周誼一

（重慶高速巫云開建設(shè)有限公司，重慶 401147）

0 引言

隧道工程施工具有隱蔽性、復(fù)雜性，施工過(guò)程中易遇到偏壓地層、巖溶、高應(yīng)力、突泥、斷層、瓦斯等不良地質(zhì)環(huán)境。由于各種因素的影響可能導(dǎo)致隧道土石坍塌，襯砌結(jié)構(gòu)破壞，涌水，中毒窒息等施工難題，嚴(yán)重影響安全、進(jìn)度和施工質(zhì)量[1]。在施工前，科學(xué)全面的辨識(shí)隧道施工總體安全風(fēng)險(xiǎn)源，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，制定相應(yīng)的安全措施，是控制隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)，避免發(fā)生安全生產(chǎn)事故的重要手段及保障。隧道工程施工前根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，依據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工影響因素，建立工程總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，結(jié)合工程的地質(zhì)、開挖斷面等孕險(xiǎn)環(huán)境與致險(xiǎn)因子，評(píng)估工程整體風(fēng)險(xiǎn)，估測(cè)其安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并制定相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施并根據(jù)結(jié)果為具體實(shí)施過(guò)程中開展專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供依據(jù)，提前防范安全事故發(fā)生具有重要意義[2]。

1 工程概況

1.1 工程環(huán)境

朝陽(yáng)隧道是重慶巫云開高速公路在建特長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)為分離式雙洞，凈高7m、凈寬12.75m，右線K53+126—K58+236，長(zhǎng)度 5110m；左線 ZK53+125—ZK58+257，長(zhǎng)度為5132m；出口端右側(cè)設(shè)置斜井，與主洞連接里程分別為ZK58+131、K5+000，全長(zhǎng)約148.535m，走向204°，設(shè)計(jì)坡度11.983%，出口地面標(biāo)高約為855.50m。

1.2 工程地質(zhì)

該隧址區(qū)山脊線與構(gòu)造線基本吻合，整體呈西北-東南向展布，相間平行排列。區(qū)內(nèi)受強(qiáng)烈的南北向構(gòu)造擠壓下，背斜隆起成山、向斜下凹成谷，同時(shí)流水切蝕出山川河谷，形成現(xiàn)有沿路線方向的“一山二槽”地貌形態(tài)，沿線地貌成因類型主要為構(gòu)造、剝蝕、巖溶（喀斯特），為構(gòu)造溶蝕剝蝕中山、中低山地貌。隧道山脈形態(tài)主要表現(xiàn)為不對(duì)稱背斜，地形起伏大，以背斜核部為界，北側(cè)地形坡角一般20°～45°，山體頂部渾圓、溶蝕淺溝呈羽毛狀發(fā)育，南側(cè)地形坡角一般30°～60°不等，地形整體偏陡其中線路K54+750 沿東-西走向一帶，地形平緩，局部地形呈封閉、與半封閉狀態(tài)，為地表水匯集區(qū)，巖溶十分發(fā)育。根據(jù)1:20 萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告-城口幅、巫溪幅，隧址區(qū)總體以可溶性碳酸鹽為主，分布有志留系中統(tǒng)徐家壩組，二疊系中-下統(tǒng)梁山組、棲霞組、茅口組，二疊系上統(tǒng)吳家坪組、長(zhǎng)興組、大隆組，三迭系下統(tǒng)大冶組、嘉陵江組，以及第四系全新統(tǒng)。隧址區(qū)地臺(tái)褶皺時(shí)期為印支期、喜山期，屬大巴山弧形構(gòu)造體系南段邊緣地帶。構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)-大巴山臺(tái)緣坳陷-大巴山陷褶束。

1.3 水文及涌水量調(diào)查

（1）該隧道區(qū)屬長(zhǎng)江水系，區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，水系格局整體分布較有規(guī)律，基本都平行或垂直構(gòu)造線發(fā)育，長(zhǎng)江為本項(xiàng)目一級(jí)排泄基準(zhǔn)面。隧址區(qū)中小型季節(jié)性沖溝一般垂直于山體斜坡發(fā)育，溝道長(zhǎng)短不一，主要接受大氣降水及周邊地表水的補(bǔ)給，雨季時(shí)水量較大，旱季時(shí)無(wú)水或少水。除此之外，調(diào)查區(qū)零星分布少量的魚塘或蓄水池。沿線河流及溪溝旱季流量小，水質(zhì)清澈，雨季河水暴漲、來(lái)勢(shì)洶猛。

（2）施工期間平水期平均涌水量為69034m3/d。豐水期評(píng)價(jià)涌水量207102m3/d。擬建朝陽(yáng)隧道地表槽谷地帶巖溶十分發(fā)育，地下水蘊(yùn)藏量大，匯水面積大、巖溶下切深度大，隧道穿越該段時(shí)圍巖自穩(wěn)性往往較差，開挖時(shí)可能遇到軟弱夾。

