山嶺隧道新奧法施工坍塌事故預(yù)防及應(yīng)急管理

1、山嶺隧道新奧法施工坍塌事故預(yù)防及應(yīng)急管理MountaintunnelconstructionbyThenewAustrianTunnelingMethodcollapseaccidentpreventionandemergencymanagement摘要：近年來，山嶺隧道施工坍塌事故多發(fā)，危害極大，本文通過分析山嶺隧道新奧法施工坍塌事故發(fā)生的原因，有針對性地提出事故預(yù)防措施，并就施工現(xiàn)場如何規(guī)范隧道坍塌事故應(yīng)急管理進(jìn)行了探討。Abstract:inrecentyears,tunnelconstructioncollapseaccidentfrequentlyoccurs,theharmisgr

2、eat,thisarticlethroughtheanalysisoftunnelconstructionbyThenewAustrianTunnelingMethodcollapsecauseoftheaccident,putforwardthepreventionmeasuresoftheaccident,andhowtoregulatethetunnelcollapseaccidentemergencymanagementoftheconstructionsiteisdiscussed.關(guān)鍵詞：山嶺隧道施工事故預(yù)防應(yīng)急管理Keywords:mountaintunnelconstructi

3、onaccidentpreventionandemergencymanagement.近年來，山嶺隧道施工坍塌事故多發(fā)，危害極大。根據(jù)鐵道部安全生產(chǎn)事故通報(bào)信息，2006年至2008年，三年間鐵路建設(shè)工程發(fā)生安全生產(chǎn)傷亡事故49起，死亡123人，其中山嶺隧道施工傷亡事故18起，死亡71人，其中坍塌事故8起，占山嶺隧道施工傷亡事故起數(shù)44%死亡31人，占山嶺隧道施工事故傷亡人數(shù)44%根據(jù)國家安監(jiān)總局網(wǎng)站事故統(tǒng)計(jì)信息，2009年至2011年，三年間全國共發(fā)生較大以上山嶺隧道施工傷亡事故26起，死亡115人，其中坍塌事故17起，占事故起數(shù)65%死亡44人，占死亡人數(shù)38%從以上統(tǒng)計(jì)看，山嶺隧道施工傷

4、亡事故占建設(shè)工程傷亡事故比重很大，而坍塌事故又是隧道傷亡事故的首要類型。如何有效的防范隧道施工坍塌事故的發(fā)生，特別是山嶺隧道新奧法施工坍塌事故的發(fā)生，己經(jīng)成為建筑行業(yè)安全生產(chǎn)管理的首要課題。1近十年來我國隧道工程建設(shè)情況2008年，全長18公里的秦嶺終南山隧道建成，是世界上建設(shè)規(guī)模最大的高速公路隧道。2010年，全長27.8公里我國目前最長的山嶺隧道一一太行山隧道貫通，成為中國鐵路隧道建設(shè)史上的重要里程碑。截至2009年底，中國建成的鐵路隧道總長度已經(jīng)超過7000公里，在建鐵路隧道總長約4600公里。到2020年前，我國規(guī)劃建設(shè)5000座鐵路隧道，長度超過9000公里。近十余年來，隨著高等級公

5、路和高速公路建設(shè)的興起，我國公路隧道的建設(shè)速度也很快。截至2010年底，已建成公路隧道有450多座，總長超過120公里，其中長度在1公里以上的有80座，超過4公里的有4座。在水工建設(shè)方面，已建和在建的水工隧洞超過400條，總長約400公里，其中二灘水電站的導(dǎo)流洞長1100米、寬23米、高7.5米，是目前我國建造斷面最大的水工隧洞。經(jīng)過近十年的高速發(fā)展，我國隧道工程總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其他國家。目前，我國已經(jīng)成為全球發(fā)展最快的隧道與地下工程建設(shè)市場，我國的隧道建設(shè)技術(shù)總體上已達(dá)到世界先進(jìn)水平。2 我國山嶺隧道主要施工方法簡介我國幅沿遼闊，地形復(fù)雜，鐵路、公路、水利隧道工程絕大部分屬于山嶺隧道，地

