雙側壁導坑法隧道開挖施工安全風險管理探討

孫齊淄

（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

公路隧道工程包含多個施工工序，工期較長，且各工序都是相互關聯(lián)的，某個環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)施工事故，就會對總體施工質量造成影響，且還會耽誤工程進度，增加造價，還會引起惡劣的社會負面輿論影響，威脅單位發(fā)展[1]。因此必須妥善處理各施工各環(huán)節(jié)，并針對工程實際情況開展安全風險管理，這對保障工程質量及進度具有重要意義。以下就針對雙側壁導坑法施工的隧道工程實例，探討如何開展安全風險管理，具體如下。

1 工程概況

青衣江隧道全長359m，雙洞布置，單線延米總長715m。左洞里程：K0+625—K0+984，長359m；右洞里程：SK0+469—SK0+825，長356m。本隧道屬小凈距隧道，進洞口左右洞限界間距22.21m，中間標準段左右洞限界間距25m，隧道采用雙洞三車道設計，為小凈距隧道，隧道最小凈距17.16m；主洞建筑限界凈寬15.75m，限高5.0m；開挖寬度19.25m，隧道內輪廓寬16.42m，高10.53m，開挖斷面207.7m2；隧道最大埋深51m，洞身主要圍巖為強風化砂質泥巖和中風化砂質泥巖，施工過程中采用雙側壁導坑法，存在一定的安全風險。

2 雙側壁導坑法施工的技術特點

雙側壁導坑法是目前公路隧道工程較為常用的施工技術，它是在新奧法的理論指導下，經(jīng)過適當改進和完善而形成的一種新型的隧道施工手段。它可應用于各類復雜的隧道工程中，如大斷面、地質條件差的Ⅳ、Ⅴ級圍巖、不穩(wěn)定巖體以及淺埋段或偏壓段等。在施工時主要是將大斷面劃分為若干個洞室，對每個洞室進行開挖及封閉成環(huán)，最終形成隧道。這種方法可以有效處理大斷面、淺埋條件下的隧道工程，以及應對隧道上方存在建筑物的復雜情況[2]。但需要注意在雙側壁導坑施工中存在一定的風險，如爆破風險、坍塌風險、支護風險、用電安全風險等問題，因此在隧道開挖施工的同時，需要針對此類工程的實際情況制定安全風險管理措施，保障工程的順利開展。

3 隧道工程各環(huán)節(jié)的安全風險管理

3.1 爆破及開挖的安全風險管理

3.1.1 洞口段的安全風險管理

在雙側壁導坑法隧道洞口段的施工過程中，要重視邊坡的穩(wěn)定性，施工前后要仔細查看邊坡和坡頂周圍的狀況。遇有裂縫、坍塌等情況，或發(fā)現(xiàn)危石危土時，應及時處置。為避免施工中出現(xiàn)的塌方，必須嚴格執(zhí)行從上到下的施工程序[3]。在進行隧道入口土方工程施工的同時，還要做好截水排水處理，并經(jīng)常進行巡查，開挖區(qū)域要保證排水暢通，周邊水系相連。在巖體松動的軟弱地層中，開挖面積不宜過大，并及時好保護措施，以防塌方問題。另外，在建設過程中，還要做好施工機械管理和指揮，避免機械碰撞、翻倒等意外。

3.1.2 洞身開挖的安全風險管理

在隧洞工程中，要根據(jù)工程實際，制定相應的開挖計劃，合理控制循進尺數(shù)，選用合適的爆破參數(shù)，以保證工程的安全。對于淺埋段以及破碎帶地段的隧洞，宜采取機械開挖或是淺孔控制爆破等方式。在爆炸之后，應對其加強監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)測結果對爆破參數(shù)進行調整。在地質條件較差的路段，需要先加強排水，之后按照段開挖、弱爆破的原則推進，以及強支護，早襯砌的原則進行支護[4]。在施工過程中，還配有抽水設備，確保富水路段能夠順利的排水。在鉆孔時以濕式鑿巖為主，但不能在殘孔中續(xù)鉆。

隧道爆破嚴格按照《爆破安全規(guī)程》進行，在開挖過程中，要進行組織協(xié)調，將人員撤離到遠離飛石、有害氣體的危險區(qū)域，保持200m 以上的安全距離。在進行爆破作業(yè)后，應先進行通風排煙，且間隔時間不少于15min，方能讓人員進場。先由安檢人員排查是否有危險，確認無危險后施工人員方可進場作業(yè)。如果有啞炮，那就必須劃出警戒區(qū)，先將啞炮也都引爆后才能進場，將導線重新連接好，引爆啞炮；在離啞炮大約0.6m遠的地方開一條與盲炮并行的炮眼起到誘爆的作用，但要注意打眼的位置不能和啞炮裂縫相連。

