浅析高速公路隧道安全施工技术

摘要：为适应快速发展起来的道路运输行业的需求，进一步促进国家经济建设的发展，近年来我国道路工程施工建设进入到一个如火如荼的阶段。但是由于我国幅员辽阔，地理环境复杂，为更好的将道路交通线路连接为一个整体，就必须进行必要的架桥、开山隧道等工程。下面本文将以高速公路隧道安全施工为重点，对我国现阶段道路交通安全问题进行简要概述，以供参考。关键词：高速公路;隧道安全; 管理工作 Abstract: In order to adapt to the rapid development of road transport industry demand, to further promote the development of national economic development, in recent years our country road construction into a like a raging fire phase. But as a result of our country with a vast territory, complicated geographical environment, for better road traffic lines are connected as a whole, we must make the necessary bridge, mountain tunnel project. This article to the highway tunnel safety management work as the focus, to the present stage of our country road traffic safety issues are briefly outlined, for reference. Key words: highway tunnel; safety; management work

中图分类号：U459.2文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)03-0020-02

为更好的完善我国的道路工程网建设，道路隧道工程建设已逐步进入到一个快速发展的阶段环节。由于道路隧道交通受封闭性较强、能见度较低等特性的影响，导致不同于其他道路交通的施工、运行环境，因此一旦发生相关事故现象将会带来极为严重的后果。正因如此，参考隧道道施工安全事故案例，分析隧道安全施工中各工序的施工技术，已成为亟待解决的问题。

1、隧道安全施工技术与施工最易发生的事故

1.1 隧道施工最易发生的事故之一，洞门塌方。

这类事故一般发生在塌方体中开洞门或在两山夹一沟地方开洞口。这种地质开洞口，科学方法应采用大管棚注浆，稳固好洞口，先把明洞和洞门做好，尔后再返回去开挖掘进。这样做，一般不会出问题，即使地质发生变化也不至于封住洞口，堵住施工人员逃生。出问题的施工方法是，管棚注浆稳固地质结构后，不做明洞，也不做洞口，一直往内进，由于此地质是塌方体，长期受雨水冲刷、地质结构是不稳固的，由于施工开挖破坏了植被层，一遇雨水，就会塌方，造成人员重大伤亡和因抢险带的来重大经济损失。

1.2. 隧道施工最易发生的事故之二，隧道出洞。

一般中小隧道，掘进距离短，加之地形地物限制，两头掘进不合理，而采用独头掘进。科学施作方法是，独头掘进离洞口20～30m时，停止大断石掘进，用机械把出口处危石进行清理，加固好洞口后再返回掘进点继续施工。如果出口是悬崖峭壁，无法上机械设备，要采用小导洞出洞，对出口进行危石清理，加固好洞口后，再返回到掘进点继续掘进贯通，一般不会出大问题。如不采用此法，直接打通到出口处，极易造成洞口大塌方，增加洞口处理难度，造成施工人员重大伤亡。

1.3. 隧道最易发生的事故之三，掘进中，地质发生变化。

从好向坏或从坏向好地质转换中发生了吊块小坍时，正确做法是，先停止掘进，邀请业主、设计、监理方进行会诊，对吊块，小坍方处进行安全评估，制定科学合理方案，进行加固措施后，再继续施工。错误做法是，停工后，采取人工观察，不采取任何加固措施，观察几天或十几天，也未发现险情，就重新施工，结果在施工中出现大坍方，造成人员重大伤亡。特别要提醒的是我国三北地区(北方、东北、西北)温差大，冻土施工，在处理隧道地质变更时，要充分考虑冻土春涌后对地质结构的影响。在设计时，宁愿保守些，防止隧道春涌后，突发大面积坍方，造成人员重大伤亡和重大经济财产损失。

1.4. 隧道施工最易发生事故之四，是隧道贯通。

长隧道施工一般采用两头或打横通道多头掘进隧道。这时，掘进两头间隔20m就不能两头同时施工，要一头停止施工，另一头单独掘进，在放最后一排炮时，施工方不但要询问对方现场是否有人，同时要派专人到对方现场查看，确认现场无人后，还要在对方洞口设置专人看守后，施工方才能爆破，否则会造成己方施工误伤别方人员。

