公路隧道工程安全風險特點分析

蘭寧寧 劉 軍

(1.交通運輸部公路科學研究所，北京 100088；2.江西省高速公路投資集團有限責任公司,江西 南昌 330025)

公路隧道工程安全風險特點分析

蘭寧寧1劉 軍2

(1.交通運輸部公路科學研究所，北京 100088；2.江西省高速公路投資集團有限責任公司,江西 南昌 330025)

通過總結國內外相關文獻，對影響公路隧道安全風險的不同因素進行分析，指出工程地質條件復雜性直接影響著隧道安全風險，并伴隨整個生命周期；養護工作的局限性使隧道運營風險加大；隧道工程建設的時序性使其安全風險具有繼承性、殘存性；隧道工程的隱蔽性，使其安全風險具有積累性、突發性。

隧道工程，安全風險，工程地質，隧道養護

公路隧道工程作為交通基礎設施的重要組成部分，是路網穿越山體、水體的重要通道，在路網發展中占有重要的地位，被稱為控制路網的咽喉[1]。作為半隱蔽性地下工程，隧道工程與山體、水體融為一體，這決定了其安全狀況不僅包含隧道結構自身安全，還脫離不了隧道周邊地質條件的安全，隧道安全是兩者穩定狀態的宏觀表現。此外，就其生命過程而言，隧道工程的安全狀況還受控于建設環節、運營養護狀況、管理機制諸多因素。

許多學者對隧道工程安全風險開展了相關研究，馬棟等[2-5]研究了不同圍巖介質條件下隧道安全風險；周輝等[6-11]對不同地應力下隧道不同安全風險進行了作用機理分析。

本文在前人研究的基礎上，擬從工程地質、隧道襯砌結構、運營養護條件等角度，探討公路隧道工程設施的安全風險的特征。

1 工程地質條件的復雜性

隧道設施修筑自始至終存在于巖體中，工程地質條件對隧道設施的影響伴隨其整個生命周期，這種影響重大并不可回避，工程地質條件影響主要體現在地質的復雜性上，包括：圍巖介質復雜性、地質構造復雜性、水文地質復雜性。

1)圍巖介質復雜性。我國國土面積幅員遼闊，地形地貌與巖體類型繁多、區域差異性大，因此，隧道在穿越山體、水體時遇到的圍巖條件也呈多樣化，如：瓦斯地層、煤系地層、巖溶地層、采空區等不良地質層；硬巖、軟巖、膨脹巖、黃土、凍土、流沙等各種特殊巖土[12，13]。

2)地質構造復雜性。隧道穿越的構造帶一般圍巖破碎、易產生應力集中、積水，施工擾動后易產生變形、塌方、突水涌泥，是隧道施工安全風險的高風險區域，也是運營隧道襯砌安全最為薄弱段落，容易產生滲水、襯砌掉塊、二襯開裂等病害。如位于連霍高速的烏鞘嶺隧道由于穿越F4斷層破碎帶而發生涌水、塌方事故[14]。

3)水文地質復雜性。公路隧道無論是施工期還是運營期，地下水為眾多風險事故的主導誘因，相關統計資料表明，地下(表)水是隧道塌方的第二大主要影響因素[15]。隧址區地下水類型主要有：孔隙水、裂隙水、溶腔水、高壓水、暗河、高寒冰凍(固體水)及地表滲入水等。其中溶腔水、高壓水對隧道安全的危害最為廣泛和突出，經常引發巖溶突水涌泥、隧道塌方、襯砌開裂等施工風險，給隧道帶來極大的安全風險。

2 現有隧道養護工作局限性

我國公路隧道發展歷史較短，公路隧道養護技術尚處于發展與摸索階段，公路隧道日常、周期性檢測深度受限，隧道監測的自動化、快速化、智能化方面技術水平還比較落后，多數隧道的日常養護仍依賴于養護人員目測、尺量等方式，工作效率低下、檢查結果可靠性不足。隧道養護一線的技術水平不能滿足大規模公路隧道安全管理的需求。

3 隧道安全風險繼承性、殘存性

公路運營隧道是經由可行性研究、勘察設計、工程施工等多個階段按照時序連續實施作業的產物，每階段均繼承了上一階段殘留的風險，同時，又將本階段的殘余風險遺留到下一階段。因此，隧道運營風險繼承了其前三個階段的遺留風險。如可行性研究階段由于初測深度、廣度不足，在方案比選時選擇了地質高風險地段的線路，造成施工期間的重大安全風險[16]；勘察設計階段的線形設計，其線形風險(大縱坡、小半徑等)在運營中才得以顯現；施工階段塌方段落或地下水涌出段落，若施工中處治不徹底，則常常是運營隧道襯砌開裂、二襯滲水的段落[17]。

4 隧道安全風險累積、突發性

隧道工程作為一種地下公路設施，風險在初始階段對隧道安全基本不構成危害，常常具有迷惑性，或較為隱蔽，日常巡檢或常規手段難以發現。而當該風險發展到一定程度時對隧道不良影響的概率及可能造成的損失突然急劇增大。因此，隧道工程風險具有很強的累積、突發性，尤其隧道結構損傷類風險事件。

如施工階段襯砌背后形成的空洞，在初始階段對隧道襯砌影響并不明顯，但隨著空洞的不斷變大，開始逐漸改變襯砌受力狀態，降低襯砌結構的承載能力，導致襯砌開裂[18]。

5 結語

本文從公路隧道壽命全過程的角度分析了不同階段隧道風險特征，得出結論如下：

1)圍巖介質的復雜性、地質構造的復雜性、水文地質復雜性等工程地質條件對隧道安全風險有著直接影響并伴隨其整個生命周期。2)隧道養護技術水平的局限性對隧道在運營期間的安全風險有著重大影響作用。3)公路隧道的可行性研究、勘察設計、工程施工等每一階段均在繼承了上一階段的殘留風險的同時又將本階段的殘余風險遺留到下一階段，其使公路隧道風險具有明顯的繼承性和殘存性。4)作為一個隱秘性工程，公路隧道安全風險在初始階段常常具有迷惑性，常規手段難以發現，而當風險發展累積到一定程度時對隧道不良影響及可能造成的損失會急劇增大，使隧道安全風險具有很強的累積性和突發性。

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[18] 周 強.高速公路隧道襯砌背后空洞影響及安全性分析[D].重慶:重慶交通大學,2013.

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

蘭寧寧(1989- )，男，助理工程師