基于鐵路軟弱圍巖隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)與實(shí)踐

李旻昊

【摘要】本文將以某鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)軟弱地質(zhì)圍巖隧道施工的工程為例，論述軟弱圍巖隧道施工風(fēng)險(xiǎn)安全管理的特征，介紹軟弱圍巖隧道危險(xiǎn)預(yù)防和控制要點(diǎn)，并對(duì)軟弱圍巖隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)及其實(shí)踐進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵字】客運(yùn)鐵路；軟弱圍巖；隧道施工；安全風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)；實(shí)踐

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的出行頻率不斷上升，距離也不斷增加，對(duì)交通工具的需求也不斷升高，為滿(mǎn)足人們的需求，"十二五"規(guī)劃新線(xiàn)建設(shè)開(kāi)始實(shí)施并投資建設(shè)，未來(lái)的鐵路建設(shè)將圍繞快速鐵路和高速鐵路為核心，將鐵軌所延伸的范圍不斷擴(kuò)大，速度不斷提升。由此，鐵路建設(shè)的安全質(zhì)量將會(huì)涉及更廣的范圍，因而必須提升隧道施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)管理水平，確保鐵路建設(shè)的安全和質(zhì)量，為中國(guó)鐵路的健康、快速發(fā)展保駕護(hù)航。

一、隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的特征

在進(jìn)行隧道施工過(guò)程中，首先，存在圍巖性質(zhì)、工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜等客觀的施工風(fēng)險(xiǎn)，即存在無(wú)法避免的客觀風(fēng)險(xiǎn)。其次，勘察得到的施工客觀條件資料有限，加之設(shè)計(jì)計(jì)算理論的不完善問(wèn)題也會(huì)給施工過(guò)程帶來(lái)一些突發(fā)性的問(wèn)題，進(jìn)而加大了隧道施工中出現(xiàn)偶然性安全風(fēng)險(xiǎn)的概率。另外，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較大的離散性，勘察報(bào)告提供的資料數(shù)據(jù)范圍有限，地下的情況存在較大的不可預(yù)知性，這就加劇了施工風(fēng)險(xiǎn)的可變性和突發(fā)性。最后，隧道施工對(duì)施工場(chǎng)地及其附近的土體影響極大，會(huì)對(duì)場(chǎng)地附近的建筑物、地下管線(xiàn)或地下管線(xiàn)網(wǎng)和居民的日常出行、生活造成不同程度的影響，除了施工技術(shù)本身的影響外，存在著無(wú)法避免的影響。因而在施工過(guò)程中，在進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，必須進(jìn)行較為全面、細(xì)致的觀察和記錄，不放過(guò)任何一個(gè)疑點(diǎn)，對(duì)隧道施工進(jìn)行全程監(jiān)管，從技術(shù)方面確保隧道施工的安全進(jìn)行。

二、軟弱圍巖隧道危險(xiǎn)預(yù)防和控制要點(diǎn)

軟弱圍巖大體指巖質(zhì)軟弱、承載能力弱、節(jié)理裂縫發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖，該類(lèi)工程地質(zhì)的特征有：巖體破碎松散、土質(zhì)粘結(jié)能力弱、遇水易軟化，以及巖體結(jié)構(gòu)面癱軟和容易滑塌等。而且對(duì)于大斷面的高速鐵路來(lái)說(shuō)，隧道開(kāi)挖跨度較普通鐵路的單線(xiàn)和雙線(xiàn)隧道更大，高度也更高，這加大了高度鐵路的軟弱圍巖隧道施工難度。在隧道施工過(guò)程中，還需要預(yù)防變形和坍方，從眾多的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中可知，確保安全施工的關(guān)鍵是確切掌握軟弱圍巖隧道施工的特點(diǎn)，遵守超前預(yù)報(bào)、超前加固、超前支護(hù)、工法選擇到位、支護(hù)措施到位、快速封閉到位、襯砌封閉到位的基本要求和原則。根據(jù)現(xiàn)有的理論和實(shí)踐成果，總結(jié)出預(yù)防隧道坍塌的要點(diǎn)如下所示：

