高愛民

(京沈鐵路客運(yùn)專線京冀有限公司 工程管理部，北京 100071)

1 隧道施工安全概述

鐵路、公路工程具有流動(dòng)性大、臨時(shí)設(shè)施多、施工環(huán)境艱苦等特點(diǎn)，加之目前安全管理人員數(shù)量、施工作業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)等問題，使鐵路工程施工具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。在路基、橋涵、隧道等各大專業(yè)中，隧道工程因作業(yè)環(huán)境差(如有害氣體、潮濕、黑暗、半密閉空間等)、技術(shù)復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)要求高、安全風(fēng)險(xiǎn)高(如存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)、中毒風(fēng)險(xiǎn)、瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)、突涌水風(fēng)險(xiǎn)等)，以及隧道施工空間狹窄、多工序多工種聯(lián)合作業(yè)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，是安全事故頻發(fā)的領(lǐng)域。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[1-9]，以及從國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局網(wǎng)站、各地方安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局網(wǎng)站等收集統(tǒng)計(jì)2005年至2016年間鐵路、公路隧道安全事故案例，在所統(tǒng)計(jì)的事故案例中，塌方事故占總數(shù)的60.9%，可見，由于隧道工程的地質(zhì)特性和工藝特性，塌方是隧道(尤其是洞口段)最容易發(fā)生的事故[10]。

在隧道施工中，洞口段施工是其中最薄弱的環(huán)節(jié)之一。隧道施工的洞口地段，是指隧道進(jìn)口(或出口)附近對(duì)隧道施工有影響的地段，該地段通常因地質(zhì)地形復(fù)雜需要進(jìn)行特殊處理。作為隧道工程的咽喉，洞口地段的地形地貌特征和地質(zhì)特點(diǎn)均對(duì)隧道的施工作業(yè)安全不利。從施工安全的角度來(lái)看，隧道洞口工程具有以下特點(diǎn)。

(1)洞口地段埋深都比較淺，接近于地表，其地層一般比較破碎，多屬堆積、坡積、嚴(yán)重風(fēng)化或節(jié)理裂隙發(fā)育的松軟巖層，穩(wěn)定性較差，極易造成冒頂事故。

(2)如果出現(xiàn)巖層層面坡度與洞門主墻開挖坡度一致的情況，容易產(chǎn)生縱向推滑力，造成洞門坍塌事故。

(3)由于洞口地段埋深多數(shù)比較淺，一旦塌方可能塌穿到地表面，形成塌穿型塌方，不僅危及施工人員安全，而且危及隧道上方及鄰近區(qū)域的地表建(構(gòu))筑物安全。

(4)當(dāng)隧道位于溝谷一側(cè)或傍山時(shí)，往往由于偏壓而產(chǎn)生側(cè)向壓力，容易導(dǎo)致隧道側(cè)向超量變形甚至坍塌。這些特點(diǎn)使隧道洞口地段的施工風(fēng)險(xiǎn)很高，加之隧道進(jìn)洞施工往往是在隧道施工的初期，參建各方還處在施工前期，對(duì)隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)易存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)和不足，這進(jìn)一步加大了風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，加重了事故損失程度。

經(jīng)分析篩選，在統(tǒng)計(jì)的隧道施工安全事故案例中，屬于洞口段的事故占所調(diào)查隧道施工安全事故總數(shù)的52.2%，可見洞口段是隧道施工中的特別重大危險(xiǎn)源。在此，以隧道洞口段施工安全為主題，分析近年鐵路、公路隧道工程洞口段安全事故特點(diǎn)，提出精準(zhǔn)管理思路，以期對(duì)我國(guó)隧道工程建設(shè)安全管理提供參考。

2 隧道洞口段施工安全事故及因素分析

2.1 施工安全事故影響因素分析

基于事故致因與系統(tǒng)安全理論，可以將導(dǎo)致隧道洞口段工程施工安全事故的因素分為5類：地質(zhì)因素、水文氣象因素、工藝與技術(shù)方案因素、施工組織因素和其他因素。

