高速公路隧道施工危险源辨识与控制研究

周克元， 周朝晖， 唐雨春

(湖南省娄衡高速公路建设开发有限公司， 湖南 衡阳　421001)



高速公路隧道施工危险源辨识与控制研究

周克元， 周朝晖， 唐雨春

(湖南省娄衡高速公路建设开发有限公司， 湖南 衡阳421001)

摘要：通过对近几年高速公路隧道施工中常见事故的分析，明确高速公路隧道施工过程中的主要事故类型，得到高速公路隧道施工中的主要危险源。从而针对高速公路隧道施工的危险源控制提出可操作性管理措施。

关键词：隧道施工； 危险源； 辨识； 控制措施

0前言

2012年7月29日，中铁电气化局集团厦漳公路(厦门段)A4合同段(厦门市海沧区马青路旁雷公山隧道右洞与漳州交界处)在施工过程中，发生塌方事故，造成4人死亡。2013年11月29日，贵州省毕节市织金县境内，中国交通北方工程有限公司承建的夏蓉高速织纳段第三标段徐家寨隧道在施工过程中，工作面发生冒顶，造成4人死亡。2014年5月3日，安徽省池州市东至县望东大桥尧渡西村龙头岭隧道施工工地现场发生坍塌，造成6人死亡。

隧道施工的工程水文条件相对复杂隐蔽，施工人员事先无法准确地测量施工的工程地质情况，只能基本预测其所处的地质环境，从而使得施工中可能会出现预料不到的塌方、冒顶、涌水等工程事故[2]，事故一旦发生，轻则影响施工进程和工程质量、增加投资，重则造成惨痛的人员伤亡[3]，因此合理地对高速公路隧道施工进行危险源辨识，采取针对性措施进行预防十分必要。

事故发生的背后往往是管理的缺失，习近平总书记曾说过发展决不能以牺牲人的生命为代价。通过对高速公路隧道施工事故的分析，可以明确危险源的种类和危险程度，从而为安全管理提供可操作性的科学依据，实现对现场危险源分区分块进行科学管理。

1高速公路隧道施工中的危险源辨识

1.1危险源辨识

高速公路隧道施工的地质条件具有不确定性，可能发生坍塌、冒顶片帮、物体打击、放炮、车辆伤害、起重伤害、瓦斯爆炸、火药爆炸、触电、火灾、灼烫淹溺、中毒和窒息、其他伤害等。不同类型的地质应选择不同的隧道施工技术，因此没有现成的施工模式可供参考[1]。随着施工环境和机械设备等客观条件的变化，在隧道施工过程中可能还会不断涌现新的危险源。

以下是针对近几年公路隧道施工中发生的事故进行的统计分析。统计数据来自国家安全生产监督管理总局网站事故查询系统，此次统计只包含公路隧道施工过程中所发生的事故(包含外界无关人员造成的事故)，不包括工程竣工后所发生的其他事故。

从图1中可以看出隧道施工事故发生次数排在前几位的有坍塌、爆炸、中毒窒息、火灾、冒顶片帮。其中坍塌占所有事故起数的74%，爆炸占10%，中毒窒息占5%，冒顶片帮占3%。

六是成果应用报告制度。尽管在成果的转化应用方面，浙江为全国同类工作提供了经验与示范，但成果的转化应用不利、不顺、不畅的问题仍普遍存在。其中既有现行体制机制问题，也有督导不力问题。投入与产出失衡的现象不能再持续下去，应以制度来强化成果的应用，用业务要求引导成果应用，用绩效考核激励成果应用。用与不用效果大不一样，嘉兴市国土资源局的做法值得推广。及时了解成果应用的情况，有利于总结经验、发现问题，进而促进土地质量地质调查工作的技术进步，这是良性的互动。

图1　2009年～2014年公路隧道施工事故类型

从图1可以看出坍塌和爆炸占到事故总数的80%以上，是重点预防的事故类型，而坍塌事故是重中之重，是隧道施工过程中的第一要害。坍塌事故易受地形、气候条件的影响，而隧道施工具有地质复杂多变，作业空间狭小，不可预见的因素较多，各种有害因素相交织等特点，造成隧道施工的风险极高，工伤事故屡见不鲜。在隧道施工过程中，因地基未夯实、脚手架倒塌、机械设备作业的安全距离不够以及人员的不安全行为等原因都会造成坍塌伤害事故。坍塌事故主要对人体引起碰撞、冲击等，如果发生事故受伤者轻则皮肉受伤，重则伤筋动骨、断肢致残，甚至危及生命。因此要集中力量整治坍塌事故，同时也要预防其他类型事故的发生。

