公路工程安全生产技术.docx

公路工程安全生产技术近年来，随着我国公路建设的规模不断扩大， 安全生产技术也在不断完善和提高。尤其是在路基高边坡施工工程安全控制技术、长大隧道施工的预测预报技术以及地质灾害控制等方面都取得了长足的进展。第一节 路基高边坡施工安全专项施工方案 路基施工中，高边坡的安全控制技术始终是作为安全控制中的重要一环，本节以某路基高边坡施工工程安全专项施工方案作为一个案例介绍路基高边坡施工应该注意的问题。一、 工程概况：国家重点二广高速公路XXX施工段，起点位于XX省XX县境内，是交通部规划的国家重点公路XX至XX国家高速公路的重要组成部分，同时也是XX省“三纵六横”公路骨架中第二纵的一段。XX高速公路XXX施工段(K78+500K900+1000)，位于某市境内，起于XX村K80+700，终于XXXX村，全长13km。设计路基宽度26m，车速100km/h，双向四车道，荷载等级公路-I级。全施工段主要工程有：挖方：路基土方39.087万m3；石方65.862万m3；填方合计108万m3。二、编制依据：1、交通部公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95） 2、建设工程安全生产管理条例中华人民共和国国务院令第393号。 3、公路桥涵施工技术规范 4公路路基施工技术规范三、施工技术方案（一）深挖路堑施工方案本合同段地形起伏大，挖方一般较深，且挖方集中。工作面较小，技术要求高，施工环境复杂，施工难度大，必须做到精心组织，精心施工。深挖路堑施工工艺流程见:深挖路堑施工工艺流程图。注意事项：1、深路堑开挖除要求符合土石方开挖的要求外，在施工前应详细复查设计图纸所确定的深挖路堑地段及路堑边坡的工程地质资料，编制实施性施工方案。2、由于深挖路堑的边坡较高不易控制坡率，因此在施工前必须在坡口位置，先测量放样出坡口桩，经复核后沿坡口开挖出一条0.2m0.2m的坡口沟（若岩石裸露则采用红油漆等标注），以防施工中边坡错位。3、施工时及时做好排水工作，按设计要求开挖截水沟，尽量完成铺砌工作，拦截地面水。对易滑坡、坍塌地段，加强观测并及时作好防护措施。4、根据现场的地形，采用以下两种开挖方案：（1）、当深挖方地段沿路线纵向地形相对较缓，则采用自卸汽车配合挖掘机直接开挖。沿路线方向开施工便道，便道纵坡应保证自卸汽车空车在正常情况下能顺利爬到坡顶，为施工安全，在路线左右幅各开一条施工便道，上下汽车分道行驶。挖掘机从高至低分层分幅开挖，每层开挖深度控制在34m，每幅宽度控制在810m。具体的开挖顺序见:路堑开挖顺序图。（2）、当深挖方地段沿路线纵向地形相对较陡，汽车无法抵达时，则利用推土机将山顶降低56m，再利用挖掘机开挖；在汽车可以抵达的位置处设一工作平台，用推土机将山顶的土推至平台处，挖掘机或装载机装车。挖至挖掘机能够装车的位置后，再用第一种方法施工。无论采用那种方法，施工都必须严格控制边坡坡率，在坡口处设置明显标志，以防侵线。边坡修整时预留0.3m用人工修整。每降低两层重新测量放样。在开挖过程发现土质变化较大时，应暂停施工，并及时报告监理工程师是否进行地质补勘或修改边坡坡率。5、挖至土石分界线时，经监理工程师现场确定后，按石方爆破施工。6、当挖到边坡平台位置时，采用机械整平后，在施放的坡口桩位置往下继续开挖。7、深路堑路基施工遇到雨季时，对已开挖的边坡及时用防水材料覆盖，并修建一部分临时排水设施，防止边坡被冲刷。8、土石方调配本合同段施工线路较长，施工场地窄，土石方调配数量大。在施工前，制定好合理可行的土方调配方案，根据调配方案配置好施工机械和施工顺序。施工时能在本工段内解决的，尽量在本段内解决，尽量减少土方运距，避免大量的借方及弃方。土石方调配按以下原则进行：（1）挖方和填方基本达到平衡，尽量减少重复倒运。（2）在满足填土质量的要求下进行经济调配，做到挖方量和运距的乘积最小，即总运输量最小。（3）选择恰当的调配方向和运输线路，避免对流和倒流，便利机具调配和机械化施工。根据地形图和路线纵断面图计算出各段土石方具体数量，据此绘制土石方调配图，并于施工前28天将土石方调运图表报监理审批。