楊剛YANG Gang

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100855）

0 引言

巖溶地段施工過(guò)程中出現(xiàn)的坍塌事故、地下水蔓延事故，均會(huì)對(duì)施工人員造成較大的安全隱患[1]。隧道施工過(guò)程，溶洞的實(shí)際情況很難掌握。一般情況下，溶洞大小、圍巖是否穩(wěn)定、洞內(nèi)含水情況、填充物多少等問(wèn)題，均需要進(jìn)行充分判定[2]。針對(duì)溶洞空穴較大的問(wèn)題，予以注漿加固處理；針對(duì)溶洞空穴較小的問(wèn)題，予以回填夯實(shí)處理；針對(duì)圍巖不穩(wěn)的問(wèn)題，予以圍巖支護(hù)處理；針對(duì)地下水較多的問(wèn)題，予以疏排水處理；針對(duì)填充物較小的問(wèn)題，予以清除填充物再注漿加固處理；針對(duì)填充物較大的問(wèn)題，予以直接注漿加固處理。

隧道施工過(guò)程中，掘進(jìn)斷層、碎裂等問(wèn)題的危險(xiǎn)性較大，掌子面無(wú)法了解全部地貌的情況下，隧道施工存在“睜眼瞎”的問(wèn)題。除了巖溶地段本身存在的問(wèn)題之外，隧道開(kāi)挖之后，特殊巖體存在變形、沉降等情況，同樣影響隧道施工安全[3]。當(dāng)溶洞較大較深時(shí)，無(wú)法采用封堵填充等方式，普遍采用加固處理，保證施工安全性[4]。在巖溶地段進(jìn)行隧道施工的過(guò)程中，施工人員可能會(huì)存在意識(shí)偏差，對(duì)圍巖頂部處理敷衍了事，也是危害到施工人員安全的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文研究了巖溶地段隧道施工安全管理關(guān)鍵措施這一課題，為隧道施工安全性提供保障。

1 巖溶地段隧道施工現(xiàn)狀

在進(jìn)行巖溶地段隧道施工的過(guò)程中，施工人員將巖溶分成了洞穴形態(tài)、裂隙形態(tài)、管道形態(tài)等部分[5]。按照巖溶內(nèi)部水量特點(diǎn)，分為水文形態(tài)、穩(wěn)定形態(tài)、突發(fā)形態(tài)等三個(gè)部分。施工過(guò)程中鉆探得到溶洞大小，主要采用填充、注漿等方式進(jìn)行處理。處理情況如圖1 所示。

如圖1 所示，（a）為未經(jīng)過(guò)注漿加固的溶洞，存在填充物，洞中空余部分較大。（b）為已經(jīng)注漿加固的溶洞，洞中空余部分均被注漿填充，能夠保證溶洞的穩(wěn)定性與堅(jiān)固性。巖溶地段施工過(guò)程中，施工人員將注意力投向了溶洞填充部分，對(duì)巖溶水的關(guān)注度不高，導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)較多的安全事故[6]。針對(duì)巖溶地段的地下水問(wèn)題，主要采用疏、堵、排相結(jié)合的方式。在處理過(guò)程中以減少地下水的流失為主要目的。受到實(shí)際溶洞環(huán)境的影響，地下水大多數(shù)進(jìn)行了堵與排的處理，能夠減少地下水的處理工期。此種方式，很容易破壞地下生態(tài)平衡，在施工過(guò)程中出現(xiàn)較大的安全隱患。

2 安全管理關(guān)鍵要點(diǎn)

在施工過(guò)程中，需要對(duì)巖溶地段的地質(zhì)條件與水文條件進(jìn)行充分地探查，再根據(jù)實(shí)際溶洞環(huán)境，制定出施工方案。針對(duì)施工中可能存在的隱患，提前防治與準(zhǔn)備[7]。對(duì)于復(fù)雜的地質(zhì)條件，超前小導(dǎo)管需提前制作，掌子面的測(cè)點(diǎn)與測(cè)線(xiàn)方案提前制定。同時(shí)，將隧道支護(hù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，如表1 所示。

