隧道施工安全风险与施工管理措施

杨占平

中铁二十四局集团有限公司 上海 200070

正文：

引言

随着当前我国交通运输行业中铁路系统“十三五”规划的新建新建线路及投资规划，可看出，隧道施工在安全风险管控措施方面也有了新的进展突破。目前，铁路线路的建设逐步延伸向西北山岭及高原地区，由于隧道施工的隐蔽性特点，加大了其施工难度，尤其是hi在软弱地质围岩类型隧道施工中。因此，如何加强此类铁路隧道建设中安全风险管理，并通过预防控制措施提升安全风险管理意识，成为当前高速铁路隧道建设过程中重要理论内容。

1 隧道施工安全风险管理特点分析

（1）隧道开挖过程中，由于围岩结构和工程水文地质条件的复杂性，导致施工风险存在具有客观性。

（2）隧道施工周边环境恶劣，导致勘察资料搜集有限，隧道设计理论不完善，易造成施工过程中突发状况发生，使得隧道施工风险发生偶然性加大。

（3）隧道设计过程中，离散数据分布范围大，勘察报告涉及的内容相对少，造成施工风险可变性加剧。

（4）铁路隧道施工风险发生具有层次性，不仅与自身施工技术有关，与周边环境的影响也具关联性。

2 隧道施工安全风险与施工管理中存在的问题

2.1 受水文地质等因素影响较大

隧道施工引发的安全风险和施工管理问题，主要发生在地形较为复杂特定地区。隧道施工容易受水文地质等因素的影响，任何一个细小的问题出现都会对整个工程带来毁灭性的灾难。因而在进行隧道施工前必须对每个里程段的地质特征进行细致的观测，但是实践中往往是即使进行了相关的勘测仍然存在一定的安全隐患。引发安全隐患的原因是多方面的，主要原因如下：第一，贵州省地处云贵高原东部，喀斯特地质普遍发育。该区域铁路建设必然遇见很多穿越岩溶地层的隧道，岩溶是隧道施工过程中常见的地质情况，它容易导致开挖作业面突泥、涌水、支护变形、塌陷等，直接危及人员与施工设备安全，影响施工进度，进行初级支护的时间就会被推迟，进而发生变形，对工程造成不可估量的损失；第二，地形较为复杂的地区修建隧道等基础设施势必要对洞门及边仰坡开挖，由于一些围岩无法满足特定的条件，在开挖过程中可能对隧道周围的土体基础造成破坏，影响整个建筑施工和周围的地面交通运行。

2.2 没有健全的安全管理体系

完善的安全管理体系是保障隧道工程施工安全进行的前提，只有将安全管理办法贯彻到施工的每个环节中才能保障工程的质量以及人员的安全，减少事故的发生。与其他工程相比，隧道工程在安全管理上存在更大的困难，这与上文中提到的复杂的水文地质环境有关，同时也与安全管理体制的缺乏存在极大的关系。并且各种安全标准管理体系都已在项目规程中明确列出，但是在后期项目实施中没有得到足够重视。所以各种关键性安全管理部门和措施的疏忽，极大的阻碍了隧道施工的安全性和有效管理，才导致施工过程中各种违反安全施工的情形出现，并且难以进行有效的管理，最终影响了整个工程的施工效率，导致施工质量存在问题。

2.3 施工队伍缺乏安全管理意识及技术水平不达标

当前的隧道施工过程中对施工队伍的管理过于松散，不能及时有效的应对施工中出现的安全隐患，尤其是一些具有多年施工经验的工作人员在施工操作的过程中更容易受自我意识的影响，不能及时发现隐含的问题进行及时处理。甚至有的施工人员并没有按照施工方案中规定的进行施工，反而进行施工方案的修改，由于隧道施工中的地形较为复杂，即使是一点很小的改动也会影响整个施工的安全性，施工人员安全意识的缺少严重影响了隧道施工的安全管理。

2.4 没有采用先进的机械化施工

目前，隧道施工水平与国外最大的差别就是隧道机械化水平落后，国内隧道施工大部分使用人工操作，这样做不但工作效率低，而且存在很多施工安全隐患，施工质量也存在过多的问题，如果施工现场发生隧道灾害事故，对人员伤亡率比较大。现在大部分隧道采用人工风钻打眼，不但没有发展前进，反而倒退了。钢拱架架设、防水板铺设、仰拱施工基本是采用人工配合简易机械、简易栈桥施作，劳动强度大，工效低，也存在安全隐患。分步开挖大型机械用不上，又不配套小型机械，完全人工施作。喷射混凝土基本采用人工抱喷枪喷射，很少采用喷射机械手喷射，还有个别单位采用干喷方法。

3 工程实例

本项目起点位于贵阳白云区，终点设为龙里北站，线路总长51.255km，本线路共建隧道数量23座，由环境影响报告内容显示，隧道施工过程中除了会产生较多的废渣外，同时软弱地质围岩地段隧道施工过程中会有极大可能引发地下水，从而造成地表水流失，开挖导致地表扰动等施工风险因素的发生。本项目规划地理位置图如下图1所示。

图1 沪昆高铁贵阳环城快铁东北环段（白云至龙里北联络线）地理位置图

3.1 本项目隧道主要的施工安全风险评估

塌方，瓦斯。由于隧道自身的地质特点，且地下水主要类型为基岩裂隙水，造成土石方失稳塌方，产生有害气体的施工风险易发生。

塌方、突水、突泥。隧道施工中，会穿越深埋地段，埋深量一般控制在地下30m～50m之间，强风化层厚度大，且顶板的风化层厚度薄，易导致围岩破碎可能性大，发生突水和突泥的概率大。

