公路隧道施工階段塌方原因及控制措施分析

韋興鵬

（貴州路橋集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速公路項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量不斷增多，隧道施工比例與日俱增，與之而來(lái)的是塌方事故的頻繁出現(xiàn)[1]。隧道塌方事故誘因眾多且影響惡劣，故此需在隧道項(xiàng)目施工前，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)勘測(cè)，并結(jié)合具體誘因制定防范措施，優(yōu)化施工方案，合理預(yù)測(cè)施工風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化施工人員風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和危機(jī)處置能力，避免塌方事故，確保高速公路事業(yè)健康發(fā)展[2-3]。

1 高速公路隧道施工塌方控制的意義

高速公路隧道施工項(xiàng)目中最常見(jiàn)的事故類(lèi)型之一為隧道塌方，該事故具備危害大、風(fēng)險(xiǎn)高、損失大的特點(diǎn)，是影響高速公路隧道施工進(jìn)度、工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素[4]。隧道施工過(guò)程中影響施工質(zhì)量的因素眾多，必須針對(duì)塌方原因采取有效措施，通過(guò)科學(xué)預(yù)防和有效防范降低風(fēng)險(xiǎn)水平，確保施工人員生命安全以及項(xiàng)目順利進(jìn)展，從而縮短工期并降低成本支出，實(shí)現(xiàn)最大效益，保障工程質(zhì)量。

2 高速公路隧道施工塌方原因分析

2.1 地質(zhì)原因?qū)е碌乃絾?wèn)題

高速公路隧道項(xiàng)目具備工期長(zhǎng)、要求高、工程復(fù)雜的特征，項(xiàng)目涵蓋大量地下作業(yè)，地質(zhì)條件會(huì)對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。在工程施工環(huán)節(jié)，很多區(qū)域都會(huì)存在地質(zhì)斷層現(xiàn)象，使地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不佳，原有承載平衡狀態(tài)被打破，從而導(dǎo)致隧道塌方事故，不僅影響項(xiàng)目順利進(jìn)展，同時(shí)也威脅施工人員人身安全[5]。故此，在項(xiàng)目施工前必須對(duì)區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，勘探地質(zhì)數(shù)據(jù)，判斷項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)性，嚴(yán)禁盲目施工增加塌方風(fēng)險(xiǎn)。要結(jié)合項(xiàng)目要求和施工進(jìn)度安排，以當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件為基準(zhǔn)，制定科學(xué)合理的施工方案，合理規(guī)劃施工進(jìn)度，吸收同類(lèi)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，探究塌方原因并科學(xué)處置。

2.2 施工組織設(shè)計(jì)造成的塌方問(wèn)題

提高施工方案合理性是確保高速公路隧道項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵，也是降低事故發(fā)生率的有效保障。眾多施工項(xiàng)目中出現(xiàn)事故的關(guān)鍵在于未科學(xué)組織施工方案，工程外風(fēng)險(xiǎn)因素考慮不全面。

（1）施工前必須做好現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，明確地質(zhì)類(lèi)型，根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)合理地選擇施工方案，避免方案不佳導(dǎo)致的塌方事故。

（2）完善方案細(xì)節(jié)，制定有效的處置措施防范意外情況，積極探究突發(fā)狀況應(yīng)對(duì)策略，嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目方案操作，確保工藝參數(shù)達(dá)標(biāo)。

（3）高速公路隧道工程體量大且隱蔽性強(qiáng)，必須由專(zhuān)業(yè)人員施工，項(xiàng)目需要穿越不同類(lèi)型的山體地層，現(xiàn)有資料對(duì)地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取度不佳，必須現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)為施工提供保障，避免出現(xiàn)意外事故。施工方案必須在現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)基礎(chǔ)上執(zhí)行，避免盲目施工導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)事故，影響整體進(jìn)度并威脅施工人員人身健康[6]。

（4）施工人員豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)能有效處置相關(guān)問(wèn)題，但是由于對(duì)項(xiàng)目信息了解不充分，導(dǎo)致的事故頻繁出現(xiàn)，必須加強(qiáng)施工前的地質(zhì)勘測(cè)，避免此類(lèi)事故的再次發(fā)生。

2.3 施工過(guò)程中造成的塌方問(wèn)題

自然災(zāi)害是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，精巧的施工組織也無(wú)法避免自然災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)眾多項(xiàng)目分析可知自然災(zāi)害是導(dǎo)致塌方事故的重要誘因。

