隧道工程施工塌方風險評估及預防措施

謝傳根 （中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710000）

為了防止隧道在施工過程當中出現塌方的情況，應對隧道規劃開展完善與改良，以某隧道項目來作為實例進行分析，對隧道最初的支護進行可行性研究，并確立了導致隧道風險影響因素，切合隧道作業環節中的地質狀況借助不同分析法對風險開展對應的評定工作，依照最終的評估研究報告，規劃出合理安全的施工計劃。

1 隧道施工塌方風險評估方法

現如今，已經成為一套完善體系的施工技術風險評估形式有很多種，但是運用得最多的就是故障樹分析法、模糊綜含評價法等方法。文章主要是借助層次分析法以及模糊綜含評價法這兩種評估方法對作業過程當中可能出現的風險以及技術本身的風險開展了評估。

1.1 層次分析法

早在20世紀70年代，在運籌學中就已經提出層次分析的理念。該理念是運籌學專家在“依照各個工業企業的社會效益的好壞來進行電力的分配”話題研究環節當中所提出的，這種判定手段存在的優勢在于，可以深入地研究并分析那些復雜問題的影響因素以及其本源，并依照對應的定量信息讓決策變得更具信息化，也只有這樣才可以做到為多個對象、多個準則或者無結構特性的復雜決策問題提供最為直觀快捷的解決途徑[1]。

層次分析法的具體環節如下：①構建復雜決策問題層次架構體系；②開展構造判定；③開展層次單排序檢測；④開展層次排序并就一致性展開檢測。由于在評估隧道施工技術風險環節中，有著較多的影響因素與條件，而且存在有很多無法量化的影響因素。所以，為了有效地開展隧道施工技術風險評估，就要求充分地運用到層次分析法。

1.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評估法隸屬于一種模糊數學的整體評估法，這樣的一種評估手段要求運用到數學當中的隸屬理論，把定性評估進行對應的轉化，將定性的環節轉化成為定量環節。也就是使用模糊的理論概念對遭受到的各項作用因素影響的事件或問題開展整體評估。這種評估手段的優勢在于最終結果非常明了且系統性很強，可以有效地解決那些不能量化的難題。

2 隧道施工風險源識別以及風險分析

隧道施工安全管理的核心理念在于對場地有關的風險源開展識別，對關鍵的風險源做出評估，并將其當做是根本，規劃出有針對性的控制手段與管理措施，確立構建風險源的識別、研究、評估與管理等環節之間的關聯，以此讓主要體系的故障預防理念得到充分的落實。

地鐵建設環節中存在的風險源基本都是巖層的機理和地下水所制造的，本文以某市地鐵項目的具體開展狀況，對施工區域的地質環境進行深入的研究與調查。發現施工場地區域的地下水相對相對較為匱乏，且在項目建設的這段時間當中，該區域處于枯水時期，所以不必對水泥的影響進行更深一步的考慮，雖說在施工形式上存在有一定程度上的風險，但是只要施工程序合理，就能在一定程度上的降低其風險出現的概率。除此之外，防排風地標建筑物等都會對該項目產生一定程度上的干擾，鑒于對風險的認知與對這一隧道項目的全方位考慮，將過斷層破碎圍巖視為該項目最大的風險隱患[2]。

3 案例分析

3.1 工程地質條件

該隧道項目的屬于小凈距隧道項目，隧道左邊起里程為K17+825～K18+245，左側的洞長為420m，從右邊線起，里程為K17+825～K18+241，總長度為416m。隧道當中的內輪廓選用的是三心圓，在此當中最長的有17m，挖掘的截面積為160m2，出口區域深埋為13～22m，圍巖的強度等級為V級。山體的整體趨勢與地鐵的中間線形成一種斜交的狀態，這樣一來就不難看出，山體會對隧道造成一定程度上的偏壓效應。圍巖大致是由輕壓粘土與中粒砂粘土等所構建而成。洞體的走向可以看作是一個接近90°的角度，但巖體自身的傾角卻不大，難免會對巖體自身安全性與穩定性造成一定程度上的影響。由于結構的干擾程度大，節理裂隙的發育同樣會遭受巖石性質以及風化的影響，所以隧道拱頂區域的巖石很容易就出現塌陷的情況，隧道的側面也有可能出現部分塌陷的情況。

3.2 隧道施工過程模擬分析

某隧道圍巖的強度等級為V級，其特征是凈距小、截面大、埋深淺、挖掘深。作業環節中相鄰的索道之間互相作用，假若建設的規劃不夠合理，就很可能會出現塌方的狀況。為了避免圍巖出現形變，減少沉降作用。要求施工隊伍借助雙臂導坑的形式開展作業，這種形式的施工所選用的技術工藝非常的繁瑣，進行的初期支護與撤除臨時支護結構之時，可能會為整體結構的穩定性帶來不可逆轉的破壞。以下是對工況不同情況的數據模擬運算，進一步確立隧道作業環節中，最初支護時的薄弱環節與科學合理的施工次序與施工時機。

①計算方法的選取

就上述例子，借助載荷法來對其整體結構進行對應的計算，根據《公路隧道設計規范》（JTG D70-2004）當中對于荷載的相關規定與標準，并依照其中所提出的預期數值展開地鐵初支護穩定系數的運算。

②計算工況

借助荷載結構法展開運算時，對初支護閉塞、導洞的挖掘、初支護封閉、撤除臨時支護等工作狀況展開研究與討論，對荷載匹配的占比加以運算。

③計算結果

切合上文的數據，對前后不封閉等狀況開展結構的應力計算，詳細的計算結果如表1所示。

3.3 風險控制措施

切合上文的內容，對隧道初期支護穩定系數計算與坍塌風險的重要性開展排序，在施工環節可以借助下列手段加以管理。

①隧道作業超前支護要求其進展到位，并根據方案開展作業，對中部圍巖開展挖掘的環節中，應當做到及時的關閉初期支護。

②雖說在大跨度與公路隧道的施工過程的當中，運用雙側壁導坑的施工工藝對其進行管理，要遠比其他的施工工藝效果更加明顯。但由于施工步驟繁瑣，每道工藝之間要求做到連貫，并要求超前的間距通常要求控制在3倍洞徑之內。

計算結果對比 表1

③由于地下項目有著一定程度上的不確定因素，圍巖的轉變非常的復雜，要求對前方不好的地質狀況開展科學的偵測，假若地質環境與現場勘測得到的數據之間有很大的差異，就要求對支護的數據開展及時的更正與調整，以免出現安全事故。

④在臨時支撐被撤除之后，要求立即開展對應的二襯矯正，在具體施工環節中，對其開展對應的監測，以此來實現對于風險的實時預警。

⑤假若隧道中部的圍巖厚度要比二襯過后的洞徑的15倍還要大，并且當臨時支護已經被拆掉之后，這時就要求施工隊伍盡快施作二襯。

⑥開展爆破的管理，將炮孔的具體地點、裝填的形式與炸藥的質量等風險因素開展合理的優化與完善，以此來進一步降低對于圍巖的擾動狀況。

⑦就那些小間距隧道而言，對中部的兩個導洞開展作業，作業環節要求將其距離錯開，以免出現相互干擾的情況，影響施工安全。

4 結語

綜上所述，為了避免在地鐵作業過程中出現安全事故與隧道坍塌的情況，這就要求施工單位結合隧道的安全系數，對初期的支護開展時效的封閉作業。依照專家的研究數據對隧道施工的風險開展對應的評定工作，改善施工規劃與方案，并做好實時的預測與警報工作，以此來最大限度地降低事故風險出現的概率。