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详述山岭隧道施工安全风险辨识

类别:工程安全 发布时间:2017-10-24 浏览人次:

摘 要: 文中针对我国公路山岭隧道工程施工中安全风险管理问题,在安全风险辨识理论和在实践上都相对薄弱的现实情况,展开对公路山岭隧道施工安全风险辨识的理论研究和实践应用的探讨。


隧道工程项目是一个投资大、周期比较长、内部结构复杂、涉及因素众多的复杂的开放系统。影响该系统的风险因素众多,各因素之间的关系也错综复杂,所引起的后果严重程度迥异。


一、塌方或崩塌风险辨识


隧道塌方是隧道施工中最为常见、 比较典型的一种事故。塌方事故会直接导致人员伤亡,而且伤亡人数不确定。


1.不良地质及水文地质条件


(1)隧道穿过断层及其破碎带,或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段,一经开挖,潜在应力释放快、围岩失稳,小则引起围岩掉块、坍落,大则引起塌方。当通过各种堆积体时,由于结构松散,颗粒间无胶结或胶结差,开挖后引起坍塌。在软弱结构面发育或泥质充填物过多,均易产生较大的坍塌。


(2)隧道穿越断层破碎带、岩溶陷落柱、松散性围岩、地层覆盖过薄等地质地段时极易发生塌方和崩塌。地层覆盖过薄地段如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段。


(3)水是造成塌方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍落。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体,在地下水的作用下,软弱面的强度大为降低,因而发生滑坍。

详述山岭隧道施工安全风险辨识


2.隧道设计考虑不周


(1)隧道选定位置时,地质调查不细,未能作详细的分析,或未能查明可能塌方的因素。没有绕开可以绕避的不良地质地段。


(2)缺乏较详细的隧道所处位置的地质及水文地质资料,引起施工指导或施工方案的失误。


3.施工方法和措施不当


(1)施工方法与地质条件不相适应;地质条件发生变化,没有及时改变施工方法。

(2)工序间距安排不当。

(3) 施工支护不及时, 支撑架立不合要求, 或抽换不当。喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。

(4)地层暴露过久,引起围岩松动、风化、导致塌方。

(5)采用新奥法施工的隧道,没有按规定进行量测,或信息反馈不及时,决策失误、措施不力。

(6)围岩爆破用药量过多,因震动引起坍塌。

(7)对危石检查不重视、不及时,处理危石措施不当,引起岩层坍塌。


二、岩爆风险辨识


岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中,硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力重新分布,储存于岩体中的弹性应变能突然释放,因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。由于岩爆具有突发性,很难提前防备,极易将设备砸坏或砸毁、将人砸伤或砸死。它直接威胁施工人员、设备的安全,影响工程进度,而且还会造成超挖、初期支护失效,严重时还会诱发地震。


(1)岩爆在未发生前并无明显的预兆。一般认为不会掉落石块的地方,也会突然发生岩石爆裂声响,石块有时应声而下,有时暂不坠落。这与塌顶和侧壁坍塌现象有明显的区别。


(2)岩爆时,岩块自洞壁围岩母体弹射出来,一般呈中厚边薄的不规则片状,块度大小多呈几厘米长宽的薄片,个别达几十厘米长宽。严重时,上吨重的岩石从拱部弹落,造成岩爆性塌方。


(3)岩爆发生的地点,多在新开挖工作面及其附近,个别的也有距新开挖工作面较远处。岩爆发生的频率随暴露后的时间延长而降低。一般岩爆发生在 16 天之内,但是也有滞后一个月甚至数月还有发生岩爆。


三、突水突泥和高地温风险


1.突水突泥风险


突水突泥是隧道施工中仅次于塌方的最常见的地质灾害之一。发生突水后,由于大量的水涌入隧道,造成停工、设备被冲毁、人被冲走撞洞壁而死或被淹死。突水突泥事故发生后不及时采取措施还会引发新的透水和塌方等事故。造成突水突泥最为常见的不良地质是断层(断层裂隙水)、大型溶洞和暗河(岩溶水)、煤系地层中的采空区(老窖积水)和金属、非金属矿山老积水。


如果在施工过程中没有对这些特殊地质监测或监测不准确,就有可能毫无预防地触碰到这些有可能发生突水突泥的地带。



2.高地温风险


高地温事故也是一种地质灾害,但是发生的机率很小。隧道通过高温、高热地段,会给施工带来困难。高地温一般发生在火山地带的地区,修建隧道或地下工程,一般会遇到比较高温高热的情况,地层可能会喷出热水或有害气体,而使人烫伤或中毒,严重者死亡。


人为的因素也会使得高地温事故的发生,不按国家有关部门对隧道施工作业环境的卫生标准规定来安排作业;不对高地温地质进行监测;有高温、高热现象时不采取降温处理措施;没有加强对工人的健康管理,使得有高血压、心脏病的患者参与高温作业从而引起人员伤亡。


四、瓦斯爆炸


瓦斯爆炸是一种热-链式反应(也叫链锁反应)。瓦斯爆炸就其本质来说,是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。