6、質(zhì)條件復(fù)雜，施工條件艱苦。山嶺隧道施工技術(shù)中，礦山法一直占據(jù)主導(dǎo)地位，而隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的不斷發(fā)展，更先進(jìn)更科學(xué)的施工方法不斷涌現(xiàn)，并得到了很大程度的發(fā)展。2.1 新奧法新奧法是新奧地利隧道施工方法的簡稱。由于新奧法在隧道工程的成功應(yīng)用，當(dāng)前已經(jīng)被國內(nèi)外做為隧道結(jié)構(gòu)施工的主要方法。新奧法的理論基礎(chǔ)是最大限度的發(fā)揮圍巖的自承作用，以噴射混凝土、錨桿加固和測量技術(shù)為三大支柱。新奧法已經(jīng)在我國隧道工程中廣泛應(yīng)用，并且引起了礦山法隧道施工技術(shù)在開挖方法、施工技術(shù)和隧道設(shè)計(jì)理念方面的重大變革。2.2 掘進(jìn)機(jī)法采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道施工的方法，稱作掘進(jìn)機(jī)法。全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)是國家統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)名稱，又被稱作隧

7、道掘進(jìn)機(jī)或隧洞掘進(jìn)機(jī)，簡稱掘進(jìn)機(jī)。掘進(jìn)機(jī)法具有快速、經(jīng)濟(jì)、安全、巖層適應(yīng)性好的優(yōu)良特點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，全斷面掘進(jìn)機(jī)的理論基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)和制造工藝仍有較大的改良空間，處于發(fā)展和完善的階段。因此，在我國隧道施工技術(shù)的發(fā)展中，改進(jìn)全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)為主要趨勢。2.3 盾構(gòu)法應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道施工地方法稱為盾構(gòu)法。盾構(gòu)機(jī)是在軟土、軟巖和破碎含水層中的隧道工程施工時(shí)，進(jìn)行開挖和襯砌的一種專業(yè)機(jī)械設(shè)備。在我國現(xiàn)有隧道工程的施工中，盾構(gòu)技術(shù)已經(jīng)全面進(jìn)入了閉胸式盾構(gòu)的發(fā)展階段，在土壓平衡式盾構(gòu)的應(yīng)用中已經(jīng)相當(dāng)廣泛。發(fā)展研究適應(yīng)性較強(qiáng)、功能較多、可以適應(yīng)不同地質(zhì)條件并具有較高施工效率的掘進(jìn)機(jī)成為盾構(gòu)技術(shù)發(fā)

8、展的必然趨勢。2.4 淺埋暗挖法淺埋暗挖法是依據(jù)新奧法的基本原理，在施工中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分調(diào)動圍巖的自承能力，隧道開挖后及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效地抑制圍巖過大變形的一種綜合配套施工技術(shù)，適用于第四系無水土質(zhì)或軟弱無膠結(jié)的砂、卵石等地層修建覆跨比大于0.5的隧道；對于較高地下水位的類似地層，采取灌漿堵水或降水等措施后仍能適用。當(dāng)前，山嶺隧道施工以新奧法為主導(dǎo)，淺埋暗挖法廣泛應(yīng)用于淺埋隧道（鐵路隧道洞頂埋深小于：VI級圍巖3540mV級圍巖1825m、IV級圍巖1014m田級圍巖57m為淺埋隧道。）施工，因地致宜地推廣掘進(jìn)機(jī)法和盾構(gòu)法在長大隧道

