岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工安全管理研究

王虎良，武玉清

（河北光太路桥工程集团有限公司，河北邯郸 065001）

1 引言

近年来，随着国家经济的迅猛发展和国家政策的进一步优化调整，山岭公路隧道施工建设取得了举世瞩目的成果。在隧道施工中，岩溶、堆积体不良地质区域更易发生安全事故；安全事故一旦发生，一般同时发生衍生灾害，其后果对家庭和谐、企业健康发展、社会稳定均产生不良影响（尤其对个人家庭来说通常是毁灭性打击）[1]。如何做到岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工安全、确保参建人员“高高兴兴上班来，平平安安回家去”、确保企业和国家财产不受损失、确保青山绿水和蓝天白云不受影响，是每一位公路隧道建设者必须切实履行的责任和义务。

2 岩溶、岩堆体地质的特点

岩溶是持续性、侵蚀性运动的水对可溶性岩石（碳酸盐岩、石膏、岩盐等，山岭公路隧道通常是碳酸盐岩）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所形成的围岩岩体的各种溶蚀形态的总称，岩溶区域地下水通常十分丰富[2]。

岩堆是岩体风化、节理发育形成的碎块，无胶结，经水流或重力搬运至坡脚下或山坡的松散堆积体，常见于近期强烈抬升活动强烈的山区、物理风化强、昼夜温差大、比较干旱；沿大型断层带向斜、背斜区域亦可形成堆积体。岩堆体的工程特点是岩体强度低，遇水易崩解、软化、自稳定性差。

3 岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工常见的安全事故

因数据受限，现仅以2013—2021 年岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工事故检索统计（见表1）为例分析岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工常见的安全事故。

表1 岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工事故检索统计表

岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工常见的安全事故主要是坍塌、爆炸、岩溶引起的突水和突泥，其次是冒顶、火灾、中毒以及触电、物体打击、高空坠落和车辆机械伤害等。

4 岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工安全管理措施

4.1 预防坍塌事故的安全技术措施

岩堆体自稳定性差，常常引发隧道坍塌，且规模较大，处理困难。隧道通过岩堆体时安全技术措施如下。

1）隧道坚持执行早进晚出，不破坏堆体坡脚，必要时对坡脚采取抗滑桩、注浆或砌筑挡墙等措施予以加强加固。对边坡做锚喷加固稳定。

2）进行地表注浆，胶结岩堆体，使之达到一定强度后再进行开挖。

3）单线隧道采用台阶法开挖，台阶长度控制在3～5 m。台阶开挖中，上台阶开挖采用环形开挖预留核心土，下台阶两侧沿路线中线方向错开开挖，以防止隧道拱脚部位突发沉降引发塌方。

4）仰拱超前，二衬紧跟，开挖面到二衬距离控制在30 m以内，随挖随撑，及时封闭。

5）在岩堆中打管棚振动大、施工也困难，应采用地表注浆辅助小导管超前支护。

6）岩堆由于垂直压力大，宜采用强度高、刚度大的支护结构。

7）除常规监控量测外，应增强钢支撑应力量测，以及时检测钢支撑受力状态，及时采取措施[3]。

4.2 预防涌水突泥的安全技术措施

受季节雨水影响，地表水顺裂隙下渗，岩溶隧道区域水压力剧增、形成期间高压富水状态。另外，岩溶区域地下水通常非常水量丰富、水压较大，隧道施工中极易破坏不透水，两种情况均易发生高压富水通过薄弱岩墙携带泥沙石极速涌向隧道内部形成涌水突泥，造成严重后果，且施工控制难度很大。通过实践和调研，若干经验教训概括为：高压富水岩溶区域隧道施工，必须进行综合地质超前预报，通过远红外探水及掌子面的超前钻孔直接探测等途径对涌水灾害进行风险评估和预报；防止涌水的基本思路是主动预防、避免揭水，以防为主、上堵下排、以堵为辅、限量排放，采用泄水洞与含水溶洞连接，释能降压，尽量不改变地下水的径流途径。施工中务必遵循如下原则。

1）施工时，必须进行综合地质的超前预报，切实掌握开挖面前方的地质情况，尤其是富水区、破碎带及断层、溶洞等，对发生涌水突泥灾害的可能性进行科学、翔实预报。

2）采用钻探+远红外线+弹性波物探的方法重点探测：岩溶或富水带的规模、填充性质与形态、水量、水压等。

3）岩溶区要采用高位选线，避开高压含水层；能采用分离式不采用小净距和联拱式隧道。

4）高压富水岩溶区隧道应采用纵向人字坡的双向排水，设置泄水洞与溶洞连接，为避免发生新的灾害，不宜设置斜井或竖井。

5）不提倡全断面帷幕注浆止水，应采用周边超前预注浆、径向注浆。水量巨大时，应增设迂回导洞排水降压，配合主洞注浆，带水作业，快速施工。

6）在高水压大流量溶洞（直径大于2 m）的隧道施工应以排水为主，开挖泄水洞，将岩溶水通过泄水洞排走。坚持“排、堵结合，以排为主，上堵下排”的原则。

7）对于溶隙和溶管（直径小于2 m）的充水岩溶，应采用以堵水为主[4]。

8）根据探测的水压大小，隧道开挖面预留的防涌水安全岩墙厚度选择为5～8 m，当围岩极度破碎时，该厚度还将增大[5]。

主要通过岩溶特性分析、临近界面确定、相邻洞室分隔、洞内外排水规划、专项高精度爆破设计、预警预报监控、配套措施实施等措施，对高压富水岩体堆溶腔进行计划翔实、目标明确的精准管控爆破，安全可靠地排除溶腔内的地下水和或泥沙等物质，从而人为释放溶腔所存储的公路隧道施工中不可控的岩体天然能量，确保溶腔内的水土压力降至零压力，降低隧道施工及竣工运营阶段中水土压力对隧道结构安全的影响。具体实施要点如下。

