隧道洞口段施工安全事故統(tǒng)計與風險因素分析

高愛民

(京沈鐵路客運專線京冀有限公司 工程管理部，北京 100071)

1 隧道施工安全概述

鐵路、公路工程具有流動性大、臨時設施多、施工環(huán)境艱苦等特點，加之目前安全管理人員數(shù)量、施工作業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)等問題，使鐵路工程施工具有較高的安全風險。在路基、橋涵、隧道等各大專業(yè)中，隧道工程因作業(yè)環(huán)境差(如有害氣體、潮濕、黑暗、半密閉空間等)、技術(shù)復雜、標準要求高、安全風險高(如存在坍塌風險、中毒風險、瓦斯爆炸風險、突涌水風險等)，以及隧道施工空間狹窄、多工序多工種聯(lián)合作業(yè)，施工安全風險高，是安全事故頻發(fā)的領域。結(jié)合相關文獻[1-9]，以及從國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局網(wǎng)站、各地方安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局網(wǎng)站等收集統(tǒng)計2005年至2016年間鐵路、公路隧道安全事故案例，在所統(tǒng)計的事故案例中，塌方事故占總數(shù)的60.9%，可見，由于隧道工程的地質(zhì)特性和工藝特性，塌方是隧道(尤其是洞口段)最容易發(fā)生的事故[10]。

在隧道施工中，洞口段施工是其中最薄弱的環(huán)節(jié)之一。隧道施工的洞口地段，是指隧道進口(或出口)附近對隧道施工有影響的地段，該地段通常因地質(zhì)地形復雜需要進行特殊處理。作為隧道工程的咽喉，洞口地段的地形地貌特征和地質(zhì)特點均對隧道的施工作業(yè)安全不利。從施工安全的角度來看，隧道洞口工程具有以下特點。

(1)洞口地段埋深都比較淺，接近于地表，其地層一般比較破碎，多屬堆積、坡積、嚴重風化或節(jié)理裂隙發(fā)育的松軟巖層，穩(wěn)定性較差，極易造成冒頂事故。

(2)如果出現(xiàn)巖層層面坡度與洞門主墻開挖坡度一致的情況，容易產(chǎn)生縱向推滑力，造成洞門坍塌事故。

(3)由于洞口地段埋深多數(shù)比較淺，一旦塌方可能塌穿到地表面，形成塌穿型塌方，不僅危及施工人員安全，而且危及隧道上方及鄰近區(qū)域的地表建(構(gòu))筑物安全。

(4)當隧道位于溝谷一側(cè)或傍山時，往往由于偏壓而產(chǎn)生側(cè)向壓力，容易導致隧道側(cè)向超量變形甚至坍塌。這些特點使隧道洞口地段的施工風險很高，加之隧道進洞施工往往是在隧道施工的初期，參建各方還處在施工前期，對隧道施工中的風險易存在認識上的誤區(qū)和不足，這進一步加大了風險發(fā)生的概率，加重了事故損失程度。

經(jīng)分析篩選，在統(tǒng)計的隧道施工安全事故案例中，屬于洞口段的事故占所調(diào)查隧道施工安全事故總數(shù)的52.2%，可見洞口段是隧道施工中的特別重大危險源。在此，以隧道洞口段施工安全為主題，分析近年鐵路、公路隧道工程洞口段安全事故特點，提出精準管理思路，以期對我國隧道工程建設安全管理提供參考。

2 隧道洞口段施工安全事故及因素分析

2.1 施工安全事故影響因素分析

基于事故致因與系統(tǒng)安全理論，可以將導致隧道洞口段工程施工安全事故的因素分為5類：地質(zhì)因素、水文氣象因素、工藝與技術(shù)方案因素、施工組織因素和其他因素。