在隧道開挖過程中，圍巖監(jiān)測是一個重要環(huán)節(jié)，加強監(jiān)測工作，如有異常及時停工處理。在隧道開挖后，要及時進行支護。如果圍巖的測量結果存在異常，或者是在噴射的混凝土表面出現(xiàn)了裂縫，或是地表存在裂縫，那么就應該將其作為一個危險的預警信號來對待，并且要馬上讓工人們離開這里，然后進行整體加固后再施工。

3.1.3 裝運及棄渣施工的安全風險管理

在隧道中設置專人負責聯(lián)絡指揮，本工程在隧道中使用的燃機和運輸車輛均是具備精華裝置的柴油設備。在裝運物料時，不得超過貨物的承載極限，運輸型鋼、鋼管等長物料時，應將其捆綁牢固。裝渣時，要有專門的人員來指揮，避免機器撞斷導線或撞破已經(jīng)做好的前期支撐，保證施工的安全[5]。在出入口設立減速標識，并在需要的時候，安排專人進行疏導。隧道內的車輛、機械以及模板臺車等，其外緣均有低電壓的紅光燈，起到警示作用，避免車輛相撞。所有的設備在進入隧道前都要經(jīng)過仔細的檢驗才能投入運行，車輛之間要有一定距離。在隧道中進行倒行和轉彎操作，要開好燈，按喇叭或由專人負責指揮。

在每一次爆破后，必須保持15min 以上的通風時間，然后才能進洞，排除危險，確認掌子面安全后，再裝渣；員工進入或離開隧道時，必須使用預先安排好的交通區(qū)活動，不可隨意移動，非工程禁止入內；對于坡度大的路段、出入口處的平交道、施工作業(yè)區(qū)以及有障礙的地段等，都要設立醒目的交通標識，車輛經(jīng)過上述路段時，要放慢車速，并開燈鳴笛。棄渣時應由專業(yè)人員進行監(jiān)督和指導，不能在坑洼不平、松軟以及歪斜的地面上倒卸，棄渣后要立即進行表面清理，保證地面平坦，以保證下次棄渣的安全性。

3.2 支護及襯砌施工的安全風險管理

3.2.1 初支施工安全風險管理

施工人員工人都必須佩戴必需的保護設備。支護前檢查相關設施，例如，檢查噴射器、水箱以及注漿機是否存在異常。如果出現(xiàn)管道堵塞，要立即進行清理；在操作過程中，禁止在噴嘴前方站立人員。同時要注意管路及連接部位，看有無松動及破裂現(xiàn)象，如有問題應及時處理。支護采用的錨桿其質量和長度、噴混凝土的質量和厚度、鋼結構的安裝位置和間距都要嚴格按照設計要求進行。支護后需要安排專人定期巡查初支情況，加強監(jiān)測測量，一旦監(jiān)測到測量存在異常或發(fā)生突然變化，要及時向工地主管報告，并進行緊急處理，以及疏散人員。當錨固區(qū)發(fā)生大的位移或錨桿受到破壞時，應及時在錨固區(qū)增加不少于原來錨固長1.5 倍的新支護錨桿。為了保證臨時支撐的安全可靠，需要對臨時支撐結構的地面進行鎖定。經(jīng)常檢查噴射層是否出現(xiàn)異常裂縫，噴射面必須保持平整，避免因局部應力的集中而導致噴層破裂。

3.2.2 襯砌施工的安全風險管理

施工時，襯砌臺車的作業(yè)段要和開挖作業(yè)面保持一定的距離，臺車下方應留有足夠的空間，并設置減速標識。施工過程中，臺車不能堆積物料和其他垃圾，混凝土兩側的擋板應固定好。在拆卸混凝土輸水管或管子時，應首先停機。

襯砌工作臺架和仰拱施工棧橋的搬運，要有專門的人員引導，且操作時要緩慢的移動，工作區(qū)域內不允許無關的人或車輛通行或停留；無關人員，設備，材料，器具等必須疏散至安全區(qū)域。在施工過程中，仰拱必須在開挖后盡早完成，從而及早形成一個封閉環(huán)。

3.3 防排水的安全風險管理

設置專門存放防水材料的臨時存放地點，并要有消防設備和防火安全警告標識，且有專門的人員進行監(jiān)督和分發(fā)。在進行防水工程時，應有充足的消防設備。不允許在防水板面上安裝有燈具，嚴禁炙烤防水板。防水板之間的間距不能少于50cm，對于反坡排水需要配置足夠的抽水水泵，以滿足工程的排水要求。

3.4 通風防塵的安全風險管理

隧道通風必須滿足相關規(guī)范，結合隧道的內部情況，進行合理的布置通風設備。每個月對巷道進行一次含塵量的采樣檢測。不論是否運行通風機，均禁止人員在風管出口處逗留，當風機停機時，也不得在其旁走動和逗留，不得在通風管上放置任何物件。

3.5 隧道特殊地段安全風險管理

本工程中存在的軟弱圍巖、淺埋段等特殊地段，工程按照短進尺、強支護、早封閉、勤監(jiān)測的原則開展施工，利用地震波反射、地質雷達以及紅外探水設施開展地質監(jiān)測，超前探查前方地質情況，并及時加以處理。在進入軟弱圍巖、淺埋段和含水量變化地段之前，進行超前地質預報，并采用超前支護，雙側壁導坑開挖以及強化臨時支護等辦法增強施工安全性。

