隧道施工安全管理與風(fēng)險預(yù)警技術(shù)研究

楊禮鎧

中國水利水電第十六工程局有限公司 福建 福州 350000

隨著基礎(chǔ)設(shè)施的迅速發(fā)展，公路隧道的建設(shè)也隨之加快，為帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。然而，由于隧道施工中的隱患比較多，若不進(jìn)行有效的管理，將會造成安全和質(zhì)量問題，影響到工程的可靠性，從而造成嚴(yán)重的后果。在隧道施工中，要加強(qiáng)安全管理，要按照項目的特點，嚴(yán)格執(zhí)行管理要求，合理應(yīng)用風(fēng)險預(yù)警技術(shù)，以防止事故的發(fā)生。因此，必須對隧道工程的安全管理進(jìn)行深入的分析，并運用有效的風(fēng)險預(yù)警技術(shù)，提高工程質(zhì)量。

1 項目概況及地貌特征

格魯吉亞喬治亞州哈蘇里境內(nèi)新建E-60 高速公路 Zemo Osiauri to Chumateleti Lot2 (Km 7+700～Km14+060)，全長6.36km，道路設(shè)計為新建雙向4車道，路面采用混凝土路面。設(shè)計5條單向隧道，隧道采用NATM法洞挖，分離式雙洞布置，雙洞中心線相距25m，橫向為1m人行道+0.25m硬路肩+3.75m×2行車道+0.25m硬路肩+1m人行道，路面結(jié)構(gòu)為15cm碎石基層，26cm的砼面層。

1#隧道前為丘陵地區(qū)，之后為地形較為陡峭的山區(qū)。隧道沿線原地面高程約在842m～1009m之間變化。隧道建成后的底板高程從827m抬升至901m。除了洞口段外，隧道最大覆蓋厚度約為101m，位于3#隧道13+080附近；最小覆蓋厚度約為24m，位于1#隧道11+520附近。該設(shè)施的主要施工方法如下：

1.1 洞口施工

開洞段前，應(yīng)對路塹溝槽和邊坡進(jìn)行防護(hù)，防止地表水滲入路塹表面，影響邊坡和洞面的穩(wěn)定；在開挖過程中，應(yīng)當(dāng)與開挖同步進(jìn)行。當(dāng)開挖接近洞面時，應(yīng)預(yù)留基底，直至洞拱和長瓶施工完畢。地質(zhì)坑洞不好，盡量避開雨季施工，隧道鋪設(shè)后及時填補(bǔ)。

1.2 開挖方案

隧道按新奧法原理組織施工，施工中堅持超前預(yù)報和監(jiān)控量測，隧道洞挖采用短臺階法施工，臺階長度為10～15m。

P-5-2/P-6-1/P-6-2型隧道（Ⅳ級圍巖）采用機(jī)械法開挖，其中P-5-2和P-6-2型預(yù)留核心土，采用破碎錘（挖掘機(jī)）開挖。P-5-1/Ep-5/P-4-1型隧道（Ⅳ級圍巖）和P-3型隧道（III級圍巖）采用上下臺階法鉆爆法開挖，孔深約為1.2～2m，考慮均為淺孔，采用YT28型氣腿式手風(fēng)鉆鉆孔。

1.3 超前支護(hù)

本項目隧道開挖中所采用的超前支護(hù)有φ38長4m和5m的小導(dǎo)管、φ114長12m的大管棚，采用熱軋無縫鋼管。超前大管棚和小導(dǎo)管支護(hù)包括封面、布孔、鉆孔安管、注漿四道工序。

1.4 初期支護(hù)

挖掘完成后，檢查是否有滲漏，及時對開挖面初噴不小于3cm厚砼封閉巖面，減少與圍巖的接觸時間。初期支護(hù)緊跟掌子面，錨桿采用Φ25水泥漿錨桿，圍巖噴射混凝土強(qiáng)度等級為C20/25，Ⅳ級圍巖設(shè)置三肢型鋼格柵，每榀鋼格柵由1Φ32和2Φ20主筋組成，2Φ20主筋之間采用若干Φ12短棒（Rod）焊接連接， 1Φ32和2Φ20鋼筋之間采用若干蜘蛛狀鋼筋（Spider）焊接連接。III級、Ⅳ級圍巖掛網(wǎng)為φ6x100x100的鋼筋網(wǎng)，噴射砼厚度100～250mm。

