隧道施工塌方事故原因調(diào)查及防控措施研究

李明

（景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心浮梁分中心，江西景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的生活品質(zhì)持續(xù)提高，其對(duì)交通服務(wù)的要求也在持續(xù)上升。但當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的隧道建設(shè)總體上還不能完全令人滿(mǎn)意，坍塌事件也偶有發(fā)生。從國(guó)內(nèi)公路工程橋梁隧道建設(shè)及管理的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題和工程結(jié)構(gòu)塌方，是引發(fā)公路工程橋梁隧道施工事故的兩大因素。并且，由于我國(guó)地域遼闊，各區(qū)域的地形條件存在明顯的差異，部分地區(qū)的隧道施工更容易受到地質(zhì)災(zāi)害的影響。面對(duì)這種狀況，進(jìn)行公路工程橋梁隧道建設(shè)和管理時(shí)，建設(shè)單位需要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用科學(xué)的施工安全評(píng)估與監(jiān)督技術(shù)，強(qiáng)化對(duì)公路工程橋梁隧道建設(shè)過(guò)程中存在的各種安全風(fēng)險(xiǎn)和潛在問(wèn)題的辨識(shí)，并采用有效的防治措施，以提升公路工程橋梁隧道建設(shè)質(zhì)量及施工過(guò)程的安全性，為國(guó)家交通事業(yè)的發(fā)展提供有力保障。

1 公路工程橋梁隧道施工的難點(diǎn)

公路隧道施工往往會(huì)面臨惡劣、復(fù)雜的施工環(huán)境，尤其是在隧道開(kāi)挖、支護(hù)等作業(yè)過(guò)程中，更容易受到巖體結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)等因素的影響，這些因素會(huì)對(duì)隧道施工安全產(chǎn)生威脅，降低施工質(zhì)量。例如，地下水位的高低變化可能影響隧道工程的穩(wěn)定性，增加隧道坍塌風(fēng)險(xiǎn)；不同地區(qū)的巖體結(jié)構(gòu)存在一定的差異，需要采取針對(duì)性的施工措施等。如果不能根據(jù)施工所在地的自然環(huán)境量身定制施工方案，或在施工過(guò)程中未能合規(guī)設(shè)置防護(hù)措施，便很可能增加塌方事故的發(fā)生概率，嚴(yán)重影響施工安全。

除自然環(huán)境因素外，公路工程橋梁隧道施工普遍存在一定的施工難度，如包括了施工裂縫控制、防排水施工、鋪裝施工等[1]在公路工程隧道橋梁施工中，施工裂縫控制是一項(xiàng)重要的管理工作，若管理不當(dāng)，可能影響工程質(zhì)量和整體結(jié)構(gòu)安全，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌等嚴(yán)重事故。因此，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)充分關(guān)注此問(wèn)題，并持續(xù)加強(qiáng)對(duì)施工裂縫的控制與管理力度。建筑裂縫成因多樣，大多由混凝土結(jié)構(gòu)裂紋造成，也可能因預(yù)應(yīng)力和膨脹應(yīng)力的變化而形成各種形式的開(kāi)裂。所以，建筑隊(duì)伍應(yīng)在混凝土施工的各個(gè)階段加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，從根源上抑制裂縫產(chǎn)生。防排水施工也是公路工程隧道橋梁施工中的重要內(nèi)容。當(dāng)前，在隧道工程的防排水施工中，很可能出現(xiàn)材料安裝不合理，或施工材料質(zhì)量不佳所導(dǎo)致的滲水問(wèn)題，進(jìn)而影響公路工程橋梁隧道的外觀美感和整體使用性能。所以，在具體的施工和管理中，施工團(tuán)隊(duì)需要對(duì)防排水施工加強(qiáng)注意。

除此之外，在公路工程橋梁隧道建設(shè)中，鋪裝施工也屬于一大建設(shè)難題。在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，很可能發(fā)生鋪裝層松垮、剝落等現(xiàn)象，這類(lèi)現(xiàn)象會(huì)對(duì)鋪裝建設(shè)的總體質(zhì)量構(gòu)成威脅，如果情況比較嚴(yán)重，還會(huì)對(duì)整個(gè)公路工程橋梁隧道的建設(shè)質(zhì)量造成影響。因此，這一問(wèn)題同樣應(yīng)得到建設(shè)團(tuán)隊(duì)的重視。

2 隧道施工塌方事故原因調(diào)查

2.1 水文地質(zhì)

