修建公路隧道應(yīng)建立的安全風(fēng)險(xiǎn)性、可靠性評(píng)估體系

修建公公路隧隧道應(yīng)應(yīng)建立立安全全風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)性、、可靠靠性評(píng)評(píng)估體體系中國(guó)工工程院院院士士王夢(mèng)恕恕1大家家好好!2今后就就任何何一項(xiàng)項(xiàng)工程程從規(guī)規(guī)劃、、投招招標(biāo)、、勘測(cè)測(cè)設(shè)計(jì)計(jì)、施施工、、運(yùn)營(yíng)營(yíng)都應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行安全全、風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)性性、可可靠性性評(píng)估估體系系的分分析，，目前前在預(yù)預(yù)可性性和可可行性性研究究報(bào)告告中只只進(jìn)行行經(jīng)濟(jì)濟(jì)投資資風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)的評(píng)評(píng)估，，這是是很狹狹義而而不全全面的的。隨隨著公公路隧隧道的的增多多，和和水文文地質(zhì)質(zhì)復(fù)雜雜性不不確定定性的的存在在，如如何優(yōu)優(yōu)質(zhì)、、快速速、安安全建建成而而不留留隱患患進(jìn)行行運(yùn)營(yíng)營(yíng)，需需進(jìn)行行全方方位、、安全全風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)性、、可靠靠性評(píng)評(píng)估。。3評(píng)估的的內(nèi)容容分為為五個(gè)個(gè)階段段應(yīng)考考慮的的主要要問(wèn)題題見(jiàn)附附表：：招投標(biāo)標(biāo)合同4風(fēng)險(xiǎn)責(zé)責(zé)任主主體與與風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化化據(jù)國(guó)際際隧道道工程程保險(xiǎn)險(xiǎn)集團(tuán)團(tuán)對(duì)施施工現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)發(fā)生安安全事事故的的原因因的調(diào)調(diào)查結(jié)結(jié)果表表明，，將施施工方方作為為工程程安全全唯一一主體體是不不對(duì)的的，目目前五五個(gè)階階段的的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)界定定不清清，而而這些些風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)往往往到施施工時(shí)時(shí)才反反映出出來(lái)，，由施施工方方完全全承擔(dān)擔(dān)這些些風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)是不不合理理的。。5設(shè)計(jì)失失誤41%不可抗抗力18%施工缺缺陷21%地質(zhì)勘勘探不不足12%信息缺缺乏8%6一、線線路規(guī)規(guī)劃中中影響響、安安全、、風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)的幾幾個(gè)問(wèn)問(wèn)題1、為保保證隧隧道內(nèi)內(nèi)滿(mǎn)足足行車(chē)車(chē)視距距要求求，以以及路路面超超高的的變化化以利利運(yùn)營(yíng)營(yíng)安全全，中中短隧隧道內(nèi)內(nèi)應(yīng)禁禁止設(shè)設(shè)置S型反向向曲線線，長(zhǎng)長(zhǎng)大隧隧道必必須設(shè)設(shè)置時(shí)時(shí)，在在反向向曲線線間必必須設(shè)設(shè)置一一段緩緩和曲曲線或或直線線段，，從司司機(jī)安安全操操作出出發(fā)，，一般般曲線線長(zhǎng)度度是不不宜過(guò)過(guò)短，，同時(shí)時(shí)小偏偏角、、大半半徑曲曲線容容易使使司機(jī)機(jī)產(chǎn)生生直線線錯(cuò)覺(jué)覺(jué)易出出現(xiàn)行行車(chē)事事故，，曲線線轉(zhuǎn)角角應(yīng)大大于7度為宜宜。