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公路隧道安全工作的全过程
孔祥金
张建功
（西安同舟公路工程咨询有限责任公司
西安
710068）
摘要
公路隧道的安全工作是从隧道开始建设、施工实施到最后的建成通车、运营管理的每个环节都有许多有关安全的事情去做，文中在隧道的勘察设计、掘进成洞，到交工运营及养护各方面的安全工作及注意要点均有所涉及并提出了一些启示的事情可供读者参考。关键词
公路隧道
安全工作
控制过程
Proce of safetg work on highway Tunnels
Kong xianjin Zhoug Jiangong(consult Limited company of xi’an Tonghou Hingway Engineering, xi’an,710068)Abstract The safety of highway tunnels includes the construction open to traffic, operation and management.In the each circle, there are many problems to do.This paper describes the noticeable things of highway tunnels,such as surveying, design,excavation and maintenance and only provides a reference for the readers.Keywords hinhway tunnel;safety work;control proce 1 引言
我国公路隧道自上世纪80年代开始，由于高速公路在祖国大地突飞猛进，路线逐渐伸向山区并向各省(区)之间延伸而联通成线，各线相互贯通成网，因而也带动了公路隧道的迅速发展，其特征主要表现在下列的六方面：
a.山区高速公路平、纵断面技术要求高，不象一般公路允许线形蜿蜒和较大坡度上下。为了减少大挖方，不致破坏山体，少占耕地来堆弃废方，少出现水土流失，少破坏林木植被，使周围环境得到保护而采用隧道、半山洞、棚洞或半山洞配合悬出路台及半边桥等方案，使路线顺利地通过崎岖的山岭地段。
b.隧道的规模逐渐增长、出现了长隧道和特长隧道。我国长隧道也不少，上3km的特长隧道有43座，尤以陕西省西安至柞水的秦岭终南山隧道长达18.02km，居世界第二，亚洲第一；台湾省的台北宜(兰)高速公路的雪峰山隧道长12.9km，位居世界第五。这两座隧道总长均超过万米，不久前已先后建成。此外隧道的规模从单洞双车道到单洞4车道；类型上有连拱、双洞小间距；从单层到双层和河道两岸分道行驶的种种型式。在高海拔的隧道也有所类破，如四川雀儿山、鹧鸪山和青海大板山等隧道的海拔均在三、四千米以上。
c.从陆上隧道向水底海湾、海峡方向发展。上海黄埔江上已建成、在建的有十余座越江隧道，长江三角洲上的武汉、南京、上海的过大江隧道已先后开工。目前最长的浙江杭州湾、山东青岛胶洲湾、广东的伶仃洋以及广东琼州海峡、台湾海峡的隧道每座都是一项巨大工程。由于水中公路隧道不受台风、暴雨、大雾等自然条件和通航净空对通行的影响，加上少占耕地和拆迁楼舍，地震对其危害也小，所以选用水下隧道方案的地方也在逐渐增加。
d.公路隧道的累计座数和长度在逐渐增大，如上世纪50年代全国仅有隧道30多座，累计长度才2.5km；到70年代也仅374座，累计长度52km；到上世纪末增加到1684座，累计长度达628km；至本世纪2005年已上升到2889座，累计长度达1527km。本世纪平均每年以200余座和长度约180km的速度在增加，可见速度之快。
e.在施工技术和机械方面已出现新的面貌，在陆上隧道方面从过去的钻爆法到新奥法，从钻臂台车、滑动模板到全断面掘进机开挖。在水下隧道从桩基施工开槽到小沉管、巨型沉管，从单一盾构到多种盾构。目前亚洲最大的沉管隧道—上海外滩吴淞口的一座隧道，沉管长度约736m，来回8车道，每节沉管长度100～108m，宽43m，自重4.5万吨；而在上海长江崇明隧道采用的盾构直径13.7m内/15.0m外，系6车道三来三去，隧道长8.9km，其盾构机直径为15.3m，是目前最大直径的盾构隧道。
