隧道施工安全管理与风险预警技术应用

2022-04-01何旭基

工程建设与设计 2022年5期

何旭基

（甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，兰州 730010）

1 引言

一直以来，安全都是工程领域需要重点关注的问题，从近年来公路隧道工程实践来看，安全事故发生率明显高于其他类型的工程项目，这主要是由于公路隧道施工本身复杂性较高，影响施工安全的因素较多，且这些因素往往具有不确定性、多样性、突发性及复杂性等特点，因此，施工过程风险性较高。为确保隧道施工安全及项目顺利实施，应加强施工安全管理，准确辨识施工过程中的危险源，并制定针对性的处理措施。同时，也要建立完善的施工风险预警系统，加强对于施工风险因素的预测及管控，从而实现安全生产目标。

2 项目概况

上油房隧道址区属于低山陡坡地貌，地势起伏较大，隧道小里程端低，大里程端高，坡面植被茂盛，岩层主要以碎石土、粉质黏土、石英闪长岩、大理岩、绢云母片岩、斜长片麻岩为主。隧道设计为左、右分离式隧道，隧道左线为V 级围岩752 m，Ⅳ级围岩1 286 m，Ⅲ级围岩1 548 m，进口5 m 偏压明洞加端墙式洞门，出口5 m 正常段明洞加端墙洞门；隧道右线V 级围岩688 m，Ⅳ级围岩1 329 m，Ⅲ级围岩1 483 m，进口5 m 明洞加端墙式洞门，出口5m 偏压明洞加端墙洞门。

3 隧道施工安全管理

3.1 危险源辨识

本项目主要存在的危险源包括火工品爆炸、高空坠落、坍塌、机械伤害等，产生危险源的因素较多，施工危险源辨识清单：（1）火工品爆炸。此危险源产生的原因包括特种作业人员未持证上岗；盲炮未处理干净；爆破作业时，无专人统一指挥。（2）高空坠落。此危险源产生的原因包括开挖台车操作平台，未进行临边防护或防护不到位，未配备专用爬梯；高处作业人员未按照要求佩戴安全防护用品；开挖台车未设置防滑设施；未在开挖台车处设置防抛网；仰拱栈桥两侧防护栏、防护网损坏未及时修复。（3）坍塌。此危险源产生的原因包括拱架安装未完成，拆除临时拱架；出渣作业未观察拱顶及周边围岩稳定状况；喷射混凝土强度未达标，进入下一循环作业；一次开挖距离过长；未及时进行初喷封闭掌子面；拱架安装过程中，发现支护变形未及时采取有效加固措施；不良地质区域未按要求进行超前地质预报；监控量测未按规定频次进行，且数据存在误差。（4）机械伤害。此危险源产生的原因包括机械设备未定期检查保养；机械未实行定人定机，未持证上岗；使用不合格的机械设备；机械操作手未经过安全技术交底；操作手擅自进行违规施工，没有特种作业证人员上岗作业；作业场地照明不足。

3.2 危险源处理措施

3.2.1 火工品爆炸

为预防火工品爆炸事故，本项目采取如下处理措施：（1）严格按照GB 6722—2014《爆破安全规程》规定，做好爆破材料的运输、储存、装药、连线、起爆及盲炮处理工作。爆破器材必须由专用车辆、专人护送，其他人员不得搭乘。雷管与炸药必须分别运送，电雷管须装在绝缘箱内运送，严禁用皮带运输机运输爆破器材。用汽车运送爆破器材时，炸药与雷管必须分别装在2 辆车内专车运送，2 辆车间距要大于50 m，并派专人护送。（2）爆破作业必须做到统一指挥，爆破前生产副经理通知相邻工作面人员、车辆撤离到安全距离外。（3）爆破装药用电灯照明时，在装药警戒区20 m 以外可装220 V 的照明器材，在作业现场使用电压不高于36 V 的照明器材。（4）爆破后立即进行通风排烟，其相距时间不少于15 min，检查有无残余炸药或雷管；拱顶及周边围岩有无松动石块；支护有无损坏与变形等，如有盲炮则按GB 6722—2014《爆破安全规程》有关规定，由专职爆破员妥善处理后，工作人员才准进入工作面[1]。

3.2.2 高空坠落

为预防高空坠落事故采取如下措施：（1）为防止高空坠落事故发生，施工前对所有从事高空作业的人员进行安全技术交底；（2）严禁在开挖台车上随意堆放物品；（3）开挖、支护台车防护栏、踏板及其吊挂装置要定期检查，防止变形失效；（4）施工作业平台现场设置警示标志；（5）仰拱栈桥两侧设置防护栏、防护网，如有损坏及时修复；（6）高空作业人员应佩戴安全防护用品；（7）在开挖、支护台车上设置防滑设施和防抛网。

