隧道工程施工塌方風險評估研究

李冠辰

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司 150006 ）

0 引言

在進行隧道工程施工時，針對隧道工程施工塌方風險進行評估，能夠使施工人員明確地了解到隧道施工過程中的風險因素，并在進行施工的過程中對于這些風險進行規(guī)避，能夠有效地提升施工方進行施工的質量，保證施工人員的生命安全，完成施工計劃的合理規(guī)劃。

1 進行隧道施工的過程中可能發(fā)生的坍塌事故

1.1 洞口失穩(wěn)坍塌

在進行隧道施工的過程中，隧道進出口位置的邊坡穩(wěn)定性能夠直接針對隧道進洞施工質量產生影響，這一情況所引起的風險因素主要體現(xiàn)在以下三個方面。首先，如果在進行隧道施工的過程中，施工人員在進行施工的過程中擾動巖層時大幅度的削弱了巖體結構面的抗剪強度，直接導致了隧道洞口發(fā)生了滑移破壞的現(xiàn)象。這就導致了在進行隧道施工的過程中，在初始施工階段就發(fā)生了洞口變形的問題；第二，在完成隧道的挖掘后，隧道所穿過的巖體由于地質條件的問題而發(fā)生了蠕變，這種蠕變會對動身周圍的巖層造成一定的擾動，也有可能會造成隧道洞口失穩(wěn)坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。但是這一類風險發(fā)生的可能性與其破壞力相對而言都比較小，在進行施工的過程中，工作人員可以通過事前預防的方式進行一定的控制；第三種情況就是可能造成洞口失穩(wěn)坍塌的情況通常情況下是在掩體度過發(fā)展平穩(wěn)階段后，已經開發(fā)好的掩體由于沉降變形而導致巖體內部發(fā)生了不規(guī)則的裂縫，在圍巖初始沉降后形成了滑動面，進而引發(fā)了巖體失穩(wěn)，洞口坍塌的情況發(fā)生。

1.2 出現(xiàn)突水事故

在進行隧道施工的過程中，突水事故的發(fā)生需要滿足幾個條件，首先也就是地下水是能儲備巖體間儲備系統(tǒng)，具有一定的應變能儲備；第二是指地下水和巖體間的抗突涌能力、突水大小等方面的指標由于施工原因或是環(huán)境原因而產生了不同的變化，導致地下含水儲備系統(tǒng)具有了一定的突水能力；第三，是山體的脫水系統(tǒng)以及含水構造系統(tǒng)儲備了一定的能量，并且這些系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到了破壞。在進行隧道施工的過程中，如果施工人員在進行地下開挖作業(yè)時，對圍巖應力與流動狀態(tài)等造成了一定的擾動破壞，就會引發(fā)開挖臨空面與巖體含水構造之間發(fā)生聯(lián)通，導致掩體陷入臨界狀態(tài)，地下水找到了出口涌向開挖區(qū)，也就使突水事故發(fā)生了[1]。

1.3 巖爆現(xiàn)象的發(fā)生

在進行隧道施工的過程中，很有可能會由于施工人員的操作不當或是當?shù)氐貐^(qū)環(huán)境的特殊而導致巖爆的發(fā)生。巖爆是指巖石的脆性破壞，出現(xiàn)巖爆的原因可能是由于地應力的增高、地下工程的埋深較深、地下水含量較低等情況的發(fā)生。在進行施工的過程中，不小心破壞了圍巖的初始應力，使初始應力不平衡等等情況的發(fā)生。在進行隧道施工的過程中，一旦發(fā)生巖爆現(xiàn)象，極有可能造成人員的傷亡，并且會造成一定的財產損失。

1.4 其他風險

在進行隧道施工的過程中，并不僅僅只有以上幾種風險能夠造成隧道施工塌方的現(xiàn)象發(fā)生，諸如隧道支護失穩(wěn)、地質信息誤判、巖溶等情況的發(fā)生都容易導致睡到在進行施工的過程中出現(xiàn)坍塌的情況，不僅會造成隧道施工的工期延誤、施工成本增大的問題，還很容易造成施工設備的損害以及施工人員發(fā)生傷亡[2]。

2 隧道施工塌方風險評估辦法

2.1 進行層次分析法的應用

在進行隧道施工塌方風險評估的過程中，進行層次分析法的應用可以有效的針對那些由于復雜問題的出現(xiàn)而被影響到的因素以及其本源進行研究，并進行具體地分析。在進行研究的過程中依照對應的定量信息進行使用，從而保證決策的信息化特征，通過這樣的方式做到同時為多個準則、多個對象提供解決問題的途徑，即使所面對的是沒有結構特性的復雜決策問題，應用層次分析法也能夠提供最為直觀快捷的解決問題的途徑[3]。

想要進行層次分析法的應用，首先需要針對決策問題進行層次架構體系的構建，并開展對于這一架構體系的構造判定，接下來進行層次單排序的檢測，最后針對層次排序的一致性進行檢測。在進行隧道施工技術風險評估的環(huán)境過程中，并不僅僅只有一種因素能夠影響隧道施工，導致隧道施工塌方，在進行隧道施工的過程中還存在著許多無法得到量化的影響因素，在這樣的情況下，運用層次分析法進行隧道施工技術風險評估是非常有效的。

