復雜地質隧道施工安全風險分析與管理

蒲偉斌

（甘肅公航旅定臨高速公路管理有限公司，甘肅定西 744300）

0 引言

與其他交通工程項目進行對比，隧道工程有非常強的隱蔽性，干擾因素非常多，作業空間比較小，作業環境惡劣。尤其在復雜地質施工的過程中，發生各種地質災害的可能性非常大，很容易引發一些安全事故，影響施工進度和質量。因此，為了確保隧道施工的安全、進度和質量，需要分析復雜地質隧道施工安全風險，做好管理工作。

1 隧道施工安全風險管理概述

隧道施工的特點主要體現在地質條件復雜、施工程序復雜、參與方風險意識差、技術條件高等方面。在隧道施工中，由于外部環境原因和內部人為因素的影響，很容易使項目建設管理活動嚴重偏離原規劃目標，造成直接經濟損失和間接人員傷亡。這就需要在實際施工中，進行風險管理。安全風險管理方法多種多樣，需要結合具體的施工情況，選擇合適的管理方法，防止因安全風險管理不力而導致施工安全問題。

2 隧道施工安全風險管理的意義

在隧道施工中，首先要根據隧道的當地條件和氣候環境，明確隧道施工的目標，落實建立有效的組織機構和安全管理體系，開展安全風險管理。實施安全風險管理，需要采取各種安全措施，提前控制安全隱患，確保隧道施工安全。由于地質條件復雜，需要進行隧道施工安全風險評估，一般在地質勘查完成后進行。對施工單位來說，安全風險管理的主要任務是提高施工人員的安全意識，減少安全隱患[1]。一是危險源辨識。主要依據地質資料、組織設計、施工圖紙和現場經驗。結構框架相對簡單，顯示了大多數風險的實際范圍，這也是施工過程中最主要的風險。二是安全認可和定期檢查。在正式施工前，所有施工安全措施必須達成一致，確認要求并獲得批準后才能進行施工。施工人員在日常檢查中，如發現違反建筑設施安全運行的要求，應立即停止施工并進行整改，防止發生重大安全事故，進而影響整個工程的施工安全和進度。

3 復雜地質隧道施工安全風險分析

3.1 地質環境復雜

復雜的地質環境體現在兩個方面。一方面是指施工區域地質條件差[見圖1（a）]，如作業區巖層復雜，穩定性差，施工難度大。如果施工時，需要通過堅硬巖石，但在硬度較低的區域，容易造成巖石變形，有時甚至會發生隧道塌方，從而出現安全事故。另一方面是指公路隧道施工區域周圍復雜的地質環境[見圖1（b）]，如施工區域周圍大量的濕陷性黃土、礦山、天然氣管道、居民區等。如果在施工中忽視這類問題，不提前規劃，勢必會對人們的正常生產活動產生不利影響，增加施工的安全風險[2]。圖1(a)、圖1（b）分別為貴州最罕見復雜地質——蘭海高速、紫望高速。

圖1 貴州罕見復雜地質

3.2 施工技術水平低

隧道施工中最重要的環節是選擇科學有效的隧道施工技術，直接決定隧道施工的質量、安全和效率。目前，為了有效滿足隧道施工的要求，保證隧道施工的效率和安全，通常會引入鉆爆法、掘進機法、通風技術和支護技術等一系列先進技術。然而，由于施工單位在實際施工中，投入的人力財力有限，各種技術無法得到有效應用，嚴重降低了施工效率，威脅了施工安全。

3.3 隧道施工過程中人為因素的風險

機械設備操作和施工材料處理對施工人員提出了更高的要求，因此復雜地質隧道施工的安全風險也與人為因素密切相關。施工人員短缺、施工管理不合理、施工決策不正確都會進一步增加隧道施工的風險。所以，加強施工人員管理十分重要。首先，在選拔施工人員時，要提高選拔標準，選拔綜合素質高、能力強的人[3]。其次，在施工中，應對施工人員加強施工技能培訓，從而提高施工質量，減少操作失誤造成的損失。

