隧道施工安全管理與風險預警技術研究

楊禮鎧

中國水利水電第十六工程局有限公司 福建 福州 350000

隨著基礎設施的迅速發展，公路隧道的建設也隨之加快，為帶動經濟發展創造了有利的條件。然而，由于隧道施工中的隱患比較多，若不進行有效的管理，將會造成安全和質量問題，影響到工程的可靠性，從而造成嚴重的后果。在隧道施工中，要加強安全管理，要按照項目的特點，嚴格執行管理要求，合理應用風險預警技術，以防止事故的發生。因此，必須對隧道工程的安全管理進行深入的分析，并運用有效的風險預警技術，提高工程質量。

1 項目概況及地貌特征

格魯吉亞喬治亞州哈蘇里境內新建E-60 高速公路 Zemo Osiauri to Chumateleti Lot2 (Km 7+700～Km14+060)，全長6.36km，道路設計為新建雙向4車道，路面采用混凝土路面。設計5條單向隧道，隧道采用NATM法洞挖，分離式雙洞布置，雙洞中心線相距25m，橫向為1m人行道+0.25m硬路肩+3.75m×2行車道+0.25m硬路肩+1m人行道，路面結構為15cm碎石基層，26cm的砼面層。

1#隧道前為丘陵地區，之后為地形較為陡峭的山區。隧道沿線原地面高程約在842m～1009m之間變化。隧道建成后的底板高程從827m抬升至901m。除了洞口段外，隧道最大覆蓋厚度約為101m，位于3#隧道13+080附近；最小覆蓋厚度約為24m，位于1#隧道11+520附近。該設施的主要施工方法如下：

1.1 洞口施工

開洞段前，應對路塹溝槽和邊坡進行防護，防止地表水滲入路塹表面，影響邊坡和洞面的穩定；在開挖過程中，應當與開挖同步進行。當開挖接近洞面時，應預留基底，直至洞拱和長瓶施工完畢。地質坑洞不好，盡量避開雨季施工，隧道鋪設后及時填補。

1.2 開挖方案

隧道按新奧法原理組織施工，施工中堅持超前預報和監控量測，隧道洞挖采用短臺階法施工，臺階長度為10～15m。

P-5-2/P-6-1/P-6-2型隧道（Ⅳ級圍巖）采用機械法開挖，其中P-5-2和P-6-2型預留核心土，采用破碎錘（挖掘機）開挖。P-5-1/Ep-5/P-4-1型隧道（Ⅳ級圍巖）和P-3型隧道（III級圍巖）采用上下臺階法鉆爆法開挖，孔深約為1.2～2m，考慮均為淺孔，采用YT28型氣腿式手風鉆鉆孔。

1.3 超前支護

本項目隧道開挖中所采用的超前支護有φ38長4m和5m的小導管、φ114長12m的大管棚，采用熱軋無縫鋼管。超前大管棚和小導管支護包括封面、布孔、鉆孔安管、注漿四道工序。

1.4 初期支護

挖掘完成后，檢查是否有滲漏，及時對開挖面初噴不小于3cm厚砼封閉巖面，減少與圍巖的接觸時間。初期支護緊跟掌子面，錨桿采用Φ25水泥漿錨桿，圍巖噴射混凝土強度等級為C20/25，Ⅳ級圍巖設置三肢型鋼格柵，每榀鋼格柵由1Φ32和2Φ20主筋組成，2Φ20主筋之間采用若干Φ12短棒（Rod）焊接連接， 1Φ32和2Φ20鋼筋之間采用若干蜘蛛狀鋼筋（Spider）焊接連接。III級、Ⅳ級圍巖掛網為φ6x100x100的鋼筋網，噴射砼厚度100～250mm。

1.5 出碴方案

隧道采用無軌運輸，側卸式裝載機裝車，利用自卸汽車直接運至棄碴場。

1.6 防水板

防水板鋪設在車上，盲排水管與側墻底部的縱向排水管連接，然后水通過橫管進入排水。

1.7 鋼筋

鋼筋在孔外加工，在框架上人工連接鋼筋，現場連接切割好的鋼筋。

1.8 襯砌臺車

液壓整體式襯砌臺車。

1.9 二次襯砌混凝土澆筑

混凝土集中拌制，在車廂內攪拌，擠壓成型，連接振動器和插入式振動器堵塞。曲墻不斷澆水形成一次。將孔放入注射管，注射后噴嘴會很密。有仰拱段為C30/37鋼筋砼，無仰拱為C25/30鋼筋砼。

