【摘要】本文以棋盤山隧道進洞施工為實例，介紹了在淺埋、偏壓、軟土隧道復雜地質條件下，如何應用風險評估和風險管理的理論，采用噴錨支護、管棚施工、超前小導管預支護、三臺階臨時仰拱法等新工法，結合監(jiān)控量測和超前地質預報的結果動態(tài)施工，成功規(guī)避了雨季隧道進洞施工的各種風險事件。

【關鍵詞】淺埋隧道；風險管理；管棚；三臺階臨時仰拱法

1、工程概況

新建貴陽至廣州鐵路（以下簡稱“貴廣鐵路”）棋盤山隧道位于廣西壯族自治區(qū)賀州市平桂區(qū)境內(nèi)，隧道全長2378m，進出口里程分別為：DK568+902、DK571+280，為單洞雙線高速鐵路隧道，設計速度目標值為250km/h，預留進一步提速條件，線間距為4.8m。棋盤山隧道穿越石灰?guī)r孤山，地表巖石裸露，溶溝溶槽發(fā)育。隧道進口表層為第四系粉質黏土、黏土，層厚7.9～13.4m，硬塑，基巖面附近為軟塑。基巖為泥盆系上統(tǒng)榴江組（D3l）灰?guī)r，弱風化。地下水以基巖風化裂隙水為主。進口段殘坡積黏土層較厚，基巖面較陡，基巖面附近多軟塑，穩(wěn)定性較差。隧道區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候，常年氣候溫和濕潤，雨量充沛，四至九月暴雨較為集中，為汛期。汛期雨量集中。夏季長而炎熱，冬季短偶有奇寒，降雨量充沛但分布不均，有明顯的干濕兩季之分。多年平均降雨量1316.9mm～1497.7mm，最大日降雨量201.3mm～236.6mm。

2、風險因素識別

風險識別主要依據(jù)隧道施工設計圖中“棋盤山隧道風險評估及對策措施設計表”和鐵道部頒發(fā)的《鐵路隧道風險評估與管理暫行規(guī)定》（鐵建設[2007]200號）中的“表4.6.3礦山法施工風險因素核對表”、“表4.6.4洞口段隧道施工風險因素核對表”、“表4.6.7-1～4、”“表4.6.8”等風險因素核對表。風險評價方法主要依據(jù)鐵道部頒發(fā)的《鐵路隧道風險評估與管理暫行規(guī)定》（鐵建設[2007]200號）中的“4.2鐵路隧道風險分級和接受準則”相關內(nèi)容。

3、風險分析及風險對策措施

按照評估結果，本隧道風險事件均為高度風險，屬于不可接受范圍，需采取針對性的措施將風險降低至可接受或可忽略范圍。相關對策如下，并在施工過程中細化處理措施并認真落實，以期最大程度地降低風險至可接受范疇。

4、風險控制

為了保證順利進洞，局指揮部、項目部及監(jiān)理單位多次召開專項會議，根據(jù)現(xiàn)場實際情況發(fā)展，針對可能出現(xiàn)的各類風險進行討論分析，并制定了相應的對策，動態(tài)控制施工階段的風險。

4.1邊仰坡支護。隧道進口邊仰坡開挖時正好趕上雨季開始，已經(jīng)無法避開。連日大雨使得山體水滲流相當嚴重，便道泥濘不堪，如不抓緊進行邊仰坡支護那么已經(jīng)開挖出來的邊仰坡必定會失穩(wěn)滑塌，對施工造成嚴重安全隱患并影響工期。洞頂截水溝距邊仰坡開挖線邊緣5m以外，已經(jīng)砌筑完成，項目部馬上組織隊伍在邊仰坡上架起腳手架，用彩條布先將邊仰坡全部遮蓋，分片支護。邊仰坡全部采用噴錨網(wǎng)防護，錨桿采用φ22砂漿錨桿，L-4m，間距1.5×1.5m，梅花型布置；噴射混凝土采用10㎝厚C25網(wǎng)噴混凝土，鋼筋網(wǎng)采用φ6，網(wǎng)格25×25㎝。洞口開挖出露地質發(fā)現(xiàn)，表層為棕紅色黏土，比較松散，下部為褐黃色粉質黏土，軟塑且不透水，兩種黏土之間黏結性并不好，發(fā)生部分滑塌，為了把風險降低到更小，把滑塌部分清理掉后，采用6m小導管地表注漿，間距0.5×0.5m，然后焊接雙層φ8鋼筋網(wǎng)片，用噴射混凝土將滑塌部分全部填充封閉。

