長大公路隧道斜、豎井工程建設(shè)風(fēng)險評估的探討

姚 廣

（湖南科技大學(xué)，湖南 長沙 411201）

長大公路隧道的斜、豎井建設(shè)規(guī)模大，工程投資高、地質(zhì)條件復(fù)雜，對施工技術(shù)和設(shè)備要求高，工期緊，工程施工環(huán)境風(fēng)險多且大，如何避免在斜、豎井施工前因考慮不周而導(dǎo)致在施工和運營階段發(fā)生安全事故，避免不必要的重大損失和社會負面影響，對斜、豎井工程建設(shè)進行全方面的風(fēng)險評估就顯得十分重要。

1 長大公路隧道斜、豎井的大規(guī)模建設(shè)

進入21世紀以來，我國高速公路建設(shè)中遇到的隧道、隧道群越來越多，隧道建設(shè)里程達到了300 km/年。6 km以上的超長隧道不斷涌現(xiàn)，為了施工通風(fēng)及加快施工進度的需要，每條隧道均建有不同數(shù)量的斜、豎井，表1列舉了部分長大隧道的斜、豎井情況。

從表1可以發(fā)現(xiàn)，斜、豎井建設(shè)的難度越來越大。由于斜井受地形限制及為了縮短斜井長度、減少投資，斜井的坡度越來越大；豎井的深度也越來越深，導(dǎo)致建設(shè)的風(fēng)險也越來越大。

對斜、豎井建設(shè)進行風(fēng)險評估，提出建設(shè)當中的重點風(fēng)險部位，對于控制事故的發(fā)生有積極的作用。

2 風(fēng)險分析的基本理論

2.1 風(fēng)險的定義[1]

在高級漢語大詞典當中，風(fēng)險是這樣描述的：“危險；遭受損失、傷害、不利或毀滅的可能性?！痹趪H隧道協(xié)會，風(fēng)險定義為：“災(zāi)害事故對人身安全及健康可能造成損害的概率”。

國外對風(fēng)險較權(quán)威的定義是這樣描述的：“風(fēng)險是由于從事某項特定活動過程中存在的不確定性而產(chǎn)生的經(jīng)濟或財務(wù)的損失、它具有普遍性與不確定性兩大特性”。

表1 部分長大隧道斜、豎井設(shè)置情況

2.2 風(fēng)險的本質(zhì)[1]

風(fēng)險評估的側(cè)重點已經(jīng)從尋找科學(xué)途徑轉(zhuǎn)移到使用現(xiàn)成方法計算和評估風(fēng)險程度的工作上來。而風(fēng)險管理則主要是指降低、觀察、控制風(fēng)險的人類行為。

按照上面的觀點，風(fēng)險分析的主要難點在于掌握風(fēng)險系統(tǒng)的隨機性規(guī)律。風(fēng)險的本質(zhì)由工程所有的風(fēng)險性質(zhì)來決定。風(fēng)險分析的性質(zhì)可以分為以下幾種。

a）損害性 工程項目風(fēng)險研究的目的是如何降低事故發(fā)生率，使工程項目在預(yù)期軌道上運行。

b）不確定性 即風(fēng)險發(fā)生不利后果無論在空間、時間、強度以及是否發(fā)生都具有很強的不確定性。

c）復(fù)雜性 由于風(fēng)險因素之間的相互作用，相互影響，使得一個風(fēng)險系統(tǒng)變得異常龐大和復(fù)雜，有時很難用精確的概率分布或狀態(tài)方程來表達，此時，就不得不對問題進行適當?shù)暮喕⒔柚：龜?shù)學(xué)等工具進行分析。

2.3 風(fēng)險估測

風(fēng)險估測主要是采用定性和定量的方法對風(fēng)險事故發(fā)生的可能性及嚴重程度進行數(shù)量估算。風(fēng)險估測的方法應(yīng)結(jié)合工程施工內(nèi)容、安全管理方案、可能發(fā)生的事故特點等因素確定。

3 隧道斜、豎井建設(shè)風(fēng)險評估

針對隧道斜、豎井工程風(fēng)險評估的目的主要有：a）減少不確定性因素的影響，整理出隧道斜、豎井風(fēng)險源，給出風(fēng)險事件風(fēng)險等級，幫助參建單位和行政主管部門作出決策。b）針對分析得到的隧道斜、豎井工程風(fēng)險源，提出風(fēng)險控制措施以降低各種風(fēng)險，以達到安全、經(jīng)濟、高效的管理目標。

開展隧道斜、豎井建設(shè)風(fēng)險評估，分為以下幾個步驟。

3.1 斜、豎井建設(shè)重大安全風(fēng)險整體評估

a）建立專項風(fēng)險評估流程，見圖1。

圖1 專項風(fēng)險評估流程圖

b）事故風(fēng)險分析流程，見圖2。

圖2 魚刺圖法進行事故致因分析

3.2 風(fēng)險源辨識及排序

主要針對隧道斜、豎井工程建設(shè)的特點，對建設(shè)過程中可能發(fā)生的風(fēng)險事故進行風(fēng)險源辨識。

篩查出的風(fēng)險源大致列舉如下：井口坍塌事故、井內(nèi)突水涌泥事故、井內(nèi)塌方事故、與主洞接頂處的塌方事故、陡坡斜井運輸斗車斷纜導(dǎo)致的跑車事故、豎井出渣斗斷纜導(dǎo)致的高空墜落事故、通風(fēng)不及時導(dǎo)致的窒息死亡事故、井內(nèi)瓦斯爆炸事故等。