1.10 仰拱及填充

仰拱超前二次襯砌施作、分段整體灌注。利用仰拱棧橋保持通行。人工配合機械清底，混凝土全幅澆筑，插入式振動器搗實，平板振動器整平。仰拱為C30/37鋼筋砼，仰拱填充為C12/16砼。仰拱填充在仰拱砼強度達到5MPa以上后施作。

1.11 水溝電纜槽

安全加固采用鋼模板和鋼管支撐?；炷林苯硬迦肽＞?，插入的振動器振動。覆蓋物安裝在裝配現場的集中裝配現場。

2 隧道工程施工存在的問題

2.1 安全風險管理體系不完善

在隧道施工過程中，作業隊伍、人員并未將安全風險管理制度與統一的標準有機地結合起來，缺少相應的實施規范，從而增加了項目的風險。由于在施工過程中缺乏對安全風險的管理和風險有效防范，導致了項目的安全風險難以得到保證，從而影響了項目的順利實施。

2.2 地質災害危險性與人為安全意識淡薄

隧道的發展往往受到地質災害、水文等因素的限制，施工難度大，施工環境變化大。比如地面沉降、流沙、管道上升、滑坡、溶洞上升等。如果施工人員沒有足夠的安全知識或意識，會造成巨大的經濟損失或人員傷亡，影響整個工程的進度和質量[1]。

2.3 施工技術的使用管理問題

大型地下隧道需要多種類型的工程和多種施工技術。當多個過程同時或多學科地執行時,應共同制定、協調和實施安全技術管理措施。在采用新技術、新工藝、新設備、新材料時,項目應制定相應的技術措施和使用方法。但在現有的地鐵隧道建設中，現場作業的施工技術管理仍停留在傳統的管理方式，即對施工參數的控制與技術文件的分離，這在一定程度上造成了隧道工程施工技術管理不能較好地滿足施工現狀要求，新的施工技術又不能有效地發揮其技術職能[2]。

3 提高隧道工程安全管理水平的對策

3.1 建立完善的風險預警制度

首先，建立健全的安全管理體系，對施工全過程進行全面的監控與管理，確保工程建設中存在的安全隱患能夠得到及時地發現和處理。在施工作業前，要明確各工作人員的工作職責，并定期對各種機械設備進行定期的檢查、維護、保養，保障設備的工作狀況和安全。其次，要建立健全的風險預警體系。采用常規的施工方式，不但存在著巨大的風險，而且施工效率低下。根據隧道地質破碎的特點，投入濕噴臺車等設備，圍巖封閉采用遠程遙控，降低安全隱患，避免初噴極易塌方的施工安全風險。通過加強安全教育，提高員工的安全意識，提升員工的安全防護能力，將安全風險降到最低[3]。

3.2 建立工程施工風險預警模型

在構建風險預警模型時，充分考慮項目的具體情況，并將監測結果與數據采集層、數據庫層和數據存取層相結合，對模型進行優化。數據收集層是對數據進行綜合并輸入到數據庫中的；數據層能夠對信息進行分類存儲，利用信息技術等手段對所獲得的信息進行分析，從而進行風險分析和預警。數據存取層是利用 GIS技術對已處理過的信息進行可視化顯示，并利用 GIS技術對其進行預警，從而為安全處理提供了支撐?？梢允癸L險預警模型更好地發揮其功能，同時也能確保信息的及時[4]。

3.3 優化風險預警平臺功能

3.3.1 收集及整理監測數據

采集的監控數據可以進行實時處理，確保實時和準確的數據，以確保平臺的實時性?？筛鶕こ虒嶋H情況，采用手工或機械的方法進行數據采集，大部分工程都可以采用計算機輸入，這樣可以大幅度提高工作效率，并能實現動態輸入。在采集數據時，必須對數據進行識別，如果有過時的信息混入，會影響系統的工作效率，從而影響到系統的可信度。

3.3.2 進行風險情況安全評估

對項目進行安全評價，以確保項目的安全運行，從而為項目實施提供有效的風險防范措施。利用信息技術可以實時地分析數據，利用風險預警系統對各個階段的安全性評價進行監控，從而可以形成初步的狀態。根據項目的具體情況，確定地基的最終方案，然后將報告的內容發送到風險警報系統中。在完成最后的安全評價報告時，可以利用該系統分析曲線的對比、斷面等，以保證報告的可靠性和完整性[5]。

