李寶國(guó)

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 土洞施工安全現(xiàn)狀

1.1 土洞施工簡(jiǎn)述

地下隧洞工程施工中，圍巖堅(jiān)實(shí)系數(shù)一般在0.5～4.0之間，包括松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土和軟石在內(nèi)的地下暗挖工程，稱為土洞施工。

按照施工方法的不同，可分為盾構(gòu)法土洞施工和噴錨暗挖法土洞施工。盾構(gòu)法土洞施工是利用開挖面土壓（水壓）平衡原理，依靠盾構(gòu)殼體防止圍巖的土砂坍塌進(jìn)行開挖、推進(jìn)，并在盾尾進(jìn)行襯砌作業(yè)從而修建隧洞的施工方法。該方法僅有盾構(gòu)推進(jìn)、出土、拼裝襯砌和回填灌漿等工序循環(huán)進(jìn)行，施工相對(duì)簡(jiǎn)單，易于管理，安全生產(chǎn)狀況相對(duì)穩(wěn)定。噴錨暗挖法土洞施工主要針對(duì)松散不穩(wěn)定的土層和軟弱破碎帶，其工藝流程一般包括地層預(yù)加固和預(yù)支護(hù)、隧洞土方開挖與支護(hù)、一次襯砌（噴錨支護(hù)）、二次襯砌（混凝土襯砌）和監(jiān)控量測(cè)等，嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”原則進(jìn)行的隧洞設(shè)計(jì)與施工。

1.2 存在問題

在調(diào)查土洞工程施工項(xiàng)目中，普遍存在以下問題：一是工程項(xiàng)目實(shí)施過程沒有嚴(yán)格按照《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》的規(guī)定編制或?qū)徟踩珜ｍ?xiàng)施工方案；二是開挖面的圍巖大多采取小導(dǎo)管超前支護(hù)及圍巖灌漿的預(yù)加固措施，但對(duì)該工序的過程控制不夠嚴(yán)格；三是大多項(xiàng)目對(duì)隧洞沒有進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控量測(cè)；四是多數(shù)土洞工程項(xiàng)目未嚴(yán)格執(zhí)行開挖與襯砌同步進(jìn)行的設(shè)計(jì)要求；五是由于未及時(shí)進(jìn)行二次混凝土襯砌，隧洞底板土層受地應(yīng)力的作用而向上隆起，造成一次支護(hù)的鋼拱架底拱失穩(wěn)，從而引起隧洞側(cè)頂拱圍巖產(chǎn)生位移，最終導(dǎo)致隧洞塌方事故。

2 原因分析

一是參建各方安全意識(shí)不強(qiáng)或?qū)Π踩R(shí)了解不全面，導(dǎo)致國(guó)家相關(guān)安全規(guī)定的執(zhí)行情況大打折扣。二是部分行業(yè)預(yù)算定額嚴(yán)重滯后于建筑市場(chǎng)的價(jià)格水平，而承包商為了生存不得不虧本經(jīng)營(yíng)，一些類似于監(jiān)控量測(cè)不能產(chǎn)出實(shí)物工程量的工作，常處于被動(dòng)局面。三是為避免工序交叉，減少干擾，可能會(huì)在保證工程質(zhì)量的前提下，選擇不當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案，不按國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。例如：襯砌與開挖不同步施工，沒有采取措施及時(shí)預(yù)防土洞底部隆起，消除側(cè)頂拱變形坍塌的安全隱患，未能有效控制傷亡事故的發(fā)生。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 加強(qiáng)安全管理

安全管理是一個(gè)涉及參建各方的系統(tǒng)化工程，施工前建議由項(xiàng)目法人牽頭，召集設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位，結(jié)合工程實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行全面安全培訓(xùn)教育。通過教育培訓(xùn)，提高參建各方的素質(zhì)水平。同時(shí)制定切實(shí)可行的安全管理方案，并在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)格執(zhí)行。

3.2 合理估算工程造價(jià)

目前，施工單位大多數(shù)是通過激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來獲得施工任務(wù)的。施工單位在項(xiàng)目招投標(biāo)階段往往參考行業(yè)預(yù)算定額進(jìn)行投標(biāo)報(bào)價(jià)，參與市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)。由于一般情況下行業(yè)預(yù)算定額已落后于市場(chǎng)價(jià)格，加上施工單位經(jīng)常會(huì)選擇低價(jià)中標(biāo)，施工單位在建筑市場(chǎng)上往往處于弱勢(shì)地位，合同條款中還會(huì)約定許多不利于施工單位的限制性條款，讓施工單位來承擔(dān)工程實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于上述情況，建議項(xiàng)目法人以工程質(zhì)量與人員安全為根本出發(fā)點(diǎn)，尊重市場(chǎng)客觀規(guī)律，合同的簽訂與執(zhí)行盡可能做到公平合理。讓施工單位能獲取一定數(shù)量的經(jīng)濟(jì)利益，確保在工程實(shí)施過程中安全費(fèi)用的足額投入。

3.3 合理選擇施工工藝

土洞段或砂礫石洞段的開挖，由于地質(zhì)構(gòu)造松散，不能采用爆破的施工方法，如果不能使用盾構(gòu)法施工，只能采用人工配合小機(jī)具（如風(fēng)鎬）的施工方法開挖，此類隧洞開挖關(guān)鍵是超前支護(hù)、邊挖邊噴錨支護(hù)，并及時(shí)進(jìn)行二次混凝土襯砌施工。