f.随着公路隧道数量增多，尤其长度增长、规模加大，为了保证安全，提高行车效率，避免重大交通事故和出现事故时尽快加以解除，因此相应的交通工程和安全设施应配套齐全，如照明、通风、监控、消防、通信、供电、供水等也按规定要求进行了配置。安全工作的重要性
隧道是一种深埋地下的闭封狭小空间，又是交通咽喉之地，不象在洞外的公路视野开阔、空气良好，如有交通事故，急救、消防、救助方便，同时尚可开辟便道，作为临时通车。正因为隧道环境的特殊性，轻者可阻塞交通，严重者可使交通中断，会造成重大经济损失和政治损失，所以对隧道洞内外安全要求就十分严格。
隧道内的事故类型虽与洞外无大区别，但一旦发生由于受条件限制，不能及时拯救，其严重程度就会加大，尤其出现火灾，洞内空气混浊、温度升高，如不能及时疏散，就会使人窒息而亡。再遇泄漏油类，尤其汽油会自燃，让车辆损毁，隧道结构变形，人员伤亡。这些虽多是运营时期发生的事故，在施工时如碰到地质不良地段，如破碎断裂带的突然坍塌，地下水丰富地段的涌水、透水，瓦斯地层、高应力地层的爆炸，洞口仰坡的滑坍，这些都会涉及安全；有的事故只有在隧道内才会发生的，所以必须注意，慎之又慎。
为了保证隧道的安全，首先预先是消除隧道的隐患，将安全工作运用在勘测设计、掘进施工和运营管理各个环节均要加以重视，并采取有效措施，将安全工作贯穿在工作的始终，加以防范。如一旦出现事故也应采取有力措施，尽快消除，避免酿成大灾，使损失减到最低限度。公路隧道各阶段的安全工作公路隧道从筹建到通车大致可分为勘察设计、施工实施、营运管理等三个阶段，在这些阶段中应注意那些安全工作，下面对此分别加以阐述。
3.1 在设计方面
设计是公路隧道建设的起始工序，本阶段对安全工作的重视与否和考虑的周密、细致程度如何，直接关系到施工和营运的效果，因此首先应予以重视。对隧址的选择应全方位考虑路线的功能和规划对它的要求；对经过的控制点还要结合隧道附近的大桥、立交等进行综合选定。过去片面强调以隧道长短作为决策的标准，往往在越岭线选择低垭口穿越，认为工程小些，施工快些，造价也就低些。殊不知低垭口从地形、地貌、工程地质角度分析，往往是断层破碎带或岩层坍塌所形成，此处岩层围岩等级低、地下富集，是长期经受地质应力所形成的。因此在隧道选址工作时，应采用工程地质调绘与勘探工作相配合，多选几个方案，作同等深度的比选。从技术、经济及运营管理等方面全面比较后加以优选，同时还应征询专家意见和呈报上级审批，方可避免决策时的失误。
其次是对隧道进出口的具体位置也应缜密考虑。因为进出口影响对环境保护，施工现场的布置，废弃材料的堆放。在洞口处的明洞、洞门设计又与进洞时施工安全息息有关。近来明洞施工时一般大劈坡开挖仰坡进洞，这样不仅容易引起山体坍塌，而且不利环境保护。因此采用了在洞口附近先用斜洞或竖井进入洞口以远处，从内向外开挖，在内部还可向洞体深部方向施工，以增开挖面。在外部还可先施工明洞，明洞在外部向洞口延伸，不致破坏洞口山体。当与内部开挖至明洞部位时，两头贯通后就更有利于通风和除渣。这种工序的改变，避免许多不安全的因素。
此外在丘陵区傍山临河的路线，往往有突出的山咀或坍塌的山坡，如采用深路堑通过，常常形成高边坡和大量废方，容易导致山坡坍塌，植被大量破坏，废方占河易于造成水土流失。在这些地段布线时可以采用半山洞或棚洞通过，当外侧路基宽度不足时，还可用半边桥或悬出路台接宽达到向山要路，向河要路的目的。
同时要灵活掌握隧道设计的技术标准，如平面线形不应拘泥于直线加人字坡，认为只有这样有利通风除渣、排水。但是在长隧道中往往会遇到地质不良地段或房屋的桩基、管线，为了避绕这些障碍，可将隧道设计成大半径的曲线形，甚至于“S”形反弯。近来国内外对洞内纵坡坡率也有放宽趋势，洞内行车时速也有些提高。主要是基于汽车工业发达，车辆的爬坡能力加强，刹车灵活，快速、节能、低污染、低噪音的客、货车辆频频问世。因此应根据此客观现实有针对性地加以论证后适当放宽，突破禁区是有可能的，国内外的隧道新规范据此也有松动。
为了提高设计效率减短设计周期，减少人力的投入，在保证设计质量的前提下应提倡采用标准化设计和运用CAD计算机软件。在结构设计上尽可能实现最优化设计，体现节约型设计，确保参数合理，结构安全，加上提倡全寿命的设计理念，可确保隧道使用的耐久性。这些要求已从材料、施工运营、维护等方面提出了具体措施。
3.2 施工方面