9、中使用。3 近年來山嶺隧道新奧法施工坍塌事故統(tǒng)計(jì)分析據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2006年至2011年，國內(nèi)發(fā)生山嶺隧道施工坍塌事故25起（其中人員被困7起），死亡75人，被困57人。按事故發(fā)生部位統(tǒng)計(jì)，其中隧道進(jìn)出口坍塌事故7起（其中人員被困1起），死亡27人，被困8人；洞內(nèi)初支坍塌8起（其中人員被困6起），死亡9人，被困49人；掌子面及臨近初支坍塌8起，死亡28人；其他坍塌2起，死亡11人。從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隧道進(jìn)出口和掌子面及臨近初支坍塌事故是隧道坍塌傷亡事故發(fā)生的主要部位，死亡人數(shù)分別占隧道施工坍塌事故死亡人數(shù)的36%和37%，兩者合計(jì)達(dá)到隧道施工坍塌事故傷亡人數(shù)的73%。如能有效防范這兩個部

10、位坍塌事故的發(fā)生，必將有效防范隧道坍塌傷亡事故的發(fā)生，特別是重特大傷亡事故的發(fā)生。4 山嶺隧道新奧法施工坍塌事故原因分析4.1 隧道進(jìn)出口坍塌事故原因分析4.1.1 隧道進(jìn)出口山體滑坡主要原因（1）邊仰坡坡度過大，缺乏相應(yīng)的防護(hù)措施；（2）進(jìn)出口巖層破碎，缺乏相應(yīng)的加固措施；（3）進(jìn)出口處于淺埋偏壓段，缺乏相應(yīng)的加固措施；（4）未按設(shè)計(jì)施工邊仰坡及防護(hù)措施；（5）未制訂專項(xiàng)進(jìn)洞方案，或不按批準(zhǔn)的方案組織進(jìn)洞施工；（6）進(jìn)出口排水體系不完善，未按規(guī)定組織山體沉降、變形觀測等。4.1.2 隧道進(jìn)出口初支坍塌主要原因（1）初支施工質(zhì)量存在缺陷；（2）未按規(guī)定組織圍巖量測及隧道進(jìn)出口地表沉降觀測；（3

11、）進(jìn)出口二襯施工不及時(shí)等。4.2 隧道掌子面及臨近初支坍塌事故原因分析4.2.1 隧道掌子面坍塌事故主要原因（1）隧道處于不良地質(zhì)段，巖體處于溶洞或斷層、破碎帶，節(jié)理發(fā)育，自穩(wěn)性差，開挖時(shí)不能形成平衡閉合拱；未及時(shí)組織超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，并有針對性地采取輔助工法加固掌子面及周邊圍巖或及時(shí)改變開挖方法；（2）隧道處于淺埋段，超前支護(hù)措施不到位，開挖方法不當(dāng)，地表防護(hù)措施或沉降觀測不到位；（3）爆破設(shè)計(jì)無專項(xiàng)方案，或不按方案組織爆破作業(yè)；（4）初期支護(hù)不及時(shí)；（5）臨近掌子面圍巖變形過大，未及時(shí)處理等。4.2.2 臨近掌子面初支坍塌事故主要原因（1）初支施工質(zhì)量存在缺陷；（2）無圍巖量測專項(xiàng)實(shí)施方案，未

12、明確專職人員、專門隊(duì)伍組織圍巖量測工作；（3）未按規(guī)定施作鎖腳錨桿（管），或鋼拱架牛腿接長不符合規(guī)范要求；（4）仰拱開挖不符合規(guī)范要求；（5）初支變形過大，未及時(shí)處理；（6）未及時(shí)施作二襯等。5 山嶺隧道新奧法施工坍塌事故預(yù)防措施5.1 預(yù)防隧道進(jìn)出口坍塌事故的主要措施5.1.1 從設(shè)計(jì)上采取早進(jìn)晚出的措施，防止破壞隧道進(jìn)出口山體的自然穩(wěn)定；5.1.2 合理確定隧道進(jìn)出口邊仰坡及淺埋段加強(qiáng)措施；5.1.3 制訂并實(shí)施專項(xiàng)進(jìn)出洞方案，合理采用大管棚、小管棚、雙層小導(dǎo)管等超前支護(hù)措施；5.1.4 及時(shí)完善進(jìn)出洞排水體系，加強(qiáng)山體及進(jìn)出口地表沉降觀測，發(fā)現(xiàn)開裂及較大變形及時(shí)處理；5.1.5 適當(dāng)提高

