劉亞鋒

1 工程概況

廈門翔安隧道全長6 051m，跨越海域總長4 459 m，隧道采用一次修建雙向三車道隧道，并在兩隧道中間修建一服務(wù)隧道，隧道中心線間距約64 m～66 m(見圖1)。按照高等級(jí)公路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)行車速度為80 km/h，隧道最大斷面尺寸17.04 m× 12.56 m(寬×高)，建筑限界凈寬×凈高為13.5m×5.0m。隧道連接廈門市本島和翔安區(qū)陸地，具有公路和城市道路雙重功能，為廈門市第三條出島通道。

2 地質(zhì)條件及水文地質(zhì)

本標(biāo)段承建的隧道穿越陸域淺埋段、淺灘段及海域段三種地貌。陸域部分為剝蝕殘丘地貌，地下水賦存形式為松散巖類孔隙水，風(fēng)化基巖孔隙、裂隙水，基巖裂隙水三種，并均為弱富水性層，透水性較差，為弱或微含水層。淺灘段為泥砂堆積人工圍海養(yǎng)殖區(qū)，根據(jù)地下水含水層所處位置及其不同的賦存形式，淺灘段地下水分為松散巖內(nèi)孔隙水、砂層承壓水。粗(礫)砂富水性強(qiáng)，滲透性好，為良好的含水層和透水層，具有承壓性;全風(fēng)化基巖孔隙裂隙水總體上富水性弱，滲透性較差，屬于弱或微含水層。海域段圍巖以弱～微風(fēng)化花崗閃長巖和粗顆?；◢弾r為主，整體上巖體較完整，局部段高角度密閉型裂隙發(fā)育。地下水分為松散巖類孔隙水，風(fēng)化基巖孔隙、裂隙水，基巖裂隙水三種，總體上富水性弱，滲透性較差，為弱或微含水層。

3 海底隧道施工特點(diǎn)

本隧道設(shè)計(jì)為三車道隧道，隧道具有施工斷面大、長度較長、地質(zhì)條件復(fù)雜、隱蔽工程多、施工空間狹小等特點(diǎn)，一旦發(fā)生安全事故，將可能導(dǎo)致人身傷亡、工期延誤，甚至可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為確保隧道建設(shè)安全，主要從安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分析，落實(shí)安全監(jiān)控和管理措施，建立安全預(yù)警保障體系等方面來提高應(yīng)急處置，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和分析

1)陸域淺埋富水段施工，陸域淺埋段圍巖主要是全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化，總長度約250 m。該段地下水豐富，特別在雨季，地表水直接沿著風(fēng)化巖原生、次生節(jié)理裂隙滲透補(bǔ)給，導(dǎo)致巖質(zhì)軟化，圍巖自穩(wěn)能力極差，極易發(fā)生坍塌、下沉等安全事故。2)海灘透水砂層段施工，隧道有長約600 m砂層，其中侵入隧道開挖斷面的有230 m，該砂層段屬于海積和沖洪積堆積而成，結(jié)構(gòu)松散，粘聚力差。不但地下水豐富，透水性好，而且與海水相連通，極易發(fā)生涌水、涌砂等地質(zhì)災(zāi)害事故。3)海域段風(fēng)化槽施工，海域段分布有F2，F(xiàn)3風(fēng)化深槽共兩處，長度約152 m，巖性為全風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，結(jié)構(gòu)松散，水頭壓力大于0.7 MPa，極易發(fā)生坍塌、突(涌)水災(zāi)難性傷害事故。4)初期支護(hù)異常變形，在不良地質(zhì)情況下，采用CRD工法、上下臺(tái)階法開挖，控制沉降和水平收斂難度極大，容易發(fā)生坍塌事故。

5 安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控和管理措施

1)采取綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，在施工中將超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)工作納入工序管理中，采取長距離探測與短距離探測相結(jié)合，多種手段并用(見圖2)，互相驗(yàn)證，以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。其手段有四種:a.采用超前水平鉆孔探測，根據(jù)圍巖類別不同，每斷面布置3孔～5孔不等進(jìn)行探測;b.采用超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)TSP203對(duì)隧道進(jìn)行探測;c.采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隧道掌子面及周邊圍巖進(jìn)行探測;d.采用紅外線掃描及時(shí)對(duì)隧道前方水系進(jìn)行探測。通過采用這些先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備、儀器及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)不良地質(zhì)地段情況進(jìn)行了探明，并根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)結(jié)果，做出了合理預(yù)先處置。

2)實(shí)施兩級(jí)監(jiān)控量測，即第三方監(jiān)控和單位內(nèi)部監(jiān)控量測相結(jié)合，建立最大日變形量和累計(jì)變形量的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制。主要通過采用TCRA1201全站儀對(duì)地表和洞內(nèi)初期支護(hù)變化進(jìn)行全程監(jiān)控量測(見圖3)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求布點(diǎn)量測，確保監(jiān)控量測數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、完整，采集拱頂下沉和拱腰收斂原始數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)信息對(duì)圍巖及支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行判定，為圍巖級(jí)別變更、初期支護(hù)和二次襯砌的參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)，做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早處置，準(zhǔn)確指導(dǎo)施工生產(chǎn)，確保了隧道施工安全。

