隧道施工中的风险预测管理与安全技术

摘要：对隧道施工中存在地质灾害，惯性事故等进行了探讨和分析，提出了各种潜在施工隐患的预测预报方法，以及规避这些潜在风险的安全技术。将施工中的风险预测与规避风险的技术相结合，用安全技术保障隧道的施工安全，俱同行参考。

Abstract: the existence of geological disasters in tunnel construction, inertia accidents are discussed and analyzed, put forward a variety of potential construction hazards forecasting methods, as well as to circumvent the potential risks of security technology. The construction of risk prediction and risk avoidance technology, safety technology guarantee the construction safety of tunnel, all peer reference.

关键词： 隧道 风险 预测管理 安全技术

Key words: tunnel risk prediction management security technology

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1 引言

由于不确定因素给隧道施工带来很多的不安全因素，一方面需要搞好安全管理，如加强安全教育，强化安全意识，落实安全责任制等，另一方面要切实强化隧道施工中的安全技术，加强风险预测与规避机制，而这方面又常常是隧道施工组设置管理的薄弱环节。

2 常见不良地质条件的风险预测及规避对策

2.1 浅埋隧道

地表覆盖层活度小于隧道跨度时，即覆跨化比小于1时，为浅埋隧道。浅埋躲在隧道洞口位置，但也有在洞身位置和全隧为浅埋隧道。

2.1.1 风险预测

隧道施工易引起地面下沉、开裂，造成地面建筑物变形、破坏等。

2.1.2 规避对策

（1）采用分部开挖方法。单线隧道微台阶或短台阶，双线隧道采用眼镜法。CD法或CRD法施工。

（2）开挖前先施工超前锚杆或超前管棚。当地质情况较差。围岩破碎时应先进行地表注浆。

（3）采用控制爆破技术，将爆破振动速度控制在规定的允许值之内。

（4）加强隧道开挖后得支护，视隧道围岩情况，采用系统锚杆。挂钢筋网然后喷混凝土。或采用钢格栅支护，围岩强度较差时，施做10-15cm厚的混凝土支护。

（5）加强施工监测。①地表沉降量的监测；②地表建筑物情况监测；③爆破震动监测；④围岩收敛变形量测；⑤施工支护应力监测。

2.2 洞口顺层滑坡

2.2.1 风险预测

（1）滑坡上缘裂缝或错落距增大，不连续的裂缝贯通。

（2）地面变形速度明显加快。

（3）地面构筑物或建筑物等移位、变形，树木歪斜，池塘、水田泄漏。

（4）渗出水变浑浊，开挖面岩层出水冒泥。

（5）裂缝处有响声。

2.2.25 规避对策

（1）顺层滑坡施工宜安排在旱季施工。在滑坡体上设置桩点，观测滑体变化动态。

（2）做好滑坡体内、外的排水工程。

（3）对滑坡体进行预加固，设置抗滑桩、锚索桩或桩间挡土墙等。

（4）开挖前，先施做30-50m的超前长管棚，并进行注浆，填塞滑坡体内的裂缝。

（5）施工中密切检测拱顶、边墙和支护的变形情况，发现新的裂纹或异状时，要及时加强临时支护。

2.3 断层破碎带

2.3.1 风险预测

（1）采用地质雷达超前预测、预报。

（2）当隧道设平行导坑时，平导掘进超前隧洞一定距离，以了解掌握断层破碎带地质情况。

（3）洞内超前钻探预报。即在开挖工作面采用水平钻机向隧道前方打超前钻孔探测。

2.3.2 规避对策

（1）开挖前先施工超前锚杆或超前管棚等对围岩进行预加固。围岩破碎时应先经行预注浆，改良围岩。

（2）开挖后的施工支护应加强，视断层的围岩破碎情况，采用系统锚杆、挂钢筋网然后喷混凝土，或采用钢架（或格栅钢架）支护。

（3）按设计进行永久性混凝土衬砌支护；或采用钢筋混凝土衬砌支护；以及增加衬砌混凝土厚度，提高衬砌混凝土强度等级。

（4）衬砌后及早压浆。

2.4 洞外危崖落石

2.4.1 风险预测

（1）地形地貌多为深切的V形或U形河谷山坡，上部徒崖或倒悬危崖。

（2）地形陡峻，山坡凹凸不平，裂缝节理发育，岩石破碎，易形成落石。

（3）地表水及地下水活动，使岩层裂缝充水，破坏岩体节构。

2.4.2 规避对策

（1）施工前，检查洞顶坡面，有无松动岩石，自上而下，分段清除松浮易动的石块。

（2）做好防排水，地表水截水引排。填塞岩石缝隙，以防地表水渗入岩层内部，引起落石。

（3）拦截危石，在洞顶上方修建拦石网、拦石墙。

（4）将洞顶边坡刷方，并改造地形，不使坡面有危石出现。

（5）密切观察山坡裂缝，当危崖上有脱缝或裂缝发展时，要立即停工，待检查、处理后再施工。

3 常见地质灾害的风险预测及规避对策

3.1 岩爆

3.1.1 风险预测

3.1.1风险预测

（1）岩体准强度评价法

σt =σc（Vpm/Vpd）2

式中：σt——岩体准抗拉强度，Mpa；

σc——岩体单轴抗压强度，MPa；

Vpm—岩体（现场）纵波传播速度，m/s；

Vpd——岩石（室内）纵波传播速度，m/s。

当σt≥80Mpa时，可能发生严重岩爆。

（2）地应力测试法

以周边最大切向应力σ0与岩体抗压强度σc推断，即用两者比来推断。当d=σc/σ0﹤2.5时发生强岩爆。

（3）山体自重应力推算岩爆的临界深度

自重应力σ1=γΗ

临界深度Ηc=ΚjσC[3 - µ／(1 - µ)] γ

σh=µγΗ/（1 - µ）

µ为泊松比：Kj为系数，据围岩表面应力状态而定，Kj =0.19,0.29,0.38,0.40……（4）挪威分类

①当σc/σ1=5 ~ 2.5 或σt/σ1 = 0.33 ~ 0.16时，为轻微岩爆；

②σc/σ1

3.1.2 规避对策

（1）岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和地质坚硬的岩层中，当设计文件有该类地质时，应提前防卫。

（2）岩爆多发生在新开挖工作面及其附近，以顶部以供腰部位为多，这些地方是防范岩爆伤人的重点部位。

（3）超前释放孔。在掌子面自供部质变强大超前释放孔。（4）超前周边预裂爆破松弛。采用松动爆破、超前钻孔预爆法，先期将岩层的原始应力释放一些，以减少岩爆发生的可能性或避免大的危险。

（5）岩面喷洒水湿润。即向开挖的岩石表面喷射高压水冲洗，预先释放部分能量。

（6）锚杆挂网，爆破开挖后及时向拱顶及边墙喷射混凝土，假设锚杆和钢筋网，减少岩层暴露时间和岩爆发生的次数。

（7）即使清撬。岩爆发生时，有的石块暂不落地，呈摇摇欲坠之势，要即时清撬。