基于铁路软弱围岩隧道施工安全风险管理技术与实践

李旻昊

【摘要】本文将以某铁路客运专线软弱地质围岩隧道施工的工程为例，论述软弱围岩隧道施工风险安全管理的特征，介绍软弱围岩隧道危险预防和控制要点，并对软弱围岩隧道施工安全风险管理技术及其实践进行分析。

【关键字】客运铁路；软弱围岩；隧道施工；安全风险管理技术；实践

引言

随着社会经济的发展，人们的出行频率不断上升，距离也不断增加，对交通工具的需求也不断升高，为满足人们的需求，"十二五"规划新线建设开始实施并投资建设，未来的铁路建设将围绕快速铁路和高速铁路为核心，将铁轨所延伸的范围不断扩大，速度不断提升。由此，铁路建设的安全质量将会涉及更广的范围，因而必须提升隧道施工过程中的安全风险管理水平，确保铁路建设的安全和质量，为中国铁路的健康、快速发展保驾护航。

一、隧道施工安全风险管理的特征

在进行隧道施工过程中，首先，存在围岩性质、工程水文地质条件复杂等客观的施工风险，即存在无法避免的客观风险。其次，勘察得到的施工客观条件资料有限，加之设计计算理论的不完善问题也会给施工过程带来一些突发性的问题，进而加大了隧道施工中出现偶然性安全风险的概率。另外，由于实验数据具有较大的离散性，勘察报告提供的资料数据范围有限，地下的情况存在较大的不可预知性，这就加剧了施工风险的可变性和突发性。最后，隧道施工对施工场地及其附近的土体影响极大，会对场地附近的建筑物、地下管线或地下管线网和居民的日常出行、生活造成不同程度的影响，除了施工技术本身的影响外，存在着无法避免的影响。因而在施工过程中，在进行安全风险管理时，必须进行较为全面、细致的观察和记录，不放过任何一个疑点，对隧道施工进行全程监管，从技术方面确保隧道施工的安全进行。

二、软弱围岩隧道危险预防和控制要点

软弱围岩大体指岩质软弱、承载能力弱、节理裂缝发育、结构破碎的围岩，该类工程地质的特征有：岩体破碎松散、土质粘结能力弱、遇水易软化，以及岩体结构面瘫软和容易滑塌等。而且对于大断面的高速铁路来说，隧道开挖跨度较普通铁路的单线和双线隧道更大，高度也更高，这加大了高度铁路的软弱围岩隧道施工难度。在隧道施工过程中，还需要预防变形和坍方，从众多的经验总结中可知，确保安全施工的关键是确切掌握软弱围岩隧道施工的特点，遵守超前预报、超前加固、超前支护、工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌封闭到位的基本要求和原则。根据现有的理论和实践成果，总结出预防隧道坍塌的要点如下所示：

（1）工程地质和施工方法方面：软弱不良地质的施工需要严守设计文件，明确施工地质和水文情况，对可预见的风险进行安全管理。在软弱围岩地段或者洞口偏压浅埋地段，可以使用CD法和CRD方法进行开挖，同时也需要考虑到施工方法的适应性和实用性，各工序的开展需要遵循"先核查、引排水、短进尺、少扰動、早成环、勤量勘察、快衬砌、工序紧"的策略。（2）支护手段和方法方面：必须选用正确、合适的支护方法，依据"宁强勿弱"的原则，不仅需要严格按照初期支护参数进行施工个，还需要在隧道开挖之后及时进行初期支护开挖施工，及时封闭成环，特别对于边墙开挖后钢架必须及时落底接长。（3）现场管理措施方面：现场技术管理人员首先需要熟悉各项施工技术的规范和标准，严把施工质量关，严格要求施工人员，对于不良地质的施工，如特殊岩土、浅埋软弱隧道施工，需要对其中可能会出现的问题开展专项意见评估，改进施工技术方案，加强安全防范意识，制定可行的风险防范和突发事故安全应急预案。发生紧急情况时，可按照下图所示的顺序开展应急工作。