3)制定專項(xiàng)施工方案，落實(shí)安全保證措施。針對(duì)陸域富水淺埋段圍巖強(qiáng)度低、自穩(wěn)能力差、斷面大的特點(diǎn)，通過數(shù)值模擬分析，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)，通過采用“地下連續(xù)墻止水+深井降水+洞內(nèi)TSS小導(dǎo)管雙液注漿固結(jié)砂層”的綜合施工技術(shù)，防止了砂層地下水動(dòng)態(tài)流動(dòng)，切斷了海水對(duì)砂層的補(bǔ)給通道，解決了隧道穿越海域淺灘透水砂層的施工突泥、突水坍塌等施工安全難題。同時(shí)通過應(yīng)用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，確定了F2，F(xiàn)3風(fēng)化槽的位置及性狀，采用“上部周邊帷幕注漿、超前長管棚、超前注漿小導(dǎo)管”等方式對(duì)F2，F(xiàn)3風(fēng)化槽圍巖進(jìn)行超前預(yù)加固處理，對(duì)于破碎和風(fēng)化嚴(yán)重地段采用“上部周邊帷幕注漿+超前長管棚+超前注漿小導(dǎo)管”方式對(duì)圍巖進(jìn)行超前預(yù)加固處理等施工技術(shù)措施(見圖4)，順利通過F2，F(xiàn)3風(fēng)化槽地段。

4)初期支護(hù)異常變形監(jiān)控措施，按照“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的施工原則，首先對(duì)隧道的開挖、錨桿施工、鋼筋網(wǎng)掛設(shè)、鋼支撐的安裝、噴射混凝土、仰拱全幅施工、二次襯砌、隧道防排水等各分項(xiàng)工程進(jìn)行了逐級(jí)安全技術(shù)交底。施工中，嚴(yán)格工序管理，規(guī)范作業(yè)流程，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)入隧道人員的管理，建立出入隧道登記制度。在隧道開挖作業(yè)中，嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺和使用藥量。在爆破作業(yè)完成后立即對(duì)開挖斷面進(jìn)行全面檢查，清理輪廓面上不穩(wěn)定的巖石，及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，加固封閉圍巖，隧道二襯砌緊跟，保證隧道步長距離符合要求，有效避免了隧道初支護(hù)出現(xiàn)異常變形。

6 建立安全預(yù)警保障體系

1)遠(yuǎn)程監(jiān)控成像系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握隧道里各個(gè)作業(yè)面的安全狀況。2)門禁監(jiān)控系統(tǒng)可以準(zhǔn)確掌握人員、車輛、設(shè)備進(jìn)出隧道情況等，并隨時(shí)可以通過電腦掌握各類人員、車輛、設(shè)備進(jìn)出隧道的情況。3)安全生產(chǎn)指示預(yù)警系統(tǒng)能及時(shí)有效地啟動(dòng)應(yīng)急救援預(yù)案，及時(shí)通知救援小組人員和設(shè)備準(zhǔn)時(shí)到達(dá)事故現(xiàn)場，實(shí)施搶險(xiǎn)救援。按照隧道內(nèi)事故等級(jí)，用藍(lán)色表示Ⅳ級(jí)正常待命，用黃色表示Ⅲ級(jí)預(yù)警狀態(tài)，用橙色表示Ⅱ級(jí)異常警戒，用紅色表示Ⅰ級(jí)事故應(yīng)急警報(bào)，根據(jù)不同級(jí)別警報(bào)通知應(yīng)急相關(guān)人員趕到事故現(xiàn)場，投入應(yīng)急救援和搶救工作。4)隧道通信延伸系統(tǒng)。為了保證事故及時(shí)報(bào)告，應(yīng)急迅速，在隧道內(nèi)安裝了移動(dòng)、聯(lián)通延伸系統(tǒng)，保證了隧道里每個(gè)作業(yè)面信號(hào)全面覆蓋，通信暢通無阻。5)應(yīng)急保障系統(tǒng)。在隧道內(nèi)設(shè)置了應(yīng)急逃生通道(豎井旋梯和正洞作為逃生通道)，并安裝了應(yīng)急逃生方向指示燈(牌)和照明應(yīng)急燈，保障在應(yīng)急情況下人員、車輛、設(shè)備有序撤離。6)風(fēng)化槽防水閘門系統(tǒng)由于海域風(fēng)化槽段水壓在0.5 MPa～0.7 MPa，一旦發(fā)生突水，將是災(zāi)難性事故，為此在隧道內(nèi)專門針對(duì)穿越風(fēng)化槽制作了防水閘門，安裝在距風(fēng)化槽施工50 m處的地方，確保萬一發(fā)生突涌水時(shí)進(jìn)行應(yīng)急防護(hù)。7)開展應(yīng)急演練，提升處置能力。在海底隧道施工中，為做到預(yù)防事故和應(yīng)急救援相結(jié)合，提升現(xiàn)場應(yīng)急處置能力，根據(jù)施工進(jìn)展情況，結(jié)合危險(xiǎn)地段的施工，先后組織開展了應(yīng)急排水、應(yīng)急電源轉(zhuǎn)換和隧道防坍塌等多項(xiàng)應(yīng)急演練。通過應(yīng)急演練提高了作業(yè)人員的安全防范意識(shí)和應(yīng)急處置能力。在工程實(shí)踐中，成功的處置了YK11+856出現(xiàn)涌砂涌水險(xiǎn)性事故。

7 結(jié)語

海底隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大，我單位在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，結(jié)合工程施工特點(diǎn)和實(shí)際情況，通過科學(xué)評(píng)估和分析工程建設(shè)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，并采取有針對(duì)性的防范措施，建立起有效的預(yù)警和保障體系，將施工安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低，最終安全、優(yōu)質(zhì)、高效的完成隧道施工任務(wù)，此成功經(jīng)驗(yàn)可供類似工程參考。