浅谈隧道施工主要安全风险防范

浅谈隧道施工主要安全风险防范

丁奇岖

中国能源建设集团广东火电工程有限公司   广东省广州市   510735

摘要：伴随法律法规及规范体系的不断健全，我国基建行业隧道施工的安全管理能力得到了显著增强。尽管如此，因隧道施工环境的多样性和不确定性，对施工安全构成了巨大的挑战。近年来，隧道施工安全事故起因主要为突泥、涌水、冒顶、瓦斯爆炸、中毒窒息等；因此，做好地质灾害防治及洞内通风措施和选取安全、经济及先进的施工技术对隧道施工安全风险防控尤为重要。通过对纳赫高速公路项目四新隧道施工实践，浅谈隧道施工安全风险防范。

关键词：隧道施工；安全风险；地质灾害；通风系统；施工技术；

1隧道工程施工主要存在的问题

1.1安全管理组织与能力不到位

四新隧道为分离式特长隧道，隧道全长4087m，存在战线长、专业性强、风险高等特点，对专职安全管理人员和施工技术人员的要求高，当专职安全管理人员和施工技术人员缺乏相应的施工经验和专业技术能力，无法将规范标准要求与日常安全管理相结合，易导致无法识别安全风险、落实相应措施，进而提升了工程的风险等级。

1.2地质灾害识别与防控不到位

隧道建设过程中，受地壳稳定性、地下水位等条件的制约，例如，瓦斯灾害、煤与瓦斯突出，揭露溶洞、岩溶裂隙、碳酸盐岩与碎屑岩接触部位、主径流带等出现的突泥、涌水、涌砂、冒顶以及突发性隧道大面积涌水等。使得建设工作充满挑战，且施工场所的条件多变。当施工方法选择不当、降排水不畅、围岩监测不准确等易导致隧道坍塌、冒顶和爆炸事故。

1.3通风系统设计不合理和抽排风执行不到位

煤系地层，属高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层，瓦斯溶度超标，易导致爆炸事故。而降低瓦斯浓度的重要措施便是采取有效的通风措施。通过对隧道瓦斯浓度检测，结合隧道需风量合理设计隧道通风系统，便能确保洞内空气含氧量达标和控制瓦斯浓度不超临界值。

2提高隧道工程安全管理水平的对策

2.1建立健全安全管理体系，提升安全技术管理水平和夯实全员安全监督管理职责

通过收集隧道施工安全法律法规和标准，编制教育培训计划，定期组织技术人员、安全人员和班组长培训学习，且将法律、法规、标准等相关要求与项目管理制度和方案深度融合，实施前组织评审和交底；项目部制定安全生产网格化管理方案，根据施工总平面布置图从空间上对施工现场进行网格划分，按照“标段、工区（专业区域）、工点（作业区域）”分层级明确项目部和承（分）包商负责人员，各工点（作业区域）同时明确安全生产监督责任人员；各区域实行网格长负责制和网格实名制，实现“全员参与、责任到人、逐级分解”。各层级网格区域负责人对其负责区域安全生产工作全面负责，各层级网格管理安全监督人员对所负责区域的安全工作开展情况进行监督。

2.2根据围岩等级选择安全的支护措施

纳赫高速公路项目四新隧道围岩等级为III、IV、V级，具体地质条件及围岩等级划分为：

隧道围岩为中风化灰岩，Rc=30MPa，岩体较完整，Kv=0.72。雨季隧道涌水呈涌流状或淋雨状，K1=O.1，[BQ]=360，属III类围岩：围岩自稳能力差，无支护或处治不当时，易产生小~中坍方、局部块体位移。

隧道围岩为中风化灰岩，岩质较硬。Re=35MPa，岩体较完整。Kv=0.55；雨季隧道涌水呈涌流状或淋兩状，K1=0.4，[BQ]=300，属IV类围岩：无支护或处治不当时，易产生大坍方、松动和挤压破坏。

煤系地层的岩性为泥岩，砂岩、炭质泥岩夹煤，以软岩为主，Rc=15MPa，岩体较破碎，Kv=0.45，属V类围岩：围岩无自稳能力，无支护或处治不当时易产生大规模坍塌及掉块