（1）公路隧道項(xiàng)目的施工周期長(zhǎng)，遭遇突發(fā)自然災(zāi)害的可能性較高，一旦出現(xiàn)惡劣的自然條件，施工材料在特殊氣候條件影響下會(huì)出現(xiàn)變化，從而對(duì)項(xiàng)目施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，加之特殊地理?xiàng)l件的作用很容易出現(xiàn)塌方事故。如果隧道項(xiàng)目位于地質(zhì)板塊活躍的區(qū)域，很容易出現(xiàn)地震、泥石流等現(xiàn)象，從而對(duì)隧道施工產(chǎn)生影響，不利于項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

（2）隧道周?chē)临|(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響項(xiàng)目進(jìn)展情況，周?chē)临|(zhì)不穩(wěn)定會(huì)直接影響項(xiàng)目質(zhì)量，增加塌方的概率。一旦遭遇強(qiáng)降雨、地震、臺(tái)風(fēng)等特殊天氣，都可能導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，必須由專(zhuān)業(yè)施工人員在風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)之前作出應(yīng)對(duì)，避免施工事故發(fā)生導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

（3）在施工過(guò)程中，人為因素也是影響項(xiàng)目質(zhì)量的重要因素。施工單位為提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益未按照項(xiàng)目方案施工或材料施工，施工階段偷工減料，缺乏施工安全監(jiān)督等行為都可能導(dǎo)致施工風(fēng)險(xiǎn)，增加事故發(fā)生的概率。

（4）安全防范意識(shí)不充分，未加強(qiáng)施工人員安全培訓(xùn)，很容易導(dǎo)致項(xiàng)目施工不符合方案要求，導(dǎo)致施工規(guī)范性不足，影響項(xiàng)目進(jìn)展和質(zhì)量[7]。

3 高速公路隧道施工避免塌方的處理方式

3.1 洞口避免塌方處理

高速公路隧道施工中洞口工程十分關(guān)鍵，洞口受力情況復(fù)雜，山體縱向推力作用會(huì)直接影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，仰坡引流也會(huì)對(duì)其受力情況產(chǎn)生影響。

一般情況下洞口位置出現(xiàn)塌方的規(guī)模較小，塌方事故出現(xiàn)后采取從上到下的順序進(jìn)行清理。可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加固，一般選擇翼墻式或端墻式支撐結(jié)構(gòu)提高洞口穩(wěn)定性，避免塌方事故出現(xiàn)或減少塌方面積。

3.2 易塌方地段初期處理

場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件的勘測(cè)工作十分重要，前期做好易塌方路段的處置，能有效避免塌方事故發(fā)生，同時(shí)降低塌方影響。隧道洞口可采用混凝土、錨桿、鋼筋格柵、型鋼等不同材料制成，采用整體襯砌或復(fù)合襯砌的方式提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

在特殊地質(zhì)條件路段，也可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行塌方封閉，并采取有效處置措施。易塌方路段需加大監(jiān)測(cè)頻率，實(shí)時(shí)了解地質(zhì)活動(dòng)情況并結(jié)合普氏平衡拱理論進(jìn)行開(kāi)挖，避免塌方蔓延。

3.3 易塌體提前處理

現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果顯示易塌方路段土質(zhì)松軟，為提高區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低再次塌方的風(fēng)險(xiǎn)，可采用注漿法進(jìn)行處置。

出現(xiàn)塌方后及時(shí)封閉現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行塌方位置的檢測(cè)，及時(shí)注漿封閉，提高地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免塌方進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果顯示穩(wěn)定后，根據(jù)施工方案要求對(duì)周?chē)馏w進(jìn)行挖掘，或在塌方周?chē)庸唐鲶w提高安全性，避免進(jìn)一步塌方影響工程進(jìn)展。

4 高速公路隧道施工塌方的預(yù)防控制措施

4.1 加強(qiáng)排水

降水過(guò)多會(huì)導(dǎo)致高速公路隧道內(nèi)施工受阻，影響項(xiàng)目工期進(jìn)展和施工質(zhì)量，水流可以在縫隙內(nèi)流動(dòng)導(dǎo)致巖石被侵襲，土質(zhì)松軟程度增加，進(jìn)一步增加塌方風(fēng)險(xiǎn)或塌方范圍，故此需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)地勘測(cè)結(jié)果，加強(qiáng)排水設(shè)施應(yīng)用。

