程家溝隧道施工階段質量影響因素分析

楊永占

（河北省高速公路承秦管理處，河北 秦皇島066000）

1 工程概況

承秦高速公路是河北省高速公路網布局規(guī)劃“五縱六橫七條線”中“線一”的重要組成部分。承秦高速公路秦皇島段路線的起點為承德、秦皇島交界處的廟嶺，與承秦高速公路承德段順接，終點為徐各莊，與京沈高速公路相交并與沿海高速公路相接，路線全長為99.207km。承秦高速公路秦皇島段主要路段都位于燕山山區(qū)，橋隧工程多，是河北省的首條山區(qū)高速公路，橋隧比例大，占全線的45%。

程家溝隧道位于撫寧縣大新寨鎮(zhèn)程家溝至陳莊村，隧道左幅起點LK164+240，終點LK166+318，長2 078m，右幅起點RK164+220，終點RK166+508，長2 288m，為長隧道。隧道內地質均為微風化、強風化及全風化片麻巖。隧道圍巖巖體受構造影響較重，巖體破碎～較完整，圍巖級別為Ⅲ～Ⅴ級，圍巖穩(wěn)定性較差。

2 工程地質條件

程家溝隧道入口段及出口段為Ⅴ級圍巖，洞身段為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級圍巖。隧道圍巖主要為太古界片麻巖構成，節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體較破碎，呈全風化、中風化、微風化狀，隧道開挖時可能有滴水；隧道出入口圍巖為片麻巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，呈全風化-強風化狀，隧道開挖時可能有滴水。因此，在隧道開挖過程中要特別注意圍巖變化及防排水。

根據以上的工程地質條件分析，隧道施工應重點關注以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）隧道出口右洞淺埋偏壓，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖時極易發(fā)生塌方；

（2）隧道出口邊仰坡地質情況較差，呈全風化狀態(tài)，開挖時易發(fā)生塌方；

（3）洞內圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體較破碎，風化較嚴重，開挖時易發(fā)生塌方；

（4）隧道節(jié)理裂隙發(fā)育，特別是在雨季，容易發(fā)生滴水甚至是大規(guī)模涌水現象。

3 自然環(huán)境

3.1 氣象水文

本隧道所在區(qū)域屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫10.1℃；一月平均氣溫為-7.1℃；七月平均氣溫24.8℃，年平均降雨量744.7mm。災害性氣候有冰凍、大暴雨等。本隧道經過區(qū)域內地下水主要為第四系松散層含水和基巖孔隙裂隙水，沖溝內未見泉水出露，根據鉆探未見穩(wěn)定地下水。隧道區(qū)因接受大氣降水補給和儲存條件差，地下儲量較小。

因此，如何采取措施安排好冬季施工，減少冰凍期對工程的影響，相對延長有效的施工時間至關重要。同時，還應注意雨季施工對隧道施工的影響。

3.2 地形地貌

隧道區(qū)屬低山丘陵地貌，地勢總體為西北高東南低。隧道所在地屬燕山山脈東段，地貌屬于典型山地地貌，地形復雜，屬于山嶺重丘陵區(qū)。隧道進洞口設于山體斜坡，坡角30°～40°，出洞口坡角為40°～50°。

由于本合同工程根據總體工期安排跨越3個年度，即經過2個冬季。另外，隧道出入口端坡度較陡，節(jié)理裂隙發(fā)育，易造成邊坡零星掉塊等。

因此，在本隧道施工過程中，應注意冬季施工和雨季施工：

（1）冬季施工（包括混凝土及砌體工程施工）；

（2）雨季施工時，隧道內易于漏水，要加強防排水工作；

（3）邊坡易于掉塊，施工前應先排除松動塊體。

4 隧道施工

程家溝隧道施工流程為：隧道風、水、電配置→超前地質預報→洞口及明洞工程→隧道開挖→隧道裝碴運輸→初期支護施工→輔助施工→結構防排水→仰拱及基層路面→二次襯砌→鋼筋施工→隧道監(jiān)控量測→隧道施工測量→隧道施工排水→隧道通風防塵。下面主要分析隧道施工過程中重點關注的施工工序。

4.1 超前地質預報

施工中采用長期預報和中短期預報相結合。隧道進行超前地質預報，對于前方不良地質和圍巖級別的預測預報具有不確定性，而這些因素可能造成圍巖失穩(wěn)、洞口滑坡墜石等安全風險事故。