（二）石方爆破施工本合同段开挖断面有二种典型断面，即半挖半填断面的开挖和全挖断面的开挖，对这二种典型施工路段，给予全挖断面以爆破方案设计，石方爆破施工工艺见:石方爆破施工工艺流程图。1、爆破总体方案：根据不同施工断面及岩性情况，并充分考虑工效及安全制定爆破方案见:石方爆破总体设计方案 表4-1。石方爆破总体设计方案 表4-1项目类型半填半挖全挖断面岩性风化花岗岩风化花岗岩爆破总体方案浅孔爆破浅路堑浅孔爆破，深路堑深孔爆破工作面方案分层横向台阶方案分层纵向台阶方案“留靴”槽式堑沟方案爆破软岩W1.1m，a1.2mW1.1m，a1.2m参数次坚石W1.0m，a1.1mW2.6m，a2.6m凿岩机76557655及KQDl00炮孔直径38mm38mm，90mm炮孔深度2.0m2m，1112m炸药2岩石硝铵炸药2岩石炸药及铵油炸药起爆器材电毫秒雷管电毫秒雷管及导爆索 2、半挖半填开挖方案半挖半填断面开挖根据工作面情况，采用横向台阶爆破法、纵向台阶爆破法以及边坡的光面爆破方案：（1）分层横向台阶爆破法分层横向台阶爆破方案适用于挖方较窄处，且对飞石要求严格控制地段。爆破布眼方案见:分层横向台阶布眼图。（2）分层纵向台阶爆破法分层纵向台阶爆破方案适合于地势较平缓，离公路、河流较远路段，爆破布眼方案见：分层纵向台阶布眼图。（3）边坡开挖按设计边坡度采用光面爆破开挖，孔径d=38mm，炮眼间距a=500mm，光面厚度W=600mm，装药量0.200.30kg/m，布眼图见:光面爆破布眼图。（三）深挖路堑开挖方案1、施工顺序深挖路堑路段总体施工顺序见:深挖路堑总体施工顺序图。首先沿预定路基外侧向前形成一槽式堑沟（图中I部分）；然后再爆破剩余部份（图中II部分），即所谓“留靴”爆破见:（“留靴”爆破最终效果图），以阻止路基上部山体爆破岩石向下滚落。爆破II部分岩体时，采用微差控制爆破形式以控制爆破抛石方向。2、I部分岩体爆破参数的确定（1）堑沟宽度如:（“留靴”爆破最终效果图），考虑便于汽车装运、钻孔设备操作、爆破网络设计等因素，挖掘成10m宽的堑沟。（2）炮孔直径d如图：（爆破参数示意图），凿岩设备采用KQDl00潜孔钻，开挖爆破与预裂爆破穿孔设备最好一致，以利于现场操作，拟采用d90mm，w2.6m，a2.6m。（3）布孔方式及微差间隔的确定，布孔形式采用等三角形布置，以利于炸药能量均匀作用于岩石，实现理想的破碎效果，起爆顺序依次为0l234，如：I部分岩体爆破孔起爆顺序图，首先起爆的炮孔位于上部山坡一侧，以控制爆堆前移方向，改善破碎效果，降低爆破震动。采用我国生产的毫秒微差雷管，排间时间间隔采用25ms。3、II部分岩体施工顺序由于地形对爆破施工的影响，钻孔机具，施爆顺序必须考虑山体的坡度，II部分总体爆破施工顺序见：II部分岩体台阶爆破顺序图，由上到下依次为1-2-3，每一部分又分为压碴爆破和预裂爆破。4、边坡控制方案为确保边坡的稳定，不产生超过和欠挖，边坡采用光面爆破。在节理裂隙较发育地段及某些特殊地段采用预裂爆破。为获得良好的光面效果，宜采用低密度、高体积威力炸药，以减少炸药爆轰波的破碎作用和延长爆破气体的膨胀作用时间，使爆破作用呈准静态状态，拟采用国产2岩石专用光爆炸药，以获得预期效果。（1）光面爆破参数的确定参照国内外岩石光面爆破施工经验，光面炮孔参数确定如下：1）最小抵抗线W：W（0.50.8）H1.01.6 m本工程中取W1.5m，式中H为阶梯高度，此时取2.0 m。2）炮孔间距：abW（0.60.8）1.50.91.2 m，本工程取a1.1 m3）光面炮孔装药量：Qqaw0.61.51.10.99 kg/m式中q一松动爆破单位炸药消耗量，取0.6kg/m3光面爆破示意图见：光面爆破示意图。（2）光面爆破装药结构1）药包制作：为保证在光面爆破时，不使药包冲击破碎炮孔壁，有必要在现场施工中采取措施使药包位于炮孔中心，见：光面爆破装药结构图。将药卷捆绑于竹杆上，各药卷间用导爆索相连，药包一端绑上起爆雷管即成。操作时将药包置于孔内，上部填塞好。2）、堵塞：良好的堵塞要保证高压爆炸气体不泄露所必须的堵塞长度，取炮孔直径的1220倍，现场根据孔间距和光面厚度适当调整。