黃和江HUANG He-jiang；芮春明RUI Chun-ming

（①云南云嶺公路工程注冊安全工程師事務所有限公司，昆明 650000；②云南眾云工程技術咨詢有限公司，昆明 650000）

0 引言

近年來，我國基礎設施建設不斷發(fā)展，高速公路建設速度不斷加快，為滿足高速公路線型及行車舒適性等要求，隧道工程的需求量越來越大。隨著高速公路的迅猛發(fā)展，普通的中隧道和長隧道已不能滿足高速公路的需求，現(xiàn)在正在向特長隧道、長大隧道發(fā)展，目前，國內(nèi)在建的和已經(jīng)建成的公路特長隧道已不在少數(shù)。因建設環(huán)境復雜多變、施工條件惡劣、不安全因素變化頻繁、安全事故誘因參差錯落和從業(yè)人員流動變化大等因素，我國公路隧道施工事故發(fā)生的頻率也在逐年上升。多年來隧道工程建設過程中安全事故呈現(xiàn)“易發(fā)、高發(fā)、多發(fā)”等特點，社會影響極大。我國各區(qū)域地形地質(zhì)條件復雜多變，長大、深埋、坍塌、大變形等問題日益凸顯，隧道施工安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)。為加強隧道工程施工安全風險預控管理，有效防范施工安全事故發(fā)生，有效降低隧道施工事故發(fā)生概率，在隧道工程開工前開展隧道工程施工安全風險評估工作，對隧道施工風險進行有效預判，是保障隧道施工安全和工程質(zhì)量必不可少的前置條件。通過隧道工程施工安全風險評估，低風險和中風險的隧道工程，不需或只需采取簡單的風險控制措施；極高風險的隧道工程，則需采取復雜、有效的風險管控措施和技術處理措施將風險降低至可接受的范圍內(nèi)。在施工階段推行隧道工程施工安全風險評估工作，有利于增強隧道風險管理意識，優(yōu)化施工方案，提高施工安全風險辨識和防控能力。

2011 年交通運輸部出臺了《指南》，《指南》的實施和推行，一定程度上提高了工程項目的風險防控意識，加強了施工安全風險管控工作，風險管控效果明顯。但執(zhí)行過程中，仍存在管理程序不規(guī)范、風險評估準確性不高、后期結果應用效果不佳等問題。本文根據(jù)近些年風險評估工作開展經(jīng)驗，針對隧道工程施工安全風險評估工作開展過程中，隧道施工安全總體風險評估結果準確性不高的問題，從隧道施工安全總體風險評估指標體系入手，分析隧道施工安全總體風險評估指標體系的不足及改進措施。

1 總體風險評估指標體系現(xiàn)狀

總體風險評估是以整個隧道工程為評估對象，根據(jù)設計階段設計圖紙?zhí)峁┑乃淼涝O計地質(zhì)、開挖斷面、隧道全長、洞口形式、洞口特征等幾項指標，結合類似結構工程安全事故情況，采用指標體系法靜態(tài)評估隧道工程施工的整體風險，確定其施工安全總體風險等級并提出控制措施和建議。評估結論可為配置工程項目的人員和裝備等資源、決定是否開展專項風險評估等方面提供決策依據(jù)和技術支持，為隧道工程施工安全總體風險進行分級管理提供依據(jù)。

總體風險評估應盡可能收集原有的地質(zhì)勘察、施工圖設計、水文氣象、設計階段風險評估等資料。此外，現(xiàn)場調(diào)查也是重要的工作內(nèi)容，評估小組應對隧道沿線的地形環(huán)境條件、地表水體分布情況、洞口特征、周邊建（構）筑物分布情況等進行詳細調(diào)查，為指標體系的取值提供依據(jù)和參考。