782、隧道道縱坡坡一般為為不小小于0.3%、不大大于3%，對(duì)于于二、、三、、四級(jí)級(jí)公路路的中中短隧隧道可可適當(dāng)當(dāng)放寬寬到5%以下，，隧道道內(nèi)的的變坡坡點(diǎn)不不宜過(guò)過(guò)多，，要有有較大大直徑徑的豎豎曲線線以滿(mǎn)滿(mǎn)足視視距要要求。。93、隧道道洞口口經(jīng)常常由于于設(shè)置置了緩緩和曲曲線進(jìn)進(jìn)洞，，而引引起交交通事事故不不斷，，所以以聯(lián)絡(luò)絡(luò)洞口口的線線路應(yīng)應(yīng)為直直線，，洞口口附近近不易易設(shè)置置豎曲曲線，，變坡坡點(diǎn)應(yīng)應(yīng)距離離洞門(mén)門(mén)有一一定距距離，，凸形形曲線線上的的車(chē)輛輛在接接近變變坡點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，，由于于視距距較小小，經(jīng)經(jīng)常出出現(xiàn)不不安全全事故故。所所以，，在進(jìn)進(jìn)洞口口附近近更不不宜設(shè)設(shè)置較較大的的下坡坡和小小直徑徑的平平面曲曲線進(jìn)進(jìn)洞。。出洞洞口附附近更更不宜宜設(shè)置置較小小的平平面曲曲線，，設(shè)計(jì)計(jì)者應(yīng)應(yīng)考慮慮壁洞洞效應(yīng)應(yīng)，在在進(jìn)出出洞口口應(yīng)考考慮司司機(jī)在在生理理上、、心理理上的的變化化，這這是確確保安安全、、防止止風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)之本本。104、線路路與隧隧道設(shè)設(shè)置線路與與隧道道設(shè)置置原則則應(yīng)遵遵守在在丘陵陵地帶帶以中中、短短隧道道群為為主，，盡量量取代代半填填半挖挖式的的線路路。上上擋刷刷坡很很高今今后也也不安安全、、費(fèi)用用高，，環(huán)境境破壞壞嚴(yán)重重，下下?lián)趼仿坊呥吰绿幪幚硪惨埠茈y難保證證不下下滑、、不沉沉。沿溝選選線采采用以以橋代代路，，不破破壞環(huán)環(huán)境為為宜。。如西漢漢線高高速公公路如如此選選線。。111213145、公路路選線線應(yīng)靠靠山、、不占占良田田，線線路間間距應(yīng)應(yīng)盡量量靠近近，中中間隔隔離帶帶，在在滿(mǎn)足足綠化化、安安全的的前提提下應(yīng)應(yīng)越窄窄越好好，以以節(jié)約約土地地，尤尤其耕耕地，，2003年僅公路路建設(shè)占占用耕地地達(dá)56.6萬(wàn)畝，比比2002年增加40萬(wàn)畝，大大手筆的的占地設(shè)設(shè)計(jì)不可可取。15166、越嶺線線路的隧隧道宜長(zhǎng)長(zhǎng)不宜短短，尤其其北方應(yīng)應(yīng)將線路路標(biāo)高降到到冰凍線線以下。。二郎山山隧道為為了縮短短隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度，靠靠西藏邊邊洞口仍仍在冰凍凍線以上上，造成成不能全全天侯運(yùn)運(yùn)營(yíng)。秦秦嶺終南南山隧道道長(zhǎng)18km，是世界第第二長(zhǎng)公公路隧道道，縮短短線路65km，實(shí)現(xiàn)了全全天侯安安全運(yùn)營(yíng)營(yíng)。西漢漢線用三三個(gè)短隧隧道替代代長(zhǎng)隧道道。將線線路標(biāo)高高提高了了30米左右，，形成長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)60km的下坡，，事故率率很高。。17終南山隧道18終南山隧道19二、隧道勘測(cè)測(cè)、設(shè)計(jì)階段段在安全風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)上應(yīng)注意的的問(wèn)題1、隧道洞口位位置、間距的的確定原則（1）從洞口安全全、環(huán)保出發(fā)發(fā)，應(yīng)遵守早早進(jìn)晚出、不不刷洞口仰坡坡，甚至可設(shè)設(shè)置明洞段進(jìn)進(jìn)洞，應(yīng)追求求環(huán)境效益第第一、社會(huì)效效益第二、工工程本身效益益第三的原則則，一味追求求短而省錢(qián)的的理念應(yīng)予克克服。202122232425（2）隧道洞口應(yīng)應(yīng)選在從山梁梁上突出處進(jìn)進(jìn)洞，切勿沿沿溝凹處進(jìn)洞洞，造成洞口口引線處在深深路塹之間，，從水文、地地質(zhì)條件評(píng)價(jià)價(jià)，這都是最最不利的斷層層發(fā)育帶，給給設(shè)計(jì)、施工工、運(yùn)營(yíng)會(huì)帶帶來(lái)許多長(zhǎng)久久性的災(zāi)害。。