铁路隧道施工安全控制措施和建议-secret.doc

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铁路隧道施工安全控制措施和建议
1、前言
当前，随着新一轮铁路客运专线的开工，长大隧道和高风险隧道的修建将会越来越多，隧道施工中存在的安全隐患应引起施工设计的高度重视，采取有效的管理和技术措施避免事故的发生是隧道工作者最为关心的问题。本文针对铁路隧道的施工，从安全控制制度、安全风险评估、施工技术方案选择、科技（施工方法）创新、安全生产投入和规范管理等六个方面谈一些建议，以期对复杂地质和高风险隧道的施工设计起到指导作用。

2明确责任，健全机制，从制度上确保隧道施工安全

2.1建立健全安全责任体系和管理制度
（1）健全责任体系，建立安全生产责任制，做到“领导认识到位、管理到位、责任到位”，确保“领导重视，部门协调，层层把关，人人负责”的责任体系落实到现场，形成一个“人人讲安全、事事为安全、时时想安全、处处要安全”的良好施工氛围；
（2）加强管理，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，坚持“领导是关键，教育是前提，设施是基础，管理是保证”的做
法；
（3）明确安全生产目标，建立持证上岗制度和安全奖惩制度；
（4）落实安全检查制度和安全教育培训制度；
（5）坚持开展全员性的安全管理活动，实行安全一票否决权；
（6）严格执行事故申报制度，及时处理，将损失降到最低。严格实施安全责任追究，坚决做到“四不放过”。

2.2制定和落实隧道安全施工的技术措施
针对工程特点、施工环境、施工方法、施工工期、劳动组织、作业方法、使用的机械、动力设备以及各种安全防护措施等，制定切实可行的安全施工技术措施，完善安全生产内业资料管理：
（1）隧道开挖前编制施工安全技术措施，从技术工艺、设备器材、作业流程、风险应对等各个方面做好预控措施，并经过审批后具有技术法规的作用，在施工中必须严格执行；
（2）编制施工安全作业指导书，并在隧道各关键工序施工前进行安全技术交底；
（3）安全技术措施中的各种安全设施、防护设置的实施列入施工任务单，责任落实到工班或个人，实行验收制度。

3、实行重大技术方案审查和施工安全风险评估制度

3.1突出重大施工技术方案和关键施工工序审查制度
突出重大施工技术方案和关键施工工序的审查对确保隧道施工安全具有重要的意义，根据隧道的地质特点和工期，对洞口施工、浅埋偏压段施工、断层破碎带、岩溶、岩爆、突泥突水段、有害气体段、客专大断面软岩斜井进入正洞挑顶、正洞施工方法等重点和关键施工技术方案以及CRD法或CD法的中壁拆除、开挖、支护、防排水、衬砌等关键工序，在施工前要组织设计、监理、施工等单位的专家进行审查，集中集体智慧，发挥专家的技术优势和经验，对施工方案进行完善，为安全施工提供可靠的技术支撑。

3.2实行隧道施工安全风险评估，建立安全预案和专家咨询制度
在隧道施工中，常见的施工安全风险（或危险源）有不良地质、地质灾害、有害气体及高温、惯性事故等。不良地质有浅埋、断层、溶腔、岩堆、滑坡、膨胀土（岩）、挤压性地层、高水压富水等；地质灾害有岩爆、岩溶、突泥涌水，暗河等；常见的有害气体多为可以燃烧和爆炸的瓦斯与天然气，以及有毒的硫化氢气体等；隧道高温则是因隧道较长、埋深较大所产生的比正常高的温度；惯性事故多出于隧道坍塌、爆破作业、机械伤害、施工用电以及爆破后的危石伤人等。
在隧道施工前，对隧道的不良地质和可能存在的地质灾害，组织专家进行风险评估，实施隧道风险等级管理，建立针对性
的安全预案和防范应急机制并进行演练，狠抓方案预控，把安全风险规避在开工初期，主动采取并做好必要的安全监控和防护措施，不断强化施工过程中的安全保证措施。
为确保隧道施工安全，对有安全风险的隧道和重大技术难题，组织专家进行研讨和咨询，即建立专家研讨和咨询制度，力求从规避及控制风险的源头上保证安全，运用科技手段、成熟技术、先进设备和可靠的经验，有效地降低隧道施工的工程成本和风险。