（1）工程地質(zhì)和施工方法方面：軟弱不良地質(zhì)的施工需要嚴(yán)守設(shè)計(jì)文件，明確施工地質(zhì)和水文情況，對(duì)可預(yù)見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行安全管理。在軟弱圍巖地段或者洞口偏壓淺埋地段，可以使用CD法和CRD方法進(jìn)行開(kāi)挖，同時(shí)也需要考慮到施工方法的適應(yīng)性和實(shí)用性，各工序的開(kāi)展需要遵循"先核查、引排水、短進(jìn)尺、少擾動(dòng)、早成環(huán)、勤量勘察、快襯砌、工序緊"的策略。（2）支護(hù)手段和方法方面：必須選用正確、合適的支護(hù)方法，依據(jù)"寧強(qiáng)勿弱"的原則，不僅需要嚴(yán)格按照初期支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工個(gè)，還需要在隧道開(kāi)挖之后及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)開(kāi)挖施工，及時(shí)封閉成環(huán)，特別對(duì)于邊墻開(kāi)挖后鋼架必須及時(shí)落底接長(zhǎng)。（3）現(xiàn)場(chǎng)管理措施方面：現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理人員首先需要熟悉各項(xiàng)施工技術(shù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格要求施工人員，對(duì)于不良地質(zhì)的施工，如特殊巖土、淺埋軟弱隧道施工，需要對(duì)其中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)意見(jiàn)評(píng)估，改進(jìn)施工技術(shù)方案，加強(qiáng)安全防范意識(shí)，制定可行的風(fēng)險(xiǎn)防范和突發(fā)事故安全應(yīng)急預(yù)案。發(fā)生緊急情況時(shí)，可按照下圖所示的順序開(kāi)展應(yīng)急工作。

三、軟弱圍巖隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)及其實(shí)踐分析

3.1技術(shù)要點(diǎn)

在確定施工方案時(shí)：必須仔細(xì)進(jìn)行地質(zhì)勘查和水文調(diào)查、環(huán)境查房工作，對(duì)施工場(chǎng)地具有較全面、細(xì)致的認(rèn)知，再進(jìn)行精確的施工方案設(shè)計(jì)和鞏固，選取科學(xué)合理的施工技術(shù)，而且還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)洞口的地質(zhì)地貌和開(kāi)挖面了解地質(zhì)的情況，及時(shí)掌握地質(zhì)的情況，必要時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行適當(dāng)修正。使用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)：地質(zhì)分析法、超前水平鉆孔法、以及物探法和特殊災(zāi)害地質(zhì)預(yù)測(cè)法等地質(zhì)勘探技術(shù)都可以用于軟弱圍巖隧道的施工，能夠更加清晰明了的判斷掌子面前方的水文和地質(zhì)情況，以便根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，預(yù)先準(zhǔn)備處理措施方案。圍巖監(jiān)控量測(cè)：《鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB 10121--2007）對(duì)圍巖量測(cè)點(diǎn)的設(shè)置做出了明確的規(guī)定和要求，即必須準(zhǔn)確掌握洞內(nèi)的水平收斂、拱頂沉降以及洞頂?shù)乇沓两档臄?shù)值和速率等內(nèi)容，并以此為基礎(chǔ)建立等級(jí)管理報(bào)告和信息反饋報(bào)告制度。優(yōu)化設(shè)計(jì)變更：實(shí)時(shí)掌握掌子面地質(zhì)和水文的變化情況，時(shí)刻為設(shè)計(jì)的優(yōu)化做好基礎(chǔ)工作，提供可靠的基本信息，并按照程序進(jìn)行變更優(yōu)化的報(bào)批手續(xù)。

3.2工藝要點(diǎn)

