隧道施工危險源辨識及防范措施分析

高傳當(dāng)

溫州中合建設(shè)有限公司 浙江 溫州 325000

危險源辨識是安全管理體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以系統(tǒng)地識別出工作環(huán)境中潛在的危險因素，有助于工程團隊或企業(yè)管理層了解當(dāng)前的安全狀況，并提供針對性的風(fēng)險管理策略，評估不同危險源的可能后果和發(fā)生的概率，可以將資源和注意力集中在那些可能造成最大損害的風(fēng)險上，提高了防范措施的有效性，也提升了整體安全管理的效率，防止事故發(fā)生，減少潛在的法律責(zé)任，也是構(gòu)建安全文化和提高員工安全意識的重要環(huán)節(jié)。

1 隧道施工的主要危險源

1.1 地質(zhì)不穩(wěn)定導(dǎo)致的風(fēng)險

隧道施工中地質(zhì)不穩(wěn)定所引起的風(fēng)險影響著項目的安全性和成功，地質(zhì)不穩(wěn)定性的問題主要源于三個方面：地層結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性、巖石的不均勻性以及地下水流的不確定性。地層結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性指的是地下巖層間存在的斷裂、空洞或軟弱地帶，不連續(xù)性區(qū)域可能在施工過程中導(dǎo)致地層移動或沉降，對隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成威脅，隧道挖掘時可能遇到未預(yù)料的空洞，造成地面坍塌或施工機械的意外下沉[1]。巖石的硬度、密度和抗壓強度在不同地層之間可能差異巨大，其密度的不均勻性導(dǎo)致施工困難增加，特別是在需要進行爆破或使用重型機械的情況下。硬巖層與軟巖層的交界處尤其難以處理，容易導(dǎo)致設(shè)備損壞或施工安全事故。地下水流的不確定性也不容忽視，地下水位的波動和流動可能導(dǎo)致施工區(qū)域突然水位上升，增加了洪水的風(fēng)險，尤其是在深層隧道施工中，地下水也可能侵蝕地層，引起土壤和巖石的穩(wěn)定性下降。

1.2 施工機械的安全隱患

施工機械的安全隱患主要源于兩方面：操作錯誤和機械故障。操作錯誤通常由操作人員的不熟練、疏忽或不遵守安全規(guī)程引起，重型機械如掘進機、運輸車輛和起重設(shè)備可能在狹窄、復(fù)雜的隧道施工環(huán)境中造成意外，導(dǎo)致嚴(yán)重傷害或財產(chǎn)損失。機械故障可能包括液壓系統(tǒng)失效、電子控制故障或結(jié)構(gòu)性損壞，在使用過程中突然發(fā)生，增加了施工過程中的不確定性和風(fēng)險[2]。機械故障會直接威脅到操作人員和周圍工人的安全，導(dǎo)致施工進度延誤和成本增加。

1.3 電氣安全問題

隧道施工環(huán)空間狹窄、濕潤和通風(fēng)不足，電線和電氣設(shè)備容易受潮，增加了短路和觸電的風(fēng)險。隧道施工過程中，隧道施工的物理環(huán)境對電氣設(shè)備和線路構(gòu)成了額外的威脅。物理沖擊如施工設(shè)備的撞擊或落石，可能損壞電線和設(shè)備。機械磨損也是重要因素，尤其是在長期使用或在惡劣環(huán)境下操作的情況下。不當(dāng)操作即電氣設(shè)備的不正確安裝或使用，也可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或發(fā)生故障。

1.4 火災(zāi)和爆炸風(fēng)險

隧道施工中的火災(zāi)和爆炸風(fēng)險源于多種因素，包括易燃材料的使用、電氣設(shè)備的故障、機械作業(yè)中的摩擦熱以及化學(xué)品的不當(dāng)存儲或使用。隧道施工過程中，施工常用材料如潤滑油、清潔劑、絕緣材料和柴油都屬于易燃物質(zhì)，如果在不適當(dāng)?shù)臈l件下使用或存儲，如高溫環(huán)境或靠近熱源，極易引發(fā)火災(zāi)，施工現(xiàn)場的電氣設(shè)備，如電纜、配電板和照明設(shè)備，在長時間運行或因維護不當(dāng)時可能過熱，引發(fā)火災(zāi)。隧道施工中還涉及到大量的機械作業(yè)，如鉆孔、切割和焊接，作業(yè)過程中產(chǎn)生的高溫火花或摩擦熱是潛在的火災(zāi)源。尤其是在封閉的隧道環(huán)境中，這些火花可能迅速點燃周圍的易燃物質(zhì)?；瘜W(xué)品的使用也是火災(zāi)和爆炸風(fēng)險的重要因素。隧道施工中可能會使用到各種化學(xué)品，如爆破用的炸藥、化學(xué)泡沫和樹脂，如果不正確地處理或存儲，可能引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。

