隧道施工安全管理与风险预警技术研究

杨礼铠

中国水利水电第十六工程局有限公司 福建 福州 350000

随着基础设施的迅速发展，公路隧道的建设也随之加快，为带动经济发展创造了有利的条件。然而，由于隧道施工中的隐患比较多，若不进行有效的管理，将会造成安全和质量问题，影响到工程的可靠性，从而造成严重的后果。在隧道施工中，要加强安全管理，要按照项目的特点，严格执行管理要求，合理应用风险预警技术，以防止事故的发生。因此，必须对隧道工程的安全管理进行深入的分析，并运用有效的风险预警技术，提高工程质量。

1 项目概况及地貌特征

格鲁吉亚乔治亚州哈苏里境内新建E-60 高速公路 Zemo Osiauri to Chumateleti Lot2 (Km 7+700～Km14+060)，全长6.36km，道路设计为新建双向4车道，路面采用混凝土路面。设计5条单向隧道，隧道采用NATM法洞挖，分离式双洞布置，双洞中心线相距25m，横向为1m人行道+0.25m硬路肩+3.75m×2行车道+0.25m硬路肩+1m人行道，路面结构为15cm碎石基层，26cm的砼面层。

1#隧道前为丘陵地区，之后为地形较为陡峭的山区。隧道沿线原地面高程约在842m～1009m之间变化。隧道建成后的底板高程从827m抬升至901m。除了洞口段外，隧道最大覆盖厚度约为101m，位于3#隧道13+080附近；最小覆盖厚度约为24m，位于1#隧道11+520附近。该设施的主要施工方法如下：

1.1 洞口施工

开洞段前，应对路堑沟槽和边坡进行防护，防止地表水渗入路堑表面，影响边坡和洞面的稳定；在开挖过程中，应当与开挖同步进行。当开挖接近洞面时，应预留基底，直至洞拱和长瓶施工完毕。地质坑洞不好，尽量避开雨季施工，隧道铺设后及时填补。

1.2 开挖方案

隧道按新奥法原理组织施工，施工中坚持超前预报和监控量测，隧道洞挖采用短台阶法施工，台阶长度为10～15m。

P-5-2/P-6-1/P-6-2型隧道（Ⅳ级围岩）采用机械法开挖，其中P-5-2和P-6-2型预留核心土，采用破碎锤（挖掘机）开挖。P-5-1/Ep-5/P-4-1型隧道（Ⅳ级围岩）和P-3型隧道（III级围岩）采用上下台阶法钻爆法开挖，孔深约为1.2～2m，考虑均为浅孔，采用YT28型气腿式手风钻钻孔。

1.3 超前支护

本项目隧道开挖中所采用的超前支护有φ38长4m和5m的小导管、φ114长12m的大管棚，采用热轧无缝钢管。超前大管棚和小导管支护包括封面、布孔、钻孔安管、注浆四道工序。

1.4 初期支护

挖掘完成后，检查是否有渗漏，及时对开挖面初喷不小于3cm厚砼封闭岩面，减少与围岩的接触时间。初期支护紧跟掌子面，锚杆采用Φ25水泥浆锚杆，围岩喷射混凝土强度等级为C20/25，Ⅳ级围岩设置三肢型钢格栅，每榀钢格栅由1Φ32和2Φ20主筋组成，2Φ20主筋之间采用若干Φ12短棒（Rod）焊接连接， 1Φ32和2Φ20钢筋之间采用若干蜘蛛状钢筋（Spider）焊接连接。III级、Ⅳ级围岩挂网为φ6x100x100的钢筋网，喷射砼厚度100～250mm。

1.5 出碴方案

隧道采用无轨运输，侧卸式装载机装车，利用自卸汽车直接运至弃碴场。

1.6 防水板

防水板铺设在车上，盲排水管与侧墙底部的纵向排水管连接，然后水通过横管进入排水。

1.7 钢筋

钢筋在孔外加工，在框架上人工连接钢筋，现场连接切割好的钢筋。

1.8 衬砌台车

液压整体式衬砌台车。

1.9 二次衬砌混凝土浇筑

混凝土集中拌制，在车厢内搅拌，挤压成型，连接振动器和插入式振动器堵塞。曲墙不断浇水形成一次。将孔放入注射管，注射后喷嘴会很密。有仰拱段为C30/37钢筋砼，无仰拱为C25/30钢筋砼。

