黄瓜山隧道施工安全风险评估分析

　　摘要：采用钻爆法进行隧道施工，其钻孔位置、炸药质量、周围建筑和设施以及隧道围岩应力分布情况都对隧道施工的安全性有着重大影响，因此必须对隧道施工安全进行评估。文章采用LEC法对黄瓜山隧道施工阶段进行风险评估，划分了风险等级，找出了重大风险源，并提出了相关风险控制建议，为现场施工提供指导。

　　关键词：钻爆法;隧道施工;风险评估;LEC法

　　0 引言

　　为全面推进小康社会建设，我国近年规划建设规模巨大的高速公路网。隧道作为特殊地段的道路，其特殊性在于需要凿山而出，但这受制于当前的科技水平以及地质情况不能完全探明、围岩局部应力不明、施工质量参差不齐等各方面的因素，导致隧道施工过程中岩爆、涌水突泥、冒顶等事故层出不穷。因此，为保证施工安全进行，需要对施工阶段进行全面的风险评估。

　　文献[1]中冯亚芬将风险管理的评价方法应用到隧道风险中，起到良好的应用效果。文献[2]中张胜采用层次分析法，将隧道中可能导致事故发生的风险源进行重要性排序，进而确定风险源等级。文献[3]中何坤水利用数值模拟的方法，分析隧道的应力-应变情况，指出风险源，并进行处治，效果良好。

　　1 工程概况

　　黄瓜山隧道进洞口位于重庆市永川区南大街虎石坝村，出洞口位于南大街徐家坝，为分离式双洞隧道。隧道起止里程、设计路面标高、长度、纵坡详见表1。設计隧道单洞宽11.78m，高7.50m。按《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)，该隧道为特长隧道工程。

　　2 工程地质及水文地质

　　该段长3.3km，为褶皱抬升低山地貌，地形起伏较大，横坡坡角为4°～50°，场区地面高程为317～549m，相对高差为214～231m。构造上位于黄瓜山背斜，系上统须家河组(T3xj)，岩性以须家河组长石石英砂岩为主，夹有少量薄层页岩及煤线，隧道出入口均有坡积体堆积。主要工程地质问题为隧道局部地段可能存在低瓦斯及少量涌水问题，沿线主要不良地质及特殊性岩土有隧道仰坡顺层。

　　第四系残坡(崩坡)积层(Q4)含水层在隧址区分布面积小，水量少，旱、雨季动态变化极大，对隧道涌水贡献小。但需注意的是该层位于隧道进出洞口，其顶板厚度小，雨水下渗迅速，可能造成短期较大的涌水及降低隧道进出洞口斜坡的稳定性，其潜在风险不可忽视。

　　3 风险评估程序和评估方法

　　3.1 评估对象及目标

　　风险评估是将整个隧道施工过程均纳为评估对象，把控施工中的每个细节，将可能出现的风险源消灭在萌芽阶段，以期达到保障财产及人身安全、保障工期、提高效益的目的。

　　3.2 LEC法概述

　　LEC法是对具有潜在危险性作业环境中的危险源进行半定量的安全评价的方法，用于评价操作人员在具有潜在危险性环境中作业时的危险性。其LEC值按下式进行计算：

　　风险等级标准如表2所示，将计算所得LEC值与表2相比较，可以判定该分项工程施工时的风险等级。

　　4 黄瓜山隧道风险估测

　　4.1 黄瓜山现场情况

　　在隧道进口Ⅲ级围岩ZK3+223～ZK3+559段未立架成洞段拱顶层状围岩有两处塌落掉块。

　　在隧道出口三级围岩段，拱顶可见裂缝，伴有水浸出，且在隧道中偶有积水出现，可能导致涌水突泥出现，需要重点对已出现征兆及潜在的风险源进行严格风险估测。

　　4.2 LEC法隧道风险估测

　　根据表2，可利用LEC法对黄瓜山隧道出现的安全风险源进行定量分析，进行风险估测，风险等级超过Ⅲ级及以上估测结果如表3所示。利用LEC风险评价法，得出黄瓜山隧道各作业内容的风险等级，其中放炮、涌水突泥和瓦斯爆炸的分值达到了Ⅱ级，而坍塌达到了Ⅰ级，均属于重大风险源。