超前支護(hù)措施：依照設(shè)計(jì)方案，把大小棚或者小導(dǎo)管和超前錨桿等方面從質(zhì)量和安全方面切實(shí)做到位。初期支護(hù)加固：在軟弱圍巖中，對(duì)圍巖的加固作用十分明顯的當(dāng)屬?gòu)较蝈^桿和鎖腳錨桿或鎖腳錨固管。而且在進(jìn)行圍巖注漿和徑向錨桿的施工中，不僅要依照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，還需要對(duì)其效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不合格的的需要再進(jìn)行修正。開(kāi)挖工法和工序間的步距控制：現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)程必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工法進(jìn)行，快速支護(hù)封閉，及時(shí)進(jìn)行初支仰拱，而且不得擅自修改。二次襯砌：軟弱圍巖和不良地質(zhì)鐵路隧道二次襯砌作為主要的承載結(jié)構(gòu)，需要和初期支護(hù)一同承擔(dān)較大的后期圍巖變形壓力，因而需要在圍巖和支護(hù)變形大體處于穩(wěn)定后及時(shí)進(jìn)行后續(xù)施工操作。爆破控制：軟弱地質(zhì)隧道的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖地段和隧道錢(qián)買(mǎi)地段的施工開(kāi)挖，都需要以《爆破安全規(guī)程》為基準(zhǔn)，選擇使用控制爆破法還是非爆破方法。

四、實(shí)際案例分析

建設(shè)中的某鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)屬于國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的重點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)也是國(guó)家"十一五"規(guī)劃的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。該鐵路全長(zhǎng)857Km，投資總額為858億元，該線(xiàn)路穿越三個(gè)省區(qū)。該工程建設(shè)沿線(xiàn)地質(zhì)條件復(fù)雜，部分地段巖溶發(fā)育，橋隧比占權(quán)限總長(zhǎng)的3/4。我方主持修建的路段全長(zhǎng)62.65Km，其中涉及橋梁56座，橋梁全長(zhǎng)為8.6Km，隧道共計(jì)26座，隧道總長(zhǎng)為47.5Km。該段沿線(xiàn)地質(zhì)變化較大，結(jié)構(gòu)體系分段屬于華夏構(gòu)造體系和新華夏構(gòu)造體系聯(lián)合和帶影響，線(xiàn)路方向和褶皺軸線(xiàn)方向存在大角度相交的情況。不良地質(zhì)的主要類(lèi)型為滑坡，還存有少量危巖落石、順層和巖溶、煤層瓦斯、高熱地，以及可能從內(nèi)在的溶洞等。就此，依據(jù)實(shí)際自然和人工條件為基礎(chǔ)，在施工地減低隧道重大危險(xiǎn)源管理臺(tái)賬，對(duì)施工進(jìn)程進(jìn)行同步管理，并建立風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)巡視機(jī)制，并及時(shí)進(jìn)行隧道的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，防止突發(fā)事件造成重大損失。

五、結(jié)語(yǔ)

在面對(duì)軟弱圍巖隧道施工時(shí)，首先需要了解軟弱圍巖隧道施工安全管理的特點(diǎn)，以便結(jié)合特點(diǎn)預(yù)見(jiàn)危險(xiǎn)源，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理。同時(shí)也不能忽視專(zhuān)家治理的重要性，條件允許時(shí)建立專(zhuān)家治理體制。并進(jìn)一步增強(qiáng)隧道施工關(guān)于工程保險(xiǎn)的結(jié)合，適當(dāng)進(jìn)行安全預(yù)警的演習(xí)訓(xùn)練，提升現(xiàn)場(chǎng)工作人員和管理人員的安全意識(shí)，切實(shí)保證員工和鐵路質(zhì)量的施工安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏潤(rùn)禾，徐向葉，基于鐵路軟弱圍巖隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)與實(shí)踐[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2011-12-15.

[2]趙勇，隧道軟弱圍巖變形機(jī)制與控制技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)，2012-05-01.

[3]黃興華，軟弱圍巖條件下的淺埋隧道施工研究[D].湖南大學(xué)，2009-02-02.