3.4 管理體系需要進行完善

由于隧道施工過程非常復雜，施工管理不系統，現階段隧道施工管理還沒有完全規范化。對施工過程沒有進行監控和管理，同時對相關的施工機械設備也沒有相關的檢查和維護措施。除了施工之外，只對施工機械設備進行一些簡單檢查，最終導致機械設備出現一定的損壞和非正常生產，降低施工效率，也會導致隧道施工過程中的安全隱患。

4 復雜地質隧道施工安全風險管理措施

4.1 建立完善的安全風險管理體系

施工安全風險管理體系的形成和完善是提高隧道施工管理水平的關鍵方法和技術手段。首先要從隧道工程本身的施工安全管理經驗入手，結合施工現場的各種安全風險原因，對隧道工程的施工方法、技能應用、施工程序等作出詳細具體的規定。同時，通過各種隧道工程實例，總結運營風險和危害的主要成因，并應用特殊的管理技巧和施工技術進行補救。此外，還需要逐步提高人員的相關管理理念，采用新的技術形式和管理方法，逐步建立具有時效性和針對性的管理制度，從而推進施工安全風險的信息化管理，逐步建立完善的安全風險管理體系[4]。

4.2 完善隧道圍巖監測質量管理

在隧道圍巖監測時，需要結合圍巖級別制訂相應的監測方案。一般來說，在隧道坍塌或即將坍塌之前，會有一段時間的能量積累。因此，施工單位應配備專業技術人員，使用高精度全站儀對圍巖進行監測，并隨時注意圍巖的變化。如果發現有嚴重的凈空收斂和較大沉降變形的危險，將立即停止開挖，并分析原因，降低危險程度。此外，施工單位還需要根據地勘單位提供的圍巖等級，調整下一次開挖的安全距離，并應用到實際工程中，也可以降低施工的安全風險。首先，要加大安全生產的宣傳力度，營造安全生產和以人為本的良好氛圍；開展班前會、知識競賽等多種形式的安全教育，將“要我安全”轉化為“我要安全”。

4.3 注重超前預報的實際應用

超前預報作為隧道施工的重要工序，可以預測隧道前方不良地質、瓦斯、地下水、地應力的發生，指導現場施工作業。對可能發生的突水、坍塌、瓦斯、巖爆、大變形等地質災害，可以提前采取措施，避免災難性事故的發生。隨著科技的進步，長短距離超前預報、超前鉆探、TSP3D 成像的應用，超前預報的準確率越來越高，但預報結果往往只有施工技術人員掌握，班組長和鉆探操作人員不一定知道前方預報的地質情況。因此，有必要向一線操作人員公開超前預報的結果，讓他們提前了解圍巖動態。鉆探作業人員可在隧道掌子面每循環鉆進時，通過鉆進速度、鉆桿抖動、鉆渣和出水情況，進一步驗證超前預報結果的準確性，進而根據不同圍巖情況，提前采取加強支護、調整開挖進尺等措施，避免地質災害引發安全事故[5]。

4.4 質量安全管理責任制的落實

在隧道施工過程中，進行質量安全管理是十分必要的。為了更有效地保證現場管理質量，需要更好地落實質量安全管理責任制，將相應的責任落實到實際管理中。在具體的實施工作中，規范有序地開展各項質量安全管理工作。同時，施工單位也要把工程質量安全作為首要目標，全面開展工程質量安全檢查，加強施工單位和工程監理單位的監督力量。由于工程監理權直接關系到施工單位的施工質量，更容易對工程施工效果產生負面影響。工程監理單位在實施監理的過程中，必須公正、認真、負責，同時切實加強對隧道施工質量安全的監督檢查工作。發現存在安全事故隱患的，應要求施工單位整改；情況嚴重的，應要求施工單位暫時停止施工，并及時報告建設單位。只有這樣才能有效提高施工質量，增強安全生產監管的有效性[6]。