从图2中可以看出，坍塌造成的死亡人数占所有类型的48%，爆炸占20%，中毒窒息占6%，火灾占5%，冒顶片帮占6%。

图2　2009年～2014年公路隧道施工事故死亡人数比例

从图3中可以看出，2009年～2011年事故起数和死亡人数呈上升趋势，2011年～2013年呈下降趋势，2013年～2014年呈上升趋势。从图中可以看出事故发生次数和死亡人数的变化趋于平衡，说明大多事故单次伤亡相差不大，多为一般和较大事故。只有2012年的变化不太统一，2012年发生了5起事故，死亡人数却达到43人，通过具体查询可知2012年发生了伤亡人数超过10人的重大事故。

图3　　　2009年～2014年公路隧道施工事故起数与　　　死亡人数趋势图

1.2危险源分析

高速公路隧道工程施工大致可分为隧道开挖、初期支护(一次衬砌)和二次衬砌。隧道开挖包括开挖施工和装碴运输，初期支护包括钢筋网片制作安装、超前小导管、钢拱架加工安装、锚杆加工及安设、喷射混凝土，二次衬砌包括模板安装和拆除、防水板制作和铺设、无纺布铺设、模板台车行走和保养、混凝土灌注、混凝土拆模[4]。

根据主要的事故类型，分析高速公路隧道工程的施工程序可辨识高速公路隧道开挖施工主要危险源，如表1所示。

表1 高速公路隧道开挖施工主要危险源辨识编号工序危险源及风险事故类别1隧道开挖不良地质、特殊地质及围岩膨胀变形产生局部破坏,引起坍塌坍塌2隧道开挖支护不当、压力过大造成坍塌(片帮)及顶部或侧壁垮落(冒顶)或处理浮石操作不当等造成局部坍塌事故冒顶片帮3隧道开挖火工品管理不当或违章操作造成火工品爆炸发生人身伤害火药爆炸4隧道开挖隧道穿过不良地质,瓦斯异常涌出瓦斯爆炸5装碴运输无轨装碴运输设备的尾气造成人体伤害中毒窒息6防水板、无纺布铺设防水板焊接时所产生的有害物质对人体的伤害中毒窒息7防水板制作防水板制作或铺设过程中使用明火导致防水板着火火灾

2高速公路隧道施工中的危险源控制

2.1隧道坍塌事故危险源控制

根据统计分析可知，隧道坍塌事故占所有事故类型的74%，因此隧道坍塌事故危险源控制是高速公路隧道施工管理的重中之重。针对隧道坍塌事故危险源控制提出以下针对性措施：

1) 加强不良地质地段的地质预报[5]，实时动态监控。

① 隧道施工应以工程水文、地质情况作为设计的前提条件。施工前进行超前地质预报，对隧道所穿越位置的地质进行充分探索，尽量绕过不良地质和特殊地质路段[6]。如果地质情况无法查明，则需采取预防措施并放慢施工速度。此外，还要对穿越位置的地下水进行勘测，尽量绕过地下水聚集的区域，避免渗透、浸泡造成的坍塌事故[7]。

② 施工中应针对施工的进度及地质条件的变化对施工方法进行实时调整。并尽量优化施工方式，针对施工工序、时间等的间隔进行预先安排，避免地层暴露过久造成围岩松动。

③ 加强灾害预警机制。坍塌灾害预警机制的建立需要对地质体的性质进行鉴别、对涌水量进行鉴别、对洞内瓦斯进行监测[8]。通过鉴别对可能发生的灾害进行分级管理，建立蓝色、黄色、橙色、红色四级预警机制，分级启动。

④ 加强应急管理。在施工前针对超前支护与开挖过程中可能发生的坍塌事故分别制定详细的施工应急预案。并制定应急演练方案，进行塌方事故救援演练。事故发生后及时疏散现场人员，对塌方路段进行加固处理避免灾害延伸。

