浅析提高公路山岭隧道施工安全的保障措施

1 公路隧道施工特点

公路隧道工程的建设管理较为复杂, 难度大。其主要特点是: (1) 不可预见因素多:地质的不可预见性是隧道施工的主要特点。施工前往往不可能对地质情况准确掌握, 对围岩的变化、地下水、溶洞、泥石流、涌沙及瓦斯地层等不良地质无法预见; (2) 工程风险性大:由于隧道地质的变化无法事先准确预报, 所以施工过程中塌方事故发生几率较大, 施工过程中的安全隐患较多, 工程风险性大; (3) 隐蔽工程多:隧道是地下工程, 由于隧道结构的特点和工程的时效性, 绝大部分的后一道工序都是在前一道工序的基础上立即进行, 隐蔽部分较多。如果内在质量出现问题, 事后很难发现, 并且也很难采取措施补救; (4) 施工时效性强:围岩多变, 地质水文条件复杂, 并且大多不可预见。所以, 完成开挖后必须当机立断及时处治, 工程时效性较强; (5) 施工空间狭小, 交叉作业多:隧道施工是在一个狭小的空间中进行, 开挖、支护、防排水、衬砌、附属设施预埋件、路面等施工工序多, 尤其是围岩条件差的部分段落尤为突出, 施工过程中的水、风、电、气管线复杂, 相互干扰大, 施工管理难度较大; (6) 施工环境恶劣:由于隧道施工是在一个半封闭的空间内进行, 开挖和施工过程污染很大, 虽然目前采取了很多的施工通风措施, 但施工环境依然比较恶劣。

2 确保施工安全的针对性措施

在隧道的施工安全保障措施方面, 本文作者在多年的隧道施工监理过程中, 针对隧道各施工阶段的特点, 总结了确保隧道施工安全的经验, 如果在隧道设计、施工、验收等整个过程能够做到以下工作, 在确保隧道施工安全方面将取得事半功倍的效果, 具体如下。

2.1 精细、灵活设计

目前我国公路山岭隧道的设计勘察精细化不足, 由于管理制度的不完善和专业监理工程师的缺乏, 很多公路隧道的勘察设计阶段没有实行监理制度, 有些设计单位为了突出经济效益或者管理方便, 将勘察工作进行分包, 甚至勘察单位技术力量或者资质不足也参与隧道工程地质勘察, 结果造成地质勘察不到位, 工作不深入, 资料不齐全。严重者更出现编制虚假勘察资料提供设计单位进行初步设计。造成隧道设计不准确, 施工过程中实际围岩与设计差距大, 而且变更频繁, 目前公路山岭隧道平均围岩变更率高达3 5%, 最高达9 0%。如此大的围岩变更给隧道施工带来非常大的安全隐患。公路隧道勘察设计中引进监理制度可以消除勘察设计中的一些弊端, 但监理单位必须具有足够的资质, 监理单位审核设计勘察单位资质以及设计勘察工作等方面做全面、严格监理, 同时给予设计勘察工作的指导, 提高设计勘察工作的精细化及水平, 尽可能为提供可靠的数据, 确保设计的准确, 设计准确施工过程中参考依据充足, 施工准备充足, 可有效提高施工安全;设计死板, 不能针对围岩实际状况进行动态设计, 隧道设计形式上是新奥法, 但并不深入仔细研究要设计隧道的围岩地质特点, 千篇一律凭经验套图设计, 致使开挖后出现施工方法不适应或者支护参数根本不能满足承载要求。有时围岩自承能力根本就是完全不足, 设计依然要求施工中释放变形, 必然会造成坍塌事故, 出现安全事故, 所以设计应灵活, 及时依据实际围岩条件设计施工方法, 不能千篇一律。

2.2 超前预报

隧道施工属于地下工程不可预见因素多, 围岩地质变化对施工影响极大。地质的不可预见性是隧道施工的主要特点。施工前往往不可能对地质情况准确掌握, 对围岩的变化、地下水、溶洞、泥石流、涌沙及瓦斯地层等不良地质无法预见。所以提高超前预报水平或者采用不同的超前预报方法就显得非常重要, 目前超前预报方法较多, 如:T S P、地质雷达、超前钻等, 但每种方法均有其优缺点, 采用正确的超前预报手段或者采用多种方法综合评判, 可以提前准确掌握隧道前方地质状况及时作出工法调整或者做足施工准备措施, 提前消除隐患提高安全生产保障。作为超前预报管理, 本人认为超前预报工作必须在施工承包合同中进行明确, 聘请专业单位或者队伍进行预报, 确保数据的准确。