表1 隧道施工支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

如表1 所示，C25 早強(qiáng)噴砼、Ф25 中空錨桿、Ф8 鋼筋網(wǎng)、120a 工字鋼架、C25 混凝土、C25 鋼筋砼、超前支護(hù)等項(xiàng)目需要提前準(zhǔn)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況更換相關(guān)項(xiàng)目。例如，較長(zhǎng)的隧道施工中，C25 早強(qiáng)噴砼可以更換為C30 及以上的噴砼，其他項(xiàng)目均按照實(shí)際情況進(jìn)行更換，確保隧道施工的安全性。

3 巖溶地段隧道施工安全管理關(guān)鍵措施

3.1 明確巖溶地段施工安全管理目標(biāo)

在進(jìn)行隧道施工之前，務(wù)必執(zhí)行安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，制定出合理的安全控制措施，將突泥、突水、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)扼殺在搖籃中。同時(shí)，組織施工人員成立一個(gè)安全小組，組長(zhǎng)為經(jīng)驗(yàn)最為豐富的施工人員[8]。主要項(xiàng)目小組結(jié)構(gòu)為1 名整體把控組長(zhǎng)，1 名協(xié)助組長(zhǎng)進(jìn)行安全管理的副組長(zhǎng)，1 名施工總工程師，1 名測(cè)量隊(duì)長(zhǎng)。再結(jié)合工管部、質(zhì)管部、物料部、試驗(yàn)部、綜合部等安全管理內(nèi)容，建立一個(gè)合理的安全質(zhì)量監(jiān)管制度。安全質(zhì)量監(jiān)管的任務(wù)落實(shí)到每一個(gè)工人頭上，嚴(yán)防施工安全隱患。

3.2 強(qiáng)化施工物資設(shè)備的安全管理

在施工準(zhǔn)備等物資工作中，物資需要合規(guī)合法，并在物資儲(chǔ)備基地進(jìn)行統(tǒng)一收發(fā)。在物資采購(gòu)過(guò)程中，建立一個(gè)統(tǒng)一責(zé)任制，由物料部進(jìn)行采買(mǎi)，采買(mǎi)的物資在進(jìn)入基地時(shí)，將合格證與檢驗(yàn)證進(jìn)行統(tǒng)一檢查。物資進(jìn)入基地之后，隨機(jī)抽取多個(gè)樣品進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)，合格率超過(guò)99%，才能投入使用[9]。在大型機(jī)械使用之前，需要進(jìn)行定期保養(yǎng)與維護(hù)，使用時(shí)再進(jìn)行一次檢查，保證機(jī)械能夠安全使用。在施工過(guò)程中，重大機(jī)械的使用、歸還均需要報(bào)備，使用時(shí)間、使用人、使用次數(shù)均填在管理表中，保證安全責(zé)任落在個(gè)人頭上，進(jìn)一步提高設(shè)備使用安全性。

3.3 加強(qiáng)隧道施工的基礎(chǔ)用電安全保障

除了安全管理目標(biāo)與物資安全管理之外，施工用電管理至關(guān)重要。在施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格執(zhí)行配電要求，所有用電設(shè)備均要求用完即關(guān)閉的制度。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用科學(xué)用電的方式，嚴(yán)禁接入漏電保護(hù)裝置。在總配電箱與開(kāi)關(guān)箱之間必須設(shè)置保護(hù)裝置。除此之外，在施工現(xiàn)場(chǎng)還需要建立用電檢查機(jī)制，電力維修、機(jī)械維修等維修人員需要“持證上崗”，對(duì)于出現(xiàn)過(guò)重大失誤的維修人員予以證件吊銷(xiāo)處理。并對(duì)相關(guān)施工人員進(jìn)行緊急事故演練，避免事故發(fā)生時(shí)不知所措，對(duì)于提升事故逃生率具有重要作用。同時(shí)，在隧道中布置多個(gè)緊急照明燈，避免出現(xiàn)事故時(shí)漆黑一片，無(wú)法逃生的現(xiàn)象發(fā)生，最大程度上提高隧道施工的安全質(zhì)量。