大多數(shù)隧道施工坍塌與其現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)情況有關(guān)，如圍巖性質(zhì)、偏壓、地下水和地表降雨等因素，均會(huì)對(duì)隧道施工質(zhì)量產(chǎn)生影響?？傮w而言，圍巖等級(jí)越高，其穩(wěn)定性越低，透水性越強(qiáng)，抗風(fēng)化能力越低，隧道建設(shè)中出現(xiàn)坍塌的可能性也越大（各圍巖等級(jí)所適用的變形管理等級(jí)見(jiàn)表1，相應(yīng)的施工措施如表2所示）。如果是因?yàn)榈匦未嬖诓痪鶆蛐?，或因存在地質(zhì)巖石而導(dǎo)致隧道地形不均勻，就會(huì)導(dǎo)致隧道承受不均勻的荷載，特別是在淺埋的洞口部分，很可能因?yàn)樗淼赖牟痪鶆蛐远斐商４送?，由于地下水與隧道施工密切相關(guān)，其不但會(huì)引起隧洞突水，還會(huì)使洞室圍巖發(fā)生軟化、溶蝕，從而影響隧洞的力學(xué)和承載力。同時(shí)，地面降雨也會(huì)對(duì)隧洞頂部的承載力產(chǎn)生較大的影響，會(huì)引起地面壓強(qiáng)的提高，從而增加垮塌的危險(xiǎn)。

表1 位移管理等級(jí)

表2 措施對(duì)應(yīng)

2.2 勘察設(shè)計(jì)

在隧道工程中，常見(jiàn)的勘探問(wèn)題或設(shè)計(jì)缺陷包括地勘不詳、不實(shí)和不合理的支護(hù)襯砌，這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)后續(xù)的隧道施工帶來(lái)很大的安全隱患。在勘探問(wèn)題上，地勘報(bào)告是隧道規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和運(yùn)行的基本數(shù)據(jù)，地勘不準(zhǔn)確或不真實(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響隧道施工的安全性、技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)合理性。從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，盾構(gòu)法是隧道施工的重要組成部分，其施工過(guò)程中的支護(hù)法和襯砌結(jié)構(gòu)的選擇會(huì)對(duì)施工效果產(chǎn)生很大的影響，因此，在盾構(gòu)法施工中，選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)有重要意義。

2.3 工程特性

隧道的構(gòu)造特征和工程特征與其安全性密切相關(guān)，這兩個(gè)特征體現(xiàn)在開(kāi)挖深度和開(kāi)挖范圍方面。有關(guān)研究顯示，在地下工程中，開(kāi)挖深度越大的隧道坍塌比例越大（42.9%），遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)挖深度較淺的隧道（17.1%）。隨著隧道剖面范圍的擴(kuò)大，其結(jié)構(gòu)受力變得更加復(fù)雜，受外界環(huán)境干擾更強(qiáng)烈，施工也會(huì)變得更加困難，同時(shí)也更容易因巖體不穩(wěn)定而導(dǎo)致崩塌。

2.4 施工技術(shù)

施工工藝不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，以及施工方法不合理通常是隧道工程坍塌的最主要原因。有關(guān)研究結(jié)果顯示，挖掘方式不合理、支護(hù)或襯砌方式或時(shí)機(jī)不合理、施工質(zhì)量存在缺陷、監(jiān)測(cè)量測(cè)不及時(shí)或不到位等施工技術(shù)問(wèn)題，會(huì)直接引發(fā)隧道工程塌方事故。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)管理

除了環(huán)境和技術(shù)等方面的原因，施工場(chǎng)地的經(jīng)營(yíng)也是影響隧道工程安全性的重要原因[2]。在隧道建設(shè)中，常常存在現(xiàn)場(chǎng)管理混亂，安全質(zhì)量檢查監(jiān)管不力，安全技術(shù)交底效果不佳，缺乏針對(duì)性的防護(hù)和管理手段等管理方面的弊端。這些弊端主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

第一，對(duì)關(guān)鍵步驟的掌握不準(zhǔn)確。公路隧道施工涉及的項(xiàng)目很多，如隧道支護(hù)、洞口施工、襯砌施工等，它們是公路隧道施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)踐中工作細(xì)節(jié)非常多，工藝也非常復(fù)雜，且各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系也非常密切。如果對(duì)施工過(guò)程中的步驟掌握不準(zhǔn)確，會(huì)對(duì)整體施工效果產(chǎn)生很大的影響。但在實(shí)際施工過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，主要是由于管理人員與施工人員對(duì)工序內(nèi)容把握不全、對(duì)工藝技術(shù)掌握不深、實(shí)際操作不夠科學(xué)規(guī)范等，從而對(duì)整體施工埋下諸多安全、質(zhì)量隱患，這樣不但很難提高隧道施工管理水平，還會(huì)提高隧道工程后期塌方事故的發(fā)生概率。

第二，未對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)工作給予足夠的關(guān)注。公路隧道施工包含很多項(xiàng)目，其中一些項(xiàng)目之間存在密切的關(guān)聯(lián)，因此，一旦某個(gè)步驟發(fā)生了錯(cuò)誤，必然會(huì)對(duì)整個(gè)隧道工程的施工質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。在實(shí)際管理過(guò)程中，為了迅速找到施工過(guò)程中的問(wèn)題，并及時(shí)彌補(bǔ)，需要對(duì)各個(gè)階段的施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。但在實(shí)際的工程建設(shè)中，施工隊(duì)伍經(jīng)常對(duì)階段質(zhì)量驗(yàn)收工作不夠關(guān)注，經(jīng)常是在公路隧道整體工程結(jié)束后才進(jìn)行驗(yàn)收，這既會(huì)加大質(zhì)量檢驗(yàn)的難度，又不便于及時(shí)有效地解決質(zhì)量問(wèn)題。