4、选择合理的施工技术方案，强化关键工序标准作业，是保证隧道施工过程安全的核心

4.1认真对待洞口工程施工安全
洞口工程是隧道施工的重中之重，严防洞口塌方，是展现隧道施工水平，增加企业信誉的重要保证。
（1）贯彻隧道早进晚出原则，洞口边仰坡尽量少刷方、少扰动，同时做好洞口周围排水设施，对洞口松软的边仰坡，尽早锚喷加固；
（2）进洞施工应遵循的安全原则是“先采取加固和防护措施再进洞开挖”，洞口开挖单线隧道一般采用台阶法，双线和客专大断面隧道一般采用孤形导坑台阶法、CRD法、CD法或双侧壁导坑法；

（3）洞口段二衬及洞门应尽早施作，而衬砌台车更应及早定制并使用，以确保洞口安全。

4.2突出超前地质预测预报的先导作用，为隧道安全施工提供可靠的技术支持
（1）根据不同的地质条件和隧道施工安全风险等级的划分，采用综合的超前地质预测预报手段（物探、钻探），及时准确提供预测预报结果，及时调整开挖方法、支护参数，规避施工灾害、降低工程风险，保证隧道的施工安全。
（2）将超前地质预测预报和掌子面地质描述纳入正常施工工序，按照“物探先行、综合验证，有掘必探，先探后掘”的原则组织施工。
（3）施工前对地表构筑物、水池、河流、沟谷、深大陷穴、地质变化界等进行调查、分析和判识，及时改进施工设计方案，加强安全措施。

4.3选择合理的施工技术方案，规范关键工序的施工，是确保隧道施工安全的核心
隧道洞口段、浅埋段、偏压段、软弱围岩段和大断面黄土隧道，合理的施工方法和设计参数以及关键工序的施作到位是控制隧道施工安全的核心。
（1）选择合理的开挖方法和支护参数。按设计要求、断面
尺寸、地质情况合理选择全断面法、台阶法、弧形导坑台阶法（或叫环形开挖留核心土法）、CRD法、CD法、双侧壁导坑法等进行开挖与支护，并结合掌子面揭示的地质和超前预测预报的地质情况调整开挖方法和设计参数，是确保隧道施工安全的核心。
软弱破碎围岩应积极采用岩土控制变形分析法施工技术。
特别提出的是台阶法应采用短台阶，不宜采用长台阶法进行施工。
另外，CRD法、CD法、双侧壁导坑法，由于工序较多，操作管理不宜做到位，施工进度慢，不利于发挥机械施工优势，且临时工程多，因此，建议采用超前预加固措施或将初期支护加强而采用台阶法等方法施工，既能加强永久结构工程，又能加快进度，降低成本，保证安全和质量，方便管理
（2）浅埋偏压、大断面黄土隧道的施工关键是控制沉降，而控制沉降的根本方法是尽早将初期支护封闭成环，仰拱及早施作（距掌子面距离控制在20～30m之内），二衬紧跟仰拱完成（距掌子面距离控制在60m之内），当然，弧形导坑正面喷砼、加大拱脚、加设锁脚锚管、钢拱架下铺设垫块以及回填反压（对偏压段）等均是有效的手段，即按“短开挖、留核心；早封闭，快成环；强支护，稳拱脚；严控水，紧仰拱；勤量测、速反馈“的原则组织浅埋偏压和大断面黄土隧道的施工，控制安全。
（3）洞口段、浅埋段、软弱断层段的施工关键是要按“预
支护、短开挖；少扰动（弱爆破）、强支护；早封闭、实回填；严治水、勤量测”原则组织安全施工，同时对地表坑穴进行回填，并做好地表的防排水工程。
当掌子面处于土石或软硬分界时，应对土质（软岩）部分先开挖、支护，并将支护立于岩石（硬岩）上，然后再进行岩石（硬岩）部分施工（弱爆破、短进尺），严禁采用爆破开挖岩石（硬岩）方法使土质（软岩）部分自然坍落的做法（易造成坍塌）。
（4）富水岩溶隧道的施工，当需要保护地表的生态平衡时，采用“堵水限排”的设计理念，按照“先探水、预注浆、后开挖、补注浆、再衬砌”的原则组织施工，降低安全风险，保护生态环境。

