山岭隧道新奥法施工坍塌事故预防及应急管理.docx

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山岭隧道新奥法施工坍塌事故预防及应急管理

山岭隧道新奥法施工坍塌事故预防及应急管理

MountaintunnelconstructionbyThenewAustrianTunnelingMethod

collapseaccidentpreventionandemergencymanagement

摘要：

　近年来,山岭隧道施工坍塌事故多发，危害极大，本文通过分析山岭隧道新奥法施工坍塌事故发生的原因，有针对性地提出事故预防措施，并就施工现场如何规范隧道坍塌事故应急管理进行了探讨。

Abstract:

inrecentyears,tunnelconstructioncollapseaccidentfrequentlyoccurs,theharmisgreat,thisarticlethroughtheanalysisoftunnelconstructionbyThenewAustrianTunnelingMethodcollapsecauseoftheaccident,putforwardthepreventionmeasuresoftheaccident,andhowtoregulatethetunnelcollapseaccidentemergencymanagementoftheconstructionsiteisdiscussed.

关键词：

山岭隧道　　施工　　事故预防　　应急管理

Keywords:

mountaintunnelconstructionaccidentpreventionandemergencymanagement.

近年来,山岭隧道施工坍塌事故多发，危害极大。

根据铁道部安全生产事故通报信息，2006年至2008年，三年间铁路建设工程发生安全生产伤亡事故49起，死亡123人，其中山岭隧道施工伤亡事故18起，死亡71人，其中坍塌事故8起，占山岭隧道施工伤亡事故起数44%，死亡31人，占山岭隧道施工事故伤亡人数44%；根据国家安监总局网站事故统计信息，2009年至2011年，三年间全国共发生较大以上山岭隧道施工伤亡事故26起，死亡115人，其中坍塌事故17起，占事故起数65%，死亡44人，占死亡人数38%。