3.3.1 洞臉邊坡加固處理

土洞開挖施工首先應(yīng)在洞臉邊坡外側(cè)修筑漿砌塊石截排水溝，并作為永久性的排水設(shè)施，盡可能減少地表水對(duì)洞臉邊坡的侵蝕破壞作用。然后進(jìn)行洞臉開挖，最后對(duì)洞臉土邊坡進(jìn)行掛網(wǎng)錨噴施工，錨桿采用普通砂漿全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿，鋼筋網(wǎng)規(guī)格為直徑6.5~8 mm，間距20 cm×20 cm，噴射混凝土采用C25混凝土。

3.3.2 洞口加固施工

洞口加固一般采用注漿小導(dǎo)管超前加固和明拱加固方式。

注漿小導(dǎo)管加固施工：首先在隧洞開挖邊線外布設(shè)1～2排注漿小導(dǎo)管，作為進(jìn)洞施工超前支護(hù)使用，并與明拱鋼筋相焊連，然后對(duì)小導(dǎo)管進(jìn)行注漿。

明拱加固施工：一般在洞口澆筑一定長(zhǎng)度（3~5 m）的混凝土明拱，結(jié)合注漿小導(dǎo)管穩(wěn)固洞臉，增強(qiáng)洞臉土坡自身支撐能力，提高掌子面和拱頂?shù)姆€(wěn)定性，為順利進(jìn)洞創(chuàng)造有利條件。明拱一般采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，也可采用鋼拱架配合鋼筋網(wǎng)噴射混凝土施工。明拱施工完成后，將明拱與邊坡相接處用噴射混凝土填筑密實(shí)。

3.3.3 土洞開挖施工

土洞開挖循環(huán)進(jìn)尺控制在0.8～1.0 m之間。施工中根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化調(diào)整施工參數(shù)，力求使施工進(jìn)度和支護(hù)效果維持在最佳狀態(tài)。

土洞開挖視斷面大小，一般采用全斷面開挖或?qū)Ф词介_挖方式。全斷面開挖時(shí)應(yīng)在第一個(gè)循環(huán)開挖結(jié)束后，立即噴2~5 cm厚的混凝土封閉洞身巖面，作為臨時(shí)支護(hù)；然后立即進(jìn)行系統(tǒng)錨桿和鋼拱架支護(hù)，并鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)；再進(jìn)行超前錨桿（或小導(dǎo)管）施工；最后進(jìn)行噴射混凝土施工。施工中必須注意將鋼拱架與初噴混凝土面之間的間隙噴射飽滿并達(dá)到密實(shí)。依次進(jìn)行下一循環(huán)施工。

3.3.4 土洞二次襯砌施工

首先應(yīng)根據(jù)隧洞洞徑的大小，設(shè)計(jì)側(cè)頂拱襯砌臺(tái)車，設(shè)計(jì)時(shí)臺(tái)車下方要盡可能留下較大的通行空間；其次依據(jù)襯砌臺(tái)車下部通行空間的大小選擇開挖渣土的運(yùn)輸工具；然后在開挖掌子面與側(cè)頂拱襯砌臺(tái)車之間，設(shè)計(jì)一座適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)式鋼結(jié)構(gòu)棧橋。棧橋的長(zhǎng)度以兩個(gè)襯砌單元的長(zhǎng)度再加上2 m左右為宜。這樣就可以做到開挖與襯砌同步進(jìn)行，不僅減少了土洞塌方風(fēng)險(xiǎn)，而且能節(jié)約工期、減少施工管理費(fèi)，達(dá)到既保證施工安全又提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3.4 土洞施工預(yù)防塌方措施

3.4.1 塌方原因分析

造成土洞塌方的原因主要有以下方面：一是土質(zhì)圍巖自穩(wěn)時(shí)間短，來不及完成噴錨支護(hù)會(huì)不同程度的引起塌方；二是一次支護(hù)掘進(jìn)時(shí)上下導(dǎo)洞掌子面相距較長(zhǎng)，違反施工方案要求時(shí)會(huì)形成塌方現(xiàn)象，即一次支護(hù)掘進(jìn)上下導(dǎo)洞距離拉得太長(zhǎng)；三是初噴混凝土終凝時(shí)間過長(zhǎng)，造成塌方。

3.4.2 塌方處理

對(duì)塌方量不大的部位，鋼拱架內(nèi)緣裝鋼模支撐，用濕噴法對(duì)塌方部位噴注混凝土；如塌落體高0.5 m以上，需預(yù)埋“灌漿管”，并在鋼拱架外緣加裝適量型鋼作為縱向水平支撐。噴注混凝土達(dá)7 d以上齡期強(qiáng)度后進(jìn)行縫隙灌漿。塌方體高度較高時(shí)，一般采用超前小管棚結(jié)合鋼拱架支撐的方法逐步通過。

3.4.3 塌方事故預(yù)防措施

塌方事故的預(yù)防措施可采取縮短鋼拱架間距或根據(jù)地質(zhì)條件變化情況決定；避免上下導(dǎo)洞開挖掌子面相距過長(zhǎng)，嚴(yán)格按既定的施工方案施工；加密超前錨桿（或小導(dǎo)管），環(huán)向間距可根據(jù)圍巖情況縮小至0.3 m；在開挖輪廓面形成后迅速初噴2～5 cm厚的薄層混凝土，可稍微改善拱頂?shù)淖苑€(wěn)狀況；噴混凝土材料中速凝劑的選用一定要滿足工程要求，盡量縮短混凝土的終凝時(shí)間；采用上述控制措施可控制大的塌方現(xiàn)象的出現(xiàn)，減少一般塌方事故的發(fā)生。