程家溝隧道施工階段質(zhì)量影響因素分析

楊永占

（河北省高速公路承秦管理處，河北 秦皇島066000）

1 工程概況

承秦高速公路是河北省高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃“五縱六橫七條線”中“線一”的重要組成部分。承秦高速公路秦皇島段路線的起點(diǎn)為承德、秦皇島交界處的廟嶺，與承秦高速公路承德段順接，終點(diǎn)為徐各莊，與京沈高速公路相交并與沿海高速公路相接，路線全長(zhǎng)為99.207km。承秦高速公路秦皇島段主要路段都位于燕山山區(qū)，橋隧工程多，是河北省的首條山區(qū)高速公路，橋隧比例大，占全線的45%。

程家溝隧道位于撫寧縣大新寨鎮(zhèn)程家溝至陳莊村，隧道左幅起點(diǎn)LK164+240，終點(diǎn)LK166+318，長(zhǎng)2 078m，右幅起點(diǎn)RK164+220，終點(diǎn)RK166+508，長(zhǎng)2 288m，為長(zhǎng)隧道。隧道內(nèi)地質(zhì)均為微風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化片麻巖。隧道圍巖巖體受構(gòu)造影響較重，巖體破碎～較完整，圍巖級(jí)別為Ⅲ～Ⅴ級(jí)，圍巖穩(wěn)定性較差。

2 工程地質(zhì)條件

程家溝隧道入口段及出口段為Ⅴ級(jí)圍巖，洞身段為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級(jí)圍巖。隧道圍巖主要為太古界片麻巖構(gòu)成，節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體較破碎，呈全風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化狀，隧道開挖時(shí)可能有滴水；隧道出入口圍巖為片麻巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，呈全風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化狀，隧道開挖時(shí)可能有滴水。因此，在隧道開挖過程中要特別注意圍巖變化及防排水。

根據(jù)以上的工程地質(zhì)條件分析，隧道施工應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）隧道出口右洞淺埋偏壓，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖時(shí)極易發(fā)生塌方；

（2）隧道出口邊仰坡地質(zhì)情況較差，呈全風(fēng)化狀態(tài)，開挖時(shí)易發(fā)生塌方；

（3）洞內(nèi)圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體較破碎，風(fēng)化較嚴(yán)重，開挖時(shí)易發(fā)生塌方；

（4）隧道節(jié)理裂隙發(fā)育，特別是在雨季，容易發(fā)生滴水甚至是大規(guī)模涌水現(xiàn)象。

3 自然環(huán)境

3.1 氣象水文

本隧道所在區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫10.1℃；一月平均氣溫為-7.1℃；七月平均氣溫24.8℃，年平均降雨量744.7mm。災(zāi)害性氣候有冰凍、大暴雨等。本隧道經(jīng)過區(qū)域內(nèi)地下水主要為第四系松散層含水和基巖孔隙裂隙水，沖溝內(nèi)未見泉水出露，根據(jù)鉆探未見穩(wěn)定地下水。隧道區(qū)因接受大氣降水補(bǔ)給和儲(chǔ)存條件差，地下儲(chǔ)量較小。

因此，如何采取措施安排好冬季施工，減少冰凍期對(duì)工程的影響，相對(duì)延長(zhǎng)有效的施工時(shí)間至關(guān)重要。同時(shí)，還應(yīng)注意雨季施工對(duì)隧道施工的影響。

3.2 地形地貌

隧道區(qū)屬低山丘陵地貌，地勢(shì)總體為西北高東南低。隧道所在地屬燕山山脈東段，地貌屬于典型山地地貌，地形復(fù)雜，屬于山嶺重丘陵區(qū)。隧道進(jìn)洞口設(shè)于山體斜坡，坡角30°～40°，出洞口坡角為40°～50°。

由于本合同工程根據(jù)總體工期安排跨越3個(gè)年度，即經(jīng)過2個(gè)冬季。另外，隧道出入口端坡度較陡，節(jié)理裂隙發(fā)育，易造成邊坡零星掉塊等。

因此，在本隧道施工過程中，應(yīng)注意冬季施工和雨季施工：

（1）冬季施工（包括混凝土及砌體工程施工）；

（2）雨季施工時(shí)，隧道內(nèi)易于漏水，要加強(qiáng)防排水工作；

（3）邊坡易于掉塊，施工前應(yīng)先排除松動(dòng)塊體。

4 隧道施工

程家溝隧道施工流程為：隧道風(fēng)、水、電配置→超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→洞口及明洞工程→隧道開挖→隧道裝碴運(yùn)輸→初期支護(hù)施工→輔助施工→結(jié)構(gòu)防排水→仰拱及基層路面→二次襯砌→鋼筋施工→隧道監(jiān)控量測(cè)→隧道施工測(cè)量→隧道施工排水→隧道通風(fēng)防塵。下面主要分析隧道施工過程中重點(diǎn)關(guān)注的施工工序。

4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

施工中采用長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和中短期預(yù)報(bào)相結(jié)合。隧道進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)于前方不良地質(zhì)和圍巖級(jí)別的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有不確定性，而這些因素可能造成圍巖失穩(wěn)、洞口滑坡墜石等安全風(fēng)險(xiǎn)事故。

