公路隧道工程安全风险特点分析

兰宁宁 刘 军

(1.交通运输部公路科学研究所，北京 100088；2.江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西 南昌 330025)

公路隧道工程安全风险特点分析

兰宁宁1刘 军2

(1.交通运输部公路科学研究所，北京 100088；2.江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西 南昌 330025)

通过总结国内外相关文献，对影响公路隧道安全风险的不同因素进行分析，指出工程地质条件复杂性直接影响着隧道安全风险，并伴随整个生命周期；养护工作的局限性使隧道运营风险加大；隧道工程建设的时序性使其安全风险具有继承性、残存性；隧道工程的隐蔽性，使其安全风险具有积累性、突发性。

隧道工程，安全风险，工程地质，隧道养护

公路隧道工程作为交通基础设施的重要组成部分，是路网穿越山体、水体的重要通道，在路网发展中占有重要的地位，被称为控制路网的咽喉[1]。作为半隐蔽性地下工程，隧道工程与山体、水体融为一体，这决定了其安全状况不仅包含隧道结构自身安全，还脱离不了隧道周边地质条件的安全，隧道安全是两者稳定状态的宏观表现。此外，就其生命过程而言，隧道工程的安全状况还受控于建设环节、运营养护状况、管理机制诸多因素。

许多学者对隧道工程安全风险开展了相关研究，马栋等[2-5]研究了不同围岩介质条件下隧道安全风险；周辉等[6-11]对不同地应力下隧道不同安全风险进行了作用机理分析。

本文在前人研究的基础上，拟从工程地质、隧道衬砌结构、运营养护条件等角度，探讨公路隧道工程设施的安全风险的特征。

1 工程地质条件的复杂性

隧道设施修筑自始至终存在于岩体中，工程地质条件对隧道设施的影响伴随其整个生命周期，这种影响重大并不可回避，工程地质条件影响主要体现在地质的复杂性上，包括：围岩介质复杂性、地质构造复杂性、水文地质复杂性。

1)围岩介质复杂性。我国国土面积幅员辽阔，地形地貌与岩体类型繁多、区域差异性大，因此，隧道在穿越山体、水体时遇到的围岩条件也呈多样化，如：瓦斯地层、煤系地层、岩溶地层、采空区等不良地质层；硬岩、软岩、膨胀岩、黄土、冻土、流沙等各种特殊岩土[12，13]。

2)地质构造复杂性。隧道穿越的构造带一般围岩破碎、易产生应力集中、积水，施工扰动后易产生变形、塌方、突水涌泥，是隧道施工安全风险的高风险区域，也是运营隧道衬砌安全最为薄弱段落，容易产生渗水、衬砌掉块、二衬开裂等病害。如位于连霍高速的乌鞘岭隧道由于穿越F4断层破碎带而发生涌水、塌方事故[14]。

3)水文地质复杂性。公路隧道无论是施工期还是运营期，地下水为众多风险事故的主导诱因，相关统计资料表明，地下(表)水是隧道塌方的第二大主要影响因素[15]。隧址区地下水类型主要有：孔隙水、裂隙水、溶腔水、高压水、暗河、高寒冰冻(固体水)及地表渗入水等。其中溶腔水、高压水对隧道安全的危害最为广泛和突出，经常引发岩溶突水涌泥、隧道塌方、衬砌开裂等施工风险，给隧道带来极大的安全风险。

2 现有隧道养护工作局限性

我国公路隧道发展历史较短，公路隧道养护技术尚处于发展与摸索阶段，公路隧道日常、周期性检测深度受限，隧道监测的自动化、快速化、智能化方面技术水平还比较落后，多数隧道的日常养护仍依赖于养护人员目测、尺量等方式，工作效率低下、检查结果可靠性不足。隧道养护一线的技术水平不能满足大规模公路隧道安全管理的需求。

3 隧道安全风险继承性、残存性

公路运营隧道是经由可行性研究、勘察设计、工程施工等多个阶段按照时序连续实施作业的产物，每阶段均继承了上一阶段残留的风险，同时，又将本阶段的残余风险遗留到下一阶段。因此，隧道运营风险继承了其前三个阶段的遗留风险。如可行性研究阶段由于初测深度、广度不足，在方案比选时选择了地质高风险地段的线路，造成施工期间的重大安全风险[16]；勘察设计阶段的线形设计，其线形风险(大纵坡、小半径等)在运营中才得以显现；施工阶段塌方段落或地下水涌出段落，若施工中处治不彻底，则常常是运营隧道衬砌开裂、二衬渗水的段落[17]。

4 隧道安全风险累积、突发性

隧道工程作为一种地下公路设施，风险在初始阶段对隧道安全基本不构成危害，常常具有迷惑性，或较为隐蔽，日常巡检或常规手段难以发现。而当该风险发展到一定程度时对隧道不良影响的概率及可能造成的损失突然急剧增大。因此，隧道工程风险具有很强的累积、突发性，尤其隧道结构损伤类风险事件。

如施工阶段衬砌背后形成的空洞，在初始阶段对隧道衬砌影响并不明显，但随着空洞的不断变大，开始逐渐改变衬砌受力状态，降低衬砌结构的承载能力，导致衬砌开裂[18]。

5 结语

本文从公路隧道寿命全过程的角度分析了不同阶段隧道风险特征，得出结论如下：

1)围岩介质的复杂性、地质构造的复杂性、水文地质复杂性等工程地质条件对隧道安全风险有着直接影响并伴随其整个生命周期。2)隧道养护技术水平的局限性对隧道在运营期间的安全风险有着重大影响作用。3)公路隧道的可行性研究、勘察设计、工程施工等每一阶段均在继承了上一阶段的残留风险的同时又将本阶段的残余风险遗留到下一阶段，其使公路隧道风险具有明显的继承性和残存性。4)作为一个隐秘性工程，公路隧道安全风险在初始阶段常常具有迷惑性，常规手段难以发现，而当风险发展累积到一定程度时对隧道不良影响及可能造成的损失会急剧增大，使隧道安全风险具有很强的累积性和突发性。

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Analysisofsafetyriskcharacteristicsinhighwaytunnelproject

LanNingning1LiuJun2

(1.ResearchInstituteofHighwayMinistryTransport,Beijing100088,China；2.JiangxiProvincialExpresswayInvestmentGroupCo.,Ltd,Nanchang330025,China)

By summarizing the relevant literature at home and abroad, the study analyzing the different factors affecting the safety risk of highway tunne， the conclusion are as follow: the complexity of engineering geological conditions directly affects the safety risk of tunnel and is accompanied by the whole life cycle; The limitation of the maintenance makes the tunnel operation risk increase, the time sequence of tunnel construction makes the safety risk survivability and inheritance. Due to the concealment of tunnel engineering, the safety risk of the tunnel is cumulative and unexpected.

tunnel engineering, safety risk, engineering geology, tunnel maintenance

U458

A

1009-6825(2017)26-0166-02

2017-07-08

兰宁宁(1989- )，男，助理工程师