2.3 规范施工

隧道施工主要从开挖、初期支护、衬砌、防排水、附属等施工工序, 然而隧道施工中存在偷工减料或者施工不规范同样是安全隐患的源头, 为了确保隧道施工安全生产应主要从以下几个方面入手, 规范施工行为, 杜绝安全事故: (1) 确定正确的开挖方法, 隧道开挖方法主要有全断面法、台阶法、台阶分部法、导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法, 必须针对不同围岩采取正确的开挖方法, 这样既能保证施工工效也能确保施工安全; (2) 合理确定每循环开挖进尺, 无论是拱部或者仰拱, 隧道每循环开挖进尺也是根据不同围岩条件进行确定, 围岩条件越好每循环进尺越快, 围岩条件差每循环进尺就慢, 过快的循环进尺容易造成坍塌事故; (3) 加强光面爆破, 隧道设计基本呈现圆弧状, 即是保证了美观效果, 同时也是最有利于受力状态, 加强光面爆破技术, 提高炮眼痕迹保存率有利于促使开挖断面更接近圆弧, 有利于围岩承力状态, 减少坍塌的发生; (4) 保证初喷厚度及质量, 初喷的作用本身是对开挖围岩的保护及维护自稳能力的第一道工序, 而保护围岩、发挥围岩的自承能力是新奥法的基本理念, 然而本人经历的隧道施工中大多数的施工队伍根本不重视初喷, 经常无初喷进行锚杆、钢支撑作业, 存在较严重的安全隐患, 做好开挖面的初喷对提高围岩自稳能力显得非常重要, 有效防坍塌及掉块。 (5) 提高锚杆施工质量, 锚杆本身就是对存在裂隙围岩进行紧固的作用, 同时对开挖后裸露面浅层范围的松动围岩起悬吊作用, 中空注浆锚杆的浆液更能填充周围围岩裂隙, 挤密、加固围岩, 形成承力环, 所以锚杆施工必须保证入岩深度, 锚垫板紧贴岩面安装并进行紧固, 同时中空锚杆注浆必须饱满, 充分填充裂隙并具备一定的强度, 本人强烈建议中空锚杆注浆应采用双液浆, 虽然不利于施工, 但只有采用双液浆才能及时具备承载强度, 使锚杆受力并形成承力环;6) 加强钢支撑及钢筋网制作精度及安装精度, 隧道系统锚杆能够及时形成承力环, 加强开挖后裸露岩面的稳定, 但是相对破碎围岩单凭锚杆是达不到预期效果, 必须设置钢筋网并采用钢支撑 (格栅钢架) 进行支撑, 钢支架施工必须保证加工及安装精度, 同时对于支架两侧地脚支点及围岩的不同部位必须采取支垫措施, 钢支架在未喷初支混凝土前就能够完成起到支撑效果, 这样才能完全发挥钢支架的作用;7) 保证初支混凝土的厚度及强度, 初支混凝土基本采用喷射施工形式, 这在材料选取以及施工工艺控制等方面特别重要, 严格按照设计配合比施工, 控制搅拌混凝土质量及回弹率, 确保初支混凝土的厚度及强度, 喷射砼内部不留空隙及缺陷, 增强喷射砼与围岩的粘结强度, 提高支撑能力; (8) 保证二衬的厚度及质量, 二衬砼施工工艺比较成熟, 大部分二衬质量是能够满足设计要求, 然而主要薄弱环节是拱顶两侧2m范围内, 由于泵送压力的缘故, 二衬砼容易产生空洞等质量隐患, 如拱顶初支存在缺陷, 围岩稳定性差等情况下, 对衬砌的整体受力非常不利, 存在安全隐患; (9) 杜绝偷工减料行为, 在公路建设市场经常存在承包商低价中标, 中标后则暗地里转包, 同时隧道工程又多数属于隐蔽工程, 这样为了保证经济效益容易在施工过程中偷工减料, 无论多么完美的设计或者材料, 只要存在偷工减料行为则就一定存在安全隐患, 所以施工中必须杜绝偷工减料行为。

