隧洞工程施工安全管理工作要点（水利）
张晓利
（辽宁水利土木工程咨询有限公司，辽宁沈阳 110003）
【摘要】 水利工程中的隧洞工程施工，受施工条件、施工环境的限制，是生产安全事故多发领域。隧洞工程发生安全生产事故后，救援难度大、救援时间长、伤亡率较高。因此应重点做好隧洞工程安全生产管理工作，以预防为主，减少安全生产事故的发生。
【关键词】 隧洞；施工；安全
中图分类号：TV513 文章编号：1005-4774( 2016) 06-0018-03
隧洞工程是水利工程中常见的一种工程，广泛存在于枢纽、水电站及大中型引调水工程中，如：近年开工建设的甘肃引大人秦工程、山西引黄人晋工程、陕西引汉济渭工程、吉林引松供水工程，隧洞长度从几千米到上百千米不等。由于地下工程的地质条件有很多不可预见因素，特别是特长隧洞工程，线路长且大多跨越崇山峻岭。受诸多条件的限制，隧洞工程施工过程中极易发生群死群伤的安全生产事故。
为有效降低隧洞工程施工过程中的安全生产风险，做好事故预防工作，结合以往工作经验，在隧洞工程施工安全管理过程中，应注意以下工作要点。
1 详细、准确的地质勘查和预报
受施工条件所限，前期地质勘查工作开展非常艰难，也为隧洞工程的施工隐藏了地质风险。在初步设计阶段和工程建设期间，建议采用地面勘探、高密度电法、孔内电视、跨孔波速测试、洞内超前钻孔及TSP超前地质预报等一切可行的手段，查明工程地质和水文地质条件，为设计和施工提供可靠的依据。对大型的断层、浅埋破碎带、高应力岩、软岩（硬岩掘进机施工）等不良地质区域做出准确的预判。重点做好超前地质预报工作（原理见图1），以查明不良洞段的地质条件，做好隧洞工程建设的动态管理、动态设计、动态施工，保证施工安全。
2切实可行、科学合理的施工技术措施
工程施工过程中的安全管理，除了必要的日常安全管理之外，最基本也是最关键的应为施工技术措施。所确定的施工技术措施是否科学、合理、可行，是直接影响工程施工过程中能否保证安全生产的前提和保障。因此，在施工过程中应重点加强对施工技术措施的管理工作。
首先是选择适合的开挖方式。在设计施工初期，应结合隧洞规模（长度、断面形式、断面尺寸等）、地质情况选择适合的开挖方式。如选择钻爆法施工，应在施工前进行爆破设计和爆破试验，确定准确的爆破参数，并在施工过程中根据实际情况进行必要的修正。充分考虑实际情况，根据围岩类别、断面尺寸等因素选择全断面开挖、台阶法开挖、导洞开挖等不同形式。
Ⅲ级以上围岩采用全断面开挖；Ⅳ、V级围岩采用正台阶开挖法，台阶长度必须小于洞跨，严禁半断面超前施工而不及时落底封闭。
其次是根据隧洞不同地质条件选择有效的支护方式：
a．进洞前。洞口圬工工程应尽早安排施工，施工完毕后及时对排水系统和仰坡防护进行再处理；Ⅲ、Ⅳ类以上围岩开挖除对洞口进行加固外，应在洞口设置防护棚；洞口边坡和洞室的浮石、危石应及时处理，并按设计要求及时支护；当发现洞口处有坍方、泥石流、落石、偏压等危险情况及边坡、仰坡过高时，可提出变更设计，采取“早进晚出”延长洞口防护；交叉洞室在贯通前优先安排锁口锚杆的施工。
b．掘进过程中。开挖后进行的初期支护，对工程施工安全防护起着决定性的作用。除了正常地质洞段根据不同的围岩类别采取不同形式的锚喷支护外，应重点选择好不良地质洞段的支护方式。如：某工程一施工段，集富水向斜构造核部、地下水与地表水连通、三条断层交叉切割及原位溶蚀大理岩风化砂等各种灾害地质条件为一体，既存在高压涌水的威胁，也存在着突泥突沙的灾害，成为隧洞工程施工的瓶颈洞段。为此在施工过程中，采用超前预注浆技术，将地下压力水屏蔽到洞周10m之外。同时还采用超前管棚支护方式，将溶蚀大理岩沙棚护在洞周管棚之外；最终采用两种组合的支护方式（见图2、图3），有效规避了单向施工可能造成的纵向突水突沙的风险。
