鐵路隧道施工坍塌風險的管控措施和要求

摘 要：鐵路項目施工中隧道施工安全風險相對較高，特別是地質條件復雜的隧道施工更是如此。坍塌是隧道施工中事故次數和造成人員傷亡最多的事故類型，做好坍塌安全風險管控對于保障隧道施工生產平穩進行具有重要意義。本文介紹坍塌事故原因及風險控制措施，希望能對其它隧道施工預防坍塌事故起到一定的指導、參考作用。

關鍵詞：隧道;坍塌;風險;管控措施

鐵路建設是目前國家基建投資中的重要板塊。建設施工中的安全生產是關系社會穩定和民生的大事。鐵路隧道施工中控制好突出的事故類型對于對于施工生產的平穩運行顯得尤為重要。

有數據調查顯示：2006年-2016年期間，我國隧道施工各類型事故中，隧道坍塌事故發生49次，占比55.06%，坍塌造成208人死亡，占比46.02%。無論是事故次數還是造成的人員死亡數，坍塌均是最多的事故類型，所以坍塌事故的風險管控是隧道施工安全防控的首要任務。

一、隧道施工坍塌原因

隧道施工中發生坍塌事故的主要原因有：

（一）不良地質因素，主要指黃土地層、膨脹土地層、巖爆、斷層、溶洞、涌水、塌方、松散地層、高地溫地層、瓦斯地層、隧道偏壓等不良地質條件;

（二）設計缺陷;

（三）施工方法和措施不當。

二、坍塌風險管控措施及要求

（一）系統地進行超前地質預報，提早發現不良地質因素，以制定應對方案

施做超前地質預報應從兩方面著手：一是計圖紙會提供地勘確定的不良地質和水文條件，對應所在里程逐項開展;二是隨著施工進展發現圍巖穩定性變差或者涌水增加等，也要輔以適當的技術手段，以探明地質情況，為后續施工中是否需要變更設計，采取加強支護、超前支護以及引排水等施工措施提供相關依據。常見的超前地質預報手段一般有TSP 地質預報、地質雷達探測、紅外探水、地質素描以及超前探孔等。

（二）根據施工探明的具體情況，及時修正設計

隨著施工掌子面不斷揭露實際地質情況及初支受力變形情況，及時判定圍巖是否發生變化。圍巖等級與設計不符時，應及時報業主、設計和監理單位確認，變更設計并采取加強支護等措施。

（三）采取適宜的施工方法和措施，并保證施工質量

1、開挖方法

根據洞身開挖圍巖等級不同，也應選擇相應的開挖掘進方法。II、III級圍巖采用全斷面方法施工;IV級采用上下臺階法施工，下臺階開挖時要交錯開挖，禁止同時開挖;V、VI級采用三臺階七步法施工。

2、一次開挖長度（即開挖進尺）

一次開挖長度對于保障洞身開挖的施工安全具有重要意義，特別是對于軟弱圍巖，必須嚴格控制開挖進尺。隧道軟弱圍巖開挖時，一次開挖長度應嚴格執行鐵建設【2010】120號《關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規定的通知》要求。

3、爆破施工

根據爆破方案保證鉆孔數量和微差爆破雷管段數，嚴格控制齊爆炸藥量，減少對圍巖的擾動。

4、初支施工

4.1及時并按設計要求施做初期支護

初支必須于開挖后及時進行施做，特別是軟弱圍巖的初支，更是要及時進行，并且要滿足設計要求，禁止偷工減料。常見的初支施工問題有：鋼架間距過大，鋼架拱腳脫空，錨桿長度不足或未注漿，噴射混凝土厚度或強度不足等。初支施工防止偷工減料是風險控制的關鍵點。

4.2初支穩定性檢查

初支穩定性檢查是指開挖作業前檢查開挖臺架上方、后方的初支是否存在裂縫、掉塊等不穩定現象。如發現有裂縫、掉塊等必須先進行原因分析，如確認是圍巖沉降造成，必須先撤離人員，指派專人觀察，加強監控量測，采取加強措施后方可進行作業。