三、软弱围岩隧道施工安全风险管理技术及其实践分析

3.1技术要点

在确定施工方案时：必须仔细进行地质勘查和水文调查、环境查房工作，对施工场地具有较全面、细致的认知，再进行精确的施工方案设计和巩固，选取科学合理的施工技术，而且还需要根据现场洞口的地质地貌和开挖面了解地质的情况，及时掌握地质的情况，必要时对施工方案进行适当修正。使用超前地质预报技术：地质分析法、超前水平钻孔法、以及物探法和特殊灾害地质预测法等地质勘探技术都可以用于软弱围岩隧道的施工，能够更加清晰明了的判断掌子面前方的水文和地质情况，以便根据判断结果进行安全风险预测，预先准备处理措施方案。围岩监控量测：《铁路隧道监控量测技术规程》（TB 10121--2007）对围岩量测点的设置做出了明确的规定和要求，即必须准确掌握洞内的水平收敛、拱顶沉降以及洞顶地表沉降的数值和速率等内容，并以此为基础建立等级管理报告和信息反馈报告制度。优化设计变更：实时掌握掌子面地质和水文的变化情况，时刻为设计的优化做好基础工作，提供可靠的基本信息，并按照程序进行变更优化的报批手续。

3.2工艺要点

超前支护措施：依照设计方案，把大小棚或者小导管和超前锚杆等方面从质量和安全方面切实做到位。初期支护加固：在软弱围岩中，对围岩的加固作用十分明显的当属径向锚杆和锁脚锚杆或锁脚锚固管。而且在进行围岩注浆和径向锚杆的施工中，不仅要依照设计方案进行施工，还需要对其效果进行监测，不合格的的需要再进行修正。开挖工法和工序间的步距控制：现场的施工进程必须严格按照设计工法进行，快速支护封闭，及时进行初支仰拱，而且不得擅自修改。二次衬砌：软弱围岩和不良地质铁路隧道二次衬砌作为主要的承载结构，需要和初期支护一同承担较大的后期围岩变形压力，因而需要在围岩和支护变形大体处于稳定后及时进行后续施工操作。爆破控制：软弱地质隧道的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩地段和隧道钱买地段的施工开挖，都需要以《爆破安全规程》为基准，选择使用控制爆破法还是非爆破方法。

四、实际案例分析

建设中的某铁路客运专线属于国家《中长期铁路网规划》中的重点项目，同时也是国家"十一五"规划的重点建设项目之一。该铁路全长857Km，投资总额为858亿元，该线路穿越三个省区。该工程建设沿线地质条件复杂，部分地段岩溶发育，桥隧比占权限总长的3/4。我方主持修建的路段全长62.65Km，其中涉及桥梁56座，桥梁全长为8.6Km，隧道共计26座，隧道总长为47.5Km。该段沿线地质变化较大，结构体系分段属于华夏构造体系和新华夏构造体系联合和带影响，线路方向和褶皱轴线方向存在大角度相交的情况。不良地质的主要类型为滑坡，还存有少量危岩落石、顺层和岩溶、煤层瓦斯、高热地，以及可能从内在的溶洞等。就此，依据实际自然和人工条件为基础，在施工地减低隧道重大危险源管理台账，对施工进程进行同步管理，并建立风险监测和现场巡视机制，并及时进行隧道的优化设计工作，防止突发事件造成重大损失。

五、结语

在面对软弱围岩隧道施工时，首先需要了解软弱围岩隧道施工安全管理的特点，以便结合特点预见危险源，进行安全风险管理。同时也不能忽视专家治理的重要性，条件允许时建立专家治理体制。并进一步增强隧道施工关于工程保险的结合，适当进行安全预警的演习训练，提升现场工作人员和管理人员的安全意识，切实保证员工和铁路质量的施工安全。

参考文献：

[1]夏润禾，徐向叶，基于铁路软弱围岩隧道施工安全风险管理技术与实践[J].地下空间与工程学报，2011-12-15.

[2]赵勇，隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D].北京交通大学，2012-05-01.

[3]黄兴华，软弱围岩条件下的浅埋隧道施工研究[D].湖南大学，2009-02-02.