c．及时封闭仰拱。高或极高应力区软岩塑性变形严重，在此高应力区的软弱岩体内开挖隧洞，打破了原来的平衡状态。在围岩压力作用下，四周洞壁均产生向洞内的变形，以调整应力重分布，初期支护防止围岩松动变形向深处发展，同时它也与围岩一道共同承受围岩压力。在仰拱未封闭的情况下，该部位的岩体既承受固有的围岩压力，又额外承受来自边顶拱初期支护传递的集中荷载，由于仰拱部位同属软弱岩体，拱脚部位在集中荷载作用下产生下沉，从而带动整个边顶拱下沉。仰拱拱脚以外的自由面，在围岩压力和边顶拱集中荷载挤压作用下，必然向自由面方向产生起鼓或隆起；原本已成环的钢拱架，没有纵向连接和混凝
土固定、支撑，在极大围岩压力作用下，像柔性杆件一样产生“N”字形的变形，最终导致失稳、发生坍塌事故。
在施工过程中，仰拱封闭的时机应以设计预留的允许变形量为控制标准，现场监控量测为手段，以现场监控量测资料的统计分析结果和趋势为依据，将统计分析结果和变形发展趋势与允许的收敛变形量进行比较做出判断。在当前的变形量已接近允许变形量或变形的发展趋势将超过允许变形量时果断做出决策，停止掘进，封闭仰拱防止围岩变形侵占设计断面，确保施工安全顺利进行。
3及时、规范的监控量测
隧洞工程施工期的监控量测是采用新奥法施工的关键要素之一（见图4）。通过监控量测实时监测支护结构和围岩变形特征，为实现隧洞工程施工的动态管理提供信息，以保证施工安全。应根据施工规范及设计要求，开展施工期的监控量测工作。监控量测的内容一般包括：观察洞内围岩地质、支护状况、洞外地表、边坡稳定、地表水渗透等；水平收敛位移量测；拱顶下沉位移量测；仰拱抬起量测；对洞口浅埋洞段和土洞段进行地表下沉量测等。
将观测数据与设计指标进行对比、分析，及时报告、反馈相关方。验证支护结构设计合理性和有效性，并据此修正设计指标，总结地下工程的规律和特点。通过监控量测数据判断实测位移是否控制在允许范围内，判定实测水平收敛位移、拱顶下沉位移、回归分析推算的最终位移是否均小于设计规定的允许位移值；根据位移时态曲线形态判别围岩稳定和支护结构安全状态，当判别围岩处于不稳定状态时，应视情况采取停止掘进立即加强支护的措施。
4 有效的施工期安全管理
除做好上述技术措施之外，还应加强现场的作业安全管理工作，有效消除施工过程中的不安全因素。
a．做好现场人员管理。建立进出洞管理制度，对进出隧洞人员实行严格的登记制度。及时了解、掌握洞内作业实况，保证通讯畅通。要求施工人员做好个人防护工作，配备必要的劳动防护用具。
b．钻爆破法施工时在装药、堵塞、网络联结以及起爆等环节，由爆破负责人统一指挥，严格审核爆破作业单位资质，操作人员应经过专业培训且持有爆破相关上岗资格证书，按爆破设计和爆破安全规程作业；爆破影响区采取相应安全警戒和防护措施，并有专人现场监控。
c．遇不良地质构造、易塌方地段及有害气体逸出和地下涌水等突发事件，立即停工，并撤至安全地点。
d．洞内照明、通风、除尘满足规范要求。制订职业危害场所检测计划，定期对职业危害场所进行检测，并将检测结果存档。采取有效措施保证隧洞内粉尘、噪声、毒物指标符合有关标准的规定。
e．做好预防、编制应急预案体系。通过危险源辨识、风险分析工作，识别隧洞施工过程中可能发生的各类事故，尤其是可能导致人员伤亡、处置过程比较复杂的事故，分门别类制订应急预案；对危险性较大的重点作业岗位，制订岗位应急处置方案。如：坍塌、地质灾害等应急预案和现场处置方案，做好相关教育培训、日常演练等工作。
综上，在隧洞工程施工过程中应综合采取技术、管理等手段，多管齐下、多措并举、多方参与，切实保证施工作业人员的健康与安全，保证工程的顺利进展。