从以上统计看，山岭隧道施工伤亡事故占建设工程伤亡事故比重很大，而坍塌事故又是隧道伤亡事故的首要类型。

如何有效的防范隧道施工坍塌事故的发生，特别是山岭隧道新奥法施工坍塌事故的发生，己经成为建筑行业安全生产管理的首要课题。

1近十年来我国隧道工程建设情况

2008年，全长18公里的秦岭终南山隧道建成，是世界上建设规模最大的高速公路隧道。

2010年，全长２７.８公里我国目前最长的山岭隧道——太行山隧道贯通，成为中国铁路隧道建设史上的重要里程碑。

截至2009年底，中国建成的铁路隧道总长度已经超过7000公里，在建铁路隧道总长约4600公里。

到2020年前，我国规划建设5000座铁路隧道，长度超过9000公里。

近十余年来，随着高等级公路和高速公路建设的兴起，我国公路隧道的建设速度也很快。

截至2010年底，已建成公路隧道有450多座，总长超过120公里，其中长度在1公里以上的有80座，超过4公里的有4座。

在水工建设方面，已建和在建的水工隧洞超过400条，总长约400公里，其中二滩水电站的导流洞长1100米、宽23米、高7.5米，是目前我国建造断面最大的水工隧洞。

经过近十年的高速发展，我国隧道工程总量已经远远超过世界其他国家。

目前，我国已经成为全球发展最快的隧道与地下工程建设市场，我国的隧道建设技术总体上已达到世界先进水平。

2我国山岭隧道主要施工方法简介

我国幅沿辽阔，地形复杂，铁路、公路、水利隧道工程绝大部分属于山岭隧道，地质条件复杂，施工条件艰苦。

山岭隧道施工技术中，矿山法一直占据主导地位，而随着现代工程技术的不断发展，更先进更科学的施工方法不断涌现，并得到了很大程度的发展。

　　2.1新奥法

　　新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称。

由于新奥法在隧道工程的成功应用，当前已经被国内外做为隧道结构施工的主要方法。

新奥法的理论基础是最大限度的发挥围岩的自承作用，以喷射混凝土、锚杆加固和测量技术为三大支柱。

新奥法已经在我国隧道工程中广泛应用，并且引起了矿山法隧道施工技术在开挖方法、施工技术和隧道设计理念方面的重大变革。

2.2掘进机法

　　采用掘进机进行隧道施工的方法，称作掘进机法。

全断面岩石掘进机是国家统一规定的标准名称，又被称作隧道掘进机或隧洞掘进机，简称掘进机。

掘进机法具有快速、经济、安全、岩层适应性好的优良特点，但在实际应用中，全断面掘进机的理论基础、机械设计和制造工艺仍有较大的改良空间，处于发展和完善的阶段。

因此，在我国隧道施工技术的发展中，改进全断面岩石掘进机的技术为主要趋势。

2.3盾构法

　　应用盾构机进行隧道施工地方法称为盾构法。

盾构机是在软土、软岩和破碎含水层中的隧道工程施工时，进行开挖和衬砌的一种专业机械设备。

在我国现有隧道工程的施工中，盾构技术已经全面进入了闭胸式盾构的发展阶段，在土压平衡式盾构的应用中已经相当广泛。

发展研究适应性较强、功能较多、可以适应不同地质条件并具有较高施工效率的掘进机成为盾构技术发展的必然趋势。

2.4浅埋暗挖法

浅埋暗挖法是依据新奥法的基本原理，在施工中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，隧道开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合配套施工技术，适用于第四系无水土质或软弱无胶结的砂、卵石等地层修建覆跨比大于0.5的隧道；对于较高地下水位的类似地层，采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用。

当前，山岭隧道施工以新奥法为主导，浅埋暗挖法广泛应用于浅埋隧道（铁路隧道洞顶埋深小于：

VI级围岩35～40m、V级围岩18～25m、IV级围岩10～14m、Ⅲ级围岩5～7m，为浅埋隧道。

）施工，因地致宜地推广掘进机法和盾构法在长大隧道中使用。

3近年来山岭隧道新奥法施工坍塌事故统计分析

据不完全统计，2006年至2011年，国内发生山岭隧道施工坍塌事故25起（其中人员被困7起），死亡75人，被困57人。

按事故发生部位统计，其中隧道进出口坍塌事故7起（其中人员被困1起），死亡27人，被困8人；洞内初支坍塌8起（其中人员被困6起），死亡9人，被困49人；掌子面及临近初支坍塌8起，死亡28人；其他坍塌2起，死亡11人。

从以上统计数据可以发现，隧道进出口和掌子面及临近初支坍塌事故是隧道坍塌伤亡事故发生的主要部位，死亡人数分别占隧道施工坍塌事故死亡人数的36%和37%，两者合计达到隧道施工坍塌事故伤亡人数的73%。

如能有效防范这两个部位坍塌事故的发生，必将有效防范隧道坍塌伤亡事故的发生，特别是重特大伤亡事故的发生。

4山岭隧道新奥法施工坍塌事故原因分析

4.1隧道进出口坍塌事故原因分析

4.1.1隧道进出口山体滑坡主要原因

（1）边仰坡坡度过大，缺乏相应的防护措施；

（2）进出口岩层破碎，缺乏相应的加固措施；（3）进出口处于浅埋偏压段，缺乏相应的加固措施；（4）未按设计施工边仰坡及防护措施；（5）未制订专项进洞方案，或不按批准的方案组织进洞施工；（6）进出口排水体系不完善，未按规定组织山体沉降、变形观测等。

4.1.2隧道进出口初支坍塌主要原因

（1）初支施工质量存在缺陷；

（2）未按规定组织围岩量测及隧道进出口地表沉降观测；（3）进出口二衬施工不及时等。

4.2隧道掌子面及临近初支坍塌事故原因分析

4.2.1隧道掌子面坍塌事故主要原因

（1）隧道处于不良地质段，岩体处于溶洞或断层、破碎带，节理发育，自稳性差，开挖时不能形成平衡闭合拱；未及时组织超前地质预报，并有针对性地采取辅助工法加固掌子面及周边围岩或及时改变开挖方法；

（2）隧道处于浅埋段，超前支护措施不到位，开挖方法不当，地表防护措施或沉降观测不到位；（3）爆破设计无专项方案，或不按方案组织爆破作业；（4）初期支护不及时；（5）临近掌子面围岩变形过大，未及时处理等。

4.2.2临近掌子面初支坍塌事故主要原因

（1）初支施工质量存在缺陷；

（2）无围岩量测专项实施方案，未明确专职人员、专门队伍组织围岩量测工作；（3）未按规定施作锁脚锚杆（管），或钢拱架牛腿接长不符合规范要求；（4）仰拱开挖不符合规范要求；（5）初支变形过大，未及时处理；（6）未及时施作二衬等。

5山岭隧道新奥法施工坍塌事故预防措施

5.1预防隧道进出口坍塌事故的主要措施

5.1.1从设计上采取早进晚出的措施，防止破坏隧道进出口山体的自然稳定；

5.2.2合理确定隧道进出口边仰坡及浅埋段加强措施；

5.2.3制订并实施专项进出洞方案，合理采用大管棚、小管棚、双层小导管等超前支护措施；

5.2.4及时完善进出洞排水体系，加强山体及进出口地表沉降观测，发现开裂及较大变形及时处理；

5.2.5适当提高进出口段初支设计标准，确保初支施工质量；

5.2.6及时施作进出口段二衬，及时施作洞门及洞口防护工程；

5.2.7制定切实有效的隧道山体滑坡及进出口坍塌事故应急救援预案，按照预案要求，在洞口适当位置备好抢险救援设备、器材、物资，遇到险情发生，及时响应，确保人员和设备安全。