3.4 隧道施工突發(fā)事件預(yù)防與處理

在巖溶地段隧道可能發(fā)生突泥、突水、坍塌等事故，因此，考慮到安全風(fēng)險(xiǎn)因素，在巖溶地段隧道施工前，選擇合理、科學(xué)的頂部空溶洞隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，或者根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)，如錨桿系統(tǒng)設(shè)置在溶洞處圍巖內(nèi)，陶粒混凝土層設(shè)在隧道的溶洞內(nèi)，陶粒混凝土層中設(shè)有錨桿聯(lián)結(jié)鋼筋網(wǎng)，錨桿聯(lián)結(jié)鋼筋網(wǎng)固定在錨桿系統(tǒng)上，陶?；炷翆拥膬?nèi)側(cè)設(shè)有普通混凝土層，普通混凝土層的內(nèi)側(cè)設(shè)有鋼拱架聯(lián)結(jié)鋼筋網(wǎng)，鋼拱架聯(lián)結(jié)鋼筋網(wǎng)內(nèi)側(cè)設(shè)有鋼拱架，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，并且有效減輕拱頂圍巖壓力，減少拱頂下沉。上述描述了事故的預(yù)防措施，但是如果壓力等參數(shù)超過(guò)隧道承載的極限值，隧道施工過(guò)程仍有可能發(fā)生突泥、突水等事故，因此，在遇到突泥、突水、坍塌等事故時(shí)如何高效快速地處理事故也是安全管理的重要組成部分。突泥、突水是巖溶地段隧道施工常見(jiàn)的突發(fā)事故，以此為例說(shuō)明應(yīng)對(duì)措施，從防排水、涌水涌泥的應(yīng)急處置、人員撤離、應(yīng)急救援4 方面應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，其中防排水是在隧道內(nèi)構(gòu)建足夠大的積水區(qū)，按最大涌水量設(shè)計(jì)泵站，另外設(shè)計(jì)兩條排水線(xiàn)路，保障泵站可以連續(xù)作業(yè)；涌水涌泥的應(yīng)急處置是在隧道的重要部位和關(guān)鍵路口設(shè)置可移動(dòng)的擋水墻，阻攔水和泥等；人員撤離是在施工前設(shè)計(jì)撤離路線(xiàn)和撤離方案，施工人員安全培訓(xùn)合格后上崗，并且在施工期間定期開(kāi)展撤離演習(xí)；應(yīng)急救援是在施工前制定應(yīng)急處理方案，在事故發(fā)生后，施工人員按照撤離方案撤離或者進(jìn)入救護(hù)通道，在應(yīng)急人員施救并且安全離開(kāi)后，關(guān)閉擋水墻，避免事故的進(jìn)一步蔓延。

4 實(shí)例分析

4.1 工程概況

為了驗(yàn)證本文分析的關(guān)鍵措施是否具有實(shí)用價(jià)值，本文以X 工程為例，使用本文設(shè)計(jì)的安全管理措施，進(jìn)行管理效果分析。X 工程是高速鐵路修建的重要路段，鐵路主線(xiàn)全長(zhǎng)約180.423km，共存在16 座隧道，單洞總長(zhǎng)約26532m。X 工程所處區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，地層以灰?guī)r為主，是典型的巖溶地段。該地區(qū)大部分巖溶發(fā)育完善，路旁隨處可見(jiàn)各種天然溶洞。本次工程在巖溶地段進(jìn)行隧道施工，全長(zhǎng)約900m。施工從隧道出口端進(jìn)洞，出口段地形坡度較緩，地層產(chǎn)狀170°∠42°，巖層裂隙發(fā)育完善。在施工之前，本工程對(duì)隧道下方情況進(jìn)行雷達(dá)測(cè)試，判斷施工區(qū)域的溶洞發(fā)育情況，測(cè)點(diǎn)測(cè)線(xiàn)布置情況如圖2 所示。

如圖2 所示，工程主要使用掌子面測(cè)試，配備天線(xiàn)為50MHz 與250MHz，采樣頻率為5～8 倍的天線(xiàn)頻率，疊加次數(shù)為512。由于掌子面不夠平整，本文將測(cè)線(xiàn)的間隔布置為2m，每條測(cè)線(xiàn)上存在5 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)之間的間距為40cm，以此保證測(cè)點(diǎn)與測(cè)線(xiàn)之間的穩(wěn)定測(cè)試關(guān)系。測(cè)試回傳的反射頻譜如圖3 所示。

