隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)分析與處理措施

1、12 .隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)分析與處理措施12.1隧道工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)種類國際咨詢工程師聯(lián)合會(FIDIC)在土木工程施工合同條件(簡 稱FIDIC條款)的通用合同條件中對風(fēng)險(xiǎn)問題做了明確的規(guī)定。工程 風(fēng)險(xiǎn)具有一定的偶然性，它一旦發(fā)生，業(yè)主和承包人其中一方或雙方 共同受較大的經(jīng)濟(jì)損失。隧道工程的風(fēng)險(xiǎn)貫穿于隧道建設(shè)的全過程， 本工程就施工組織設(shè)計(jì)而言，風(fēng)險(xiǎn)主要有以下方面：施工前對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況了解得不很準(zhǔn)確。隧道及 地下工程整個結(jié)構(gòu)處于地下(有時還是深層)，其地質(zhì)和水文地質(zhì)狀況 對隧道工程的施工方法、施工支護(hù)、施工管理，乃至以后的運(yùn)營管理， 關(guān)系極大。但目前的勘探方法和手段都很難在施工前將圍

2、巖狀況掌握 得一清二楚。作為隧道設(shè)計(jì)、施工前提的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的 不準(zhǔn)確性，極可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件和招標(biāo)投標(biāo)合同與現(xiàn)場實(shí)際情況發(fā)生 差異，從而帶來難以預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。施工中發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，如由于塌方、涌水、爆破、用電和通風(fēng) 設(shè)施等出現(xiàn)的安全問題。具備風(fēng)險(xiǎn)意思，作好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，采取風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避對策是隧道施工組 織管理的重要方面，是保證隧道工程安全、順利竣工的關(guān)鍵。12.2風(fēng)險(xiǎn)分析與處理措施針對本工程的特點(diǎn)，考慮到施工中的不確定因素給隧道施工帶來 很多的不安全因素。一方面需要搞好安全管理，如加強(qiáng)安全教育，強(qiáng) 化安全意識，落實(shí)安全責(zé)任制等，另一方面要切實(shí)強(qiáng)化隧道施工中的 安全技術(shù)，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與規(guī)避機(jī)制，完善

3、隧道施工組織管理。12.2.1常見不良地質(zhì)條件的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策A洞口淺埋段地表覆蓋層厚度小于隧道跨度時，即覆跨比小于1時，為淺埋隧 道。本工程隧道洞口位置淺埋段。a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測淺埋段隧道施工易引起地面下沉、開裂，造成地面變形、失穩(wěn)甚 至破壞等。b規(guī)避對策采用分部開挖方法。隧道施工采用微臺階、或短臺階，當(dāng)?shù)?質(zhì)情況較差時采用眼鏡法、CD法或CRD法施工。開挖前先施工超前錨桿或超前管棚。當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況較差、圍巖 破碎時應(yīng)先進(jìn)行地表注漿。采用控制爆破技術(shù)，將爆破振動速度控制在規(guī)定的允許值之 內(nèi)。加強(qiáng)隧道開挖后的支護(hù)。視隧道圍巖情況，采用系統(tǒng)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)然后噴混凝土。或采用鋼格柵支護(hù)。圍巖強(qiáng)度較差時，施

4、做 1015 cm厚的混凝土支護(hù)。加強(qiáng)施工監(jiān)測。地表沉降量的監(jiān)測；地表建筑物情況監(jiān) 測；爆破震動監(jiān)測；圍巖收斂變形量測；施工支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測。B斷層破碎帶a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測采用地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)測、預(yù)報(bào)。洞內(nèi)超前鉆探預(yù)報(bào)。即在開挖工作面采用水平鉆機(jī)向隧道前 方打超前鉆孔探測。b規(guī)避對策開挖前先施工超前錨桿或超前管棚等對圍巖進(jìn)行預(yù)加固。圍 巖破碎時應(yīng)先進(jìn)行預(yù)注漿，改良圍巖。開挖后的施工支護(hù)應(yīng)加強(qiáng)，視斷層的圍巖破碎情況，采用系 統(tǒng)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)然后噴混凝土。或采用鋼架(或格柵鋼架)支護(hù)。按設(shè)計(jì)進(jìn)行永久性混凝土襯砌支護(hù)；或采用鋼筋混凝土襯砌;以及增加襯砌混凝土厚度，提高襯砌混凝土強(qiáng)度等級。襯砌后及早行回填灌漿。12

