分析隧道施工塌方风险评估与控制措施

范 波 王雪玲

(四川汶马高速公路有限责任公司，610031)

分析隧道施工塌方风险评估与控制措施

范 波 王雪玲

(四川汶马高速公路有限责任公司，610031)

针对隧道施工过程中，施工塌方风的评估和控制进行分析。首先提出隧道施工塌方风险评估方法，主要包括层次分析法和模糊综合评价法。其次阐述了隧道施工风险源识别以及风险分析，最后结合实际案例阐述了如何预防隧道施工过程中的塌方问题。

隧道施工；塌方风险；风险评估

为了提前预防隧道施工塌方，对隧道设计进行优化，以某隧道施工风险为例，对隧道初期的支护做出安全性分析，并明确了造成隧道风险因素。结合隧道施工过程中的地质情况采用不同分析法对风险进行评估，根据评估结果，制定完善的隧道施工方案。

1 隧道施工塌方风险评估方法

当下，对隧道施工技术风险进行评估的方法主要有德尔菲法、故障树分析法、模糊综合评价法等。主要对层次分析法和模糊综合评价法两种理论工具进行风险评估。

1.1 层次分析法

层次分析法是美国运筹学家（T.L.Saaty）在20世纪70年代初，针对美国国防部“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题研究时提出的。这种方法存在的特点对复杂决策问题的本质和影响因素进行深入分析，并利用较少的定量信息使决策数字化，进而为多个目标、多个原则或者无结构特性具备的复杂性决策问题提共较为简便的决策方法。

层次分析法分析的步骤如下。（1）建立复杂决策问题层次结构模型；（2）进行构造判断（成对比较）矩阵；（3）进行层次单排序和一致性的检验；（4）进行层次总排序以及一致性进行检验[1]。因为对隧道施工技术风险进行评估的过程中，存在着较多的影响因素，并且有较多不宜量化的风险因素。因此，为了对隧道施工技术风险进行有效评估，可以将层次分析法应用到隧道施工技术风险评估中去。

1.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法属于一种模糊数学的综合评价法。这种综合评价法需要结合数学隶属度理论，把定性评价进行转化，使其成为定量评价。也就是通过模糊数学对受到多种制约事物和对象作出一个总体评价。其结果较为清晰、系统性较强，能够对一些较好的、难以解决的量化问题进行处理。

2 隧道施工风险源识别以及风险分析

隧道施工安全控制的基本思想主要是对现场相关的所有风险源进行识别，对重大风险源进行评价，并以此作为基础，制定具有一定针对性的控制措施和管理方案，明确建立风险源的识别、分析、评价和控制等之间的联系，进而使主动系统的事故预防思想得到充分体现。

隧道施工过程中存在的风险主要是来自于岩层的性状和地下水带来的影响，结合某隧道的施工状况，对施工地区的地质资料进行分析，发现其地下水较为缺乏，并且在施工期间属于枯水期，因此可以不对突出水泥的影响进行考虑。其在施工方法上也存在着潜在的风险，但只要施工方法得当，施工程序较为科学，就会在一定程度上降低施工中存在的风险。另外，防排风地标建筑物等均对本工程具有较小的影响，基于对风险的认识和对这一隧道工程的全面考虑，将过断层破碎围岩作为这一工程的重大风险源。

3 案例分析

3.1 工程地质条件

某隧道属于小净距12m，从隧道左线起里程是K17+825～K18+245，左边的动长是420m，从右线起，里程是K17+825～K18+241，其里程是416m。隧道建筑内的轮廓使用的是三心圆形，其中最大的是17m长，开挖的面积是160m²。出口处深埋了13-22m，围岩级别是V级。隧道的轴线和山体的走向属于斜交，山体对洞口形成了偏压。围岩主要是轻压粘土、砂质粘土和中粒砂粘土等组成。其中的粘土等级属于级软岩和软岩。隧道的走向接近直角，但其的岩倾角较小，并且属于板岩，对岩体所具备的稳定性有着较大的影响。岩体因为构造的影响较重，节理裂隙的发育同样受到构造、岩性以及产状以及风化作用的影响，因此隧道拱部的岩体极易坍塌，隧道的侧壁也有可能出现局部的坍塌。隧道隧址区抗震设防的基本烈度是Ⅷ度，地震峰值加速是0.2g[2]。初期支护所采用的是喷、锚和网等手段，或者采用型钢拱架进行支护，并在背后实施一定的补强注浆加固。

