李冠辰

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司 150006 ）

0 引言

在進(jìn)行隧道工程施工時(shí)，針對(duì)隧道工程施工塌方風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，能夠使施工人員明確地了解到隧道施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素，并在進(jìn)行施工的過(guò)程中對(duì)于這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行規(guī)避，能夠有效地提升施工方進(jìn)行施工的質(zhì)量，保證施工人員的生命安全，完成施工計(jì)劃的合理規(guī)劃。

1 進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中可能發(fā)生的坍塌事故

1.1 洞口失穩(wěn)坍塌

在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，隧道進(jìn)出口位置的邊坡穩(wěn)定性能夠直接針對(duì)隧道進(jìn)洞施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，這一情況所引起的風(fēng)險(xiǎn)因素主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。首先，如果在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，施工人員在進(jìn)行施工的過(guò)程中擾動(dòng)巖層時(shí)大幅度的削弱了巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，直接導(dǎo)致了隧道洞口發(fā)生了滑移破壞的現(xiàn)象。這就導(dǎo)致了在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，在初始施工階段就發(fā)生了洞口變形的問(wèn)題；第二，在完成隧道的挖掘后，隧道所穿過(guò)的巖體由于地質(zhì)條件的問(wèn)題而發(fā)生了蠕變，這種蠕變會(huì)對(duì)動(dòng)身周?chē)膸r層造成一定的擾動(dòng)，也有可能會(huì)造成隧道洞口失穩(wěn)坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。但是這一類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性與其破壞力相對(duì)而言都比較小，在進(jìn)行施工的過(guò)程中，工作人員可以通過(guò)事前預(yù)防的方式進(jìn)行一定的控制；第三種情況就是可能造成洞口失穩(wěn)坍塌的情況通常情況下是在掩體度過(guò)發(fā)展平穩(wěn)階段后，已經(jīng)開(kāi)發(fā)好的掩體由于沉降變形而導(dǎo)致巖體內(nèi)部發(fā)生了不規(guī)則的裂縫，在圍巖初始沉降后形成了滑動(dòng)面，進(jìn)而引發(fā)了巖體失穩(wěn)，洞口坍塌的情況發(fā)生。

1.2 出現(xiàn)突水事故

在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，突水事故的發(fā)生需要滿足幾個(gè)條件，首先也就是地下水是能儲(chǔ)備巖體間儲(chǔ)備系統(tǒng)，具有一定的應(yīng)變能儲(chǔ)備；第二是指地下水和巖體間的抗突涌能力、突水大小等方面的指標(biāo)由于施工原因或是環(huán)境原因而產(chǎn)生了不同的變化，導(dǎo)致地下含水儲(chǔ)備系統(tǒng)具有了一定的突水能力；第三，是山體的脫水系統(tǒng)以及含水構(gòu)造系統(tǒng)儲(chǔ)備了一定的能量，并且這些系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到了破壞。在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，如果施工人員在進(jìn)行地下開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，對(duì)圍巖應(yīng)力與流動(dòng)狀態(tài)等造成了一定的擾動(dòng)破壞，就會(huì)引發(fā)開(kāi)挖臨空面與巖體含水構(gòu)造之間發(fā)生聯(lián)通，導(dǎo)致掩體陷入臨界狀態(tài)，地下水找到了出口涌向開(kāi)挖區(qū)，也就使突水事故發(fā)生了[1]。

1.3 巖爆現(xiàn)象的發(fā)生

在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，很有可能會(huì)由于施工人員的操作不當(dāng)或是當(dāng)?shù)氐貐^(qū)環(huán)境的特殊而導(dǎo)致巖爆的發(fā)生。巖爆是指巖石的脆性破壞，出現(xiàn)巖爆的原因可能是由于地應(yīng)力的增高、地下工程的埋深較深、地下水含量較低等情況的發(fā)生。在進(jìn)行施工的過(guò)程中，不小心破壞了圍巖的初始應(yīng)力，使初始應(yīng)力不平衡等等情況的發(fā)生。在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，一旦發(fā)生巖爆現(xiàn)象，極有可能造成人員的傷亡，并且會(huì)造成一定的財(cái)產(chǎn)損失。

1.4 其他風(fēng)險(xiǎn)