4.2洞口段超前長管棚預支護。洞口黏土吸水后發(fā)生膨脹，強度迅速下降，毫無自穩(wěn)能力，決定采用40mφ108超前長管棚預支護，為以后進洞施工降低了坍塌的風險。長管棚導向墻采用C20混凝土澆筑，內(nèi)設2榀I18工字鋼架，鋼架外緣焊接φ140導向鋼管，環(huán)向間距為40㎝，鋼管軸線與襯砌外緣線夾角1°～3°，鋼管采用隔孔鉆進，奇數(shù)號采用鋼花管，注水泥漿，偶數(shù)號采用鋼管，用M10水泥砂漿充填，以增強管棚強度。施工過程中先打設鋼花管，然后打設鋼管，以便檢查鋼花管的注漿質量。管棚鉆孔過程中技術人員全程跟蹤控制，詳細記錄，通過分析鉆進速度及渣樣等提前了解掌子面前方的地質情況，起到了超前地質預測預報的作用，為指導以后的施工做好了充分準備。

4.3三臺階臨時仰拱法（四步）。管棚施工完后，采用挖掘機配合人工開挖的方式進行施工，可有效控制斷面的超欠挖。。針對拱部極易掉塊，隧道沉降變形難于控制，極易發(fā)生涌泥涌水坍塌的困難，通過專家分析論證，大膽采用三臺階臨時仰拱加設豎向中隔壁施工。4.3.1施工工序：4.3.1.1（1）利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道及中隔壁超前支護。（2）開挖①部。（3）施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，架立鋼架及I18臨時鋼架，并設φ50鎖腳錨管。（4）導坑底部噴20cm厚混凝土，施作①部臨時仰拱，安設I18橫撐。（5）鉆設系統(tǒng)錨桿后復噴混凝土至設計厚度。4.3.1.2（1）開挖②部。（2）施作②部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，架立鋼架，并設φ50鎖腳錨管。（3）導坑底部噴20cm厚混凝土，施作②部臨時仰拱，安設I18橫撐。（4）鉆設系統(tǒng)錨桿后復噴混凝土至設計厚度。4.3.1.3根據(jù)監(jiān)控量測結果分析，拆除I18臨時拱架。4.3.1.4（1）在滯后于②部一段距離后，開挖③部。（2）導坑周邊部分初噴4cm厚混凝土，架立鋼架。（3）鉆設系統(tǒng)錨桿后復噴混凝土至設計厚度。4.3.1.5（1）在滯后于③部一段距離后，開挖④部。（2）初噴4cm厚混凝土，架立鋼架。（3）隧底周邊部分噴混凝土至設計厚度。4.3.1.6灌筑部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）。4.3.1.7利用襯砌模板臺車一次性澆筑部襯砌（拱墻襯砌一次施作）。

4.3.2應用本工法應堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。為確保在施工安全的前提下加快施工進度，我們還對施工工藝進行了細化。一是配合長管棚套打φ42超前小導管注漿對拱部做超前支護；二是嚴格控制每循環(huán)進尺在0.6m左右，即一榀鋼架間距，必要時掌子面噴錨封閉、打設鋼花管引排水以防止滑塌。工序變化之處鋼架（或臨時鋼架）除設鎖腳鋼管外，還采用擴大鋼架拱腳、拱腳墊槽鋼的方法，以確保鋼架基礎穩(wěn)定。鋼架之間縱向連接鋼筋采用八字型布置，交錯鋪設雙層鋼筋網(wǎng)片，以防止拱部掉塊。開挖中臺階時分左右錯開距離并留核心土支撐以減少沉降。三是上、中臺階臨時仰拱快速封閉，拆除時每次不超過10m，下臺階及仰拱緊跟，全斷面盡快封閉成環(huán)，一有條件馬上施作二襯，并予以加強，步步為營，穩(wěn)扎穩(wěn)打。

