复杂地质隧道施工安全风险分析与管理

蒲伟斌

（甘肃公航旅定临高速公路管理有限公司，甘肃定西 744300）

0 引言

与其他交通工程项目进行对比，隧道工程有非常强的隐蔽性，干扰因素非常多，作业空间比较小，作业环境恶劣。尤其在复杂地质施工的过程中，发生各种地质灾害的可能性非常大，很容易引发一些安全事故，影响施工进度和质量。因此，为了确保隧道施工的安全、进度和质量，需要分析复杂地质隧道施工安全风险，做好管理工作。

1 隧道施工安全风险管理概述

隧道施工的特点主要体现在地质条件复杂、施工程序复杂、参与方风险意识差、技术条件高等方面。在隧道施工中，由于外部环境原因和内部人为因素的影响，很容易使项目建设管理活动严重偏离原规划目标，造成直接经济损失和间接人员伤亡。这就需要在实际施工中，进行风险管理。安全风险管理方法多种多样，需要结合具体的施工情况，选择合适的管理方法，防止因安全风险管理不力而导致施工安全问题。

2 隧道施工安全风险管理的意义

在隧道施工中，首先要根据隧道的当地条件和气候环境，明确隧道施工的目标，落实建立有效的组织机构和安全管理体系，开展安全风险管理。实施安全风险管理，需要采取各种安全措施，提前控制安全隐患，确保隧道施工安全。由于地质条件复杂，需要进行隧道施工安全风险评估，一般在地质勘查完成后进行。对施工单位来说，安全风险管理的主要任务是提高施工人员的安全意识，减少安全隐患[1]。一是危险源辨识。主要依据地质资料、组织设计、施工图纸和现场经验。结构框架相对简单，显示了大多数风险的实际范围，这也是施工过程中最主要的风险。二是安全认可和定期检查。在正式施工前，所有施工安全措施必须达成一致，确认要求并获得批准后才能进行施工。施工人员在日常检查中，如发现违反建筑设施安全运行的要求，应立即停止施工并进行整改，防止发生重大安全事故，进而影响整个工程的施工安全和进度。

3 复杂地质隧道施工安全风险分析

3.1 地质环境复杂

复杂的地质环境体现在两个方面。一方面是指施工区域地质条件差[见图1（a）]，如作业区岩层复杂，稳定性差，施工难度大。如果施工时，需要通过坚硬岩石，但在硬度较低的区域，容易造成岩石变形，有时甚至会发生隧道塌方，从而出现安全事故。另一方面是指公路隧道施工区域周围复杂的地质环境[见图1（b）]，如施工区域周围大量的湿陷性黄土、矿山、天然气管道、居民区等。如果在施工中忽视这类问题，不提前规划，势必会对人们的正常生产活动产生不利影响，增加施工的安全风险[2]。图1(a)、图1（b）分别为贵州最罕见复杂地质——兰海高速、紫望高速。

图1 贵州罕见复杂地质

3.2 施工技术水平低

隧道施工中最重要的环节是选择科学有效的隧道施工技术，直接决定隧道施工的质量、安全和效率。目前，为了有效满足隧道施工的要求，保证隧道施工的效率和安全，通常会引入钻爆法、掘进机法、通风技术和支护技术等一系列先进技术。然而，由于施工单位在实际施工中，投入的人力财力有限，各种技术无法得到有效应用，严重降低了施工效率，威胁了施工安全。

3.3 隧道施工过程中人为因素的风险

机械设备操作和施工材料处理对施工人员提出了更高的要求，因此复杂地质隧道施工的安全风险也与人为因素密切相关。施工人员短缺、施工管理不合理、施工决策不正确都会进一步增加隧道施工的风险。所以，加强施工人员管理十分重要。首先，在选拔施工人员时，要提高选拔标准，选拔综合素质高、能力强的人[3]。其次，在施工中，应对施工人员加强施工技能培训，从而提高施工质量，减少操作失误造成的损失。