如圖3 所示，反射波頻譜圖特性，判定溶洞內(nèi)填充物的含水量。其中，深度波動(dòng)范圍較大的區(qū)域，說(shuō)明此段溶洞的填充物分布不均勻，可能為可塑～軟塑粘性土，溶腔較大。本文在進(jìn)行隧道施工之前，針對(duì)溶洞段的實(shí)際地質(zhì)特征，進(jìn)行注漿加固處理。開(kāi)挖至YK47+463 時(shí)，進(jìn)行了鉆探作業(yè)，發(fā)現(xiàn)在YK47+452 處存在粘性土，將注漿材料放在小導(dǎo)管中進(jìn)行注漿，小導(dǎo)管的長(zhǎng)度為：

式（1）中，L 為小導(dǎo)管長(zhǎng)度；h 為圍巖高度；?x為圍巖的坍塌角度。施工過(guò)程中，小導(dǎo)管的長(zhǎng)度控制在3.0m～5.5m 之間，根據(jù)圍巖實(shí)際情況進(jìn)行增加或刪減，保證小導(dǎo)管起到應(yīng)用的支撐作用。漿液注入速度為5L/min ～10L/min，注漿壓力控制在1.5MPa 左右，注漿壓力超出1.5MPa 時(shí)，立即停止注漿，穩(wěn)定10min 之后重新注漿，如果注漿壓力仍然超過(guò)1.5MPa，則結(jié)束本次注漿。在整個(gè)隧道施工過(guò)程中，施工安全質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算公式如下：

式（2）中，δk為施工安全質(zhì)量指標(biāo)；S 為出現(xiàn)施工事故的次數(shù)；V 為施工周期；t 為施工事故排除時(shí)間。施工過(guò)程中，安全質(zhì)量指標(biāo)越高，施工安全管理水平越高，超過(guò)90%，即可保證施工安全。

在隧道施工的關(guān)鍵部分安裝擋水墻，擋水墻安裝如圖4 所示。

4.2 應(yīng)用結(jié)果

在上述施工條件下，本文隨機(jī)選取出多個(gè)施工段，編號(hào)為YK47+452～YK47+366。一般情況下，施工段的安全質(zhì)量指標(biāo)在90%以上，施工安全管理水平更佳。本次工程在支護(hù)間距、支護(hù)沉降情況等條件均一致的情況下，對(duì)施工段的安全質(zhì)量進(jìn)行分析。應(yīng)用結(jié)果如表2 所示。

如表2 所示，本文隨機(jī)選取了8 個(gè)隧道施工段，編號(hào)為YK47+452～YK47+366，每個(gè)施工段的地質(zhì)條件不同，超前支護(hù)的布置間距在30cm～65cm 的范圍內(nèi)變化。支護(hù)沉降量要求在2.0mm～5.5mm 的范圍內(nèi)變化，而施工結(jié)束之后，支護(hù)的沉降量在1.2mm～3.5mm 的范圍內(nèi)變化。也就是說(shuō)，隧道施工的整體質(zhì)量較高。在本文隨機(jī)選取出的幾段施工段中，安裝質(zhì)量指標(biāo)始終在98%以上，出現(xiàn)安全事故較少，安全管理水平較高。類(lèi)似機(jī)械故障等小事故也能夠快速排除，在有效的工期內(nèi)完成施工，安全效果更佳，符合本文研究目的。

表2 應(yīng)用結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)，隧道工程增多，受到環(huán)境條件復(fù)雜等因素的影響，使隧道工程施工安全性難以保障。因此，本文研究了巖溶地段隧道施工安全管理關(guān)鍵措施這一課題。從施工安全管理存在的問(wèn)題、管理要點(diǎn)等方面，提出相應(yīng)的安全管理措施。在施工之前，做好地下空間的判定，對(duì)溶洞進(jìn)行注漿加固處理，對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行充分分析，把控整個(gè)施工階段可能產(chǎn)生的安全事故，并在施工之前做好事故處理準(zhǔn)備，真正意義上實(shí)現(xiàn)隧道工程的安全施工。