4.4監(jiān)控量測和超前地質預報。為避免坍塌冒頂、突水、突泥災害的發(fā)生，確保施工安全，將監(jiān)控量測和超前地質預測預報工作納入正常工序。洞口段超前地質預測預報以地質調(diào)查法、地質雷達和水平鉆孔超前探測為主，并實時監(jiān)測洞內(nèi)涌突水和洞外地表變化。通過風險分析，認為初支體系將會整體沉降，其沉降結果不可預知，因此開挖初支提前預留了20cm的變形量并將隧道斷面標高整體提高了20cm，后來監(jiān)控量測數(shù)據(jù)表明初支整體下沉了28cm，除去二襯的5cm預留變形量，還有7cm的富裕量，降低了初支變形侵限換拱的風險。監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)表明，在施作了臨時仰拱后，初支下沉速度明顯降低，而開挖支護中、下臺階和拆除臨時仰拱時，下沉速度又顯著增大，可見臨時仰拱作用之重要。尤其在施工仰拱前，要進行下臺階的開挖、出渣、清底換填、架立鋼架、噴射砼支護、綁扎鋼筋等工序，時間較長，有必要選擇晴天突擊施工并對鋼架接頭加設臨時橫向支撐。

5、殘余風險評估

在及時采取相應的風險對策措施后，隧道的施工風險會相應降低，但不可能完全消除，故在結合初始風險結果和制定對策措施的基礎上，對隧道的殘余風險進行再評估。評估結果見下表：

6、應急預案

6.1應急準備。為確保正常施工，預防突發(fā)事件以及某些預想不到的不可抗拒的事件發(fā)生，在風險分析的基礎上，項目部成立了應急預案領導小組，下設通訊聯(lián)絡隊、技術支持隊、現(xiàn)場保衛(wèi)隊、搶險搶救隊、醫(yī)療救護隊、后勤保障隊，組織人員認真對風險因素進行了識別和評估，有針對性制定出相應的應急措施，積極開展應急知識教育和應急演練，提高現(xiàn)場操作人員應急能力。根據(jù)預案配備了應急資源，包括：救援機械和設備、交通工具、醫(yī)療設備和必備物品、生活保障物資等。并與當?shù)赜嘘P機構建立了正式的聯(lián)系，以便在事故發(fā)生后及時得到外部救援。

6.2突發(fā)事故應急預案。6.2.1隧道冒頂事故。事故發(fā)生后，根據(jù)冒頂范圍的大小和坍塌量的多少，成立若干搶險組輪番作業(yè)。如果人員被埋，要立即組織人員將埋料扒出外運，同時對頂板進行支護并注意觀察，確保搶險人員人身安全。若冒頂范圍不大、坍塌量不多、巖性較穩(wěn)固，則可以在頂板支護后，將埋料扒出，直接通過冒頂區(qū)進入里面救人。若難以順利通過冒頂區(qū)，則要考慮另開掘一條通道，繞過冒頂區(qū)。同時要通過水管、壓風管等向里面供風和食物，并發(fā)出信號，讓被堵人員知道外面已開始營救，堅定他們生存的信心。對救出的幸存者立即用毛巾等捂住眼角，并由醫(yī)護人員進行救護。6.2.2隧道坍塌事故。重大坍塌事故發(fā)生后，立即組織搶險人員到達現(xiàn)場。根據(jù)具體情況，采取人工和機械相結合的方法，對坍塌現(xiàn)場進行處理。搶救中如遇到坍塌巨石，人工搬運有困難時，可調(diào)集大型吊車進行調(diào)運。在接近邊坡處時，必須停止機械作業(yè)，全部改用人工扒石，防止誤傷被埋人員?，F(xiàn)場搶救中，還要安排專人對邊坡、架頭、浮石進行監(jiān)護和清理，防止事故擴大。

7、結束語

通過對棋盤山隧道進口洞口段的施工，我們增加了淺埋偏壓隧道的風險控制經(jīng)驗，首先必須充分了解水文地質資料及隧道圍巖狀況，結合現(xiàn)場實際情況，作出風險評估，然后制定完整的施工技術方案，并根據(jù)量測數(shù)據(jù)和超前地質預報及時調(diào)整施工方案，動態(tài)控制風險，此外還要結合專項應急救援預案，做好人員組織、技術、物資、機械的儲備，預防風險的發(fā)生。

參考文獻

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵建設[2007]200號 鐵路隧道風險評估暫行規(guī)定[S].北京：人民鐵道出版社.

[2]鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院.TZ 204-2008 鐵路隧道工程施工技術指南[S].北京：中國鐵道出版社，2008年.

作者簡介

陳鵬.出生年月：1982年8月.男.單位：中鐵十四局集團第二工程有限公司.技術職稱：工程師.從事工作：鐵路施工技術與管理.