5.2预防掌子面及临近初支坍塌事故的主要措施

5.2.1按照设计文件要求编制地质超前预报专项实施方案，按照长短结合以短为主的原则，及时组织进行地质超前预报工作，充分掌握前方围岩的完整性和节理裂隙发育情况；

5.2.2编制围岩量测专项实施方案，明确专职人员、专门队伍组织围岩量测工作；按照量测计划规定的量测断面和量测频率，对隧道进行地表沉降、拱顶下沉和周边位移量测，并及时绘制时间－位移曲线，进行回归分析，对发现的异常变形情况及时反馈，有效指导施工；

5.2.3按照“岩变我变，动态施工”的原则，根据不同的地质情况，及时调整支护参数和施工工法；特别是对软弱围岩段应采取稳定开挖面的辅助施工措施和降低高跨比、改善受力结构、及时封闭成环的施工工法；

5.2.4编制专项爆破开挖方案，在软弱围岩段执行预裂爆破工艺，浅眼爆破，避免过度扰动围岩，控制围岩的松弛变形；

5.2.5及时调整施工工序，及时施作初期支护，确保二次衬砌和仰拱紧跟掌子面施工，符合安全距离规定，及时将初期支护封闭成环；

5.2.6必须严格按规定施作锁脚锚杆（管），钢拱架牛腿接长严格按规范要求施工；

5.2.7仰拱开挖方案必须细化，严格按照规范要求施工；

5.2.8加强初期支护施工质量管理，确保初支质量达到设计标准；

5.2.9制定切实有效的隧道坍塌事故应急救援预案，按照预案要求，在洞内适当位置备好抢险救援设备、器材、物资，遇到险情发生，及时响应，确保人员和设备安全。

6山岭隧道新奥法施工坍塌事故应急管理

2006年至2011年，国内发生山岭隧道施工坍塌事故25起，其中人员被困7起，被困57人，通过及时科学有效救援，被困人员成功获救，避免了重大伤亡事故的发生。

然而，近年来也有不少隧道坍塌事故，初发时没有人员伤亡，因抢险救援不当造成伤亡事故。

正反两面的经验教训，说明了隧道施工坍塌事故应急管理的重要性。

有隧道工程施工的项目部必须高度重视隧道施工安全生产事故应急管理工作，在开工前认真编制隧道施工坍塌事故应急救援预案，报监理单位、建设单位审批后实施。

6.1隧道施工坍塌事故应急救援预案

6.1.1事故类型和危害程度分析

隧道坍塌事故，按发生部分可分为洞门及边仰坡坍塌、初期支护坍塌和掌子面坍塌。

IV、V级围岩地段和特殊地质、复杂地质条件隧道及长大隧道，事故发生的可能性及危害程度很大，常造成群死群伤的重特大生产安全事故，事故救援难度大，极易发生二次事故。

6.1.2应急处置基本原则

（1）准确评估事态，抢险方案积极主动，多个方案并举，快速有效的原则；

（2）全力抢险与救援安全并重，优先抢救人、保护人，防止发生二次事故的原则；（3）统一领导，分级负责，团结协作的原则。

6.1.3组织机构及职责

（1）应急组织体系：

应建立包括（指挥部）项目部、工区、作业队三级主要管理人员的应急组织体系。

（2）指挥机构及职责：

实行项目部、工区、作业队三级管理的事故应急抢险组织机制。

项目部设隧道坍塌事故应急救援指挥中心：

总指挥由项目经理担任；副总指挥由项目部主要领导组成，其中第一副总指挥由主管安全生产的副经理担任；救援总工程师由项目总工程师担任。

救援指挥部下设七个工作组：

技术专家组、安全防护组、物资后勤保障组、医疗救护组、警卫组、对外宣传组、综合组，组长分别由项目各相关部门负责人担任，组员由工区、作业队等有关人员组成。

必须明确指挥中心及各工作组的职责。

6.1.4预防与预警

（1）危险源监控方式和方法

①隧道围岩变形监控。

按规范要求和设计要求布设观测点，进行围岩变形量测。

监控量测必须紧跟开挖、支护作业，按设计布置观测点，并根据具体情况调整和增加量测内容。

量测数据及时分析，分析结果及时反馈。

②隧道施工地质超前预报。

采取TSP超前地质预报或长钻杆钻进探测的方式确定开挖面前方的地质情况。

对超前预报情况进行地质分析，确定开挖方向前方的围岩情况，根据围岩情况决定是否增强初期支护或停止掘进采取其他补强处理措施。

TSP超前预报每150-200米测一次，但不适用于破碎围岩。

长钻杆钻进探测根据可钻进长度确定探测次数。

（2）预警行动

①事故预警的条件。

初期支护出现渗水突然增大、开裂、有异常响声、变形在允许范围但数据突然变化；监控量测变形曲线异常变化等。

