山區(qū)公路隧道施工安全潛在風(fēng)險(xiǎn)影響源分析

趙 鑫

（山西路恒交通勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山西 太原 030000）

1 山區(qū)公路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)

土建工程在工程安全分類(lèi)中屬于安全風(fēng)險(xiǎn)較高的工程門(mén)類(lèi)之一，作為土建工程中安全風(fēng)險(xiǎn)最高的隧道工程而言，其工程安全性的重要意義不言而喻。在山區(qū)公路工程施工過(guò)程中，為了縮短公路里程，保證山區(qū)公路的縱向坡度滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)盡量控制填挖方工程量，必然要在設(shè)計(jì)施工線路上開(kāi)挖隧道，與之伴隨的施工風(fēng)險(xiǎn)也處于較高水平，為了保證公路工程隧道施工的安全可靠，必須加深對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)影響源類(lèi)型和具體內(nèi)容的認(rèn)識(shí)深度。

1.1 安全風(fēng)險(xiǎn)客觀存在

在分析和嘗試解決隧道工程施工過(guò)程中所面臨的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，必須正確看待隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)，承認(rèn)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)的客觀存在特點(diǎn)，不管使用何種施工技術(shù)、施工機(jī)械，亦或是使用何種安全保障措施，只要隧道施工開(kāi)展，施工安全風(fēng)險(xiǎn)并始終伴隨存在，無(wú)法徹底避免。作為工程技術(shù)人員，只能通過(guò)制定相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)防控方案，優(yōu)化施工技術(shù)流程，提升施工機(jī)械的綜合管理能力等方式，最大程度避免各種安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量控制其影響范圍和影響程度。

以隧道開(kāi)挖施工中最常用的鉆孔爆破法為例，由于山區(qū)隧道圍巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同位置的圍巖強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)理發(fā)育及軟弱破碎程度均不盡相同，圍巖結(jié)構(gòu)處于復(fù)雜的應(yīng)力平衡狀態(tài)中，在定向爆破荷載的擾動(dòng)下，前期的工程地質(zhì)勘察資料，甚至是地質(zhì)超前預(yù)報(bào)均無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，圍巖在受到爆破荷載擾動(dòng)作用后的應(yīng)力變化情況，在此過(guò)程中，施工風(fēng)險(xiǎn)不斷孕育，一旦超過(guò)山體結(jié)構(gòu)自身的調(diào)節(jié)和承受能力，將出現(xiàn)瞬間的崩塌和失穩(wěn)破壞，造成嚴(yán)重的工程安全事故，從某種意義上講，這種安全風(fēng)險(xiǎn)是客觀存在的，并不以工程技術(shù)人員的主觀意志為轉(zhuǎn)移。

1.2 安全風(fēng)險(xiǎn)充滿不確定性

除了應(yīng)該意識(shí)到山區(qū)隧道工程施工節(jié)段風(fēng)險(xiǎn)的客觀存在性之外，已存在或者即將出現(xiàn)的各種安全風(fēng)險(xiǎn)，在出現(xiàn)和經(jīng)歷的過(guò)程中仍存在較大的不確定性。以采用新奧法進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)的山區(qū)隧道施工項(xiàng)目為例，在襯砌支護(hù)施工之前，工程技術(shù)人員會(huì)根據(jù)地質(zhì)勘察資料和工程設(shè)計(jì)規(guī)范確定襯砌支護(hù)的錨桿數(shù)量、位置及噴射混凝土厚度；但是，在具體施工階段，由于施工開(kāi)挖斷面隨時(shí)面臨暗河、透水事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)，一旦出現(xiàn)透水事故，隧道開(kāi)挖斷面的圍巖強(qiáng)度等級(jí)、軟弱程度均出現(xiàn)突變，采用原始的支護(hù)設(shè)計(jì)方案無(wú)法滿足強(qiáng)度及密封性要求，這就是典型的施工安全風(fēng)險(xiǎn)的不確定性導(dǎo)致的。此外，在施工控制及施工監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于施工現(xiàn)場(chǎng)組織、施工機(jī)械、施工方案等方面因素的影響，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)采集到的施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)離散性較大，很多突發(fā)性事故，如：透水、瓦斯泄露、瞬間崩塌等安全事故無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)判，且同一種工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)隨著施工進(jìn)度的推進(jìn)，其表現(xiàn)出的危害程度及危害時(shí)常也不盡相同，以上都是安全風(fēng)險(xiǎn)不確定性特點(diǎn)的典型表現(xiàn)。

