山岭隧道施工安全管理技术应用浅析

山岭隧道施工安全管理技术应用浅析

陈锋

中铁十四局集团大盾构工程有限公司江苏南京210000

摘要：山岭隧道施工的安全管理如今已成为当下的研究热点与趋势。本文从地质、设计、管理问题出发分析山岭隧道施工中安全问题出现的成因。以杭州市紫之隧道第Ⅳ标段为例，分别阐述山岭隧道洞口、洞身的安全施工管理技术对策，以期达到在保障施工安全的基础上，提高施工质量的目的。

关键词：山岭隧道施工；安全管理；管理技术；施工安全

前言：经济的飞速发展带给了交通系统巨大的压力，这为我国公路交通系统带来了新的发展契机。与此同时，在新兴技术的进步下，越来越多新颖的施工技术与安全管理技术被人们所发掘和创新。但山岭隧道是一种相对隐蔽，且工程量巨大的项目。在复杂且狭窄的地质条件下，如果没有相应的安全措施，将很容易出现不稳定的作业项目。对此本文结合现如今国内常用的施工安全技术，探讨如何高效运用这些技术杜绝施工风险问题，推动我国公路系统的进步。

1、工程概况

杭州紫之隧道第Ⅳ标段，东西线总长度6272.6米，三车道段单洞限宽13.5m，车道限高4.5m，2013年11月开工，2016年8月竣工，2017年荣获浙江省市政金奖、浙江省建筑标准化工地、浙江省钱江杯、中国建设工程鲁班奖等。

2、山岭隧道施工风险出现原因

2.1地质原因

地质是影响山岭隧道质量的重要因素，如果施工前施工人员没有进行相应的勘察活动，那么技术人员在设计施工图纸时候将很容易忽视地质管理问题。从而在施工开凿的过程中，出现涌水、岩爆、塌方的问题。这是因为在开凿山岭的过程中，原有岩体结构的平衡系统会遭到损害，在地球引力与岩体自重影响下，岩体的应力发生变化，尤其是在出现岩体掉块后，整体结构很容易再次发生应力变化，不断出现新的岩体掉块。此外，在一些含水量较多的山岭进行隧道作业时，当岩体破坏以后，岩体内部的水分会沿着岩体的表面流动进一步侵蚀岩体组织。造成岩体失稳，甚至发生塌方。总之因地质问题造成的山岭隧道施工风险主要是因为岩体及水分的原因，潮湿以及层间错动的软弱页岩并不能支撑起山岭隧道的施工作业。

2.2设计原因

如果缺乏完整性、准确性的地质资料，那么设计人员设计的施工流程与参数同样会出现不稳定、不准确的情况。具体表现为，支护参数设计不合理、偏小，并不能保障围岩在施工中的稳定；隧道的洞口位置设计不合理，洞口出现在较大滑体或是断层中，这些因素都将成为施工过程的安全隐患。

施工技术与施工管理同样包括在设计范围内。一些山岭隧道工程为进行欠挖部位的扩挖，选择了浅眼小炮方式进行作业，这种浅眼爆破方式必然也会对围岩造成一定稳定性干扰。此外，施工设计中如果没有将超前支护设计在内，那么同样也会影响施工质量。最后由于山岭隧道内部质量并不均衡，如果设计蓝图中并没有合理设计喷射混凝土厚度、锚杆间距、锚杆长度，将同样导致围岩的不稳定问题出现。

2.3管理原因

一些施工基层单位并没有对管理作业予以足够重视，管理不当与管理疏忽问题非常普遍，也会在一定程度上提高问题发生几率。一些基层管理认为，山岭隧道的施工质量仅仅是与施工设计蓝图，以及施工人员的施工经验有关，而忽视了细节的处理。此外还有一部分施工人员仰仗着多年的施工经验，过于高估围岩自稳能力，思想上的麻痹也会影响施工质量。最后许多施工单位的监测作业都存在重资料轻分析的问题，这种情况大大限制了现场作业的安全管理水平。