1.5 出碴方案

隧道采用無軌運輸，側(cè)卸式裝載機(jī)裝車，利用自卸汽車直接運至棄碴場。

1.6 防水板

防水板鋪設(shè)在車上，盲排水管與側(cè)墻底部的縱向排水管連接，然后水通過橫管進(jìn)入排水。

1.7 鋼筋

鋼筋在孔外加工，在框架上人工連接鋼筋，現(xiàn)場連接切割好的鋼筋。

1.8 襯砌臺車

液壓整體式襯砌臺車。

1.9 二次襯砌混凝土澆筑

混凝土集中拌制，在車廂內(nèi)攪拌，擠壓成型，連接振動器和插入式振動器堵塞。曲墻不斷澆水形成一次。將孔放入注射管，注射后噴嘴會很密。有仰拱段為C30/37鋼筋砼，無仰拱為C25/30鋼筋砼。

1.10 仰拱及填充

仰拱超前二次襯砌施作、分段整體灌注。利用仰拱棧橋保持通行。人工配合機(jī)械清底，混凝土全幅澆筑，插入式振動器搗實，平板振動器整平。仰拱為C30/37鋼筋砼，仰拱填充為C12/16砼。仰拱填充在仰拱砼強(qiáng)度達(dá)到5MPa以上后施作。

1.11 水溝電纜槽

安全加固采用鋼模板和鋼管支撐?；炷林苯硬迦肽＞撸迦氲恼駝悠髡駝?。覆蓋物安裝在裝配現(xiàn)場的集中裝配現(xiàn)場。

2 隧道工程施工存在的問題

2.1 安全風(fēng)險管理體系不完善

在隧道施工過程中，作業(yè)隊伍、人員并未將安全風(fēng)險管理制度與統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)地結(jié)合起來，缺少相應(yīng)的實施規(guī)范，從而增加了項目的風(fēng)險。由于在施工過程中缺乏對安全風(fēng)險的管理和風(fēng)險有效防范，導(dǎo)致了項目的安全風(fēng)險難以得到保證，從而影響了項目的順利實施。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性與人為安全意識淡薄

隧道的發(fā)展往往受到地質(zhì)災(zāi)害、水文等因素的限制，施工難度大，施工環(huán)境變化大。比如地面沉降、流沙、管道上升、滑坡、溶洞上升等。如果施工人員沒有足夠的安全知識或意識，會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡，影響整個工程的進(jìn)度和質(zhì)量[1]。

2.3 施工技術(shù)的使用管理問題

大型地下隧道需要多種類型的工程和多種施工技術(shù)。當(dāng)多個過程同時或多學(xué)科地執(zhí)行時,應(yīng)共同制定、協(xié)調(diào)和實施安全技術(shù)管理措施。在采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料時,項目應(yīng)制定相應(yīng)的技術(shù)措施和使用方法。但在現(xiàn)有的地鐵隧道建設(shè)中，現(xiàn)場作業(yè)的施工技術(shù)管理仍停留在傳統(tǒng)的管理方式，即對施工參數(shù)的控制與技術(shù)文件的分離，這在一定程度上造成了隧道工程施工技術(shù)管理不能較好地滿足施工現(xiàn)狀要求，新的施工技術(shù)又不能有效地發(fā)揮其技術(shù)職能[2]。

3 提高隧道工程安全管理水平的對策

3.1 建立完善的風(fēng)險預(yù)警制度

首先，建立健全的安全管理體系，對施工全過程進(jìn)行全面的監(jiān)控與管理，確保工程建設(shè)中存在的安全隱患能夠得到及時地發(fā)現(xiàn)和處理。在施工作業(yè)前，要明確各工作人員的工作職責(zé)，并定期對各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期的檢查、維護(hù)、保養(yǎng)，保障設(shè)備的工作狀況和安全。其次，要建立健全的風(fēng)險預(yù)警體系。采用常規(guī)的施工方式，不但存在著巨大的風(fēng)險，而且施工效率低下。根據(jù)隧道地質(zhì)破碎的特點，投入濕噴臺車等設(shè)備，圍巖封閉采用遠(yuǎn)程遙控，降低安全隱患，避免初噴極易塌方的施工安全風(fēng)險。通過加強(qiáng)安全教育，提高員工的安全意識，提升員工的安全防護(hù)能力，將安全風(fēng)險降到最低[3]。