②预警分级。

预警按事态严重程度分为蓝色预警、黄色预警和红色预警。

蓝色预警：

一般事故安全隐患，事故影响施工人员安全，有可能发生坍塌事故，需要立即处理；黄色预警：

严重事故安全隐患，事故影响施工人员安全并可能影响周边交通安全，极有可能发生坍塌事故，需要立即停工处理，撤出施工作业人员，划出周边交通安全警戒线；红色预警：

重大事故安全隐患，事故影响施工、周边交通及建筑物安全，可以预见发生坍塌事故，需立即组织停工，视可能性进行处理，优先组织所有可能危及的人员进行撤离，设置安全警戒线，专人组织警戒。

蓝色预警由安全员、施工员发布；黄色预警和红色预警由项目负责人或授权人发布。

③预警方式。

口头报告、电话通知、按响警报装置、设置现场安全警示等。

6.1.5信息报告程序

（1）工程项目发生安全事故，事故现场有关人员应当立即报告项目经理，项目经理接到事故报告后，应当立即报告单位负责人（同时报业主单位），启动事故应急预案，组织抢险救护，并在2小时内向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。

（2）报告事故应当包括下列内容：

①事故发生单位概况；②事故发生的时间、地点以及事故现场情况；③事故的简要经过；④事故已经造成或者可能造成的伤亡人数（包括下落不明的人数）和初步估计的直接经济损失；⑤已经采取的措施；⑥其他应当报告的情况。

6.1.6处置措施

（1）隧道坍塌事故抢险救援处置措施。

①疏散、清点隧道内所有作业人员，确定塌方位置、被困人员数量、作业位置、洞内应急设施位置；②采取救援电话、人工喊话等方式与被困人员取得联系，了解人员伤亡情况，沟通救援信息；③打开救生管，或利用其他未被破坏的管道，向被困人员输送新鲜空气（氧气）、水、食物，确保被困人员生命安全;④组织技术专家现场踏勘，研究制订抢险救援方案；⑤抢险救援队实施抢险救援方案；⑥救出被困人员，现场急救，送医院抢救治疗。

（2）安全注意事项。

①开掘救生通道采用的施工方法必须确保被救人员安全，应视现场情况分别采用不同的掘进方法;②经常检查救生管道，防止救生管被抢险工作阻断;③做好防护，防止掘进中坍方造成抢险人员伤亡。

（3）防止衍生事故的发生。

①指派专人对周围围岩变化情况进行24小时不间断观测与量测，及时采取加固措施，防止二次坍方;②调查事故地点周围地形、水文、地质、气象情况，做好防排水措施，防止雨水侵入造成塌陷;③抢险人员要做好安全防护工作。

（4）抢险救援技术方案和措施的制定与审核。

抢险救援技术方案和措施应由应急救援中心技术专家组、抢险救援组、安全防护组相关人员提出，经专家组论证后会签，提请应急救援总指挥批准实施，重大方案必须经上一级应急救援指挥中心审核确定。

救援措施必须采用优选措施，另有2个备用措施。

6.1.7应急物资与装备保障

（1）常用应急物资与装备。

①交通车辆：

项目部自配；②救护车辆：

（协议）医疗机构配备专用救护车，项目部指定一辆专用救护车；③通讯设备：

固定电话、移动电话、应急报警电话、对讲机；④低压电力照明设备：

移动式内燃发电照明设备；⑤固定式、移动式应急灯；⑥防爆手电筒；⑦水鞋、雨衣、手套；⑧急救器材、药品、担架。

（2）坍塌事故应急物资与装备。

①土方开挖设备，包括挖掘机、自卸载重汽车等；②装载机；③凿岩设备；④无烟爆破材料；⑤支护材料，包括木材、钢管、型钢钢架；⑥喷锚设备；⑦水平钻机、立式钻机；⑦救生管；⑧生命探测仪；⑨起重机；⑩其他。

6.2应急培训及演练

经批准的应急预案，项目部必须组织全体管理人员、作业人员进行学习，应急救援人员必须组织考核，隧道施工前必须组织一次应急演练，施工过程中每年必须组织一次应急演练，培训、考核、演练必须保存相关记录。

山岭隧道施工，安全风险大，事故多发，危害性极大。

只有设计、建设、监理、施工单位共同实施有效的安全风险管理，立足事前控制，加强过程监管，结合严谨细实的事故应急管理，方可有效减少隧道安全生产事故的发生。

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安徽教育出版社.2004

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