(1)地質(zhì)因素。地質(zhì)因素主要指：①不良地質(zhì)和特殊巖土特征，主要包括巖溶、風(fēng)積沙層、含水砂層、富水軟弱破碎圍巖、膨脹性圍巖、擠壓性圍巖、瓦斯、巖爆、黃土、高原凍土，這一類不良地質(zhì)和特殊巖土，容易造成隧道塌方、冒頂片幫、突水突泥、瓦斯爆炸等；②地形陡峻的地表，這一類特征容易發(fā)生崩塌落石事故、高處墜落傷害、物體打擊傷害等；③順層邊坡等特征，這一類特征的存在容易導(dǎo)致隧道邊仰坡滑坡災(zāi)害事故，如果采用鉆爆法進(jìn)行隧道施工，還可能因爆破振動(dòng)而增加滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)水文氣象因素。水文氣象因素是指氣溫、風(fēng)、霜、雨、雪、地表徑流、地下徑流等。不良的地質(zhì)特征是導(dǎo)致事故災(zāi)害的根本因素，而水文氣象因素的變化會(huì)導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生，如降水引發(fā)滑坡、地表徑流引發(fā)泥石流、氣溫變化使凍土隧道圍巖從穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)等。

(3)工藝與技術(shù)方案因素。工藝與技術(shù)方案因素主要包括所采用工藝流程的科學(xué)性、所執(zhí)行安全專項(xiàng)方案的合理性、所獲取超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性、監(jiān)控量測(cè)的精準(zhǔn)性與實(shí)時(shí)性等。當(dāng)采用的工藝與技術(shù)方案存在缺陷，易導(dǎo)致各類重大安全事故甚至地質(zhì)災(zāi)害。

(4)施工組織因素。施工組織的主體是人，對(duì)于人所存在的不安全行為與不安全狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)，如果不及時(shí)加以消除，可能導(dǎo)致各類事故。編制得再好的施工組織設(shè)計(jì)也需要參建各方的嚴(yán)格執(zhí)行，否則給安全留下事故隱患。施工組織因素主要包括：①安全組織體系，如果安全組織體系不完善[11]、所制定的安全制度有漏洞、安全文化建設(shè)不到位，可能使安全管理人員不具備安全工作精細(xì)化管理的意識(shí)與思想，容易因安全管理工作存在漏洞而使隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)失控；②安全交底，是溝通安全管理人員和安全作業(yè)人員之間的橋梁[12]，如果安全交底內(nèi)容不通俗或書面交底未做當(dāng)面溝通交流，則可能因作業(yè)人員不懂得安全知識(shí)、不掌握安全技能而發(fā)生隧道施工安全事故；③安全教育，如果安全教育不到位、安全技能培訓(xùn)工作缺失[13]，可能導(dǎo)致工人個(gè)體存在不安全的行為，如沒有高處作業(yè)系好安全帶的習(xí)慣、缺乏隧道坍塌逃生避險(xiǎn)意識(shí)等；④監(jiān)理風(fēng)險(xiǎn)，安全監(jiān)理是監(jiān)理工作的一項(xiàng)基本內(nèi)容[14]，如果監(jiān)理人員在安全意識(shí)、安全知識(shí)和安全技能方面有所缺失，則監(jiān)督工作失效，導(dǎo)致隧道施工安全監(jiān)管處于真空狀態(tài)。

(5)其他因素。除上述因素之外，還有一些可能導(dǎo)致隧道施工安全事故的因素，如作業(yè)人員家庭變故、親人離世、身體疾病、心理疾病等，以及地震災(zāi)害、機(jī)械設(shè)備意外性故障(不包括帶病作業(yè))、千年一遇洪災(zāi)等。

2.2 洞口段安全事故統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1 分因素安全事故統(tǒng)計(jì)

按照地質(zhì)因素、水文氣象因素、工藝與技術(shù)方案因素、施工組織因素及其他因素對(duì)洞口段事故案例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(在該項(xiàng)統(tǒng)計(jì)中，對(duì)事故因素的統(tǒng)計(jì)為重復(fù)性統(tǒng)計(jì))，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 分因素安全事故統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，地質(zhì)因素占事故案例總數(shù)的64.6%，說(shuō)明客觀存在的各種復(fù)雜地質(zhì)情況是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要因素。水文氣象因素占事故案例總數(shù)的10.4%，而地質(zhì)因素常通過水文氣象因素起作用，如邊仰坡坍塌往往與降雨有關(guān)。工藝與技術(shù)方案因素占事故案例總數(shù)的14.6%，說(shuō)明部分事故也源于采用了不合理的工藝和技術(shù)方案。施工組織因素占事故案例總數(shù)的52.1%，說(shuō)明施工組織與安全管理工作不到位，沒有做細(xì)做實(shí)，發(fā)生安全事故概率就高。