根據(jù)現(xiàn)行《指南》要求，隧道工程施工安全總體風險評估采用的指標體系如表1 所示。

表1 隧道工程施工安全總體風險評估指標體系簡明要素表

根據(jù)《指南》推薦，隧道工程施工安全總體風險大小計算公式為：R=G（A+L+S+C）

計算得到總體風險值R 后，對照表2 確定隧道工程施工安全總體風險等級。

表2 隧道工程施工安全總體風險分級標準表

根據(jù)隧道工程施工安全總體風險評估指標體系表可以看出，隧道工程施工安全總體風險評估主要考慮隧道地質(zhì)情況、開挖段面、隧道全長、洞口形式和洞口特征五項指標，其中地質(zhì)情況主要考慮的是Ⅴ、Ⅵ級圍巖占比、瓦斯含量和富水情況三個方面的因素。瓦斯含量主要考慮的是出現(xiàn)瓦斯的可能性，富水情況主要考慮的是隧道洞身出現(xiàn)涌水突泥地質(zhì)的可能性大小。根據(jù)近年來隧道工程施工安全總體風險評估情況，隧道工程總體風險大小的影響因素較多，目前的指標體系不能全面的、合理的評估出隧道施工安全的總體風險大小，風險評估準確性不高。

2 指標體系的主要不足

2.1 圍巖情況

隧道工程地質(zhì)條件復雜多樣，圍巖變化頻繁。不同的區(qū)域，工程地質(zhì)條件不一樣。目前《指南》中的指標體系主要考慮的是Ⅴ、Ⅵ級圍巖占比。從實際評估情況來看，目前設計上基本沒有出現(xiàn)過Ⅵ級圍巖，最差的圍巖級別為Ⅴ級圍巖。因此，在指標體系中，考慮Ⅵ級圍巖占比對指標體系的評估意義不大。除此之外，還有一些影響隧道工程施工安全的因素未在評估指標體系中考慮，如隧道洞身不良地質(zhì)情況，不良地質(zhì)是由各種地質(zhì)作用和地質(zhì)構造運動等作用而形成的不良工程地質(zhì)情況。在隧道工程施工過程中，如果開挖、支護處理不當，極易引起安全事故，影響質(zhì)量，拖延工期，對隧道工程順利推進造成不利影響。不良地質(zhì)包括高地應力、巖溶、斷裂破碎帶、軟弱黃土地層、膨脹土地層、巖爆、風積沙、富水軟弱圍巖、涌水突泥地層、高地溫地層等，這些也是影響隧道施工安全的關鍵因素和主控因素，直接影響隧道總體風險等級評估的準確性。一些長隧道和特長隧道，Ⅴ級圍巖占比不到20%，但隧道洞身深埋或洞身巖溶發(fā)育，存在大小不一的溶洞，或者是Ⅴ級圍巖連續(xù)長度達到上千米的情況，這些因素都將嚴重影響隧道洞身施工安全，施工風險極大。嚴格按照現(xiàn)有隧道工程施工安全總體風險評估指標體系評估，可能總體風險等級評估結果評估為Ⅱ級（中度風險），這樣的評估結果未能全面、客觀、實際的反應隧道的總體風險等級，導致評估結果不準確。評估結果不能有效的運用指導下一步隧道工程安全施工生產(chǎn)。

2.2 瓦斯含量

隧道開挖穿越煤系地層或油氣層或油氣構造時，貯存在煤、巖體內(nèi)的部份瓦斯就會離開煤、巖體而涌入隧道空間，這種現(xiàn)象稱瓦斯涌出。瓦斯從崩落的煤炭及隧道幫壁、巖層的暴露面上，通過細小的孔隙緩慢而長時間的放出。是隧道瓦斯涌出的主要形式，涌出范圍廣，時間持續(xù)長，數(shù)量相對穩(wěn)定。當煤層或巖層中含有大量瓦斯，隧道揭露時這些瓦斯在一定條件下可能會在短時間內(nèi)突然地大量涌出，稱為瓦斯噴出。如果噴出的瓦斯中還伴有煤粉、煤塊或巖石，則叫做煤（巖）與瓦斯突出。瓦斯噴出和煤與瓦斯突出都是瓦斯涌出的特殊形式，并伴有明顯的動力效應。瓦斯特殊涌出的范圍是局部的，時間過程較短，瓦斯涌出量大，突然性，往往造成極大危害。