(1)地質(zhì)因素。地質(zhì)因素主要指：①不良地質(zhì)和特殊巖土特征，主要包括巖溶、風積沙層、含水砂層、富水軟弱破碎圍巖、膨脹性圍巖、擠壓性圍巖、瓦斯、巖爆、黃土、高原凍土，這一類不良地質(zhì)和特殊巖土，容易造成隧道塌方、冒頂片幫、突水突泥、瓦斯爆炸等；②地形陡峻的地表，這一類特征容易發(fā)生崩塌落石事故、高處墜落傷害、物體打擊傷害等；③順層邊坡等特征，這一類特征的存在容易導致隧道邊仰坡滑坡災害事故，如果采用鉆爆法進行隧道施工，還可能因爆破振動而增加滑坡的風險。

(2)水文氣象因素。水文氣象因素是指氣溫、風、霜、雨、雪、地表徑流、地下徑流等。不良的地質(zhì)特征是導致事故災害的根本因素，而水文氣象因素的變化會導致災害的發(fā)生，如降水引發(fā)滑坡、地表徑流引發(fā)泥石流、氣溫變化使凍土隧道圍巖從穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)等。

(3)工藝與技術(shù)方案因素。工藝與技術(shù)方案因素主要包括所采用工藝流程的科學性、所執(zhí)行安全專項方案的合理性、所獲取超前地質(zhì)預測預報結(jié)果的準確性、監(jiān)控量測的精準性與實時性等。當采用的工藝與技術(shù)方案存在缺陷，易導致各類重大安全事故甚至地質(zhì)災害。

(4)施工組織因素。施工組織的主體是人，對于人所存在的不安全行為與不安全狀態(tài)的風險，如果不及時加以消除，可能導致各類事故。編制得再好的施工組織設計也需要參建各方的嚴格執(zhí)行，否則給安全留下事故隱患。施工組織因素主要包括：①安全組織體系，如果安全組織體系不完善[11]、所制定的安全制度有漏洞、安全文化建設不到位，可能使安全管理人員不具備安全工作精細化管理的意識與思想，容易因安全管理工作存在漏洞而使隧道施工安全風險失控；②安全交底，是溝通安全管理人員和安全作業(yè)人員之間的橋梁[12]，如果安全交底內(nèi)容不通俗或書面交底未做當面溝通交流，則可能因作業(yè)人員不懂得安全知識、不掌握安全技能而發(fā)生隧道施工安全事故；③安全教育，如果安全教育不到位、安全技能培訓工作缺失[13]，可能導致工人個體存在不安全的行為，如沒有高處作業(yè)系好安全帶的習慣、缺乏隧道坍塌逃生避險意識等；④監(jiān)理風險，安全監(jiān)理是監(jiān)理工作的一項基本內(nèi)容[14]，如果監(jiān)理人員在安全意識、安全知識和安全技能方面有所缺失，則監(jiān)督工作失效，導致隧道施工安全監(jiān)管處于真空狀態(tài)。

(5)其他因素。除上述因素之外，還有一些可能導致隧道施工安全事故的因素，如作業(yè)人員家庭變故、親人離世、身體疾病、心理疾病等，以及地震災害、機械設備意外性故障(不包括帶病作業(yè))、千年一遇洪災等。

2.2 洞口段安全事故統(tǒng)計分析

2.2.1 分因素安全事故統(tǒng)計

按照地質(zhì)因素、水文氣象因素、工藝與技術(shù)方案因素、施工組織因素及其他因素對洞口段事故案例進行統(tǒng)計(在該項統(tǒng)計中，對事故因素的統(tǒng)計為重復性統(tǒng)計)，統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 分因素安全事故統(tǒng)計

從表1可以看出，地質(zhì)因素占事故案例總數(shù)的64.6%，說明客觀存在的各種復雜地質(zhì)情況是導致事故發(fā)生的主要因素。水文氣象因素占事故案例總數(shù)的10.4%，而地質(zhì)因素常通過水文氣象因素起作用，如邊仰坡坍塌往往與降雨有關。工藝與技術(shù)方案因素占事故案例總數(shù)的14.6%，說明部分事故也源于采用了不合理的工藝和技術(shù)方案。施工組織因素占事故案例總數(shù)的52.1%，說明施工組織與安全管理工作不到位，沒有做細做實，發(fā)生安全事故概率就高。

