嚴(yán)志軍

摘要 塌方是公路隧道工程施工中的常見安全事故，文章以資料檢索和個(gè)案研究為基礎(chǔ)，從水文地質(zhì)、施工勘察、工程特點(diǎn)、施工技術(shù)和施工管理等多個(gè)角度入手對公路隧道塌方事故的成因展開深入分析，最終得到隧道塌方事故成因魚骨圖，進(jìn)而建立隧道塌方事故成因評估指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析法進(jìn)行評價(jià)，確定各個(gè)成因的重要程度，明確防控要點(diǎn)，提出針對性的防控建議，旨在為公路隧道塌方事故的防控工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞 公路隧道項(xiàng)目；事故分析；塌方防控

中圖分類號(hào) U458.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）09-0135-03

0 引言

公路隧道施工現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，給隧道施工安全帶來較大風(fēng)險(xiǎn)，稍有不慎就可能出現(xiàn)施工安全事故，其中以隧道塌方最為常見。隧道開挖是一項(xiàng)復(fù)雜而又危險(xiǎn)的工作，施工過程中如果出現(xiàn)塌方往往會(huì)給施工單位帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，有必要深入分析公路隧道塌方的形成原因，得到公路隧道塌方成因的魚骨圖，以此構(gòu)建隧道塌方成因評價(jià)體系，運(yùn)用層次分析法對各成因的重要程度進(jìn)行評估，最終給出針對性的預(yù)防和控制對策。

1 構(gòu)建隧道施工塌方事故魚骨圖

繪制隧道塌方事故魚骨圖之前，首先要對其事故成因進(jìn)行剖析。在文獻(xiàn)檢索和有關(guān)案例調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際情況對造成隧道塌方事故的各種因素進(jìn)行梳理，并分為水文地質(zhì)、現(xiàn)場勘察、工程特點(diǎn)、施工技術(shù)、施工管理5種類型[1]。

1.1 水文地質(zhì)

大多數(shù)隧道塌方都與施工現(xiàn)場水文地質(zhì)環(huán)境有關(guān)，其中地表降雨、圍巖性質(zhì)、偏壓、地下水是最主要的影響因素。隨著圍巖級(jí)別的提高，巖石穩(wěn)定程度降低，滲透性更高，抗風(fēng)化性能變差，因此，在隧道建設(shè)中，圍巖等級(jí)較高的區(qū)域出現(xiàn)塌方的可能性更大。非均勻地貌和巖層等因素會(huì)導(dǎo)致隧道偏壓，產(chǎn)生非均勻荷載作用，特別是在淺埋洞口區(qū)，極易因偏壓引發(fā)塌方[2]。

1.2 現(xiàn)場勘察

施工現(xiàn)場地質(zhì)勘察和工程設(shè)計(jì)缺陷將對以后的隧道施工安全產(chǎn)生很大影響。隧道工程建設(shè)中常見的勘察設(shè)計(jì)問題主要包括地質(zhì)勘察資料不完整、支護(hù)設(shè)計(jì)不合理等。地質(zhì)勘察是隧道工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和運(yùn)營的關(guān)鍵依據(jù)，地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確會(huì)嚴(yán)重影響隧道施工的安全性。

1.3 工程特性

隧道本身的構(gòu)造特征和施工要求是導(dǎo)致隧道塌方的關(guān)鍵因素，其具體體現(xiàn)在兩個(gè)層面：一是隧道結(jié)構(gòu)的埋深，二是隧道的開挖剖面大小。有關(guān)工程研究結(jié)果顯示，埋深較深的隧道工程發(fā)生塌方的比例越大（42.9%），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于埋深較小的隧道工程塌方事故比例（17.1%）。在實(shí)際工程建設(shè)中，隧道開挖剖面范圍越大，其結(jié)構(gòu)受力越復(fù)雜，受外界干擾越嚴(yán)重，因此，出現(xiàn)隧道塌方事故的風(fēng)險(xiǎn)越高[3]。

1.4 施工技術(shù)

在隧道工程建設(shè)中，不合理的施工技術(shù)方案是造成隧道塌方的直接因素。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，施工技術(shù)造成的隧道施工塌方事故主要體現(xiàn)在：施工技術(shù)方案不合理，支護(hù)襯砌方式或時(shí)機(jī)不合理，施工質(zhì)量控制不到位、施工監(jiān)理缺位等[4]。

