黃土隧道施工如何把控安全關

摘要:對在建黃土區(qū)高速公路隧道工程安全監(jiān)理進行分析和探討，總結了黃土區(qū)隧道施工安全監(jiān)理監(jiān)控要點，對控制黃土隧道安全監(jiān)理予以闡述，指出黃土隧道施工安全監(jiān)理控制重點，為實際工程提供了指導。

一  黃土的特性

1、黃土是第四紀干旱、半干旱氣候條件下形成的一種特殊土，基本色調是黃色，分新黃土、老黃土、粉質粘土。

2、顆粒成分以粉粒為主，顆粒直徑小于0.005mm，約占整個顆粒的50～75%,大于0.25mm的顆粒幾乎沒有，同時黃土層理不明顯，具柱狀節(jié)理，垂直節(jié)理發(fā)育，直立性強，有堆積間斷的剝蝕面，黃土表層多具有濕陷性，容易產生潛在的剝蝕而形成坍穴。

3、老黃土基本特性：老黃土由于其顆粒間的大孔隙多數經過地質的嚴密積壓過程而不具有濕陷性，土體承載力較高，一般老黃土埋深較大，含水率比新黃土高，一般為15～16%，與隧道位置原始地應力相比強度較低，容易發(fā)生屈服形成塑性區(qū)，即易發(fā)生塑性變形，可進行柔性支護和適度釋放塑性變形，但是如果無支撐或者支護強度不足會導致土體蠕變過大而形成塌方。

4、因為老黃土的變形存在蠕變這個特性，且有一個較長的發(fā)展過程，所以即使隧道內初期支護即使短期內無收斂和變形，也應該及時施工二次襯砌。不過對于老黃土而言，土體含水量的大小對施工的影響很大，會直接影響圍巖的穩(wěn)定、施工開挖和初期支護的安全，尤其是影響初期變形量的一個重要指標。

5、新黃土特性：新黃土一般覆蓋在老黃土之上，厚度一般為30～50米，質地均勻，含水率較小，一般為5～10%，具有多孔性和垂直節(jié)理，有肉眼能看到的大孔隙，呈松散結構狀態(tài)，密度較低，垂直節(jié)理面上因節(jié)理切割形成豎向的軟弱層，軟弱層之間粘聚力很小，多個軟弱面互相切割，形成與周邊圍巖粘聚力很小的面狀體，在下部隧道開挖過程中面狀體容易塌落形成臨空面，受開挖擾動和支護缺陷的影響，在自身重力的作用下形成塌方。同時由于新黃土地區(qū)的圍巖應力釋放快，即變形速度快，具有突然性，屬于脆性破壞，所以現場施工中變形監(jiān)測和控制尤為重要。

6、根據以上簡述的新、老黃土的特性，黃土隧道施工中最重要的就是嚴格把握“時空效應”。簡單說就是，開挖空間不能大、二襯時間不能長、工序銜接要緊湊。

二、施工準備

1、熟悉隧道圖紙相關地形結構、土質及設計要求

監(jiān)理工程師應熟悉黃土隧道圖紙，了解隧道地質條件、隧道圍巖的分級、總體設計原則等，對照圖紙沿隧道線路調查黃土隧道洞頂陷穴、沖溝、裂縫和落水洞等的位置;一般處理對陷穴、沖溝采用回填灰土分層夯實至洞頂;落水洞采用引排措施，將水排至洞頂界線外側，再用灰土進行回填的方法;裂縫處采用壓注水泥漿液進行地表加固處理效果明顯。

2、嚴把審核關

嚴格把關審核施工單位上報的黃土隧道工程施工組織設計中的安全技術措施及專項施工方案、應急預案，同時審查隧道施工安全風險評估報告，無風險評估報告不得簽發(fā)開工令。

1)監(jiān)理單位應重點審核隧道進洞、出洞方案的把關;開挖方式的選擇;通風、照明、防水等方面;專項施工方案針對性、可行性、可操作性應邀請公路隧道專家進行評審，業(yè)主、設計代表、監(jiān)理、施工單位參與，施工單位根據專家評審意見進行完善，經監(jiān)理單位審核批準后實施。

2)針對黃土隧道工程施工特點，要求施工單位有針對性制定相應的應急預案，經監(jiān)理單位審批后報建設單位及當地安監(jiān)局備案。

3)監(jiān)理單位應會同建設單位、設計代表對施工單位編制的施工安全風險評估報告進行審查，對極高風險(Ⅳ)的施工作業(yè)，應上報建設單位邀請專家或評估機構進行論證或復評估，提出降低風險的措施或建議。

