浅议高速公路隧道施工安全风险管理--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅议高速公路隧道施工安全风险管理

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：林峰垚张天梅

[导读] 摘要：随着经济和社会的发展，我国高速公路建设也有了很大进展，然而高速公路隧道施工受工程本身特点、地质条件、安全管理、人员、物料设备等因诸多因素影响，施工安全风险较高，极易引发安全事故，造成人员、财产损失，越来越引起人们的重视，因此在构建和谐社会、可持续发展的社会背景下，深入分析高速公路隧道施工安全事故的形成机理及演化规律，对施工安全风险作出可靠的预测和评估，建立规范化安全管理系统，降低安全风险成为

        中国水利水电第十四工程局有限公云南昆明 650000
        摘要：随着经济和社会的发展，我国高速公路建设也有了很大进展，然而高速公路隧道施工受工程本身特点、地质条件、安全管理、人员、物料设备等因诸多因素影响，施工安全风险较高，极易引发安全事故，造成人员、财产损失，越来越引起人们的重视，因此在构建和谐社会、可持续发展的社会背景下，深入分析高速公路隧道施工安全事故的形成机理及演化规律，对施工安全风险作出可靠的预测和评估，建立规范化安全管理系统，降低安全风险成为隧道施工安全管理的重要问题。
        关键词：高速公路隧道；施工；安全风险；管理
        引言
        我国安全生产的基本方针是“安全第一、预防为主、综合治理”，“安全第一”的提出是把人身安全、安全生产放在首要位置，高速公路隧道施工与其他工程相比具有隐蔽性、施工复杂性、不确定性、后果严重性等突出特点，大大增加了管理的难度，因此开展安全风险管理显的尤为必要，通过识别高速公路隧道施工的安全风险，构件安全风险评估模型，建立安全风险评估指标体系，应对和监控施工安全风险的管理过程来降低风险、减少损失。
        1.隧道施工安全风险管理现状
        我国高速公路隧道施工风险管理起步较晚，但随着近年高速公路的发展，各大院校、科研机构、企业、政府、行业主管部门相继开展了风险管理理论及应用推广，风险评估方法由定性分析逐步转为定量分析，再加上安全事故问题频发，社会问题极为突出，政府及行业主管部门也重视了风险管理，使得高速公路隧道施工安全管理有了很大的发展，但多数管理仍多流于文件管理、规避责任的形式层面管理上，受隧道施工特点及管理中的成本、工期等因素影响，没有建立完整的风险管理体系，仍然有大量的工作需要做。
        2.隧道施工安全风险管理流程
        高速公路隧道施工安全风险管理是指高速公路隧道施工参建各方通过风险计划、风险识别、风险评估、风险评价、风险控制等流程，归纳分析、优化组合，实施有效风险管控措施已减小风险影响，降低管理成本，获得较大安全保证的管理行为。

        图1 高速公路隧道施工安全风险管理流程图
        高速公路隧道施工安全风险发生机理是某种或多种致险因子（包括施工技术、施工材料设备、施工人员操作）通过孕险环境（工程地质水文及管理环境）作用于特定的承险体而产生的风险事故。
        3.隧道施工安全风险指标体系
        影响高速公路隧道施工安全风险因素众多，而且有些因子相互关联，根据风险事件后果及表现形式，按矿山法施工建立指标体系，主要分为塌方、瓦斯、突泥（水）、大变形、岩爆、高低热等6大类，各大类根据自身特点可按指标核对表法可进一步划分为一级、二级、三级指标。
        据不完全统计，塌方事故占隧道安全事故比重超过50%，在具体的工程项目中，需结合项目特点，遵循“宁多勿少”原则，整理并筛选出主要风险，剔除影响较小的次要风险。
        4.隧道施工安全风险评估方法
        安全评估根据不同的实施阶段可分为安全预评估、安全验收评估及安全现状评估，常用的安全风险评估方法有：核对表法、专家调查法、情景分析法、层次分析法、模糊综合评价法、风险指数矩阵法。其中风险指数矩阵法是将风险等级由风险事件的严重性和发生的可能性两种因素决定，形成一种风险评价矩阵，按两个因子相乘的结果划分为不同等级。
        高速公路隧道施工现阶段，总体风险评估主要考虑隧道地质条件、建设规模、气候与地形条件等评估指标，目前按R=G（A+L+S+C）矩阵法，对单位工程进行评估，分类及赋值如下：
        表1-高速公路隧道总体风险评估指标