1.5 工人健康和安全問題

隧道施工通常在地下進行，工人需要在封閉、通風(fēng)不良的環(huán)境中長時間工作，而地下施工條件較為惡劣，空氣質(zhì)量差，增加工人暴露于有害塵埃、化學(xué)蒸汽和其他污染物的風(fēng)險。長期暴露于這樣的環(huán)境中可能導(dǎo)致呼吸道疾病，如肺炎和慢性阻塞性肺病。隧道施工常伴隨著重型機械的使用和大量的物理勞動，增加了工人遭受物理傷害的風(fēng)險，在狹窄、不均勻的地形上工作，增加了跌倒和滑倒的風(fēng)險。隧道施工常常涉及到長時間的工作，導(dǎo)致工人出現(xiàn)過勞癥狀，如疲勞、注意力不集中和反應(yīng)遲鈍，增加工作中出錯的概率，增加事故發(fā)生的風(fēng)險。

2 隧道施工危險源辨識方法

2.1 現(xiàn)場調(diào)查與風(fēng)險評估

現(xiàn)場調(diào)查是風(fēng)險評估的第一步，其目的是全面了解施工現(xiàn)場的特點和潛在的危險因素，包括對地質(zhì)結(jié)構(gòu)、施工環(huán)境、使用的材料和設(shè)備以及作業(yè)流程的詳細審查。風(fēng)險評估則是在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上進行的，包括對已識別危險源可能導(dǎo)致的事故后果的評估，以及事故發(fā)生的概率分析[3]。評估過程中，通常會采用定量或定性的方法，如故障樹分析（FTA）或事件樹分析（ETA），以系統(tǒng)地分析事故發(fā)生的可能路徑和其潛在的后果。風(fēng)險評估的目的是確定哪些危險源需要優(yōu)先控制，以及應(yīng)采取何種措施來減少這些風(fēng)險到可接受的水平。

2.2 歷史數(shù)據(jù)分析

隧道施工危險源辨識方法中的歷史數(shù)據(jù)分析種基于以往經(jīng)驗和案例研究的系統(tǒng)性方法，旨在識別和評估潛在的風(fēng)險，收集和分析歷史上類似隧道工程中發(fā)生的事故、故障及其原因，為當(dāng)前的隧道施工提供有價值的參考和指導(dǎo)。歷史數(shù)據(jù)的分析包括事故報告、案例研究、以往工程的安全記錄以及相關(guān)研究論文。通過對歷史數(shù)據(jù)的詳盡分析，揭示隧道施工中常見的風(fēng)險模式和故障原因，理解特定類型風(fēng)險的發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度，提供關(guān)于事故預(yù)防和風(fēng)險控制措施的實踐經(jīng)驗。歷史數(shù)據(jù)分析還涉及對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)處理，以識別風(fēng)險發(fā)生的概率和趨勢，包括應(yīng)用概率分布、回歸分析和其他統(tǒng)計方法來量化風(fēng)險，準(zhǔn)確地預(yù)測和評估潛在的風(fēng)險，制定更有效的風(fēng)險管理策略。值得注意的是，歷史數(shù)據(jù)分析的有效性依賴于數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性。因此，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性是此方法的關(guān)鍵，雖然歷史數(shù)據(jù)提供了重要的參考信息，但隨著技術(shù)的發(fā)展和施工方法的改進，過去的經(jīng)驗可能需要結(jié)合當(dāng)前的施工環(huán)境和技術(shù)條件進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.3 專家咨詢與意見

專家咨詢是邀請具有深厚專業(yè)知識和豐富經(jīng)驗的專家，對隧道施工項目的潛在危險進行評估和分析，以便于識別和預(yù)防可能的風(fēng)險。專家組通常由地質(zhì)學(xué)家、工程師、施工安全專家和其他相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士組成，利用自身的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，對隧道施工的各個方面進行深入的分析和評估。專家咨詢的過程包括對隧道施工計劃的全面審查，評估設(shè)計方案的可行性、施工方法的安全性以及使用的技術(shù)和材料是否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對地質(zhì)報告進行評估，分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、地下水情況以及其他可能影響施工安全的地質(zhì)因素。評估過程中，專家們會特別關(guān)注那些可能被項目團隊忽視的潛在風(fēng)險如非常規(guī)的地質(zhì)問題、施工方法中的隱患以及施工現(xiàn)場的特定環(huán)境風(fēng)險。專家咨詢不僅限于項目開始階段，而是應(yīng)該貫穿于整個施工過程。隨著施工進展，新的風(fēng)險可能會出現(xiàn)，原有風(fēng)險的性質(zhì)也可能發(fā)生變化。因此，專家的持續(xù)參與和定期評估對于及時識別和應(yīng)對新出現(xiàn)的風(fēng)險至關(guān)重要。