13、進(jìn)出口段初支設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保初支施工質(zhì)量；5.1.6 及時(shí)施作進(jìn)出口段二襯，及時(shí)施作洞門及洞口防護(hù)工程；5.1.7 制定切實(shí)有效的隧道山體滑坡及進(jìn)出口坍塌事故應(yīng)急救援預(yù)案，按照預(yù)案要求，在洞口適當(dāng)位置備好搶險(xiǎn)救援設(shè)備、器材、物資，遇到險(xiǎn)情發(fā)生，及時(shí)響應(yīng)，確保人員和設(shè)備安全。5.2 預(yù)防掌子面及臨近初支坍塌事故的主要措施5.2.1 按照設(shè)計(jì)文件要求編制地質(zhì)超前預(yù)報(bào)專項(xiàng)實(shí)施方案，按照長短結(jié)合以短為主的原則，及時(shí)組織進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，充分掌握前方圍巖的完整性和節(jié)理裂隙發(fā)育情況；5.2.2 編制圍巖量測專項(xiàng)實(shí)施方案，明確專職人員、專門隊(duì)伍組織圍巖量測工作；按照量測計(jì)劃規(guī)定的量測斷面和量測頻率，對隧道

14、進(jìn)行地表沉降、拱頂下沉和周邊位移量測，并及時(shí)繪制時(shí)間位移曲線，進(jìn)行回歸分析，對發(fā)現(xiàn)的異常變形情況及時(shí)反饋，有效指導(dǎo)施工；5.2.3 按照“巖變我變，動態(tài)施工”的原則，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工工法；特別是對軟弱圍巖段應(yīng)采取穩(wěn)定開挖面的輔助施工措施和降低高跨比、改善受力結(jié)構(gòu)、及時(shí)封閉成環(huán)的施工工法；5.2.4 編制專項(xiàng)爆破開挖方案，在軟弱圍巖段執(zhí)行預(yù)裂爆破工藝，淺眼爆破，避免過度擾動圍巖，控制圍巖的松弛變形；5.2.5 及時(shí)調(diào)整施工工序，及時(shí)施作初期支護(hù)，確保二次襯砌和仰拱緊跟掌子面施工，符合安全距離規(guī)定，及時(shí)將初期支護(hù)封閉成環(huán)；5.2.6 必須嚴(yán)格按規(guī)定施作鎖腳錨桿（管），鋼拱

15、架牛腿接長嚴(yán)格按規(guī)范要求施工；5.2.7 仰拱開挖方案必須細(xì)化，嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工；5.2.8 加強(qiáng)初期支護(hù)施工質(zhì)量管理，確保初支質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；5.2.9 制定切實(shí)有效的隧道坍塌事故應(yīng)急救援預(yù)案，按照預(yù)案要求，在洞內(nèi)適當(dāng)位置備好搶險(xiǎn)救援設(shè)備、器材、物資，遇到險(xiǎn)情發(fā)生，及時(shí)響應(yīng)，確保人員和設(shè)備安全。6 山嶺隧道新奧法施工坍塌事故應(yīng)急管理2006年至2011年，國內(nèi)發(fā)生山嶺隧道施工坍塌事故25起，其中人員被困7起，被困57人，通過及時(shí)科學(xué)有效救援，被困人員成功獲救，避免了重大傷亡事故的發(fā)生。然而，近年來也有不少隧道坍塌事故，初發(fā)時(shí)沒有人員傷亡，因搶險(xiǎn)救援不當(dāng)造成傷亡事故。正反兩面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，