3.5.1 防突泥、突水的安全風險管理

在含水量較大的地段，在進行前期支護的基礎上，應加強對水分的排除，以減小因含水量改變而引起的巖體受力變化。對于可能發(fā)生的突水和突泥問題，本工程采用以下安全防控措施。

（1）在開挖面30～100m 區(qū)域，采用地震波反射、地質雷達以及常規(guī)地質調查等手段，綜合多種監(jiān)測數(shù)據(jù)，對前方圍巖狀況有無潛水、有無水源補給、涌水量以及突水突泥壓力等進行評估。

（2）通過帷幕注漿、超前導管和管棚等措施，阻斷滲漏通路，減少巖體間的滲流，從而達到了防治地下水流失的目的。盡量將大部分的地下水封閉在巖體外部，在隧道中排出一小部分的水，以防止由于過多的積水而影響工程的進行。針對間隙滲水，可以通過放水孔排出，并準備大型抽水水泵，以應對可能出現(xiàn)的突水問題。

（3）利用超前鉆探對水量進行探測，結合水量確定注漿止水的相關參數(shù)，進行注漿加固。

（4）在靠近斷裂構造區(qū)，有大量出水的潛在突涌區(qū)，采取超前帷幕預注及在開挖后補漿的方式進行封閉。超前帷幕止水的范圍是開挖輪廓線的5m 距離，單孔注漿擴散半徑以2m 進行設計。在灌漿過程中，采用從外到內的方式進行灌漿。

3.5.2 防塌方的安全風險管理

開展超前地質預報，特別是在遇到軟弱圍巖、斷層破碎帶、富水、等不良地質的情況下，要對掌子面的巖石性質進行仔細的、實時的分析和觀測，如果發(fā)現(xiàn)有鉆孔突水、冒泥、滲水增加以及整體性能下降等情況，要及時制定防塌方方案。根據(jù)圍巖實測結果，對支護進行調整與強化，并及時安排混凝土襯砌工作。在隧道開挖時必須嚴控開挖的輪廓，短進尺、強支護，盡可能減少對周圍軟弱、破碎的巖體的干擾。

為有效避免塌方，對于易塌方的特殊路段需要提前進行預注漿加固，包括鋼結構的制作、初期支護以及混凝土的澆筑都要滿足設計要求。要對每一步的掘進過程進行嚴格的管理，特別要注意掘進的進尺，堅決杜絕違規(guī)行為。在施工過程中，在隧道出口處要準備好一批應急物資，例如方木、型鋼鋼架等。當出現(xiàn)下列情況時，必須立即將現(xiàn)場所有的工人及機器撤離，并指派專門的人員對其進行觀測和加固：①由圍巖量測結果反映出圍巖的變形速率正在迅速增加。②圍巖表面連續(xù)發(fā)生巖石剝落。③支護噴射的混凝土出現(xiàn)開裂或脫落現(xiàn)象，框架結構發(fā)生了明顯的扭形。④初支出現(xiàn)了異常聲音。

3.6 隧道用電安全風險管理

隧道中的供電電壓、機械設備使用的電壓均為380V、成洞區(qū)域的照明采用220V，工地作業(yè)地段照明為36V。從變壓器引出的低電壓，并配備配電箱，在箱上裝有鎖具，由電工負責保管鑰匙，并定期維護檢修。220V 燈線路采用耐潮濕的絕緣線纜，動力設備采用的是橡膠線纜。在襯砌之后裝上瓷罐安裝通過橫擔固定在墻體上，并使其平直美觀、實現(xiàn)良好的絕緣性。

在靠近工地的位置安裝一臺光變壓器，使220V 的電源轉換為36V，以滿足作業(yè)面的需要。對安裝有防電擊裝置的低壓電器，以及外露的傳動部分，都應設置防護罩。由專業(yè)的電工人員負責電器設備的檢查，修理，調試工作。對于防爆電氣設備，在裝配之前，必須經(jīng)過有資質的防爆電工對其安全性能進行檢驗，確認沒有問題后，才能安裝，并在運行過程中對其進行周期性檢修。工地用電一定要由專業(yè)的電工來負責管理，不能由非專業(yè)人員兼職，嚴禁擅自接電線。對隧道中的各電力設施進行常規(guī)檢修，以保證隧道中的各項用電設施能夠穩(wěn)定運行。

4 結語

綜上，本工程通過上述安全風險管理，使工程在合同工期要求下如期完工，驗收合格，且施工期間未發(fā)生安全事故。結果表明對于雙側壁導坑法隧道工程，分別在洞口爆破、洞身掘進、支護襯砌、特殊路段等各施工階段開展安全風險管理，并配合防排水、通風防塵、安全用電等措施，能夠有效保證工程安全，將安全事故的發(fā)生率控制在最低水平，保障工程質量和進度，促進工程如期完工。