（3）预裂爆破参数炮孔间距根据国内外经验取a=1.0m，装药密集系数取为3.5，装药量为：Q2.750.53r0.38 2.7512000.53450.38500g/m式中：一岩石权限抗压强度，取1200kgcm2； r一炮眼半径45mm。预裂爆破装药结构与光面爆破相同，但预裂缝一定要比主爆区超长4.59m，比主爆孔提前75150ms起爆，硬岩取小值，松软岩石取大值。5、爆破块度控制因石方爆破后部分作为填方材料，爆破块度要求控制在1035cm，为了达到良好的块度要求，可采取如下措施：（1）根据实际岩性情况，不断优化炮孔参数；（2）采取压碴挤压爆破，即在施爆岩体前面依次留下24m厚前次爆破的岩碴，这样有利于阻止施爆岩体前移和促使岩体充分破碎，见：压渣爆破最终效果图。（3）采用孔内微差爆破技术，可加强孔底爆破作用，改善爆破效果，并且减震效果好。（4）工作面开阔地带，可采用格式布孔，对角微差起爆，其布眼方式、起爆顺序见：格式布眼、对角微差起爆顺序图。这种起爆方式，岩石抛掷距离双排间微差减少30左右，大块率可下降到o.9并可大幅度降低地震效应。6、爆破安全（1）爆破震动根据爆破安全规程规定：对于一般砖房，非抗震的大型砖砌块建筑物，震速V230m/s，建筑物距爆破点不小于50m，以此计算：VK（3Q/R）a。式中：Q一最大装药量(kg)；R一距爆源中心距离(m)； K一与介质特性有关系数，取为180； a一与地形，地质等有关系数，取为1.8；由上述公式计算得Q136kg，可见，对于50m外的一般建筑物，当某段起爆药量达136kg时，不会产生震动破坏。又由于爆源位于地势高处，待保护建筑物位于山脚，实际的爆破震动要比计算允许值低得多，因而本工程爆破震动不是主危害。（2）爆破飞石爆破场地位于山坡上，极易产生爆破飞石，对于飞石距离的计算公式，我国常用经验公式：R=20Kn2w=201.50.7522.4=40.5m式中：K一安全系数，与地形、风向等有关，取1.5； n一爆破作用指数，松动爆破时取n0.75； W一抵抗线，取W=2.4m；可见，爆破飞石在一般地段在控制范围内，但在某些要求高的路段还未达到要求，还必须采取如下措施：1）采用“V”型工作面；2）预留隔墙和“留靴”等方式；3）高压线下石方爆破，采用松动爆破并用茅柴覆盖，防止飞石；4）山坡下部（河道上方）做好挡墙，阻挡滚石落入河道；5）施爆过程，根据具体情况调整药量和布孔参数，保征良好的堵塞质量，结合微差及压碴爆破，保证岩石产生松动破碎，而非抛掷爆破。7、爆破工作面组织根据本合同段路基开挖高度及开挖工程量，设立两个作业面，两个深孔、一个浅孔爆破作业点。（1）爆破设备配置1）浅孔凿岩机台班效率60m3/台班，每个浅孔爆破作业点安排1台凿岩机作业。2）深孔凿岩机台班效率300m3/台班，考虑与推土机之间的干扰，每个作业点配备2台KQDl00型潜孔钻，另还配备1台用于浅孔7655型凿岩机破碎大石块及隔墙打眼爆破。（2）劳动力配备：浅孔凿岩机每台配1台机械手，1名助手；潜孔钻每台配2名机械手，2台助手；爆破工每个作业面安排3人。总共安排凿岩工11人，助手11人；爆破工6人。具体情况见：凿岩爆破劳动力安排表4-2。 凿岩爆破劳动力安排表4-2项目作业点作业点数每个作业点凿岩机数凿岩工辅助工爆破工浅孔爆破1个1台765511=1人11=1人12=2人深孔爆破作业点2个1台76552台KQDl00222+21=10人222+21=10人22=4人8、主要设备材料需要量（1）主要设备需要量本合同段路基土石方爆破所需设备见：石方爆破主要设备表4-3。石方爆破主要设备表 4-3序号名称型号单位数量备注1潜孔钻机KQDl00台42浅孔凿岩机7655台33空压机EP200台120m34VY-12/7台112m35DY-9/7台19m36V-6/8台16m3四一般施工安全技术措施（参见公路安全施工规范）五、安全施工专项措施1、必须按设计规范施工。2、全部作业过程严格执行操作规程。3、路基施工准备（1）机械设备配备：挖掘机、装载机、推土机、压路机、平地机、自卸翻斗车、供电设施、照明设备、砼车、汽车吊等。（2）安全防护用品：安全帽、警示牌、口哨、指挥旗、标志牌、警示灯、安全带等。4、开工前检查：挖掘机、装载机、推土机、压路机、平地机、自卸翻斗车、供电设施、照明设备、砼车、汽车吊等是否处于良好状态，各项制动是否有效，电缆线有无破损等情况。