在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，并不僅僅只有以上幾種風(fēng)險(xiǎn)能夠造成隧道施工塌方的現(xiàn)象發(fā)生，諸如隧道支護(hù)失穩(wěn)、地質(zhì)信息誤判、巖溶等情況的發(fā)生都容易導(dǎo)致睡到在進(jìn)行施工的過(guò)程中出現(xiàn)坍塌的情況，不僅會(huì)造成隧道施工的工期延誤、施工成本增大的問(wèn)題，還很容易造成施工設(shè)備的損害以及施工人員發(fā)生傷亡[2]。

2 隧道施工塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦法

2.1 進(jìn)行層次分析法的應(yīng)用

在進(jìn)行隧道施工塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)程中，進(jìn)行層次分析法的應(yīng)用可以有效的針對(duì)那些由于復(fù)雜問(wèn)題的出現(xiàn)而被影響到的因素以及其本源進(jìn)行研究，并進(jìn)行具體地分析。在進(jìn)行研究的過(guò)程中依照對(duì)應(yīng)的定量信息進(jìn)行使用，從而保證決策的信息化特征，通過(guò)這樣的方式做到同時(shí)為多個(gè)準(zhǔn)則、多個(gè)對(duì)象提供解決問(wèn)題的途徑，即使所面對(duì)的是沒(méi)有結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題，應(yīng)用層次分析法也能夠提供最為直觀快捷的解決問(wèn)題的途徑[3]。

想要進(jìn)行層次分析法的應(yīng)用，首先需要針對(duì)決策問(wèn)題進(jìn)行層次架構(gòu)體系的構(gòu)建，并開(kāi)展對(duì)于這一架構(gòu)體系的構(gòu)造判定，接下來(lái)進(jìn)行層次單排序的檢測(cè)，最后針對(duì)層次排序的一致性進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行隧道施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的環(huán)境過(guò)程中，并不僅僅只有一種因素能夠影響隧道施工，導(dǎo)致隧道施工塌方，在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中還存在著許多無(wú)法得到量化的影響因素，在這樣的情況下，運(yùn)用層次分析法進(jìn)行隧道施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是非常有效的。

2.2 進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)法的應(yīng)用

這是一種模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)法。它能夠?qū)⒍ㄐ栽u(píng)價(jià)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槎吭u(píng)價(jià)。在進(jìn)行隧道工程施工塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)程中，針對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行應(yīng)用，能夠保證評(píng)估結(jié)果的系統(tǒng)性較強(qiáng)，評(píng)估結(jié)果的體現(xiàn)較為清晰，通過(guò)這種評(píng)價(jià)方法所得出的結(jié)論能夠針對(duì)一些難以解決的量化問(wèn)題提出有效的解決方案[4]。

3 隧道工程施工臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估策略

3.1 針對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序進(jìn)行嚴(yán)格的踐行

在進(jìn)行隧道施工前，首先需要針對(duì)隧道施工進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過(guò)科學(xué)合理地評(píng)估，完成對(duì)于隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確定位。在進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)程中，可以采用專家調(diào)查法、水文調(diào)查法以及工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查法三種方式相結(jié)合的辦法進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建立起有效的隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別程序。例如在進(jìn)行L 隧道工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程中，需要進(jìn)行以下三部分的識(shí)別。

首先，由于L 隧道所穿越的地段地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體呈現(xiàn)節(jié)理發(fā)育/較為破碎的現(xiàn)象，且隧道需要穿過(guò)中等富水區(qū)，這增加了在隧道施工的過(guò)程中塌方變形的可能性，也極大地提升了在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中突水事故發(fā)生的可能，另外，由于L 隧道的某一區(qū)段埋深深度約為600 米左右，正處于中、高地應(yīng)力狀態(tài)。因此在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性也極大地提升了。第二，在進(jìn)行輔助坑道的識(shí)別過(guò)程中，工作人員發(fā)現(xiàn)L 隧道的斜井、出口平導(dǎo)等處都存在著斷面，這就意味著在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，非常容易出現(xiàn)變形或塌方的問(wèn)題。第三，在進(jìn)行隧道施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別程序操作的過(guò)程中，還需要針對(duì)目標(biāo)工期進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)對(duì)于《公路工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》這一條例的合理運(yùn)用，針對(duì)工期風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)合理有系統(tǒng)地分析，并建立隧道初始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確認(rèn)表（如圖1 所示）。通過(guò)隧道初始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確認(rèn)表的建立，判斷出該工程的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并且針對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)所產(chǎn)生的原因、造成的后果以及險(xiǎn)源類(lèi)別等信息進(jìn)行總結(jié)，通過(guò)這樣的方式使隧道風(fēng)險(xiǎn)清單能夠完整。