4.4强化监控量测指导隧道安全施工的作用
对浅埋隧道地表、软岩隧道、黄土隧道开挖后要及时进行变形监控量测，要将其纳入到正常的工序管理中，要强化监控量测的指导作用。通过量测及时对围岩变形段的变形速率、变形值和变形规律进行分析，对围岩稳定性提出报告，为调整支护参数（如调整预留沉落量、锚杆数量、喷砼厚度、钢拱架间距等）提供充分依据，确保初期支护方案的安全可靠，同时也为二衬的施作及加强（变形稳定前施作）提供可靠的信息，确保隧道的建设质量和施工安全。

对于浅埋、偏压、洞口段、大断面新黄土隧道，由于隧道内的变形和地表沉降均较大，而且地表一般发生沉降开裂、错台，所以，监控量测工作更为重要，而且要对地表及早进行防排水处理。

4.5规范隧道防排水施工工艺，加强施工质量控制
（1）隧道防排水施工以“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理“的原则，结合环境要求进行选择具体的措施；
（2）对富水隧道，在喷砼封闭围岩前，须将墙拱渗流水用管引至墙角处排出或衬砌后封堵，反坡施工时，备足抽排水设备；
（3）注重超前预测预报工作，防止突泥涌水，对大溶腔积水采用钻孔引排等方法规避风险；
（4）软弱围岩段要特别重视防排水工作，尤其是泥页岩段和湿陷性黄土地层，洞内积水应尽快疏排，要严格控制施工用水，防止意外跑水，导致泥页岩遇水软化发生坍塌及湿陷性黄土浸水发生湿陷，采用合理的施工工艺、施工机具，减少施工用水；
（5）对黄土隧道
反坡施工时，洞口设置拦水坝，避免洞外水倒灌入隧道内，浸泡软化基底围岩。
严格控制施工用水，锚杆、超前钻孔等均使用干式成孔法。

富水黄土隧道，及时归槽引排洞内积水，要注重初期支护和二衬背后的回填注浆，防止型钢拱架背后和二衬拱部空隙常年积水和流水，掏空黄土而形成大空洞。
黄土隧道洞顶地表裂缝采用三七灰土换填夯实封闭，防止雨水下渗；对地表陷穴提前夯填；完善浅埋段地表的截排水沟设施，对浅埋段有条件时地表采用全封闭防水处理措施。
（6）规范隧道防水板、止水带的施工工艺，加强施工质量控制，严禁衬砌后还出现渗漏水，影响运营安全。

5、注重科技攻关和创新，积极推广和探索隧道施工新方法
长大隧道和地质复杂的隧道，一般都是全线控制工期的重点工程，加快重点隧道工程的进度是实现全线工期目标的关键，依靠科技攻关和创新，在确保安全和质量的前提下，积极推广和探索隧道施工新方法以加快进度是确保建设目标得以实现的主要措施。

5.1推广应用成熟的施工技术和工法
成熟的施工技术和工法都是经过实践证明能有效加快进度，保证安全和质量的技术，在隧道施工中要加以推广应用。

5.2加强科技攻关，提升隧道安全快速施工能力
针对复杂地质条件下施工安全的难题，开展自主和联合科
技攻关，解决难题，才能提升全线隧道安全快速施工的能力，才能保证建设目标（工期）的实现。

