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1、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”，
2、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
3、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
4、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、有害气体及局温、惯性事故等。不良地质
5、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
6、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，洞口边仰坡尽虽少刷方、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
7、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
8、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
9、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，乂能 加快进度，降低成本，保证安全和质虽，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 2030m之内），二衬紧跟仰拱完 成（距掌子面距离
10、控制在 60m之内），当然，弧形导坑正面喷 磴、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；勤虽测、 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、勤虽测”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硕分界时，应对土质（软岩）部分 先开挖、支护，并将支护立于岩石（硕岩）上，然后再进行岩 石（硕岩）部分施工（弱爆
11、破、短进尺），严禁采用爆破开挖岩 石（硕岩）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强化监控虽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 变形监控虽测，要将其纳入到正常的工序管理中，要强化监控 虽测的指导作用。通过虽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（如调整预留沉落虽、锚杆数虽、喷磴厚度、钢拱架间 距等）提
12、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 保隧道的建设质虽和施工安全。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，监控虽测工作更为重要，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，加强施工质虽控制(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，在喷磴封闭围岩前，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，
13、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，及时归糟引排洞内积水，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
14、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，加强施工质虽 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，在确保安全和质虽的前提下，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，
15、保证安全和质虽的技术，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
16、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 磴、