5、施工安全注意事项（1）在靠近公路、街道、交通繁忙地段或附近施工，需安排专人进行警戒。（2）车辆通过较多、运输较繁忙的便道，弯道半径小于15m，特殊地段小于10m须挂安全隔离标志带及警示牌。 （3）施工现场便道急弯处、陡坡地段要求悬挂标志标识牌。 （4）严禁穿硬底、带钉子、易滑、高根、拖鞋或赤脚进入施工现场。（5）施工现场材料、设备摆放整齐有序。 （6）施工翻斗车不能行车载人及超载超速。其它施工机械不得超速行驶及违章作业。前后两车（机械）间距不应小于10m。 （7）路堑开挖严禁采取掏底开挖（忌挖神仙洞）。以免坍塌。 （8）严禁在松动危石下、未熄火的大型机械旁作业和休息。（9）弃土场的选址需避免泥石流沟。（10）严禁在山坡上同一地段的上下不同时作业。（11）人工挖掘作业人员横向间距不应小于2m，纵向间距不应小于3m。（12）滑坡地段开挖，须从两侧向中部自上而下开挖。禁止全面拉槽开挖。（13）根据设计横断面及规范要求的超填宽度，精确放出路堤坡脚。地面横坡较陡时，按路基纵向、横向衔接部设计图组织施工，以防止路基填筑产生纵、横向裂缝。（14）严格控制好每层的松铺厚度不大于30cm。控制最佳含水量偏差为+2%，严格按照试验路得出的压实方法进行压实。如填料来源不同，其性质相差较大时，分层填筑，不分段或纵向分幅填筑，且不同材料的填筑层厚不小于50cm.（15）断面分层填筑，连续压实，强振碾压，以防止路基不均匀沉降、开裂。（16）根据坡比变化，每填筑好一级后，及时修坡防护，以防止雨水对边坡的冲刷。在雨季施工时，注意排水工作，在路基顶面做成2%-4%的双向横坡。防止积水，边坡上做临时泄水槽，排泄路基顶面积水，防止冲刷边坡。在填挖交界处，挖一些临时排水沟，以便雨水集中排出，避免雨水对整个边坡的冲刷，雨季过后，对于被水冲毁的部分边坡，及时填土夯实，以避免边坡进一步坍塌。六、危险因素及应对措施（一）重大危险源的识别高边坡的施工因地形和地质水文条件的复杂，从业人员的素质较低，因此它是高风险和易发生安全事故的施工作业。从人、机、料、法、环境六个因素综合分析，识别确认有4个可能造成人员伤害、财产损失的危险源为：1、 机械伤害2、 爆破伤害3、 触电伤害4、 坍塌和滑坡（二）对重大危险源的评价1、机械伤害：机械运转工作时，因机械意外故障或违规操作可能造成人身伤害或机械损害。2、爆破伤害：爆破施工时，因违规操作而引起的人员和财产损害。3、触电伤害：工程外侧边缘距外电压线路未达到安全距离，用电设备未做接零或接地保护，保护设备性能失效，移动或照明使用高压，违规使用和操作电气设备，对人身造成伤害或损害。4、坍塌和滑坡：路基开挖时因施工方法不当，机械使用不当，造成的坍塌和滑坡，对人身或机械造成伤害或损害。（三）预防措施1、对重大危险要采取“两个控制”，即前期控制，施工过程控制。 （1）前期控制：工程开工前在编制施工组织设计或专项方案时，针对工程的各种危险源，制定出防控措施。（2）施工过程控制：在工程施工过程中，严格按照各项 操作规程和专项安全施工方案施工和监督检查，认真落实整改。2、加强安全生产的综合管理。（1）认真落实各级安全生产责任制，建立健全各项管理制度，杜绝一切人为事故的发生。 （2）加强对员工队伍人员的安全教育，提高作业人员素质和安全生产自我保护意识。（3）增强各级管理人员安全责任意识，加强安全专业知识培训。（4）严格加强各种危险源预防管理工作，结合工程特点，针对确认的危险源实施相应的预防控制措施。3、切实加强安全交底制度的落实（1）交底必须在施工作业前进行，任何项目在没有交底前不准施工作业。（2）交底工作一般在施工现场项目部实施。（3）交底必须履行交底人和被交底人的签字模式，书面交底一式二份，一份交底给被交底人，一份附入安全生产台帐备查。（4）被交底者在执行过程中，必须接受项目部的管理、检查、监督、指导，交底人也必须深入现场，检查交底后的执行落实情况，发现有不安全因素，应马上采取有效措施，杜绝事故隐患。（四）4个危险源的具体预防措施1、预防机械伤害事故的防护措施为保证作业人员的安全，防止机械对人体的伤害事故，制定本措施。