隧洞工程施工安全管理工作要點

張曉利

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，遼寧 沈陽　110003)

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隧洞工程施工安全管理工作要點

張曉利

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，遼寧 沈陽110003)

【摘要】水利工程中的隧洞工程施工，受施工條件、施工環(huán)境的限制，是生產(chǎn)安全事故多發(fā)領(lǐng)域。隧洞工程發(fā)生安全生產(chǎn)事故后，救援難度大、救援時間長、傷亡率較高。因此應(yīng)重點做好隧洞工程安全生產(chǎn)管理工作，以預(yù)防為主，減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】隧洞； 施工； 安全

隧洞工程是水利工程中常見的一種工程，廣泛存在于樞紐、水電站及大中型引調(diào)水工程中，如：近年開工建設(shè)的甘肅引大入秦工程、山西引黃入晉工程、陜西引漢濟渭工程、吉林引松供水工程，隧洞長度從幾千米到上百千米不等。由于地下工程的地質(zhì)條件有很多不可預(yù)見因素，特別是特長隧洞工程，線路長且大多跨越崇山峻嶺。受諸多條件的限制，隧洞工程施工過程中極易發(fā)生群死群傷的安全生產(chǎn)事故。

為有效降低隧洞工程施工過程中的安全生產(chǎn)風險，做好事故預(yù)防工作，結(jié)合以往工作經(jīng)驗，在隧洞工程施工安全管理過程中，應(yīng)注意以下工作要點。

1詳細、準確的地質(zhì)勘查和預(yù)報

受施工條件所限，前期地質(zhì)勘查工作開展非常艱難，也為隧洞工程的施工隱藏了地質(zhì)風險。在初步設(shè)計階段和工程建設(shè)期間，建議采用地面勘探、高密度電法、孔內(nèi)電視、跨孔波速測試、洞內(nèi)超前鉆孔及TSP超前地質(zhì)預(yù)報等一切可行的手段，查明工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，為設(shè)計和施工提供可靠的依據(jù)[1]。對大型的斷層、淺埋破碎帶、高應(yīng)力巖、軟巖(硬巖掘進機施工)等不良地質(zhì)區(qū)域做出準確的預(yù)判。重點做好超前地質(zhì)預(yù)報工作(原理見圖1)，以查明不良洞段的地質(zhì)條件，做好隧洞工程建設(shè)的動態(tài)管理、動態(tài)設(shè)計、動態(tài)施工，保證施工安全。

圖1　TSP探測原理

2切實可行、科學合理的施工技術(shù)措施

工程施工過程中的安全管理，除了必要的日常安全管理之外，最基本也是最關(guān)鍵的應(yīng)為施工技術(shù)措施。所確定的施工技術(shù)措施是否科學、合理、可行，是直接影響工程施工過程中能否保證安全生產(chǎn)的前提和保障。因此，在施工過程中應(yīng)重點加強對施工技術(shù)措施的管理工作。

首先是選擇適合的開挖方式。在設(shè)計施工初期，應(yīng)結(jié)合隧洞規(guī)模(長度、斷面形式、斷面尺寸等)、地質(zhì)情況選擇適合的開挖方式。如選擇鉆爆法施工，應(yīng)在施工前進行爆破設(shè)計和爆破試驗，確定準確的爆破參數(shù)，并在施工過程中根據(jù)實際情況進行必要的修正。充分考慮實際情況，根據(jù)圍巖類別、斷面尺寸等因素選擇全斷面開挖、臺階法開挖、導(dǎo)洞開挖等不同形式。

Ⅲ級以上圍巖采用全斷面開挖；Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用正臺階開挖法，臺階長度必須小于洞跨，嚴禁半斷面超前施工而不及時落底封閉。

