山區公路隧道施工安全潛在風險影響源分析

趙 鑫

（山西路恒交通勘察設計咨詢有限公司，山西 太原 030000）

1 山區公路隧道施工安全風險特點

土建工程在工程安全分類中屬于安全風險較高的工程門類之一，作為土建工程中安全風險最高的隧道工程而言，其工程安全性的重要意義不言而喻。在山區公路工程施工過程中，為了縮短公路里程，保證山區公路的縱向坡度滿足設計要求，同時盡量控制填挖方工程量，必然要在設計施工線路上開挖隧道，與之伴隨的施工風險也處于較高水平，為了保證公路工程隧道施工的安全可靠，必須加深對施工過程中可能出現的風險影響源類型和具體內容的認識深度。

1.1 安全風險客觀存在

在分析和嘗試解決隧道工程施工過程中所面臨的風險時，必須正確看待隧道施工安全風險，承認隧道施工安全風險的客觀存在特點，不管使用何種施工技術、施工機械，亦或是使用何種安全保障措施，只要隧道施工開展，施工安全風險并始終伴隨存在，無法徹底避免。作為工程技術人員，只能通過制定相應的安全風險防控方案，優化施工技術流程，提升施工機械的綜合管理能力等方式，最大程度避免各種安全風險的發生，對于已經發生的安全風險，應盡量控制其影響范圍和影響程度。

以隧道開挖施工中最常用的鉆孔爆破法為例，由于山區隧道圍巖結構復雜，不同位置的圍巖強度等級、節理發育及軟弱破碎程度均不盡相同，圍巖結構處于復雜的應力平衡狀態中，在定向爆破荷載的擾動下，前期的工程地質勘察資料，甚至是地質超前預報均無法準確預測，圍巖在受到爆破荷載擾動作用后的應力變化情況，在此過程中，施工風險不斷孕育，一旦超過山體結構自身的調節和承受能力，將出現瞬間的崩塌和失穩破壞，造成嚴重的工程安全事故，從某種意義上講，這種安全風險是客觀存在的，并不以工程技術人員的主觀意志為轉移。

1.2 安全風險充滿不確定性

除了應該意識到山區隧道工程施工節段風險的客觀存在性之外，已存在或者即將出現的各種安全風險，在出現和經歷的過程中仍存在較大的不確定性。以采用新奧法進行開挖支護的山區隧道施工項目為例，在襯砌支護施工之前，工程技術人員會根據地質勘察資料和工程設計規范確定襯砌支護的錨桿數量、位置及噴射混凝土厚度；但是，在具體施工階段，由于施工開挖斷面隨時面臨暗河、透水事故的潛在風險，一旦出現透水事故，隧道開挖斷面的圍巖強度等級、軟弱程度均出現突變，采用原始的支護設計方案無法滿足強度及密封性要求，這就是典型的施工安全風險的不確定性導致的。此外，在施工控制及施工監測過程中，由于施工現場組織、施工機械、施工方案等方面因素的影響，導致現場采集到的施工監測數據離散性較大，很多突發性事故，如：透水、瓦斯泄露、瞬間崩塌等安全事故無法準確預判，且同一種工程施工安全風險隨著施工進度的推進，其表現出的危害程度及危害時常也不盡相同，以上都是安全風險不確定性特點的典型表現。

1.3 安全風險的階段可變性

山區隧道施工屬于復雜的系統工程，施工過程要細分為多個階段開展，相同的施工安全風險在不同階段表現出的風險等級及持續時間均不同，且在不同施工階段表現出的安全風險類型也不同，這就是隧道工程施工過程中的風險階段“兩異性”特點。以隧道開挖過程中的開挖和支護兩個核心施工環節為例，在不同施工階段，二者呈現出的風險嚴重程度具有明顯的階段性特點，在隧道掌子面推進過程中，開挖施工風險要明顯高于隧道襯砌支護；掌子面開挖后的圍巖碎渣清運階段，則襯砌支護施工的安全風險要明顯高于掌子面推進階段，這就是不同施工階段，施工安全風險可變性的典型表現。

2 山區公路隧道施工安全風險主要影響源分類分析

2.1 隧道工程地質結構差

隧道工程地質結構整體質量較差是誘發山區公路隧道施工安全風險的頭號因素之一，由于山區地質結構復雜，在施工荷載、環境影響等因素的耦合影響下，施工過程會不同程度影響地質結構天然構造，在開挖掘進階段，大概率會遇到巖體溶化、瞬間崩塌、瓦斯泄露、水體滲透等地質災害。分析其成因主要集中在以下幾方面。首先，在前期制定開挖掘進和襯砌支護施工方案過程中沒有通盤考慮安全方案，部分施工現場甚至沒有制定可操性強的處治措施；對于軟弱碎石巖層位置，一旦出現水分滲透，將出現嚴重的圍巖溶化病害，誘發溶化的主要原因是沒有合理選定襯砌支護時機，對部分圍巖軟弱位置沒有進行襯砌強化。再者是，部分山區隧道開挖掌子面穿越大型斷層和圍巖破碎帶，由于施工開挖荷載的擾動，改變了原始圍巖的自身應力平衡，破碎巖體在自重作用下出現瞬時崩塌。最后，在穿越礦產資源密集區域，由于沒有做好地質超前預報工作，尚未探明施工掌子面范圍內存在可能引發泄露和燃爆的瓦斯氣體，加之爆破開挖過程中沒有精確測定需用的炸藥數量、鉆孔爆炸方位及間距等參數，直接誘發隧道內燃爆事故。

2.2 隧道防排水

部分隧道標段在掘進過程中途徑地下水充盈地帶，山體巖石內滲透水分直接深入到襯砌表面，加速了襯砌結構老化，嚴重情況下將導致掌子面范圍內全斷面圍巖軟化；且大部分圍巖滲透水中含有大比重的腐蝕性離子，容易與襯砌混凝土中的物質發生化學反應，生成大量沉淀，沉淀集聚在圍巖空隙內，造成圍巖和襯砌結構脹裂，部分沉淀物質流入隧道排水系統，沉積在排水系統內，引發防排水系統失效。此外，滲透水中還有大量的鹽酸根離子，腐蝕性水分滲透到隧道通風和照明系統中，容易誘發隧道內部電路故障，埋下巨大安全隱患。

3 總結

總結以上基本闡述內容可知，在隧道工程施工過程中，安全風險防控無疑是最重要的分項內容之一，在具體的工程實踐中，必須堅持安全風險客觀性、不確定性及隨機性的基本原則，立足于安全風險特點，做好隧道工程施工潛在風險影響源的辨識。