要有计划、有针对性地开展,严把人员准入关。相关人员对设备要勤检查、多注意。操作过程中,工作人员除非有必要情况,否则不能离开驾驶室,还要严禁酒后施工,对乱扔杂物等现象也要严肃处理。在施工过程中,重施工、轻管理的问题尤为明显,这是因为在建设过程中,大多数企业只关注项目能否在规定时间内完工。而管理工作从表面看来并不能给施工进度带来明显的作用,也不能给企业带来直接的经济效益,这使得部分企业认为在工程机械管理上投入过多精力是一种浪费。为此,要制定机械的安全操作规程,同时制定合理、有针对性的安全管理制度,这是对操作人员进行安全教育的基础,也是分析事故起因的根据。此外,应制定科学的紧急预案并进行演练,发现问题要及时处理并总结经验。
(3)加强设备的安全检测