山区高速公路岩溶隧道涌水突泥施工安全动态风险评估

周羿霖

（湖南省芷铜高速公路建设开发有限公司，湖南 怀化 419100）

近年来，随着国家对高速公路建设的大力支持和投入，高速公路建设逐步从平原地区向山区发展。然而，山区高速修建面临岩溶、瓦斯、泥石流、滑坡等多种不良地质现象，导致隧道施工难度增大，风险管控形势严峻。我国西南和华南的山区广泛存在岩溶地貌，由于前期地质勘测的局限性，高速公路隧道在施工过程中不可避免需穿越富水夹泥岩溶地质段，在开挖扰动下极易发生涌水突泥灾害，可能会影响施工进度、破坏周边环境，甚至危及隧道施工人员安全。因此，开展岩溶隧道施工安全风险评估尤为重要。

目前，高速公路隧道施工的风险管控主要以交通运输部的风险评估指南为依据，开展总体风险评估和专项施工风险评估，通过对风险进行评级实现分级管控。现阶段对于高速公路的隧道施工安全风险评估基本停留在施工前的专项评估阶段，未能及时根据隧道施工过程中的地质变化、设计变更和施工工艺改变等情况，及时对地质变化复杂区段进行动态风险评估，导致风险控制措施针对性不强，风险评估难以真正指导施工过程中的风险管控。因此，开展山区高速公路施工安全动态风险防控，进行风险源动态辨识、评估和控制工作，对于提高山区高速公路建设的安全管理水平，保障全过程的施工安全具有重要意义。

一、评估流程及方法

（一）评估流程

施工安全动态风险评估是建立在上一阶段风险评估结果的基础上，结合设计图纸、工程地质资料、施工方案、现场情况等资料，将具体的施工区段划分为评估单元，分别运用指标体系法和专家调查法，对具体单元风险发生可能性和事故严重性进行分析，运用风险矩阵法最终确定该单元的风险等级。

（二）评估方法

隧道施工安全的动态风险评估采用定量与定性相结合的方法，针对隧道施工的重大风险源，参考交通运输部《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）》里推荐的指标体系法，综合考虑影响该风险源的各项指标评分，然后与风险可能性等级标准进行对比确定风险发生的可能性。隧道岩溶区段的重大风险源主要是涌水突泥事故，评估指标的根据包括岩溶的发育程度、是否存在断层破碎带，以及周围水体情况。

二、工程应用实例

（一）隧道概况

某隧道为左、右分离式隧道。隧道左线全长3209m，起止桩号为ZK12+896～ZK16+105；右线全长3200m，起止桩号为K12+887～K16+087；隧址区属山岭重丘区中低山地貌，地表起伏较大，隧道最大埋深为350m。隧址区主要分布地层为三叠系下统大冶组白云质灰岩、灰岩、二叠系上统龙潭组-大隆组灰岩，二叠系下统茅口组灰岩、白云质灰岩、栖霞组灰岩等，均为可溶岩。

在施工过程中，当隧道左洞掌子面掘进至桩号ZK13+215处发现围岩情况变差，岩层间夹杂泥质，局部揭露一小型溶洞，且充填泥质。围岩情况较设计情况差，ZK13+215～ZK13+330段涌水突泥风险评估等级为Ⅱ级（中度）。考虑到该隧道岩溶段溶洞发育情况的复杂性和施工处治措施的差异性，需对该隧道岩溶区段的涌水突泥进行动态风险评估。

（二）涌水突泥事故风险评估

根据该隧道的设计文件、超前预报结果判定和现场调查情况，从岩溶发育程度A、断层破碎带情况B、周围水体情况C三个指标进行评分取值。

岩溶发育程度方面：ZK13+215-ZK13+330段岩体岩性均为灰岩，岩溶发育。

断层破碎带方面：ZK13+290～ZK13+330段为溶沟，存在较大裂隙通道；其他施工区段不存在断层破碎带或较大裂隙。

周围水体情况：ZK13+290～ZK13+330段地表溶沟发育，隧道附近存在补给性水体；其余段不存在补给性水体。

该隧道岩溶区段发生涌水突泥事故后，可能发生死亡3人以上、10人以下的较大事故，根据人员伤亡等级标准，并结合事故经济损失，该事故严重程度等级为Ⅱ级（较大）。根据各区段涌水突泥事故的可能性和事故后果严重程度等级，确定各岩溶区段的风险等级如表3所示。

通过对ZK13+215～ZK13+330段开展动态风险评估，其中ZK13+215～ZK13+290段涌水突泥评估等级为II级（中度），ZK13+290～ZK13+330段涌水突泥评估等级为III级（高度）。按照风险接受准则原则，专项风险等级II级的属“可接受风险”，应予以监测；专项风险等级为III级的属“不期望风险”，必须采取风险处理措施降低该段落的施工风险，同时须加强施工期间的监测。结合本项目特点，该段落施工过程中应重点做好风险控制措施。

1.施工时加强地质超前预报，了解岩溶分布、性质、状态及规模。

2.加强初期支护并采取正确的施工方法。

3.根据破碎带岩性、破碎程度及地下水情况，及时采用超前小导管、拱部大管棚、超前局部注浆、揭示前5m超前周边注浆及揭示前5m超前帷幕注浆预加固封堵，以加固地层并堵水，减少水量，降低地下水对软弱围岩的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用。

4.加大管理力度，按要求配备专职安全管理人员，每日对重大风险源进行安全巡查。

5.做好涌水突泥应急救援预案的编制和演练工作。

（三）现场开挖揭露

经开挖揭露ZK13+215～ZK13+290段围岩性质逐渐变差，隧道围岩级别由原来的Ⅲ级变更为Ⅴ级。岩溶强烈发育，岩层间夹杂泥质增多，局部小型溶洞发育且溶洞中充填泥质。隧道开挖过程中，充填泥质在开挖扰动下极易发生掉落。揭露ZK13+290～ZK13+330段为巨型溶洞，其中溶洞长约40m，隧道洞身位于溶洞中间。溶洞宽约45m，贯穿隧道左右侧，向左侧延伸约15m，向右侧延伸约20m。最大洞高约38m，其中隧道顶部向上延伸约20m，底部下延伸约9m，溶洞内充填泥质，在开挖扰动下泥质涌入隧道洞身，涌泥量约500m3。

开展隧道岩溶区段施工过程中的动态风险评估，经开挖验证符合现场实际。在施工过程中通过严格落实风险控制措施降低风险，避免了涌水突泥事故的发生。在该隧道施工期间，各项生产工作安全有序进行，未发生安全生产责任事故，施工风险得到了有效控制。

三、结语

开展隧道施工过程中的动态风险评估，结合设计方案和施工工序，综合考虑超前地质预报结果和现场调查情况，将不定性的风险转化为定量的指标，实时评估风险等级，并制定相对应的风险控制措施，反馈指导施工。研究结果表明隧道动态风险评估结果与现场实际基本符合，能够有效指导施工。通过提前采取风险控制措施，能够有效降低事故风险发生概率和减少事故后果，确保施工安全。该研究成果可应用于其他山区高速公路隧道施工安全管控。