根据《水工建筑物地下工程开挖施工技术规范》（DLT5099）要求，在IV、V类围岩中，开挖前宜进行管棚预支护。靠近洞口段：Ⅳ级围岩采用超前小导管+二次衬砌支护，Ⅴ级围岩采用大管棚超前+二次衬砌支护，采用预留核心土环形开挖法施工，预留核心土三台阶开挖法施工。远离洞口段：Ⅳ级围岩采用超前小导管+挂网喷锚支护，采用上下台阶法开挖；Ⅲ级围岩采用挂网喷锚支护，采用全断面法开挖。断层影响带：Ⅳ级围岩超前小导管支护，采用预留核心土环形开挖法开挖；Ⅲ级围岩采用挂网喷锚支护，上下台阶法开挖。经实践，围岩变形未超阈值，过程未发生坍塌、冒顶事件。

2.3根据水文条件做好防排水设计

隧道防排水设计一般应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，使隧道建成后达到洞内基本干燥的要求。

洞身防水：二次衬砌采用抗渗等级不低于P10的混凝土，在初期支护和二次衬砌之间敷设防水层（1.5mm EVA 防水板+400g/m2无纺土工布）。隧道施工缝设置中埋式橡胶止水带。隧道沉降缝或变形缝设置中埋式橡胶止水带，并用沥青麻絮填缝。当隧道开挖后水量很大，地表水泄漏对地表生态环境影响严重时，将考虑对围岩注浆堵水的措施，限制或减小水的排泄。

洞身排水：洞身衬砌排水是在防水层与喷射混凝土之间设完善的纵、环向排水盲沟，确保衬砌背后的围岩渗水通过中心排水沟通畅排出。

洞口防排水：明洞结构拱墙背后铺设1.5mm厚EVA防水板+400g/m2无纺土工布，回填土顶面设置50cm厚的粘土隔水层，且应与边坡搭接良好，以防地表水渗入，隔水层表面喷播植草，防雨水冲刷。在洞顶边仰坡开挖线5m以外设置截水天沟，将地表水截排至天然沟谷或路基排水沟。洞门墙顶设置50×50cm的矩形排水沟将洞门墙背后积水排至天然沟谷或路基排水沟。

2.4根据隧道施工做好通风设计

隧道施工通风系统应安全、稳定、可靠、经济，各用风地点风量配备应合理，风量、风速、瓦斯及其它有毒、有害气体浓度应符合要求。

隧道洞内空气平均密度m³

取Kp=0.842；N=60；

①风量按洞内同时工作的最多人数计算Q==40.842/60=285m³/min

取爆破后通风时间t=30min；最大开挖面积S=110㎡；循环进尺L=3m；单位炸药用量b=1.2kg/m³；安全系数K0=1.2

一次爆破用量A=s.l.b=11031.2=396kg

炮烟抛掷长度L0=（15+）K0=113m

②风量按爆破排烟计算Q= =1141㎡/min

根据计算结果，独头压入式通风时单洞需风量取1141m³/min，即19.0m³/s。

取风筒长度L=2000m；风筒平均百米漏风率1.5%

风筒漏风损失修正系数==1.43

③独头压入式通风时单洞需风量修正QL=11411.43=1631.63m³/min=27.2m³/s

主要通风阻力计算h=hf（风筒摩擦阻力）+hx（风筒局部阻力）

取Φ 1.5m 柔性风筒摩擦系数λ=0.0140；风筒局部阻力系数ξ=0.6；风筒断面积A=1.77 m2

风筒摩擦阻力系数ɑ=；风筒风阻=9.416N.

风筒摩擦阻力计算==9.41627.227.2÷1.43=4871

风管局部阻力计算=ξπ=0.63.14÷=223

④独头压入式通风时单洞风筒通风阻力计算h=hf+hx=5094

根据计算，隧道掘进最长时的需风量为27.2m³/s，风筒通风阻力为5094；可依据本数据选择符合要求的轴流风机。

2.5实施隧道现场监控量测措施

现场监控量测是“新奥法”的三大要素之一，是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术。通过施工现场监控量测监视围岩变化状态，掌握支握支护结构在施工过程中的力学 动态和稳定程度，确保施工安全。为确保二次衬砌和仰拱施作时间、了解和掌握围岩变化规律、评价和修改支护参数及施工顺序、确定最终稳定条件等提供信息依据。

监控量测是掌握隧道围岩和支护变化动态，了解支护构件的作用及效果，根据量测结果及反馈信息，合理修正支护参数和开挖方法，为隧道设计和施工提供参考，实行隧道施工动态管理，是隧道设计、施工重要依据。

3结论

本文阐述了隧道施工过程中安全管理、施工技术、降排水及通风系统设计和监控量测等重要安全要素，通过理论研究和实践操作，旨在大幅度提高隧道施工的安全风险识别与防控，为隧道工程的顺利进行和保障施工人员生命安全提供有力支持。

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