26272829（3）洞間距的設(shè)設(shè)計(jì)原則為宜宜近不宜連。。尤其在軟弱弱地層段、城城市隧道洞口口場(chǎng)地緊張段段等地，更應(yīng)應(yīng)遵守。連拱拱隧道從結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)、防水水，施工難度度上均存在很很大的缺點(diǎn)，，已被已建好好的工程所證證實(shí)，保證不不了開(kāi)裂和漏漏水，不是一一個(gè)好的結(jié)構(gòu)構(gòu)型式、地鐵鐵工程、鐵路路工程在可能能的條件下均均將連拱改為為小間距隧道道。30313233343536373839兩洞間距已不不受2.5倍～3倍洞徑的規(guī)定定，當(dāng)時(shí)規(guī)范范是按松散特特沙基原理確確定的，該理理論已不符合合目前施工技技術(shù)不斷提高高的要求，目目前一些隧道道設(shè)計(jì)已取消消了這個(gè)規(guī)定定，這是一大大進(jìn)步。404142（4）從運(yùn)營(yíng)通風(fēng)風(fēng)角度考慮，，防止上下行行洞口污著空空氣短路，（（既從上行排排出洞口的廢廢氣，又被下下行洞口的進(jìn)進(jìn)風(fēng)帶進(jìn)去））。因此，上上下洞口之間間應(yīng)設(shè)置高擋擋墻，或建筑筑小品，或?qū)⑸舷滦械亩炊纯谠诶锍躺仙襄e(cuò)開(kāi)30m左右，不要設(shè)設(shè)在一個(gè)橫斷斷面上。4344452、支護(hù)結(jié)構(gòu)襯襯砌形式必須須采用復(fù)合式式襯砌，這對(duì)對(duì)防水、防裂裂、運(yùn)營(yíng)通風(fēng)風(fēng)都有好處。。一次支護(hù)設(shè)設(shè)計(jì)荷載應(yīng)考考慮全部土壓壓力和部分水水壓水，當(dāng)變變位穩(wěn)定后可可施作二次襯襯砌。二次襯襯砌實(shí)質(zhì)上是是安全儲(chǔ)備，，但由于復(fù)合合襯砌按連桿桿法計(jì)算，屬屬于超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，多次實(shí)實(shí)驗(yàn)量測(cè)證明明，當(dāng)二次模模筑襯砌做好好后，荷載會(huì)會(huì)自動(dòng)將一次次支護(hù)承受荷荷載的30%轉(zhuǎn)移到二次襯襯砌上，這正正是超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，，46但決不應(yīng)理解解為一次支護(hù)護(hù)應(yīng)按70%荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)，這種誤解解經(jīng)常導(dǎo)致一一次支護(hù)太弱弱，造成施工工過(guò)程中的塌塌方、變位過(guò)過(guò)大，所以應(yīng)應(yīng)重視一次支支護(hù)的設(shè)計(jì)，，以調(diào)整適應(yīng)應(yīng)不同圍巖的的受力。目前前隨圍巖變化化再次進(jìn)行二二次襯砌厚度度調(diào)整是不對(duì)對(duì)的。47483、從環(huán)保出發(fā)發(fā)，從保護(hù)水水資源出發(fā)，，尤其不能因因施工降低了了地下水位而而影響人居和和農(nóng)田時(shí)，必必須采用“以以堵為主，限限排為輔”的的防水設(shè)計(jì)原原則，二次襯襯砌應(yīng)按折減減后的水壓力力進(jìn)行設(shè)計(jì)。。在巖溶、石石灰?guī)r地區(qū)的的隧道更應(yīng)重重視這個(gè)問(wèn)題題。取消中心心水溝的設(shè)計(jì)計(jì)構(gòu)思。設(shè)計(jì)計(jì)兩邊水溝，，水溝深應(yīng)低低于路面以下下20cm左右，是正確確的。494、洞口段及洞洞門(mén)要考慮地地震的影響，，可設(shè)計(jì)不受受力的斜洞門(mén)門(mén)或不設(shè)洞門(mén)門(mén)。洞口段一一般在30m～50m處設(shè)一條減震震變形縫，全全洞不設(shè)變形形縫。505、隧道設(shè)計(jì)從從安全出發(fā)不不應(yīng)設(shè)計(jì)上下下行共用一個(gè)個(gè)隧道的做法法，上下行應(yīng)應(yīng)分洞設(shè)置，，兩洞之間的的聯(lián)絡(luò)通道，，尤其車(chē)輛通通道應(yīng)適當(dāng)加加密，以利防防災(zāi)和調(diào)頭，，通道兩端暢暢通，不設(shè)防防風(fēng)門(mén)、該門(mén)門(mén)對(duì)通風(fēng)作用用不大，反而而影響防災(zāi)。。