1.5. 隧道施工最易发生事故之五，是特殊地质隧道施工。

一是突水突泥隧道施工，这种地质是卡斯特地质，隧道不易坍方，但突水突泥比坍方更可怕，在某工程施工中，不少施工单位因突水突泥，造成重大人员伤亡。但也有不少单位未出现事故。未发生事故单位的做法有，采用超前钻探，先探明溶洞暗河，按照水量和水压量，采取对策进行施工。保证施工人员生命安全。二是瓦斯隧道施工，一切按瓦斯作业程序施工。进洞设备必须是防爆型，不是防爆的要进行防爆改造，隧道管理人员要进行预防瓦斯安全知识培训，隧道24小时有瓦斯安全员值班，瓦斯安全员必须是国家职能部门培训合格领发有效证件的人员。洞口24小时不间断通风。错误做法：按常规隧道施工方法，当然造成后果是不可想象的。三是地应力隧道施工。隧道爆破后，发现岩爆，岩石乱飞，伤及施工人员。常用办法是，爆破后用变压水喷洒，释放能量，遇特殊地应力，要采取特殊措施，张集铁路旧堡隧道地应力变化前所未有，隧道爆破后，地质发生变化反映，待初期支护完成后，掌子面突然冒水，出水后接着出现地质变化，将布好初期支护钢格栅扭曲成麻花状，大量突泥涌向掌子面。为应对地质变化，从最初的钢格栅到后面采用型钢，又从十几毫米到二十几毫米型钢仍然抵挡不住地应力变化，经过多批次专家论证，最后采用双拱型钢支撑，才抗住了地质变化，顺利贯通了隧道，未伤一兵一卒。实践告诉我们，隧道施工不可怕，只要坚持科学态度，应用科学方法，一切艰难险阻都可以克服和战胜。可怕的是，不讲科学，或曲解科学方法，其结果只能是血的代价。

2、隧道安全施工中各工序安全施工技术及控制

2.1洞口开挖

2.1.1边仰坡施工

隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、排水系统施工，保证排水系统完善，防止冲刷、浸泡边坡;排水与路基排水系统合理连接，不能冲刷路基坡面、桥涵锥体、农田房舍。

边仰坡开挖应自上而下逐段进行，土质地段采用挖掘机开挖;石质地段采用控制爆破开挖，开挖台阶为 3m，人工用风镐配合修整边坡，确保边坡平顺。边坡、仰坡以上的山坡危石须全部清除，不留后患。设计有钢轨栏栅的须提前安排施工。坡面喷锚网防护措施的实施，随开挖及时安排，边开挖边防护;施工时注意防护锚杆须与坡面垂直，深度达到设计要求，钢筋网与锚杆连接牢固，保证防护质量。洞口锚杆桩挡土墙、端墙、翼墙及斜切式洞门施工须及时、基础置于稳定地基上(核对地质)，洞门两侧对称施工与回填，并在洞门上方埋设地表沉降观测点，进行观测和记录分析。

2.1.2 洞口加强措施

开挖至明暗分界线后，在洞口分界处架立三榀钢拱架，间距50cm，浇筑厚30cm的C20或C25砼护拱，对隧洞边坡形成反压，防止洞顶落石伤人);若设计要求以小导管钢超前支护加固洞口段，以钢拱架为支撑点，打入超前小导管进行超前支护;若设计要求采用大管棚加固洞口段，在洞口施做砼导向墙(厚70cm，宽100cm)沿钢拱架上预留导向管、钻孔安装大管棚。

2.1.3 洞口段施工

土质围岩进洞采用弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖法，人工风镐配合挖掘机开挖;石质围岩进洞采用台阶法松动爆破开挖，人工风镐修顺，喷射砼封闭。开挖后立即湿喷砼封闭、及时架设钢拱架、施做结构锚杆、二次复喷，并使每一分部支护尽快形成闭合的受力体系，确保顺利进洞。进洞后，仰拱紧跟下断面(先施工十二米，封闭洞口段)，以确保洞口段施工安全。

2.2洞身开挖

2.2.1 开挖原则。针对Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩而言，或隧道破碎带，按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测、早衬砌”的原则进行组织施工，紧凑施工工序，做到稳扎稳打，步步为营。树立不塌方就是安全，就是进度，就是效益的观念。

2.2.2 开挖安全控制。

(1)台阶开挖时，台阶法施工时，一定要控制上台阶的长度，在保证作业方便的前提下尽量缩短台阶长度。根据王梦恕院士的观点，最短不得小于隧道断面直径的一倍。Ⅳ、Ⅴ级地段采用台阶法施工时，上台阶循环开挖支护进尺Ⅴ级不应大于1榀钢架间距，Ⅳ级不应该大于2榀钢架间距;边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距，仰拱开挖前必须完成钢架锁脚。不论二台阶或三台阶施工，其台阶间的距离不宜超过6米。

(2)不良地质段开挖及施工时，要做到“三紧跟”。即：初支紧跟、仰拱紧跟、二次衬砌紧跟。一是初期支护要紧跟开挖断面，二是仰拱跟进，使初支及时封闭成环，三是二次衬砌要及时施作。

(3)拱架支腿安装时，拱墙的开挖断面宜小不宜大，拱架的榀数宜少不宜多，一般以两榀为宜，支腿安装宜快不宜慢; Ⅴ级以上围岩拱下两侧边墙错开开挖，边墙拱架支腿错开安装，以保护拱架整体受力性能。