3、山岭隧道洞口安全施工管理技术

3.1洞口偏压控制技术

偏压问题常出现在稳定性较差的山岭隧道洞口，如果山岭隧道上方的土体厚度不均，那么将很有可能会出现偏压这种问题，如果工作人员处理不及时或是处理方法不得当，将很容易造成隧道的塌陷或是开裂问题。

偏压问题的主要控制方法为，如果隧道洞口的上方土体厚度不均，那么可以通过对地势较低的一面进行填土夯实，平衡隧道上方土层压力。只有当填土达到稳定的高度，且两侧土体压力平衡才可以开始进一步的洞口挖掘作业

此外也可以采取控制压力较大一侧的土体厚度方式，即挖切压力较大一面的土地，从而降低洞口片压力。通过设置挡墙的方式，为洞口提供更强的支护能力，减少洞口坍塌情况的发生几率。

隧道边墙应设置在稳固的岩体部位，如果岩体出现坍塌或是滑动的趋势，那么需要及时的更改隧道结构，用砼结构处理隧道拱圈，并增加洞外墙厚度，设置仰拱以防隧道变形，提高隧道稳定性。

3.2洞口端墙砌筑技术

如果洞口的端墙施工工艺差或是设计不合理，将很容易造成端墙变形与渗水问题出现，降低隧道洞口质量和安全。对此施工单位可以通过以下措施处理与预防施工作业问题。

在确定端墙施工位置时，一般都会先进行放样作业。放样期间工作人员应保障放样的位置处于标准设计范围，且墙面必须保持坡度顺滑。之后的施工作业应确保端墙一直处于稳定地层。如果端墙地基位于膨胀岩层，那么施工方应及时进行处理，如封水处理。如果端墙地基承载能力有限，则需要扩大地基基础，并在其上浇筑水泥硂进行撑托[1]。墙背回填与端墙砌筑应同时在隧道两侧进行，两者高度差保持在0.5米范围内，不可出现偏压，造成隧道衬砌变形或位移问题出现。最后墙背回填时，墙背底部应填充1米左右的碎石分层夯实，保障每层厚度为0.3米之内。

3.3高边坡防护技术

边、仰坡开挖前，现场测出边仰坡开挖边线。在开挖线5m以外做好截水天沟，将地表水接入既有排水系统。天沟采用M10浆砌片石砌筑，要求砂浆饱满、砌缝密实，沟内排水畅通，做到不渗不漏，防止地表水渗入开挖面，影响洞口边、仰坡的稳定性。

洞口（明洞）边仰坡按设计坡度由上而下分层开挖，开挖尽可能采用机械施工，预留20～30cm保护层厚度，采用人工开挖到位，局部必要时采用松动爆破。边坡清刷时至上而下分块进行，为有利于施工操作及防止仰坡坍塌，清刷至上下段面分界位置，预留核心土，边仰坡回填土以上坡度为1：0.75，下部坡度为1：0.50。

边仰坡开挖后，临时边仰坡立即初喷5cm厚C25混凝土封闭，布设φ8钢筋网，钢筋网网格间距20cm×20cm，施作Φ25中空注浆锚杆进行锚固，锚杆长度上坡为6.0m，下坡为4.5m，间距1.5m×1.5m，然后复喷5cm厚。明暗分界直立开挖面湿喷4～6cm混凝土进行临时封闭。

为保持良好的排水效果，边、仰坡梅花状布设PVC排水管，仰坡在明洞回填土线上管长6m，边坡管长3m，设5%倒坡。间距3.0m×3.0m。

4、山岭隧道洞身安全施工技术

4.1爆破开挖技术

隧道施工常用爆破方法为掏槽爆破，根据开挖面炮眼顺序起爆，渐渐扩大炮眼进行挖掘。常用的炮眼由三种，包括掏槽眼、辅助眼、周边眼。三种炮眼各有作用，适用于不同的间距、方向、长度位置要求。掏槽炮眼只有单个临空面，受到岩石挤压，通常需要较大的药量增加爆破粉碎区。为确保能够有效抛出槽眼石渣，一般会将槽眼的实际挖掘量比设计量多10至20cm，采用集中装药和非电起爆网络。辅助眼可以扩大爆破量和槽口提及，从而为周边眼的施工创造有利条件。周边眼是辅助型炮眼，为的是炮眼成型。一般来说周边眼位置为设计轮廓线均匀布置，最小抵抗线以及炮眼间距较辅助眼小很多，便于作业人员控制超欠挖量，使爆破坑道轮廓平顺。爆破炮眼布控图详见图4.1。