1）通过物探和钻探的钻进速度、排渣情况、水量大小等特征的超前地质预报初步判断掌子面前方存在发育溶腔，进一步分析发育溶腔段的岩溶地质特征、水文特征、规模特征、环境特征等岩溶特征参数，从而确定将2.5～3 m 的完整岩柱作为高压富水填充溶腔段爆破前的掌子面预留安全临界距离。

2）钻孔中，严格控制掏槽眼的精度，各周边眼相互平行，边墙直线段炮眼先钻上方标准眼、插上炮杆使边墙眼在同一铅锤线上，各炮眼底均垂直于隧道轴线的同一平面上、钻孔深度根据掌子面的起伏凸加凹减，当岩体节理、裂隙对钻孔角度有影响时，可以稍微移动孔位（顶眼左右移动，帮眼上下移动）。

3）装药前，按照爆破设计核对雷管段数、装药结构、药卷规格与药量；装药时，药卷尽量装至孔底（但不得装入溶腔内，需保留30～40 cm 的阻隔段），起爆药包用炮棍徐徐送入；所有炮眼30 cm 左右长的炮泥严密封堵。

4）起爆顺序为：掏槽眼→扩槽眼→内圈眼→周边眼→底板眼；爆破网络联结检查合格后掌子面附近撤离洞内所有设备和人员，待发出起爆信号后爆破人员在安全位置点燃导火索起爆。

5）相关的专项安全设计。降雨量、涌水量、水压力、地表水的水文监测设计；安全进洞条件设计；洞内外预警监控系统设计；进洞观察安全撤离路线设计；洞内相邻洞室分隔设计；洞内排水路线设计；尤其是洞口及排水线路下游存在安全隐患的民房的洞外排水系统专项设计。

4.3 思想重视

态度决定高度，思想决定行动。思想上重视是开展安全生产的前提。生产过程中，管理者和操作者都应深刻认识到安全生产的目的和不践行安全生产的危害。对于管理者而言，安全生产是责任、义务和使命，是考核全面履行合同承诺的一项重要指标。对于操作者而言，安全生产是对家庭和企业的责任，是构建和谐社会的根基。一旦发生安全生产事故，个人和企业均将受损。从安全在我心中、安全在我手中，全员参与，全程践行。安全生产通过技术交底、教育培训学习等途径可提高思想认识。

4.4 其他措施

根据施工的具体情况制订各事故应急方案，建立健全各项安全制度，设置必要的警示标志，严格遵守各项操作规程。为确保隧道施工安全，保证工程质量，应要求设计、监理和施工各方加强相互沟通和协调工作，深入做好地质勘察工作，正确选择隧道施工方法。对隧道施工过程危险、危害因素进行辨识和确认。在工程施工场地内不得存放超过当班用量的炸药、雷管、汽油、柴油、油漆、稀料等易燃易爆物品。易燃、易爆物必须远离火源1 m 以上，严禁烘烤和阳光曝晒；易燃、易爆品仓库应加装临时避雷设备。隧道施工洞内必须做好通风排尘和有毒有害气体的检测。随施工进度，及时动态地完善各项安全防护设施如防护挡墙、隔挡、隔栏、防护棚、支撑、强化管理对安全防护用品如安全帽、安全带、安全网等的使用。恶劣和灾害天气如雨季或暴雨后、大风后、春季解冻后等，专职安全员要会同施工技术人员、作业队长等对重大危险源逐一巡查、评估，兼职安全生产监督管理人员要会同现场技术人员、作业组长等对自己作业范围内的一般危险源进行检查、评估，发现问题及时落实解决。特种作业人员必须经过培训、持证上岗。加强对全体人员的安全自我保护意识教育，使人人养成身处危险地带时刻小心谨慎的习惯。现场专、兼职安全生产监督管理人员，要加强安全防护设施巡查；现场施工员和安全员要经常检查正在施工的土石体或结构物的稳定性；材料保管员要经常检查所管理料堆的稳定性；发现隐患及时落实解决。通过事故危险性的讲解、防止事故放生的对策措施、事故隐患的检查方法、发生险情时的应急措施等方面进行防止事故的培训和必要的演练。

5 结语

岩溶、岩堆体山岭公路隧道施工，坍塌、涌水突泥极易发生，对此，需要做好相应的安全管理措施，做好事前预防、事中落实以及事后处治的管控，通过思想上高度重视，措施上得当有效，落实上执行到位，避免违章、麻痹、不负责任等现象，安全事故隐患必将避免，个人、企业、国家3 个维度上的安全感和幸福感必将进一步得到提升。