隧道施工安全管理與風險預警技術應用

何旭基

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司，蘭州 730010）

1 引言

一直以來，安全都是工程領域需要重點關注的問題，從近年來公路隧道工程實踐來看，安全事故發生率明顯高于其他類型的工程項目，這主要是由于公路隧道施工本身復雜性較高，影響施工安全的因素較多，且這些因素往往具有不確定性、多樣性、突發性及復雜性等特點，因此，施工過程風險性較高。為確保隧道施工安全及項目順利實施，應加強施工安全管理，準確辨識施工過程中的危險源，并制定針對性的處理措施。同時，也要建立完善的施工風險預警系統，加強對于施工風險因素的預測及管控，從而實現安全生產目標。

2 項目概況

上油房隧道址區屬于低山陡坡地貌，地勢起伏較大，隧道小里程端低，大里程端高，坡面植被茂盛，巖層主要以碎石土、粉質黏土、石英閃長巖、大理巖、絹云母片巖、斜長片麻巖為主。隧道設計為左、右分離式隧道，隧道左線為V 級圍巖752 m，Ⅳ級圍巖1 286 m，Ⅲ級圍巖1 548 m，進口5 m 偏壓明洞加端墻式洞門，出口5 m 正常段明洞加端墻洞門；隧道右線V 級圍巖688 m，Ⅳ級圍巖1 329 m，Ⅲ級圍巖1 483 m，進口5 m 明洞加端墻式洞門，出口5m 偏壓明洞加端墻洞門。

3 隧道施工安全管理

3.1 危險源辨識

本項目主要存在的危險源包括火工品爆炸、高空墜落、坍塌、機械傷害等，產生危險源的因素較多，施工危險源辨識清單：（1）火工品爆炸。此危險源產生的原因包括特種作業人員未持證上崗；盲炮未處理干凈；爆破作業時，無專人統一指揮。（2）高空墜落。此危險源產生的原因包括開挖臺車操作平臺，未進行臨邊防護或防護不到位，未配備專用爬梯；高處作業人員未按照要求佩戴安全防護用品；開挖臺車未設置防滑設施；未在開挖臺車處設置防拋網；仰拱棧橋兩側防護欄、防護網損壞未及時修復。（3）坍塌。此危險源產生的原因包括拱架安裝未完成，拆除臨時拱架；出渣作業未觀察拱頂及周邊圍巖穩定狀況；噴射混凝土強度未達標，進入下一循環作業；一次開挖距離過長；未及時進行初噴封閉掌子面；拱架安裝過程中，發現支護變形未及時采取有效加固措施；不良地質區域未按要求進行超前地質預報；監控量測未按規定頻次進行，且數據存在誤差。（4）機械傷害。此危險源產生的原因包括機械設備未定期檢查保養；機械未實行定人定機，未持證上崗；使用不合格的機械設備；機械操作手未經過安全技術交底；操作手擅自進行違規施工，沒有特種作業證人員上崗作業；作業場地照明不足。

3.2 危險源處理措施

3.2.1 火工品爆炸

為預防火工品爆炸事故，本項目采取如下處理措施：（1）嚴格按照GB 6722—2014《爆破安全規程》規定，做好爆破材料的運輸、儲存、裝藥、連線、起爆及盲炮處理工作。爆破器材必須由專用車輛、專人護送，其他人員不得搭乘。雷管與炸藥必須分別運送，電雷管須裝在絕緣箱內運送，嚴禁用皮帶運輸機運輸爆破器材。用汽車運送爆破器材時，炸藥與雷管必須分別裝在2 輛車內專車運送，2 輛車間距要大于50 m，并派專人護送。（2）爆破作業必須做到統一指揮，爆破前生產副經理通知相鄰工作面人員、車輛撤離到安全距離外。（3）爆破裝藥用電燈照明時，在裝藥警戒區20 m 以外可裝220 V 的照明器材，在作業現場使用電壓不高于36 V 的照明器材。（4）爆破后立即進行通風排煙，其相距時間不少于15 min，檢查有無殘余炸藥或雷管；拱頂及周邊圍巖有無松動石塊；支護有無損壞與變形等，如有盲炮則按GB 6722—2014《爆破安全規程》有關規定，由專職爆破員妥善處理后，工作人員才準進入工作面[1]。

3.2.2 高空墜落

為預防高空墜落事故采取如下措施：（1）為防止高空墜落事故發生，施工前對所有從事高空作業的人員進行安全技術交底；（2）嚴禁在開挖臺車上隨意堆放物品；（3）開挖、支護臺車防護欄、踏板及其吊掛裝置要定期檢查，防止變形失效；（4）施工作業平臺現場設置警示標志；（5）仰拱棧橋兩側設置防護欄、防護網，如有損壞及時修復；（6）高空作業人員應佩戴安全防護用品；（7）在開挖、支護臺車上設置防滑設施和防拋網。