5、.2.2常見地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策A巖爆a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測巖體準(zhǔn)強(qiáng)度評價法4 = *5( W式中：。七一巖體準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度，MPa；。一巖體單軸抗壓強(qiáng)度，MPa； C一巖體(現(xiàn)場)縱波傳播速度，m/s；pm一巖石(室內(nèi))縱波傳播速度，m/s。pd當(dāng)Ot80MPa時，可能發(fā)生嚴(yán)重巖爆。地應(yīng)力測試法以周邊最大切向應(yīng)力。0與巖體抗壓強(qiáng)度。隹斷，即用兩者比來推斷。當(dāng)d = 0c/002 5時發(fā)生強(qiáng)巖爆。山體自重應(yīng)力推算巖爆的臨界深度自重應(yīng)力。尸YH臨界深度其=好?3 -湖r% =-如為泊松比；K為系數(shù)，據(jù)圍巖表面應(yīng)力狀態(tài)而定，街=0.19,0.29, 0.38, 0.40挪威分類當(dāng)。/。1=52 5或。/。

6、1=0 330 16時，為輕微巖爆；當(dāng)。/。12 5或。/。10 16時，為強(qiáng)烈?guī)r爆。其中氣、。廣。1分別為巖體準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度、巖體單軸抗壓強(qiáng)度、 最大主應(yīng)力。b規(guī)避對策巖爆多發(fā)生在埋藏很深、整體、干燥和地質(zhì)堅(jiān)硬的巖層中， 當(dāng)設(shè)計(jì)文件有該類地質(zhì)時，應(yīng)提前防衛(wèi)。(2 )巖爆多發(fā)生在新開挖工作面及其附近，以頂部或拱腰部位為 多，這些地方是防范巖爆傷人的重點(diǎn)部位。超前釋放孔。在掌子面自拱部至邊墻打超前釋放孔。超前周邊預(yù)裂爆破松弛。采用松動爆破、超前鉆孔預(yù)爆法， 先期將巖層的原始應(yīng)力釋放一些，以減少巖爆發(fā)生的可能性或避免大 的危險(xiǎn)。巖面噴灑水濕潤。即向開挖的巖石表面噴射高壓水沖洗，預(yù) 先釋放部分能量。錨桿

7、掛網(wǎng)。爆破開挖后及時向拱頂及邊墻噴射混凝土，加設(shè) 錨桿和鋼筋網(wǎng)，減少巖層暴露時間和巖爆發(fā)生的次數(shù)。(7 )及時清撬。巖爆發(fā)生時，有的石塊暫不落地，呈搖搖欲墜之 勢，要及時清撬。增加防護(hù)鋼棚。巖爆發(fā)生范圍內(nèi)的機(jī)械設(shè)備要增加防護(hù)鋼棚， 工作人員要配戴鋼盔及防彈背心。巖爆高發(fā)期，即有片石彈射狀、爆炸拋擲狀的強(qiáng)烈?guī)r爆發(fā)生 時，機(jī)械設(shè)備及人員要撤出巖爆區(qū)域，躲避巖爆。B巖溶a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測當(dāng)隧道穿越可溶性的巖層時，則可能遇有巖溶，本標(biāo)段存在巖溶 地質(zhì)災(zāi)害。洞內(nèi)超前預(yù)報(bào)。采用TSP202地質(zhì)雷達(dá)預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)。洞內(nèi)超前鉆探預(yù)報(bào)。即在開挖工作面采用水平鉆機(jī)向隧道前 方打超前鉆孔。b規(guī)避對策小型溶洞的處理堵塞。位于隧

8、道底部位置的小溶洞，采用換填片石、干砌片石、 漿砌片石回填壓實(shí)?；虿捎盟淼赖装辶和ㄟ^。位于隧道邊墻位置的小溶洞，采用漿砌片石封堵，加強(qiáng)混凝土 襯砌封閉。拱部以上溶洞，視溶洞的巖石破碎程度，采用噴錨支護(hù)加固，加設(shè)護(hù)拱防護(hù)，拱頂回填漿砌片石或干砌片石壓漿固結(jié)。規(guī)模較大溶洞處理跨越。簡支梁跨越；棧橋跨越；拱橋跨越；邊墻拱跨越；整體 浮放支托跨越。支頂加固。支承墻加固；支承柱加固；拱橋支頂加固；挖孔樁 支頂加固。巖溶隧道施工。巖溶隧道開挖同軟弱圍巖相似，管棚注漿綜 合預(yù)加固，微震爆破，強(qiáng)化初期支護(hù)。隧道施工采用微臺階或短臺階， 圍巖地質(zhì)條件較差時采用眼鏡法、CD法或CRD法施工。C突涌水a(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測超前

9、探孔。用風(fēng)槍或鉆孔臺車進(jìn)行鉆孔，鉆孔長度為5m以上。采用地質(zhì)雷達(dá)檢測。b規(guī)避對策引排水。查明溶洞或暗河水源流向及其與隧道位置關(guān)系，用 涵洞、暗管、暗溝、泄水洞、開鑿引水槽、鋪砌排水溝等。堵水。溶洞或暗河的流水量不大，有其它出口或有分支，采 用注漿堵水。隧道反坡排水。利用抽水機(jī)配以管道排水，分段設(shè)置固定泵 站和集水井。固定泵站與開挖面之間設(shè)置臨時移動泵站，用潛水泵抽 水至固定泵站的集水井。12.2.3隧道施工中常見慣性事故的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策隧道施工中常見的慣性事故多為隧道坍塌、爆破作業(yè)、施工用電 安全以及爆破后危石傷人等。A隧道塌方a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測在碎裂結(jié)構(gòu)地層中，巖塊間互相擠壓，開挖后失穩(wěn)，局部塊