16、說明了隧道施工坍塌事故應(yīng)急管理的重要性。有隧道工程施工的項(xiàng)目部必須高度重視隧道施工安全生產(chǎn)事故應(yīng)急管理工作，在開工前認(rèn)真編制隧道施工坍塌事故應(yīng)急救援預(yù)案，報(bào)監(jiān)理單位、建設(shè)單位審批后實(shí)施。6.1.1事故類型和危害程度分析隧道坍塌事故，按發(fā)生部分可分為洞門及邊仰坡坍塌、初期支護(hù)坍塌和掌子面坍塌。IV、V級圍巖地段和特殊地質(zhì)、復(fù)雜地質(zhì)條件隧道及長大隧道，事故發(fā)生的可能性及危害程度很大，常造成群死群傷的重特大生產(chǎn)安全事故，事故救援難度大，極易發(fā)生二次事故。6.1.1 應(yīng)急處置基本原則（1） 準(zhǔn)確評估事態(tài)，搶險(xiǎn)方案積極主動，多個方案并舉，快速有效的原則；（2）全力搶險(xiǎn)與救援安全并重，優(yōu)先搶救人、保護(hù)人，

17、防止發(fā)生二次事故的原則；（3）統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，分級負(fù)責(zé)，團(tuán)結(jié)協(xié)作的原則。6.1.2 組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)（1）應(yīng)急組織體系：應(yīng)建立包括（指揮部）項(xiàng)目部、工區(qū)、作業(yè)隊(duì)三級主要管理人員的應(yīng)急組織體系。（2）指揮機(jī)構(gòu)及職責(zé)：實(shí)行項(xiàng)目部、工區(qū)、作業(yè)隊(duì)三級管理的事故應(yīng)急搶險(xiǎn)組織機(jī)制。項(xiàng)目部設(shè)隧道坍塌事故應(yīng)急救援指揮中心：總指揮由項(xiàng)目經(jīng)理擔(dān)任；副總指揮由項(xiàng)目部主要領(lǐng)導(dǎo)組成，其中第一副總指揮由主管安全生產(chǎn)的副經(jīng)理擔(dān)任；救援總工程師由項(xiàng)目總工程師擔(dān)任。救援指揮部下設(shè)七個工作組：技術(shù)專家組、安全防護(hù)組、物資后勤保障組、醫(yī)療救護(hù)組、警衛(wèi)組、對外宣傳組、綜合組，組長分別由項(xiàng)目各相關(guān)部門負(fù)責(zé)人擔(dān)任，組員由工區(qū)、作業(yè)隊(duì)等有關(guān)人員組

18、成。必須明確指揮中心及各工作組的職責(zé)。6.1.3 預(yù)防與預(yù)警（1）危險(xiǎn)源監(jiān)控方式和方法隧道圍巖變形監(jiān)控。按規(guī)范要求和設(shè)計(jì)要求布設(shè)觀測點(diǎn)，進(jìn)行圍巖變形量測。監(jiān)控量測必須緊跟開挖、支護(hù)作業(yè)，按設(shè)計(jì)布置觀測點(diǎn)，并根據(jù)具體情況調(diào)整和增加量測內(nèi)容。量測數(shù)據(jù)及時(shí)分析，分析結(jié)果及時(shí)反饋。隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)。采取TSP®前地質(zhì)預(yù)報(bào)或長鉆桿鉆進(jìn)探測的方式確定開挖面前方的地質(zhì)情況。對超前預(yù)報(bào)情況進(jìn)行地質(zhì)分析，確定開挖方向前方的圍巖情況，根據(jù)圍巖情況決定是否增強(qiáng)初期支護(hù)或停止掘進(jìn)采取其他補(bǔ)強(qiáng)處理措施。TSP®前預(yù)報(bào)每150-200米測一次,但不適用于破碎圍巖。長鉆桿鉆進(jìn)探測根據(jù)可鉆進(jìn)長度確定探