2 隧道重大風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)

根據(jù)工程類比法和專家分析法對(duì)隧道進(jìn)行重大風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)，施工過(guò)程中可能發(fā)生坍塌、涌水突泥、瓦斯、巖溶、滑坡等不良地質(zhì)影響，可能導(dǎo)致重大工程安全事故[3]。

2.1 洞身段坍塌

本隧道穿越朝陽(yáng)-官陽(yáng)背斜山體，總體以可溶性碳酸鹽為主，主要分布有志留系中統(tǒng)徐家壩組，二疊系中-下統(tǒng)梁山組、棲霞組、茅口組，二疊系上統(tǒng)吳家坪組、長(zhǎng)興組、大隆組，三迭系下統(tǒng)大冶組、嘉陵江組，總體沿朝陽(yáng)-官陽(yáng)背斜兩翼對(duì)稱分布，巖性主要為灰?guī)r為主，其間大多為白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，為較硬巖居多；局部穿越頁(yè)巖等軟巖地帶，巖體節(jié)理裂隙、溶孔溶隙分布不均。洞身穩(wěn)定性主要與圍巖的強(qiáng)度與完整性有關(guān)，同時(shí)巖溶可能引發(fā)的隧道頂板塌陷、突水突泥等問(wèn)題。

2.2 涌水突泥

本隧道根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，采用鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程中經(jīng)驗(yàn)公式判斷隧道涌水量大小該隧道日平均最大涌水量預(yù)測(cè)207102m3/d，涌水量等級(jí)為特大涌水。

2.3 巖爆

本隧道整體穩(wěn)定及施工安全的高地應(yīng)力集中區(qū)的可能性較大，隧道施工過(guò)程中出現(xiàn)巖爆的可能性較大，主要表現(xiàn)為輕微巖爆為主、中等巖爆次之。

2.4 有毒有害氣體

本隧道根據(jù)設(shè)計(jì)文件說(shuō)明，在建朝陽(yáng)隧道為高～低瓦斯地層，建議按高瓦斯隧道進(jìn)行設(shè)防。

2.5 巖溶

本隧道沿線出露地層為三疊系、二疊系，以灰?guī)r、白云巖為主的碳酸巖類大面積分布，為可溶性巖層，巖溶十分發(fā)育，地表形態(tài)以溶蝕洼地、落水洞、巖溶漏斗、溶溝、溶槽為主，地下形態(tài)以溶孔、溶隙、溶洞及地下暗河等為主。巖溶將引發(fā)一系列工程地質(zhì)問(wèn)題，主要有地面塌陷、水源枯竭、涌水突泥、施工過(guò)程。

2.6 滑坡、危巖體

本隧道滑坡位于線路里程K58+042.75—K58+287.29，縱向長(zhǎng)約85m、橫向?qū)捈s200m、滑體一般厚度4～6m，面積約 1.70m×10m，體積約 8.50m×10m，為一小型土質(zhì)淺層滑坡，平面形態(tài)呈半橢圓型，主滑方向191°，前緣剪出口高程920m、后緣高程960m 左右，相對(duì)高差約40m。潛在滑體主要為第四系殘坡積層紅粘土夾碎石，下伏基巖為灰?guī)r，斜坡現(xiàn)狀無(wú)地表水直接出露，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。該滑坡變形于2014 年9 月，為暴雨型滑坡，早期滑坡裂痕已被填充、現(xiàn)狀植被茂密。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)宏觀調(diào)查判定：滑坡現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨及外界其他地質(zhì)營(yíng)力組合情況下，再次發(fā)生局部失穩(wěn)的可能性大。

3 隧道工程評(píng)估指標(biāo)

隧道工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要考慮隧道地質(zhì)條件、建設(shè)規(guī)模、氣候與地形條件等評(píng)估指標(biāo)。參照《指南》要求，結(jié)合隧道工程實(shí)際情況，建立以下評(píng)估指標(biāo)和賦值標(biāo)準(zhǔn)，可參見(jiàn)表1 和朝陽(yáng)隧道工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，最終確定隧道工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)為Ⅳ級(jí)（中等）[4]。