地質(zhì)指標中的瓦斯含量，主要考慮隧道洞身地層中是否會存在瓦斯以及瓦斯出現(xiàn)的可能性大小。這一指標過于單一，考慮因素較為片面。大家知道，隧道工程均為地下工程施工，目前公路隧道施工開挖主要還是以傳統(tǒng)的礦山法為主。特別是深埋隧道，圍巖地質(zhì)可能是經(jīng)歷上百年甚至上千年的地質(zhì)構造演變而來，地質(zhì)中含有復雜多樣的成分，有的成分經(jīng)過長時間的變質(zhì)作用很可能產(chǎn)生各種有毒有害氣體。比如，隧道洞身地質(zhì)中存在石膏礦，那么隧道洞身開挖過程中，在石膏礦段落就可能出現(xiàn)二氧化硫氣體。由于隧道洞身圍巖地質(zhì)的復雜性，隧道洞身開挖過程中還可能出現(xiàn)一氧化碳、氮氧化物、硫化氫等有毒有害氣體。這些氣體的出現(xiàn)無疑大大提高了隧道施工的風險。

針對目前指標體系中考慮的瓦斯含量，在隧道過程實際施工過程中，一般情況下隧道洞身開挖遇到煤層可能存在瓦斯的情況，除此之外，其他地質(zhì)條件下出現(xiàn)瓦斯的概率較小，更多的可能還存在其他的有毒有害氣體，有毒有害氣體超標，很可能對施工作業(yè)人員生命安全造成傷害。因此，針對瓦斯含量這一指標，建議擴大范圍，從有毒有害氣體角度考慮，按照有毒有害氣體分類，并根據(jù)含量范圍以量化的方式來確定具體賦值，提高賦值的準確性和評估結果的可信度。

2.3 富水情況

圍巖遇水降級，這已是隧道工程施工的共識。往往很多隧道工程問題，可能大部分都與水的活動和作用有關。隧道工程施工過程中常出現(xiàn)的坍塌冒頂、涌水突泥等，大部分都是由于地表水以及地下水的水力聯(lián)系作用引發(fā)的，特別是涌水突泥，更是與水緊密相關。

在《指南》的評估指標體系中，富水情況指標分類描述主要為隧道洞身是否含有涌水突泥地質(zhì)以及含有涌水突泥地質(zhì)成分的多少，考慮較單一，其本質(zhì)上地下水的預測涌水量也尚未考慮。實際上，隧道洞身發(fā)生涌水突泥，其根源應該考慮兩個因素的影響，一是水的問題，二是地質(zhì)問題。兩個條件同時具備，這才是發(fā)生涌水突泥的基礎。但是，這兩個基礎條件都具備，也不一定發(fā)生涌水突泥。原因在于還要看水的表現(xiàn)。如果水量不大，也不會發(fā)生涌水突泥。如果水量較大，特別是水頭壓力較高的情況下，在水的動力作用下就會開辟出一條地下水排泄的通道，原有的平衡環(huán)境將被打破，發(fā)生涌水突泥。這是涌水突泥發(fā)生的一個簡單機理。由此可以看出，這兩個條件具備以后，再考慮涌水突泥地質(zhì)的地層巖性和工程特性，同時還有含水量的大小，兩個條件組合，才能綜合考慮涌水突泥發(fā)生的可能性，確定最終的風險賦值。因此，單一考慮富水量或者是涌水突泥地質(zhì)判定涌水突泥可能性，這是片面的，不合理的。

2.4 開挖斷面

指標體系中開挖段面指標主要考慮的是分離式隧道的洞身開挖斷面。實際上，分離式隧道洞身開挖，兩洞掌子面的影響是非常小的。但是，小凈距隧道和連拱隧道則不一樣，兩洞掌子面的施工距離對兩洞施工安全影響較大。一般規(guī)定：小凈距隧道先行洞與后行洞掌子面錯開距離應大于2 倍隧道開挖寬度，連拱隧道左、右兩洞開挖掌子面錯開距離宜大于30m。因此，小凈距隧道和連拱隧道左、右洞掌子面距離直接影響隧道施工安全，在開挖段面指標中，未考慮這一因素的影響。

2.5 洞口特征

隧道洞口進洞施工是隧道施工的第一步，也是隧道施工安全控制的重點環(huán)節(jié)，特別是存在嚴重淺埋、偏壓的隧道，或者是涉及運營鐵路、高速公路的隧道洞口，施工安全風險極大?，F(xiàn)行指南將洞口特征分為2 類：一類是隧道進口施工困難，另一類是隧道進口施工較容易。分類過于簡單，在實際評估過程中，首先指標體系本身帶有很強的模糊性，不同的評估人員也帶有很強的主觀性，導致最終的指標體系賦值存在較大差異。主要表現(xiàn)如下：現(xiàn)行指標體系單一從施工便道難易、地形特點等方面考慮，完全不能較為準確、全面地判斷洞口施工的難易程度。在實際施工過程中，洞口與自然坡面交角、埋深、偏壓、洞口是否存在軟基等亦是影響洞口能否安全進洞的關鍵因素。