3 隧道施工塌方事故防控措施分析

在隧道不良地質(zhì)段施工中，極易發(fā)生隧道坍塌問(wèn)題。雖然設(shè)計(jì)、施工方法不合理，施工作業(yè)不當(dāng)?shù)热藶橐蛩匾部赡軐?dǎo)致坍塌問(wèn)題，但地質(zhì)條件是最重要的誘導(dǎo)因素。因此，在施工過(guò)程中，需要以預(yù)防為主，采取綜合治理措施。在進(jìn)行隧道工程建設(shè)之前，必須對(duì)隧道入口的水文地質(zhì)情況和周?chē)那闆r進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研和分析，在此基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)的預(yù)防和控制措施，確保工程建設(shè)順利進(jìn)行。

3.1 按照維護(hù)生產(chǎn)與安全預(yù)防的原則來(lái)開(kāi)展隧道施工

處理惡劣地段發(fā)生的施工問(wèn)題時(shí)，必須保證施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全，并協(xié)調(diào)好施工管理、人員管理和工程安全三者之間的關(guān)系，采取最科學(xué)的協(xié)調(diào)方式，確保不影響隧道工程的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人一定要嚴(yán)格遵守各項(xiàng)管理規(guī)定，采用科學(xué)的施工管理體系開(kāi)展相關(guān)工作，保證隧道工程的建設(shè)進(jìn)度。同時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理要增強(qiáng)自身的責(zé)任心和使命感，在挑選施工團(tuán)隊(duì)時(shí)，應(yīng)選擇有一定施工經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)資質(zhì)的團(tuán)隊(duì)，還要對(duì)施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)。此外，在施工過(guò)程中，監(jiān)管人員要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)管理制度，切實(shí)保證施工過(guò)程質(zhì)量控制效果。例如，結(jié)合相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的突發(fā)狀況，并采取有效的防治措施，從而避免造成人員受傷、施工進(jìn)度推遲等不良后果。如果發(fā)生緊急狀況，應(yīng)及時(shí)分析原因，并及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整，如對(duì)施工工藝或技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，最大限度地降低突發(fā)狀況給項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 設(shè)計(jì)科學(xué)合理的施工圖紙

在實(shí)施高速公路隧道施工建設(shè)工作時(shí)，施工單位應(yīng)以施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況為依據(jù)，事先設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的施工圖紙，為工程施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。在對(duì)隧道施工圖紙展開(kāi)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者必須做好現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)地質(zhì)、環(huán)境情況有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)和掌握。在確保得到精確可靠的數(shù)據(jù)信息之后，設(shè)計(jì)者可以對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)的分析，從而對(duì)隧道工程進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)圖紙具備可行性和可靠性。此外，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作結(jié)束后，要交專(zhuān)門(mén)的工作人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行仔細(xì)審核，如果其間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要立即上報(bào)并進(jìn)行優(yōu)化和完善，從而提升設(shè)計(jì)圖紙的品質(zhì)，防止因設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致工程開(kāi)展受阻。

3.3 科學(xué)優(yōu)化施工工藝技術(shù)

在公路隧道施工中，施工工藝對(duì)其質(zhì)量有很大的影響，如果工藝相對(duì)滯后，會(huì)導(dǎo)致施工效率低下，也會(huì)影響施工效果。所以，建設(shè)方要對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，保證優(yōu)化后的施工工藝可以與隧道的建設(shè)要求相適應(yīng)，從而提升隧道建設(shè)質(zhì)量。例如，在過(guò)去的隧道施工過(guò)程中，許多施工企業(yè)采用了“先拱后墻”這一施工方法，在環(huán)境較為復(fù)雜、處于斷裂地區(qū)的隧道工程建設(shè)中，該工藝有顯著優(yōu)勢(shì)，但它并非適用于所有隧道工程。因此，要求施工企業(yè)根據(jù)具體的施工條件，對(duì)該工藝進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化，以此提升技術(shù)應(yīng)用效率與適用性。此外，還有許多可持續(xù)優(yōu)化、推廣的新式施工技術(shù)，如具備防水性能且可以提高施工安全性的新型臺(tái)階法等。

4 結(jié)語(yǔ)

近幾年，國(guó)家大力推進(jìn)公路和橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，旨在更好地解決人民群眾的交通問(wèn)題，推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著道路建設(shè)的日益增多，我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量及實(shí)際應(yīng)用性能也有了更高的要求，尤其是公路隧道工程。由于隧道施工環(huán)境較為復(fù)雜，還有很多隱藏工程，任何失誤都可能給工程建設(shè)留下安全和質(zhì)量隱患，如隧道施工塌方事故等。因此，必須加強(qiáng)對(duì)隧道施工安全事故原因的調(diào)查與分析，并加大質(zhì)量管理與安全防控力度，切實(shí)提高隧道工程的建設(shè)質(zhì)量與建設(shè)過(guò)程的安全性。