2.2.2 分類型安全事故統(tǒng)計

按照邊仰坡坍塌、洞口段洞內(nèi)坍塌、爆炸、高處墜落及其他事故對洞口段事故案例進行統(tǒng)計，詳細數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 分類型安全事故統(tǒng)計

從表2可以看出，在隧道洞口段安全事故案例中，邊仰坡坍塌占比最高，為43.8%，坍塌與地表巖土松散破碎、巖石節(jié)理發(fā)育、地形陡峻及人類施工活動影響等因素密切相關；進洞后在隧道洞口段坍塌(包括冒頂片幫)占總事故案例的31.3%，坍塌與洞口段埋深淺、地表巖土松散破碎、巖石節(jié)理發(fā)育、偏壓等因素密切相關；各類坍塌事故合計占事故案例總數(shù)的75.1%，則在洞口段施工中，預防各類坍塌事故是安全工作的重中之重。爆炸事故占總事故案例的8.2%，發(fā)生這類事故的原因一般與安全管理工作不細、《爆破安全規(guī)程》執(zhí)行不嚴等相關。高處墜落事故占總事故案例的6.3%，這與作業(yè)人員未嚴格遵循高處作業(yè)相關安全規(guī)定相關。其他事故占總事故案例的10.4%，防止這類事故更需要安全管理人員將安全工作做細做實。

2.2.3 分階段安全事故統(tǒng)計

按照進洞前施工準備階段、進洞后洞內(nèi)施工階段、出口階段對洞口段事故案例進行統(tǒng)計，詳細數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 分階段安全事故統(tǒng)計

從表3可以看出，盡管進洞前的準備階段時間不長，工程量不很大，但該階段事故占案例總數(shù)的22.9%，說明準備階段的事故率較高，而且該階段極易發(fā)生邊仰坡坍塌，事故損失也較大，這就要求施工單位重點關注，以降低邊仰坡坍塌等事故的發(fā)生概率。進洞后洞內(nèi)施工階段事故占總案例數(shù)的35.4%，該階段所發(fā)生的事故多與施工人員的安全意識不強、對洞口段存在的風險認識不足有關。出口階段安全事故占案例總數(shù)的41.7%，說明出口段的風險也不容忽視?？傮w而言，進口段(包括進洞前準備階段、進洞后施工階段)較出口段的安全事故例數(shù)高40%，出口段施工安全事故占比有所降低，這與施工人員的安全知識、安全技能等有所提高相關。

2.3 隧道洞口段施工安全風險源分析

根據(jù)前述分析，應從隧道工程所處的地質(zhì)狀態(tài)、水文氣象特征、施工組織管理、工藝與技術(shù)方案等方面進行分析，并進行精準管控，從而降低風險概率，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

(1)從地質(zhì)狀態(tài)角度看，可能導致隧道安全事故的情況有：隧道所處為巖溶、風積沙層、含水砂層、富水軟弱破碎圍巖、膨脹性圍巖、擠壓性圍巖、瓦斯、巖爆、黃土、高原凍土等不良地質(zhì)和特殊巖土；隧道洞口地段地形陡峻、順層邊坡、有滑坡體等；隧道洞口段存在偏壓的情況。

(2)從水文氣象的角度看，可能導致隧道安全事故的情況主要包括：六級強風以上的天氣；冰點氣溫變化的天氣，凍-融天氣；降雨降雪，久旱后降雨或持續(xù)多日降雨；隧道洞口段地表徑流流量大；地下徑流流量大，承壓水。