3.2 建立工程施工風(fēng)險預(yù)警模型

在構(gòu)建風(fēng)險預(yù)警模型時，充分考慮項目的具體情況，并將監(jiān)測結(jié)果與數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫層和數(shù)據(jù)存取層相結(jié)合，對模型進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)據(jù)收集層是對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合并輸入到數(shù)據(jù)庫中的；數(shù)據(jù)層能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行分類存儲，利用信息技術(shù)等手段對所獲得的信息進(jìn)行分析，從而進(jìn)行風(fēng)險分析和預(yù)警。數(shù)據(jù)存取層是利用 GIS技術(shù)對已處理過的信息進(jìn)行可視化顯示，并利用 GIS技術(shù)對其進(jìn)行預(yù)警，從而為安全處理提供了支撐?？梢允癸L(fēng)險預(yù)警模型更好地發(fā)揮其功能，同時也能確保信息的及時[4]。

3.3 優(yōu)化風(fēng)險預(yù)警平臺功能

3.3.1 收集及整理監(jiān)測數(shù)據(jù)

采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)可以進(jìn)行實時處理，確保實時和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以確保平臺的實時性。可根據(jù)工程實際情況，采用手工或機(jī)械的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，大部分工程都可以采用計算機(jī)輸入，這樣可以大幅度提高工作效率，并能實現(xiàn)動態(tài)輸入。在采集數(shù)據(jù)時，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別，如果有過時的信息混入，會影響系統(tǒng)的工作效率，從而影響到系統(tǒng)的可信度。

3.3.2 進(jìn)行風(fēng)險情況安全評估

對項目進(jìn)行安全評價，以確保項目的安全運行，從而為項目實施提供有效的風(fēng)險防范措施。利用信息技術(shù)可以實時地分析數(shù)據(jù)，利用風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)對各個階段的安全性評價進(jìn)行監(jiān)控，從而可以形成初步的狀態(tài)。根據(jù)項目的具體情況，確定地基的最終方案，然后將報告的內(nèi)容發(fā)送到風(fēng)險警報系統(tǒng)中。在完成最后的安全評價報告時，可以利用該系統(tǒng)分析曲線的對比、斷面等，以保證報告的可靠性和完整性[5]。

3.3.3 啟動多重風(fēng)險預(yù)警機(jī)制

當(dāng)監(jiān)測資料超出警戒范圍時，應(yīng)啟動應(yīng)急處置機(jī)制，技術(shù)人員可對監(jiān)測資料和現(xiàn)場狀況進(jìn)行安全評價。如果出現(xiàn)威脅較大的危險，則應(yīng)暫停施工，組織專家進(jìn)行論證，征求專家意見，在專家始終認(rèn)為所得到的資料無法控制的情況下，再次啟動預(yù)警機(jī)制，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。同時，還要確保監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，使其發(fā)揮其應(yīng)有的效用，從而為技術(shù)人員等進(jìn)行評價，從而達(dá)到對項目風(fēng)險進(jìn)行有效的預(yù)警和控制，從而防止出現(xiàn)重大的事故。

3.4 加強(qiáng)工程工作人員的安全意識

目前，在境外工程施工中，施工的人數(shù)眾多，其安全意識受到很大的影響，而一旦員工缺乏安全意識，就會對施工造成一定的影響，從而導(dǎo)致施工的安全性和質(zhì)量不能得到保障。例如，在施工過程中，工人沒有按照規(guī)范進(jìn)行施工，從而加大了安全隱患。因此，要加強(qiáng)員工的安全教育，提高員工的安全意識，掌握施工要點，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行規(guī)范施工，防止出現(xiàn)安全事故。

3.5 改善隧道施工安全管理模式

在隧道建設(shè)中，應(yīng)對安全管理進(jìn)行優(yōu)化，采用動態(tài)管理的方式，在制訂安全管理制度時，要根據(jù)具體情況，完善各種內(nèi)容，以便管理者能清楚地了解項目的各個方面，并對其進(jìn)行調(diào)整，以確保其安全管理的有效性。在隧道施工中，必須建立健全的安全管理體系，對風(fēng)險控制、風(fēng)險識別、風(fēng)險評價等方面進(jìn)行規(guī)范，從而有效地制約和保障施工的正常進(jìn)行。要明確工作人員的職責(zé)，并根據(jù)項目的各個環(huán)節(jié)和需要，建立相應(yīng)的責(zé)任制度，才能保證工作人員在施工中按規(guī)定進(jìn)行工作。通過對安全管理體系的優(yōu)化，可以提高安全管理工作的執(zhí)行效率，提高安全管理工作的質(zhì)量。