3 改進措施

①針對圍巖情況這一指標，建議作進一步的細化。綜合考慮高地應力、巖溶、斷裂破碎帶、軟弱黃土地層、膨脹土地層、巖爆、風積沙、富水軟弱圍巖、涌水突泥地層、高地溫地層、Ⅴ級圍巖連續(xù)長度、圍巖強度應力比等不利因素，各項指標進行細化賦值。

②瓦斯含量建議修改為有毒有害氣體。在有毒有害氣體大類下，細化有毒有害氣體的種類，根據(jù)有毒有害氣體含量以及對人體的傷害程度進行量化賦值。從勘察設計階段入手，進一步細化地質(zhì)勘察工作，勘探查明隧道施工區(qū)域的地質(zhì)巖性，明確是否存在有毒有害氣體，如果存在有毒有害氣體應具體列出有毒有害氣體的名稱、大概含量、部位，并在施工圖中明確相應的安全注意事項和處治措施。在評估指標體系中，根據(jù)有毒有害氣體情況和處治的難易程度、成本費用等因素綜合考慮，分類設置取值區(qū)間。

③富水情況建議考慮水量、水壓，同時對涌水突泥地質(zhì)進行細化分類，列出可能發(fā)生涌水突泥的地質(zhì)及圍巖狀態(tài)。通過水和地質(zhì)兩種因素的組合，分別對其進行量化賦值，最終確定富水情況分值。

④開挖斷面應考慮小凈距隧道和連拱隧道掌子面施工錯距的影響。通過工程試驗和實踐經(jīng)驗，初步確定不同掌子面施工錯距條件下，后行洞對先行洞的影響程度、影響形式和影響大小，根據(jù)影響結果分類量化賦值。

⑤洞口特征指標體系應考慮洞口周邊環(huán)境、洞口軸線方向與自然坡面交角、埋深、偏壓、洞口是否存在軟基等因素。洞口鄰近建（構）筑物、既有線、交通道路等，對洞口施工存在影響，造成進洞施工較難。隧道洞口周邊地質(zhì)、水文條件復雜，或者是洞口在匯水區(qū)，進洞施工選擇在雨季等，這些因素都會造成洞口施工困難。除此之外，隧道洞口形式有水平洞、斜井和豎井，建議針對洞口特征單項指標，按上述三類洞口形式分類分別評估，提高洞口評估指標體系的針對性、適用性和可信性。因此，應對洞口特征指標進行細化，根據(jù)不同的影響因素對指標給定不同的取值區(qū)間，制定取值規(guī)則，綜合分析影響因素對洞口施工安全的影響大小，分別進行排序賦值。

⑥在施工過程中，為保證隧道的順利施工，建議引入隧道動態(tài)風險評估。根據(jù)隧道開挖揭露洞身圍巖情況，同時，結合超前地質(zhì)預報結果，如果前方圍巖條件和環(huán)境與設計存在較大出入，通過開展隧道動態(tài)風險評估，進一步評估出隧道前方重大風險源的風險等級。以便更好的指導隧道施工安全生產(chǎn)。如此，不但可以彌補前期勘察設計階段的不足，同時也對施工階段開展的風險評估做了一個有效的補充，更有利于指導現(xiàn)場施工。當然，動態(tài)風險評估開展的前提是準確的研判掌子面和前方圍巖地質(zhì)巖性，確定圍巖分級，這是開展動態(tài)風險評估的主要依據(jù)。

4 結語

隧道工程施工安全風險大，不可控因素較多，施工前進行施工安全風險評估，對施工安全風險進行有效預判，對有效防控和降低施工安全事故的發(fā)生具有重要意義。因此，《指南》中的隧道工程評估指標體系應結合工程實際情況，同時調(diào)研分析各省風險評估工作開展情況和開展過程中發(fā)現(xiàn)的不足和困難，及時進行優(yōu)化、調(diào)整和完善，提高評估結果的準確性，以便運用評估結果更好的指導公路隧道現(xiàn)場施工安全管理。