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關鍵詞:日照綠茶;浸提條件;茶味水;茶多酚;加工工藝
中圖分類號:R284.2文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)10-2401-03
The Extraction Conditions and Processing Technology of Tea-taste-water
WANG Hui, MENG Xian-lei, FAN Chen
(Department of Food Science and Engineering,Liaocheng University,Liaocheng 252059,Shandong,China)
Abstract: Using high-quality green tea as material, a series of review processes including sampling, extraction, blending was conducted. The processing technology and formula of tea-taste-water were discussed. The results showed that the optimal conditions of the extractions were the ratio of tea to water 1∶50, the temperature 80 ℃ and extracting 25 min. The optimal recipes of tea-taste-water were per 1 000 mL tea-taste-tea containing 300 mL tea-water, 8 mL green tea flavor, 20 g sucrose.
Key words:Rizhao green tea; extraction conditions; tea-taste-water; TP; processing technology
基金項目:國家自然科學基金項目(30771374)
中國茶文化源遠流長,聞名世界。茶飲料是中國的傳統(tǒng)飲料,是一種健康的保健飲品,各種各樣的茶飲料深受廣大消費者的喜愛。茶飲料是指以茶葉的萃取液、茶粉、濃縮液為主要原料加工而成的飲料,具有茶葉的獨特風味,含有天然茶多酚、咖啡堿等茶葉有效成分,兼有營養(yǎng)、保健功效,是清涼解渴的多功能飲料[1]。茶多酚指標是茶飲料中的特征性指標,并且是茶飲料標準中的強制性指標,不同類型的茶飲料其茶多酚和咖啡因的含量必須達到相應水平,否則就不能被稱為茶飲料。對于茶多酚含量達不到要求的產(chǎn)品,可劃歸為“茶味”飲品。茶味水就是其中的一類,其質(zhì)地接近于水,有清淡茶味,無色或者色澤很淡[2]。從長遠的觀點看,茶味水是可以與碳酸飲料相抗衡的產(chǎn)品,其特點是天然、保健且能解渴,符合現(xiàn)代人崇尚天然、追求健康保健的消費心理需求。試驗以優(yōu)質(zhì)日照綠茶為原料,對茶湯的浸提條件及茶味水的加工工藝及配方進行了探討,以期為茶味水工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。
1材料與方法
1.1材料
原料:市售優(yōu)質(zhì)日照綠茶,蔗糖。試驗試劑與儀器設備:酒石酸亞鐵溶液,pH 7.5的磷酸鹽緩沖溶液;儀器設備有分光光度計、恒溫水浴鍋、電子天平、封蓋機、殺菌機。
1.2試驗方法
1.2.1茶味水的生產(chǎn)工藝流程
綠茶香精及其他輔料
日照綠茶取樣浸提過濾配料脫氣灌裝封口滅菌冷卻包裝成品
1)綠茶取樣。選用當年新產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)日照綠茶,先用磨碎機將樣品磨碎,棄除大片,再磨碎其余部分作為試樣。用電子天平稱取試樣3 g放入錐形瓶[3]。
2)浸提。用不銹鋼鍋將去離子水加熱到所需溫度,量取所需體積迅速倒入錐形瓶并放入恒溫水浴鍋靜置并間歇攪拌[4,5]。
3)過濾。浸泡一定時間后,用200目篩對其進行過濾,除去茶渣。
4)調(diào)配。在茶湯中加入一定量的綠茶香精、蔗糖、水等物質(zhì)進行調(diào)配。
5)灌裝、殺菌。先將飲料瓶、蓋洗凈、瀝干并在100 ℃下烘干20 min;再將調(diào)配好的茶味水加熱到70~80 ℃,灌裝并封蓋,然后在高壓蒸汽鍋內(nèi)115 ℃下殺菌20 min,取出后分別在80、50 ℃及自來水中分段冷卻至室溫,檢驗后貼標,即得茶味水成品[6,7],用酒石酸鐵比色法測定茶樣中茶多酚含量[8]。
1.2.2茶湯最佳浸提條件采用三因素三水平設計正交試驗,因素與水平見表1。以茶湯的感官評分為指標確定最佳浸提條件。
1.2.3茶湯的感官評定邀請10名品評師對茶湯進行感官評分, 滿分為100分, 其中湯色10 分、香氣30分、滋味40分、體態(tài)20分,感官評分標準見表2。
