浅谈高速公路隧道施工安全风险管理与防范措施

浅谈高速公路隧道施工安全风险管理与防范措施

发表时间：2018-01-07T10:32:32.453Z 来源：《基层建设》2017年第27期作者：刘少武孟刚

[导读] 摘要：隧道与其他工程相比具有隐蔽性、复杂性、突变性、施工空间受限、地层条件和周围环境的不确定性等突出特点，从而加大了施工技术的难度并带来了诸多风险。

中交一公局厦门工程有限公司福建 361021

摘要：隧道与其他工程相比具有隐蔽性、复杂性、突变性、施工空间受限、地层条件和周围环境的不确定性等突出特点，从而加大了施工技术的难度并带来了诸多风险。近年来，隧道工程事故的频发很大程度上都同建设施工单位风险管控水平的高低与是否采取科学有效的防范措施有关，为我国的风险管理工作敲响了警钟。本文通过对高速公路隧道施工风险特征的辨识、评估、监控以及防范管理措施等进行阐述，为优化施工管理并降低事故率提供理论参考。

关键词：高速公路；隧道；风险管理；防范措施

引言

随着经济的飞速发展，我国的交通事业发展迅猛，在众多交通工程中隧道特别是高危险隧道出现的几率越来越大。隧道施工向来是交通工程施工的重点和难点，对于公路隧道施工的风险管理依然处在一个初步发展的时期。如何控制隧道施工风险，科学组织施工以减少损失、保证工程质量是所有参建单位一直思考和忧虑的问题。因此，充分了解并制定隧道风险管理措施势在必行。

一、隧道施工风险特征

高速公路隧道施工是一项技术标准要求较高的工作，其建设意义不仅利于优化空间交通结构，更加推动了社会经济的发展。由于该工作在进行过程中风险存在复杂多变性，所以应首先分析其实际风险种类，进而制定相应的处理措施。

1、隧道工程施工前取决于段落内的水文状况和地理环境。一般隧道在开展时需要明确施工区域内的水文地质状况，予以分析，由于受到这两种条件的制约，致使风险变大。

2、隧道施工前风险隐蔽现象明显。施工前期、中期一些风险未明显表露或者未被及时发现，直接导致风险增大。

3、隧道施工风险具有不确定性和随机性。施工时，人的不安全行为或自然因素会间接或直接引发新的风险，比如山体滑坡、操作失误等。

4、施工风险与现场条件密切相关。施工时，人员的安全意识、安全技术管理的手段、地质水文及环境状况等均属于施工条件，良好的管理，关系着隧道整体工程的安全与质量，因此，要有效防范风险的发生，合理把控现场条件显得尤为重要。

5、隧道施工风险存在一定的突变性。施工时，因未严格按照专项施工方案施工、工艺操作不规范或地形围岩等级变化大等易导致事故的发生。

二、隧道施工风险管理程序

隧道施工风险管理一般包括以下四个步骤和程序：

1、风险识别

风险识别指的是对目标进行明确，找出对项目有可能产生损失的因素，这是风险管理的基础，是风险评估和采取硬脆措施的前提。风险识别的整个过程包括：确定目标、明确重要参与者、收集资料、风险形势估计、识别潜在危险因素、风险识别报告编制。通过对风险源的识别，确定由各类因素所构成的几何结构，同时根据事物之间的支配关系，利用层次分析法对所有因素层次予以划分，最终形成一个有序合理的递阶层次结构。

2、风险评估

隧道施工风险评估由风险估计和风险评价两部分组成。隧道施工风险估计是对隧道施工各个阶段的风险事件发生的可能性的大小、可能出现的后果、可能发生的时间和影响范围的大小进行估计，为分析整个工程项目风险或某一类风险提供基础，并进一步为制定风险管理计划、风险评价、确定风险应对措施和实施风险监控提供依据。隧道施工风险评价是对隧道风险因素影响进行综合分析，并估算出各风险发生的概率及其可能导致的损失大小，从而找到该项目的关键风险，确定项目的整体风险水平，为如何处置这些风险提供科学依据，以保障项目的顺利进行。具体要求如下：

①由专门的公司对隧道的风险评估全面负责，公司工程部门负责制定风险评估和风险管理工作管理办法，督导施工单位开展施工阶段风险评估工作；②施工单位根据制定的《风险评估管理办法》要求进行风险评估。根绝设计阶段的评估结果，在超前地质预报和围岩量测的基础上进一步确定风险源、风险等级，对工程措施、施工方法和支护参数进行评估，提出相应的施工举措；③监理单位督促施工单位制订并实施风险防范措施。