5.3注重科技创新，探索新的施工方法，提高隧道安全快速施工技术水平
创新是企业的灵魂，探索新的施工方法以提高隧道快速、安全施工技术水平是隧道工作者的责任，郑西线在大断面黄土隧道的施工方法上，在确保安全的前提下，为加快进度而进行的施工方法的创新取得了一定的成效。
（1）弧形导坑台阶法的改进
弧形导坑台阶法是郑西线大断面黄土隧道Ⅳ级围岩段的主要施工方法，施工方法通过采取的一系列控制变形的措施，有效地加强了施工进度，确保了施工安全。
在砂质黄土隧道开挖中，弧形导坑台阶法一般是三台阶七（多）步开挖法，一个月的开挖进度可达70m以上。
对自稳能力较好的粘质黄土，弧形导坑台阶法可以改进为二台阶四步开挖法，一个月的开挖进度可达90m以上，大大缩短了各工序施工时间，提高了施工进度。
（2）CRD法施工工艺的改进和方法的改变
CRD法是郑西客运专线浅埋黄土隧道V级围岩段的主要施工方法，改进CRD法施工工艺，提高施工进度，对于保证全线工期具有重要意义。

根据黄土隧道变形观测以沉降为主，初期支护主要承受竖向荷载的情况，对CRD法的临时仰拱普遍采用钢横撑而未喷砼、对一些只承受竖向荷载的曲墙式中隔壁改为直墙，极大地方便了施工，加快了进度。
在浅埋粘质黄土隧道施工中，通过规范管理，CRD法改为弧形导坑台阶法开挖后，在保证 安全质量的前提下，平均进度提高到了60m/月左右。
在浅埋砂质黄土隧道施工中，通过采取仰拱（距掌子面的距离控制在15～20m以内）和二衬加强后（距掌子面的距离控制在30～40m以内）的紧跟措施，而将CRD开挖法改为弧形导坑台阶开挖法，在确保安全和质量的条件下，大大加快了施工进度，使开挖进度由CRD法的平均25～30m/月，提高到45～50m/月以上。
（3）对于大断面黄土隧道下穿公（铁）路段，郑西客专普遍采用了“长管棚预加固，双侧壁导坑开挖，双层初期支护，二衬紧跟”新的理念和施工方法，有效地控制了施工过程中的地表和洞内变形（已施工段地表下沉均能控制在30mm以内），保证了公（铁）路的安全。
5.4积极引进新的设计理念和施工方法
要引进目前国外比较成熟的先进设计理念和能保证安全及质量的加快施工进度的施工方法，即引进和普及隧道掘进机的施工，以及“新意法”的引进和其在软岩隧道中的广泛应用，
全面提高国内隧道施工技术水平。

6、严格规范现场管理，以质量保安全，实现隧道施工全过程的安全控制
(1)优化现场布局，实现安全有效作业。
坚持“以隧道洞口为中心进行布置”，坚持“按照有利于形成流水作业进行布置”，坚持“充分考虑防洪、防坠、防滑、防爆等不安全因素进行布置”的三条原则进行隧道施工生产生活设施的建设和布置。
(2)实行程序化管理，实现标准化作业，确保施工质量，以质量达标而保证施工的安全。
(3)加强作业队伍建设，提高专业化施工能力。
(4)坚持技术培训，提高员工技术素质。
(5)强化管理的现场监控，确保隧道施工过程受控。
(6)健全机械设备管理体系，保持良好的机械设备状况。

7、配强生产要素，加大安全生产投入，保证安全施工
(1)合理配套隧道施工机械设备，适度超前，提升机械化作业能力，保证隧道的安全快速均衡施工。
(2)配强工程管理和技术干部，适应复杂地质条件下的隧道安全施工管理。
(3)加大安全生产投入，配齐配全安全保障设施。

(4)广泛应用信息化和洞内无线通讯技术，严密监控隧道的施工安全。

8、结语
隧道的安全施工管理，一是要加强领导落实责任，二是要进行施工安全风险评估，三是要有效落实技术措施和技术创新，四是要保证必要的安全生产投入，五是要严格规范现场管理，六是要正确处理好安全与质量、进度、成本的关系。隧道施工中，始终坚持“安全第一，预防为主”的原则，要坚持重大技术方案专家审查制度，强化施工过程中的安全预控，确保大规模铁路隧道的修建又好又快又安全的完成，全面提升铁路隧道的修建技术和管理水平。
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