山區(qū)公路隧道施工安全潛在風(fēng)險影響源分析

趙 鑫

（山西路恒交通勘察設(shè)計咨詢有限公司，山西 太原 030000）

1 山區(qū)公路隧道施工安全風(fēng)險特點

土建工程在工程安全分類中屬于安全風(fēng)險較高的工程門類之一，作為土建工程中安全風(fēng)險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)計要求，同時盡量控制填挖方工程量，必然要在設(shè)計施工線路上開挖隧道，與之伴隨的施工風(fēng)險也處于較高水平，為了保證公路工程隧道施工的安全可靠，必須加深對施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險影響源類型和具體內(nèi)容的認(rèn)識深度。

1.1 安全風(fēng)險客觀存在

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

以隧道開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，不同位置的圍巖強度等級、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下，前期的工程地質(zhì)勘察資料，甚至是地質(zhì)超前預(yù)報均無法準(zhǔn)確預(yù)測，圍巖在受到爆破荷載擾動作用后的應(yīng)力變化情況，在此過程中，施工風(fēng)險不斷孕育，一旦超過山體結(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)險充滿不確定性

除了應(yīng)該意識到山區(qū)隧道工程施工節(jié)段風(fēng)險的客觀存在性之外，已存在或者即將出現(xiàn)的各種安全風(fēng)險，在出現(xiàn)和經(jīng)歷的過程中仍存在較大的不確定性。以采用新奧法進行開挖支護的山區(qū)隧道施工項目為例，在襯砌支護施工之前，工程技術(shù)人員會根據(jù)地質(zhì)勘察資料和工程設(shè)計規(guī)范確定襯砌支護的錨桿數(shù)量、位置及噴射混凝土厚度；但是，在具體施工階段，由于施工開挖斷面隨時面臨暗河、透水事故的潛在風(fēng)險，一旦出現(xiàn)透水事故，隧道開挖斷面的圍巖強度等級、軟弱程度均出現(xiàn)突變，采用原始的支護設(shè)計方案無法滿足強度及密封性要求，這就是典型的施工安全風(fēng)險的不確定性導(dǎo)致的。此外，在施工控制及施工監(jiān)測過程中，由于施工現(xiàn)場組織、施工機械、施工方案等方面因素的影響，導(dǎo)致現(xiàn)場采集到的施工監(jiān)測數(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法準(zhǔn)確預(yù)判，且同一種工程施工安全風(fēng)險隨著施工進度的推進，其表現(xiàn)出的危害程度及危害時常也不盡相同，以上都是安全風(fēng)險不確定性特點的典型表現(xiàn)。

1.3 安全風(fēng)險的階段可變性

山區(qū)隧道施工屬于復(fù)雜的系統(tǒng)工程，施工過程要細(xì)分為多個階段開展，相同的施工安全風(fēng)險在不同階段表現(xiàn)出的風(fēng)險等級及持續(xù)時間均不同，且在不同施工階段表現(xiàn)出的安全風(fēng)險類型也不同，這就是隧道工程施工過程中的風(fēng)險階段“兩異性”特點。以隧道開挖過程中的開挖和支護兩個核心施工環(huán)節(jié)為例，在不同施工階段，二者呈現(xiàn)出的風(fēng)險嚴(yán)重程度具有明顯的階段性特點，在隧道掌子面推進過程中，開挖施工風(fēng)險要明顯高于隧道襯砌支護；掌子面開挖后的圍巖碎渣清運階段，則襯砌支護施工的安全風(fēng)險要明顯高于掌子面推進階段，這就是不同施工階段，施工安全風(fēng)險可變性的典型表現(xiàn)。

2 山區(qū)公路隧道施工安全風(fēng)險主要影響源分類分析

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)險的頭號因素之一，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，施工過程會不同程度影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)天然構(gòu)造，在開挖掘進階段，大概率會遇到巖體溶化、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，在前期制定開挖掘進和襯砌支護施工方案過程中沒有通盤考慮安全方案，部分施工現(xiàn)場甚至沒有制定可操性強的處治措施；對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有合理選定襯砌支護時機，對部分圍巖軟弱位置沒有進行襯砌強化。再者是，部分山區(qū)隧道開挖掌子面穿越大型斷層和圍巖破碎帶，由于施工開挖荷載的擾動，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)瞬時崩塌。最后，在穿越礦產(chǎn)資源密集區(qū)域，由于沒有做好地質(zhì)超前預(yù)報工作，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，加之爆破開挖過程中沒有精確測定需用的炸藥數(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)段在掘進過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，在隧道工程施工過程中，安全風(fēng)險防控?zé)o疑是最重要的分項內(nèi)容之一，在具體的工程實踐中，必須堅持安全風(fēng)險客觀性、不確定性及隨機性的基本原則，立足于安全風(fēng)險特點，做好隧道工程施工潛在風(fēng)險影響源的辨識。