馬小鋒，劉赟君，郝存彪

(1.貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測(cè)咨詢有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550014；2.貴州華瑜工程咨詢有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550080)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的大規(guī)模實(shí)施，在巖溶發(fā)育地區(qū)修建的富水高壓山嶺隧道也越來(lái)越多。由于巖溶發(fā)育的復(fù)雜性及隧道施工工藝復(fù)雜性等多種不利因素，山嶺隧道涌水突泥事故屢有發(fā)生，安全問(wèn)題尤為突出。因此，在施工階段針對(duì)山嶺隧道涌水突泥進(jìn)行施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，有助于合理使用多種管理方法和技術(shù)手段對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)實(shí)行有效控制，將此類風(fēng)險(xiǎn)降到可接受水平，確保建設(shè)項(xiàng)目施工期間實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，嚴(yán)防山嶺隧道涌水突泥事故發(fā)生，最大程度的減少事故和危害帶來(lái)的損失。

本文以某公路特長(zhǎng)山嶺隧道為依托，根據(jù)項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)資料以及施工組織內(nèi)容，針對(duì)YK9+900～YK10+100段進(jìn)行涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，提出合理可行的安全對(duì)策措施及建議。

1 工程概況

某山嶺隧道地處貴州高原東北部的武陵山山脈向大婁山山脈過(guò)度的斜坡地帶，為分離式特長(zhǎng)隧道，右幅隧道起訖樁號(hào)為YK6+755～YK12+180，長(zhǎng)5 425 m，最大埋深約534 m。

1.1 主要?dú)庀?/h3>

隧道場(chǎng)區(qū)屬長(zhǎng)江流域之烏江水系，地表水發(fā)育，多為雨源型溪溝；場(chǎng)區(qū)內(nèi)多年平均降水量為1 245.7 mm，最大年降雨量1 749.3 mm，最小年降雨量941.4 mm，年降水量多在1 100～1 400 mm，年內(nèi)降雨量在時(shí)空上分布不均勻，雨季在4～10月，占年降雨量的86%，枯水期(11月至翌年3月)僅占年降雨量的14%，日最大降雨量為185 mm。

1.2 水文地質(zhì)

(1)地質(zhì)構(gòu)造

隧道場(chǎng)區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)。受多期構(gòu)造作用影響，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜多樣，由一束北北東向發(fā)育、大體平行的較緊密褶皺和斷裂組成。擬建隧道依次近似以正交橫穿文新斷層、長(zhǎng)豐背斜及石朝向斜，向斜盆地水文地質(zhì)條件復(fù)雜。隧道中部貫通段位置處于石朝向斜核部，受向斜匯水影響，貫通段存在高壓涌水。

(2)工程地質(zhì)條件

隧道場(chǎng)地主要分布地層為第四系殘坡積層粉質(zhì)粘土、含碎石粉質(zhì)粘土及碎石土；二疊系上統(tǒng)吳家坪組中厚層狀灰?guī)r，中統(tǒng)茅口組中厚層狀灰?guī)r，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育；中統(tǒng)棲霞組灰、灰黑色中厚層狀灰?guī)r、隧石灰?guī)r夾薄層鈣質(zhì)泥巖；中統(tǒng)梁山組灰色砂巖。

(3)水文地質(zhì)

隧道橫穿文新斷層、長(zhǎng)豐背斜及石朝向斜，向斜對(duì)地下水匯聚作用明顯，場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。

①地表水

場(chǎng)區(qū)地表徑流有以下三條：第一條位于隧道進(jìn)口段右側(cè)約200 m，為地表水及溶洞水排泄通道，流量受降雨影響大，常流量55～120 l/s，調(diào)訪汛期最大洪水流量約450 l/s。第二條位于隧道中部YK9+900附近，其水源主要來(lái)自上游某水庫(kù)，旱季流量受上游水庫(kù)及降雨控制，測(cè)時(shí)流量約40 l/s，調(diào)訪最大流量約300 l/s。第三條位于隧道出口外，為雨源型地表徑流，旱季接近枯竭，雨季流量較大，測(cè)時(shí)流量約20 l/s，調(diào)訪汛期流量達(dá)40 l/s。

②地下水

根據(jù)地層巖性及其組合特征、地下水賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，將區(qū)內(nèi)地下水類型分為碳酸鹽巖巖溶水、基巖裂隙水和第四系松散層孔隙水，以碳酸鹽巖巖溶水為主。隧址區(qū)內(nèi)地下水主要靠大氣降水垂直補(bǔ)給。大氣降水向下補(bǔ)給第四系松散土層，并向下伏基巖節(jié)理、風(fēng)化裂隙、溶蝕裂隙、地下巖溶管道運(yùn)移，最后以散流、泉點(diǎn)、地下河等形式排泄。場(chǎng)區(qū)地勢(shì)較高、起伏較大，隧道中部石朝向斜對(duì)地表水及地下水匯聚主要明顯，地下水補(bǔ)給范圍大，補(bǔ)給源較多，隧道開(kāi)挖及防水過(guò)程中易進(jìn)一步誘發(fā)涌水、突泥事故。