1.2.4茶味水最佳配方的正交試驗確定 分別取一定量的茶湯、綠茶香精、蔗糖,最后用去離子水定容至1 000 mL,設計三因素三水平正交試驗(表3),以茶味水的感官評分為指標確定最佳配方。
1.2.5茶味水感官評定邀請10名品評師按表4的標準對不同處理茶味水的氣味及風味協(xié)調(diào)性評分(各指標滿分均為10分),確定得分最高的處理為茶味水的最佳配方。
2結果與分析
2.1茶湯最佳浸提條件
茶湯的正交試驗結果見表5,由表5可知影響茶湯感官品質(zhì)的各因素的主次順序是溫度、時間、茶水比,最佳組合為A2B2C3,即茶水的質(zhì)量體積比為1∶50,在溫度為80 ℃、浸泡25 min時茶湯質(zhì)量最好,而且此組合下生產(chǎn)出的茶湯中茶多酚的含量也非常理想。
2.2茶味水配料及審評結果
茶味水的正交試驗結果見表6,由表6可知,最佳組合為A3B1C2,即每1 000 mL茶味水茶湯用量為300 mL,綠茶香精8 mL,蔗糖20 g時生產(chǎn)出的茶味水口感最好。
3結論與討論
茶味水生產(chǎn)工藝流程可大體分為三步,即茶湯的制備,茶味水的調(diào)配,茶味水的審評。茶湯制備的最佳條件為茶水比為1∶50,溫度80 ℃,浸泡25 min;茶味水的最佳調(diào)配為每1 000 mL茶味水茶湯用量為300 mL,綠茶香精8 mL,蔗糖20 g。
在茶湯的制備過程中,其他條件不變的情況下,茶湯中茶多酚的含量隨著溫度的升高逐漸遞增,隨煮茶時間的延長呈現(xiàn)增大趨勢。隨著煮茶溫度的升高和時間的延長,茶湯的氣味越來越濃,湯色越來越深,滋味也越來越重。
對于茶味水的調(diào)配,茶湯量的選擇很關鍵,因為它直接關系到茶味水中茶多酚的含量以及茶味水的口感,含量過多則不能稱為茶味水,含量過少就使其保健意義及口感大打折扣。此外,茶味水注重“水”的概念,顏色質(zhì)地都與水接近,因此茶湯量的多少還會影響到茶味水的顏色。對于其他的添加物質(zhì)如蔗糖、綠茶香精,也要掌握其用量,蔗糖過多,會使產(chǎn)品過于甜膩,清爽口感降低,添加過少會使其口感過于清淡。綠茶香精添加過多會使香味過濃而有背于研發(fā)的初衷,而添加過少,產(chǎn)品的茶味太淡,不能吸引消費者。
參考文獻:
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【關鍵詞】 衍生; 金融工具; 內(nèi)涵; 條件
一、衍生金融工具的內(nèi)涵
我國2006年了《企業(yè)會計準則第22號――金融工具確認和計量》。新準則共八章五十八條。
(一)金融工具定義
第二條規(guī)定:金融工具,是指形成一個企業(yè)的金融資產(chǎn),并形成其他單位的金融負債或權益工具的合同。
(二)衍生工具的定義
第三條規(guī)定:衍生工具,是指本準則涉及的、具有下列特征的金融工具或其他合同:1.其價值隨特定利率、金融工具價格、商品價格、匯率、價格指數(shù)、費率指數(shù)、信用等級、信用指數(shù)或其他類似變量的變動而變動,變量為非金融變量的,該變量與合同的任一方不存在特定關系;2.不要求初始凈投資,或與對市場情況變化有類似反應的其他類型合同相比,要求很少的初始凈投資;3.在未來某一日期結算。衍生工具包括遠期合同、期貨合同、互換和期權,以及具有遠期合同、期貨合同、互換和期權中一種或一種以上特征的工具。
綜上所述,衍生金融工具是一種運用債券、股票等金融資產(chǎn)交易的新的融資技術。從財務會計的觀點來看,它就是指尚未履行或正在履行之中的合約,是由傳統(tǒng)金融工具衍生而來的一種投資工具。與其它融資工具不同的是,衍生工具本身并不具有價值,其價格是從可以運用衍生工具進行買賣的股票、債券等有價證券的價值中衍生出來的。這種衍生性給予這種新的融資工具以廣泛的運用空間和靈活多樣的交易形式。目前,在國際金融市場上最為普遍應用的衍生工具包括遠期合約、金融期貨、期權、互換。
二、衍生金融工具的特征
(一)衍生金融工具的產(chǎn)生以合約為基礎
合約雙方的權利和義務在簽訂合約之日起便基本確定,不需要或只需要少量初始凈投資,而交易卻要在將來某一時刻才能履行或完成。
(二)衍生金融工具的收益具有較高的不確定性
衍生金融工具所產(chǎn)生的收益,來自于標的物價值的變動,即約定價格與實際價格的差額,將隨著未來利率、證券價格、商品價格、匯率或相應的指數(shù)變動而變動。
(三)強有力的財務杠桿作用和高度的金融風險形影相隨
金融理論中的杠桿性是指以較少的資金成本可以取得較多的投資,從而提高收益的操作方式。在運用衍生金融工具進行交易時,只需按規(guī)定交納較低的傭金或保證金,就可從事大宗交易,以小搏大。但是,伴隨巨大收益的是巨大的風險,一旦預測有誤,出現(xiàn)金融風險,就可能使投資者遭受嚴重損失,甚至危及整個金融市場的穩(wěn)定。因此,交易者可以利用不同市場價格的差異,從低價市場買入,在高價市場賣出從而獲利。雖然國際金融市場有全球一體化的傾向,各市場間的價格差異不大,但由于衍生金融工具的巨額成交量,故而套利和投機者仍有可觀的利潤。投機者的出現(xiàn)既活躍了衍生金融市場,又在一定程度上擾亂了國際金融市場。市場的變幻莫測和交易者的過度投機,使許多人獲得巨額利潤,也使許多參與者遭受損失甚至破產(chǎn)。根據(jù)巴塞爾銀行委員會的聯(lián)合報告,衍生金融工具涉及的主要風險有:市場風險、信用風險、流動性風險、操作風險、結算風險、法律風險。