3.6 施工階段地質(zhì)災(zāi)害安全管理對策

“百年大計，安全第一”，在隧道施工時，要做到預(yù)防為主，安全教育為輔。在前期，應(yīng)全面調(diào)查地下管線的水文、地質(zhì)等，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評價，確保測量資料的準(zhǔn)確性，并據(jù)此制訂相應(yīng)的防治措施，合理確定施工周期，避免因地質(zhì)災(zāi)害而造成的工程質(zhì)量和工期受到影響，定期召開安全會議，強(qiáng)化安全意識，增強(qiáng)員工的責(zé)任心，增強(qiáng)應(yīng)對突發(fā)情況的能力。同時，在建設(shè)過程中，要加大對隧道的安全管理經(jīng)費的投入，要有完善的安全設(shè)施，在隧道地質(zhì)較差段落設(shè)置逃生管，出現(xiàn)塌方可以有效保障作業(yè)人員的安全撤離[6]。

3.7 巡查監(jiān)控和實時對風(fēng)險進(jìn)行評估

通常，監(jiān)控資料分析都是用幾個獨立的測點來分析工程項目的整體安全性，得出的結(jié)論往往會有一些偏差。因此，在隧道施工中，施工單位必須對施工現(xiàn)場進(jìn)行常規(guī)或不定時的巡查，以保證施工現(xiàn)場的監(jiān)測與施工監(jiān)督的一致性，并保證現(xiàn)場的安全運行。另外，每一次巡視結(jié)束后，都要編制一份分析報告，將監(jiān)控數(shù)據(jù)集成到系統(tǒng)的安全評價中，以確定工程的風(fēng)險是否在預(yù)定范圍內(nèi)，并對風(fēng)險進(jìn)行動態(tài)的評估，以保證隧道工程的安全風(fēng)險。

3.8 風(fēng)險管理

根據(jù)工程地質(zhì)、施工環(huán)境和條件對隧道工程實施動態(tài)、有效的風(fēng)險控制和跟蹤處理[7]。

應(yīng)對施工階段的風(fēng)險進(jìn)行評估，并根據(jù)評估結(jié)果提出相應(yīng)的處理措施，由監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。實時監(jiān)控施工過程中的風(fēng)險，定期反饋，并根據(jù)風(fēng)險監(jiān)控結(jié)果調(diào)整風(fēng)險管理措施。

結(jié)合環(huán)境地質(zhì)條件、施工工藝、設(shè)備、施工水平、經(jīng)驗和工程特點，識別新的風(fēng)險，提供風(fēng)險管理措施，供監(jiān)理工程師決策和監(jiān)控已識別的風(fēng)險。

在施工現(xiàn)場公示識別的風(fēng)險，其內(nèi)容包括風(fēng)險描述、監(jiān)測方案、應(yīng)急措施和責(zé)任等。

施工過程中的風(fēng)險的監(jiān)測包括施工監(jiān)測、工況和環(huán)境巡視、工作面狀態(tài)描述、風(fēng)險處置過程和發(fā)展趨勢等內(nèi)容；應(yīng)將地質(zhì)超前預(yù)報、監(jiān)控量測納入施工的重要工序，按照設(shè)計要求編制施工監(jiān)測的實施方案，對工程自身結(jié)構(gòu)及環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行全面監(jiān)測；提前識別和預(yù)測地質(zhì)風(fēng)險因素，保證施工安全[8]。

在建設(shè)過程中，應(yīng)建立風(fēng)險預(yù)警、應(yīng)對和信息傳遞機(jī)制。應(yīng)根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、工況、環(huán)境調(diào)查和工作面異常情況確定報警等級，并形成異常報告；在可能發(fā)生重大突發(fā)風(fēng)險事件的預(yù)警狀態(tài)下，應(yīng)立即啟動相應(yīng)預(yù)案，組織處理，并向建設(shè)單位和監(jiān)理單位報告。

4 結(jié)束語

針對隧道施工的特點，運用風(fēng)險預(yù)警技術(shù)，完善安全管理制度，以推動隧道施工的發(fā)展，提高施工質(zhì)量。建設(shè)項目的風(fēng)險預(yù)警模型，構(gòu)建項目的風(fēng)險預(yù)警平臺，并對其功能進(jìn)行優(yōu)化。在施工管理方面，要做好施工準(zhǔn)備工作，提高員工的安全意識，改進(jìn)施工安全管理方式，確保施工安全。全面落實安全管理，為項目施工提供了有力的保證。