2.4 监控量测

目前公路山岭隧道多数采用新奥法施工, 该法施工工序可简单理解为岩体开挖后及时修筑第一层柔性薄壁衬砌 (初支) , 通过施工中的量测监视, 确定围岩变形稳定后, 修筑防水层及第二次衬砌, 即为复合式衬砌施工方法 (新奥法) , 该法并不单纯是一种施工方法或支护方法, 该法是对围岩动态性质通过施工中的量测的认识和理解, 通过周密的量测工作, 系统的控制围岩变形与应力, 从而确定所建立的支护体系情况并加以修改、完善。所以从该法的原理可以看出量测监视 (监控量测) 工作的重要性。要做好监控量测工作主要从几个方面入手: (1) 首先是必须编制具体的量测方案, 按照设计图纸根据不同的围岩条件、支护类型、和参数、施工方法以及量测目的, 将施工中可能预估的情况进行汇总分析, 编制详细的量测方案, 为施工中具体量测工作布置提供指导及依据; (2) 其次是确定量测频率, 必须根据观测数据的变化趋势, 合理调整量测频率, 及时有效提供量测数据; (3) 再次是提高观测精度, 足够的观测精度才能反映围岩变化的趋势, 才能够正确对变形及应力作出判断; (4) 最后是正确的观测方法, 采取正确的观测方法才能取得有效的数据, 才能真实反映量测数据的可靠性。只有正确做好监控量测工作才能提供有效数据, 才能正确掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈, 知道施工作业, 同时对围岩和支护的变形、应力量测, 作出正确的判断即使修改支护系统设计, 这样才能确保施工安全。

3 安全制度管理

制度是所有管理的网格线, 大到国家管理制度、小到家庭管理规矩都是制度。中国有句术语:没规矩不成方圆, 制度的落实是一切管理的保障, 对于隧道安全生产本来就是公路建设安全管理工作的难点, 所以制度的落实就显得更加重要, 就本人在隧道施工过程中经验总结, 我认为隧道施工安全的制度管理从几点考虑:1) 首先是预警预报制度, 目前国家、各省及各企业基本上是全民重视安全生产工作, 安全生产管理文件持续不断的下发、检查、整改、落实, 但作为隧道安全生产风险性极高的施工作业, 必须首先确立预警预报制度, 隐患无论大小均应建立预警预报制度, 只有建立了预警预报制度才能引起全体员工的重视, 才能及时发现隐患、消除隐患, 确保安全施工;2) 其次是安全管理工作程序, 每个企业都会将安全生产管理进行层层分解, 逐步细化到每位员工, 但是分解的层次越多就需要管理的工作程序越通畅, 否则势必造成安全管理工作脱节, 甚至根本就称不上管理, 所以工作程序必须保证通畅并有效运作;3) 再次是事故报告制度, 国家、省都对安全事故报告制度进行了规定, 同时施工单位也有相应的要求, 所有施工人员对事故报告制度必须执行和落实, 只有将所有事故进行报告甚至是曝光, 才能在事故发生时追究到每个责任人, 只有这样才能克服管理人员麻痹大意的心理, 避免事故的发生;4) 最后是应急演练制度, 虽然每个施工人员均经过上岗培训, 但并不是每个人都有经历安全事故的经验, 不经过事故应急演练, 施工人员真正面对事故的时候将一片茫然、无所适从, 根本不知道如何救人甚至是自救, 所以必须针对隧道施工的相应危险源进行分析, 针对性组织应急演练, 配足应急物资, 当施工人员面对事故的时候能够有效开展救援与自救, 为安全生产提供保障。

4 结语

安全生产是党和国家的一贯方针和基本国策, 是保护劳动者的安全和健康, 促进社会生产力发展的基本保证, 也是保证社会主义经济发展、进一步实行改革开放的基本条件。然而近期全国各地特大安全事故频发。这些事故不但造成国家财产损失和人员伤亡, 而且在社会上造成非常恶劣的影响。作为安全事故多发的建筑施工行业, 而隧道施工作为建筑行业危险性更高, 更应引起高度重视, 吸取教训, 提高认识, 防患于未然。确保隧道施工安全不仅可以保证施工人员生命财产安全, 同时可以给施工企业带来巨大的经济效益, 只有在设计、施工、管理工作中精心设计、动态反馈、及时调整、彻底落实, 就能够提供隧道施工的安全保障。

摘要：本文从公路山岭隧道的施工特点逐步引出山岭隧道施工安全的重要性, 同时根据目前公路山岭隧道的施工特点以及作者在隧道监理工作中的经验与总结, 对隧道施工全过程提出针对性安全保障措施, 在公路山岭隧道施工安全保障措施给予借鉴。

关键词：隧道,安全,保障,措施