　　4.3 重大风险源

　　根据《公路隧道工程施工安全风险评估指南》，重点对放炮、坍塌、涌水突泥、瓦斯爆炸等典型风险对黄瓜山隧道进行评估。其中黄瓜山隧道重大风险源清单如表4所示。

　　5 重大风险控制措施及建议

　　5.1 隧道坍塌风险控制措施建议

　　首先要认真做好勘测工作，应详尽做好必要的钻研及所需地质和水文地质资料的搜集工作。施工前应将现场情况与勘测地质报告进行核对，并进行必要的补测工作。

　　在以上基础上，可采用数值模拟的方法，结合地质报告的数据，对施工现场进行高度相似的建模，进一步将数值模拟结果作为导向性依据，对于可能出现坍塌的地段进行超前支护或提高一级衬砌支护形式。

　　隧道坍塌的发生具有一定的可预见性，在施工中需要加强对围岩的应力-应变情况监测，一旦发现异常应力-应变情况，或出现裂缝旁出现矿粉、洞内无故扬尘、洞顶滴水位置不定、流水浑浊等情况，需立刻停工并向主管部门请示。

　　5.2 隧道涌水突泥风险控制措施建议

　　做好监控测量和超前地质报告。隧道遇不良地质，应采用注浆预加固、堵水等措施，对于贯通性裂缝需采取注浆措施。

　　5.3 隧道瓦斯爆炸风险控制措施建议

　　做好隧道瓦斯超前预报工作。为确保隧道施工安全，应根据地质构造与瓦斯溢出特点，进行隧道综合超前地质报告。加强瓦斯的检测工作，严格遵守“一炮三检”的瓦斯监测规定。漏检、漏报、漏处理是造成隧道瓦斯爆炸事故最大的人为因素。为确保隧道施工过程中的气流循环通畅，可采用轴流风机配合射流风机的组合形式进行通风，将放炮之后涌出的瓦斯尽快稀释。加强隧道内的通风管理，保证隧道施工期间不间断通风。为防止隧道内发生瓦斯爆炸等灾害，除了降低隧道内瓦斯浓度外，还需杜绝明火。

　　5.4 隧道放炮风险控制措施建议

　　在地质不良段，需进行超前支护、先排水、短开挖、弱爆破、各工序紧跟的措施，消除不利因素。或采取放大拱脚三台阶七步法等扰动少的开挖方式，控制地面沉降及围岩变形。

　　6 结语

　　由于隧道施工的特殊性质，其地质条件、岩石先期应力情况、岩石完整性、层间面结合程度等未能有进行定量分析的公式或方法，这导致隧道施工时，总体应力分布情况可以预测，但是局部情况不可查明，故需对隧道施工薄弱区进行综合判定，从而进一步采取较为保守的设计方式和施工管理办法，以期保障人员人身安全和财产安全。

　　本文利用LEC法并结合现场情况对黄瓜山隧道施工阶段的风险进行深入评价，得出了黄瓜山隧道的重大风险源为坍塌、涌水突泥、放炮及瓦斯爆炸，并给出了管理及控制风险源的建议及措施。

　　参考文献：

　　[1]冯亚芬.隧道工程风险评估及控制措施研究[J].中国新技术新产品，2017(4)：138-139.

　　[2]张 胜，陈修和，汪 波，等.明堂山隧道塌方风险评估及控制措施建议[J].地下空间与工程学报，2012，8(a1)：1567-1570.

　　[3]何坤水.湖山隧道风险评估及对策研究[J].中国水运(下半月)，2014，14(7)：284-285.

　　[4]郗 锋.浅析公路隧道风险评估技术[J].中国新技术新产品，2011(15)：86-87.

　　[5]孙 昕.铁路隧道风险评估指标体系及方法研究[J].铁道工程学报，2012，29(9)：71-74.

　　[6]陈 骥.地铁区间暗挖隧道风险评估体系研究[J].结构工程师，2012，28(3)：152-157.

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文章名称： 黄瓜山隧道施工安全风险评估分析

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