公路隧道施工方面首先是规章制度在逐渐建立和健全，如《公路隧道施工技术规范》、《公路工程施工监理规范》、《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》以及相关试验、质量检验评定标准陆续出台，使隧道施工有章可循。
其次是隧道的施工方法大有改进，各类机具也层出不穷。这些方法和机具不仅使隧道质量上有所提高，工效上有所加快，成本上有所降低，更重要的是洞内施工条件、施工环境有所改善，因而最大程度地保证了施工的安全。
另外在施工时除有上级安全监督机构督促管理外，其项目本身已相应制定了严密的施工组织设计，明确了技术安全措施，投入了必要的安全生产资金和购置了安全生产的设施和劳动保护的手段，使施工在周密的氛围中进行。
施工过程中除了业主和施工单位签订合同进行运作外，还有监理单位的参与，监理人员在各个工程全过程进行量测、严格监控把关，并与设计代表配合研讨处理出现的问题，既可确保工程质量和工作进度，也相应有效地降低了安全风险。
在施工中应该采用先进的量测和勘探仪器设备来作为安全的保证，如超前地质雷达可预报掘进围岩状况，同时还可水平钻孔，采取围岩岩心，判明设计成果的是否正确；采用GPS和激光定位定向手段，使施工精度误差最小。在施工时用量测手段审视围岩收敛变形状况，及时调整施工方法和衬砌支护结构，如发生异常就可适时采取措施，达到防患于未然。这样不仅能保证安全掘进，而且可以根据围岩状况增加或减薄衬砌厚度。在量测时使用隧道断面仪来检测断面有无超挖和欠挖情况，并及时加以补救，避免木已成舟，要纠正偏差，会耗时又耗材。
在施工中常会遇到软弱围岩和地下水丰富地段，事前设计和施工单位作了防范措施，如在这些地段应小心翼翼地掘进，采用短进尺、强支衬、勤量测，稳扎稳打，步步为营的方法，以求安全通过。但有时也会发生意外的事情，如洞顶坍塌、岩溶、采空区塌陷、应力集中地层的岩爆、涌水冒泥，甚至出现有害气体和瓦斯地层而酿成大的灾害，轻者人员受伤、机具受损；重者造成人员死亡，工程不能进展，以致停工停产。此时首先立足救人，利用横洞、竖井、平行导坑等将人迅速救出并及时采取应急对策，准备充足材料设备，组织精干队伍，抢救、抢修，必要时召开专家论证会和向外伸援，千方百计将事故消灭于萌芽阶段，不让其发展。有关这方面经验教训很多，处理方法事例也不少，这里不一一述及。总之，对此应未雨绸缪，千万不要有侥幸心里，不要拖延时日，应一鼓作气，迅速割除毒瘤后再加总结，为今后积累和提高应对策略。
3.3 营运管理方面
公路隧道的安全工作应贯穿于各个时期，营运管理期间也不例外，而且需要时时事事加以注意，才能保证交通运输安全畅通。
在此时期中要将洞内安全设施细心维护，保持良好，如利用监控设施，时时观察洞内情况，当出现异常情况，应及时采取措施加以排除，使其迅速恢复正常。
制定洞口安全行车须知并广为宣传，不能在洞内超速行驶，超车、逆向运行；在洞门前竖立标架及可变标志显示，禁止超高、超宽车辆通过，并拒之于洞外；严禁爆炸物品进入洞内；对易燃易爆货物、油料等通行，宜在车少间隙，并在路政及警卫人员指导下通过，避免发生意外，以确保洞内安全。
对洞内交通安全设施应按规定定期保养和维修，如有损坏或遗失应及时折换补齐，不能让其带病工作而呈现不安全状况。
对消防人员、消防车、消防器材，应做到充足完好，并可随时调遣。洞内消防栓、灭火器、应急电话要齐备，并与邻近的地方政府所属的消防队、卫生医疗和急救单位联系并签订协议，必要时可在人力、物力给予支援，达到及早拯救伤员和扑火救灾的目的。
建立安全组织，明确安全责任，定期进行防灾演练，达到招之即来，来之能战，常备不懈，力求安全。
对隧道结构出现渗漏处应及时排除、堵截，以免使衬砌和路面损伤，对衬砌裂缝变形应及时修补。
一旦出现事故时，应利用双洞或横洞及时疏导车辆人员、抢救伤员、扑灭火源、减少酿成火灾，减轻损失。
随着科学技术的进步，与隧道有关的新技术、新设备不断涌现。如自动火灾报警器，洞内自动喷雾消火器，自动水管喷头；当发生火灾险情，喷淋系统可自动打开；洞口红外线测高报警装置和新型防噪防尘涂料等，可根据需要选用，以改善洞内安全行车条件。
还可利用阻燃改性沥青铺筑隧道内的路面。这种材料除了具有良好的高温稳定性、弹性恢复性、低温抗裂性、抗水害、粘附性及耐久性外，主要具有阻燃效果，消除常用沥青的安全隐患，保证隧道路面安全使用。
在隧道的边墙可以采用新型的乳白色卡索板，它既具有消防功能，又便于清洗和更换，也可使驾驶员感到侧壁明亮，在开车时不致有压抑感。