2) 及时加强支护。

① 不良和特殊地质地段的隧道开挖，应先进行超前支护；开挖后，及时喷射混凝土封闭岩面，施作锚杆，安装钢拱架、钢筋网，并复喷射混凝土达到设计的厚度。分部开挖时，初期支护应尽快形成封闭结构。初期支护封闭后，尽快施作仰拱和填充，并尽早进行二次衬砌[9]。

② 施工过程中实施动态监控，掌握围岩的发展变形和支护受力，及时判断围岩的稳定性[10]，支护时机选择过早或者过晚都会影响围岩的稳定性[11]。过早支护围岩应力得不到充分的释放，加重初期支护承担的荷载；支护过晚易造成围岩风化，松动破坏。

2.2加强其他危险源的监控

1) 加强对火工用品的管理。严格按照《民用爆炸物品安全管理条例》及《爆破安全规程》建立出入库检查、登记制度，收发爆炸物品必须进行严格登记[12]，做到有档可查，有据可依。剩下或散落的火工用品必须及时收回、交库，发现盲炮、残余炸药及雷管时，必须由原爆破人员进行处理。

2) 建立瓦斯监测预警机制。对于瓦斯隧道进行分区管理，实时监测隧道内溢出的瓦斯量，确保每一处的瓦斯浓度低于5%。可以采用全封闭预注浆的方法防止瓦斯积聚，并使用防爆型机械和电气设备[10]。设置水气分离装置，利用瓦斯自身特性将其排出隧道[13]。

3) 加强一氧化碳、氮氧化物的监控。使用指标检测仪器定时检测有害气体浓度，防止出现急性职业中毒[14]，通过机械通风、撒水喷雾等措施降尘，使洞内因车辆尾气及焊接产生的粉尘和有害气体浓度达到国家卫生标准。

4) 加强消防用品配备，各洞口、井口施工区以及生活区，均应配备足够数量的消防器材，并定期检查和补充，保证灭火器材的有效性。保证所有的明火源与防水板之间有一定的安全距离，防止引燃防水板。钢筋焊接隔离防护板的供电线路也应与防水板保持适当间距[15]。

3结论

近几年高速公路隧道施工中的事故种类主要有坍塌、爆炸、中毒窒息、冒顶片帮、火灾，而高速公路隧道施工中的危险源主要集中在隧道开挖、防水板制作和铺设等工序中。通过加强对危险源的动态监控，配合针对性的技术措施，并制定合理的危险源管理制度可以达到预防危险源，提高安全管理水平的作用。

参考文献：

[1] 刘辉，张智超，王林娟.2004-2008年我国隧道施工事故统计分析[J].中国安全科学学报，2010，20(1)：96-100.

[2] 郭乾.典型不良地质条件下隧道围岩稳定性分析及对策研究[D].重庆：重庆交通大学，2010.

[3] 张连成.复杂地质条件下公路隧道建设安全保障技术研究[D].西安：长安大学，2011.

[4] 唐前松，韩伟威，陈赟.高速公路隧道施工安全管理水平多级可拓评价研究[J].公路与汽运，2014(6)：199-203.

[5] 王晓霞，杨长城，李刚.不良地质隧道施工技术[J].山西建筑，2007，33(33)：317-319.

[6] 赵瑞先，伍颖，谢欣荣.隧道工程施工的事故分析与安全措施[J].工业安全与环保，2008，34(9)：61-62.

[7] 王亚飞，任小军.高速公路隧道坍塌预防及治理对策[J].黑龙江交通科技，2014(10)：135.

[8] 孔余江，高速公路隧道坍塌预防及治理措施[J].黑龙江交通科技，2014(4)：135.

[9] 屠畏香.隧道工程施工的事故分析与安全措施[J].中国水运(下半月)，2012，12(z1).

[10] 陶坤，何小平，等.基于危险源动态辨识的公路隧道施工安全动态管理[J].施工技术，2010，39(10)：86-88.

[11] 谢洪涛，丁祖德.基于贝叶斯网络的隧道施工坍塌事故诊断方法[J].昆明理工大学学报，2013，38(1)：37-44.

[12] 高建环，赵晓磊，等.城市浅埋隧道爆破安全管理模式探索[J].现代隧道技术，2014，51(1)：16-20.

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[15] 段学超.浅析公路隧道施工现场危险源控制[J].中国水运，2010，10(2)：166-168.

中图分类号：U 458

文献标识码：B

文章编号：1008-844X(2016)01-0137-04