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詳述山嶺隧道施工安全風險辨識

類別:工程安全 發布時間:2017-10-24 瀏覽人次:

摘 要: 文中針對我國公路山嶺隧道工程施工中安全風險管理問題,在安全風險辨識理論和在實踐上都相對薄弱的現實情況,展開對公路山嶺隧道施工安全風險辨識的理論研究和實踐應用的探討。


隧道工程項目是一個投資大、周期比較長、內部結構復雜、涉及因素眾多的復雜的開放系統。影響該系統的風險因素眾多,各因素之間的關系也錯綜復雜,所引起的后果嚴重程度迥異。


一、塌方或崩塌風險辨識


隧道塌方是隧道施工中最為常見、 比較典型的一種事故。塌方事故會直接導致人員傷亡,而且傷亡人數不確定。


1.不良地質及水文地質條件


(1)隧道穿過斷層及其破碎帶,或在薄層巖體的小曲褶、錯動發育地段,一經開挖,潛在應力釋放快、圍巖失穩,小則引起圍巖掉塊、坍落,大則引起塌方。當通過各種堆積體時,由于結構松散,顆粒間無膠結或膠結差,開挖后引起坍塌。在軟弱結構面發育或泥質充填物過多,均易產生較大的坍塌。


(2)隧道穿越斷層破碎帶、巖溶陷落柱、松散性圍巖、地層覆蓋過薄等地質地段時極易發生塌方和崩塌。地層覆蓋過薄地段如在沿河傍山、偏壓地段、溝谷凹地淺埋和丘陵淺埋地段。


(3)水是造成塌方的重要原因之一。地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇巖體的失穩和坍落。巖層軟硬相間或有軟弱夾層的巖體,在地下水的作用下,軟弱面的強度大為降低,因而發生滑坍。

詳述山嶺隧道施工安全風險辨識


2.隧道設計考慮不周


(1)隧道選定位置時,地質調查不細,未能作詳細的分析,或未能查明可能塌方的因素。沒有繞開可以繞避的不良地質地段。


(2)缺乏較詳細的隧道所處位置的地質及水文地質資料,引起施工指導或施工方案的失誤。


3.施工方法和措施不當


(1)施工方法與地質條件不相適應;地質條件發生變化,沒有及時改變施工方法。

(2)工序間距安排不當。

(3) 施工支護不及時, 支撐架立不合要求, 或抽換不當。噴射混凝土的質量、厚度不符合要求。

(4)地層暴露過久,引起圍巖松動、風化、導致塌方。

(5)采用新奧法施工的隧道,沒有按規定進行量測,或信息反饋不及時,決策失誤、措施不力。

(6)圍巖爆破用藥量過多,因震動引起坍塌。

(7)對危石檢查不重視、不及時,處理危石措施不當,引起巖層坍塌。


二、巖爆風險辨識


巖爆是高地應力條件下地下工程開挖過程中,硬脆性圍巖因開挖卸荷導致洞壁應力重新分布,儲存于巖體中的彈性應變能突然釋放,因而產生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲現象的一種動力失穩地質災害。由于巖爆具有突發性,很難提前防備,極易將設備砸壞或砸毀、將人砸傷或砸死。它直接威脅施工人員、設備的安全,影響工程進度,而且還會造成超挖、初期支護失效,嚴重時還會誘發地震。


(1)巖爆在未發生前并無明顯的預兆。一般認為不會掉落石塊的地方,也會突然發生巖石爆裂聲響,石塊有時應聲而下,有時暫不墜落。這與塌頂和側壁坍塌現象有明顯的區別。


(2)巖爆時,巖塊自洞壁圍巖母體彈射出來,一般呈中厚邊薄的不規則片狀,塊度大小多呈幾厘米長寬的薄片,個別達幾十厘米長寬。嚴重時,上噸重的巖石從拱部彈落,造成巖爆性塌方。


(3)巖爆發生的地點,多在新開挖工作面及其附近,個別的也有距新開挖工作面較遠處。巖爆發生的頻率隨暴露后的時間延長而降低。一般巖爆發生在 16 天之內,但是也有滯后一個月甚至數月還有發生巖爆。


三、突水突泥和高地溫風險


1.突水突泥風險


突水突泥是隧道施工中僅次于塌方的最常見的地質災害之一。發生突水后,由于大量的水涌入隧道,造成停工、設備被沖毀、人被沖走撞洞壁而死或被淹死。突水突泥事故發生后不及時采取措施還會引發新的透水和塌方等事故。造成突水突泥最為常見的不良地質是斷層(斷層裂隙水)、大型溶洞和暗河(巖溶水)、煤系地層中的采空區(老窖積水)和金屬、非金屬礦山老積水。


如果在施工過程中沒有對這些特殊地質監測或監測不準確,就有可能毫無預防地觸碰到這些有可能發生突水突泥的地帶。



2.高地溫風險


高地溫事故也是一種地質災害,但是發生的機率很小。隧道通過高溫、高熱地段,會給施工帶來困難。高地溫一般發生在火山地帶的地區,修建隧道或地下工程,一般會遇到比較高溫高熱的情況,地層可能會噴出熱水或有害氣體,而使人燙傷或中毒,嚴重者死亡。


人為的因素也會使得高地溫事故的發生,不按國家有關部門對隧道施工作業環境的衛生標準規定來安排作業;不對高地溫地質進行監測;有高溫、高熱現象時不采取降溫處理措施;沒有加強對工人的健康管理,使得有高血壓、心臟病的患者參與高溫作業從而引起人員傷亡。