3、风险应对

它是在隧道施工风险发生时实施风险管理计划中预定的措施。风险应对措施一般包括两类：一类是在风险发生前，针对风险因素采取控制措施，以消除或减轻风险。具体措施包括：风险规避、缓解、分散等。另一类是在风险发生后，通过财务安排来减轻风险对项目目标实现程度的影响。具体措施包括风险自留、转移和保险等。

4、风险监控

从过程角度来看，风险监控在整个隧道施工风险管理流程的最末端，但这并不意味着项目风险控制的领域仅此而已，风险控制应该向面向风险管理全过程。同时，风险监控也是一个连续的过程，它的基本任务是以风险管理过程规定的衡量标准作为依据，全面跟踪评价风险处理活动的执行情况。

三、隧道施工风险应对措施

根据隧道设计文件的“施工安全设计”、施工阶段超前地质预报和风险评估意见，应细化工程措施，必要时进行专题研究予以分析论证。尤其是对穿越段层破碎带、岩溶等不良地质和特殊岩土的隧道，必须编制专项施工方案和相应的安全保证措施。针对不同地质环境隧道开挖所存在的风险，应对措施如下：

1、塌方、冒顶风险

在进行隧道挖掘工作时，由于地质影响很容易造成隧道塌方冒顶等事故，原因一般包括：①自然因素：地质条件差、地下水位变化无

常；②人为因素：施工过程中，利用不规范的方法进行隧道开挖掘进，在技术措施上所采用的方案不够稳妥。对于这两种情况，通常可以利用“预加固”的方法进行开挖，对隧道周边的岩石进行加固处理，提高其周边岩壁的各项指标，控制周边岩壁的变形；同时，优化施工技术方案，使方案满足于现场地质条件下的安全施工要求；加强隧道防排水措施，在保证地表水及地下水不渗入岩壁的前提下对隧道进行横纵向排水。

2、涌水事故

隧道施工时，涌水事故是最为常见的现象之一，它在发生率仅次于塌方，该现象极易造成地质断层、溶洞积水等问题。在应对这种问题时，可以利用以下技术措施进行解决：①实施引排水工作，当施工人员对溶洞或一些暗河的水流源头进行位置确认后，再将其对隧道的位置进行关系比较，这些环节完成后便可利用涵洞、排水洞或是引流槽等排水方法进行水流引排工作；②将抽水机和管道进行密切配合，从而开展排水工作。期间，将固定的泵和集水井进行合理的分段布置，然后将临时的移动泵安置在固定泵合作业面的中间，接着再用潜水泵和集水井进行水体抽取工作。

3、瓦斯爆炸

是隧道施工最危险的一项问题，可以利用以下手段予以预防：①采用防爆型的施工设备和照明装置；②隧道施工过程中严禁动火作业，提前对所有施工人员进行安全教育交底，杜绝任何吸烟行为的发生，工作人员不得穿棉质衣物；③采取瓦斯自然排放、抽放和引排等排放措施；④将煤层或者岩层裂隙利用泥浆或其他材料进行封堵，避免渗入瓦斯，有效降低瓦斯泄孔率；⑤喷射混凝土时，及时封闭开挖面，同时利用气密性混凝土进行封闭衬彻；⑥如果遇到煤层厚度超过0.3米时，必须对其进行揭煤作业，作业前实施超前钻孔，及时探明煤层地质、岩性、层位等情况；⑦进行瓦斯排放后期的工作时，首先可以在岩壁上设置两个可以穿透煤层的预测检查孔，利用检查孔对其岩壁内部的瓦斯排放情况进行有效预测，期间，在进行这一环节时需要加强隧道内的通风情况。

4、岩溶地段风险

对于地下水不发育的小溶洞，可采用浆砌片石或干砌片石回填处理，必要时压浆填充。①对于隧道侧墙通过溶洞，施工中采用回填封闭处理。隧道底部用片石混凝土回填，靠边墙1m范围内用浆砌片石或喷射砼回填，其余回填石碴；②当隧道穿过垂直发育之溶洞，无填充物、干燥、溶洞高大，洞壁有裂隙，但已停止发育时，可在隧底以下部分用块石、碎石回填密实，距隧底1m处用浆砌片石回填，拱顶浆砌片石护拱厚1m，其上回填一定厚度干砌片石，以防溶洞有落石掉块时，起到缓冲作用；③对隧道底部为填充或有不需其它措施处理的小型空洞可采用底板梁加强衬砌通过。

