公路隧道项目施工塌方成因及防控探讨

严志军

摘要 塌方是公路隧道工程施工中的常见安全事故，文章以资料检索和个案研究为基础，从水文地质、施工勘察、工程特点、施工技术和施工管理等多个角度入手对公路隧道塌方事故的成因展开深入分析，最终得到隧道塌方事故成因鱼骨图，进而建立隧道塌方事故成因评估指标体系，并运用层次分析法进行评价，确定各个成因的重要程度，明确防控要点，提出针对性的防控建议，旨在为公路隧道塌方事故的防控工作提供借鉴。

关键词 公路隧道项目；事故分析；塌方防控

中图分类号 U458.3文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）09-0135-03

0 引言

公路隧道施工现场地质环境复杂，给隧道施工安全带来较大风险，稍有不慎就可能出现施工安全事故，其中以隧道塌方最为常见。隧道开挖是一项复杂而又危险的工作，施工过程中如果出现塌方往往会给施工单位带来巨大的生命财产损失。因此，有必要深入分析公路隧道塌方的形成原因，得到公路隧道塌方成因的鱼骨图，以此构建隧道塌方成因评价体系，运用层次分析法对各成因的重要程度进行评估，最终给出针对性的预防和控制对策。

1 构建隧道施工塌方事故鱼骨图

绘制隧道塌方事故鱼骨图之前，首先要对其事故成因进行剖析。在文献检索和有关案例调查的基础上，结合工程实际情况对造成隧道塌方事故的各种因素进行梳理，并分为水文地质、现场勘察、工程特点、施工技术、施工管理5种类型[1]。

1.1 水文地质

大多数隧道塌方都与施工现场水文地质环境有关，其中地表降雨、围岩性质、偏压、地下水是最主要的影响因素。随着围岩级别的提高，岩石稳定程度降低，渗透性更高，抗风化性能变差，因此，在隧道建设中，围岩等级较高的区域出现塌方的可能性更大。非均匀地貌和岩层等因素会导致隧道偏压，产生非均匀荷载作用，特别是在浅埋洞口区，极易因偏压引发塌方[2]。

1.2 现场勘察

施工现场地质勘察和工程设计缺陷将对以后的隧道施工安全产生很大影响。隧道工程建设中常见的勘察设计问题主要包括地质勘察资料不完整、支护设计不合理等。地质勘察是隧道工程规划、设计、施工、管理和运营的关键依据，地质勘察数据不准确会严重影响隧道施工的安全性。

1.3 工程特性

隧道本身的构造特征和施工要求是导致隧道塌方的关键因素，其具体体现在两个层面：一是隧道结构的埋深，二是隧道的开挖剖面大小。有关工程研究结果显示，埋深较深的隧道工程发生塌方的比例越大（42.9%），远远高于埋深较小的隧道工程塌方事故比例（17.1%）。在实际工程建设中，隧道开挖剖面范围越大，其结构受力越复杂，受外界干扰越严重，因此，出现隧道塌方事故的风险越高[3]。

1.4 施工技术

在隧道工程建设中，不合理的施工技术方案是造成隧道塌方的直接因素。据有关调查结果显示，施工技术造成的隧道施工塌方事故主要体现在：施工技术方案不合理，支护衬砌方式或时机不合理，施工质量控制不到位、施工监理缺位等[4]。

1.5 现场管理

除了地質条件、施工技术等因素之外，施工现场管理对隧道施工安全的影响也很大。工程实践中，隧道施工塌方事故往往和缺乏有效的安全技术指导、现场管理制度存在漏洞、现场管理混乱、现场安全监督缺失等原因有关[5]。综上所述，通过对已有的施工塌方事故案例进行整理后绘制隧道施工安全事故鱼骨图，具体如图1所示。

2 隧道施工塌方事故致因评价

运用层次分析法评价公路隧道施工塌方事故成因的重要性，基本流程如下：

2.1 构建评价指标

以塌方事故成因鱼骨图（图1）为依据，构建公路隧道塌方事故成因评价体系，为便于后期开展层次分析，将隧道施工塌方形成原因确定为目标层，准则层则包括水文地质、现场勘察、工程特点、施工技术和现场管理5大类，指标就是特定的隧道塌方形成原因，总计15个，对每一层次塌方事故形成原因进行编码，具体指标体系见图2。

2.2 权重计算方法

建立判定矩阵。组织专家运用1～9标度法对相同层级的各项事故成因指标进行打分，建立指标间的判断矩阵A，得到各层级指标权重，进行一致性检验[6]。

通过归一化处理判定矩阵A，得到相应的最大特征值λmax、特征矢量W，同时检验矩阵A的一致性。如果判定矩阵A符合一致性要求，则特征向量W就是矩阵A中相应指标的权重值，如果判定矩阵A不符合一致性要求，则需要进行修正[7]。