(四)衍生金融工具的價值具有較強的波動性
傳統(tǒng)意義上的資產(chǎn),其價值決定于社會必要勞動量的多少,具有相對穩(wěn)定性,價格圍繞價值波動,幅度不會很大。衍生金融工具交易中的金融資產(chǎn)則完全不同,其具有較強的價值波動性。當某項衍生金融工具能明顯降低某項基礎工具上的風險時,其價值也相應提高;反之,如果某項衍生金融工具已不能降低風險或帶來任何利潤時,它就沒有價值。進一步地講,其不能帶來任何利潤反而可能導致巨額損失時,其價值也就是相應的“負數(shù)”,這是傳統(tǒng)意義上的資產(chǎn)和負債所不具備的。
(五)產(chǎn)品設計高度靈活
金融衍生產(chǎn)品種類繁多,可以根據(jù)客戶所要求的時間、金額、杠桿比率、價格、風險級別等參數(shù)進行設計,讓其達到充分保值避險等目的。然而,由此造成這些金融衍生產(chǎn)品難以在市場上轉讓,故其流動性風險也極大。
三、衍生金融工具條件的應用
新會計準則對于衍生金融工具給出了三個條件,只有同時滿足三個條件的合同才可以被確認為衍生工具。即合同價值隨基礎變量的變動而變動;不要求初始凈投資,或與對市場情況變化有類似反應的其他類型合同相比,要求很少的初始凈投資;在未來某一日期結算。在實際工作應用中,如何按照符合衍生工具的三個條件來判斷一項金融工具是否屬于衍生工具,下面以利率互換為例,說明這三個條件的應用。
例1,A公司與B公司簽訂了一項利率互換合同,該利率互換合同要求A公司按8%的固定利率支付,同時收取3月期的倫敦銀行同業(yè)拆借利率(按季調(diào)整)的變動金額。固定和變動金額都是根據(jù)本金的名義金額確定。A公司與B公司可以選擇不交換本金,A公司根據(jù)8%和三個月期倫敦銀行同業(yè)拆借利率之間的差額每個季度支付或收取一筆現(xiàn)金凈額,或者也可以選擇交換本金,按總額結算。不管采用哪種方式,該合同都符合衍生工具的定義,因為合同價值隨著基礎變量(倫敦銀行同業(yè)拆借利率)的變動而變動,同時沒有初始凈投資,并且在未來某一日期結算。
例2,C公司和D公司簽訂了一份五年期的利率互換合同,名義本金為1 000萬元的支付固定利率款項,收取變動利率款項的利率互換。互換中變動利率部分以3個月期的倫敦銀行同業(yè)拆借利率為基礎,每季度調(diào)整一次?;Q中固定利率部分的利率是每年8%,C公司在初始時預付了該互換中400萬元的固定義務(使用市場利率進行折現(xiàn)),同時保留了在互換期內(nèi)以基于3個月期倫敦銀行同業(yè)拆借利率(按季調(diào)整)對1 000萬元的名義本金收取利息的權利。在該合同中,利率互換的初始凈投資遠遠小于計算變動部分的變動應付額的名義本金。該合同要求的初始凈投資額小于預計對市場因素變動有類似反應的其它合同所要求的初始凈投資。合同的最終結算日在未來,且合同價值隨著倫敦銀行同業(yè)拆借利率指數(shù)的變動而變動,因此,該合同符合衍生工具的定義。
由以上兩個例子可以看到,一項合同要作為衍生工具來核算,那么準則中所列的三個條件缺一不可。
【參考文獻】
一、概況
當前國內(nèi)很多地方都在城市地下鐵道工程,相繼出現(xiàn)了深度超過15m的深基坑工程。由于工程地質(zhì)和水位地質(zhì)條件的復雜多變和周邊環(huán)境的不利影響,造成許多深基坑出現(xiàn)了事故和質(zhì)量問題。我在天津參加地鐵施工9年多,親眼看到了這些情況。
天津地區(qū)的地質(zhì)條件比較復雜。天津位于渤海西岸,華北平原內(nèi)的海河河口,地貌以沖積平原為主,地勢平坦。天津市第四系分布廣、厚度大,埋深500-550m。天津市區(qū)地層不僅呈現(xiàn)陸相和海相沉積交替出現(xiàn)的特點,還呈現(xiàn)出沉積物的多源性和沉積環(huán)境的多變性。其結果是,地基中的隔水層(粘性土)厚度較小,分布不連續(xù),相隔不遠就出現(xiàn)了缺口;而透水層多由粉土和粉細砂構成,極易發(fā)生滲透破壞。
第四系地下水是地質(zhì)演化的結果,可分為四個孔隙含水層。
其中第一含水層為潛水含水層由雜填土、粉土、粘土和粉砂組成。初始地下水位埋深約為1-2m。
第二含水層為微承壓水層,主要為粉土、粉細砂,初始水位埋深2-3m。
第三含水層為微承壓水層,主要為粉土、粉細砂。初始水位埋深3-4m。
第四含水層為微承壓水層,主要為粉土、粉細砂。初始水位埋深大于10m。
上述各個含水層之間均互相具有水力聯(lián)系。從第二和第三層承壓水初始水位相差不大來看,也可看出二者聯(lián)系很密切。
根據(jù)筆者的體會,天津地區(qū)由于交互沉積的特點,地面以下30m以內(nèi)的地層中,粘性土隔水層厚度很薄,且很多地段缺失;粉土、粉細砂厚度很大,有的地段超過60-70m。這些導致基坑底部承壓水突涌問題很大;導致地連墻深度加大。有的基坑深度不到20m,而地連墻深度卻達到60m。