1.5 現(xiàn)場管理

除了地質(zhì)條件、施工技術(shù)等因素之外，施工現(xiàn)場管理對隧道施工安全的影響也很大。工程實(shí)踐中，隧道施工塌方事故往往和缺乏有效的安全技術(shù)指導(dǎo)、現(xiàn)場管理制度存在漏洞、現(xiàn)場管理混亂、現(xiàn)場安全監(jiān)督缺失等原因有關(guān)[5]。綜上所述，通過對已有的施工塌方事故案例進(jìn)行整理后繪制隧道施工安全事故魚骨圖，具體如圖1所示。

2 隧道施工塌方事故致因評價(jià)

運(yùn)用層次分析法評價(jià)公路隧道施工塌方事故成因的重要性，基本流程如下：

2.1 構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)

以塌方事故成因魚骨圖（圖1）為依據(jù)，構(gòu)建公路隧道塌方事故成因評價(jià)體系，為便于后期開展層次分析，將隧道施工塌方形成原因確定為目標(biāo)層，準(zhǔn)則層則包括水文地質(zhì)、現(xiàn)場勘察、工程特點(diǎn)、施工技術(shù)和現(xiàn)場管理5大類，指標(biāo)就是特定的隧道塌方形成原因，總計(jì)15個(gè)，對每一層次塌方事故形成原因進(jìn)行編碼，具體指標(biāo)體系見圖2。

2.2 權(quán)重計(jì)算方法

建立判定矩陣。組織專家運(yùn)用1～9標(biāo)度法對相同層級(jí)的各項(xiàng)事故成因指標(biāo)進(jìn)行打分，建立指標(biāo)間的判斷矩陣A，得到各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[6]。

通過歸一化處理判定矩陣A，得到相應(yīng)的最大特征值λmax、特征矢量W，同時(shí)檢驗(yàn)矩陣A的一致性。如果判定矩陣A符合一致性要求，則特征向量W就是矩陣A中相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值，如果判定矩陣A不符合一致性要求，則需要進(jìn)行修正[7]。

2.3 計(jì)算結(jié)果

按照上述流程，運(yùn)用層次分析法得到各層級(jí)指標(biāo)權(quán)重，具體計(jì)算結(jié)果見表1。

根據(jù)表1可知：

（1）公路隧道施工塌方事故成因評價(jià)體系中的準(zhǔn)則層的指標(biāo)按權(quán)重照從大到小的順序可排列為施工技術(shù)D（0.288 5）、水文地質(zhì)A（0.236 6）、現(xiàn)場管理E（0.225 4）、現(xiàn)場勘察B（0.133 5）、工程特點(diǎn)C（0.110 5）。

（2）成因指標(biāo)的權(quán)重愈高，說明其在隧道施工塌方中的影響愈大，基于以上研究結(jié)論可知，施工技術(shù)、水文地質(zhì)、現(xiàn)場管理是影響隧道施工塌方的主要因素，而現(xiàn)場勘察和工程特點(diǎn)是次要因素。

（3）水文地質(zhì)因素中各成因指標(biāo)從高到低依次為圍巖巖性0.388 0、地下水含量0.316 9、偏壓0.171 3、地表降水0.120 4。

（4）現(xiàn)場勘察因素中，地勘資料不全或不實(shí)（0.665 6）、支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理（0.332 2）。

（5）在工程特點(diǎn)因素中，隧道開挖剖面權(quán)重（0.665 6）、隧道埋深（0.332 2）。

（6）施工技術(shù)因素中，各成因指標(biāo)從高到低依次為開挖方式不合理（0.329 0）、支護(hù)方式不科學(xué)（0.328 9）、監(jiān)控量測不準(zhǔn)確（0.198 5）、施工缺陷（0.139 0）。

（7）在現(xiàn)場管理因素中，各成因指標(biāo)的權(quán)重從高到低依次為現(xiàn)場管理不嚴(yán)格（0.538 5）、現(xiàn)場檢查不到位（0.296 8）、交底培訓(xùn)力度欠缺（0.162 3）。由此可見，需要對影響較大的成因指標(biāo)采取針對性的防控[8]。