3.4 管理体系需要进行完善

由于隧道施工过程非常复杂，施工管理不系统，现阶段隧道施工管理还没有完全规范化。对施工过程没有进行监控和管理，同时对相关的施工机械设备也没有相关的检查和维护措施。除了施工之外，只对施工机械设备进行一些简单检查，最终导致机械设备出现一定的损坏和非正常生产，降低施工效率，也会导致隧道施工过程中的安全隐患。

4 复杂地质隧道施工安全风险管理措施

4.1 建立完善的安全风险管理体系

施工安全风险管理体系的形成和完善是提高隧道施工管理水平的关键方法和技术手段。首先要从隧道工程本身的施工安全管理经验入手，结合施工现场的各种安全风险原因，对隧道工程的施工方法、技能应用、施工程序等作出详细具体的规定。同时，通过各种隧道工程实例，总结运营风险和危害的主要成因，并应用特殊的管理技巧和施工技术进行补救。此外，还需要逐步提高人员的相关管理理念，采用新的技术形式和管理方法，逐步建立具有时效性和针对性的管理制度，从而推进施工安全风险的信息化管理，逐步建立完善的安全风险管理体系[4]。

4.2 完善隧道围岩监测质量管理

在隧道围岩监测时，需要结合围岩级别制订相应的监测方案。一般来说，在隧道坍塌或即将坍塌之前，会有一段时间的能量积累。因此，施工单位应配备专业技术人员，使用高精度全站仪对围岩进行监测，并随时注意围岩的变化。如果发现有严重的净空收敛和较大沉降变形的危险，将立即停止开挖，并分析原因，降低危险程度。此外，施工单位还需要根据地勘单位提供的围岩等级，调整下一次开挖的安全距离，并应用到实际工程中，也可以降低施工的安全风险。首先，要加大安全生产的宣传力度，营造安全生产和以人为本的良好氛围；开展班前会、知识竞赛等多种形式的安全教育，将“要我安全”转化为“我要安全”。

4.3 注重超前预报的实际应用

超前预报作为隧道施工的重要工序，可以预测隧道前方不良地质、瓦斯、地下水、地应力的发生，指导现场施工作业。对可能发生的突水、坍塌、瓦斯、岩爆、大变形等地质灾害，可以提前采取措施，避免灾难性事故的发生。随着科技的进步，长短距离超前预报、超前钻探、TSP3D 成像的应用，超前预报的准确率越来越高，但预报结果往往只有施工技术人员掌握，班组长和钻探操作人员不一定知道前方预报的地质情况。因此，有必要向一线操作人员公开超前预报的结果，让他们提前了解围岩动态。钻探作业人员可在隧道掌子面每循环钻进时，通过钻进速度、钻杆抖动、钻渣和出水情况，进一步验证超前预报结果的准确性，进而根据不同围岩情况，提前采取加强支护、调整开挖进尺等措施，避免地质灾害引发安全事故[5]。

4.4 质量安全管理责任制的落实

在隧道施工过程中，进行质量安全管理是十分必要的。为了更有效地保证现场管理质量，需要更好地落实质量安全管理责任制，将相应的责任落实到实际管理中。在具体的实施工作中，规范有序地开展各项质量安全管理工作。同时，施工单位也要把工程质量安全作为首要目标，全面开展工程质量安全检查，加强施工单位和工程监理单位的监督力量。由于工程监理权直接关系到施工单位的施工质量，更容易对工程施工效果产生负面影响。工程监理单位在实施监理的过程中，必须公正、认真、负责，同时切实加强对隧道施工质量安全的监督检查工作。发现存在安全事故隐患的，应要求施工单位整改；情况严重的，应要求施工单位暂时停止施工，并及时报告建设单位。只有这样才能有效提高施工质量，增强安全生产监管的有效性[6]。