2.2 進行模糊綜合評價法的應用

這是一種模糊數(shù)學的綜合評價法。它能夠將定性評價進行轉化，使定性評價轉變?yōu)槎吭u價。在進行隧道工程施工塌方風險評估的過程中，針對模糊綜合評價法進行應用，能夠保證評估結果的系統(tǒng)性較強，評估結果的體現(xiàn)較為清晰，通過這種評價方法所得出的結論能夠針對一些難以解決的量化問題提出有效的解決方案[4]。

3 隧道工程施工臺風風險評估策略

3.1 針對施工風險評估程序進行嚴格的踐行

在進行隧道施工前，首先需要針對隧道施工進行安全風險評估，通過科學合理地評估，完成對于隧道施工風險的準確定位。在進行施工風險評估的過程中，可以采用專家調查法、水文調查法以及工程現(xiàn)場地質調查法三種方式相結合的辦法進行施工風險評估，建立起有效的隧道工程施工風險識別程序。例如在進行L 隧道工程風險識別過程中，需要進行以下三部分的識別。

首先，由于L 隧道所穿越的地段地質條件復雜，巖體呈現(xiàn)節(jié)理發(fā)育/較為破碎的現(xiàn)象，且隧道需要穿過中等富水區(qū)，這增加了在隧道施工的過程中塌方變形的可能性，也極大地提升了在進行隧道施工的過程中突水事故發(fā)生的可能，另外，由于L 隧道的某一區(qū)段埋深深度約為600 米左右，正處于中、高地應力狀態(tài)。因此在進行隧道施工的過程中，巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性也極大地提升了。第二，在進行輔助坑道的識別過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)L 隧道的斜井、出口平導等處都存在著斷面，這就意味著在進行隧道施工的過程中，非常容易出現(xiàn)變形或塌方的問題。第三，在進行隧道施工風險識別程序操作的過程中，還需要針對目標工期進行識別。通過對于《公路工程施工組織設計規(guī)范》這一條例的合理運用，針對工期風險進行科學合理有系統(tǒng)地分析，并建立隧道初始風險等級確認表（如圖1 所示）。通過隧道初始風險等級確認表的建立，判斷出該工程的風險等級，并且針對各個風險所產生的原因、造成的后果以及險源類別等信息進行總結，通過這樣的方式使隧道風險清單能夠完整。

圖1 隧道初始風險等級確認表局部

在進行了隧道風險清單的整理后，還需要針對隧道風險清單進行風險處理方案的具體制定，從而明確界定相關的責任，并且向上級單位提交風險評估報告，使上級單位進行審查，并給出一定的修改意見，從最大程度上降低出現(xiàn)隧道風險的可能性。

3.2 在進行隧道施工的過程中進行模擬分析

不僅要在進行隧道施工前進行隧道風險清單的整理，在進行隧道施工的過程中也需要針對施工的具體情況進行模擬分析，通過這樣的方式，使隧道工程施工塌方風險的體現(xiàn)較為完整。

例如，在進行F 隧道的施工過程中，F(xiàn) 隧道的圍巖強度為V 級，這也就意味著在進行隧道施工的過程中，如果設計師在進行規(guī)劃的過程中沒有進行合理的規(guī)劃，就很有可能會造成塌方。在進行隧道施工過程模擬分析的過程中，首先需要針對《公路隧道設計規(guī)范》進行應用，通過規(guī)范中所提出的預期數(shù)值來進行，對于出之后穩(wěn)定系數(shù)的計算。并針對具體的數(shù)據(jù)對前后不封閉等狀況開展結構的應力計算（如圖2 所示）。

圖2 應力計算結果局部

通過應力計算結果，即可針對隧道施工初期支護穩(wěn)定系數(shù)進行計算，在進行隧道施工的過程中可以針對具體的問題開展解決問題的相應措施。例如，在臨時支撐被撤除后，應當立即開展對應的二襯矯正，并開展對應的監(jiān)測；再如，在進行中部圍巖挖掘的過程中，應當針對初期支護進行及時的關閉；在進行巖體爆破的過程中，還需要針對爆破展開管理，針對炮孔的地點，炸藥的質量等因素行優(yōu)化，最大程度上避免對于圍巖進行不必要的擾動等。通過這樣的方式，保證隧道工程施工塌方風險評估不僅僅能夠起到進行評估的作用，還能夠降低隧道施工過程中出現(xiàn)塌方的風險。

3.3 建立完善的風險保障體系

在進行隧道施工的過程中，通常帶有較強的不確定性因素。因此，在進行施工的過程中應當針對危險源管理臺賬進行建立，并在臺賬中針對各類風險因素的危害程度，責任人，應急預案等方面進行標識與記錄。另外，為了保障隧道施工過程中的安全性，還需要進行巡視與監(jiān)測方面機制的完善。通過對于地質雷達、全站儀等設備的合理運用完成對于隧道現(xiàn)場施工情況的實時監(jiān)測，并安排技術人員對于施工現(xiàn)場地質情況進行日常的巡視，并及時進行記錄，從最大程度上保障隧道施工的安全性。

4 結束語

在進行隧道施工的過程中，如果沒有進行風險評估，那么就有可能在施工過程中遇到種種原本可以避免的意外，甚至為施工人員帶來不必要的傷害。因此在進行隧道工程施工的過程中，針對隧道工程施工塌方風險進行一定的評估，能夠有效的針對隧道風險預警機制進行完善，保障施工人員的安全，也能夠保障隧道施工的整體質量。