(4)钻孔作业、喷锚作业、挂防水板作业、衬砌台车作业的台架应牢固可靠，满铺底板，不得留有孔洞(设孔洞须有盖)，临边部位应设置0.8-1.2m的护栏。

(5)喷锚作业防护。一是定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。二是施工中要经常检查输料管、接头的磨损情况，当有磨损、击穿或松脱等现象时要及时处理。三是施工中检修机械或设备故障时，必须在断电、停风条件下进行。检修完毕向机械设备送电送风前必须事先通知有关人员。四是当采用加大风压处理堵管故障时，要先关机将输料管顺直，紧按喷嘴，喷嘴前方不准站人，疏通管路的工作风压不得超过0.5MPa。

(6)贯通段防护。当两相对工作面接近贯通时，两端施工应加强联系，互通情况，统一指挥。当一端爆破时，另一端人员要撤至安全地带。当两个开挖工作面的距离剩下15-20m时，应从一端开挖贯通，不得两端同时作业。

2.3隧道施工排水

顺坡排水时掌子面积水利用污水泵抽至已施工完毕的隧道两侧水沟排出洞外;反坡排水时采用洞内每200～250m设置固定泵站与工作面移动泵站相结合的方式，每个泵站配备两套抽水设施，一套工作一套备用，排水管采用Φ100钢管，利用泵站采用机械接力抽排至洞外，排到洞外的污水必须经污水处理站(沉淀池)处理达标后排放。仰拱开挖前，要求做好掌子面附近的排水系统，达到穿皮鞋能走到掌子面。

2.4超前地质预测预报

隧道施工应通过超前地质预测预报，预知开挖面前方不良地质体的位置、规模和性质，及时发现异常情况，以避免突发性地质灾害的发生，为优化、完善变更设计，制定科学、合理的施工方法提供地质信息依据。

2.5围岩监控量测

监控量测要区别于施工测量，施工测量主要是隧道的中心点、轮廓线、标高、断面等项内容。而监控测量是在隧道施工过程中，使用专用仪器和工具对围岩和支护结构受力、位移变形、净空收敛、拱顶下沉、地表沉降以及它们之间的关系进行观测，并对其稳定性、安全性进行评价，据此对施工方法、结构支护参数进行调整的工作。此项工作对工程技术、质量管理、特别是安全监控都具有重要作用。因此，量测断面布置和量测频次要符合设计要求。

2.5.1监控量测工作必须接续开挖、支护作业及未衬砌的危险段，应按设计要求进行布点和监测，并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容，量测数据应及时回归分析整理，将结果反馈到施工过程中。

2.5.2监控量测要作为施工组织设计一个重要组成部分，纳入施工工序。并贯穿施工全过程，为施工管理及时提供以下信息：一是围岩稳定性、支护结构承载能力和安全信息;二是二次衬砌合理的施作时间;三是为施工中调整围岩级别、变更设计方案及参数、优化施工方案及施工工艺提供依据。

2.5.3监控量测的项目应根据工程特点、规模大小、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求和设计要求综合选定，必测项目必须量测，其他项目可选测。

2.5.4必测项目为日常施工管理中所必须量测的项目，主要是位移测试项目;净空收敛量测一般只进行水平收敛基线的量测;拱顶下沉可根据量测断面大小及开挖方法，布置1-3个测点;地表沉降量测可以反映隧道开挖对地表土体的影响，在浅埋地段应将地表沉降量测作为必测项目。

2.5.5围岩和支护结构变形是围岩稳定性和支护结构承载能力及安全性的最直观反映，围岩的坍塌和支护系统的破坏都是变形发展的一定程度的必然结果。因此，选用测试项目时，应将位移量测作为首选量测项目。

2.5.6围岩监控量测最核心的环节是量测后的数据整理和数据回归分析。将结果用于指导施工和安全质量管理。坚决反对量测工作中的表面文章、流于形式、走过场和虚假现象，把量测工作落到实处。

3 结语

在隧道安全施工中, 施工要结合实际, 总结之前发生在隧道施工安全中的各类事件、事故, 不断总结经验。建立起隧道管理信息数据, 将发生在高速公路隧道施工中重大、有代表性的技术问题进行归类, 汇编成易于一般工作人员理解的工作手册或操作规程, 指导实际工作。同时要借鉴国内外高速公路隧道施工突发事件及其处理办法, 设想隧道施工过程中可能发生的突发事件, 分析施工技术容易忽视的细节, 建立一套高速公路隧道施工应急预案。定期组织学习隧道区域突发事件的应急演练, 熟练掌握隧道安全施工的要领, 做到一旦隧道施工中发生紧急事件, 能够有条不紊、井然有序, 最大程度地减少人员伤亡和财产损失。

参考文献：

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