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1、隧道塌方冒顶事故的预防措施隧道塌方冒顶事故的预防措施一、引言在山区高速公路工程建设当中，隧道是一种常见的建设工程，在隧道施工中面临的一个最大问题就是塌方冒顶事故，这不仅会影响到隧道工程施工进度，更重要的是会威胁到施工人员的人身安全。隧道施工中如何有效预防塌方冒顶事故，本文以麻竹高速公路大悟段步丈岭隧道施工为例，就其施工时采取的塌方冒顶预防安全措施进行研究。二、工程概况步丈岭隧道是一座上、下行分离的四车道高速公路隧道，地处大悟县芳畈镇境内。隧道左线起讫桩号为ZK65+750ZK67+480，长度为1730 米，右线起讫桩号为 YK65+720YK67+485，长度为 1765 米，中线最大埋深
2、114 米。步丈岭隧道区在大地构造位置上属于秦岭褶皱系之桐柏大别山中间隆起带，地处大悟褶皱束之大磊山短轴背斜东翼。大磊山短轴背斜是由不整合在太古界花岗岩混合片麻岩之上的元古届七角山组的磷锰大理石岩系、白云钠长片麻岩、钠长角闪片岩等岩层组成的盖层褶皱。岩层产状也基本围绕基底呈椭圆状产出：北端向北或向东倾斜，倾角 30 50倾角 6065，南端向南或向南偏东倾斜，；西侧构；东侧由倾向北东逐渐转至倾向南东，倾角 3050。造复杂，形成一系列褶皱。轴向大致 12据野外调查及钻探、物探资料，隧道区围岩等级从两端向山体内部依次为级、级和级。三、隧道塌方冒顶原因分析高速公路隧道冒顶原因分析有助于施工企业针对
3、成因进行治理，进而保障隧道稳定性及使用安全、实现公路隧道建设施工目的。通过对以往隧道施工塌方冒顶事故案例的研究学习，发现隧道施工前对地质情况分析不足、排水设施不完善，施工中擅自更改施工方案、施工工序未有效衔接、安全管理制度不完善和违规操作等是造成公路隧道冒顶的主要成因。另外隧道塌方冒顶事故发生后，施工单位应变能力偏弱、应急预案不完善、未进行应急演练、缺乏预警及事故处理体系也是导致损失巨大的关键。三、隧道塌方冒顶的预防措施（一）加强地质勘测（一）加强地质勘测在施工过程中加强超前地质预报和监控量测工作，发现开挖前方有异常情况出现时，及时研究并采取相应的对策措施。通过超前预报，能够及时发现异常情况，
4、预报掌子面前方地质状况，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防塌方冒顶等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使施工单位提前做好施工准备，保证施工安全。通过监控量测，能够了解围岩动态和支护工作状态，为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，从而指导施工，预报险情，确保安全。步丈岭隧道由湖北公路智能养护科技股份有限公司武汉华中科大土木工程检测中心负责超前地质预报和监控量测工作，采用美国劳累公司生产的 SIR-20型地质雷达的 100MHz 天线进行探测。本项目主要采用洞内观察、净空收敛、拱顶沉降等项目进行监控量测，做好记录并及时反馈情况，进行处理。监控量测和
5、超前地质预报资料报项目部安全管理部一份存档。图图 1 1 现场进行超前地质预报现场进行超前地质预报图图 2 2 超前地质预报和监控量测的资料超前地质预报和监控量测的资料（二）不断优化安全施工方案，并严格遵守安全技术规范（二）不断优化安全施工方案，并严格遵守安全技术规范1、认真熟悉图纸，全面了解设计提供的地质状况，并及时与现场实际情况进行对比，明白设计意图。根据图纸与实际情况，由项目总工组织项目部技术部编制隧道安全专项方案，经驻地办审核后上报指挥部组织专家进行评审。经过专家评审后指导施工。图图 3 3 隧道安全专项方案评审会隧道安全专项方案评审会2、在隧道开挖过程中，根据隧道围岩的实际变化情况及
6、时改变开挖方法和支护手段。爆破施工采用光面爆破或预裂爆破技术，爆破设计做到多布周边眼，周边眼的装药量尽可能地减少，以减少对围岩的扰动。步丈岭隧道的围岩等级主要有级、级和级三种，根据围岩等级的不同采用不同的开挖方法：级围岩整体性好，采用全断面开挖法；级围岩采用正台阶法施工，光面爆破。级围岩采用台阶分步开挖，即环行开挖中心留核心土法，每环进尺控制在0.51.0 米，台阶长度不小于5 米，采用弱爆破或机械开挖，初期支护及时封闭。3、初期支护的挖、支、喷三环节须紧跟。仰拱距开挖面距离级不得大于50m，级不得大于 35m。二次衬砌的施工时间需在围岩和锚喷支护变形基本稳定后及时进行，且距离开挖面级围岩不得