对所有各种机械设备进场后，必须由设备部负责人会同安全员和使用机械的人员共同对该机械设备进行进场验收工作，经验收现安全防护装置不齐全的或有其它故障的应退回设备保障贲门进行维修和安装。使用前要对设备使用人员进行必要的安全技术交底和教育工作，使用人员必须严格执行交底内容及最近操作规程操作。使用中眼经常对设备进行维修保养，停止使用后切断电源并锁好电闸箱。各种机械设备必须有专人专机，凡属特种设备，其操作负责人要按规定每周对施工现场的所有机械设备进行检查，发现问题及隐患及时解决处理，确保机械设备的完好，防止机械伤害事故的发生。2、预防坍塌和滑坡事故的防护措施为防止高边坡开挖出现坍塌和滑坡事故，特制定防护措施施工过程中，对施工开挖的地质情况，施工情况等信息尽心动态监测。对地质有出入的应联系设计部门进行相应设计修改。高边坡监测：用于稳定性监测的位移边桩设置一般纵向每隔50-100米左右设置一个观测断面，对于一些特殊可酌情增设观测断面。 充分考虑季节性气候对高边坡施工的影响，尽量避免安排在雨季施工。所有高边坡的施工必须提前做好截水沟和排水沟，截断山体水流。排水设施必须与实际地形和临近的沟渠顺接，确保雨季排水畅通，不积水。为防止水流下渗和冲刷，截水沟进行严密的防渗和加固，地质不良地段和土质松软、透水性较大或裂缝较多的岩石路段，对沟底纵坡较大的土质截水沟截水沟的出水口，均采用加固措施防止渗漏和冲刷沟底及沟壁。严格执行分级开挖分级防护，对不稳定的边坡采取开挖和防护相结合，避免开挖边坡暴露时间过长，使边坡松弛范围变大，造成新病害。 如有地下水露出，应将地下水排出引入排水系统，不可堵死。严格按照批准的施工方案施工，特别是爆破施工，必须严加控制，严禁有大药量爆破现象出现，并按照要求做好各种飞石措施。严格实行奖罚措施制度，对违反高边坡施工安全的各种行为必须严加惩罚。3、爆破施工的安全防护措施（1）施工管理建立以项目部为指导的爆破作业指挥部，各工区负责人为现场负责人，工区专职安全员和专业爆破员。 建立爆破作业器材集中收发制度，按工作量发料，多余的爆破器材在当班施工完成后，应及时上交给发放人员回收，做到集中发料，统一制作、统一回收、集中保管，严格登记手续，避免爆破器材流入社会。 安排好作业时间，爆破时间并将爆破时间告示与周围居民。爆破总负责人施工组织、人员调配、生产安排，并对安全、生产负责。专职安全员负责现场安全检查，布置检查爆破警戒。（2）施工组织本项目采用专业作业法施工。即专业班组专职从事爆破作业工作，负责清孔、装药、连线、爆破、处理瞎炮和哑炮。（3）安全技术措施严格按照技术交底中爆破技术要求施工，针对不同的地区、地质情况、岩层倾向、列席和周围情况不同的爆破方案。爆破药量根据实际爆破效果逐步进行调整。在离工或周围房屋比较近的爆破区域必须采取切实有效的放飞石措施。爆破在装炸药时，应特别注意防漏电，在装药前孔桩内所有的电器设备应提升至地面。在装药时，雷管的脚线应短接，连接爆破母线时应保证良好的绝缘性，严禁拖地接触泥水，雷雨天气应停止爆破作业。瞎（哑）炮的处理：在爆破作业完成后，检查人员应下到工作面检查瞎炮情况，并及时按爆破作业规程进行处理。另外在清查时发现瞎炮，应及时报告项目部安排专业人员处理，禁止非专业人员私下处理。爆破器材属于危险物品，应进行严格处理。严格爆破器材的领用、发放、使用及回收制度。现场爆破器材应该分门别类，分别用木箱盛装，专人上锁保管，严禁混装。使用、运输时应轻拿轻放，严禁碰撞；雷管在连母线前应短接，避免接触带电体。4、预防触电事故的防护措施5、根据国家JTJ-88规定，为了加强施工现场用电管理，保障施工现场用电安全，防止触电事故发生。施工现场专用的中性点直接接地的供电线路必须实行TN-SR接零保护系统，同时必须做到三级控制两级保护。电箱为标准电闸箱，并采取防雨、防潮措施。电气设备应根据地区或系统要求，做保护接零，或做保护接地，不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地。必须由持有合格证件的专职电工，负责现场临时用电管理及安拆。对新调入工地的电气设备，在安装使用前，必须进行检测测试。经检测合格后方能投入使用。专职电工对现场电气设备每月进行巡查，项目部每月对施工用电系统、漏电保护器进行一次全面系统的检查。