山區高速公路巖溶隧道涌水突泥施工安全動態風險評估

周羿霖

（湖南省芷銅高速公路建設開發有限公司，湖南 懷化 419100）

近年來，隨著國家對高速公路建設的大力支持和投入，高速公路建設逐步從平原地區向山區發展。然而，山區高速修建面臨巖溶、瓦斯、泥石流、滑坡等多種不良地質現象，導致隧道施工難度增大，風險管控形勢嚴峻。我國西南和華南的山區廣泛存在巖溶地貌，由于前期地質勘測的局限性，高速公路隧道在施工過程中不可避免需穿越富水夾泥巖溶地質段，在開挖擾動下極易發生涌水突泥災害，可能會影響施工進度、破壞周邊環境，甚至危及隧道施工人員安全。因此，開展巖溶隧道施工安全風險評估尤為重要。

目前，高速公路隧道施工的風險管控主要以交通運輸部的風險評估指南為依據，開展總體風險評估和專項施工風險評估，通過對風險進行評級實現分級管控。現階段對于高速公路的隧道施工安全風險評估基本停留在施工前的專項評估階段，未能及時根據隧道施工過程中的地質變化、設計變更和施工工藝改變等情況，及時對地質變化復雜區段進行動態風險評估，導致風險控制措施針對性不強，風險評估難以真正指導施工過程中的風險管控。因此，開展山區高速公路施工安全動態風險防控，進行風險源動態辨識、評估和控制工作，對于提高山區高速公路建設的安全管理水平，保障全過程的施工安全具有重要意義。

一、評估流程及方法

（一）評估流程

施工安全動態風險評估是建立在上一階段風險評估結果的基礎上，結合設計圖紙、工程地質資料、施工方案、現場情況等資料，將具體的施工區段劃分為評估單元，分別運用指標體系法和專家調查法，對具體單元風險發生可能性和事故嚴重性進行分析，運用風險矩陣法最終確定該單元的風險等級。

（二）評估方法

隧道施工安全的動態風險評估采用定量與定性相結合的方法，針對隧道施工的重大風險源，參考交通運輸部《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南（試行）》里推薦的指標體系法，綜合考慮影響該風險源的各項指標評分，然后與風險可能性等級標準進行對比確定風險發生的可能性。隧道巖溶區段的重大風險源主要是涌水突泥事故，評估指標的根據包括巖溶的發育程度、是否存在斷層破碎帶，以及周圍水體情況。

二、工程應用實例

（一）隧道概況

某隧道為左、右分離式隧道。隧道左線全長3209m，起止樁號為ZK12+896～ZK16+105；右線全長3200m，起止樁號為K12+887～K16+087；隧址區屬山嶺重丘區中低山地貌，地表起伏較大，隧道最大埋深為350m。隧址區主要分布地層為三疊系下統大冶組白云質灰巖、灰巖、二疊系上統龍潭組-大隆組灰巖，二疊系下統茅口組灰巖、白云質灰巖、棲霞組灰巖等，均為可溶巖。

在施工過程中，當隧道左洞掌子面掘進至樁號ZK13+215處發現圍巖情況變差，巖層間夾雜泥質，局部揭露一小型溶洞，且充填泥質。圍巖情況較設計情況差，ZK13+215～ZK13+330段涌水突泥風險評估等級為Ⅱ級（中度）。考慮到該隧道巖溶段溶洞發育情況的復雜性和施工處治措施的差異性，需對該隧道巖溶區段的涌水突泥進行動態風險評估。

（二）涌水突泥事故風險評估

根據該隧道的設計文件、超前預報結果判定和現場調查情況，從巖溶發育程度A、斷層破碎帶情況B、周圍水體情況C三個指標進行評分取值。

巖溶發育程度方面：ZK13+215-ZK13+330段巖體巖性均為灰巖，巖溶發育。

斷層破碎帶方面：ZK13+290～ZK13+330段為溶溝，存在較大裂隙通道；其他施工區段不存在斷層破碎帶或較大裂隙。

周圍水體情況：ZK13+290～ZK13+330段地表溶溝發育，隧道附近存在補給性水體；其余段不存在補給性水體。

該隧道巖溶區段發生涌水突泥事故后，可能發生死亡3人以上、10人以下的較大事故，根據人員傷亡等級標準，并結合事故經濟損失，該事故嚴重程度等級為Ⅱ級（較大）。根據各區段涌水突泥事故的可能性和事故后果嚴重程度等級，確定各巖溶區段的風險等級如表3所示。

通過對ZK13+215～ZK13+330段開展動態風險評估，其中ZK13+215～ZK13+290段涌水突泥評估等級為II級（中度），ZK13+290～ZK13+330段涌水突泥評估等級為III級（高度）。按照風險接受準則原則，專項風險等級II級的屬“可接受風險”，應予以監測；專項風險等級為III級的屬“不期望風險”，必須采取風險處理措施降低該段落的施工風險，同時須加強施工期間的監測。結合本項目特點，該段落施工過程中應重點做好風險控制措施。

1.施工時加強地質超前預報，了解巖溶分布、性質、狀態及規模。

2.加強初期支護并采取正確的施工方法。

3.根據破碎帶巖性、破碎程度及地下水情況，及時采用超前小導管、拱部大管棚、超前局部注漿、揭示前5m超前周邊注漿及揭示前5m超前帷幕注漿預加固封堵，以加固地層并堵水，減少水量，降低地下水對軟弱圍巖的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用。

4.加大管理力度，按要求配備專職安全管理人員，每日對重大風險源進行安全巡查。

5.做好涌水突泥應急救援預案的編制和演練工作。

（三）現場開挖揭露

經開挖揭露ZK13+215～ZK13+290段圍巖性質逐漸變差，隧道圍巖級別由原來的Ⅲ級變更為Ⅴ級。巖溶強烈發育，巖層間夾雜泥質增多，局部小型溶洞發育且溶洞中充填泥質。隧道開挖過程中，充填泥質在開挖擾動下極易發生掉落。揭露ZK13+290～ZK13+330段為巨型溶洞，其中溶洞長約40m，隧道洞身位于溶洞中間。溶洞寬約45m，貫穿隧道左右側，向左側延伸約15m，向右側延伸約20m。最大洞高約38m，其中隧道頂部向上延伸約20m，底部下延伸約9m，溶洞內充填泥質，在開挖擾動下泥質涌入隧道洞身，涌泥量約500m3。

開展隧道巖溶區段施工過程中的動態風險評估，經開挖驗證符合現場實際。在施工過程中通過嚴格落實風險控制措施降低風險，避免了涌水突泥事故的發生。在該隧道施工期間，各項生產工作安全有序進行，未發生安全生產責任事故，施工風險得到了有效控制。

三、結語

開展隧道施工過程中的動態風險評估，結合設計方案和施工工序，綜合考慮超前地質預報結果和現場調查情況，將不定性的風險轉化為定量的指標，實時評估風險等級，并制定相對應的風險控制措施，反饋指導施工。研究結果表明隧道動態風險評估結果與現場實際基本符合，能夠有效指導施工。通過提前采取風險控制措施，能夠有效降低事故風險發生概率和減少事故后果，確保施工安全。該研究成果可應用于其他山區高速公路隧道施工安全管控。