2.2.2 分類型安全事故統(tǒng)計(jì)

按照邊仰坡坍塌、洞口段洞內(nèi)坍塌、爆炸、高處墜落及其他事故對(duì)洞口段事故案例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 分類型安全事故統(tǒng)計(jì)

從表2可以看出，在隧道洞口段安全事故案例中，邊仰坡坍塌占比最高，為43.8%，坍塌與地表巖土松散破碎、巖石節(jié)理發(fā)育、地形陡峻及人類施工活動(dòng)影響等因素密切相關(guān)；進(jìn)洞后在隧道洞口段坍塌(包括冒頂片幫)占總事故案例的31.3%，坍塌與洞口段埋深淺、地表巖土松散破碎、巖石節(jié)理發(fā)育、偏壓等因素密切相關(guān)；各類坍塌事故合計(jì)占事故案例總數(shù)的75.1%，則在洞口段施工中，預(yù)防各類坍塌事故是安全工作的重中之重。爆炸事故占總事故案例的8.2%，發(fā)生這類事故的原因一般與安全管理工作不細(xì)、《爆破安全規(guī)程》執(zhí)行不嚴(yán)等相關(guān)。高處墜落事故占總事故案例的6.3%，這與作業(yè)人員未嚴(yán)格遵循高處作業(yè)相關(guān)安全規(guī)定相關(guān)。其他事故占總事故案例的10.4%，防止這類事故更需要安全管理人員將安全工作做細(xì)做實(shí)。

2.2.3 分階段安全事故統(tǒng)計(jì)

按照進(jìn)洞前施工準(zhǔn)備階段、進(jìn)洞后洞內(nèi)施工階段、出口階段對(duì)洞口段事故案例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 分階段安全事故統(tǒng)計(jì)

從表3可以看出，盡管進(jìn)洞前的準(zhǔn)備階段時(shí)間不長(zhǎng)，工程量不很大，但該階段事故占案例總數(shù)的22.9%，說(shuō)明準(zhǔn)備階段的事故率較高，而且該階段極易發(fā)生邊仰坡坍塌，事故損失也較大，這就要求施工單位重點(diǎn)關(guān)注，以降低邊仰坡坍塌等事故的發(fā)生概率。進(jìn)洞后洞內(nèi)施工階段事故占總案例數(shù)的35.4%，該階段所發(fā)生的事故多與施工人員的安全意識(shí)不強(qiáng)、對(duì)洞口段存在的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足有關(guān)。出口階段安全事故占案例總數(shù)的41.7%，說(shuō)明出口段的風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視?？傮w而言，進(jìn)口段(包括進(jìn)洞前準(zhǔn)備階段、進(jìn)洞后施工階段)較出口段的安全事故例數(shù)高40%，出口段施工安全事故占比有所降低，這與施工人員的安全知識(shí)、安全技能等有所提高相關(guān)。

2.3 隧道洞口段施工安全風(fēng)險(xiǎn)源分析

根據(jù)前述分析，應(yīng)從隧道工程所處的地質(zhì)狀態(tài)、水文氣象特征、施工組織管理、工藝與技術(shù)方案等方面進(jìn)行分析，并進(jìn)行精準(zhǔn)管控，從而降低風(fēng)險(xiǎn)概率，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

(1)從地質(zhì)狀態(tài)角度看，可能導(dǎo)致隧道安全事故的情況有：隧道所處為巖溶、風(fēng)積沙層、含水砂層、富水軟弱破碎圍巖、膨脹性圍巖、擠壓性圍巖、瓦斯、巖爆、黃土、高原凍土等不良地質(zhì)和特殊巖土；隧道洞口地段地形陡峻、順層邊坡、有滑坡體等；隧道洞口段存在偏壓的情況。

(2)從水文氣象的角度看，可能導(dǎo)致隧道安全事故的情況主要包括：六級(jí)強(qiáng)風(fēng)以上的天氣；冰點(diǎn)氣溫變化的天氣，凍-融天氣；降雨降雪，久旱后降雨或持續(xù)多日降雨；隧道洞口段地表徑流流量大；地下徑流流量大，承壓水。

