隧道工程施工塌方风险评估研究

李冠辰

（中铁二十二局集团第一工程有限公司 150006 ）

0 引言

在进行隧道工程施工时，针对隧道工程施工塌方风险进行评估，能够使施工人员明确地了解到隧道施工过程中的风险因素，并在进行施工的过程中对于这些风险进行规避，能够有效地提升施工方进行施工的质量，保证施工人员的生命安全，完成施工计划的合理规划。

1 进行隧道施工的过程中可能发生的坍塌事故

1.1 洞口失稳坍塌

在进行隧道施工的过程中，隧道进出口位置的边坡稳定性能够直接针对隧道进洞施工质量产生影响，这一情况所引起的风险因素主要体现在以下三个方面。首先，如果在进行隧道施工的过程中，施工人员在进行施工的过程中扰动岩层时大幅度的削弱了岩体结构面的抗剪强度，直接导致了隧道洞口发生了滑移破坏的现象。这就导致了在进行隧道施工的过程中，在初始施工阶段就发生了洞口变形的问题；第二，在完成隧道的挖掘后，隧道所穿过的岩体由于地质条件的问题而发生了蠕变，这种蠕变会对动身周围的岩层造成一定的扰动，也有可能会造成隧道洞口失稳坍塌的现象发生。但是这一类风险发生的可能性与其破坏力相对而言都比较小，在进行施工的过程中，工作人员可以通过事前预防的方式进行一定的控制；第三种情况就是可能造成洞口失稳坍塌的情况通常情况下是在掩体度过发展平稳阶段后，已经开发好的掩体由于沉降变形而导致岩体内部发生了不规则的裂缝，在围岩初始沉降后形成了滑动面，进而引发了岩体失稳，洞口坍塌的情况发生。

1.2 出现突水事故

在进行隧道施工的过程中，突水事故的发生需要满足几个条件，首先也就是地下水是能储备岩体间储备系统，具有一定的应变能储备；第二是指地下水和岩体间的抗突涌能力、突水大小等方面的指标由于施工原因或是环境原因而产生了不同的变化，导致地下含水储备系统具有了一定的突水能力；第三，是山体的脱水系统以及含水构造系统储备了一定的能量，并且这些系统的稳定性遭到了破坏。在进行隧道施工的过程中，如果施工人员在进行地下开挖作业时，对围岩应力与流动状态等造成了一定的扰动破坏，就会引发开挖临空面与岩体含水构造之间发生联通，导致掩体陷入临界状态，地下水找到了出口涌向开挖区，也就使突水事故发生了[1]。

1.3 岩爆现象的发生

在进行隧道施工的过程中，很有可能会由于施工人员的操作不当或是当地地区环境的特殊而导致岩爆的发生。岩爆是指岩石的脆性破坏，出现岩爆的原因可能是由于地应力的增高、地下工程的埋深较深、地下水含量较低等情况的发生。在进行施工的过程中，不小心破坏了围岩的初始应力，使初始应力不平衡等等情况的发生。在进行隧道施工的过程中，一旦发生岩爆现象，极有可能造成人员的伤亡，并且会造成一定的财产损失。

1.4 其他风险

在进行隧道施工的过程中，并不仅仅只有以上几种风险能够造成隧道施工塌方的现象发生，诸如隧道支护失稳、地质信息误判、岩溶等情况的发生都容易导致睡到在进行施工的过程中出现坍塌的情况，不仅会造成隧道施工的工期延误、施工成本增大的问题，还很容易造成施工设备的损害以及施工人员发生伤亡[2]。

2 隧道施工塌方风险评估办法

2.1 进行层次分析法的应用

在进行隧道施工塌方风险评估的过程中，进行层次分析法的应用可以有效的针对那些由于复杂问题的出现而被影响到的因素以及其本源进行研究，并进行具体地分析。在进行研究的过程中依照对应的定量信息进行使用，从而保证决策的信息化特征，通过这样的方式做到同时为多个准则、多个对象提供解决问题的途径，即使所面对的是没有结构特性的复杂决策问题，应用层次分析法也能够提供最为直观快捷的解决问题的途径[3]。

想要进行层次分析法的应用，首先需要针对决策问题进行层次架构体系的构建，并开展对于这一架构体系的构造判定，接下来进行层次单排序的检测，最后针对层次排序的一致性进行检测。在进行隧道施工技术风险评估的环境过程中，并不仅仅只有一种因素能够影响隧道施工，导致隧道施工塌方，在进行隧道施工的过程中还存在着许多无法得到量化的影响因素，在这样的情况下，运用层次分析法进行隧道施工技术风险评估是非常有效的。