1.3 安全風(fēng)險(xiǎn)的階段可變性

山區(qū)隧道施工屬于復(fù)雜的系統(tǒng)工程，施工過(guò)程要細(xì)分為多個(gè)階段開(kāi)展，相同的施工安全風(fēng)險(xiǎn)在不同階段表現(xiàn)出的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及持續(xù)時(shí)間均不同，且在不同施工階段表現(xiàn)出的安全風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型也不同，這就是隧道工程施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)階段“兩異性”特點(diǎn)。以隧道開(kāi)挖過(guò)程中的開(kāi)挖和支護(hù)兩個(gè)核心施工環(huán)節(jié)為例，在不同施工階段，二者呈現(xiàn)出的風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度具有明顯的階段性特點(diǎn)，在隧道掌子面推進(jìn)過(guò)程中，開(kāi)挖施工風(fēng)險(xiǎn)要明顯高于隧道襯砌支護(hù)；掌子面開(kāi)挖后的圍巖碎渣清運(yùn)階段，則襯砌支護(hù)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)要明顯高于掌子面推進(jìn)階段，這就是不同施工階段，施工安全風(fēng)險(xiǎn)可變性的典型表現(xiàn)。

2 山區(qū)公路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)主要影響源分類(lèi)分析

2.1 隧道工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)差

隧道工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量較差是誘發(fā)山區(qū)公路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)的頭號(hào)因素之一，由于山區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在施工荷載、環(huán)境影響等因素的耦合影響下，施工過(guò)程會(huì)不同程度影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)天然構(gòu)造，在開(kāi)挖掘進(jìn)階段，大概率會(huì)遇到巖體溶化、瞬間崩塌、瓦斯泄露、水體滲透等地質(zhì)災(zāi)害。分析其成因主要集中在以下幾方面。首先，在前期制定開(kāi)挖掘進(jìn)和襯砌支護(hù)施工方案過(guò)程中沒(méi)有通盤(pán)考慮安全方案，部分施工現(xiàn)場(chǎng)甚至沒(méi)有制定可操性強(qiáng)的處治措施；對(duì)于軟弱碎石巖層位置，一旦出現(xiàn)水分滲透，將出現(xiàn)嚴(yán)重的圍巖溶化病害，誘發(fā)溶化的主要原因是沒(méi)有合理選定襯砌支護(hù)時(shí)機(jī)，對(duì)部分圍巖軟弱位置沒(méi)有進(jìn)行襯砌強(qiáng)化。再者是，部分山區(qū)隧道開(kāi)挖掌子面穿越大型斷層和圍巖破碎帶，由于施工開(kāi)挖荷載的擾動(dòng)，改變了原始圍巖的自身應(yīng)力平衡，破碎巖體在自重作用下出現(xiàn)瞬時(shí)崩塌。最后，在穿越礦產(chǎn)資源密集區(qū)域，由于沒(méi)有做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，尚未探明施工掌子面范圍內(nèi)存在可能引發(fā)泄露和燃爆的瓦斯氣體，加之爆破開(kāi)挖過(guò)程中沒(méi)有精確測(cè)定需用的炸藥數(shù)量、鉆孔爆炸方位及間距等參數(shù)，直接誘發(fā)隧道內(nèi)燃爆事故。

2.2 隧道防排水

部分隧道標(biāo)段在掘進(jìn)過(guò)程中途徑地下水充盈地帶，山體巖石內(nèi)滲透水分直接深入到襯砌表面，加速了襯砌結(jié)構(gòu)老化，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致掌子面范圍內(nèi)全斷面圍巖軟化；且大部分圍巖滲透水中含有大比重的腐蝕性離子，容易與襯砌混凝土中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量沉淀，沉淀集聚在圍巖空隙內(nèi)，造成圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)脹裂，部分沉淀物質(zhì)流入隧道排水系統(tǒng)，沉積在排水系統(tǒng)內(nèi)，引發(fā)防排水系統(tǒng)失效。此外，滲透水中還有大量的鹽酸根離子，腐蝕性水分滲透到隧道通風(fēng)和照明系統(tǒng)中，容易誘發(fā)隧道內(nèi)部電路故障，埋下巨大安全隱患。

3 總結(jié)

總結(jié)以上基本闡述內(nèi)容可知，在隧道工程施工過(guò)程中，安全風(fēng)險(xiǎn)防控?zé)o疑是最重要的分項(xiàng)內(nèi)容之一，在具體的工程實(shí)踐中，必須堅(jiān)持安全風(fēng)險(xiǎn)客觀性、不確定性及隨機(jī)性的基本原則，立足于安全風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，做好隧道工程施工潛在風(fēng)險(xiǎn)影響源的辨識(shí)。