山区公路隧道施工安全潜在风险影响源分析

2019-02-17赵鑫

四川水泥 2019年7期

赵鑫

（山西路恒交通勘察设计咨询有限公司，山西太原 030000）

1 山区公路隧道施工安全风险特点

土建工程在工程安全分类中属于安全风险较高的工程门类之一，作为土建工程中安全风险最高的隧道工程而言，其工程安全性的重要意义不言而喻。在山区公路工程施工过程中，为了缩短公路里程，保证山区公路的纵向坡度满足设计要求，同时尽量控制填挖方工程量，必然要在设计施工线路上开挖隧道，与之伴随的施工风险也处于较高水平，为了保证公路工程隧道施工的安全可靠，必须加深对施工过程中可能出现的风险影响源类型和具体内容的认识深度。

1.1 安全风险客观存在

在分析和尝试解决隧道工程施工过程中所面临的风险时，必须正确看待隧道施工安全风险，承认隧道施工安全风险的客观存在特点，不管使用何种施工技术、施工机械，亦或是使用何种安全保障措施，只要隧道施工开展，施工安全风险并始终伴随存在，无法彻底避免。作为工程技术人员，只能通过制定相应的安全风险防控方案，优化施工技术流程，提升施工机械的综合管理能力等方式，最大程度避免各种安全风险的发生，对于已经发生的安全风险，应尽量控制其影响范围和影响程度。

以隧道开挖施工中最常用的钻孔爆破法为例，由于山区隧道围岩结构复杂，不同位置的围岩强度等级、节理发育及软弱破碎程度均不尽相同，围岩结构处于复杂的应力平衡状态中，在定向爆破荷载的扰动下，前期的工程地质勘察资料，甚至是地质超前预报均无法准确预测，围岩在受到爆破荷载扰动作用后的应力变化情况，在此过程中，施工风险不断孕育，一旦超过山体结构自身的调节和承受能力，将出现瞬间的崩塌和失稳破坏，造成严重的工程安全事故，从某种意义上讲，这种安全风险是客观存在的，并不以工程技术人员的主观意志为转移。

1.2 安全风险充满不确定性

除了应该意识到山区隧道工程施工节段风险的客观存在性之外，已存在或者即将出现的各种安全风险，在出现和经历的过程中仍存在较大的不确定性。以采用新奥法进行开挖支护的山区隧道施工项目为例，在衬砌支护施工之前，工程技术人员会根据地质勘察资料和工程设计规范确定衬砌支护的锚杆数量、位置及喷射混凝土厚度；但是，在具体施工阶段，由于施工开挖断面随时面临暗河、透水事故的潜在风险，一旦出现透水事故，隧道开挖断面的围岩强度等级、软弱程度均出现突变，采用原始的支护设计方案无法满足强度及密封性要求，这就是典型的施工安全风险的不确定性导致的。此外，在施工控制及施工监测过程中，由于施工现场组织、施工机械、施工方案等方面因素的影响，导致现场采集到的施工监测数据离散性较大，很多突发性事故，如：透水、瓦斯泄露、瞬间崩塌等安全事故无法准确预判，且同一种工程施工安全风险随着施工进度的推进，其表现出的危害程度及危害时常也不尽相同，以上都是安全风险不确定性特点的典型表现。

1.3 安全风险的阶段可变性

山区隧道施工属于复杂的系统工程，施工过程要细分为多个阶段开展，相同的施工安全风险在不同阶段表现出的风险等级及持续时间均不同，且在不同施工阶段表现出的安全风险类型也不同，这就是隧道工程施工过程中的风险阶段“两异性”特点。以隧道开挖过程中的开挖和支护两个核心施工环节为例，在不同施工阶段，二者呈现出的风险严重程度具有明显的阶段性特点，在隧道掌子面推进过程中，开挖施工风险要明显高于隧道衬砌支护；掌子面开挖后的围岩碎渣清运阶段，则衬砌支护施工的安全风险要明显高于掌子面推进阶段，这就是不同施工阶段，施工安全风险可变性的典型表现。

2 山区公路隧道施工安全风险主要影响源分类分析

2.1 隧道工程地质结构差

隧道工程地质结构整体质量较差是诱发山区公路隧道施工安全风险的头号因素之一，由于山区地质结构复杂，在施工荷载、环境影响等因素的耦合影响下，施工过程会不同程度影响地质结构天然构造，在开挖掘进阶段，大概率会遇到岩体溶化、瞬间崩塌、瓦斯泄露、水体渗透等地质灾害。分析其成因主要集中在以下几方面。首先，在前期制定开挖掘进和衬砌支护施工方案过程中没有通盘考虑安全方案，部分施工现场甚至没有制定可操性强的处治措施；对于软弱碎石岩层位置，一旦出现水分渗透，将出现严重的围岩溶化病害，诱发溶化的主要原因是没有合理选定衬砌支护时机，对部分围岩软弱位置没有进行衬砌强化。再者是，部分山区隧道开挖掌子面穿越大型断层和围岩破碎带，由于施工开挖荷载的扰动，改变了原始围岩的自身应力平衡，破碎岩体在自重作用下出现瞬时崩塌。最后，在穿越矿产资源密集区域，由于没有做好地质超前预报工作，尚未探明施工掌子面范围内存在可能引发泄露和燃爆的瓦斯气体，加之爆破开挖过程中没有精确测定需用的炸药数量、钻孔爆炸方位及间距等参数，直接诱发隧道内燃爆事故。

2.2 隧道防排水

部分隧道标段在掘进过程中途径地下水充盈地带，山体岩石内渗透水分直接深入到衬砌表面，加速了衬砌结构老化，严重情况下将导致掌子面范围内全断面围岩软化；且大部分围岩渗透水中含有大比重的腐蚀性离子，容易与衬砌混凝土中的物质发生化学反应，生成大量沉淀，沉淀集聚在围岩空隙内，造成围岩和衬砌结构胀裂，部分沉淀物质流入隧道排水系统，沉积在排水系统内，引发防排水系统失效。此外，渗透水中还有大量的盐酸根离子，腐蚀性水分渗透到隧道通风和照明系统中，容易诱发隧道内部电路故障，埋下巨大安全隐患。