(3)從施工組織管理的角度看，可能導(dǎo)致隧道安全事故主要包括：①施工前，未核對(duì)施工圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)、毗鄰建(構(gòu))筑物情況是否一致，不一致時(shí)未變更而直接處理；②洞口各項(xiàng)工程與洞口相鄰工程、臨時(shí)工程的統(tǒng)籌安排不當(dāng)，臨時(shí)工程對(duì)洞口巖體穩(wěn)定造成影響；③對(duì)邊仰坡坍塌、地表下沉、地基承載力不足、工作面崩塌、偏壓、滑坡等情況未及時(shí)安排處理或加強(qiáng)防護(hù)；④邊坡、仰坡上方的天溝未及時(shí)施作；⑤洞口開挖及支護(hù)前，未及時(shí)安排清理洞口上方及側(cè)方可能滑坍的表土、灌木及山坡危石等；⑥土石方開挖違反作業(yè)順序要求；⑦管棚鋼管吊裝違章作業(yè)；⑧洞門基礎(chǔ)的地基不堅(jiān)實(shí)，當(dāng)?shù)鼗休d力不能滿足要求時(shí)，未采取加固措施；⑨洞門腳手架妨礙車輛通行；⑩洞門完工后，其周圍邊仰坡受破壞處處理不及時(shí)。

(4)從工藝與技術(shù)方案的角度看，可能導(dǎo)致隧道安全事故的情況有：①在爆破方案中，洞口采用深眼大爆破或集中藥包爆破開挖，或者爆破對(duì)鄰近建(構(gòu))筑物有影響時(shí)，未采取控制爆破技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)；②高陡邊仰坡洞口施工方案中，未設(shè)安全棚、安全柵欄或安全網(wǎng)等；③打樁機(jī)施做抗滑樁的方案中，未確定加固和穩(wěn)定重型機(jī)械的技術(shù)措施；④截排水設(shè)施設(shè)置方案不合理；⑤棄渣方案中，棄渣堵塞排水甚至溝谷河道，或者對(duì)山坡、橋梁墩臺(tái)等造成偏壓。

(5)其他可能導(dǎo)致隧道施工安全事故的情況包括：①施工機(jī)具失穩(wěn)及安全性能缺失、下降；②高處作業(yè)臺(tái)(支)架失穩(wěn)、安全防護(hù)失效；③人工開挖抗滑樁挖孔時(shí)攀爬孔壁上下，無(wú)通風(fēng)設(shè)備，無(wú)防墜物措施；④高處作業(yè)無(wú)施工腳手架和作業(yè)平臺(tái)，或者腳手架和作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)不牢固、無(wú)扶手欄桿。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過對(duì)2005—2016年間鐵路、公路隧道安全事故案例的統(tǒng)計(jì)，可以得出以下初步結(jié)論。

(1)隧道洞口段施工安全事故案例約占隧道施工全過程安全事故案例總數(shù)的一半，說(shuō)明洞口段是整個(gè)隧道施工中的安全防控重點(diǎn)地段。

(2)地質(zhì)因素和施工組織因素是影響隧道洞口段施工安全最為關(guān)鍵的2個(gè)因素，不良地形地貌和水文地質(zhì)狀態(tài)是隧道洞口段施工塌方事故的根本原因，當(dāng)施工組織也存在缺陷時(shí)，隧道洞口段安全事故發(fā)生的概率將大大增加。

(3)在隧道洞口段施工過程中，塌方事故約占事故案例總數(shù)的七成多，說(shuō)明洞口段防止坍塌工作形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

(4)隧道進(jìn)口階段的安全事故比隧道出口階段安全事故多約一半，這與進(jìn)洞前安全意識(shí)不強(qiáng)、安全知識(shí)缺乏、安全技能不高等有關(guān)。

3.2 建議

鑒于隧道洞口段安全風(fēng)險(xiǎn)高，存在諸多重大風(fēng)險(xiǎn)源，建議將風(fēng)險(xiǎn)分析貫穿于隧道設(shè)計(jì)和施工全過程；參建各方應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文氣象等環(huán)境特征及施工現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)隧道工程實(shí)施動(dòng)態(tài)、有效的風(fēng)險(xiǎn)控制和跟蹤處理[15]，施工單位應(yīng)結(jié)合環(huán)境和地質(zhì)條件、施工工藝、設(shè)備、施工水平、經(jīng)驗(yàn)和工程特點(diǎn)等對(duì)施工階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，在施工期間對(duì)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、定期反饋，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)處理措施；監(jiān)理單位應(yīng)參與制訂和監(jiān)督施工階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理工作，并檢查風(fēng)險(xiǎn)處理措施的落實(shí)情況。