5、圍巖找頂

找頂一般是在開挖完成后，出渣之前，用機械（主要是挖掘機）進行找頂排險，對裸露的拱部、邊墻及掌子面上可能脫落的巖石進行清除。出渣完成后，由人工進行找頂，一般針對機械找頂后遺留的或者小塊巖石進行排除。

需要注意的是：必須先用機械進行找頂，再人工進行找頂;找頂后必須進行安全確認（可由經驗豐富的工班長或領工員進行檢查確認），合格后其他作業人員方可進入工作面作業。

6、貫通開挖

隧道貫通防止坍塌的關鍵在于開挖工藝以及貫通面兩側施工時的及時溝通。

6.1隧道貫通段開挖應采取短進尺，弱爆破的原則。一端掘進，另一端掘進完成的，在距離貫通面只剩下15米時，一端掘進爆破時，另一端必須設置警戒線，撤走工作人員、放置的機具、設備等，同時設專人看守，直至全部貫通，爆破作業完成后方可撤離警戒。

6.2嚴格控制循環進尺，Ⅲ級圍巖施工一循環進尺不超過3米，Ⅳ級圍巖一循環進尺一次不超過2榀拱架，Ⅴ級圍巖一循環進尺一次不超過1榀拱架。

6.3炸藥裝藥量應嚴格控制，采取放小炮的方式，并加強支護，減少擾動圍巖。

6.4根據“強支護”的原則，開挖后初支要及時跟進，減少圍巖裸露時間及形變。

6.5貫通面施工其他要求：貫通段可采用臺階法開挖。為確保開挖掘進面施工安全，當掌子面離貫通面10m以內時，可超前先打通小導洞或上斷面，確定貫通段的實際厚度，并制造臨空面。根據厚度和形成的臨空面確定爆破方法，確定具體的鉆孔深度、方向、孔底留深、堵塞長度和裝藥量等，采用上、下斷面分次爆破。先爆破上斷面，初支完成后，再爆破下斷面。

（四）監控量測

施工過程中的監控量測主要監控圍巖的沉降及收斂是否在允許值內，為是否需要采取加強支護等措施提供依據。監控量測控制重點主要是監控量測點的布設應根據不同圍巖等級進行，同時按照規范要求的頻次開展監控，且嚴禁數據弄虛作假。施工中應將監控量測作為一項重要工序對待，以及時掌握圍巖情況。監控量測的實施也是施工技術保障安全生產的體現。

（五）安全步距控制

根據相關文件要求，仰拱至掌子面距離（即仰拱步距）、二襯至掌子面距離（即二襯步距）應按照不同圍巖級別，符合下表要求：

安全步距控制的意義：控制仰拱至掌子面距離、二襯至掌子面距離是保證安全施工的一個重要措施，是隧道施工中“早封閉”原則的體現。就實際執行情況看，隨著圍巖等級的增加，步距要求越來越短：III級圍巖步距要求容易保證，IV級圍巖步距的實現稍有困難，V級圍巖步距實施較為困難。軟弱圍巖步距實現難度在于：一是步距短造成作業臺架無法遠離作業面，爆破時容易損壞;二是步距控制與施工進度沖突較大。

合理地組織各項工序的施工是實現安全步距的基礎，如果安全步距超標，原則上要將掌子面用噴射混凝土進行封閉，掌子面停止施工，仰拱及二襯施工立即跟進實施，步距滿足要求之后，方可進行掌子面開挖施工。

三、結語

綜上所述，坍塌風險在隧道的各項施工中風險等級最高，從本質安全的角度出發，隧道坍塌事故的風險控制應通過施工技術和施工質量保證，即通過及時修正設計缺陷，采取正確的開挖方法，控制爆破炸藥齊爆數量和開挖進尺，保證初支施做及時及施做質量，及時準確地進行監控量測，必要時施做超前地質預報探明地質等一系列技術、質量措施，輔以步距控制等安全管理來做好安全風險的預控。

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作者簡介：陳洋，男，1988年2月7日出生，籍貫（遼寧省開原市），工程師，研究方向安全工程。