其次是根據(jù)隧洞不同地質(zhì)條件選擇有效的支護方式：

a.進洞前。洞口圬工工程應(yīng)盡早安排施工，施工完畢后及時對排水系統(tǒng)和仰坡防護進行再處理；Ⅲ、Ⅳ類以上圍巖開挖除對洞口進行加固外，應(yīng)在洞口設(shè)置防護棚；洞口邊坡和洞室的浮石、危石應(yīng)及時處理，并按設(shè)計要求及時支護；當發(fā)現(xiàn)洞口處有坍方、泥石流、落石、偏壓等危險情況及邊坡、仰坡過高時，可提出變更設(shè)計，采取“早進晚出”延長洞口防護；交叉洞室在貫通前優(yōu)先安排鎖口錨桿的施工。

b.掘進過程中。開挖后進行的初期支護，對工程施工安全防護起著決定性的作用。除了正常地質(zhì)洞段根據(jù)不同的圍巖類別采取不同形式的錨噴支護外，應(yīng)重點選擇好不良地質(zhì)洞段的支護方式。如:某工程一施工段，集富水向斜構(gòu)造核部、地下水與地表水連通、三條斷層交叉切割及原位溶蝕大理巖風化砂等各種災(zāi)害地質(zhì)條件為一體，既存在高壓涌水的威脅，也存在著突泥突沙的災(zāi)害，成為隧洞工程施工的瓶頸洞段。為此在施工過程中，采用超前預(yù)注漿技術(shù)，將地下壓力水屏蔽到洞周10m之外。同時還采用超前管棚支護方式，將溶蝕大理巖沙棚護在洞周管棚之外；最終采用兩種組合的支護方式(見圖2、圖3)，有效規(guī)避了單向施工可能造成的縱向突水突沙的風險。

圖2　預(yù)注漿對接布置

圖3　超前管棚對接

c.及時封閉仰拱。高或極高應(yīng)力區(qū)軟巖塑性變形嚴重，在此高應(yīng)力區(qū)的軟弱巖體內(nèi)開挖隧洞，打破了原來的平衡狀態(tài)。在圍巖壓力作用下，四周洞壁均產(chǎn)生向洞內(nèi)的變形，以調(diào)整應(yīng)力重分布，初期支護防止圍巖松動變形向深處發(fā)展，同時它也與圍巖一道共同承受圍巖壓力。在仰拱未封閉的情況下，該部位的巖體既承受固有的圍巖壓力，又額外承受來自邊頂拱初期支護傳遞的集中荷載，由于仰拱部位同屬軟弱巖體，拱腳部位在集中荷載作用下產(chǎn)生下沉，從而帶動整個邊頂拱下沉。仰拱拱腳以外的自由面，在圍巖壓力和邊頂拱集中荷載擠壓作用下，必然向自由面方向產(chǎn)生起鼓或隆起；原本已成環(huán)的鋼拱架，沒有縱向連接和混凝土固定、支撐，在極大圍巖壓力作用下，像柔性桿件一樣產(chǎn)生“N”字形的變形，最終導(dǎo)致失穩(wěn)、發(fā)生坍塌事故。

在施工過程中，仰拱封閉的時機應(yīng)以設(shè)計預(yù)留的允許變形量為控制標準，現(xiàn)場監(jiān)控量測為手段，以現(xiàn)場監(jiān)控量測資料的統(tǒng)計分析結(jié)果和趨勢為依據(jù)，將統(tǒng)計分析結(jié)果和變形發(fā)展趨勢與允許的收斂變形量進行比較做出判斷。在當前的變形量已接近允許變形量或變形的發(fā)展趨勢將超過允許變形量時果斷做出決策，停止掘進，封閉仰拱防止圍巖變形侵占設(shè)計斷面，確保施工安全順利進行。

3及時、規(guī)范的監(jiān)控量測

隧洞工程施工期的監(jiān)控量測是采用新奧法施工的關(guān)鍵要素之一(見圖4)。通過監(jiān)控量測實時監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)和圍巖變形特征，為實現(xiàn)隧洞工程施工的動態(tài)管理提供信息，以保證施工安全。應(yīng)根據(jù)施工規(guī)范及設(shè)計要求，開展施工期的監(jiān)控量測工作。監(jiān)控量測的內(nèi)容一般包括：觀察洞內(nèi)圍巖地質(zhì)、支護狀況、洞外地表、邊坡穩(wěn)定、地表水滲透等；水平收斂位移量測；拱頂下沉位移量測；仰拱抬起量測；對洞口淺埋洞段和土洞段進行地表下沉量測等。