天津自2001年開始修建地鐵以來,已經(jīng)開通了1、2、3、9號線,還有四五條線正在施工。由于地質(zhì)條件復雜和承壓水的嚴重影響,已建工程中發(fā)生了一些這樣或那樣的工程事故和質(zhì)量問題,從總的方面來看,絕大多數(shù)都是因為對地下水認識不足而引起的。
比如1號線的某車站(見圖1),就是因為地質(zhì)勘察深度不夠和對承壓水認識不深,造成了基坑突涌和居民搬遷的事故。
還有如3號線的某車站(見圖2),其支護地連墻墻底懸在粉細砂透水層中。在承壓水(水頭21.7m)作用下,基坑底部下面的5.7m厚的粘土不足以壓住承壓水的浮托力;基坑還未挖到底,就發(fā)生了嚴重的突涌冒砂,周邊的小區(qū)樓房迅速沉降偏斜,不得已只好把商品混凝土運來,倒在基坑中,直到達到2.5m厚,才制止了事故。這是因為設計失誤而造成了基坑事故。
在天津,還有不少類似的基坑事故, 分析這些基坑事故的原因,主要有以下幾點:
1、勘察工作不細,工作深度不夠;特別是對承壓水認識不足。
2、設計規(guī)范和設計方法有問題。目前的建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ120-99)已經(jīng)不能適應目前的基坑工程現(xiàn)狀;而根據(jù)這個規(guī)程作出的設計也難免有失誤。
3、基坑工程施工本身質(zhì)量沒有達到預期的效果,出現(xiàn)了很多缺陷和漏洞。
4、基坑的設計和施工沒有充分考慮周邊環(huán)境的影響,防控措施不當。
5、運行管理失誤。比如沒有及時解決水泵供電中斷或堵塞問題。
由于采取了各種防護措施,我們所在的3號線紅旗南路車站,多年來一直比較安全地進行施工,沒有出現(xiàn)大的問題。
二、地鐵深基坑工程的設計施工優(yōu)化
由于天津地質(zhì)條件的特殊性,地鐵建設、設計、施工和科研部門,多年來一直在探索減少基坑事故、提高工程施工效率、保證工程安全的方法和措施。對于影響深基坑安全的基坑滲流問題,給與了特別關注。
(一)坑底的滲流穩(wěn)定計算方法
1、如何判斷坑底抗浮穩(wěn)定性
(1)目前有幾種計算坑底抗浮的方法,多是以上部荷重與下部浮托力相平衡且有一定安全系數(shù)來考慮的。實際上這只是一種平衡(即荷載平衡)。由于土的凝聚力不同而造成的內(nèi)部抗?jié)B透能力不同,所以還需要核算第二種平衡條件,也就是滲透比降的平衡問題。
(2)目前,基坑的平面尺寸已經(jīng)做得很大,例如長度可達上千米,寬度可達200米以上,基坑面積十幾萬~二十幾萬㎡,基坑深度可達40~50m,基坑內(nèi)部有幾百根~上千根大口徑的深樁和很多降水井。這樣的基坑,從空間來看,其工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件變化相當大,而且被人為切割、穿插,帶來很多不確定性和風險;故必須考慮一定的安全系數(shù)來提高工程安全度。
(3)如何選取坑底地基抗浮安全度?
對這個問題,要采取具體問題具體分析的方法來解決。
①如果基坑規(guī)模很小,深度不是很大,坑底土質(zhì)好且連續(xù)的臨時性基坑,則抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)等于1.0,也是可以施工的。
②對于特大型基坑,特別是一些濱河、濱海地區(qū)的基坑,由于海相、陸相交叉沉積,造成不透水層出現(xiàn)缺口漏洞,又受到承壓水頂托時,基坑的安全風險很大,宜取較大的安全系數(shù),最大可取2.5。
③對于巖石基坑,則應根據(jù)基坑底部位于殘積土和風化層中的位置和承壓水頭的太小,來選取適當?shù)目垢“踩禂?shù),總的來看,可略小些。
2、地基土抗承壓水突涌穩(wěn)定性的核算
(1) 三種計算情況
①坑底表層為不透水層。
②上部不透水層全部被挖除,基坑底和地連墻底直接位于透水層中。
③成層(互層)地基情況。
(2)計算內(nèi)容
核算地基土的抗承壓水突涌的穩(wěn)定性,要進行兩個方面的核算:
①外部荷載平衡計算,即上部土的飽和重應大于承壓水的浮托力;并保持有一定的安全系數(shù)。
②在土體內(nèi)部滲流計算,它的滲透坡降應當小于允許的滲透坡降。
要核算承壓水沿地連墻內(nèi)壁的貼壁滲流計算,核算出口穩(wěn)定性。通常情況下,這種貼壁滲流不受控制的。
(二)設計施工優(yōu)化效果
紅旗南路基坑經(jīng)過設計施工優(yōu)化,特別是把地連墻由28.9m加長到40.7m以后,在施工過程中又采取了多種防范措施,整個3號線的基坑施工順利完成。
三、深基坑工程突涌水處理經(jīng)驗
(一)基坑底突水的處理
由于本深基坑工程地質(zhì)條件非常復雜,有些情況難以預料,需要我們及時加以分析和處理。經(jīng)過多年的施工及應急搶險處理的經(jīng)驗,總結出以下幾點解決地鐵施工滲漏水處理經(jīng)驗:
1、對于高壓大流量滲漏水,應先引流減壓再局部集中處理最后完全封堵。不宜直接采用直接回填混凝土的方案。涌水點插入引流管(直徑30mm~100mm),一般選用塑料管就可以,對于壓力和流量特別大的涌水處理應采用專門的引流管和管口封閉器
2、土方開挖前,應加強對降水井運行的觀察并做好各種數(shù)據(jù)的采集和分析,若有異常,查找原因,預測可能出現(xiàn)的情況、制定相應處理方案,對土方開挖做到心中有數(shù)。
3、開挖前須由五方(建設、勘測、設計、監(jiān)理、施工)確認開挖范圍有無勘探孔,如有勘探孔必須制定專項方案。
4、基坑土方開挖遵循“先探后挖”的原則,地鐵土方開挖作業(yè)時應加強對開挖面的觀察,發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施。一般的滲漏發(fā)展都有一個過程,提前處理往往可以減少經(jīng)濟損失。對各種鉆探孔周圍土方進行開挖時,需特別留意鉆探孔的情況。
5、采用水泥水玻璃雙液注漿時當出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象時,漿液配合比應根據(jù)情況適時調(diào)整至合適配比。在同一條件下,水泥中硅酸三鈣越多、水泥漿水灰比越低、水玻璃溶液濃度越低、水玻璃溶液與水泥漿的比例越小,漿液膠凝時間越短。
6、加強現(xiàn)場應急搶險物資儲備、應急搶險人員組織,特別是在特殊氣候條件下(雨夜、冬季)現(xiàn)場組織搶險工作。
7、對于地質(zhì)水文情況較為復雜的工況,涌水的具體情況和主要原因分析十分困難,這給確定搶險處理方案也增加了難度。
8、對于基坑圍護結構中部的滲漏或涌水,采用雙液注漿處理時,根據(jù)不同的地質(zhì)條件確定注漿深度,往往以隔水層基底以下2~3m控制。
9、基坑開挖時必須遵循時空效應理論,做到“按需降水、分層開挖、及時支撐、快速封閉”。
1.概況
杭州至長沙鐵路客運專線為350km/h的高速鐵路,其接入長沙南站的西北下行聯(lián)絡線羅家一號隧道下穿新建杭州至長沙鐵路正線曾家?guī)X一號隧道,曾家?guī)X一號隧道進口里程DK913+680,出口里程DK913+852,隧道全長172m。羅家一號隧道為單線隧道,全長1040m,兩隧道立體交叉,交叉位置在曾家?guī)X一號隧道出口向進口方向35m處,平面交叉角度為23°。上部曾家?guī)X一號隧道,隧道開挖面積達152.4m2,埋深2-12m。下部羅家一號隧道拱頂標高距離上部曾家?guī)X一號隧道隧底標高僅1.3m。屬于淺埋條件下超近距離立體交叉大斷面隧道工程。交叉隧道穿越地層屬于Ⅴ級泥巖地質(zhì)。曾家?guī)X一號隧道與羅家一號隧道位置關系如圖1 -1~圖1-2所示。
圖1-1 隧道關系意圖
圖1-2 隧道位置三維示意圖
2、施工工藝原理
2.1施工順序
運用工程類比、全斷面無支護開挖數(shù)值模擬、臺階法加支護開挖數(shù)值模擬三種研究方法,經(jīng)過對圍巖和襯砌結構位移場、應力場以及圍巖塑性區(qū)的對比分析,本工程先施工羅家一號隧道,并將二次襯砌全部施工完成后,再進行曾家?guī)X一號隧道的施工。
2.2超前預支護
羅家一號隧道在NXDK1+790.00~NXDK1+825.00里程段采用明挖法施工,因此羅家一號隧道開挖洞口距離交叉位置僅35m,而曾家?guī)X一號隧道距離交叉位置為15m。羅家一號隧道施工前對邊仰坡進行噴錨支護,錨桿長度為6.0m,噴射混凝土厚度為10cm,洞口采用47根φ108、73m長管棚超前預支護。上部雙線隧道洞口采用47根φ108、43m長管棚超前預支護。解決了地表沉降、裂縫和易坍塌的難題,使施工安全得到保證。
2.3開挖工法
先施工的羅家一號隧道采用上下短臺階法進行開挖,開挖采用弱爆破開挖,每循環(huán)進尺不大于0.6m。后施工的曾家?guī)X一號隧道采用三臺階臨時仰拱法施工,由于埋深淺,且立體交叉的羅家一號隧道已完成,為了圍巖穩(wěn)定和羅家一號隧道安全,曾家?guī)X一號隧道采用機械開挖,每循環(huán)開挖進尺不大于0.6m。
2.4監(jiān)控量測
地表每10m設1排監(jiān)測樁,間距為2.5m,每排設5個監(jiān)測點。洞內(nèi)每5m為1個監(jiān)測斷面,每個斷面設5個監(jiān)測點,分別為拱頂下沉監(jiān)測點和邊墻收斂點。在開挖后的3~6h內(nèi)進行初始值測量,測量頻次嚴格按《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程規(guī)范》(TB10121-2007)要求進行,用監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工。
2.5封閉成環(huán)
開挖完成后要盡早封閉成環(huán),仰拱距離掌子面不得大于30m,拱墻襯砌距離掌子面不得大于70m。
3、隧道超前支護及開挖技術
3.1 羅家一號隧道洞口邊仰坡開挖加固防護
確定施工順序后,對羅家一號隧道的邊仰坡進行開挖及錨噴網(wǎng)加固,支護參數(shù)為:錨桿采用ф22砂漿錨桿,L-6.0m,間距為1.5×1.5m,梅花形布置,噴混凝土采用10cm厚C25網(wǎng)噴混凝土,鋼筋網(wǎng)ф6,網(wǎng)格20×20cm。
