公路隧道施工安全評價與控制

文/新疆交通建設管理局 徐獻軍

在山區(qū)公路工程項目方案比選中，隧道方案的優(yōu)勢越來越受到工程界的青睞，其占有比重也越來越大。由于公路隧道具有斷面大、所穿越地質條件復雜等特點，塌方、巖爆、突泥涌水等安全事故屢見不鮮。這些安全事故發(fā)生后，會導致大量的人員傷亡和嚴重的財產損失，因此，對公路隧道施工安全技術和施工管理水平提出了較高要求。

公路隧道施工特點及危險源

公路隧道為地下工程，洞室扁平，常采用鉆爆法施工，其施工不同于普通建筑工程，主要有以下特點：

工程地質條件復雜

隧道穿越的地質條件往往復雜多變，這不僅會對隧道施工開挖方法的選擇、支護結構的設計等產生嚴重影響，還會導致隧道施工安全事故的發(fā)生。尤其當隧道穿越山體內隱伏有斷層破碎帶、溶洞、高地應力等不良地質體時，發(fā)生安全事故的概率將明顯增大。

隱蔽工程多

公路隧道施工作業(yè)全部在地下進行，隱蔽工程多且難以掌控，且隨著隧道掌子面的向前推進，圍巖條件和地下水情況都在變化，容易因為施工準備不足而導致工程安全事故的發(fā)生。

施工環(huán)境惡劣

隧道施工常在山谷間開展、洞內空間狹小、光線不足、空氣流通性差、處于半封閉狀態(tài)，對于穿越煤層等地質條件的隧道，常伴有瓦斯、毒氣突出，對施工人員的身體影響很大。

根據事故觸發(fā)主體的不同，可將引起高速公路隧道施工安全事故發(fā)生的因素歸類為人的因素、物的因素、環(huán)境因素和管理因素。其中，人的因素主要為施工人員的危險操作，例如不正當的施工爆破作業(yè)等；物的因素主要是指施工機具、工程材料等的不安全狀態(tài)；環(huán)境因素既包括施工現場工作環(huán)境又包括洞室圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)；管理因素反映了施工人員與施工隊伍規(guī)范化作業(yè)情況。在公路隧道施工中，環(huán)境因素對施工安全起到至關重要作用；根據過往事故經驗，安全事故多發(fā)生于圍巖軟弱破碎、水文地質條件不良、瓦斯突出、高地應力等不良地質地段。因此，可結合公路隧道工程自身特點及過往工程經驗，對這些地段進行重點管理，確定工程施工中的重大危險源，建立專項安全施工方案。

施工安全風險評價

通過建立合理的施工風險評價體系，可對公路隧道施工安全風險進行衡量，從而有針對性地提出有效的施工應對措施，降低隧道施工安全風險。隧道圍巖工程地質和水文地質條件復雜多變，這種不確定性使施工風險處于動態(tài)變化狀態(tài)。因此，應采用施工風險的動態(tài)管理辦法，實時地對施工風險進行監(jiān)控、預報、分析和處理，直至施工完成，流程如圖1所示。

在公路隧道項目工程中，層次分析法和模糊評價法能反映實際施工中各因素的影響，評價結果更加科學合理，是最常用的兩種評價方法。層次分析法將目標分解為多個層次，通過設置每一層次的權重來定量分析各層次因素對最終結果的影響，該方法將各影響因素作為一個系統(tǒng)進行評價，但評價結果受主觀因素和個人經驗影響較大。該方法的分析步驟為：建立層次結構模型；建立比較判斷矩陣并求解其特征向量；層次排序及一致性檢驗。

圖1 動態(tài)風險評價流程圖

模糊綜合評價法應用模糊數學的隸屬原則通過定量的方法對多因素影響的事物進行定性綜合評價，該方法能考慮各影響因素的模糊性，建立評價模型的步驟為：建立評價因素集合；建立安全評價等級的集合；計算權向量；計算模糊關系矩陣；由權向量和模糊關系矩陣，計算評價向量；模糊綜合評判確定安全等級。

以上兩種方法各有其適用性和優(yōu)缺點，考慮公路隧道施工的復雜性，施工中可根據實際情況采取合適的評價方法或采用綜合評價方法，即多層次模糊綜合評價法。

公路隧道施工安全控制措施

施工技術措施

合理的施工方案和施工技術

施工方案對于隧道施工過程中圍巖穩(wěn)定性的影響很大，施工技術對施工質量和施工效率的提高起到積極作用，從而間接影響隧道施工安全。因此，在公路隧道施工過程中，應結合實際工程地質條件，對開挖方法、開挖步距、爆破方法、噴射混凝土施工工藝、防排水措施等具體問題進行詳細研究，從而減少安全事故的發(fā)生。

超前地質預報

公路隧道項目的施工安全受地層條件制約較大，隧道在進行施工圖設計階段，由于現場勘察存在諸多不確定因素，很難準確全面掌控隧道周邊的地質情況，導致設計方案與現場實際情況存在一定偏差，給施工安全帶來一定風險。施工過程中，應進行超前地質預報，提前獲悉施工掌子面前方的工程地質情況，以彌補地質勘查的不確定性，結合超前地質預報結果和前期地質勘查結果進行施工，避免發(fā)生安全事故。

動態(tài)監(jiān)控量測

隧道工程施工過程的監(jiān)控量測結果能夠反映隧道洞室穩(wěn)定狀態(tài)，尤其對于軟弱圍巖中施工的隧道工程，應對圍巖和襯砌結構進行動態(tài)監(jiān)測。加強施工各環(huán)節(jié)的動態(tài)監(jiān)測、確保監(jiān)控量測數據準確可靠，對于準確判斷施工安全狀況、避免安全事故的發(fā)生起到指導作用。

施工管理措施

強化安全教育培訓

安全教育培訓的目的主要有：提高現場施工生產人員的安全意識，做好施工現場的安全防范措施。規(guī)范現場施工人員的安全生產作業(yè)活動；施工技術人員和管理人員應具備相關技術能力和管理能力，認真學習公路隧道施工技術相關規(guī)范、掌握必要施工工藝，保證施工人員施工作業(yè)標準化、正規(guī)化，避免因質量不合格而導致的安全事故；對于特種作業(yè)人員，如電工、爆破工等，必須接受專業(yè)培訓且經考核合格并取得相關證書后方可上崗，嚴禁無證上崗。

建立安全生產責任制

施工項目部應成立專門的安全施工管理組織機構，各崗位應制定明確的安全生產職責以保證安全施工管理的高效運行；建立安全生產責任制，項目經理和專職安全員應作為安全生產主要責任人，定期對施工現場的安全作業(yè)情況進行監(jiān)督檢查，將安全生產責任落實到每一個生產人員。

跟蹤管理重大風險源

隧道施工過程中，存在的風險源較多，如塌方、巖溶、高地應力等，應編制重大風險源施工安全報告，建立相關管理制度，充分認識重大危險源可能帶來的安全事故后果，對重大危險源進行動態(tài)監(jiān)測，從施工技術和施工管理兩個方面對重大危險源進行控制、做好事故應急預案，保證在事故發(fā)生時，有適當的應對措施，從而將事故危害降低至最小。