隧道施工安全风险事件-2010-11

隧道施工安全风险事件以下为隧道施工中可能遇到的安全风险事件，暂未考虑纯自然灾害风险，如：洪水、地震、高温、严寒、泥石流、飓风；也未考虑国家政策、市场经济、社会环境等因素带来的风险。

一、洞口段：（1）坍塌冒顶（2）山体开裂变形（4）洞口边仰坡失稳（5）弃渣对环境影响（6）洞口边仰坡落石伤人危及施工安全（7）洞口山体整体滑移、坍塌二、洞身段：（一）施工地质风险（1）岩溶及充填物危害（2）塌方（3）流沙、液化（4）涌突水（泥、石）（5）岩爆（6）大变形、围岩失稳（7）渗漏水（8）采空区（9）断层破碎带（10）瓦斯及其它有害气体地层（11）高温地热（12）软弱围岩（13）黄土（14）冻土（15）膨胀性岩土（16）松散地层（17）盐渍土（二）施工引起的风险（1）施工准备不足（2）施工量测不准确（3）爆破引起的风险（4）开挖不合理（5）辅助施工措施施作不合理（6）初期支护不合理（7）隧道二衬不合理（8）落石伤人危及施工安全（三）其它风险（1）地下径流破坏（2）对环境的破坏（2）火灾（3）通风（4）照明及用电（5）机械设备风险（6）其它如交通及意外事件针对以上每个风险事件，首先列出时间产生的原因及后果，然后从以下几方面列出处理措施：①围岩加固措施及地下水处理措施；②施工及技术改进措施和注意事项；③辅助施工措施；④风险发生后应急处理措施；⑤同时描述2~3个案例（包括工程介绍、地质情况介绍、处理措施，要列出对应参考文献）。

三、施工对第三方构筑物风险（1）隧道施工引起的临近桥梁破损（2）隧道施工引起的临近房屋建筑破损（3）隧道施工引起的临近路面损坏（4）隧道施工引起的临近铁路损坏（5）隧道施工引起的临近管线破损（6）隧道施工引起的临近隧道破坏针对以上每个风险事件，首先列出时间产生的原因及后果，然后从以下几方面列出处理措施：①地层加固措施及地下水处理措施；②施工及技术改进措施和注意事项；③辅助施工措施；④第三方构筑物加固措施；⑤风险发生后应急处理措施；⑥同时找出上述第三方构筑物的破坏形式，描述1~2个案例（包括工程介绍、地质情况介绍、处理措施，要列出对应参考文献）。

一．隧道洞口段施工安全风险事件1.1 坍塌冒顶1.1.1风险产生的原因隧道洞口开挖时，导致塌方的原因有多种，概括起来可归结为：一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等。

由于塌方和崩塌的后果的严重性。

我们应尽量注意排除会导致塌方的各种因素，尽可能避免可以避免的塌方或崩塌事故的发生。

塌方或崩塌的原因主要是不良地质及水文地质条件、隧道设计考虑不周、施工方法或措施不当。

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。

4）洞口段施工期间发生暴雨，地下水、地表水丰富，地下水、地表水对边坡和围岩（尤其是浅埋段软弱围岩）容易产生侵蚀、软化作用；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）地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致塌方。

4）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。

5）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。

1.1.2风险发生的后果一旦在隧道洞口发生坍塌与冒顶，将造成严重的人员伤亡，并且造成工程停滞，影响施工进度，延误工期，大幅增加施工费用；如果处理不当，还会留下工程质量工程质量后患，给维修养护工作带来极大的不便。

1.1.3风险预防处理措施①围岩加固措施及辅助施工措施根据隧道洞口段地质条件、施工方法、环境要求采取必要的预加固措施，如地表注浆或超前锚杆、超前小导管、短管棚、长管棚进洞等：1、大管棚超前的进洞方法一般洞口段地质条件相对较差，常采用大管棚超前进洞的辅助措施。

大管棚施工时，一般先在洞口开挖轮廓外施作管棚导向混凝土墙或导向钢架，长2一3m，并采用锚杆使其和洞口仰坡连成一体，导向结构为管棚施工起到导向和支架作用。

然后施工大管棚，大管棚常采用小80~3O0mm的钢管，长度18一40m。

大管棚施工完成后，在导向墙或导向钢架内立模，浇注混凝土套拱，将导向墙或导向钢架与管棚尾端浇注成整体结构，形成“假洞”，然后按照选定的工法进行隧道的开挖、支护。

2、接长明洞的进洞方法洞口地质条件较差，边坡稳定困难时，常采用接长明洞的方法，明洞结构对仰坡起到支挡作用，可保持仰坡的稳定。

某公路隧道洞口接长明洞进洞工程实例3、小导坑反向扩大隧道的进洞方法洞口采用大断面进洞困难时，可以采用小导坑先行进入隧道施工，在进入长度大于3一5倍隧道洞径后，反向开挖隧道洞口段。

小导坑的大小要满足施工通道的基本要求，可以从隧道洞口面直接进行施工，也可以从其边上进行施工。

4、加固地层(反压法)进洞方法洞口地层较差、地形不适宜进洞时，可以采用如下方法进洞:1）采用注浆加固地层，注浆方法可用地表垂直注浆或从坡面水平注浆，浆液根据地层情况选择水泥浆、水泥一水玻璃双浆液、超细水泥浆或其他浆液，注浆时可以选用单孔注浆、旋喷注浆等。