1.3 YK9+900～YK10+100區(qū)段情況

該區(qū)段位于隧道中部，處于石朝向斜核部，受向斜匯水影響，地層主要是中厚層狀灰?guī)r，局部夾有鈣質(zhì)泥巖，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，隧道上部存在一地下河，地表有河流，該段為V級(jí)圍巖。

2 山嶺隧道巖溶富水段涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 同類山嶺隧道施工涌水突泥安全事故調(diào)查

山嶺隧道穿越巖溶發(fā)育、富水性強(qiáng)地層，而發(fā)生的涌水突泥事故比比皆是，如京廣鐵路的6 km長(zhǎng)的南嶺隧道，該隧道處于著名的南嶺構(gòu)造帶，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，巖溶極為發(fā)育，地下水富集，地質(zhì)條件十分復(fù)雜；滬昆高鐵的雪峰山1#隧道，該隧道地表巖溶形態(tài)除了普遍發(fā)育有溶溝、溶槽、石牙等外，還有少量的峰叢、洼地及溶蝕溝谷等，地下巖溶形態(tài)則有地下河、溶洞等；京昆高速的泥巴山隧道，該隧道處于龍門山活動(dòng)斷裂帶邊緣，自然地理?xiàng)l件惡劣，地下水豐富，除瓦斯外，集高壓涌突水、大變形、斷層、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害于一身；還有近期云南云鳳高速安石隧道……此類隧道與本論文所列舉具有較大相似性。從單個(gè)事故來(lái)看，事故的發(fā)生存在偶然性，但從大量事故統(tǒng)計(jì)來(lái)看，其發(fā)生是有規(guī)律可循的，對(duì)同類山嶺隧道施工階段出現(xiàn)較大涌水突泥安全事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以看出發(fā)生此類事故的原因主要是如下三個(gè)方面：巖溶發(fā)育、斷層破碎帶等不良地質(zhì)條件，其次水的影響，再次就是人為因素(包括設(shè)計(jì)、施工等參建方技術(shù)實(shí)力、管理水平及安全意識(shí)等等)。

2.2 隧道施工涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)可能性分析

在設(shè)計(jì)文件基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》對(duì)隧道YK9+900～YK10+000區(qū)段進(jìn)行涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)事故可能性評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)分如下。

表1 隧道施工涌水突泥安全事故可能性評(píng)分表

根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》隧道施工區(qū)段涌水突泥事故可能性分值計(jì)算P=γ×B×(A+C))，其中γ是與人的因素及施工管理相關(guān)的折減系數(shù)，根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》進(jìn)行分析計(jì)算，取0.9，計(jì)算得P=14.4，由《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》可知該區(qū)段施工過(guò)程中發(fā)生涌水突泥事故可能性等級(jí)為4級(jí)(很可能)。

2.3 隧道施工涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，考慮隧道施工區(qū)段涌水突泥事故人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失，確定事故嚴(yán)重程度等級(jí)為Ⅲ。

因此根據(jù)發(fā)生的可能性和嚴(yán)重程度等級(jí)采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法可以確定鋼圍堰發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅳ級(jí)(極高)。

2.4 建議

(1)該區(qū)段加強(qiáng)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，采用多種地質(zhì)預(yù)報(bào)方法相結(jié)合的方法，探明前方地質(zhì)情況，提前采取相應(yīng)措施，為開(kāi)挖爆破及初期支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)提供設(shè)計(jì)依據(jù)；

(2)針對(duì)該段進(jìn)行涌水突泥專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)，調(diào)整及完善施工組織設(shè)計(jì)；

(3)該區(qū)段加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理；

(4)制定應(yīng)急方案。

3 結(jié) 論

本文以某公路特長(zhǎng)山嶺隧道為工程背景，對(duì)山嶺隧道巖溶富水段涌水突泥施工安全進(jìn)行了專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得到如下結(jié)論。

(1)結(jié)合隧道地域特性，對(duì)隧道YK9+900～YK10+000區(qū)段進(jìn)行涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為該隧道涌水突泥施工安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)預(yù)控管理提供了依據(jù)。

(2)本隧道在后期的施工過(guò)程中，YK9+932-935段發(fā)生大規(guī)模涌水，經(jīng)測(cè)算，高峰期涌水量達(dá)到14 900 m3/h，好在提前做好了預(yù)案，損失降至了最低。該段涌水突泥事故的發(fā)生較好地印證了初期進(jìn)行的該段涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)論。

(3)此類隧道在巖溶發(fā)育程度、斷層破碎帶和周圍水體情況三項(xiàng)指標(biāo)體系下，即可取得較好的涌水突泥施工安全專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，進(jìn)而指導(dǎo)施工，為同類隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。