3 防控建議

3.1 采用科學(xué)合理的隧道施工方案

施工方案是隧道施工安全的重要影響因素，施工技術(shù)是否合理對隧道施工安全起到至關(guān)重要的作用。在隧道入口、出口及部分跨越復(fù)雜巖土地段容易出現(xiàn)塌方。隧道工程開挖作業(yè)方式、支護(hù)方式和支護(hù)時(shí)機(jī)必須適應(yīng)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件，因此，必須制定有針對性、有計(jì)劃的塌方事故防控措施，以有效降低隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)[9]。

3.2 建立安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系

施工現(xiàn)場安全與質(zhì)量管理不當(dāng)是導(dǎo)致公路隧道塌方事故的重要原因。在公路隧道建設(shè)過程中，施工現(xiàn)場管理是最重要的一環(huán)，也是確保隧道施工安全的重要手段。

公路隧道塌方事故防控應(yīng)以預(yù)防為重點(diǎn)?；趪?、行業(yè)和地方性法規(guī)及有關(guān)規(guī)定，從施工現(xiàn)場安全管理制度入手，遵循計(jì)劃、效果、反饋、系統(tǒng)性原則開展公路隧道安全施工管理，對隧道施工中的地質(zhì)條件、作業(yè)環(huán)境、施工工藝等展開深入研究，找到每一個(gè)環(huán)節(jié)中存在的弱點(diǎn)，對施工中存在的各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，并對風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行系統(tǒng)評估，最終得到公路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)防控清單，在組織、制度、技術(shù)、應(yīng)急等方面對隧道施工的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效防控。

3.3 落實(shí)監(jiān)控量測

通過施工監(jiān)測能夠獲得隧道結(jié)構(gòu)的變形、周圍圍巖和初期支護(hù)的穩(wěn)定情況，以便對施工現(xiàn)場進(jìn)行安全評估，為后期施工時(shí)機(jī)的確定、施工工藝的優(yōu)化等奠定基礎(chǔ)。

（1）隧道監(jiān)測必須嚴(yán)格按照國家、行業(yè)和地方有關(guān)規(guī)定，并結(jié)合施工現(xiàn)場圍巖條件、隧道規(guī)模、施工工藝和支護(hù)形式進(jìn)行，選取合適的監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測方法，及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行施工監(jiān)測，堅(jiān)持“不測量不入洞，不安全不進(jìn)洞”。

（2）對于初始變形和沉降比較大的情況，監(jiān)測斷面間距較小，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大施工監(jiān)測頻次。

（3）隧道施工監(jiān)測是動(dòng)態(tài)過程，在保證準(zhǔn)確及時(shí)的前提下，應(yīng)及時(shí)向有關(guān)部門報(bào)告監(jiān)測數(shù)據(jù)、變形時(shí)間曲線和評價(jià)結(jié)果，并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，以便及時(shí)調(diào)整施工作業(yè)。如發(fā)現(xiàn)施工安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)立即排除，充分利用隧道監(jiān)測結(jié)果，達(dá)到提高隧道施工安全性的目的[10]。

3.4 提升現(xiàn)場勘察質(zhì)量

隧道施工過程中，現(xiàn)場勘察是確保隧道施工安全的根本。

（1）開展隧道施工勘察和設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)人員要有強(qiáng)烈的質(zhì)量控制觀念，不斷提升勘察和設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，保證勘察結(jié)果與施工圖紙相符，以防止出現(xiàn)無謂的設(shè)計(jì)變更。

（2）加強(qiáng)施工前期準(zhǔn)備工作，保證項(xiàng)目在資金、技術(shù)和時(shí)間上的合理投入，健全和執(zhí)行現(xiàn)場勘察和設(shè)計(jì)質(zhì)量保障制度，按照施工設(shè)計(jì)要求對隧道工程進(jìn)行全面論證和研究，開展“一校、二審”三級(jí)審查，防止出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤和遺漏。

（3）各專業(yè)勘察人員和施工各參與方保持深度溝通，共同確保隧道支護(hù)襯砌的設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)相符，全面提高現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

綜上所述，利用魚骨圖和層次分析法對隧道塌方成因進(jìn)行分析，厘清導(dǎo)致隧道塌方的主要原因，即施工技術(shù)因素、水文地質(zhì)因素是導(dǎo)致公路隧道塌方的主要原因，因此，必須給予重點(diǎn)關(guān)注?？刹扇∫环N更加科學(xué)、更加合理的隧道施工技術(shù)方案，構(gòu)建隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系，認(rèn)真落實(shí)施工監(jiān)測工作，提高施工現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，以有效防控隧道塌方事故的發(fā)生。

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