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投稿须知 2019WTC专题
公路隧道施工安全评价与控制
编辑:徐献军 来源:《中国公路》 时间:2018-03-22 14:17:13

  在山区公路工程项目方案比选中,隧道方案的优势越来越受到工程界的青睐,其占有比重也越来越大。由于公路隧道具有断面大、所穿越地质条件复杂等特点, 塌方、岩爆、突泥涌水等安全事故屡见不鲜。这些安全事故发生后,会导致大量的人员伤亡和严重的财产损失, 因此,对公路隧道施工安全技术和施工管理水平提出了较高要求。

  公路隧道施工特点及危险源

  公路隧道为地下工程,洞室扁平,常采用钻爆法施工, 其施工不同于普通建筑工程,主要有以下特点:

  工程地质条件复杂

  隧道穿越的地质条件往往复杂多变,这不仅会对隧道施工开挖方法的选择、支护结构的设计等产生严重影响,还会导致隧道施工安全事故的发生。尤其当隧道穿越山体内隐伏有断层破碎带、溶洞、高地应力等不良地质体时,发生安全事故的概率将明显增大。

  隐蔽工程多

  公路隧道施工作业全部在地下进行,隐蔽工程多且难以掌控,且随着隧道掌子面的向前推进,围岩条件和地下水情况都在变化,容易因为施工准备不足而导致工程安全事故的发生。

  施工环境恶劣

  隧道施工常在山谷间开展、洞内空间狭小、光线不足、空气流通性差、处于半封闭状态,对于穿越煤层等地质条件的隧道,常伴有瓦斯、毒气突出,对施工人员的身体影响很大。

  根据事故触发主体的不同,可将引起高速公路隧道施工安全事故发生的因素归类为人的因素、物的因素、环境因素和管理因素。其中,人的因素主要为施工人员的危险操作,例如不正当的施工爆破作业等;物的因素主要是指施工机具、工程材料等的不安全状态;环境因素既包括施工现场工作环境又包括洞室围岩的稳定状态; 管理因素反映了施工人员与施工队伍规范化作业情况。在公路隧道施工中,环境因素对施工安全起到至关重要作用;根据过往事故经验,安全事故多发生于围岩软弱破碎、水文地质条件不良、瓦斯突出、高地应力等不良地质地段。因此,可结合公路隧道工程自身特点及过往工程经验,对这些地段进行重点管理,确定工程施工中的重大危险源,建立专项安全施工方案。

  施工安全风险评价

  通过建立合理的施工风险评价体系,可对公路隧道施工安全风险进行衡量,从而有针对性地提出有效的施工应对措施,降低隧道施工安全风险。隧道围岩工程地质和水文地质条件复杂多变,这种不确定性使施工风险处于动态变化状态。因此,应采用施工风险的动态管理办法,实时地对施工风险进行监控、预报、分析和处理, 直至施工完成,流程如图1 所示。

  在公路隧道项目工程中,层次分析法和模糊评价法能反映实际施工中各因素的影响,评价结果更加科学合理,是最常用的两种评价方法。层次分析法将目标分解为多个层次,通过设置每一层次的权重来定量分析各层次因素对最终结果的影响,该方法将各影响因素作为一个系统进行评价,但评价结果受主观因素和个人经验影响较大。该方法的分析步骤为:建立层次结构模型;建立比较判断矩阵并求解其特征向量;层次排序及一致性检验。

  模糊综合评价法应用模糊数学的隶属原则通过定量的方法对多因素影响的事物进行定性综合评价,该方法能考虑各影响因素的模糊性,建立评价模型的步骤为: 建立评价因素集合;建立安全评价等级的集合;计算权向量;计算模糊关系矩阵;由权向量和模糊关系矩阵, 计算评价向量;模糊综合评判确定安全等级。

  以上两种方法各有其适用性和优缺点,考虑公路隧道施工的复杂性,施工中可根据实际情况采取合适的评价方法或采用综合评价方法,即多层次模糊综合评价法。

  公路隧道施工安全控制措施

  施工技术措施

  合理的施工方案和施工技术

  施工方案对于隧道施工过程中围岩稳定性的影响很大,施工技术对施工质量和施工效率的提高起到积极作用,从而间接影响隧道施工安全。因此,在公路隧道施工过程中,应结合实际工程地质条件,对开挖方法、开挖步距、爆破方法、喷射混凝土施工工艺、防排水措施等具体问题进行详细研究,从而减少安全事故的发生。

  超前地质预报

  公路隧道项目的施工安全受地层条件制约较大,隧道在进行施工图设计阶段,由于现场勘察存在诸多不确定因素,很难准确全面掌控隧道周边的地质情况,导致设计方案与现场实际情况存在一定偏差,给施工安全带来一定风险。施工过程中,应进行超前地质预报,提前获悉施工掌子面前方的工程地质情况,以弥补地质勘查的不确定性,结合超前地质预报结果和前期地质勘查结果进行施工,避免发生安全事故。

  动态监控量测

  隧道工程施工过程的监控量测结果能够反映隧道洞室稳定状态,尤其对于软弱围岩中施工的隧道工程,应对围岩和衬砌结构进行动态监测。加强施工各环节的动态监测、确保监控量测数据准确可靠,对于准确判断施工安全状况、避免安全事故的发生起到引导作用。

  施工管理措施

  强化安全教育培训

  安全教育培训的目的主要有:提高现场施工生产人员的安全意识,做好施工现场的安全防范措施。规范现场施工人员的安全生产作业活动;施工技术人员和管理人员应具备相关技术能力和管理能力,认真学习公路隧道施工技术相关规范、掌握必要施工工艺,保证施工人员施工作业标准化、正规化,避免因质量不合格而导致的安全事故;对于特种作业人员,如电工、爆破工等, 必须接受专业培训且经考核合格并取得相关证书后方可上岗,严禁无证上岗。

  建立安全生产责任制

  施工项目部应成立专门的安全施工管理组织机构, 各岗位应制定明确的安全生产职责以保证安全施工管理的高效运行;建立安全生产责任制,项目经理和专职安全员应作为安全生产主要责任人,定期对施工现场的安全作业情况进行监督检查,将安全生产责任落实到每一个生产人员。

  跟踪管理重大风险源

  隧道施工过程中,存在的风险源较多,如塌方、岩溶、高地应力等,应编制重大风险源施工安全报告,建立相关管理制度,充分认识重大危险源可能带来的安全事故后果,对重大危险源进行动态监测,从施工技术和施工管理两个方面对重大危险源进行控制、做好事故应急预案,保证在事故发生时,有适当的应对措施,从而将事故危害降低至最小。( 来源: 《中国公路》 编辑:徐献军 )

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