515253545556576、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的的首要任務(wù)是是做好方案設(shè)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)包含方案案設(shè)計(jì)（概念念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)創(chuàng)作、構(gòu)思思、選型）和和結(jié)構(gòu)分析或或核算兩個(gè)內(nèi)內(nèi)容，目前重重分析、輕方方案的做法很很傳統(tǒng)，許多多設(shè)計(jì)人員把把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看看成是規(guī)范加加計(jì)算，很少少重視結(jié)構(gòu)創(chuàng)創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)計(jì)中采用低安安全度帶來(lái)的的節(jié)約僅能是是工程造價(jià)降降低1～2%，而引入的的風(fēng)險(xiǎn)可能貽貽患無(wú)窮，如如一次支護(hù)安安全度設(shè)計(jì)相相當(dāng)?shù)?，是造造成塌方的主主要原因之一一。所以，把把精力集中到到方案設(shè)計(jì)、、概念設(shè)計(jì)上上來(lái)，跳出因因方案陳舊又又使材料消耗耗指標(biāo)過(guò)高、、結(jié)構(gòu)安全度度過(guò)低的設(shè)計(jì)計(jì)誤區(qū)。587、走信息化設(shè)設(shè)計(jì)的道路隧道和巖土工工程緊密相關(guān)關(guān)，勘測(cè)在初初步設(shè)計(jì)階段段僅是宏觀的的水文地質(zhì)，，而不是施工工中的水文地地質(zhì)，這個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)叫“預(yù)預(yù)設(shè)計(jì)”，設(shè)設(shè)計(jì)人員必須須結(jié)合工程所所揭示的水文文地質(zhì)、巖土土特性驗(yàn)證和和修改自己的的設(shè)計(jì)參數(shù)。。否則，會(huì)造造成重大災(zāi)害害，在實(shí)踐中中增長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)和和判斷能力。。信息化設(shè)計(jì)計(jì)的重要手段段是用先進(jìn)的的量測(cè)儀器進(jìn)進(jìn)行及時(shí)量測(cè)測(cè)、及時(shí)反饋饋、及時(shí)研究究、及時(shí)修正正，要重視時(shí)時(shí)空效應(yīng)所帶帶來(lái)的災(zāi)害。。59三、施工階段段安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)評(píng)估應(yīng)重視的的幾個(gè)問(wèn)題1、必須將地質(zhì)質(zhì)超前預(yù)報(bào)做做為工序配設(shè)設(shè)備、配人員員有費(fèi)用。工程的風(fēng)險(xiǎn)、、安全離不開(kāi)開(kāi)超前預(yù)報(bào)，，尤其在巖溶溶地區(qū)，若不不明確前方是是否存在含泥泥砂、水的巖巖溶，將會(huì)造造成大的人身身傷亡。我國(guó)國(guó)有近三分之之二的巖溶地地區(qū)，必須重重視。其預(yù)報(bào)手段必必須采用以超超前鉆孔、地地質(zhì)描述為主主，聲波、電電測(cè)、紅外探探測(cè)等幾種方方法同時(shí)進(jìn)行行檢測(cè)的綜合合性預(yù)報(bào)。602、必須進(jìn)行信信息化施工量測(cè)是安全、、優(yōu)質(zhì)建成隧隧道工程的重重要手段，通通過(guò)量測(cè)可及及時(shí)檢查施工工方法是否妥妥當(dāng)、設(shè)計(jì)參參數(shù)是否合理理，各施工工工序是否正確確。目前應(yīng)用用先進(jìn)的無(wú)尺尺量測(cè)儀器和和軟件是非常常必要的。做做到及時(shí)修正正、決策，不不及時(shí)，必帶帶來(lái)災(zāi)難。613、施工方法正正確選擇硬巖采用全斷斷面開(kāi)挖法或或超前導(dǎo)洞后后部擴(kuò)大法，，無(wú)軌運(yùn)輸、、無(wú)軌裝碴；；軟弱地層必必須采用正臺(tái)臺(tái)階法，臺(tái)階階不分長(zhǎng)、中中短，一律一一倍洞高，過(guò)過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起大大變形、塌方方，過(guò)短會(huì)引引起工作面失失穩(wěn)。