4.2 洞口及明洞工程

洞口主要施工項(xiàng)目有洞口排水系統(tǒng)、洞口土石方開挖（含明洞）、邊仰坡臨時(shí)支護(hù)、大管棚等進(jìn)洞輔助措施及明洞、洞門、暗洞淺埋段等。程家溝隧道進(jìn)出口均采用大管棚超前注漿加固支護(hù)形式。洞口邊坡采用噴錨掛網(wǎng)防護(hù)，在滿足機(jī)械開挖的條件下，使用挖掘機(jī)開挖，裝載機(jī)配合自卸車裝運(yùn)棄碴至指定棄碴位置，人工輔助修坡。不能直接用機(jī)械開挖的次堅(jiān)石采用定向弱爆破，人工輔助機(jī)械裝運(yùn)。

由以上情況可知，程家溝隧道洞口施工受多工種、立體交叉作業(yè)、臨時(shí)設(shè)施多、作業(yè)面變化多、人員集中等的影響，勢(shì)必存在不安全因素，事故發(fā)生率高?？赡馨l(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)事件表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）隧道施工過程中，人機(jī)交叉作業(yè)頻繁，極易造成物體打擊、車輛傷害、機(jī)械傷害、高處墜落、觸電等；

（2）程家溝隧道洞口屬陡坡地形，洞口邊仰坡施工時(shí)，由于地質(zhì)條件和圍巖自穩(wěn)能力差，易于發(fā)生滑坡等風(fēng)險(xiǎn)事件；

（3）洞口淺埋偏壓段，圍巖強(qiáng)度低，自穩(wěn)能力差，開挖時(shí)洞頂易塌落、冒頂；

（4）隧道洞口、明洞施工時(shí)，由于地質(zhì)破碎和圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，施工人員易受到山體上方滾石的傷害以及拱頂塌方等危害；

（5）大管棚支護(hù)和小導(dǎo)管預(yù)注漿支護(hù)時(shí)機(jī)直接影響到洞口穩(wěn)定性，還可能導(dǎo)致淺埋段塌方、冒頂?shù)劝踩L(fēng)險(xiǎn)事件。

4.3 隧道開挖

程家溝隧道Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面法施工，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用環(huán)形短臺(tái)階法和正臺(tái)階法施工。

隧道開挖方式主要采用鉆爆法，軟弱圍巖段采用機(jī)械開挖或人工開挖。洞身段開挖采用光面爆破技術(shù)。

通過該工序的分析，可能給隧道施工帶來的風(fēng)險(xiǎn)包括：

（1）臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度過長(zhǎng)，支護(hù)不到位，易發(fā)生圍巖失穩(wěn)變形；

（2）在施工開挖過程中，若一次仰拱開挖過長(zhǎng)，初期支護(hù)不能及時(shí)封閉，臺(tái)階法施工時(shí)臺(tái)階高度不合理等，容易引發(fā)塌方等風(fēng)險(xiǎn)；

（3）鉆爆法開挖作業(yè)工序中，起爆時(shí)間、找頂清理危石、出碴等都可能帶來人員傷害，特別是爆破震動(dòng)過大還可能引起隧道塌方等風(fēng)險(xiǎn)；

（4）爆破開挖操作不當(dāng)，易發(fā)生坍塌、爆破傷人事故；

（5）隧道開挖方法的轉(zhuǎn)換，也有可能引起工期延誤、人員傷亡等；

（6）洞內(nèi)施工人員沒有按要求佩戴個(gè)人防護(hù)用品，易發(fā)生物體打擊等其他傷害。

4.4 隧道裝碴運(yùn)輸

隧道出碴采用無軌運(yùn)輸方式運(yùn)輸，在隧道裝碴過程中，隧道進(jìn)行開挖作業(yè)、人員進(jìn)出隧洞等。

隧道裝碴運(yùn)輸是人機(jī)交叉作業(yè)過程，易于發(fā)生機(jī)械傷害事故。裝碴運(yùn)輸安排不合理，容易造成工序之間沖突，影響施工進(jìn)度，造成工期延誤。

4.5 初期支護(hù)

程家溝隧道初期支護(hù)采用超前大管棚、超前小導(dǎo)管、系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼格柵等施工?？赡馨l(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)事件有：

（1）初期支護(hù)未及時(shí)封閉可能導(dǎo)致隧道塌方、洞口發(fā)生滑坡等事故；

（2）初期支護(hù)不當(dāng)或者強(qiáng)度不夠，還有可能發(fā)生初期支護(hù)變形，隨之帶來如塌方等風(fēng)險(xiǎn)事件；

（3）混凝土噴射工未按要求佩戴防護(hù)用品，易造成作業(yè)人員呼吸道感染。

4.6 二次襯砌

采用全斷面襯砌臺(tái)車施工，二次混凝土采用電子配料集中拌和供應(yīng)，混凝土罐車運(yùn)輸，輸送泵輸送。

二次襯砌施工采用模板臺(tái)車，需要安裝模板、拆卸模板、臨時(shí)支撐施工。因此，就難免發(fā)生由于施工人員的麻痹大意造成人員高處墜落或者高處物體掉落傷到地面人員等事故。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）風(fēng)險(xiǎn)管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，應(yīng)貫穿于施工的全過程，而影響因素分析作為風(fēng)險(xiǎn)管理的一個(gè)過程，對(duì)隧道工程施工階段風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)起到承上啟下的作用。

（2）程家溝隧道主要從工程地質(zhì)條件、自然環(huán)境和隧道工程等進(jìn)行影響因素分析，并為風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)提供依據(jù)。

[1] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程[M].北京：人民交通出版社，1995.

[2] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度及指南解析[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3] 郭鵬，李志強(qiáng).承秦高速公路隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2012（1）：95-99.