图4.1爆破眼布控图

4.2初期支护与二次衬砌技术

本工程中隧道围岩主要为志留系唐家坞组微风化粉砂岩夹泥岩，裂隙较发育，岩体破碎，基岩裂隙水较丰富且泥岩遇水易软化，围岩稳定性差，易形成不利组合结构面，从而产生掉块现象，施工现场利用钢纤维喷射混凝土良好的抗拉性能和断裂韧性性能及时进行岩面封闭，有效的防止掉块部位发生二次坍塌。受限于空间限制，一般硂充填时很难达到饱满[3]。并且硂硬化以后还会出现收缩，造成隧道的上部顶拱出现孔隙。对此可以采取注浆方式填充隧道顶拱缝隙。施工时填料与振捣应同时进行，以便出现时间差造成空隙出现。如果是因为超欠挖问题出现孔隙，可以采取回填方式处理孔隙问题。

二次衬砌应用隧道模板台车技术，采用穿行式整体液压模板台车进行施工，6200m隧道配置4台整体模板台车，该模板台车操作简单，移动方便，大大缩短了二衬混凝土施工循环时间，安全防护效果明显，混凝土振捣均匀，施工质量得到有效保障。

4.3爆破作业安全施工技术

爆破振动控制技术措施：采用低威力、低爆速炸药；增加起爆网络的雷管段别，用高段位交叉的方式，减少振动强度，雷管装药量应控制在合理范围内，使用振动仪追踪监测振动强度，从而及时调整爆破参数，优化爆破设计[4]；减小爆破规模，限制单响药量及一次起爆药量；对爆破震动要求较高的地段尽可能采用“短进尺、弱爆破”的施工方法。

爆破飞散物控制技术措施：炮孔设计合理、炮孔位置测量和验收严格，是控制飞散物事故的基础。清理工作面上松动的石块；装药前应认真校核各药包的最小抵抗线，如有变化，必须修正装药量，不准超装药量；施工时慎重对待软弱带、地质构造、节理裂隙较发育的区域，采取调整孔网参数、间隔堵塞和调整药量等技术措施；堵塞必须密实，确保堵塞质量，堵塞物中避免夹杂碎石；根据周边环境的因素，采用严密的控制爆破防范措施，爆破期间安全警戒点和警戒距离的设置可根据地形、道路和房屋建（构）筑物的实际情况来确定，明挖段爆破警戒半径正常情况下为爆区边界向外300m；机械设备撤离至安全距离外，隧道内爆破时非爆破作业人员全部撤离到洞外，隧道内的涉爆人员必须撤离至工作面向外至少150m的安全距离后起爆。

结语：从本文的论述中可以看出，如果缺少相应的安全管理措施与技术作业，那么不仅会影响到施工的进度，出现返工情况。同时还会在一定程度上威胁施工人员、使用人员的生命安全。降低公路系统质量，减少山岭隧道寿命。对此我们必须予以安全管理技术作业高度的重视，只有认真地分析施工问题主要成因，并加强各项系统环节的防护管理，才能够为人们提供质量更加稳定，功能更加健全的山岭隧道，打造安全优质工程。

参考文献：

[1]雷薇.浅谈监控量测技术在山岭隧道施工中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2017（31）：160+112.

[2]王慧，夏友军.山岭隧道浅埋暗挖法结合明挖法综合治理技术[J].山西建筑，2017，43（30）：173-175.

[3]冯泽欢，张喆，刘琨.大跨径山岭隧道施工安全控制要点浅析[J].公路，2017，62（09）：83-86.

[4]彭美坤.信息化监控技术在隧道施工安全管理中的运用[J].四川水泥，2015（03）：268.