半斷面面禁止使用。。當(dāng)正臺(tái)階法法滿(mǎn)足不了地地層的穩(wěn)定，，可采用CD法、CRD法和雙側(cè)臂導(dǎo)導(dǎo)洞法等。626364654、輔助工法應(yīng)應(yīng)正確選用長(zhǎng)管棚是公路路經(jīng)常采用的的進(jìn)洞方法，，但并不盡合合理。洞口、、洞內(nèi)應(yīng)以小小導(dǎo)管為主。。特殊情況下下才在洞內(nèi)采采用長(zhǎng)管棚，，該方法造價(jià)價(jià)高，嚴(yán)重影影響工期，擾擾動(dòng)地層嚴(yán)重重，采用淺孔孔（12m左右）周邊注注漿以取代洞洞內(nèi)長(zhǎng)管棚。。管棚直徑不不宜過(guò)大，目目前地鐵有向向大直接發(fā)展展的不好趨勢(shì)勢(shì)，通過(guò)計(jì)算算和工程實(shí)踐踐，當(dāng)管棚直直徑超過(guò)125mm時(shí)，對(duì)仰止變變形已不明顯顯，反而浪費(fèi)費(fèi)。66675、合理工期、、合理造價(jià)是是確保安全、、風(fēng)險(xiǎn)最小的的良藥。當(dāng)前政績(jī)工程程必須禁止，，要有科學(xué)發(fā)發(fā)展觀，合理理的設(shè)計(jì)周期期能全面優(yōu)化化方案設(shè)計(jì)和和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，，過(guò)短的設(shè)計(jì)計(jì)周期和不合合理的施工工工期是違背科科學(xué)的，趕工工期、低造價(jià)價(jià)將嚴(yán)重影響響安全，增大大風(fēng)險(xiǎn)，工程程質(zhì)量、百年年壽命都不能能實(shí)現(xiàn)。686、建立工地實(shí)實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)把材材料關(guān)：材料料是占工程費(fèi)費(fèi)用的大頭，，對(duì)鋼筋、水水泥、砂、石石大宗料必須須有嚴(yán)格的投投招標(biāo)優(yōu)選制制度，甲方提提供甚至監(jiān)理理方規(guī)定都是是可以的，但但必須規(guī)范自自己的制度和和行為，從愛(ài)愛(ài)護(hù)工程出發(fā)發(fā)，愛(ài)護(hù)各級(jí)級(jí)干部出發(fā)，，公開(kāi)、透明明、嚴(yán)格檢驗(yàn)驗(yàn)簽字負(fù)責(zé)是是搞好工程的的先決條件，，今天做為技技術(shù)條件必須須提出來(lái)。69四、公路隧道道運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)1、隧道內(nèi)的設(shè)設(shè)計(jì)速度可以以是80km/h但真正運(yùn)營(yíng)速速度不宜過(guò)高高，一般不易易超過(guò)60km/h，也就是1km長(zhǎng)的隧道1分鐘穿過(guò)去比比用0.75分鐘穿過(guò)要安安全，僅少了了0.25分鐘，有什么么意義。因此此，運(yùn)營(yíng)期間間限制運(yùn)營(yíng)速速度是安全行行駛的前提，，條件較差的的隧道可以限限制到40km/h也不會(huì)影響高高速的效果。。702、應(yīng)分期、分分批、安裝通通風(fēng)設(shè)備一般一公里以以下的隧道不不設(shè)通風(fēng)、照照明、防災(zāi)、、監(jiān)控，用自自然風(fēng)、活塞風(fēng)、反光石是是能實(shí)現(xiàn)節(jié)約約運(yùn)營(yíng)的要求求。對(duì)中、長(zhǎng)隧道道，根據(jù)車(chē)流流量、根據(jù)隧隧道上坡、下下坡的特點(diǎn)可可分洞、分階階段設(shè)置，CO和可見(jiàn)度這兩兩個(gè)指標(biāo)通過(guò)過(guò)射流通風(fēng)機(jī)機(jī)和清掃路面面能實(shí)現(xiàn)3km隧道不通風(fēng)的的要求，加強(qiáng)強(qiáng)管理可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的的化解。71對(duì)于大于3km以上的長(zhǎng)隧道道，應(yīng)改善通通風(fēng)的計(jì)算方方法和模式，，通過(guò)實(shí)測(cè)，，以確定合理理的通風(fēng)方式式，豎井采用用分半進(jìn)風(fēng)和和抽風(fēng)的設(shè)計(jì)計(jì)是不好的，，隔板受力復(fù)復(fù)雜，適用壽壽命不易保證證，大型風(fēng)機(jī)機(jī)耗電嚴(yán)重，，應(yīng)采用只抽抽