3.2 管棚施工
管棚施工見圖3.2-1所示。由于兩隧道立體交叉,因此,洞口長管棚超前支護,對拱部圍巖予以加固,以增強其穩(wěn)定性。
圖3.2-1曾家?guī)X一號隧道管棚布置圖
3.3 洞身開挖
洞身開挖施工組織原則:嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、勤量測、快封閉” 的十組織施工。
3.3.1羅家一號隧道開挖順序
羅家一號隧道開挖順序見圖3.3-1所示,采用短臺階法施工。
1-上臺階開挖立拱架噴錨支護;2-左下臺階側壁開挖拱架噴錨支護;3-右下臺階側壁開挖拱架噴錨支護;4-開挖施工仰拱全環(huán)封閉(上下臺階錯開5m,下臺階左右錯開3m為宜)。
圖3.3-1 羅家一號單線隧道開挖順序
3.3.2曾家?guī)X一號隧道開挖順序
曾家?guī)X一號隧道開挖順序如圖3.3-2所示;采用三臺階臨時仰拱法施工。
圖3.3-2 曾家?guī)X一號隧道開挖順序
1-上臺階開挖支護立鋼架噴錨支護;2-設臨時鋼架噴混凝土封閉;3-階左側壁開挖立鋼架噴錨支護;4-階右側壁開挖立鋼架噴錨支護;5-階核心土開挖;6-階設臨時鋼架噴混凝土封閉;7-下臺階左側壁開挖立鋼架噴錨支護;8-下臺階右側壁開挖立鋼架噴錨支護;9-開挖下臺階核心土;10-開挖施工仰拱,全換封閉(上、中、下臺階錯開10m,中下臺階左右錯開5m為宜)。
3.3.3開挖方法
第一步羅家一號隧道采用弱爆破開挖上臺階,曾家?guī)X一號隧道采用機械配合人工開挖,開挖高度均在3.5m左右為宜,進尺為0.6m,然后立一榀鋼架裝錨桿,用小導管對拱架鎖腳,最后噴錨。
第二步開挖左下側壁,開挖進尺為1.2m(兩榀鋼架),中間預留核心土,挖至邊墻腳,將上導坑初支拱架自底部接出,用小導管對拱架鎖腳,后用混凝土澆筑作為初期支護。
第三步對稱開挖右下側壁,其余同第二步。
第四步開挖仰拱,接拱架,澆筑砼,形成全環(huán)初支。
按照以上步驟,向前開挖,待開挖進洞一襯砌臺車長度后,施作全環(huán)襯砌砼。單線隧道開挖至立體交叉處,增設拱部小導管加強支護,防止拱頂沉降。
4、 曾家?guī)X一號隧道施工時羅家一號隧道結構受力特征測試研究
為掌握曾家?guī)X一號隧道施工時,引起的羅家一號隧道二次襯砌的受力特征變化,對羅家一號隧道的二次襯砌進行現(xiàn)場測試。通過現(xiàn)場測試,可掌握襯砌結構的受力特征,對圍巖穩(wěn)定性和支護結構作出正確的定量評價。
4.1 隧道交叉段結構受力監(jiān)測項目及斷面布置
監(jiān)測項目包括初期支護與二次襯砌之間的壓力、二次襯砌鋼筋內(nèi)力、二次襯砌混凝土應變。監(jiān)測點的布置見圖4.1-1所示;隧道交叉段重點監(jiān)測五個斷面,斷面間隔15米。
圖4.1-1測點布置詳圖
4.2 現(xiàn)場測試結果與分析
4.2.1初期支護與二次襯砌之間的壓力
根據(jù)上面敘述的處理方法得到羅家一號隧道二次襯砌承擔的圍巖壓力,見表4.2-1。
表4.2-1 圍巖壓力測試結果
隧道名 測試斷面編號 各測點位置的圍巖壓力值(MPa)
測點1
(左拱腳) 測點2
(左邊墻) 測點3
(左拱腰) 測點4
(拱頂) 測點5
(右拱腰) 測點6
(右邊墻) 測點7
(右拱腳) 測點8
(仰拱)
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
羅家一號隧道 測試斷面1(NXDK1+745) 0.049 0.431 0.042 0.372 0.010 0.235 0.011 0.439 0.011 0.341 0.042 0.322 0.048 0.192 0.023 0.107
測試斷面2(NXDK1+760) 0.065 0.424 0.034 0.365 0.008 0.148 0.011 0.212 0.030 0.148 0.027 0.402 0.032 0.434 0.069 0.268
測試斷面3(NXDK1+775) 0.064 0.531 0.025 0.238 0.012 0.279 0.010 0.363 0.020 0.343 0.029 0.389 0.053 0.429 0.021 0.321
測試斷面4(NXDK1+790) 0.065 0.098 0.022 0.084 0.025 0.098 0.010 0.209 0.040 0.096 0.055 0.089 0.075 0.073 0.062 0.127
測試斷面5(NXDK1+805) 0.059 0.074 0.020 0.065 0.027 0.082 0.046 0.161 0.020 0.101 0.031 0.116 0.079 0.077 0.051 0.135
注:1為羅家一號隧道完成后的層間壓力值,2為曾家?guī)X一號隧道通過影響區(qū)域后的層間壓力值。
圖4.2-2~圖4.2-5為各監(jiān)測斷面在曾家?guī)X一號隧道施工前后的圍巖壓力分布圖;圖4.2-6為曾家?guī)X一號隧道施工完成后羅家一號隧道各部位沿其縱向的圍巖壓力分布圖。