4)要求施工單位按規(guī)定配置足夠數量專職安全員跟蹤檢查隧道安全作業(yè)情況，發(fā)現險情及時采取措施。

3、嚴格控制黃土隧道進出洞管理、安全步距以及安全應急設施設置

按照強制性標準以及黃土施工技術要點嚴格要求施工單位，在洞口設置值班室進行分洞管理，值班人員24h輪流值守，對出入洞人員進行嚴格登記，非工作人員禁止入洞，且入洞掌子面作業(yè)人數不超過20人;黃土隧道掌子面距仰拱距離不大于30m，仰拱應在掌子面開挖15d內閉合成環(huán);掌子面距二襯混凝土距離不大于60m，二襯澆筑至掌子面開挖時間應不大于30d，及時跟進仰拱、二襯混凝土及早封閉成環(huán)，保證隧道整體穩(wěn)定。加大應急安全設施方面投入，開挖面至仰拱須設置長度大于50m、直徑600mm、壁厚不小于10mm鋼管逃生通道，遇突發(fā)事件供掌子面作業(yè)人員逃生而備;同時在掌子面與二襯混凝土之間設置不小于50mm的鋼管救生通道，以防止掌子面人員被困情況下，通過救生通道往掌子面被困部位輸送水、牛奶等食品，保證被困人員體力正常等待救援。不僅如此，隧道掌子面作業(yè)臺車下部還應放置應急救援食品、藥品等，掌子面與洞外設置有線電話聯(lián)系，遇突發(fā)情況與外界保持暢通，延緩救援時間，確保救援及時到位。

4、黃土隧道進洞安全監(jiān)控

1)邊坡、仰坡開挖必須結合實際地形施工，嚴禁大開挖人為制造高邊坡、高仰坡。進洞刷坡時要及時通知監(jiān)理、設計及業(yè)主，現場決定后方可實施。

2)洞口邊坡及仰坡應自上而下開挖，不得掏底開挖或上下重疊開挖。當地質條件不良時，應采取穩(wěn)定邊坡和仰坡的措施并加強監(jiān)控量測，發(fā)現不穩(wěn)定跡象時，及時采取措施，保證施工安全。

3)當山體較陡進洞時，邊坡、仰坡要有足夠的安全坡度，嚴禁垂直開挖，同時邊坡、仰坡要按設計要求進行防護，臨時防排水措施施工到位經檢查合格后方能準備進洞施工。

4)襯砌臺車、仰拱棧橋應在進洞前制作、拼裝完畢。襯砌臺車長度一般不大于9m，棧橋長度一般為5m。當洞口工程地質條件較差時，開挖后須及時施工二襯混凝土支護才能確保洞口工程的安全，襯砌臺車不到位的隧道不允許開工。

5)隧道進洞及施工過程中應準備必要的足夠數量的應急搶險物資，以確保在隧道出現險情時可及時組織搶險，如備用工字鋼、方木及成品鋼拱架等，數量必須滿足掌子面支撐所需材料。

5、洞內開挖安全監(jiān)控

黃土隧道開挖宜按照“管超前、短進尺、少擾動、強支護、早成環(huán)、勤量測”的原則及采用無爆破施工法。

1)根據已審批的專項施工方案，洞口段Ⅴ級圍巖應采用三臺階七步開挖法，洞內Ⅳ級圍巖段采用環(huán)向開挖留核心土法施工。

2)掌子面每循環(huán)進尺宜控制在一榀拱架間距(0.5m～1.5m)，施工應采用機械配合人工開挖，嚴禁爆破。

3)土石交界處根據圍巖級別明確過渡段長度，初期支護與二次襯砌應作加強處理，并增設變形縫。

6、隧道錨桿施工安全監(jiān)控

1)錨桿簡易、安全臺架應安置穩(wěn)妥。

2)嚴格把關鉆孔作業(yè)，及時清理松動土塊，加強圍巖表面觀察，發(fā)現異常情況，及時采取相應的安全處理措施。

3)對錨桿支護體系的監(jiān)控量測中發(fā)現支護體系變形、開裂等險情時，應采取補救措施。當險情危急時，應將人員撤出危險區(qū)。

4)作業(yè)中如發(fā)生風、水、輸料管路堵塞或爆裂時，必須依次停止風、水、料的輸送。

5)作業(yè)人員進入隧道后，按要求佩戴防護用品防塵罩、反光背心、膠皮手套等，遵守安全生產規(guī)程，聽從統(tǒng)一指揮。

6)若已錨地段有較大變形或錨桿失效，立即在該地段增設加強錨桿，長度不小于原錨桿長度的1.5倍。

7、噴射混凝土施工安全監(jiān)控

1)在噴射混凝土作業(yè)開始前，應詳細檢查圍巖受噴面、徹底清理松動土塊。應根據噴射方式、混凝土配合比等采用合適的降塵措施，控制施工現場空氣中粉塵含量。施工人員必須佩帶防護用具。