7、大于90m，级不得大于 70m。（三）做好隧道施工区域的排水工作。在隧道施工中排水工作主要可以分为两部分，也就是隧道外的排水和隧道内的排水。在隧道外的排水当中，主要是在坡顶、破面的排水工作，步丈岭隧道采用“零仰坡”施工法进洞，在施工前在坡顶和破面修建截水沟、排水沟，截水沟设置在洞口开挖仰坡和地面交接线5m 以外，截水沟排水与路基边排水沟相通，以便于隧道洞口施工，以避免对边坡冲刷，导致边坡落石、失稳坍塌。隧道内的积水主要是通过隧道排水渠、水泵等设施设备排出，在施工当中应该配置足够的排水设备。（四）建立完善隧道施工安全管理制度为了加强隧道施工安全管理，项目部成立了以项目经理为组长，总工、安全总监、
8、项目副经理、分部经理为副组长的安全领导小组，并建立完善安全生产责任制、安全教育培训制度、安全技术交底制度、安全检查制度、安全生产奖惩制度、领导带班制度等安全管理制度，并严格落实。隧道施工的各班组间，需建立完善的交接班制度，且需严格落实领导带班制度、洞口进出登记制度、洞口 24h 值班制度，并按照标准化要求设置了隧道门禁系统。施工作业前根据安全方案对项目部管理人员和隧道施工人员进行安全教育培训和安全技术交底，详细交代隧道施工的安全注意事项、操作规程、作业场所和工作岗位存在的危险因素、应急措施、自救互救知识等。施工中项目部安全管理部经常进行监督检查是否按安全方案进行施工作业。图图 4 4 隧道洞口
9、进出登记隧道洞口进出登记图图 5 5 隧道门禁系统隧道门禁系统图图 6 6 对隧道作业人员进行安全教育培训和安全技术交底对隧道作业人员进行安全教育培训和安全技术交底（五）建立隧道冒顶应急预案，提高项目部塌方冒顶防治能力为了规范塌方冒顶事故灾难的应急管理和应急响应程序，及时有效地实施应急救援工作，最大程度地减少事故造成的人员伤亡、财产损失，项目部根据安全生产法等相关法律法规，建立完善了项目部隧道塌方冒顶事故应急救援体系。项目部成立了应急救援领导小组和专门的应急救援队伍；在隧道二衬与掌子面之间设置了内径为 0.8 米的应急逃生管道，在掌子面同时放置了应急救援箱，救援箱内备包扎纱布、消毒药水、常用外
10、伤用药等；在隧道洞口设置专门应急物资仓库，仓库内准备充足的型钢、方木、圆木、钢管、钢筋等应急物资。为了保持应急救援能力，有效应对突发事件，减少人员伤亡和财产损失，项目部每年至少进行一次应急演练，根据演练评议，对预案进行适应性的修订和补充，确保应急程序合理有效。图图 7 7 隧道洞内逃生管道隧道洞内逃生管道图图 8 8 隧道洞内应急救援箱隧道洞内应急救援箱图图 9 9 隧道应急救援仓库隧道应急救援仓库四、隧道塌方冒顶的处置措施（一）塌方冒顶的预兆响声。岩层下沉断裂，岩层压力急剧增大，支护工字钢、支架等发出劈裂声。掉渣。掌子面掉渣，说明岩层压力较大，掉渣是坍塌、冒顶的危险信号。裂缝。初支面裂缝，掌
11、子面裂缝，流水的裂缝面较为危险，缝隙较深。离层。初支面掉块或呈两层皮形式。渗水严重，拱顶、地表下沉或位移。（二）塌方冒顶处理措施1、隧道内发生塌方冒顶事故后，应立即启动应急救援预案，洞内人员通过逃生管道进行撤离。洞外的应急机械设备、人员24 小时到位，同时将应急物资仓库中的应急物资取出待用。2、塌方地段加强地质预报工作，处理塌方前详细调查其范围、形状、塌穴地质构造，查明其诱发原因和塌方类型，据此确定处理方案。3、隧道发生塌方冒顶后要先采取以下措施加固未塌方地段，防止坍方扩大范围：（1）在坍方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝，应先行清除或锚固；（2）对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大；（3）在坍方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆；（4）加快衬砌。对坍方两端应尽快做好局部衬砌，以保证坍方不再扩大。五、结语综上所述，在隧道施工中要做好塌方冒顶的预防工作，一定不要存有任何投机取巧、麻痹大意的心理，要时刻把安全生产放在第一位，做好隧道超前地质预报和监控量测，完善隧道安全管理制度，严格按方案进行施工，建立健全预防体系，减少隧道塌方冒顶的发生几率。