2.2 进行模糊综合评价法的应用

这是一种模糊数学的综合评价法。它能够将定性评价进行转化，使定性评价转变为定量评价。在进行隧道工程施工塌方风险评估的过程中，针对模糊综合评价法进行应用，能够保证评估结果的系统性较强，评估结果的体现较为清晰，通过这种评价方法所得出的结论能够针对一些难以解决的量化问题提出有效的解决方案[4]。

3 隧道工程施工台风风险评估策略

3.1 针对施工风险评估程序进行严格的践行

在进行隧道施工前，首先需要针对隧道施工进行安全风险评估，通过科学合理地评估，完成对于隧道施工风险的准确定位。在进行施工风险评估的过程中，可以采用专家调查法、水文调查法以及工程现场地质调查法三种方式相结合的办法进行施工风险评估，建立起有效的隧道工程施工风险识别程序。例如在进行L 隧道工程风险识别过程中，需要进行以下三部分的识别。

首先，由于L 隧道所穿越的地段地质条件复杂，岩体呈现节理发育/较为破碎的现象，且隧道需要穿过中等富水区，这增加了在隧道施工的过程中塌方变形的可能性，也极大地提升了在进行隧道施工的过程中突水事故发生的可能，另外，由于L 隧道的某一区段埋深深度约为600 米左右，正处于中、高地应力状态。因此在进行隧道施工的过程中，岩爆现象出现的可能性也极大地提升了。第二，在进行辅助坑道的识别过程中，工作人员发现L 隧道的斜井、出口平导等处都存在着断面，这就意味着在进行隧道施工的过程中，非常容易出现变形或塌方的问题。第三，在进行隧道施工风险识别程序操作的过程中，还需要针对目标工期进行识别。通过对于《公路工程施工组织设计规范》这一条例的合理运用，针对工期风险进行科学合理有系统地分析，并建立隧道初始风险等级确认表（如图1 所示）。通过隧道初始风险等级确认表的建立，判断出该工程的风险等级，并且针对各个风险所产生的原因、造成的后果以及险源类别等信息进行总结，通过这样的方式使隧道风险清单能够完整。

图1 隧道初始风险等级确认表局部

在进行了隧道风险清单的整理后，还需要针对隧道风险清单进行风险处理方案的具体制定，从而明确界定相关的责任，并且向上级单位提交风险评估报告，使上级单位进行审查，并给出一定的修改意见，从最大程度上降低出现隧道风险的可能性。

3.2 在进行隧道施工的过程中进行模拟分析

不仅要在进行隧道施工前进行隧道风险清单的整理，在进行隧道施工的过程中也需要针对施工的具体情况进行模拟分析，通过这样的方式，使隧道工程施工塌方风险的体现较为完整。

例如，在进行F 隧道的施工过程中，F 隧道的围岩强度为V 级，这也就意味着在进行隧道施工的过程中，如果设计师在进行规划的过程中没有进行合理的规划，就很有可能会造成塌方。在进行隧道施工过程模拟分析的过程中，首先需要针对《公路隧道设计规范》进行应用，通过规范中所提出的预期数值来进行，对于出之后稳定系数的计算。并针对具体的数据对前后不封闭等状况开展结构的应力计算（如图2 所示）。

图2 应力计算结果局部

通过应力计算结果，即可针对隧道施工初期支护稳定系数进行计算，在进行隧道施工的过程中可以针对具体的问题开展解决问题的相应措施。例如，在临时支撑被撤除后，应当立即开展对应的二衬矫正，并开展对应的监测；再如，在进行中部围岩挖掘的过程中，应当针对初期支护进行及时的关闭；在进行岩体爆破的过程中，还需要针对爆破展开管理，针对炮孔的地点，炸药的质量等因素行优化，最大程度上避免对于围岩进行不必要的扰动等。通过这样的方式，保证隧道工程施工塌方风险评估不仅仅能够起到进行评估的作用，还能够降低隧道施工过程中出现塌方的风险。

3.3 建立完善的风险保障体系

在进行隧道施工的过程中，通常带有较强的不确定性因素。因此，在进行施工的过程中应当针对危险源管理台账进行建立，并在台账中针对各类风险因素的危害程度，责任人，应急预案等方面进行标识与记录。另外，为了保障隧道施工过程中的安全性，还需要进行巡视与监测方面机制的完善。通过对于地质雷达、全站仪等设备的合理运用完成对于隧道现场施工情况的实时监测，并安排技术人员对于施工现场地质情况进行日常的巡视，并及时进行记录，从最大程度上保障隧道施工的安全性。

4 结束语

在进行隧道施工的过程中，如果没有进行风险评估，那么就有可能在施工过程中遇到种种原本可以避免的意外，甚至为施工人员带来不必要的伤害。因此在进行隧道工程施工的过程中，针对隧道工程施工塌方风险进行一定的评估，能够有效的针对隧道风险预警机制进行完善，保障施工人员的安全，也能够保障隧道施工的整体质量。