(a)羅家一號隧道施工完成后(b)曾家?guī)X一號隧道施工完成后
圖4.2-2NXDK1+745斷面(單位:MPa)
(a)羅家一號隧道施工完成后(b)曾家?guī)X一號隧道施工完成后
圖4.2-3NXDK1+760斷面(單位:MPa)
(a)羅家一號隧道施工完成后(b)曾家?guī)X一號隧道施工完成后
圖4.2-4NXDK1+775斷面(單位:MPa)
(a)羅家一號隧道施工完成后(b)曾家?guī)X一號隧道施工完成后
圖4.2-5NXDK1+790斷面(單位:MPa)
(a)羅家一號隧道施工完成后(b)曾家?guī)X一號隧道施工完成后
圖4.2-6NXDK1+805斷面(單位:MPa)
圖4.2-7曾家?guī)X一號隧道施工完成后羅家一號隧道圍巖壓力沿隧道縱向分布圖(單位:MPa)
由圖4.2-2~4.2-6可以看出,在羅家一號隧道二襯澆筑完成后,初期支護與二次襯砌的層間壓力較小,五個斷面的最大壓力僅為0.08MPa,說明在此時二次襯砌承擔的圍巖壓力相對較小,在曾家?guī)X一號隧道修建完成后,羅家一號隧道的二次襯砌壓力增加較大,即上部隧道的開挖對下部羅家一號隧道的擾動較大。
羅家一號各橫斷面的圍巖壓力全部為壓力,但是由于羅家一號隧道與曾家?guī)X一號隧道為小角度交叉,羅家一號橫斷面的圍巖壓力呈非對稱分布,NXDK1+745斷面右側較左側稍大,是因為上部隧道從其右側穿過,在NXDK1+760圍巖壓力趨于對稱,是因為此斷面為交叉斷面,上下兩個隧道處于平行狀態(tài),之后到NXDK1+775斷面時圍巖壓力左側較右側稍大,且較為明顯,此時上部隧道已處于羅家一號隧道左側,在NXDK1+790、NXDK1+805處,上部隧道對羅家一號隧道的影響已經(jīng)較小,雖然圍巖壓力較小,但是偏壓作用已經(jīng)消失。
由圖4.2-7可以看出,圍巖壓力從NXDK1+745到NXDK1+775范圍內(nèi)變化較大,之后便趨于穩(wěn)定,拱頂及左拱腰的變化趨勢是由逐漸變小后又逐漸增加之后又再次減小,主要是因為曾家?guī)X一號隧道斷面較大,施工時的大量開挖,使羅家一號隧道產(chǎn)生了較大的“卸載”作用,使拱頂及拱腰處的壓力較小,而曾家?guī)X一號隧道開挖過程中對圍巖的再次擾動所產(chǎn)生的附加應力都作用在了邊墻處,故除拱頂及右拱腰外,其他關鍵點都在逐漸增大后再逐漸減小。
4.2.2襯砌結構內(nèi)力測試結果與處理
根據(jù)數(shù)據(jù)處理方法得到現(xiàn)場測得的襯砌結構的軸力和彎矩并計算了安全系數(shù),見表4.2-1。
表4.2-1 羅家一號隧道襯砌斷面環(huán)向軸力、彎矩數(shù)據(jù)表
斷面編號 測點位置 截面軸力(kN) 截面彎矩(kN·m) 安全系數(shù)K
施工前 施工后 施工前 施工后 施工前 施工后 增加值
測試斷面1
(里程NXDK1+745) 測點1(左拱腳) -1.5 -499.8 0.9 105.5 31.54 2.97 -28.57
測點2(左邊墻) -0.3 -187.2 -0.1 -104.0 707.30 14.90 -692.4
測點3(左拱腰) -1.5 -56.6 0.6 42.1 75.81 12.12 -63.69
測點4(拱頂) -2.7 463.9 -0.7 -95.3 181.83 5.61 -176.22
測點5(右拱腰) -1.4 382.3 0.5 69.3 119.35 7.13 -112.22
測點6(右邊墻) -0.4 35.3 -0.3 -12.0 83.56 127.22 43.66
測點7(右拱腳) -0.9 -10.8 0.8 0.2 29.20 566.60 537.4
測點8(仰拱) -26.2 -163.7 -6.2 -26.1 22.81 14.08 -8.73
測試斷面2
(里程NXDK1+760) 測點1(左拱腳) -2.1 -12.0 0.7 5.3 101.04 138.12 37.08
測點2(左邊墻) -0.4 -4.0 -0.4 -4.9 56.11 222.14 166.03
測點3(左拱腰) -3.6 34.9 0.1 6.5 411.03 38.84 -372.19
測點4(拱頂) -4.0 4.2 -0.5 -1.9 271.12 60.98 -210.14
測點5(右拱腰) -2.7 34.2 0.7 5.0 181.83 83.94 -97.89
測點6(右邊墻) -3.1 -31.2 -0.2 -1.4 419.55 40.01 -379.54
測點7(右拱腳) -3.7 -50.5 0.2 3.5 364.07 44.94 -319.13
測點8(仰拱) -30.8 -142.9 -5.9 -17.1 27.19 27.42 0.23
測試斷面3
(里程NXDK1+775)
測點1(左拱腳) -1.1 -56.9 0.8 41.4 31.80 8.60 -23.2
測點2(左邊墻) -2.7 -307.5 -0.5 -17.7 323.48 42.81 -280.67