4.5 不同隧道情況下施工技術的應用

4.5.1 隧道施工中有害氣體的防治

在隧道施工過程中，存在硫化氫、瓦斯等天然有害氣體。這種氣體會對人的健康產生影響。而且作為易燃易爆氣體，在地下環境中有一定存儲量，在隧道開挖施工階段可能突然噴出，對周圍環境和隧道施工都會產生影響。在相對封閉的煤系地層中，或者在非煤系地層中，也有一些有害氣體。有害氣體大多出現在工程施工階段穿越煤層的隧道內，附近地質構造質量較差。應有效實施有害氣體的預防和管理，并在現場建立安全預防管理體系。在施工階段，應做好通風管理，加強對隧道內有害氣體的稀釋，避免有害氣體殘留在隧道內。在施工過程中，做好預防管理也很重要。隧道內應采用不需要焊接和爆破的安全炸藥，以達到瓦斯防治管理的目的[7]。

4.5.2 隧道工程浪涌控制問題

在隧道施工階段，地表水與地下水之間存在裂縫、斷層、塌陷等通道。如果地下水的流入量超過了管道的正常排水能力，就會發生浪涌。要提高測量管理的準確性，明確設計標準。在地質勘探管理中，應選擇符合要求的測量方法，以提高測量的精度。設計部門要做好勘測數據的篩選和應用工作，嚴格按照行業標準進行勘測管理，提高勘測的精度。在施工現場，要合理使用建筑材料和防水材料，做好材料進場前的調查和管理工作。在防水材料的進場階段，要按照材料驗收標準進行，試件的制作也要按照項目施工操作規程的要求進行。對此，應綜合分析隧道施工過程中的安全問題，結合實際管理方案，制定科學可行的運營維護體系，從本質層面降低隧道施工風險。

4.5.3 斷層和破裂帶施工技術

在隧道施工中，遇到斷層和破裂帶時，為保證施工安全，宜使用直徑為42mm 的超前注漿導管對隧道進行注漿加固。借助施加水泥漿，將破碎的巖體固結成一個整體，增強巖體的強度和穩定性，防止圍巖開裂變形。隧道施工需要選用光面爆破技術。應結合圍巖品位，科學確定鉆孔設備，制訂安全可靠的爆破方案。該技術可最大限度地減少爆破對圍巖體的干擾，減少圍巖的開挖量，保證巖體的完整性，有效提升隧道施工的質量、安全性和效率。

4.5.4 隧道變形控制技術

在隧道施工過程中，難免會遇到碳質泥巖、粉砂巖等不良地質環境。在施工干擾下，極易引發倒塌、塌陷等事故，嚴重威脅施工安全。為確保隧道施工的整體強度滿足要求，應采取使用科學有效的施工方案，全方位提升隧道的承載力和穩定性。

其一，隧道施工前，應進行地質調查，充分了解施工區域的地質情況，預測安全事故發生的可能性，識別各區域的風險隱患，提前采取預防措施。

其二，在隧道開挖過程中，應采取科學有效的錨桿支護措施，有效防止隧道變形，提升隧道內巖體的穩定性，避免塌方事故的發生。

其三，在隧道施工前，應結合現場實際情況，選擇合理的施工技術方案，并提前制訂各種突發事件的應急預案，有效保證隧道施工順利完成[8]。

4.6 加強施工人員培訓

施工人員作為隧道施工的重要組成部分，無論是基礎施工人員還是高級管理人員，都必須準確執行各項施工程序，全面提高工程施工質量。在這個過程中，基層施工人員要加強自身安全意識的培養，提高專業素質。在隧道施工中，及時發現問題并上報，確保標準化施工方案下沉到基層，起到監督和指導的作用。高級管理人員要提高實踐效率，積極分析施工方案在實施過程中可能出現的問題并加以處理。

5 結語

綜上所述，在隧道施工中，有效提高施工的安全性是保證工程質量和防止安全事故的關鍵。然而，目前隧道施工存在諸多安全隱患，施工人員在風險控制過程中，必須加強安全管理。在這個過程中，不僅要加強安全風險管理體系建設，還要提高施工人員的綜合素質，加強材料設備的質量檢測，建立健全安全管理責任制。施工單位除了要培養一支合格的監理隊伍外，還要對施工過程中的各個環節進行嚴格檢查，對每一個細節，進行細致、科學的管理，使其經濟效益和社會效益最大化。