圖4　現(xiàn)場監(jiān)控量測布置

將觀測數(shù)據(jù)與設(shè)計指標進行對比、分析，及時報告、反饋相關(guān)方。驗證支護結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性和有效性，并據(jù)此修正設(shè)計指標，總結(jié)地下工程的規(guī)律和特點。通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)判斷實測位移是否控制在允許范圍內(nèi)，判定實測水平收斂位移、拱頂下沉位移、回歸分析推算的最終位移是否均小于設(shè)計規(guī)定的允許位移值；根據(jù)位移時態(tài)曲線形態(tài)判別圍巖穩(wěn)定和支護結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)，當判別圍巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)時，應(yīng)視情況采取停止掘進立即加強支護的措施。

4有效的施工期安全管理

除做好上述技術(shù)措施之外，還應(yīng)加強現(xiàn)場的作業(yè)安全管理工作，有效消除施工過程中的不安全因素。

a.做好現(xiàn)場人員管理。建立進出洞管理制度，對進出隧洞人員實行嚴格的登記制度。及時了解、掌握洞內(nèi)作業(yè)實況，保證通訊暢通。要求施工人員做好個人防護工作，配備必要的勞動防護用具。

b.鉆爆破法施工時在裝藥、堵塞、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)以及起爆等環(huán)節(jié)，由爆破負責人統(tǒng)一指揮，嚴格審核爆破作業(yè)單位資質(zhì)，操作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)且持有爆破相關(guān)上崗資格證書，按爆破設(shè)計和爆破安全規(guī)程作業(yè)；爆破影響區(qū)采取相應(yīng)安全警戒和防護措施，并有專人現(xiàn)場監(jiān)控。

c.遇不良地質(zhì)構(gòu)造、易塌方地段及有害氣體逸出和地下涌水等突發(fā)事件，立即停工，并撤至安全地點。

d.洞內(nèi)照明、通風、除塵滿足規(guī)范要求。制訂職業(yè)危害場所檢測計劃，定期對職業(yè)危害場所進行檢測，并將檢測結(jié)果存檔。采取有效措施保證隧洞內(nèi)粉塵、噪聲、毒物指標符合有關(guān)標準的規(guī)定。

e.做好預(yù)防、編制應(yīng)急預(yù)案體系。通過危險源辨識、風險分析工作，識別隧洞施工過程中可能發(fā)生的各類事故，尤其是可能導(dǎo)致人員傷亡、處置過程比較復(fù)雜的事故，分門別類制訂應(yīng)急預(yù)案；對危險性較大的重點作業(yè)崗位，制訂崗位應(yīng)急處置方案。如：坍塌、地質(zhì)災(zāi)害等應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場處置方案，做好相關(guān)教育培訓(xùn)、日常演練等工作[2]。

綜上，在隧洞工程施工過程中應(yīng)綜合采取技術(shù)、管理等手段，多管齊下、多措并舉、多方參與，切實保證施工作業(yè)人員的健康與安全，保證工程的順利進展。

參考文獻

[1]王竑，王海燕，王宏坤，等.水利工程施工監(jiān)理實務(wù)[M].北京:中國水利水電出版社.

[2]張曉利.水利工程施工安全監(jiān)理概述[J].水利建設(shè)與管理,2016(4).

Essentials of construction safety management in tunnel project

ZHANG Xiaoli

(Liaoning Water Resources Civil Engineering Consulting Co.,Ltd.,Shenyang 110003,China)

Abstract：Tunnel project construction in water resources engineering is restricted by construction condition and construction environment.It is the field with frequent production safety accidents.After safety production accidents are produced in tunnel project,the rescue difficulty is high,rescue time is long,and casualty rate is higher.Therefore,safety production management work of tunnel project should be mainly done well,and safety production accidents can be reduced based on prevention.

Key words：tunnel; construction; safety

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.06.005

中圖分類號：TV513

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2016)06-0018-03