測點3(左拱腰) -1.9 765.4 0.7 108.6 79.00 3.24 -75.76
測點4(拱頂) -2.5 247.8 -0.7 -37.2 161.79 44.40 -117.39
測點5(右拱腰) -1.4 -155.6 0.5 46.2 119.35 16.45 -102.9
測點6(右邊墻) -2.2 -613.7 -0.6 -57.4 197.01 23.53 -173.48
測點7(右拱腳) -1.2 -524.3 0.9 86.8 27.85 3.63 -24.22
測點8(仰拱) -25.9 -264.6 -6.6 -27.8 19.72 12.59 -7.13
測試斷面4
(里程NXDK1+790) 測點1(左拱腳) -0.5 -67.7 0.6 13.8 35.55 54.82 19.27
測點2(左邊墻) -0.8 -42.5 -0.5 -6.9 55.31 202.17 146.86
測點3(左拱腰) -1.8 -57.6 0.9 8.6 36.36 189.07 152.71
測點4(拱頂) -3.3 -442.8 -0.2 -171.3 399.27 3.83 -395.44
測點5(右拱腰) -3.6 -178.9 0.3 24.1 340.19 38.59 -301.6
測點6(右邊墻) -0.4 -74.0 -0.4 -4.3 56.11 229.67 173.56
測點7(右拱腳) -0.7 -261.1 0.6 53.9 39.47 6.54 -32.93
測點8(仰拱) -26.9 -429.3 -6.1 -88.6 24.07 3.51 -20.56
測試斷面5
(里程NXDK1+805) 測點1(左拱腳) -3.2 -39.2 0.4 2.2 338.90 48.89 -290.01
測點2(左邊墻) -0.5 -65.3 -1.2 -21.0 15.81 16.88 1.07
測點3(左拱腰) -1.1 -110.5 0.5 8.5 72.04 158.16 86.12
測點4(拱頂) -3.1 -226.4 -1.4 -69.4 25.91 4.60 -21.31
測點5(右拱腰) -11.1 -76.3 0.7 3.8 117.74 127.35 9.61
測點6(右邊墻) -4.3 1.9 -0.7 -0.5 228.49 73.81 -154.68
測點7(右拱腳) -1.1 -43.1 0.4 0.8 142.73 116.51 -26.22
測點8(仰拱) -25.1 -384.9 -3.3 -72.3 42.45 4.68 -37.77
由上表可以看出,在羅家一號隧道修建完成后,二次襯砌的軸力與彎矩均較小,說明在羅家一號隧道修建完成時圍巖壓力主要由其初期支護承擔,二次襯砌只起到安全儲備的作用;而在曾家?guī)X一號隧道修建完成后,羅家一號隧道二次襯砌受力大幅增加,說明曾家?guī)X一號隧道在施工過程中對羅家一號隧道的擾動較大,對羅家一號隧道二次襯砌的內(nèi)力影響較大。曾家?guī)X一號隧道施工前后,羅家一號二次襯砌的安全系數(shù)有著大幅下降,但是并未小于規(guī)范要求的最小值,且其安全系數(shù)最小的斷面為NXDK1+775斷面。
5、施工注意事項
下部羅家一號隧道嚴格控制進尺和裝藥量,減少超挖。上部曾家?guī)X一號隧道開挖嚴禁放炮,采用人工配合機械開挖,如果巖石變硬,可采用預裂法掏槽開挖上弧導,下導坑及仰拱震動錘開挖。
加強洞內(nèi)外的監(jiān)控量測,隨時掌握隧道圍巖變化情況,用真實的監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工。監(jiān)測若發(fā)現(xiàn)異?;驀鷰r變形過大,及時上報有關部門,封閉掌子面,采取處理措施。
施工時先進行下部羅家一號隧道的施工,等下方羅家一號隧道完成了交叉影響范圍內(nèi)的70m進尺,且二次襯砌混凝土達到100%強度后才能進行上部曾家?guī)X一號隧道的開挖施工。
施工前必須編制施工危險應急預案,并進行實際演練。
6 效益分析
6.1 經(jīng)濟效益
本施工方法技術可靠,超前支護增強了圍巖的自穩(wěn)能力,施工安全穩(wěn)妥,在施工中沒有發(fā)生坍塌、人員傷亡事故,減少了安全費用。
管棚加固和分部開挖,有效地控制了圍巖變形和地表沉降,從而保證了周邊圍巖和臨近交叉隧道的安全。
由于施工中未出現(xiàn)異常情況,快速的通過了立體交叉段的施工,縮短施工工期,節(jié)約了施工費用。
6.2 社會效益
隨著社會的發(fā)展,鐵路建設進入一個新的階段,鐵路線路也越來越密集,施工條件、施工工期、難度和技術要求也越來越高,處理不好會造成非常壞的社會影響,本文對施工場地狹小,埋深淺,工期緊,在軟弱圍巖條件下的兩條近距離交叉隧道施工進行了總結分析,實踐證明其超前支護措施、開挖方法、支護措施是可行的、安全的。其成功經(jīng)驗可為今后類似工程的設計與施工提供借鑒。
參考文獻
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