19、測次數(shù)。(2)預(yù)警行動事故預(yù)警的條件。初期支護(hù)出現(xiàn)滲水突然增大、開裂、有異常響聲、變形在允許范圍但數(shù)據(jù)突然變化；監(jiān)控量測變形曲線異常變化等。預(yù)警分級。預(yù)警按事態(tài)嚴(yán)重程度分為藍(lán)色預(yù)警、黃色預(yù)警和紅色預(yù)警。藍(lán)色預(yù)警：一般事故安全隱患，事故影響施工人員安全，有可能發(fā)生坍塌事故，需要立即處理；黃色預(yù)警：嚴(yán)重事故安全隱患，事故影響施工人員安全并可能影響周邊交通安全，極有可能發(fā)生坍塌事故，需要立即停工處理，撤出施工作業(yè)人員，劃出周邊交通安全警戒線；紅色預(yù)警：重大事故安全隱患，事故影響施工、周邊交通及建筑物安全，可以預(yù)見發(fā)生坍塌事故，需立即組織停工，視可能性進(jìn)行處理，優(yōu)先組織所有可能危及的人員進(jìn)行撤離，設(shè)置

20、安全警戒線，專人組織警戒。藍(lán)色預(yù)警由安全員、施工員發(fā)布；黃色預(yù)警和紅色預(yù)警由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或授權(quán)人發(fā)布。預(yù)警方式?？陬^報(bào)告、電話通知、按響警報(bào)裝置、設(shè)置現(xiàn)場安全警示等。6.1.4 信息報(bào)告程序(1) 工程項(xiàng)目發(fā)生安全事故，事故現(xiàn)場有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)立即報(bào)告項(xiàng)目經(jīng)理，項(xiàng)目經(jīng)理接到事故報(bào)告后，應(yīng)當(dāng)立即報(bào)告單位負(fù)責(zé)人(同時(shí)報(bào)業(yè)主單位)，啟動事故應(yīng)急預(yù)案，組織搶險(xiǎn)救護(hù)，并在2小時(shí)內(nèi)向事故發(fā)生地縣級以上人民政府安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門和負(fù)有安全生產(chǎn)監(jiān)督管理職責(zé)的有關(guān)部門報(bào)告。(2)報(bào)告事故應(yīng)當(dāng)包括下列內(nèi)容：事故發(fā)生單位概況；事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)以及事故現(xiàn)場情況；事故的簡要經(jīng)過；事故已經(jīng)造成或者可能造成的傷亡人數(shù)(包括

21、下落不明的人數(shù))和初步估計(jì)的直接經(jīng)濟(jì)損失；已經(jīng)采取的措施；其他應(yīng)當(dāng)報(bào)告的情況。6.1.6 處置措施(1)隧道坍塌事故搶險(xiǎn)救援處置措施。疏散、清點(diǎn)隧道內(nèi)所有作業(yè)人員，確定塌方位置、被困人員數(shù)量、作業(yè)位置、洞內(nèi)應(yīng)急設(shè)施位置；采取救援電話、人工喊話等方式與被困人員取得聯(lián)系，了解人員傷亡情況，溝通救援信息；打開救生管，或利用其他未被破壞的管道，向被困人員輸送新鮮空氣（氧氣）、水、食物，確保被困人員生命安全；組織技術(shù)專家現(xiàn)場踏勘，研究制訂搶險(xiǎn)救援方案；搶險(xiǎn)救援隊(duì)實(shí)施搶險(xiǎn)救援方案；救出被困人員，現(xiàn)場急救，送醫(yī)院搶救治療。（2）安全注意事項(xiàng)。開掘救生通道采用的施工方法必須確保被救人員安全，應(yīng)視現(xiàn)場情況分別采用不同的掘進(jìn)方法：經(jīng)常檢查救生管道，防止救生管被搶險(xiǎn)工作阻斷：做好防護(hù)，防止掘進(jìn)中坍方造成搶險(xiǎn)人員傷亡。（3）防止衍生事故的發(fā)生。指派專人對周圍圍巖變化情況進(jìn)行24小時(shí)不間斷觀測與量測，及時(shí)采取加固措施，防止二次坍方；調(diào)查事故地點(diǎn)周圍地形、水文、地質(zhì)、氣象情況，做好防排水措施，防止雨水侵入造成塌陷；搶險(xiǎn)人員要做好安全防護(hù)工作。（4）搶險(xiǎn)救援技術(shù)方案和措施的制定與審核。搶險(xiǎn)救援技術(shù)方案和措施應(yīng)