3.3.3 啟動多重風險預警機制

當監測資料超出警戒范圍時，應啟動應急處置機制，技術人員可對監測資料和現場狀況進行安全評價。如果出現威脅較大的危險，則應暫停施工，組織專家進行論證，征求專家意見，在專家始終認為所得到的資料無法控制的情況下，再次啟動預警機制，并采取相應的應對措施。同時，還要確保監控系統的可靠性，使其發揮其應有的效用，從而為技術人員等進行評價，從而達到對項目風險進行有效的預警和控制，從而防止出現重大的事故。

3.4 加強工程工作人員的安全意識

目前，在境外工程施工中，施工的人數眾多，其安全意識受到很大的影響，而一旦員工缺乏安全意識，就會對施工造成一定的影響，從而導致施工的安全性和質量不能得到保障。例如，在施工過程中，工人沒有按照規范進行施工，從而加大了安全隱患。因此，要加強員工的安全教育，提高員工的安全意識，掌握施工要點，按照相關規定進行規范施工，防止出現安全事故。

3.5 改善隧道施工安全管理模式

在隧道建設中，應對安全管理進行優化，采用動態管理的方式，在制訂安全管理制度時，要根據具體情況，完善各種內容，以便管理者能清楚地了解項目的各個方面，并對其進行調整，以確保其安全管理的有效性。在隧道施工中，必須建立健全的安全管理體系，對風險控制、風險識別、風險評價等方面進行規范，從而有效地制約和保障施工的正常進行。要明確工作人員的職責，并根據項目的各個環節和需要，建立相應的責任制度，才能保證工作人員在施工中按規定進行工作。通過對安全管理體系的優化，可以提高安全管理工作的執行效率，提高安全管理工作的質量。

3.6 施工階段地質災害安全管理對策

“百年大計，安全第一”，在隧道施工時，要做到預防為主，安全教育為輔。在前期，應全面調查地下管線的水文、地質等，利用現代信息技術，對可能發生的地質災害進行評價，確保測量資料的準確性，并據此制訂相應的防治措施，合理確定施工周期，避免因地質災害而造成的工程質量和工期受到影響，定期召開安全會議，強化安全意識，增強員工的責任心，增強應對突發情況的能力。同時，在建設過程中，要加大對隧道的安全管理經費的投入，要有完善的安全設施，在隧道地質較差段落設置逃生管，出現塌方可以有效保障作業人員的安全撤離[6]。

3.7 巡查監控和實時對風險進行評估

通常，監控資料分析都是用幾個獨立的測點來分析工程項目的整體安全性，得出的結論往往會有一些偏差。因此，在隧道施工中，施工單位必須對施工現場進行常規或不定時的巡查，以保證施工現場的監測與施工監督的一致性，并保證現場的安全運行。另外，每一次巡視結束后，都要編制一份分析報告，將監控數據集成到系統的安全評價中，以確定工程的風險是否在預定范圍內，并對風險進行動態的評估，以保證隧道工程的安全風險。

3.8 風險管理

根據工程地質、施工環境和條件對隧道工程實施動態、有效的風險控制和跟蹤處理[7]。

應對施工階段的風險進行評估，并根據評估結果提出相應的處理措施，由監理工程師批準。實時監控施工過程中的風險，定期反饋，并根據風險監控結果調整風險管理措施。

結合環境地質條件、施工工藝、設備、施工水平、經驗和工程特點，識別新的風險，提供風險管理措施，供監理工程師決策和監控已識別的風險。

在施工現場公示識別的風險，其內容包括風險描述、監測方案、應急措施和責任等。

施工過程中的風險的監測包括施工監測、工況和環境巡視、工作面狀態描述、風險處置過程和發展趨勢等內容；應將地質超前預報、監控量測納入施工的重要工序，按照設計要求編制施工監測的實施方案，對工程自身結構及環境風險進行全面監測；提前識別和預測地質風險因素，保證施工安全[8]。

在建設過程中，應建立風險預警、應對和信息傳遞機制。應根據實時監測數據、工況、環境調查和工作面異常情況確定報警等級，并形成異常報告；在可能發生重大突發風險事件的預警狀態下，應立即啟動相應預案，組織處理，并向建設單位和監理單位報告。

4 結束語

針對隧道施工的特點，運用風險預警技術，完善安全管理制度，以推動隧道施工的發展，提高施工質量。建設項目的風險預警模型，構建項目的風險預警平臺，并對其功能進行優化。在施工管理方面，要做好施工準備工作，提高員工的安全意識，改進施工安全管理方式，確保施工安全。全面落實安全管理，為項目施工提供了有力的保證。