3.2.3 坍塌

为预防坍塌事故，本项目采取如下措施：（1）当隧道掘进到不良地质段，采取“早预报、管超前、预注浆、短台阶、短进尺、弱爆破、强支护、早成环、勤测量”的施工方法。（2）断层破碎带地段采用超前小导管或长管棚预注浆、短台阶开挖，开挖完后立即喷射混凝土封闭围岩。（3）加强坍塌的预测。为保证施工作业安全，及时发现坍塌的可能性及征兆，并根据不同情况采取相应施工方法及控制措施。可采用以下2 种方法对坍塌事故进行预测：一是观察法。观察洞内围岩的受力和变形状态；检查支护结构是否发生变形；岩层的节理裂隙是否变大，拱顶或周边围岩有无松动掉块；喷射混凝土是否发生脱落；以及地表是否下沉等。二是一般量测法。按时量测观测点的沉降、位移，对量测数据进行分析研究，及时发现不正常的沉降、受力、位移状态及有可能导致坍塌的部位[2]。

3.2.4 机械伤害

为预防机械伤害事故采取如下措施：（1）所有机械设备进场后，设备部负责人会同安全员和使用机械的人员共同进行现场验收，安全防护装置不齐全或有其他故障的机械设备退回设备保障部门进行维修和安装；（2）设备安装调试合格后按标准要求进行验收，经项目部组织验收合格后方能正常使用；（3）操作人员严格执行工前检查制度；（4）机械实行定人定机，经培训考核合格后持证上岗；（5）施工所用各种机具设备和劳动保护用品需定期检查、验收，保证其经常处于良好状态；（6）严禁使用不合格的机具设备和劳动保护用品；（7）严禁机械操作手违规施工；（8）机械设备要设专人定期检查保养；（9）施工作业现场要保持视线良好，照明设备要充足。

4 隧道施工风险预警技术

4.1 构建风险预警系统的基本原则

4.1.1 系统性原则

系统性原则要求将工程施工中的安全风险作为一个整体看待，这是构建风险预警系统的基本原则。隧道工程施工中风险因素较为复杂，因此，必须实施施工活动全过程、全方位管控，这样才能实现对施工风险的有效管控。

4.1.2 实用性原则

隧道施工风险预警系统的核心目标是及时、准确发现风险因子，并发出预警，以便项目风险管理人员能够及时采取相应的管控措施。这就要求风险预警系统必须遵循实用性原则，采用的预警技术、方法等应易操作，且可靠性较高。

4.1.3 持续性原则

在隧道工程施工中，风险因素可能存在于施工活动的各个环节，且具有可变性、随机性、模糊性以及复杂性等特点。因此，要实现对风险因素的准确识别以及管控，必须对施工活动实施全过程、全方位监测，尤其是隧道挖掘、支护施工及其他高风险环节。每次预警过程并非结束，而是下一阶段预警的开始，这样才能有效保障施工安全。

4.2 风险预警流程

隧道施工风险预警系统工作的基本流程为：（1）明确预警对象。所谓预警对象即隧道施工过程中发现的风险因素，只有明确预警对象，才能进行进一步研究。（2）探寻产生警情的原因。在确定预警对象的基础上对警情进行分析，判断造成风险的原因，包括人为因素、自然因素。（3）筛选、确定警兆指标。警兆指的是风险发生的迹象或先兆，通过对警兆进行分析，可以基本确定风险类型。（4）确定警限。对风险程度的合理预测称之为警限，这是风险因素向事故转化的临界点，确定警限有助于制定相应的风险管控措施。（5）分别计算单项与综合预警指标。（6）划分预警等级，确定警度。根据风险的严重程度合理划分预警等级，本文将预警等级划分为一般、较大、严重3 个等级，系统通过对风险因素的判断会发出相应等级的预警。风险预警基本流程如图1 所示。

图1 风险预警流程图

4.3 风险预警功能

4.3.1 警报功能

警报功能是风险预警系统的核心功能之一。风险预警系统会对隧道施工全过程实施监测，识别存在的风险因素，并通过对风险因素进行判断分析发出相应等级的预警信息，以便项目风险管理部门能够及时进行处理。警报功能不仅能够准确识别当前存在的风险因素，同时也能通过持续监测风险因素的变化，预测风险发生时间、发生后的后果界限区以及项目承受风险的程度。本项目施工过程中，风险预警系统的警报功能有效预测了未来可能发生的风险事故，及时发出了预警信息，有效保障了施工安全[3]。

4.3.2 矫正功能

风险预警系统的矫正功能指的是对隧道施工过程中的风险因素进行监控及纠错的功能。风险预警系统的作用不仅仅局限于提醒或预警，同时也能根据施工过程监测获取的信息对风险因素实施主动、预防性管控，从而在风险因素萌芽状态将其消除，降低风险因素对施工活动的干扰以及对施工安全的威胁，能够有效避免因风险事故造成的损失及人员伤亡。

4.3.3 免疫功能

隧道工程施工过程中，风险预警系统指的是对同类或同性质风险及演化危机过程进行预测，或迅速识别称为隧道群施工风险预警管理的免疫功能。该功能能够实现对风险因素的有效防范，并提出相应的管理策略，当出现特殊失误征兆或相同致错环境时，能准确预测并迅速运用规范手段予以有效制止或回避，并通过对其他类或自身风险进行总结和模拟，预防同样风险再度发生。