2)噴射手控制好風壓、噴射距離，避免回彈骨料傷人。

3)電線包皮應完好，開關應裝在固定閘刀盒內。

4)安全員應隨時觀察地質變化，發(fā)現有松動滑塊現象，應立即撤離工作面。

5)噴漿結束后，應清洗噴射機及管路，避免堵管炸裂傷人。

8、鋼拱架施工的安全監(jiān)控

1)鋼拱架之間必須用鋼筋縱向連接，拱架鋼墊板螺栓連接牢固，拱架安設過程中當鋼架與圍巖之間有較大的空隙時，沿鋼架外緣每隔2m應用混凝土預制塊楔緊。

2)拱腳按照設計鎖腳錨管加固，并且進行注漿處理。

3)鋼拱架應采用冷彎成型，鋼架加工的焊接應規(guī)范，不得有假焊、裂紋等缺陷。

4)鋼拱架安裝前應清除底腳下的虛碴及雜物，鋼架底腳應置于牢固的基礎上。

5)鋼拱架架設后，發(fā)現扭曲、壓屈等現象或征兆時，必須采取加固措施。必要時應使其他人員迅速撤離至安全地帶，防止因坍塌造成傷亡事故。

9、黃土隧道通風、照明、防火安全監(jiān)控

1)按照已批復專項施工方案合理配置風機、風管，采用機械進行通風，滿足洞內作業(yè)供給每人每分鐘4m3的新鮮空氣。2)隧道工程應采用三相五線制(TN-S)供電，照明燈光應保證亮度充足、均勻、不閃爍;開關箱應加蓋木箱蓋，采用封閉式熔斷器;潮濕點段應采用低壓照明、電燈使用防水燈口;線路、設備設專人檢查修理。3)洞口、洞內均設置一定數量的滅火器材，二襯臺車及二襯作業(yè)臺車車身指定位置設置滅火器，定期檢查滅火器材的有效性。洞內禁止存放防水板等易燃雜物。

10、加強黃土監(jiān)控量測安全管理

結合項目實際情況，霍永西段邀請第三方有資質檢測單位對隧道進行全方位、全過程監(jiān)控量測，將監(jiān)測數據及時提供施工、監(jiān)理、業(yè)主、設計各方，遇異常數據加強檢測頻率，供施工各方及時采取有效安全措施，確保人身、財產安全，監(jiān)控量測以科學數據為依據，為隧道安全施工提供有力的保障。

1)監(jiān)控量測方須將隧道監(jiān)控量測方案上報監(jiān)理單位，經監(jiān)理單位審核、批準后方可實施。

2)必須按照已批準的方案結合規(guī)范和設計要求的項目和頻率進行，在淺埋、偏壓路段可增加選測項目的量測，量測數據應及時做好回歸分析，根據監(jiān)控量測數據合理調整開挖預留變形量。

3)監(jiān)控量測點應嚴格按照設計及有關規(guī)范布設，特殊地段做加密處理，間距不大于5m。

4)如發(fā)現量測數據有不正常變化或突變，洞內拱頂下沉或地表下沉位移值大于允許位移值，洞內或地表出現裂縫以及噴層出現異常裂縫時，必須第一時間告知施工項目部并且組織人員撤離現場，采取有效安全措施進行防護。

5)重視地質超前預報，加強地質觀察，尤其注意隨時觀察土體含水量的變化，如有異常應及時反饋，采取安全措施加強支護。

6)建立及時、有效、完善的監(jiān)控量測預警機制。當圍巖變形速率大于10mm/d或累計變形值大于10cm時，必須按照應急預案措施進行處理。

11、應急演練

在施工前，監(jiān)理單位根據本隧道地質條件及水文條件，要求施工單位制定防坍塌、防火應急預案，做好危險源辨識工作，并且定期進行應急演練。

按照山西省交通運輸廳［2009］327號高危工程強制性施工安全要求，設置逃生管道、救生管道以及無線電話，掌子面附件準備食品、緊急醫(yī)用藥物及相關設備;洞外準備臨時鋼架、木材、鉆機、抽水機等機具設施;督促施工單位定期進行演練，根據演練情況及時完善、補充應急預案。

12、結語

安全責任、重在落實。只要參建單位各方重視安全工作，落實安全責任制，層層落實安全技術交底，定期進行安全教育培訓，創(chuàng)造人人抓安全的良好氛圍，加大安全設施投入，定期組織隧道人員進行逃生演練，增強施工人員預控、自救能力，全面做到有備無患，進而能夠控制黃土隧道工程施工安全隱患的發(fā)生。

參考：黃土隧道施工安全監(jiān)理要點，趙喜紅