配电箱设在干燥通风的场所，周围不得堆放任何妨碍操作、维修的物品，并与被控制的固定设备距离不得超过3m。安装和使用按“一机、一闸、一箱、一漏”的原则，不能同时控制两台或两台以上的设备，否则容易发生误操作事故。配电箱应标明其名称、用途，并做出分路标志、门应配锁，现场停止作业1h以上时，应将开关箱断电上锁。照明专用回路设专用漏电保护器，灯具金属外壳做接零保护，室内线路及灯具安装高度低于2.5m 的应使用安全电压。在潮湿和易触电及带电体的照明电源必须使用安全电压，电气设备架设设或埋设必须符合要求，并保证绝缘良好，任何场合均不能拖地。线路过道应按规定进行架空或埋地，破皮老化线路不准使用。使用移动电气工具和砼振捣作业时，必须按规定穿戴绝缘防护用品。凡是从事与使用电气设备、工具有关的施工作业时，必须实行电工跟班作业。第二节 长大隧道施工的预测预报技术在地质条件复杂的山区建设隧道，隧道周围及工作面前方的工程地质和水文地质情况对隧道施工的质量和安全关系重大。不良地质条件极容易引起隧道坍方、突泥涌水，不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难，也常常因突发事故导致人身伤亡、设备损失、工期延误，从而造成巨大的经济损失。由于隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。大量的隧道工程建设实践表明，由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料作出的设计与实际不符的情况屡有发生， 因此，隧道工程师必须熟悉各种隧道施工的工程地质预测预报技术，了解各自的特点。才能真正在施工过程中作好“预控”。现在有些单位还配备了相应的工程地质预测预报仪器设备，这对于在隧道施工期间，采用各种技术、手段和方法对隧道掌子面前方地质条件进行及时准确的预测，可以提前采取预防措施，避免灾害的发生或在一定程度上减少因灾害造成的损失，保证隧道施工的安全。一、工程地质预测预报与监理的主要内容隧道工程地质超前预报是对隧道掌子面前方可能存在的足以影响施工人员安全、施下进度（工期）、工程结构稳定的不良地质体（带）的位置、规模及其性质进行科学的预测预报，工程地质预测预报的主要内容有： 1、断层及其影响带、节理密集带的位置、规模及其性质； 2、软弱夹层的位置、规模及其性质； 3、岩溶层的位置、规模及其性质； 4、不同岩类间接触界面位置； 5、废弃矿巷的分布及其与隧道的关系； 6、工程地质灾害可能发生的位置和规模； 7、隧道围岩级别变化； 8、隧道涌水水压及水量。 二、工程地质预测预报的技术 （一）地质法包括掌子面编录预测法、地面地质体投影法、断层参数法等。主要根据隧道施工期掌子面地质条件，如岩体结构面产状及发育状况、岩体破碎程度、岩石变质程度等特征，结合地表地质调查结果，采用相关分析(包括结构面统计分析、构造相关分析等)进行超前预报。主要预报掌子面前方存在的断层、不同岩类间的接触界面、隧道前方围岩的稳定性及失稳破坏型式等。地质法隧道施工期地质超前预报是最早开展的，也是其它超前预报方法的基础。在大秦铁路军都山隧道采用的是地质法结合钻孔测试法。 （二）超前导坑（超前平行导坑或隧道）法该法利用已有隧道、超前导坑、超前平行导坑或隧道所遇地质情况对隧道进行施工期地质预报，这是隧道施工期地质预报的一种常用方法，特别是当两平行隧道间距较小时利用超前平行隧道所遇地质情况预报效果更佳。大瑶山隧道施工采用了超前平行导坑法，秦岭隧道则采用了超前平行隧道法。 （三）超前水平钻孔法超前水平钻孔法是隧道施工期地质超前预报方法中最直接的方法。通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石(体)的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料。 采用此方法不仅可以确定隧道掌子面前方地质情况，而且可以起到探水的作用。在渝怀铁路圆梁山隧道大量采用了该方法，超前水平钻孔总长度达到了2900 m。 （四）超前钻孔声波测井及跨孔声波透视（包括CT）利用凿岩台车在隧道施工掌子面加接钻杆施作微倾角超前钻孔，采用声波探测技术，通过孔中测井或跨孔声波测试结果来进行隧道掌子面前方地质条件的超前预报。在大瑶山隧道采用了孔中测井或跨孔声波透视法。受钻孔的限制，该方法目前已发展为声波CT法。随着计算机技术的广泛应用和声波CT专用软件的成功开发，在原有跨孔声波测试基础上开发的岩土声波CT层析成像法已开始应用于隧道施工期地质超前预报。（五）波反射法 该法利用声波、超声波、地震波及电磁波在地层中传播、反射，通过信号采集系统接收反射信号，判释隧道掌子面前方反射界面（断层、软弱夹层等）距隧道掌子面的距离来进行隧道施工期地质超前预报。该方法是目前广泛采用的TSP, HSP和地震反射（负视速度法）预报方法均属波反射法。 （六）波反射层析成像法波反射层析成像法是近年来发展起来的一种隧道施工期地质预报方法，采用反射地震层析成像(TRT，美国NSA工程公司)已成功地进行隧道掌子面前方岩脉、岩溶洞穴、废弃矿巷、富水破碎带和断层的预报，应用反射电磁波成像等波反射层析成像法进行隧道施工掌子面前方地质预报亦有所报道。（七）综合超前地质预报方法 目前，常用的预报方法有：地面地质调查法、地质雷达、TSP 等。受各种条件的限制，不同的地质超前预报方法有各自的优缺点。地面地质调查法是长期超前地质预报方法。它是运用地下地表构造的相关性原理，对隧道周围的不良地情况进行宏观和较为粗略的预报，预报距离可以达到 200 m 以上。它有可靠的理论基础，适用性强，成本低，但仅靠有限之“见”难以预报较大范围内的地质情况，特别是在地层岩性变化极为复杂(如强烈褶皱地层)的隧道中预报的难度很大。地质雷达是短期超前地质预报方法。它分辨高、无损伤、探测和数据处理快、机动灵活，但其预报距离较短，只能预报掌子面前方 1030 m 以内。而且很难克服施工隧道内的干扰因素，影响探测成果的准确性，而较准确预报距离往往只有十几米。TSP 是长期超前地质预报方法之一。它利用地震波在不均匀地质构造中产生的反射波特性来准确预报隧道施工前方 150 范围内的地质条件和岩石特性变化；同时，还可以提供杨氏模量、泊松比等岩石力学参数，也可预测围岩级别，从而更清晰地反映前方的地质状况，为信息化施工顺利进行奠定基础。现在 TSP 已经被国内外广大技术人员和工程单位广泛采用。但它探测费用高；对隧道施工有细微干扰；受探测人员专业技术水平限制；存在多解性特点。在探测成果图中，断层、节理、软弱岩层界面，都以相近的异常带形式出现，差别甚小，在经验不足或解释水平不高的情况下很难区分。 从以上 3 种方法及目前国内外情况可知，各种方法都有优缺点，但提高预报的准确性和及时性仍是国内外隧道工程地质界需要解决的技术难题。因此，有必要提出一种新的预报手段，提高预报精度，及时有效指导隧道施工，完善信息化施工技术。 综合预报手段是以上述 3 种预报方法为基础，以系统科学理论为指导，配合科学的信息化管理技术，建立起来的预报手段。它联合以上 2 种或 3 种预报方法，根据其获得的信息，建立该隧道的工程信息数据库，利用反映介质相同或相似特性的不同方法之间的综合解释，最大限度地消除解释的非唯一性，推断以及分析前方的不良地质情况；同时它能够根据跟踪预报的结果及时的提供预测信息，从而为重大隧道工程提供理想的预报效果。三、工程地质预测预报的仪器多样化1、长距离预报用仪器 TSP202隧道地质预报仪、TSP203隧道地质预报仪、H SP-16通道地质预报仪、FY-20型浅层地震仪等均作为长距离预报用仪器。2、中短距离预报用仪器 ZGS系列智能工程声波探测仪、24道地震仪、地质雷达(KDL-3型矿用地质雷达、GPR) 、HY-303红外线探测仪等均作为中短距离预报用仪器。 上述仪器中，TSP、地质雷达主要为国外引进，地震仪、HSP-16通道地质预报仪、ZGS系列智能工程声波探测仪、FY-20型浅层地震仪、HY-303红外线探测仪为国产仪器。 归根结底，所有采用物探方法对隧道施工掌子面前方地质情况预报，都是对隧道施工掌子面前方地质界面位置的预报，对界面性质、界面处可能发育的不良地质现象、可能出现的地质灾害的预报仍然需要结合对隧道地表及洞内地质调查、地表与洞内构造相关性分析、地质作图等及施工地质预报人员丰富的地质知识和经验来判断确定。