1.10 仰拱及填充

仰拱超前二次衬砌施作、分段整体灌注。利用仰拱栈桥保持通行。人工配合机械清底，混凝土全幅浇筑，插入式振动器捣实，平板振动器整平。仰拱为C30/37钢筋砼，仰拱填充为C12/16砼。仰拱填充在仰拱砼强度达到5MPa以上后施作。

1.11 水沟电缆槽

安全加固采用钢模板和钢管支撑。混凝土直接插入模具，插入的振动器振动。覆盖物安装在装配现场的集中装配现场。

2 隧道工程施工存在的问题

2.1 安全风险管理体系不完善

在隧道施工过程中，作业队伍、人员并未将安全风险管理制度与统一的标准有机地结合起来，缺少相应的实施规范，从而增加了项目的风险。由于在施工过程中缺乏对安全风险的管理和风险有效防范，导致了项目的安全风险难以得到保证，从而影响了项目的顺利实施。

2.2 地质灾害危险性与人为安全意识淡薄

隧道的发展往往受到地质灾害、水文等因素的限制，施工难度大，施工环境变化大。比如地面沉降、流沙、管道上升、滑坡、溶洞上升等。如果施工人员没有足够的安全知识或意识，会造成巨大的经济损失或人员伤亡，影响整个工程的进度和质量[1]。

2.3 施工技术的使用管理问题

大型地下隧道需要多种类型的工程和多种施工技术。当多个过程同时或多学科地执行时,应共同制定、协调和实施安全技术管理措施。在采用新技术、新工艺、新设备、新材料时,项目应制定相应的技术措施和使用方法。但在现有的地铁隧道建设中，现场作业的施工技术管理仍停留在传统的管理方式，即对施工参数的控制与技术文件的分离，这在一定程度上造成了隧道工程施工技术管理不能较好地满足施工现状要求，新的施工技术又不能有效地发挥其技术职能[2]。

3 提高隧道工程安全管理水平的对策

3.1 建立完善的风险预警制度

首先，建立健全的安全管理体系，对施工全过程进行全面的监控与管理，确保工程建设中存在的安全隐患能够得到及时地发现和处理。在施工作业前，要明确各工作人员的工作职责，并定期对各种机械设备进行定期的检查、维护、保养，保障设备的工作状况和安全。其次，要建立健全的风险预警体系。采用常规的施工方式，不但存在着巨大的风险，而且施工效率低下。根据隧道地质破碎的特点，投入湿喷台车等设备，围岩封闭采用远程遥控，降低安全隐患，避免初喷极易塌方的施工安全风险。通过加强安全教育，提高员工的安全意识，提升员工的安全防护能力，将安全风险降到最低[3]。

3.2 建立工程施工风险预警模型

在构建风险预警模型时，充分考虑项目的具体情况，并将监测结果与数据采集层、数据库层和数据存取层相结合，对模型进行优化。数据收集层是对数据进行综合并输入到数据库中的；数据层能够对信息进行分类存储，利用信息技术等手段对所获得的信息进行分析，从而进行风险分析和预警。数据存取层是利用 GIS技术对已处理过的信息进行可视化显示，并利用 GIS技术对其进行预警，从而为安全处理提供了支撑。可以使风险预警模型更好地发挥其功能，同时也能确保信息的及时[4]。

3.3 优化风险预警平台功能

3.3.1 收集及整理监测数据

采集的监控数据可以进行实时处理，确保实时和准确的数据，以确保平台的实时性。可根据工程实际情况，采用手工或机械的方法进行数据采集，大部分工程都可以采用计算机输入，这样可以大幅度提高工作效率，并能实现动态输入。在采集数据时，必须对数据进行识别，如果有过时的信息混入，会影响系统的工作效率，从而影响到系统的可信度。

3.3.2 进行风险情况安全评估

对项目进行安全评价，以确保项目的安全运行，从而为项目实施提供有效的风险防范措施。利用信息技术可以实时地分析数据，利用风险预警系统对各个阶段的安全性评价进行监控，从而可以形成初步的状态。根据项目的具体情况，确定地基的最终方案，然后将报告的内容发送到风险警报系统中。在完成最后的安全评价报告时，可以利用该系统分析曲线的对比、断面等，以保证报告的可靠性和完整性[5]。