表1 朝陽(yáng)隧道總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

4 隧道風(fēng)險(xiǎn)控制措施

4.1 洞身段坍塌控制措施

根據(jù)設(shè)計(jì)、實(shí)際揭露地質(zhì)情況，制定開挖、支護(hù)專項(xiàng)施工方案；按照經(jīng)審批通過(guò)的專項(xiàng)施工方案規(guī)范組織施工。按照設(shè)計(jì)、規(guī)范要求進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前鉆孔工作，提前、科學(xué)判定前方地質(zhì)；進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)工作。按照規(guī)范、設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格施工，如各工序銜接不緊密；安全步距超標(biāo)等。編制應(yīng)急預(yù)案；儲(chǔ)備應(yīng)急搶險(xiǎn)物資、設(shè)備等；設(shè)置可靠的門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員識(shí)別定位系統(tǒng)[5]。

4.2 涌水突泥控制措施

按照審批通過(guò)的專項(xiàng)施工方案規(guī)范組織施工。按照設(shè)計(jì)、規(guī)范要求進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前鉆孔工作，提前、科學(xué)判定前方地質(zhì)。施工中與氣象臺(tái)建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，及時(shí)獲得降水情況，在雨季和斷裂帶位置監(jiān)測(cè)孔隙水壓力。涌突水處理根據(jù)地下水的形態(tài)，堅(jiān)持“超前預(yù)報(bào)、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的原則。洞內(nèi)有積水，根據(jù)距離、坡度、水量、設(shè)備和施工資質(zhì)布置管路，一次或分段接力將水排出洞外。針對(duì)涌水突泥事故編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案和設(shè)立專用應(yīng)急物資。

4.3 巖爆控制措施

事前應(yīng)進(jìn)行巖爆的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，針對(duì)開挖面前方可能發(fā)生的巖爆，及時(shí)采取施工對(duì)策；事后仔細(xì)研究巖爆規(guī)律，制訂出后續(xù)施工的對(duì)策并逐步改進(jìn)。施工中應(yīng)加強(qiáng)圍巖特性、巖爆強(qiáng)度等級(jí)、水文地質(zhì)情況等的預(yù)報(bào)、預(yù)測(cè)和分析。隧道進(jìn)尺根據(jù)施工方案施工，采用合理的爆破方式，減少開挖爆破作業(yè)對(duì)圍巖的擾動(dòng)。向掌子面及附近洞壁噴灑高壓水或利用炮眼及錨桿孔向巖體深部注水，降低圍巖強(qiáng)度，增強(qiáng)其塑性，減弱其脆性，最終降低巖爆的劇烈程度。施工過(guò)程中密切觀察巖面剝落、監(jiān)聽?zhēng)r體內(nèi)部聲響情況，出現(xiàn)巖爆跡象，作業(yè)人員及時(shí)撤離。

4.4 有毒有害氣體控制措施

按照方案要求進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。建立進(jìn)洞登記與進(jìn)洞人員安檢制度；安裝安全檢查報(bào)警系統(tǒng)。若施工過(guò)程中檢測(cè)到瓦斯，應(yīng)按《公路瓦斯隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3374—2020）、設(shè)計(jì)要求及專項(xiàng)施工方案開展瓦斯隧道有毒有害氣體監(jiān)測(cè)、電器設(shè)備改造、動(dòng)火作業(yè)管理、瓦斯隧道通風(fēng)管理、瓦斯檢測(cè)人員管理等。編制詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，并組織工人進(jìn)行突發(fā)事件應(yīng)急演練。

4.5 巖溶控制措施

按照要求進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，探明前方圍巖巖溶情況；制定巖溶的處治方案；發(fā)現(xiàn)較大溶洞，按要求進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)處治。

4.6 滑坡、危巖體控制措施

施工前，先清理洞口上方及側(cè)方可能滑塌的危巖體。洞口先實(shí)施截、排水系統(tǒng)。施工時(shí)，設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，特別在為當(dāng)?shù)赜昙?，加?qiáng)地表沉降觀察。安排專人觀察，做好每日觀察記錄，若沉降過(guò)大，及時(shí)停止施工，排查險(xiǎn)情，解決問(wèn)題。采用合理的爆破方式，減少開挖爆破作業(yè)對(duì)圍巖的擾動(dòng)。洞口開挖先支護(hù)后開挖，自上而下分層開挖、分層支護(hù)，開挖時(shí)掏底開挖或上下重疊開挖，陡峭的洞口根據(jù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)安全棚、防護(hù)欄桿或安全網(wǎng)等措施。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道施工總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是隧道建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是預(yù)防隧道施工過(guò)程中發(fā)生安全生產(chǎn)事故，有效降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。作者以重慶巫云開高速朝陽(yáng)隧道為例，采用《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》為依據(jù)，結(jié)合工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告、施工圖設(shè)計(jì)文件等科學(xué)合理的確立總體施工安全評(píng)估指標(biāo)和賦值，為下階段專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及有效提高隧道施工安全具有重要意義，其危險(xiǎn)源辨識(shí)、指導(dǎo)性控制措施值得在其他項(xiàng)目中借鑒運(yùn)用。