隧道施工地质工作是对整个隧道工程所处地质环境的宏观把握。通过熟悉隧道设计文件资料，了解隧道所处工程地质、水文地质环境条件，初步掌握隧道穿越地层岩性及其分界面分布、构造发育分布及性质；再通过补充地质调查，确认隧道设计文件资料的准确性，补充完善隧道设计文件资料，是确定隧道施工地质预报的重点段、提高隧道施工地质预报准确率的重要保证。开展隧道施工期洞内地质调查、掌子面地质素描，则是充分利用开挖揭示的隧道地质情况，提高隧道施工地质预报准确率的重要保证。 以地质法为基础，以地球物理探测方法为手段的隧道综合地质超前预报方法，已成为隧道工程界的共识并得到广泛的认同。四、长大隧道施工的工程地质预测预报技术展望尽管隧道地质超前预报无论是预报方法还是技术手段（设备及分析处理软件）都得到了前所未有的发展，但在预报内容方面基本上仍然处于对界面（断层及断层破碎带、软弱夹层、不同岩层分界面、地层分界面、岩溶洞穴等）位置的预报，特别是采用物探方法进行地质超前预报，对隧道施工掌子面前方地下水状况、岩溶洞穴充填物及其性质、煤层采空区的预报尚处在摸索研究的阶段，而隧道施工涌水、岩溶涌水、涌泥涌砂等灾害严重影响施工的正常进行，已成为常见灾害。因此，对隧道施工掌子面前方地下水状况、岩溶洞穴充填物及其性质的预报，必将成为今后隧道施工期地质超前预报研究的重要课题。在末来的隧道施工期地质超前预报中，以地质方法为基础的集各种方法之长的综合超前预报方法将越来越显示出其优越性。重大隧道工程、重点地段（地层变化极为复杂、大型构造断裂、岩溶发育）采用超前水平钻孔结合声波CT预报，一般隧道地段采用波反射法预报。可以预见，TRT、核磁共振(NMR)、地（岩）温变化监测等新技术将从研究阶段进人到隧道施工掌子面前方地下水状况预测预报的实施阶段。第三节 桥梁健康与安全监控 一、桥梁健康与安全监测意义桥梁是投资巨大使用期期长的大型基础设施，因此其使用的安全性对桥梁本身及其国民经济有着举足轻重的作用。在其运营过程中，由于荷载作用、疲劳效应和材料老化等不利因素的影响，桥梁结构将不可避免的产生自然老化现象，损伤积累，甚至导致突发事故，为此对桥梁等大项基础设施进行健康监测，可以随时掌握桥梁的健康状态，使大桥的养护维修工作更具有理论指导性。建立起信息管理数据库和监测反馈系统，通过结构的参数识别，及时发现缺陷和损伤，使桥梁的可靠性评估工作标准化和规范化。尤其重要的一点是，监测所得的数据和分析结论对于桥梁结构的设计和建造者来说都是十分宝贵的资料，这些监测资料可以提高人们对于大型复杂结构的认识，为以后的设计和建造提供依据。 桥梁健康与安全监测应该满足以下目的：(1) 通过对使用中桥梁的跟踪检查及其所处环境的监测及时查明结构现存缺陷和质量衰变，并评估分析其在所处环境条件下可能发展势态及其对结构安全运营造成的可能潜在威胁，为养护需求，养护决策采用提供科学的依据，以达到运用有限的资金获取最佳的效果，确保结构安全运营的目的。也即是设定结构的安全预警线，当结构处于“亚健康”状态时，及时提醒管理者进行针对性的检查，并加强相应的养护维修。(2)设定结构安全预警值。对大桥结构的健康状态、结构安全可靠性进行评估，进而给大桥管理者提供等级预警信息。当桥梁性能退化，超过预警值时，能给出警报，提示需对结构进行及时的安全检查和维修。(3)给出特殊事件交通管制措施控制值。对于台风、地震等特殊环境条件给予预警，以提示管理者进行车辆通行的限制。(4)论证设计、施工两阶段的各种设计假设和设计参数的有效性，对设计和施工进行后验证。研究桥梁处于长期运营状态下的力学性能和物理性能的改变，同时也可以为桥梁的健康与安全监测提供宝贵的数据和经验。总之，通过建立一个先进实用桥梁健康与安全状况监测系统，实时掌握桥梁运营状况。实现大桥服务水准的实时安全报警，合理配置大桥养护维修资源，为降低桥梁运营维护成本提供科学的依据，保证大桥检查维修策略制订具有针对性、及时性和高效性。二、桥梁健康与安全监测内容（一）健康项目需求分析大桥健康与安全监测系统需要考虑多种因素，全面了解桥梁的状况才能建立一套在桥梁运营期真正适应的系统。健康系统首先必需考虑桥梁结构型式的特点，吸取设计单位有关意见，针对不同的桥