3.3.3 启动多重风险预警机制

当监测资料超出警戒范围时，应启动应急处置机制，技术人员可对监测资料和现场状况进行安全评价。如果出现威胁较大的危险，则应暂停施工，组织专家进行论证，征求专家意见，在专家始终认为所得到的资料无法控制的情况下，再次启动预警机制，并采取相应的应对措施。同时，还要确保监控系统的可靠性，使其发挥其应有的效用，从而为技术人员等进行评价，从而达到对项目风险进行有效的预警和控制，从而防止出现重大的事故。

3.4 加强工程工作人员的安全意识

目前，在境外工程施工中，施工的人数众多，其安全意识受到很大的影响，而一旦员工缺乏安全意识，就会对施工造成一定的影响，从而导致施工的安全性和质量不能得到保障。例如，在施工过程中，工人没有按照规范进行施工，从而加大了安全隐患。因此，要加强员工的安全教育，提高员工的安全意识，掌握施工要点，按照相关规定进行规范施工，防止出现安全事故。

3.5 改善隧道施工安全管理模式

在隧道建设中，应对安全管理进行优化，采用动态管理的方式，在制订安全管理制度时，要根据具体情况，完善各种内容，以便管理者能清楚地了解项目的各个方面，并对其进行调整，以确保其安全管理的有效性。在隧道施工中，必须建立健全的安全管理体系，对风险控制、风险识别、风险评价等方面进行规范，从而有效地制约和保障施工的正常进行。要明确工作人员的职责，并根据项目的各个环节和需要，建立相应的责任制度，才能保证工作人员在施工中按规定进行工作。通过对安全管理体系的优化，可以提高安全管理工作的执行效率，提高安全管理工作的质量。

3.6 施工阶段地质灾害安全管理对策

“百年大计，安全第一”，在隧道施工时，要做到预防为主，安全教育为辅。在前期，应全面调查地下管线的水文、地质等，利用现代信息技术，对可能发生的地质灾害进行评价，确保测量资料的准确性，并据此制订相应的防治措施，合理确定施工周期，避免因地质灾害而造成的工程质量和工期受到影响，定期召开安全会议，强化安全意识，增强员工的责任心，增强应对突发情况的能力。同时，在建设过程中，要加大对隧道的安全管理经费的投入，要有完善的安全设施，在隧道地质较差段落设置逃生管，出现塌方可以有效保障作业人员的安全撤离[6]。

3.7 巡查监控和实时对风险进行评估

通常，监控资料分析都是用几个独立的测点来分析工程项目的整体安全性，得出的结论往往会有一些偏差。因此，在隧道施工中，施工单位必须对施工现场进行常规或不定时的巡查，以保证施工现场的监测与施工监督的一致性，并保证现场的安全运行。另外，每一次巡视结束后，都要编制一份分析报告，将监控数据集成到系统的安全评价中，以确定工程的风险是否在预定范围内，并对风险进行动态的评估，以保证隧道工程的安全风险。

3.8 风险管理

根据工程地质、施工环境和条件对隧道工程实施动态、有效的风险控制和跟踪处理[7]。

应对施工阶段的风险进行评估，并根据评估结果提出相应的处理措施，由监理工程师批准。实时监控施工过程中的风险，定期反馈，并根据风险监控结果调整风险管理措施。

结合环境地质条件、施工工艺、设备、施工水平、经验和工程特点，识别新的风险，提供风险管理措施，供监理工程师决策和监控已识别的风险。

在施工现场公示识别的风险，其内容包括风险描述、监测方案、应急措施和责任等。

施工过程中的风险的监测包括施工监测、工况和环境巡视、工作面状态描述、风险处置过程和发展趋势等内容；应将地质超前预报、监控量测纳入施工的重要工序，按照设计要求编制施工监测的实施方案，对工程自身结构及环境风险进行全面监测；提前识别和预测地质风险因素，保证施工安全[8]。

在建设过程中，应建立风险预警、应对和信息传递机制。应根据实时监测数据、工况、环境调查和工作面异常情况确定报警等级，并形成异常报告；在可能发生重大突发风险事件的预警状态下，应立即启动相应预案，组织处理，并向建设单位和监理单位报告。

4 结束语

针对隧道施工的特点，运用风险预警技术，完善安全管理制度，以推动隧道施工的发展，提高施工质量。建设项目的风险预警模型，构建项目的风险预警平台，并对其功能进行优化。在施工管理方面，要做好施工准备工作，提高员工的安全意识，改进施工安全管理方式，确保施工安全。全面落实安全管理，为项目施工提供了有力的保证。