2.3 计算结果

按照上述流程，运用层次分析法得到各层级指标权重，具体计算结果见表1。

根据表1可知：

（1）公路隧道施工塌方事故成因评价体系中的准则层的指标按权重照从大到小的顺序可排列为施工技术D（0.288 5）、水文地质A（0.236 6）、现场管理E（0.225 4）、现场勘察B（0.133 5）、工程特点C（0.110 5）。

（2）成因指标的权重愈高，说明其在隧道施工塌方中的影响愈大，基于以上研究结论可知，施工技术、水文地质、现场管理是影响隧道施工塌方的主要因素，而现场勘察和工程特点是次要因素。

（3）水文地质因素中各成因指标从高到低依次为围岩岩性0.388 0、地下水含量0.316 9、偏压0.171 3、地表降水0.120 4。

（4）现场勘察因素中，地勘资料不全或不实（0.665 6）、支护衬砌结构设计不合理（0.332 2）。

（5）在工程特点因素中，隧道开挖剖面权重（0.665 6）、隧道埋深（0.332 2）。

（6）施工技术因素中，各成因指标从高到低依次为开挖方式不合理（0.329 0）、支护方式不科学（0.328 9）、监控量测不准确（0.198 5）、施工缺陷（0.139 0）。

（7）在现场管理因素中，各成因指标的权重从高到低依次为现场管理不严格（0.538 5）、现场检查不到位（0.296 8）、交底培训力度欠缺（0.162 3）。由此可见，需要对影响较大的成因指标采取针对性的防控[8]。

3 防控建议

3.1 采用科学合理的隧道施工方案

施工方案是隧道施工安全的重要影响因素，施工技术是否合理对隧道施工安全起到至关重要的作用。在隧道入口、出口及部分跨越复杂岩土地段容易出现塌方。隧道工程开挖作业方式、支护方式和支护时机必须适应施工现场地质条件，因此，必须制定有针对性、有计划的塌方事故防控措施，以有效降低隧道施工安全风险[9]。

3.2 建立安全风险管理体系

施工现场安全与质量管理不当是导致公路隧道塌方事故的重要原因。在公路隧道建设过程中，施工现场管理是最重要的一环，也是确保隧道施工安全的重要手段。

公路隧道塌方事故防控应以预防为重点。基于国家、行业和地方性法规及有关规定，从施工现场安全管理制度入手，遵循计划、效果、反馈、系统性原则开展公路隧道安全施工管理，对隧道施工中的地质条件、作业环境、施工工艺等展开深入研究，找到每一个环节中存在的弱点，对施工中存在的各类风险进行系统辨识，并对风险级别进行系统评估，最终得到公路隧道施工安全风险分级防控清单，在组织、制度、技术、应急等方面对隧道施工的安全风险进行有效防控。

3.3 落实监控量测

通过施工监测能够获得隧道结构的变形、周围围岩和初期支护的稳定情况，以便对施工现场进行安全评估，为后期施工时机的确定、施工工艺的优化等奠定基础。

（1）隧道监测必须严格按照国家、行业和地方有关规定，并结合施工现场围岩条件、隧道规模、施工工艺和支护形式进行，选取合适的监测内容和监测方法，及时准确地进行施工监测，坚持“不测量不入洞，不安全不进洞”。

（2）对于初始变形和沉降比较大的情况，监测断面间距较小，同时应适当加大施工监测频次。

（3）隧道施工监测是动态过程，在保证准确及时的前提下，应及时向有关部门报告监测数据、变形时间曲线和评价结果，并及时进行数据处理和分析，以便及时调整施工作业。如发现施工安全风险，应立即排除，充分利用隧道监测结果，达到提高隧道施工安全性的目的[10]。

3.4 提升现场勘察质量

隧道施工过程中，现场勘察是确保隧道施工安全的根本。

（1）开展隧道施工勘察和设计时，相关人员要有强烈的质量控制观念，不断提升勘察和设计工作质量，保证勘察结果与施工图纸相符，以防止出现无谓的设计变更。

（2）加强施工前期准备工作，保证项目在资金、技术和时间上的合理投入，健全和执行现场勘察和设计质量保障制度，按照施工设计要求对隧道工程进行全面论证和研究，开展“一校、二审”三级审查，防止出现设计失误和遗漏。

（3）各专业勘察人员和施工各参与方保持深度沟通，共同确保隧道支护衬砌的设计方案与现场勘察数据相符，全面提高现场勘察数据的准确性。

4 结论

综上所述，利用鱼骨图和层次分析法对隧道塌方成因进行分析，厘清导致隧道塌方的主要原因，即施工技术因素、水文地质因素是导致公路隧道塌方的主要原因，因此，必须给予重点关注。可采取一种更加科学、更加合理的隧道施工技术方案，构建隧道施工安全风险管理体系，认真落实施工监测工作，提高施工现场勘察数据的准确性和真实性，以有效防控隧道塌方事故的发生。

参考文献

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