结合以上发生概率较大的隧道施工风险，应采用大拱脚台阶法进行开挖，不同级别的围岩进行复合衬砌，采用全环120b型钢架结构，拱部φ42超前导管2.4m/环。加强施工空间的通风与瓦斯监控。

3.2 隧道现场施工安全风险管理措施分析

3.2.1 采用成熟先进施工技术水准、多点面控制

（1）使用超前的监控量测手段

隧道施工时需结合多种手段来监测指导现场施工：①TSP系统，TSP系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来判定并预报隧道掌子面前方150m及周围临近区域地质状况；②超前水平钻探法：超前钻探法是采用超前水平钻机在掌子面上导坑及下导坑拱部及边墙通过钻孔取芯，做好钻孔记录来判定掌子面前方30米的围岩情况；③拱顶下沉及周边位移：作为隧道主测项目通过监测结果分析采用时态曲线和回归分析法，依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构的工作状态做安全评价预测变形发展趋向，并将结果反馈给设计、监理，从而实现动态设计、信息化施工并提出实施意见指导施工。为施工中调整围岩级别、修改支护系统和设计变更提供依据；④加深炮眼：是通过在掌子面开挖前在拱部和边墙利用128风钻钻孔，孔深6m在每个开挖班开挖前钻孔，通过钻孔的钻进速度快慢及钻孔芯样来判定掌子面前方的围岩情况确保现场施工安全；⑤掌子面地质素描法：主要通过对掌子面已揭露的围岩进行观测与编录，对掌子面前方围岩延伸情况进行有依据的推断。

3.2.2 建立隧道施工风险监测及现场巡视制度

依据环境影响评价报告，结合施工现场环境，针对软弱地质围岩施工特点，建立基于特殊地质灾害突发为基础的探测预报机制，具体的施工方式为：掌子面地质素描；采用超前水平钻孔，距离不小于30m，超长的炮眼孔数为3～5个，实际产生的距离为4～6m，在施工异常处，往往可以设置相应的地质雷达进行检测，或者利用红外探水方式进行处理。此外在监控量测的工作中，应结合开挖、支护作业等形式加强施工布点与监测。

3.2.3 提高隧道机械化施工水平

目前，隧道施工水平与国外最大的差别就是隧道机械化水平落后，国内隧道施工大部分使用人工操作，这样做不但工作效率低，而且存在很多施工安全隐患，施工质量也存在过多的问题，如果施工现场发生隧道灾害事故，对人员伤亡率比较大。但如果采用机械化施工不仅提高了工作效率，配备先进的机械化设备，如现场采用混凝土自动喷射机械手、钢拱架架设机、防水板铺架台车、隧道二衬喷淋养生设备、隧道施工多功能钻机等；这样不仅改善了现场作业条件和作业环境，避免灾害事故，而且会减少事故带来的经济和人员损失。

隧道钻孔设备性能是影响开挖的主要因素，人工风钻打眼配合台车钻进开挖能力与先进机械开挖钻进能相差很大。 采用人工钻机进行开挖对施工影响大，且隧道拱部及边墙会存在不同程度的超挖现象及炮眼残留率也不高，造成原材料浪费及初期支护后存在局部空腔从而为隧道以后运营埋下安全隐患。如使用先进的机械设备如引进三臂凿岩台车，这样不仅提高了隧道安全、质量及进度，而且提高了隧道初支表面平整度及炮眼残留率，为二衬施工铺垫了基础。

梳理出风险隧道的风险源及应对措施，制定风险隧道施工工艺、逃生预案、施工作业指导书和安全保证措施并进行培训和演练， 发现地质情况与设计不符、地质突变等重大险情，要立即停工，及时报告，果断采取措施。

3.2.4 建立完善的安全管理体系

完善的安全管理体系能够有效的保障隧道工程施工的顺利进行，确保施工人员的安全，降低事故发生率，因此必须引起足够的重视。我国的相关法律中明确规定了要重视施工的安全，隧道施工中面临的各种突发性问题以及施工的难度相比其他施工中更为严重，安全管理就变得尤为重要。笔者认为施工单位要严格贯彻国家的相关法律法规，在公司规章制度和施工规范中进行明确的规定，严格约束施工人员的施工行为，一旦出现违反法律规定和公司安全管理规范的行为，必须进行严厉的处罚。并且可以通过奖惩机制的建立辅助安全管理体系的实施，通过对严格遵守安全施工和管理条例的人进行奖励可以起到一定的模范作用，加之惩罚机制的铺助能够更好的保障施工的安全顺利进行。

3.2.5 提高施工人员和施工队伍的素质和安全意识

（1）加强安全教育培训

施工队伍的规范性管理和施工人员的安全责任意识，直接影响了隧道施工工程能否顺利完成。隧道施工方案先行，工人上岗前必须进行进行岗前安全教育培训，一个月不少于一次。培训完毕后进行安全知识考核，这样才能从根本上加深施工人员对安全知识的理解。

（2）加强安全质量专项监管

加强隧道安全质量施工的质检人员， 对关键部位要严格把控， 发现隧道掌子面有变危及施工安全要立即要求现场人员停工撤离，确保施工安全。

4 结语与建议

（1）依据工程实例，分析了软弱地质围岩隧道施工风险特点，并对发生施工风险的原因及对应措施进行分析。为规范施工技术，做好风险防护具有理论指导意义。

（2）在施工过程中，可建立专家指导及治理机制，成立专家评审小组，对施工风险的识别、风险管控等方面措施进行深入分析，通过现场勘查和咨询评估，对风险管控措施进一步优化。

（3）重视隧道施工风险应急演练，由于隧道施工风险因素大，施工环境恶劣，作业空间受限，再加上施工过程中的围岩结构是动态性变化的，因此应建立风险应急演练体系，加强施工技术人员的施工安全保护意识。