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，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，開挖時不能形成平衡閉合拱；未及時組織超前地質(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；（5）臨近掌子面圍巖變形過大，未及時處理等。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，未及時處理；（6）未及時施作二襯等。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 及時施作進(jìn)出口段二襯，及時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，并及時繪制時間位移曲線，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 及時調(diào)整施工工序，及時施作初期支護(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)及時分析，分析結(jié)果及時反饋。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小時不間斷觀測與量測，及時采取加固措施，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)