基于鐵路軟弱圍巖隧道施工安全風險管理技術與實踐

李旻昊

【摘要】本文將以某鐵路客運專線軟弱地質圍巖隧道施工的工程為例，論述軟弱圍巖隧道施工風險安全管理的特征，介紹軟弱圍巖隧道危險預防和控制要點，并對軟弱圍巖隧道施工安全風險管理技術及其實踐進行分析。

【關鍵字】客運鐵路；軟弱圍巖；隧道施工；安全風險管理技術；實踐

引言

隨著社會經濟的發展，人們的出行頻率不斷上升，距離也不斷增加，對交通工具的需求也不斷升高，為滿足人們的需求，"十二五"規劃新線建設開始實施并投資建設，未來的鐵路建設將圍繞快速鐵路和高速鐵路為核心，將鐵軌所延伸的范圍不斷擴大，速度不斷提升。由此，鐵路建設的安全質量將會涉及更廣的范圍，因而必須提升隧道施工過程中的安全風險管理水平，確保鐵路建設的安全和質量，為中國鐵路的健康、快速發展保駕護航。

一、隧道施工安全風險管理的特征

在進行隧道施工過程中，首先，存在圍巖性質、工程水文地質條件復雜等客觀的施工風險，即存在無法避免的客觀風險。其次，勘察得到的施工客觀條件資料有限，加之設計計算理論的不完善問題也會給施工過程帶來一些突發性的問題，進而加大了隧道施工中出現偶然性安全風險的概率。另外，由于實驗數據具有較大的離散性，勘察報告提供的資料數據范圍有限，地下的情況存在較大的不可預知性，這就加劇了施工風險的可變性和突發性。最后，隧道施工對施工場地及其附近的土體影響極大，會對場地附近的建筑物、地下管線或地下管線網和居民的日常出行、生活造成不同程度的影響，除了施工技術本身的影響外，存在著無法避免的影響。因而在施工過程中，在進行安全風險管理時，必須進行較為全面、細致的觀察和記錄，不放過任何一個疑點，對隧道施工進行全程監管，從技術方面確保隧道施工的安全進行。

二、軟弱圍巖隧道危險預防和控制要點

軟弱圍巖大體指巖質軟弱、承載能力弱、節理裂縫發育、結構破碎的圍巖，該類工程地質的特征有：巖體破碎松散、土質粘結能力弱、遇水易軟化，以及巖體結構面癱軟和容易滑塌等。而且對于大斷面的高速鐵路來說，隧道開挖跨度較普通鐵路的單線和雙線隧道更大，高度也更高，這加大了高度鐵路的軟弱圍巖隧道施工難度。在隧道施工過程中，還需要預防變形和坍方，從眾多的經驗總結中可知，確保安全施工的關鍵是確切掌握軟弱圍巖隧道施工的特點，遵守超前預報、超前加固、超前支護、工法選擇到位、支護措施到位、快速封閉到位、襯砌封閉到位的基本要求和原則。根據現有的理論和實踐成果，總結出預防隧道坍塌的要點如下所示：

（1）工程地質和施工方法方面：軟弱不良地質的施工需要嚴守設計文件，明確施工地質和水文情況，對可預見的風險進行安全管理。在軟弱圍巖地段或者洞口偏壓淺埋地段，可以使用CD法和CRD方法進行開挖，同時也需要考慮到施工方法的適應性和實用性，各工序的開展需要遵循"先核查、引排水、短進尺、少擾動、早成環、勤量勘察、快襯砌、工序緊"的策略。（2）支護手段和方法方面：必須選用正確、合適的支護方法，依據"寧強勿弱"的原則，不僅需要嚴格按照初期支護參數進行施工個，還需要在隧道開挖之后及時進行初期支護開挖施工，及時封閉成環，特別對于邊墻開挖后鋼架必須及時落底接長。（3）現場管理措施方面：現場技術管理人員首先需要熟悉各項施工技術的規范和標準，嚴把施工質量關，嚴格要求施工人員，對于不良地質的施工，如特殊巖土、淺埋軟弱隧道施工，需要對其中可能會出現的問題開展專項意見評估，改進施工技術方案，加強安全防范意識，制定可行的風險防范和突發事故安全應急預案。發生緊急情況時，可按照下圖所示的順序開展應急工作。