3.2 隧道施工过程模拟分析

某隧道围岩的级别是V级，其特点是小净距、大断面、浅埋、深挖等。施工过程中相邻的索道之间相互影响，如果施工的方法不够科学，就很容易导致塌方。为了避免围岩的变形，降低沉降，就要采用双臂导坑法进行施工，这种方法采用的施工工序十分复杂，施作的初期支护以及拆除临时支撑可能对结构的稳定性带来重要影响。以下是对不同工况进行的数值模拟计算，进而确定隧道施工过程中，初期支护时的薄弱环节以及科学合理的施工工序和施工时机。

3.2.1 计算方法的选取

针对以上例子，采取荷载结构法进行计算，根据《公路隧道设计规范》中对荷载承担比例的建议值，进行隧道初期支护安全系数的计算。

3.2.2 计算工况

采用荷载结构法进行计算的过程中，对初期支护闭合、无临时支撑、合开挖两导洞、初期支护闭合拆掉临时支撑等施工工况进行着重分析，对中荷载分担比例进行计算。

3.2.3 计算结果

结合以上参数，分别对初期支护临时支撑进行拆除，对前后不封闭等工况进行结构的受力计算，其计算结果如下表1所示：

表1 计算结果对比

3.3 风险控制措施

结合以上内容，对隧道初期支护安全系数计算和塌方风险的重要性进行排序。在施工阶段可以采取以下控制措施。（1）实施隧道施工超前支护应当及时到位，并且按照设计进行施工，对中间围岩进行开挖的过程中，需要及时的封闭初期支护。（2）虽然对大跨度和软弱破碎公路索道中，采用双侧壁导坑法对地中和地表下沉方面控制比其他施工方法好。但是因为施工工序较多，每个工序之间均较为连贯，导坑的开发不能比中间的围岩开挖超前过多，超前的距离一般被控制在3倍洞径内。（3）因为地下工程具有一定的不确定性，围岩的变化较为复杂，需要对前方不良地质情况进行适当的探测，如果地质条件和勘测资料不相符合，就应当对支护参数进行及时修改。（4）当临时支撑被拆除后，需要及时的进行二衬，在实际施工过程中，对其进行监控量测，进而实现适时预警。（5）如果隧洞中间的围岩超过了二衬的1.5倍洞泾，并且当临时支撑拆除后，应当进行二衬的及时施作。（6）进行爆破的控制，将炮孔的位置、装药的方式以及装药的质量等均进行科学优化，进而减少对围岩的扰动。（7）针对一些小间距隧道，对中间的两个导洞进行施工，施工过程中错开一定的距离，从而避免其之间产生相互影响[3]。

结束语：

总之，为了预防防止隧道施工过程中发生塌方风险，需要和隧道安全系数进行结合。对初期支护进行及时封闭，然后施作二衬。根据专家调查结果。对隧道施工风险进行有效评估。根据评估结果，完善施工方案，并进行及时的预测和预警，从而减少安全事故的发生。

[1]周宗青,李术才,李利平,隋斌,石少帅,张乾青.浅埋隧道塌方地质灾害成因及风险控制[J].岩土力学,2013,05:1375-1382.

[2]曹文贵,翟友成,王江营,张永杰.山岭隧道塌方风险的集对分析方法[J].中国公路学报,2012,02:90-99.

[3]张胜,陈修和,汪波,王飞.明堂山隧道塌方风险评估及控制措施建议[J].地下空间与工程学报,2012,S1:1567-1570-1620.

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1007-6344（2016）02-0219-01