圖1 隧道初始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確認(rèn)表局部

在進(jìn)行了隧道風(fēng)險(xiǎn)清單的整理后，還需要針對(duì)隧道風(fēng)險(xiǎn)清單進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)處理方案的具體制定，從而明確界定相關(guān)的責(zé)任，并且向上級(jí)單位提交風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，使上級(jí)單位進(jìn)行審查，并給出一定的修改意見(jiàn)，從最大程度上降低出現(xiàn)隧道風(fēng)險(xiǎn)的可能性。

3.2 在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中進(jìn)行模擬分析

不僅要在進(jìn)行隧道施工前進(jìn)行隧道風(fēng)險(xiǎn)清單的整理，在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中也需要針對(duì)施工的具體情況進(jìn)行模擬分析，通過(guò)這樣的方式，使隧道工程施工塌方風(fēng)險(xiǎn)的體現(xiàn)較為完整。

例如，在進(jìn)行F 隧道的施工過(guò)程中，F(xiàn) 隧道的圍巖強(qiáng)度為V 級(jí)，這也就意味著在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，如果設(shè)計(jì)師在進(jìn)行規(guī)劃的過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行合理的規(guī)劃，就很有可能會(huì)造成塌方。在進(jìn)行隧道施工過(guò)程模擬分析的過(guò)程中，首先需要針對(duì)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)規(guī)范中所提出的預(yù)期數(shù)值來(lái)進(jìn)行，對(duì)于出之后穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算。并針對(duì)具體的數(shù)據(jù)對(duì)前后不封閉等狀況開(kāi)展結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算（如圖2 所示）。

圖2 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果局部

通過(guò)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，即可針對(duì)隧道施工初期支護(hù)穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中可以針對(duì)具體的問(wèn)題開(kāi)展解決問(wèn)題的相應(yīng)措施。例如，在臨時(shí)支撐被撤除后，應(yīng)當(dāng)立即開(kāi)展對(duì)應(yīng)的二襯矯正，并開(kāi)展對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)；再如，在進(jìn)行中部圍巖挖掘的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行及時(shí)的關(guān)閉；在進(jìn)行巖體爆破的過(guò)程中，還需要針對(duì)爆破展開(kāi)管理，針對(duì)炮孔的地點(diǎn)，炸藥的質(zhì)量等因素行優(yōu)化，最大程度上避免對(duì)于圍巖進(jìn)行不必要的擾動(dòng)等。通過(guò)這樣的方式，保證隧道工程施工塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不僅僅能夠起到進(jìn)行評(píng)估的作用，還能夠降低隧道施工過(guò)程中出現(xiàn)塌方的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 建立完善的風(fēng)險(xiǎn)保障體系

在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，通常帶有較強(qiáng)的不確定性因素。因此，在進(jìn)行施工的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)針對(duì)危險(xiǎn)源管理臺(tái)賬進(jìn)行建立，并在臺(tái)賬中針對(duì)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素的危害程度，責(zé)任人，應(yīng)急預(yù)案等方面進(jìn)行標(biāo)識(shí)與記錄。另外，為了保障隧道施工過(guò)程中的安全性，還需要進(jìn)行巡視與監(jiān)測(cè)方面機(jī)制的完善。通過(guò)對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)、全站儀等設(shè)備的合理運(yùn)用完成對(duì)于隧道現(xiàn)場(chǎng)施工情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并安排技術(shù)人員對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行日常的巡視，并及時(shí)進(jìn)行記錄，從最大程度上保障隧道施工的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，如果沒(méi)有進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，那么就有可能在施工過(guò)程中遇到種種原本可以避免的意外，甚至為施工人員帶來(lái)不必要的傷害。因此在進(jìn)行隧道工程施工的過(guò)程中，針對(duì)隧道工程施工塌方風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行一定的評(píng)估，能夠有效的針對(duì)隧道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制進(jìn)行完善，保障施工人員的安全，也能夠保障隧道施工的整體質(zhì)量。