表2 事故可能性等級標準

表3 按人員傷亡等級標準

表4 按直接經(jīng)濟損失等級標準

風(fēng)險源重要性按照事故可能性等級（表2）、人員傷亡等級（表3）、直接經(jīng)濟損失等級（表4）綜合比較得出的風(fēng)險源排序為：井內(nèi)塌方事故大于井內(nèi)突水涌泥事故大于井口坍塌事故大于與主洞接頂處的塌方事故大于通風(fēng)不及時導(dǎo)致的窒息死亡事故大于豎井出渣斗斷纜導(dǎo)致的高空墜落事故大于陡坡斜井運輸斗車斷纜導(dǎo)致的跑車事故大于井內(nèi)瓦斯爆炸事故。

3.3 安全風(fēng)險因素分析

3.3.1 井內(nèi)塌方事故

a）通過斷層破碎帶、各種松散堆積體、巖層軟硬相間或有軟弱夾層的巖體、受地下水長期浸泡沖蝕溶解作用的巖體、膨潤土地層、淺埋段、流砂層、嚴重偏壓段。

b）地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用使得軟弱面的強度大為降低。

c）施工方法和措施不當引發(fā)圍巖突然變形。

d）施工人員盲目加快掘進進度，仰拱、二次襯砌滯后，造成工序嚴重失衡。

e）拱頂超挖嚴重，回填不及時造成局部應(yīng)力集中發(fā)生坍塌。

3.3.2 井內(nèi)突水涌泥事故

是巖溶隧道施工過程中常見的一種地質(zhì)災(zāi)害。導(dǎo)致突水涌泥主要有以下幾方面因素。

a）地質(zhì)構(gòu)造穿越富水斷層破碎帶。

b）基巖裂隙水、松散巖類孔隙水和碳酸鹽類巖溶水等可能沿著斷層破碎帶、巖層接觸面及溶洞位置相互貫通，成為地下水的通道。

c）掌子面圍巖為泥灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、含泥質(zhì)條帶灰?guī)r等。

3.3.3 井口坍塌事故

a）雨季暴雨沖刷邊仰坡造成失穩(wěn)。

b）邊仰坡開挖后未噴錨支護造成風(fēng)化失穩(wěn)。

3.3.4 與主洞接頂處的塌方事故

a）與主洞接頂處支護強度不夠或支護齡期不夠。

b）爆破時未考慮另一側(cè)為臨空面導(dǎo)致裝藥量過大引起塌方。

3.3.5 通風(fēng)不及時導(dǎo)致的窒息死亡事故

由于井底通風(fēng)措施不全，未能及時吹散爆破產(chǎn)生的有害氣體而使得提前進入掌子面的工人造成窒息死亡事故。

3.3.6 豎井出渣斗斷纜導(dǎo)致的高空墜落事故

a）渣斗內(nèi)裝渣量超出負荷能力。

b）吊裝的纜繩超過使用期限，在定期檢查中未能及時發(fā)現(xiàn)纜繩出現(xiàn)集中斷絲。

c）豎井出渣斗的吊裝發(fā)動機出現(xiàn)故障導(dǎo)致停止吊裝時間過長。

3.3.7 陡坡斜井運輸斗車斷纜導(dǎo)致的跑車事故

與豎井出渣斗斷纜導(dǎo)致的高空墜落事故情況基本相同。

3.3.8 井內(nèi)瓦斯爆炸事故

對井內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸瑯说木涠炔粔颉?/p>

3.4 風(fēng)險控制措施

針對上面已排查出的風(fēng)險因素，建議采用以下風(fēng)險控制措施。

a）結(jié)合隧道勘察結(jié)果，采用超前探孔、地質(zhì)雷達、TSP等超前探測手段對掌子面前方圍巖進行綜合預(yù)報，對不良地質(zhì)引起足夠的重視，并采取相應(yīng)的措施；對于地下水導(dǎo)致的圍巖軟化應(yīng)及時鉆孔排水并加強支護；對施工人員進行崗前培訓(xùn)，糾正斜、豎井施工與主洞施工過程中工序、方法不一致的錯誤認識。

b）為防止巖溶涌水、突泥，采用超前鉆孔探測，單孔流量大于2 L/s時，預(yù)留5～10 m的巖盤進行注漿堵水；單孔流量小于2 L/s時，或巖溶與地表及外部巖層無水利聯(lián)系時，可采取疏導(dǎo)的辦法進行處理。此外，還可以采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿、超前錨桿、注漿堵水等治理措施，并對巖溶跨越斷面、巖溶跨越處進行治理。

c）在雨季到來前及時將井口邊仰坡截、排水溝的使用性能進行檢查，對斷裂、擁堵等進行治理；及時對開挖后的井口邊仰坡進行噴錨支護。

d）及時加強與主洞接頂處的支護參數(shù)并保證支護到達齡期；爆破前注意檢查裝藥量以免工人按照常規(guī)裝藥過量導(dǎo)致塌方。

e）及時進行井底通風(fēng)并檢查瓦斯?jié)舛取?/p>

f）合理安排斜豎井出渣斗的吊裝纜繩及發(fā)動機檢查周期，力爭做到“每次一小查，每天一大查，每周一清查，每日勤維護”。

4 結(jié)束語

筆者通過對國內(nèi)多座長大隧道斜、豎井建設(shè)中的風(fēng)險進行調(diào)研、總結(jié)，結(jié)合風(fēng)險分析的基本理論，對隧道斜、豎井建設(shè)中的風(fēng)險源進行辨識與分析，提出風(fēng)險控制措施，對斜、豎井整體建設(shè)進行風(fēng)險評估，以降低建設(shè)風(fēng)險，避免不必要的損失。

以上是筆者的一些淺見，不當之處，請各位前輩及同仁批評指正。