对于规模较大的溶洞，可采取如下处理措施：①加固措施：即针对支顶、支承墙、支承柱、拱桥支顶（钢筋混凝土）、挖孔桩支顶等予以加固。具体表现为：支承墙、柱、拱以及嵌补；清除填充物，用浆砌片石墙支顶加固溶洞项板；底部水流通路处设置涵洞，排泄溶洞水；隧道边墙留检查孔道，加防护链或栅栏等防护设施；根据溶洞形态的不同，采用支承柱，嵌外加固溶洞顶板，回填空隙并压浆加固溶洞基底；对大深度的溶洞，采取挖孔桩，桩底面嵌入基岩内，桩顶钢筋伸入钢筋混凝土底板内，与底板联成一体。②跨越溶洞措施：简支架跨越、栈桥跨越、拱桥跨越、边墙拱跨越等。具体表现为：采用钢筋混凝土板梁作底板，承托边墙，托梁分别支承于支墩和悬臂横梁上，悬臂横梁采用锚杆锚固于基岩内；采用拱桥跨越溶洞并承托道床及墙拱衬砌，岩溶水通过拱桥引入泄水洞排出；采用拱脚下边墙部位设混凝土拱跨越．拱内为防堆积物内挤，另设挡墙支挡。

5、岩爆事故

指在进行开挖掘进时，由于岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡。对于该风险采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。高应力地段施工可采用以下技术措施：

①岩爆一般产生于围岩坚硬新鲜完整、裂隙极少、埋深较大且远离沟谷切割的卸荷裂隙带，地下水少，岩体干燥，开挖断面不规则。施工前，针对已有勘测资料，首先进行概念模型建模及数学模型建模工作，通过三维有限元数值运算、反演分析隧道开挖工序的模拟，初步确定施工区域地应力的数量级以及施工过程中哪些部位及里程容易出现岩爆现象，优化施工开挖和支护顺序，为岩爆防治提供初步理论依据；

②施工过程中，加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。采用超前钻探、声反射、地温探测方法，同时利用隧道内地质编录观察岩石特性，将几种方法综合运用判断可能发生岩爆高地应力的范围；

③在掌子面上打设超前钻孔，钻孔直径为45mm，每循环可布置4～8个孔，孔深5～10m，必要时打设径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，若地应力较高，可在超前探孔中进行松动爆破并或向孔内压水，避免应力集中；

④开挖过程中采用“短进尺、弱爆破、强支护、多循环”的原则，利用光面爆破技术，严格控制用药量，以减少爆破对围岩的影响并使开挖断面尽可能规则，减小局部应力集中发生的可能性；

⑤加强施工支护工作。爆后立即向拱部及侧壁喷射钢纤维或塑料纤维混凝土，加设锚杆及钢筋网。必要时还要架设钢拱架和打设超前锚杆进行支护，衬砌工作紧跟开挖工序，以尽可能减少岩层暴露的时间，减少岩爆的发生和确保人身安全。

四、结语

综上所述，伴随着我国高速公路隧道工程数量的不断增加，其风险管理及应对措施引起了更广泛的关注，施工风险管理的推广和应用，对于组织隧道施工具有重要的现实指导意义。高速公路隧道在设计、施工前进行系统全面的风险分析，充分制定科学的防范措施，不断加强应对技术，在保证施工安全的前提下，有效预防不良地质灾害的发生，提高施工效率，最终才能使隧道工程得到全面而又稳定的发展。

参考文献：

[1] 吴戴胜念.浅析隧道工程施工风险管理研究[J].四川建材，2015（2）：254-25

[2] 唐洪超.浅析高速公路隧道工程的施工要点及其注意事项[J].建筑工程技术与设计，2016

[3] 郝政研.浅析隧道工程施工安全风险管理措施[J].工业b，2015（22）：307-307

[4] 李刚.浅谈高速公路隧道施工管理的有效措施[J].黑龙江交通科技，2015（08）

[5] 张功波.浅谈高速公路隧道不同围岩施工中采取的工艺与措施[J].中国建材科技，2013（11）

[6] 张显鹏.浅析高速公路隧道施工涌水处治措施[J].建筑工程技术与设计，2015（05）

[7] 孔令功.浅谈班组化在高速公路隧道工程施工中的应用[J].甘肃科技纵横，2014（02）