三、軟弱圍巖隧道施工安全風險管理技術及其實踐分析

3.1技術要點

在確定施工方案時：必須仔細進行地質勘查和水文調查、環境查房工作，對施工場地具有較全面、細致的認知，再進行精確的施工方案設計和鞏固，選取科學合理的施工技術，而且還需要根據現場洞口的地質地貌和開挖面了解地質的情況，及時掌握地質的情況，必要時對施工方案進行適當修正。使用超前地質預報技術：地質分析法、超前水平鉆孔法、以及物探法和特殊災害地質預測法等地質勘探技術都可以用于軟弱圍巖隧道的施工，能夠更加清晰明了的判斷掌子面前方的水文和地質情況，以便根據判斷結果進行安全風險預測，預先準備處理措施方案。圍巖監控量測：《鐵路隧道監控量測技術規程》（TB 10121--2007）對圍巖量測點的設置做出了明確的規定和要求，即必須準確掌握洞內的水平收斂、拱頂沉降以及洞頂地表沉降的數值和速率等內容，并以此為基礎建立等級管理報告和信息反饋報告制度。優化設計變更：實時掌握掌子面地質和水文的變化情況，時刻為設計的優化做好基礎工作，提供可靠的基本信息，并按照程序進行變更優化的報批手續。

3.2工藝要點

超前支護措施：依照設計方案，把大小棚或者小導管和超前錨桿等方面從質量和安全方面切實做到位。初期支護加固：在軟弱圍巖中，對圍巖的加固作用十分明顯的當屬徑向錨桿和鎖腳錨桿或鎖腳錨固管。而且在進行圍巖注漿和徑向錨桿的施工中，不僅要依照設計方案進行施工，還需要對其效果進行監測，不合格的的需要再進行修正。開挖工法和工序間的步距控制：現場的施工進程必須嚴格按照設計工法進行，快速支護封閉，及時進行初支仰拱，而且不得擅自修改。二次襯砌：軟弱圍巖和不良地質鐵路隧道二次襯砌作為主要的承載結構，需要和初期支護一同承擔較大的后期圍巖變形壓力，因而需要在圍巖和支護變形大體處于穩定后及時進行后續施工操作。爆破控制：軟弱地質隧道的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖地段和隧道錢買地段的施工開挖，都需要以《爆破安全規程》為基準，選擇使用控制爆破法還是非爆破方法。

四、實際案例分析

建設中的某鐵路客運專線屬于國家《中長期鐵路網規劃》中的重點項目，同時也是國家"十一五"規劃的重點建設項目之一。該鐵路全長857Km，投資總額為858億元，該線路穿越三個省區。該工程建設沿線地質條件復雜，部分地段巖溶發育，橋隧比占權限總長的3/4。我方主持修建的路段全長62.65Km，其中涉及橋梁56座，橋梁全長為8.6Km，隧道共計26座，隧道總長為47.5Km。該段沿線地質變化較大，結構體系分段屬于華夏構造體系和新華夏構造體系聯合和帶影響，線路方向和褶皺軸線方向存在大角度相交的情況。不良地質的主要類型為滑坡，還存有少量危巖落石、順層和巖溶、煤層瓦斯、高熱地，以及可能從內在的溶洞等。就此，依據實際自然和人工條件為基礎，在施工地減低隧道重大危險源管理臺賬，對施工進程進行同步管理，并建立風險監測和現場巡視機制，并及時進行隧道的優化設計工作，防止突發事件造成重大損失。

五、結語

在面對軟弱圍巖隧道施工時，首先需要了解軟弱圍巖隧道施工安全管理的特點，以便結合特點預見危險源，進行安全風險管理。同時也不能忽視專家治理的重要性，條件允許時建立專家治理體制。并進一步增強隧道施工關于工程保險的結合，適當進行安全預警的演習訓練，提升現場工作人員和管理人員的安全意識，切實保證員工和鐵路質量的施工安全。

參考文獻：

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