2.4 監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用

監(jiān)測設(shè)備用于實時監(jiān)控施工環(huán)境和工程狀態(tài)，提前識別和預(yù)防潛在的風(fēng)險。監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用范圍包括地質(zhì)監(jiān)測、結(jié)構(gòu)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測和機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，為工程師和項目管理者提供了準(zhǔn)確、實時信息以支持風(fēng)險評估和決策過程。地質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，如地下雷達、應(yīng)力/應(yīng)變計和傾斜計，用于評估隧道周圍地層的穩(wěn)定性和動態(tài)變化，檢測地層移動、裂縫發(fā)展和地下水流動，預(yù)警可能的地質(zhì)災(zāi)害，如塌方或水突破。結(jié)構(gòu)監(jiān)測設(shè)備如裂縫計和振動傳感器，則用于評估隧道結(jié)構(gòu)的完整性和安全性，監(jiān)測隧道襯砌的裂縫發(fā)展、變形和振動情況，為評估結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和確定維修需求提供數(shù)據(jù)支持[4]。環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括空氣質(zhì)量傳感器、噪音和灰塵測量儀器，用于監(jiān)控施工現(xiàn)場的環(huán)境條件，保護工人健康，監(jiān)測有害氣體、粉塵和噪音水平，確保施工環(huán)境符合安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備，如溫度傳感器和振動分析儀，用于監(jiān)控施工機械的運行狀況，通過實時監(jiān)測設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)，預(yù)防機械故障和維護工作的及時性，降低設(shè)備故障帶來的風(fēng)險。

3 隧道施工危險源防范措施分析

3.1 地質(zhì)風(fēng)險預(yù)防

地質(zhì)風(fēng)險的預(yù)防，必須以深入的地質(zhì)勘探作為基礎(chǔ)，使用先進的地質(zhì)探測技術(shù)，如地震反射法、鉆探和地下雷達探測，以準(zhǔn)確評估施工區(qū)域的地質(zhì)條件，包括巖石類型、地層結(jié)構(gòu)、斷層分布及地下水情況，地質(zhì)模型的構(gòu)建和分析對于理解地質(zhì)條件的復(fù)雜性和動態(tài)變化同樣重要?；谠敱M的地質(zhì)勘探結(jié)果，工程設(shè)計應(yīng)考慮到地質(zhì)條件的特點和挑戰(zhàn)，采用適應(yīng)性強的施工技術(shù)和方法，軟弱地層或高地下水位區(qū)域采用盾構(gòu)法或凍結(jié)法等特殊施工技術(shù)，施工過程中的地質(zhì)監(jiān)測也是預(yù)防地質(zhì)風(fēng)險的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括實時監(jiān)測地面沉降、巖石應(yīng)力和地下水位的變化，以及對隧道襯砌的穩(wěn)定性進行連續(xù)監(jiān)控。地質(zhì)風(fēng)險管理還應(yīng)包括應(yīng)急預(yù)案的制定和執(zhí)行，在施工計劃中應(yīng)預(yù)先考慮可能的地質(zhì)異常情況，如突水、坍塌或巖爆，并制定相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)措施[5]。此外，工作人員應(yīng)接受專業(yè)培訓(xùn)，以增強對地質(zhì)風(fēng)險的認(rèn)識和應(yīng)對能力。

3.2 機械電氣安全保護

機械設(shè)備安全保護措施的首要任務(wù)是確保所有機械設(shè)備符合安全標(biāo)準(zhǔn)，包括其設(shè)計、制造和維護，應(yīng)定期進行維護和檢查，以確保其處于良好的工作狀態(tài)。此外，應(yīng)實施有效的操作培訓(xùn)計劃，確保所有操作人員熟悉機械設(shè)備的安全操作程序和應(yīng)急響應(yīng)措施。電氣安全保護則涉及到一系列確保電氣設(shè)備和系統(tǒng)安全運行的措施，所有電氣系統(tǒng)和設(shè)備必須遵循嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。這包括使用合格的電氣材料、正確的電線鋪設(shè)和合適的絕緣措施。電氣設(shè)備應(yīng)定期接受檢查和維護，以及在惡劣的環(huán)境條件下進行額外保護，例如在潮濕或塵埃環(huán)境中使用防水和防塵設(shè)備。