（1）施工前，必須結(jié)合勘測(cè)結(jié)果進(jìn)行排水設(shè)施的規(guī)劃，提高方案可行性和科學(xué)性，梳理流水可能導(dǎo)致的損失，并在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)準(zhǔn)備抽水設(shè)備，一旦出現(xiàn)水大量外溢或降雨獲得蓄積，則及時(shí)排出避免影響施工現(xiàn)場(chǎng)。

（2）保持拱部不滴水、邊墻不漏水、路面不冒水、設(shè)備箱洞不涉水，加強(qiáng)日常巡視和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并通知有關(guān)人員及時(shí)處置，避免問(wèn)題擴(kuò)大影響項(xiàng)目進(jìn)展。

（3）發(fā)現(xiàn)施工坑底出現(xiàn)水流后，及時(shí)使用排水設(shè)備引流，避免水對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)正常工序產(chǎn)生影響。冬季施工應(yīng)注意對(duì)排水溝的保暖，避免凍結(jié)影響正常排水。

4.2 短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)

高速公路隧道項(xiàng)目施工周期長(zhǎng)，涉及工序眾多，不同工序之間需要較長(zhǎng)的搭接時(shí)間，很容易導(dǎo)致施工間隙巖石結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致土質(zhì)松動(dòng)引起塌方[8]。

在施工的過(guò)程中，為確保巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可采用短開(kāi)挖強(qiáng)支護(hù)的方式，完成一道施工工序后立刻進(jìn)入第二道工序，提高各個(gè)工序的連貫性，避免結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間暴露增加意外風(fēng)險(xiǎn)，并積極采取有效措施，加強(qiáng)巖體防護(hù)提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4.3 爆破控制

爆破在隧道項(xiàng)目施工中十分常見(jiàn)，該工藝是提高施工效率的有效手段，但是在爆破的過(guò)程中很容易導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)被破壞或巖石穩(wěn)定性受損，從而帶來(lái)安全隱患。

（1）爆破施工操作之前，必須根據(jù)項(xiàng)目需求和具體內(nèi)容制定科學(xué)的方案，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)指標(biāo)，并確保施工參數(shù)符合方案規(guī)定，防止爆破引發(fā)的次生事故。

（2）爆破明顯提高了施工效率，促進(jìn)了施工進(jìn)度，但是一旦爆破范圍控制不佳，很容易導(dǎo)致隧道施工塌方現(xiàn)象，因此爆破進(jìn)尺速度、爆破范圍、爆破技術(shù)的合規(guī)運(yùn)用，是施工控制的要點(diǎn)。

（3）必須嚴(yán)格控制炸藥使用數(shù)量，精準(zhǔn)控制爆破位置，清理周?chē)s物避免產(chǎn)生意外。

（4）爆破之后，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)和水文觀測(cè)記錄，并對(duì)支護(hù)完畢后的噴層表面進(jìn)行觀察，明確裂縫情況，判斷有無(wú)事故風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)

高速公路隧道施工中，通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)可避免施工事故，要根據(jù)工作需求建立預(yù)警機(jī)制，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等級(jí)，實(shí)行分級(jí)管理降低隧道事故。

成立監(jiān)測(cè)小組由專(zhuān)人負(fù)責(zé)進(jìn)行日常測(cè)量和儀器保養(yǎng)等工作，將測(cè)量信息及時(shí)反饋給施工人員，指導(dǎo)施工科學(xué)有序進(jìn)行。設(shè)計(jì)人員則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，指引施工規(guī)范進(jìn)行。通過(guò)施工監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)修訂，動(dòng)態(tài)了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況，有效監(jiān)管施工狀況，避免施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 變更設(shè)計(jì)

隧道施工過(guò)程中必須及時(shí)了解施工方案修訂情況，掌握圍巖數(shù)據(jù)變化，完善項(xiàng)目細(xì)節(jié)。

（1）高速公路隧道施工具有周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，必須結(jié)合環(huán)境變化和地質(zhì)情況加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和反饋，修正事前方案以提高方案可行性，提高參數(shù)準(zhǔn)確性確保施工質(zhì)量，避免盲目施工導(dǎo)致的事故。

（2）通過(guò)強(qiáng)化日常監(jiān)測(cè)，獲取最新的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，由工程師匯總和分析，獲得監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，修訂項(xiàng)目施工方案，確保施工順利進(jìn)行，以保障項(xiàng)目質(zhì)量。