        该方法可根据一定的基础资料获得初步的风险指数，能够进行风险分级，但受基础数据准确性影响，风险等级的划分具有随意性，不便作为险决策，多用于工程（项目公司或施工总承包部层次）总体风险评估。当风险等级在Ⅲ级及以上（高度风险，计算结果R≥14时）的隧道工程，应纳入专项风险评估范围，需与其他风险评估方法相结合，进行专项风险评估，制定相应的应急预案，在施工过程中应预警、预控。
        5.隧道施工典型风险应对措施
        5.1塌方、大变形
        对于隧道塌方、大变形隧道，应采用“加固围岩、改善变形、先柔后刚、先放后抗、变形留够、底部加强”主动控制原则。一是从提高围岩力学性能着手，主动加固围岩，使围岩承受一部分荷载；二是加长、加密锚杆，使支护荷载传入基岩深部（包括超前及系统支护）；三是初期支护允许柔性变形消耗围岩中储存的能量；四是预留足够的变形量防止初支侵入二衬；五是遇大变形时要加强二衬配筋（或工字钢），让二衬结构承担部分荷载；六是加强隧道底部结构，提高隧道仰拱支撑能力。
        施工中遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、早衬砌”原则，按设计图纸施工，做到短进尺，强支护，勤量测。隧道掘进过程中遵循动态设计，与监控量测单位、设计单位等参建单位密切配合，如实掌握隧道围岩情况，根据地质预报及监控量测结果等资料，及时变更调整支护参数，控制围岩变形。
        5.2突水、突泥
        高速公路隧道工程遇到不良地质段、断层破碎带、大型溶洞贺暗河（岩溶发育）地段、煤系地层采空区、矿山积水段，极易引发突水突泥灾害情况，施工时通过超前地质预报和施工地质，获取地质信息及超前钻探所揭示的工程地质、水文地质情况，查明溶洞、暗河水流方向，与隧道位置关系，采用“排堵结合”方式，按超前注浆、径向注浆、超前帷幕注浆堵水、限量排放的措施，依据“快速开挖、快速封闭、及时支护、及时量测、及时反馈”的原则施工。对于反坡掘进隧道，排水时应计算排水系统的排水能力，并预留一定的富余量。
        5.3瓦斯隧道
        高速公路隧道前期地勘设计文件中若列明有瓦斯的隧道，设计时应按瓦斯隧道设计隔离措施、气密性混凝土、特殊施工沉降缝设置等参数，施工时需编制报批瓦斯隧道施工专项方案并严格按方案执行，配置瓦斯监测设备、人员，开挖时控制循环进尺，采用适宜的爆破方法，选用特殊爆破器材及火工产品，使用防爆型机械设备、电缆、电器保护材料，加强通风，控制火源，严密监测并实时报告瓦斯浓度、压力等指标信息。
        6.隧道施工地超前质预报及监控量测应用
        6.1超前地质预报
        鉴于高速公路隧道工程对工程地质和水文条件有很强的依赖性的特点，超前地质预报，已经成为指导隧道施工不可或缺的基础性资料，超前地质预报是指在隧道施工过程中，运用仪器设备和地质综合分析方法，预测可能引发隧道地质灾害的不良体位置、规模和性质，并根据地质预报结果，提出对应的控制措施和可行性建议，其预报的内容包括地层岩性、地质构造、不良地质、地下水等。预报的方法包括地质分析法、地质调查法、物探法（TSP、TGP、TRT）、超前钻探法、水力联系观测等，其中物探法包括地震波（弹性波）反射法、地质雷达法、陆地声纳法、红外探测法，瞬变电磁法、高分辨直流电法，地质雷达法工作原理见下图：

        图2-地质雷达工作原理示意图
        对于地质条件复杂的隧道，应结合设计地勘资料，应以钻探法为主，结合物探法、地质调查法的多种预测预报方法综合分析，利用动态设计原则，指导确定设计支护参数，超前地质预报对降低隧道施工地质灾害发生的机率，确保人员、设备安全起着极其重要作用。
        6.2监控量测
        监控量测是在隧道施工过程中，利用检测仪器、元件及其构成的监测系统对围岩和支护结构的变形、受力以及两者之间的关系进行观测，并对其稳定性、安全性进行评价。高速公路隧道施工应编制隧道监控量测方案，认真实施监控量测，通过对监控量测的数据记录、计算、分析，反馈，判识围岩及支护的稳定状态，监测项目、方案、频率等参数应根据具体工程选择确定，监控量测项目包括：洞内外观察、净空变化、拱顶下沉、地表沉降的必测项及钢架内应力、围岩体内位移、围岩压力、两层支护间压力、锚杆轴力、隧底隆起、支护衬砌内应力、围岩弹性波速度、渗水压力、地表下沉等选测项目。

        图3-隧道测线布置示意图
        高速公路隧道围岩及支护的稳定性直接关系施工安全，而监控量测是施工人员的“眼睛”和“耳朵”，监测信息应及时分析、反馈。对于变化异常区段应加强监测，必要时与监测、设计单位配合，利用实测数据，借助大型土木软件，通过建模、网化、加载、求解与分析等计算步骤，预测围岩变形或进行力学反分析，及时修改设计参数，确保施工安全。
        7.结语
        高速公路隧道施工过程不确定因素较多，风险较高，易引发安全事故，为使隧道工程实施更加科学、合理、安全，必须开展安全风险管理，通过分析地质状况、在资源配置及实施方案的基础上，做好风险评估，提出和落实具体措施，避免安全事故发生，从而提高抵御风险能力，确保工程质量，加快隧道施工进度，降低施工成本。此外还应在隧道施工人员技术水平和安全教育培训，加强隧道施工设备、材料等管理，做好应急救援预案及演练等工作。
        参考文献：
        [1]公路工程施工安全技术规程 JTG F90-2015.
        [2]公路工程隧道施工技术规范 JTG/T 3660-2020.
        [3]隧道施工安全九条规定.
        [4]公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南.
        [5]公路水路行业安全生产风险辨识评估管控基本规范（试行）.
        [6]纪志锋.公路隧道施工安全风险评价与安全管理研究合肥工业大学硕士学位论文.
        [7]刘挺.公路隧道施工安全风险管理研究浙江大学硕士学位论文.
        [8]张伟.山岭公路隧道施工安全风险管理研究长安大学专业硕士学位论文.
        [9]云南省交通运输厅关于印发高速公路建设工程安全生产强制性控制要点的通知云交基建〔2020〕80号.
        作者简介：
        林峰垚（1983.01-），男，汉族，福建尤溪人，本科，工程师，从事公路工程施工。