4.2 洞口及明洞工程

洞口主要施工項目有洞口排水系統、洞口土石方開挖（含明洞）、邊仰坡臨時支護、大管棚等進洞輔助措施及明洞、洞門、暗洞淺埋段等。程家溝隧道進出口均采用大管棚超前注漿加固支護形式。洞口邊坡采用噴錨掛網防護，在滿足機械開挖的條件下，使用挖掘機開挖，裝載機配合自卸車裝運棄碴至指定棄碴位置，人工輔助修坡。不能直接用機械開挖的次堅石采用定向弱爆破，人工輔助機械裝運。

由以上情況可知，程家溝隧道洞口施工受多工種、立體交叉作業(yè)、臨時設施多、作業(yè)面變化多、人員集中等的影響，勢必存在不安全因素，事故發(fā)生率高。可能發(fā)生的安全風險事件表現在以下幾個方面：

（1）隧道施工過程中，人機交叉作業(yè)頻繁，極易造成物體打擊、車輛傷害、機械傷害、高處墜落、觸電等；

（2）程家溝隧道洞口屬陡坡地形，洞口邊仰坡施工時，由于地質條件和圍巖自穩(wěn)能力差，易于發(fā)生滑坡等風險事件；

（3）洞口淺埋偏壓段，圍巖強度低，自穩(wěn)能力差，開挖時洞頂易塌落、冒頂；

（4）隧道洞口、明洞施工時，由于地質破碎和圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，施工人員易受到山體上方滾石的傷害以及拱頂塌方等危害；

（5）大管棚支護和小導管預注漿支護時機直接影響到洞口穩(wěn)定性，還可能導致淺埋段塌方、冒頂等安全風險事件。

4.3 隧道開挖

程家溝隧道Ⅲ級圍巖采用全斷面法施工，Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用環(huán)形短臺階法和正臺階法施工。

隧道開挖方式主要采用鉆爆法，軟弱圍巖段采用機械開挖或人工開挖。洞身段開挖采用光面爆破技術。

通過該工序的分析，可能給隧道施工帶來的風險包括：

（1）臺階法施工，臺階長度過長，支護不到位，易發(fā)生圍巖失穩(wěn)變形；

（2）在施工開挖過程中，若一次仰拱開挖過長，初期支護不能及時封閉，臺階法施工時臺階高度不合理等，容易引發(fā)塌方等風險；

（3）鉆爆法開挖作業(yè)工序中，起爆時間、找頂清理危石、出碴等都可能帶來人員傷害，特別是爆破震動過大還可能引起隧道塌方等風險；

（4）爆破開挖操作不當，易發(fā)生坍塌、爆破傷人事故；

（5）隧道開挖方法的轉換，也有可能引起工期延誤、人員傷亡等；

（6）洞內施工人員沒有按要求佩戴個人防護用品，易發(fā)生物體打擊等其他傷害。

4.4 隧道裝碴運輸

隧道出碴采用無軌運輸方式運輸，在隧道裝碴過程中，隧道進行開挖作業(yè)、人員進出隧洞等。

隧道裝碴運輸是人機交叉作業(yè)過程，易于發(fā)生機械傷害事故。裝碴運輸安排不合理，容易造成工序之間沖突，影響施工進度，造成工期延誤。

4.5 初期支護

程家溝隧道初期支護采用超前大管棚、超前小導管、系統錨桿、噴射混凝土、鋼筋網、鋼格柵等施工。可能發(fā)生的安全風險事件有：

（1）初期支護未及時封閉可能導致隧道塌方、洞口發(fā)生滑坡等事故；

（2）初期支護不當或者強度不夠，還有可能發(fā)生初期支護變形，隨之帶來如塌方等風險事件；

（3）混凝土噴射工未按要求佩戴防護用品，易造成作業(yè)人員呼吸道感染。

4.6 二次襯砌

采用全斷面襯砌臺車施工，二次混凝土采用電子配料集中拌和供應，混凝土罐車運輸，輸送泵輸送。

二次襯砌施工采用模板臺車，需要安裝模板、拆卸模板、臨時支撐施工。因此，就難免發(fā)生由于施工人員的麻痹大意造成人員高處墜落或者高處物體掉落傷到地面人員等事故。

5 結語

（1）風險管理是一個動態(tài)的過程，應貫穿于施工的全過程，而影響因素分析作為風險管理的一個過程，對隧道工程施工階段風險辨識起到承上啟下的作用。

（2）程家溝隧道主要從工程地質條件、自然環(huán)境和隧道工程等進行影響因素分析，并為風險辨識提供依據。

[1] 中華人民共和國交通運輸部.公路工程施工安全技術規(guī)程[M].北京：人民交通出版社，1995.

[2] 中華人民共和國交通運輸部.公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估制度及指南解析[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3] 郭鵬，李志強.承秦高速公路隧道施工風險管理研究[J].交通標準化，2012（1）：95-99.