4.6 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

自然因素是導(dǎo)致高速公路隧道項(xiàng)目施工質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵，可借助高科技手段預(yù)測(cè)天氣變化，根據(jù)氣候條件及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度和施工參數(shù)，降低事故發(fā)生率[9]。

常用地質(zhì)情況預(yù)測(cè)技術(shù)主要有探地雷達(dá)法、隧道地震波法等，可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，是預(yù)防塌方事故的有效手段。

5 高速公路隧道施工的安全管理

5.1 爆破施工安全管理

加強(qiáng)爆破施工的安全管理是確保項(xiàng)目進(jìn)度的關(guān)鍵，也是避免安全事故的有效措施。爆破施工環(huán)節(jié)涉及的爆破品需加強(qiáng)管控。爆破裝置、爆破用品均為特殊管理用品，一旦丟失將會(huì)引起嚴(yán)重的社會(huì)治安問(wèn)題，必須加強(qiáng)高速公路爆破施工的安全管理。

（1）施工前必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，結(jié)合項(xiàng)目方案和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行爆破方案的制定和優(yōu)化，結(jié)合地質(zhì)情況進(jìn)行可行性和成效分析，獲批后嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)施工，嚴(yán)禁私自篡改數(shù)據(jù)，引爆過(guò)程中由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行參數(shù)確認(rèn)。

（2）由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員操作并嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)操作規(guī)程和崗位操作規(guī)范。為提高操作安全性，操作人員必須獲得專(zhuān)業(yè)爆破操作資格證書(shū)，嚴(yán)禁無(wú)證上崗，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

（3）操作時(shí)，由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和技術(shù)監(jiān)測(cè)，確保各項(xiàng)參數(shù)均符合項(xiàng)目規(guī)定后方可爆破。

（4）可選用加密電子雷管進(jìn)行參數(shù)控制，嚴(yán)格調(diào)節(jié)技術(shù)指標(biāo)，加強(qiáng)信息傳輸以精準(zhǔn)控制爆破時(shí)間，將爆破影響控制在可控范圍內(nèi)。

5.2 土石方開(kāi)挖作業(yè)安全管理

高速公路隧道項(xiàng)目施工中，石方開(kāi)挖作業(yè)必須先提出申請(qǐng)，獲得批準(zhǔn)后方可實(shí)施。大多數(shù)高速公路均需穿越山體，項(xiàng)目所在區(qū)域地形地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，明挖作業(yè)需加強(qiáng)管理，提高土方開(kāi)采的安全性，降低事故發(fā)生率。

（1）土石方開(kāi)挖作業(yè)前，必須提前了解區(qū)域地質(zhì)條件，存在積水的區(qū)域先要進(jìn)行排水，并于土石方邊坡上設(shè)置排水溝，確保施工中排水正常，避免積水影響工序正常開(kāi)展，也為降雨后雨水排出提供途徑。

（2）加強(qiáng)山體邊坡穩(wěn)定性檢測(cè)，避免邊坡變形導(dǎo)致施工事故，現(xiàn)場(chǎng)配置專(zhuān)業(yè)勘測(cè)人員和安全員，加強(qiáng)事故現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)與技術(shù)指導(dǎo)，疏散周?chē)用癫⒉榭从袩o(wú)其他同步作業(yè)的單位，做好協(xié)同作業(yè)，避免相互影響。

（3）加強(qiáng)隧道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，針對(duì)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域需布設(shè)隧道圍巖位移監(jiān)測(cè)設(shè)備，安排專(zhuān)人定時(shí)采集位移數(shù)據(jù)。

（4）隧道開(kāi)挖前，開(kāi)挖人員需確認(rèn)隧道內(nèi)除塵、排煙、排水設(shè)施到位，方可進(jìn)行開(kāi)挖。人員進(jìn)入隧道內(nèi)必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)范佩戴安全帽、隔音耳塞、防塵罩等。

6 結(jié)論

綜上所述，為降低塌方事故概率，必須對(duì)高速公路隧道項(xiàng)目施工區(qū)域地質(zhì)條件加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，明確塌方原因后，針對(duì)具體誘因進(jìn)行控制，確保施工安全、保障項(xiàng)目質(zhì)量。該文結(jié)合高速公路隧道項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)隧道塌方誘因及處置措施加以分析，為項(xiàng)目的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)，降低事故風(fēng)險(xiǎn)，確保項(xiàng)目如期完工。