3.3 火災(zāi)爆炸防范

所有在隧道施工中使用的易燃易爆物質(zhì)，如燃料、溶劑和化學(xué)品，必須進行嚴(yán)格的管理，保障易燃易爆炸物質(zhì)的儲存、運輸和使用符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，采用防火和防爆的儲存設(shè)施，并在施工現(xiàn)場設(shè)置明顯的安全標(biāo)識。施工操作方面，進行焊接、切割或其他可能產(chǎn)生火花的活動時，采用防火措施和設(shè)備。有效的應(yīng)急預(yù)案對于應(yīng)對火災(zāi)和爆炸事故至關(guān)重要，如詳細的逃生路線規(guī)劃、緊急疏散演練以及滅火和救援設(shè)備的配備。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)定期更新和演練，確保在發(fā)生火災(zāi)或爆炸時，迅速有效地采取措施，以最大程度減少人員傷害和財產(chǎn)損失。

3.4 現(xiàn)場安全保護

工作人員應(yīng)配備并正確使用必要的個人保護裝備（PPE），如安全帽、防塵口罩、安全眼鏡、耳塞、防護服和防滑鞋，對于預(yù)防因落石、粉塵、噪音和化學(xué)物質(zhì)暴露等引發(fā)的傷害至關(guān)重要?，F(xiàn)場安全管理應(yīng)包括對施工現(xiàn)場的有效隔離和標(biāo)識。設(shè)置明顯的安全標(biāo)志和警示，以及采取必要的隔離措施，以防止無關(guān)人員進入危險區(qū)域，確保工作人員了解現(xiàn)場的潛在風(fēng)險。此外，應(yīng)實施現(xiàn)場交通管理計劃，包括車輛和行人的安全路線規(guī)劃，以減少施工現(xiàn)場的交通事故。

4 隧道施工危險源辨識及防范案例分析

新建蘭新鐵路第二雙線西寧至張掖段的小平羌隧道施工事故，凸顯了復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道建設(shè)的困難。該隧道位于祁連山區(qū)，海拔高度介于3100米至3800米之間。2011年4月19日晚間至20日凌晨，發(fā)生了嚴(yán)重的坍塌事故，導(dǎo)致12名作業(yè)人員遇難，直接經(jīng)濟損失約908萬元人民幣。坍塌發(fā)生在DK349+035至DK349+050區(qū)段，坍塌體積約400立方米，塌腔高8至10米。事故地點地質(zhì)構(gòu)成包括石炭系灰?guī)r夾頁巖和泥灰?guī)r，地層軟硬相間，多個向斜、背斜相間的復(fù)式褶皺，地表覆蓋風(fēng)化殘積土層較厚。此外，凍土融化導(dǎo)致的地表水下滲，降低了圍巖的抗剪強度，是事故發(fā)生的潛在因素。這一事故突顯了在高風(fēng)險地質(zhì)環(huán)境中進行隧道施工的挑戰(zhàn)，以及深入分析地質(zhì)條件和風(fēng)險評估的重要性。分析小平羌隧道施工事故的案例，可以提出一系列的危險源辨識方法和防范措施，使用先進的地質(zhì)探測技術(shù)，如地震波探測、巖心鉆探等，來深入了解地層構(gòu)造、巖性和斷層分布，并分析類似地質(zhì)條件下的歷史施工案例和事故記錄，以了解可能的危險源，還需安裝地表和地下的傳感器，監(jiān)測地表位移、裂縫發(fā)展、地下水位變化等指標(biāo)。該案例應(yīng)采取的防范措施包括：加強初期支護，使用加固的鋼筋拱架和厚度更大的噴射混凝土層，以增強隧道的初期穩(wěn)定性；水文地質(zhì)管理，實施地下水排水系統(tǒng)和防滲措施，減少水對地層的軟化作用。

5 結(jié)語

隧道施工中的危險源辨識及防范工作是系統(tǒng)性的過程，涉及多方面考量。通過對地質(zhì)、機械電氣、火災(zāi)爆炸和現(xiàn)場安全等風(fēng)險的深入分析，以及對應(yīng)的預(yù)防策略的實施，可以有效地提高隧道施工的安全性，還需要工程團隊的專業(yè)知識、經(jīng)驗和對安全的持續(xù)承諾。隨著技術(shù)的進步和安全意識的提高，隧道施工的安全管理將更加高效和系統(tǒng)化，保護工作人員的安全，確保工程項目的成功。