3.2.3 坍塌

為預防坍塌事故，本項目采取如下措施：（1）當隧道掘進到不良地質段，采取“早預報、管超前、預注漿、短臺階、短進尺、弱爆破、強支護、早成環、勤測量”的施工方法。（2）斷層破碎帶地段采用超前小導管或長管棚預注漿、短臺階開挖，開挖完后立即噴射混凝土封閉圍巖。（3）加強坍塌的預測。為保證施工作業安全，及時發現坍塌的可能性及征兆，并根據不同情況采取相應施工方法及控制措施。可采用以下2 種方法對坍塌事故進行預測：一是觀察法。觀察洞內圍巖的受力和變形狀態；檢查支護結構是否發生變形；巖層的節理裂隙是否變大，拱頂或周邊圍巖有無松動掉塊；噴射混凝土是否發生脫落；以及地表是否下沉等。二是一般量測法。按時量測觀測點的沉降、位移，對量測數據進行分析研究，及時發現不正常的沉降、受力、位移狀態及有可能導致坍塌的部位[2]。

3.2.4 機械傷害

為預防機械傷害事故采取如下措施：（1）所有機械設備進場后，設備部負責人會同安全員和使用機械的人員共同進行現場驗收，安全防護裝置不齊全或有其他故障的機械設備退回設備保障部門進行維修和安裝；（2）設備安裝調試合格后按標準要求進行驗收，經項目部組織驗收合格后方能正常使用；（3）操作人員嚴格執行工前檢查制度；（4）機械實行定人定機，經培訓考核合格后持證上崗；（5）施工所用各種機具設備和勞動保護用品需定期檢查、驗收，保證其經常處于良好狀態；（6）嚴禁使用不合格的機具設備和勞動保護用品；（7）嚴禁機械操作手違規施工；（8）機械設備要設專人定期檢查保養；（9）施工作業現場要保持視線良好，照明設備要充足。

4 隧道施工風險預警技術

4.1 構建風險預警系統的基本原則

4.1.1 系統性原則

系統性原則要求將工程施工中的安全風險作為一個整體看待，這是構建風險預警系統的基本原則。隧道工程施工中風險因素較為復雜，因此，必須實施施工活動全過程、全方位管控，這樣才能實現對施工風險的有效管控。

4.1.2 實用性原則

隧道施工風險預警系統的核心目標是及時、準確發現風險因子，并發出預警，以便項目風險管理人員能夠及時采取相應的管控措施。這就要求風險預警系統必須遵循實用性原則，采用的預警技術、方法等應易操作，且可靠性較高。

4.1.3 持續性原則

在隧道工程施工中，風險因素可能存在于施工活動的各個環節，且具有可變性、隨機性、模糊性以及復雜性等特點。因此，要實現對風險因素的準確識別以及管控，必須對施工活動實施全過程、全方位監測，尤其是隧道挖掘、支護施工及其他高風險環節。每次預警過程并非結束，而是下一階段預警的開始，這樣才能有效保障施工安全。

4.2 風險預警流程

隧道施工風險預警系統工作的基本流程為：（1）明確預警對象。所謂預警對象即隧道施工過程中發現的風險因素，只有明確預警對象，才能進行進一步研究。（2）探尋產生警情的原因。在確定預警對象的基礎上對警情進行分析，判斷造成風險的原因，包括人為因素、自然因素。（3）篩選、確定警兆指標。警兆指的是風險發生的跡象或先兆，通過對警兆進行分析，可以基本確定風險類型。（4）確定警限。對風險程度的合理預測稱之為警限，這是風險因素向事故轉化的臨界點，確定警限有助于制定相應的風險管控措施。（5）分別計算單項與綜合預警指標。（6）劃分預警等級，確定警度。根據風險的嚴重程度合理劃分預警等級，本文將預警等級劃分為一般、較大、嚴重3 個等級，系統通過對風險因素的判斷會發出相應等級的預警。風險預警基本流程如圖1 所示。

圖1 風險預警流程圖

4.3 風險預警功能

4.3.1 警報功能

警報功能是風險預警系統的核心功能之一。風險預警系統會對隧道施工全過程實施監測，識別存在的風險因素，并通過對風險因素進行判斷分析發出相應等級的預警信息，以便項目風險管理部門能夠及時進行處理。警報功能不僅能夠準確識別當前存在的風險因素，同時也能通過持續監測風險因素的變化，預測風險發生時間、發生后的后果界限區以及項目承受風險的程度。本項目施工過程中，風險預警系統的警報功能有效預測了未來可能發生的風險事故，及時發出了預警信息，有效保障了施工安全[3]。

4.3.2 矯正功能

風險預警系統的矯正功能指的是對隧道施工過程中的風險因素進行監控及糾錯的功能。風險預警系統的作用不僅僅局限于提醒或預警，同時也能根據施工過程監測獲取的信息對風險因素實施主動、預防性管控，從而在風險因素萌芽狀態將其消除，降低風險因素對施工活動的干擾以及對施工安全的威脅，能夠有效避免因風險事故造成的損失及人員傷亡。

4.3.3 免疫功能

隧道工程施工過程中，風險預警系統指的是對同類或同性質風險及演化危機過程進行預測，或迅速識別稱為隧道群施工風險預警管理的免疫功能。該功能能夠實現對風險因素的有效防范，并提出相應的管理策略，當出現特殊失誤征兆或相同致錯環境時，能準確預測并迅速運用規范手段予以有效制止或回避，并通過對其他類或自身風險進行總結和模擬，預防同樣風險再度發生。

5 結語

綜上所述，公路隧道工程施工過程中，存在的危險源較多，易釀成安全事故，因此，必須制定針對性的處理措施，對潛在危險源進行管控，同時要對施工全過程進行監測，以及時識別風險因素，從而消除風險或控制風險造成的損失。