4.5 不同隧道情况下施工技术的应用

4.5.1 隧道施工中有害气体的防治

在隧道施工过程中，存在硫化氢、瓦斯等天然有害气体。这种气体会对人的健康产生影响。而且作为易燃易爆气体，在地下环境中有一定存储量，在隧道开挖施工阶段可能突然喷出，对周围环境和隧道施工都会产生影响。在相对封闭的煤系地层中，或者在非煤系地层中，也有一些有害气体。有害气体大多出现在工程施工阶段穿越煤层的隧道内，附近地质构造质量较差。应有效实施有害气体的预防和管理，并在现场建立安全预防管理体系。在施工阶段，应做好通风管理，加强对隧道内有害气体的稀释，避免有害气体残留在隧道内。在施工过程中，做好预防管理也很重要。隧道内应采用不需要焊接和爆破的安全炸药，以达到瓦斯防治管理的目的[7]。

4.5.2 隧道工程浪涌控制问题

在隧道施工阶段，地表水与地下水之间存在裂缝、断层、塌陷等通道。如果地下水的流入量超过了管道的正常排水能力，就会发生浪涌。要提高测量管理的准确性，明确设计标准。在地质勘探管理中，应选择符合要求的测量方法，以提高测量的精度。设计部门要做好勘测数据的筛选和应用工作，严格按照行业标准进行勘测管理，提高勘测的精度。在施工现场，要合理使用建筑材料和防水材料，做好材料进场前的调查和管理工作。在防水材料的进场阶段，要按照材料验收标准进行，试件的制作也要按照项目施工操作规程的要求进行。对此，应综合分析隧道施工过程中的安全问题，结合实际管理方案，制定科学可行的运营维护体系，从本质层面降低隧道施工风险。

4.5.3 断层和破裂带施工技术

在隧道施工中，遇到断层和破裂带时，为保证施工安全，宜使用直径为42mm 的超前注浆导管对隧道进行注浆加固。借助施加水泥浆，将破碎的岩体固结成一个整体，增强岩体的强度和稳定性，防止围岩开裂变形。隧道施工需要选用光面爆破技术。应结合围岩品位，科学确定钻孔设备，制订安全可靠的爆破方案。该技术可最大限度地减少爆破对围岩体的干扰，减少围岩的开挖量，保证岩体的完整性，有效提升隧道施工的质量、安全性和效率。

4.5.4 隧道变形控制技术

在隧道施工过程中，难免会遇到碳质泥岩、粉砂岩等不良地质环境。在施工干扰下，极易引发倒塌、塌陷等事故，严重威胁施工安全。为确保隧道施工的整体强度满足要求，应采取使用科学有效的施工方案，全方位提升隧道的承载力和稳定性。

其一，隧道施工前，应进行地质调查，充分了解施工区域的地质情况，预测安全事故发生的可能性，识别各区域的风险隐患，提前采取预防措施。

其二，在隧道开挖过程中，应采取科学有效的锚杆支护措施，有效防止隧道变形，提升隧道内岩体的稳定性，避免塌方事故的发生。

其三，在隧道施工前，应结合现场实际情况，选择合理的施工技术方案，并提前制订各种突发事件的应急预案，有效保证隧道施工顺利完成[8]。

4.6 加强施工人员培训

施工人员作为隧道施工的重要组成部分，无论是基础施工人员还是高级管理人员，都必须准确执行各项施工程序，全面提高工程施工质量。在这个过程中，基层施工人员要加强自身安全意识的培养，提高专业素质。在隧道施工中，及时发现问题并上报，确保标准化施工方案下沉到基层，起到监督和指导的作用。高级管理人员要提高实践效率，积极分析施工方案在实施过程中可能出现的问题并加以处理。

5 结语

综上所述，在隧道施工中，有效提高施工的安全性是保证工程质量和防止安全事故的关键。然而，目前隧道施工存在诸多安全隐患，施工人员在风险控制过程中，必须加强安全管理。在这个过程中，不仅要加强安全风险管理体系建设，还要提高施工人员的综合素质，加强材料设备的质量检测，建立健全安全管理责任制。施工单位除了要培养一支合格的监理队伍外，还要对施工过程中的各个环节进行严格检查，对每一个细节，进行细致、科学的管理，使其经济效益和社会效益最大化。