四、瓦斯爆炸


瓦斯爆炸是一種熱-鏈式反應(也叫鏈鎖反應)。瓦斯爆炸就其本質來說,是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在一定溫度作用下產生的激烈氧化反應。


1.影響瓦斯含量的地質因素


主要是煤的變質程度;圍巖和煤層本身的滲透性;地質構造、地下水活動。一般情況下,煤變質程度高;圍巖透氣性差;壓沖逆斷層下盤和地下水活動差有利于瓦斯含量增加的地質因素。


2.影響瓦斯爆炸的人為因素


在隧道施工中,如果不對工人進行專業的培訓和安全知識培訓,出現帶打火機、火柴等可能產生火源的物品進洞;電工不按時檢查電線路或及時更換老化的電線,出現電線漏電,電路短路產生火花遇瓦斯發生瓦斯爆炸等等其他人為因素引起瓦斯爆炸事故的發生。


五、冒頂和片幫與掉塊風險


1.冒頂風險


冒頂事故是一種特殊的崩塌事故,冒頂一般都是發生在地質條件發生變化的地點,如有小斷層、巖石破碎、頂板裂隙發育或有明顯的極易離層的巖層弱面存在;大多發生在掘進施工期間;大多發生在瞬間,隨機性很大。


一般隧道塌方僅僅造成隧道洞內人員傷亡和設備毀壞等后果,冒頂事故除了會造成隧道洞內的這些影響后果,還會導致隧道上方建筑物毀壞和人員的傷亡。


(1)不良地質因素主要包括小斷層、巖石破碎、頂板裂隙發育或極易離層的巖層弱面等。


(2)人為因素主要是在支護設計方面和施工管理方面。具體表現在支護材料質量不過關;導致支護效果不明顯;施工方法不當;沒有加強安全管理等。


2.片幫與掉塊風險


片幫與掉塊是隧道施工過程中經常發生的、 規模較小的、一般地質災害。片幫與掉塊的最大特點是:規模小,塌落的巖體大多為一塊,很少有兩塊或兩塊以上的情況出現。塊度大,一塊塌落的巖體,常常有0.5~1m3大小,因而常常造成施工人員的傷亡。


(1)片幫與掉塊的地質因素:不穩定巖體在重力作用下,向著隧道的懸空面滑塌。


(2)片幫與掉塊的人為因素:沒有及時支護;支護材料質量低劣,支護效果差;沒有及時襯砌;沒有對片幫與掉塊進行判斷等。


六、其他風險


1.有害氣體風險


有害氣體突出是指在隧道施工過程中突發性的從地層中噴出大量的有害氣體。如果事前沒有準備,會造成人員中毒傷亡。地層中的有害氣體比較難于監測,具有隨機性和突發性的特點。


(1)地質因素主要包括高地溫地層和含有有害氣體的空洞等自然地質因素。


(2)人為因素主要是沒有宣傳安全知識;沒有配備防毒設備;有防毒設備但只是形式,沒有配戴這些設備。


2.自然因素風險


自然風險事故是指由于山洪、暴雨、泥石流、地震、臺風、雷電、山體滑坡等導致人員傷亡和設備毀壞。自然事故還會間接引發隧道施工其他事故的發生如塌方、突水、冒頂等。自然風險事故的原因主要是山洪、暴雨、泥石流、地震、臺風、雷電、山體滑坡等這些風險源。但是一些人為的因素也會導致自然事故的發生,例如沒有關注隧道所在位置的氣象情況,導致沒有及時采取措施和安全疏導工作。


3.炸藥爆炸風險


炸藥爆炸事故在隧道施工安全不經常發生,即使發生也是因為人為的因素引起炸藥爆炸而導致人員的傷亡。炸藥爆炸不但直接造成人員傷亡,還會引發巖石脫落砸傷、砸死下面的人。炸藥爆炸的原因主要是雷電擊中炸藥引起炸藥燃燒爆炸;人為的因素如把雷管和炸藥混放,而且沒有放在規定地方,導致運輸車經過碾壓引起爆炸;就是鉆爆法施工中鉆爆的方法不當,引起炸藥的爆炸。


4.火災事故風險


隧道火災事故在隧道施工過程中不是經常發生。但是一旦發生火災就會造成人員傷亡和機械設備燒毀的嚴重安全事故。一般隧道施工火災安全事故是由于人為的因素引起。隧道火災事故發生原因有:不可控的自然因素雷電擊中現場的可燃物發生火災;森林火災得不到控制,蔓延到隧道洞內引發火災;電工不按時檢查電路,出現短路或電纜電線老化漏電發生火災;施工現場沒有配備消防設施,致使火災發生時,無法控制火情引起嚴重的后果;在施工過程中礦物巖石體內本身存在固態或液態的可燃物。


5.機電事故風險


隧道施工中的事故是指機械設備傷人事故。如掘進機從人身上碾壓致使人員傷亡。


發生機電事故的原因主要是人為因素:沒有對機械操作人員專業培訓,無證駕駛車輛和操作機械,導致車和機械碾壓人的事故發生;設備質量不合格,在正常操作過程中不受控制撞人或碾壓人;管理組織上的不合理,不合理安排工作,使得連續工作,出現疲勞操作有關機械和疲勞駕駛車輛,從而導致機械或車輛碾壓或撞人事故的發生;電工不檢查電線,不包扎裸露電線,出現觸電傷人事故。作者簡介: 王素雯(1975-),女,云南江川人,中國云南路建集團股份有限公司工程師,從事公路工程施工管理工作。


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