10、 石坍塌。噴層大量開裂，噴混凝土質(zhì)量、厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。薄層巖體在構(gòu)造運(yùn)動作用下，形成小褶曲，錯動，巖層層狀 劈裂，層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。巖層軟弱相間或有軟弱夾層，有地下水作用，軟弱面強(qiáng)度降 低或軟弱層泥質(zhì)充填物較多。隧道穿越斷層或各種堆積體，開挖后，容易引起坍塌。由于地下水的浸泡、軟化等作用，加劇巖體的失穩(wěn)而坍塌。洞內(nèi)圍巖變形異常，變形速度加大。b規(guī)避對策采用圍巖“預(yù)加固”技術(shù)，即通過打超前管棚，預(yù)注漿加固 圍巖，提高圍巖的性能指標(biāo)?；蛘卟捎眯龂姽盎蝾A(yù)切槽，減少圍巖變 形。做好排水。在施工前或施工中，均應(yīng)采取可行的防排水措施， 盡可能將地表水引排，不滲入隧道中。選擇正確的開挖方法。

11、采用臺階法、短臺階法、中壁法、眼 鏡法等技術(shù)進(jìn)行隧道開挖。加強(qiáng)初期支護(hù)。增加噴射混凝土的厚度；加密加長錨桿;增設(shè)鋼筋網(wǎng)或使用噴射鋼纖維混凝土；采用或者加密鋼架。加強(qiáng)圍巖量測。發(fā)現(xiàn)圍巖變形或異常情況，及時采取緊急措 施處理。按設(shè)計(jì)進(jìn)行永久性混凝土襯砌支護(hù)；采用鋼筋混凝土襯 砌；增加襯砌混凝土厚度；改變襯砌斷面形式(如直墻變曲墻等)； 提高襯砌混凝土強(qiáng)度等級。B爆破事故a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測爆破器材受潮或失效。起爆方法不正確。(3 )爆破網(wǎng)路聯(lián)結(jié)不正確。b規(guī)避對策選用安全的爆破器材。采用微差爆破。盲炮處理。距盲炮炮口間距不小于30 cm處，另打平行炮 眼重新裝藥爆破；用木制或竹制工具，將盲炮炮眼的大部分填塞物

12、 掏出，用聚能藥包起爆；若起爆網(wǎng)路未受破壞，導(dǎo)爆索或?qū)П苷?常，仍能起爆者，可聯(lián)線起爆；所用炸藥為非抗水類炸藥，向孔內(nèi) 灌水，使炸藥失效；當(dāng)電力起爆發(fā)生盲炮時，須立即切斷電源，將 爆破網(wǎng)路短路。C施工用電事故a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測電壓突然降低。電壓忽高忽低，不穩(wěn)定。電氣設(shè)備不能正常工作。(4 )用電常見的事故為漏電、短路、觸電等，發(fā)生率較高，危害 較嚴(yán)重。(5 )施工中變壓器的安全。b規(guī)避對策編制臨時用電方案，確定變壓器容量、導(dǎo)線截面和電器開關(guān) 類型等。采用“三相五線制”線路及兩級保護(hù)系統(tǒng)，或?qū)恿€路與 照明線路分設(shè)。電力線路與建筑物的距離要符合最小安全距離的規(guī)定。變配電場所及自備發(fā)電機(jī)要按規(guī)范要求做好安全防護(hù)及接 地、防雷防護(hù)。機(jī)電設(shè)備安裝漏電保護(hù)器，或接零保護(hù)。(6 )施工用電的安裝、維修或拆除等由專業(yè)電工完成，并與用電 的技術(shù)復(fù)雜程度相適應(yīng)。D施工設(shè)備事故a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(1)施工過程中出現(xiàn)設(shè)備故障不能及時處理。b規(guī)避對策(1)定期作好施工設(shè)備的維護(hù)和檢修。(2)作好各班交接工作中的設(shè)備使用情況記錄，及時檢修或更換。E危石a風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測隧道穿越斷層或破碎帶，開挖后，易形成危石。爆破作業(yè)不當(dāng)，裝藥量過多。處理危石不當(dāng)，引起墜落，可牽動巖層坍塌。b規(guī)避對策每次炮后清撬巖層表面局部松動的塊石。施作徑向錨桿，進(jìn)行圍巖巖層加固。及時噴射混凝土封閉。避免巖層暴露時間過久，引起