(3)從施工組織管理的角度看，可能導致隧道安全事故主要包括：①施工前，未核對施工圖與現(xiàn)場實際地質(zhì)、毗鄰建(構(gòu))筑物情況是否一致，不一致時未變更而直接處理；②洞口各項工程與洞口相鄰工程、臨時工程的統(tǒng)籌安排不當，臨時工程對洞口巖體穩(wěn)定造成影響；③對邊仰坡坍塌、地表下沉、地基承載力不足、工作面崩塌、偏壓、滑坡等情況未及時安排處理或加強防護；④邊坡、仰坡上方的天溝未及時施作；⑤洞口開挖及支護前，未及時安排清理洞口上方及側(cè)方可能滑坍的表土、灌木及山坡危石等；⑥土石方開挖違反作業(yè)順序要求；⑦管棚鋼管吊裝違章作業(yè)；⑧洞門基礎的地基不堅實，當?shù)鼗休d力不能滿足要求時，未采取加固措施；⑨洞門腳手架妨礙車輛通行；⑩洞門完工后，其周圍邊仰坡受破壞處處理不及時。

(4)從工藝與技術(shù)方案的角度看，可能導致隧道安全事故的情況有：①在爆破方案中，洞口采用深眼大爆破或集中藥包爆破開挖，或者爆破對鄰近建(構(gòu))筑物有影響時，未采取控制爆破技術(shù)并對其進行安全監(jiān)測；②高陡邊仰坡洞口施工方案中，未設安全棚、安全柵欄或安全網(wǎng)等；③打樁機施做抗滑樁的方案中，未確定加固和穩(wěn)定重型機械的技術(shù)措施；④截排水設施設置方案不合理；⑤棄渣方案中，棄渣堵塞排水甚至溝谷河道，或者對山坡、橋梁墩臺等造成偏壓。

(5)其他可能導致隧道施工安全事故的情況包括：①施工機具失穩(wěn)及安全性能缺失、下降；②高處作業(yè)臺(支)架失穩(wěn)、安全防護失效；③人工開挖抗滑樁挖孔時攀爬孔壁上下，無通風設備，無防墜物措施；④高處作業(yè)無施工腳手架和作業(yè)平臺，或者腳手架和作業(yè)平臺搭設不牢固、無扶手欄桿。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過對2005—2016年間鐵路、公路隧道安全事故案例的統(tǒng)計，可以得出以下初步結(jié)論。

(1)隧道洞口段施工安全事故案例約占隧道施工全過程安全事故案例總數(shù)的一半，說明洞口段是整個隧道施工中的安全防控重點地段。

(2)地質(zhì)因素和施工組織因素是影響隧道洞口段施工安全最為關鍵的2個因素，不良地形地貌和水文地質(zhì)狀態(tài)是隧道洞口段施工塌方事故的根本原因，當施工組織也存在缺陷時，隧道洞口段安全事故發(fā)生的概率將大大增加。

(3)在隧道洞口段施工過程中，塌方事故約占事故案例總數(shù)的七成多，說明洞口段防止坍塌工作形勢依然嚴峻。

(4)隧道進口階段的安全事故比隧道出口階段安全事故多約一半，這與進洞前安全意識不強、安全知識缺乏、安全技能不高等有關。

3.2 建議

鑒于隧道洞口段安全風險高，存在諸多重大風險源，建議將風險分析貫穿于隧道設計和施工全過程；參建各方應根據(jù)工程地質(zhì)、水文氣象等環(huán)境特征及施工現(xiàn)場條件對隧道工程實施動態(tài)、有效的風險控制和跟蹤處理[15]，施工單位應結(jié)合環(huán)境和地質(zhì)條件、施工工藝、設備、施工水平、經(jīng)驗和工程特點等對施工階段的風險進行評估，在施工期間對風險實時監(jiān)測、定期反饋，根據(jù)風險監(jiān)測結(jié)果調(diào)整風險處理措施；監(jiān)理單位應參與制訂和監(jiān)督施工階段風險評估與管理工作，并檢查風險處理措施的落實情況。