1.影响瓦斯含量的地质因素


主要是煤的变质程度;围岩和煤层本身的渗透性;地质构造、地下水活动。一般情况下,煤变质程度高;围岩透气性差;压冲逆断层下盘和地下水活动差有利于瓦斯含量增加的地质因素。


2.影响瓦斯爆炸的人为因素


在隧道施工中,如果不对工人进行专业的培训和安全知识培训,出现带打火机、火柴等可能产生火源的物品进洞;电工不按时检查电线路或及时更换老化的电线,出现电线漏电,电路短路产生火花遇瓦斯发生瓦斯爆炸等等其他人为因素引起瓦斯爆炸事故的发生。


五、冒顶和片帮与掉块风险


1.冒顶风险


冒顶事故是一种特殊的崩塌事故,冒顶一般都是发生在地质条件发生变化的地点,如有小断层、岩石破碎、顶板裂隙发育或有明显的极易离层的岩层弱面存在;大多发生在掘进施工期间;大多发生在瞬间,随机性很大。


一般隧道塌方仅仅造成隧道洞内人员伤亡和设备毁坏等后果,冒顶事故除了会造成隧道洞内的这些影响后果,还会导致隧道上方建筑物毁坏和人员的伤亡。


(1)不良地质因素主要包括小断层、岩石破碎、顶板裂隙发育或极易离层的岩层弱面等。


(2)人为因素主要是在支护设计方面和施工管理方面。具体表现在支护材料质量不过关;导致支护效果不明显;施工方法不当;没有加强安全管理等。


2.片帮与掉块风险


片帮与掉块是隧道施工过程中经常发生的、 规模较小的、一般地质灾害。片帮与掉块的最大特点是:规模小,塌落的岩体大多为一块,很少有两块或两块以上的情况出现。块度大,一块塌落的岩体,常常有0.5~1m3大小,因而常常造成施工人员的伤亡。


(1)片帮与掉块的地质因素:不稳定岩体在重力作用下,向着隧道的悬空面滑塌。


(2)片帮与掉块的人为因素:没有及时支护;支护材料质量低劣,支护效果差;没有及时衬砌;没有对片帮与掉块进行判断等。


六、其他风险


1.有害气体风险


有害气体突出是指在隧道施工过程中突发性的从地层中喷出大量的有害气体。如果事前没有准备,会造成人员中毒伤亡。地层中的有害气体比较难于监测,具有随机性和突发性的特点。


(1)地质因素主要包括高地温地层和含有有害气体的空洞等自然地质因素。


(2)人为因素主要是没有宣传安全知识;没有配备防毒设备;有防毒设备但只是形式,没有配戴这些设备。


2.自然因素风险


自然风险事故是指由于山洪、暴雨、泥石流、地震、台风、雷电、山体滑坡等导致人员伤亡和设备毁坏。自然事故还会间接引发隧道施工其他事故的发生如塌方、突水、冒顶等。自然风险事故的原因主要是山洪、暴雨、泥石流、地震、台风、雷电、山体滑坡等这些风险源。但是一些人为的因素也会导致自然事故的发生,例如没有关注隧道所在位置的气象情况,导致没有及时采取措施和安全疏导工作。


3.炸药爆炸风险


炸药爆炸事故在隧道施工安全不经常发生,即使发生也是因为人为的因素引起炸药爆炸而导致人员的伤亡。炸药爆炸不但直接造成人员伤亡,还会引发岩石脱落砸伤、砸死下面的人。炸药爆炸的原因主要是雷电击中炸药引起炸药燃烧爆炸;人为的因素如把雷管和炸药混放,而且没有放在规定地方,导致运输车经过碾压引起爆炸;就是钻爆法施工中钻爆的方法不当,引起炸药的爆炸。


4.火灾事故风险


隧道火灾事故在隧道施工过程中不是经常发生。但是一旦发生火灾就会造成人员伤亡和机械设备烧毁的严重安全事故。一般隧道施工火灾安全事故是由于人为的因素引起。隧道火灾事故发生原因有:不可控的自然因素雷电击中现场的可燃物发生火灾;森林火灾得不到控制,蔓延到隧道洞内引发火灾;电工不按时检查电路,出现短路或电缆电线老化漏电发生火灾;施工现场没有配备消防设施,致使火灾发生时,无法控制火情引起严重的后果;在施工过程中矿物岩石体内本身存在固态或液态的可燃物。


5.机电事故风险


隧道施工中的事故是指机械设备伤人事故。如掘进机从人身上碾压致使人员伤亡。


发生机电事故的原因主要是人为因素:没有对机械操作人员专业培训,无证驾驶车辆和操作机械,导致车和机械碾压人的事故发生;设备质量不合格,在正常操作过程中不受控制撞人或碾压人;管理组织上的不合理,不合理安排工作,使得连续工作,出现疲劳操作有关机械和疲劳驾驶车辆,从而导致机械或车辆碾压或撞人事故的发生;电工不检查电线,不包扎裸露电线,出现触电伤人事故。作者简介: 王素雯(1975-),女,云南江川人,中国云南路建集团股份有限公司工程师,从事公路工程施工管理工作。


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