地层加固完成后，进洞施工。

2）地形出现偏压或者覆土较浅时，可采用接长明洞保持洞口稳定，但明洞开挖会引起边坡不稳定，此时可以采用填土反压，稳定坡脚，同时加大洞顶填土厚度，采用明洞暗做的方法进洞。

或者采用盖挖法施工明洞，然后进入正洞施工。

②地表水处理措施1）平整洞顶地表，排除地表积水，整理隧道周围流水沟渠；2）隧道洞口及明洞设置截水沟与排水沟，洞口边仰坡应采取防护措施，防止地表水下渗；3）为防止洞外的水流入隧道内，应在洞口外设置反向排水沟或采取截流措施；4）洞口施工应避开雨季和融雪期。

③地下水处理措施隧道洞口地下水处理原则一般是以堵截为主，排引为辅：1）堵截：对整个富水段进行注浆止水，加固松散岩体，使得隧道洞口围岩在原有的基础上整个综合指标得以改善，主要措施有深孔劈裂、挤压注浆；对富水地段沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形成止水帷幕，防止或减少地下水进入开挖工作面，主要措施有浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆、中空锚杆注浆。

2）排引：排水辅助措施有导坑、钻孔等方法，目的是排水降压。

1.1.4 施工及技术改进措施和注意事项①由于隧道洞口浅埋覆盖层很薄，隧道上方的岩土很难形成自承体系，而且围岩早期压力大，变形快，如果对隧道变形控制不当，围岩会很快松弛，产生张裂破坏，将导致直达地表面的塌陷。

所以，洞口段开挖时应强调围岩变形的控制而不应强调围岩变形的释放，必须采用强度较高和刚度较大的初期支护，限制土体变形，以免破坏土体结构。

同时二次衬砌和仰拱紧跟，形成封闭结构；②在隧道施工过程中，对于其进出口段的软弱围岩进行地表监控量测，并对地质灾害以及预报预测；③在进行洞口土石方工程时，不得采用深眼爆破或集中药包爆破；④严格贯彻“早进晚出”的原则，坚持断面分割、化大为小、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早闭合、衬砌紧跟的施工原则。

1.1.5风险发生后应急处理措施①采用超前预支护治理。

优点是安全可靠，实施过程中不易发生意外事故；缺点为造价高，需专用设备，治理时间长。

1、对洞内塌体及时利用洞渣进行回填，形成反压平台。

掌子面坍体采用超前预支护将核心土注浆固结。

在塌方段加密布置量测观测点，勤量测。

2、对山体表面塌陷处首先清理松土，然后用碎石土分层回填夯实呈凸状，再用塑料布全断面覆盖，最后再在其上回填不少于80cm厚的种植土。

施工时注意对周边裂缝用粘土堵塞。

表层喷射砼；对山体塌陷区域，利用小导管进行注浆加固。

表面铺10cm厚砂浆。

塌陷部位周围边坡施工采用锚喷支护进行加固；对于洞内塌方，采用加强的超前预支护通过，例如：大管棚、超前双排小导管等。

3、对坍塌影响范围内地下水及地表水采取“防、排、堵”的治理方法。

1）防：对冒顶陷穴口附近地面的降水及流水采用设简易排水沟的方式及时进行排出，并对塌的洞体表面覆盖，防止地表水的大量进入，增大洞内的出水量。

2）排：采用挖集水坑、开挖排水沟、增加水泵台数等方法大力加强洞内地下水的排水工作，减少正洞地下水。

3）堵：采用土袋码设土围堰，堵塞流泥。

同时采用注浆的方式充填裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水、涌泥通道。

②坍体及洞顶挖除，以明洞处理。

其优点是施工速度快，工艺简单，造价低；缺点为挖除过程中容易再次发生坍方。

③坍坑清除并防护。

优点是速度快，造价低；缺点为施工过程安全没有保证。

1.1.6 案例①永漳公路五尖岭隧道进口段坍塌冒顶治理措施[1]1、工程简介永安至漳平国防战备公路全长117．5km，其中漳平境内56．7km，为山岭重丘二级公路，分为A、B、C、D、E、F、G、H等8个合同段。

其中D合同段设计有一条隧道——五尖岭隧道，该隧道长1 050m，单洞双车道，按新奥法设计、施工。

在隧道进洞口段内侧26m处，由于地质条件差、地下水位高等原因，洞口边仰坡出现开裂、凸出滑移。

为此，设计部门又增加了12m明洞，隧道总长1 062m。

2、坍塌发生过程及稳定情况五尖岭隧道进口洞门里程为K24+150。

2002年6月28日下午4时许，当上半断面于K27+180处开挖50cm，正在安装工字钢架时，掌子面开始坍塌，水与泥浆不断涌出，围岩如泥石流般流动至K27+165。

当晚11点40分，K27+181坍塌冒顶，坍塌漏斗深5．5m，纵、横向宽8～9m，周围4环裂缝，裂缝宽度达4cm。

坍体封堵掌子面后，坍塌停止，暂时趋于稳定。

3、坍塌发生的原因1) 地质条件差，为残积堆积亚粘土及呈粘土状强风化砂岩，裂隙发育，空隙率大，透水性好，土质较松散，易坍塌流动。

2) 该处刚好处于地质断层(根据地质钻探报告，断层宽度约60m)，地下水大量集聚在断层中，围岩长期泡水软化，开挖进尺至该断面，地下水汹涌而出，把土石带动以至坍塌。

4、坍塌冒顶处理方案1）洞内坍体加固处理及初期支护方案洞内围岩呈粘土状且水量大，水位高，坍体为软泥，硬化困难。