修建公路隧道應建立的安全風險性、可靠性評估體系

修建公公路隧隧道應應建立立安全全風險險性、、可靠靠性評評估體體系中國工工程院院院士士王夢恕恕1大家家好好!2今后就就任何何一項項工程程從規(guī)規(guī)劃、、投招招標、、勘測測設計計、施施工、、運營營都應應進行行安全全、風風險性性、可可靠性性評估估體系系的分分析，，目前前在預預可性性和可可行性性研究究報告告中只只進行行經(jīng)濟濟投資資風險險的評評估，，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行行運營營，需需進行行全方方位、、安全全風險險性、、可靠靠性評評估。。3評估的的內(nèi)容容分為為五個個階段段應考考慮的的主要要問題題見附附表：：招投標標合同4風險責責任主主體與與風險險轉(zhuǎn)化化據(jù)國際際隧道道工程程保險險集團團對施施工現(xiàn)現(xiàn)場發(fā)發(fā)生安安全事事故的的原因因的調(diào)調(diào)查結結果表表明，，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的的，目目前五五個階階段的的風險險界定定不清清，而而這些些風險險往往往到施施工時時才反反映出出來，，由施施工方方完全全承擔擔這些些風險險是不不合理理的。。5設計失失誤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、、風險險的幾幾個問問題1、為保保證隧隧道內(nèi)內(nèi)滿足足行車車視距距要求求，以以及路路面超超高的的變化化以利利運營營安全全，中中短隧隧道內(nèi)內(nèi)應禁禁止設設置S型反向向曲線線，長長大隧隧道必必須設設置時時，在在反向向曲線線間必必須設設置一一段緩緩和曲曲線或或直線線段，，從司司機安安全操操作出出發(fā)，，一般般曲線線長度度是不不宜過過短，，同時時小偏偏角、、大半半徑曲曲線容容易使使司機機產(chǎn)生生直線線錯覺覺易出出現(xiàn)行行車事事故，，曲線線轉(zhuǎn)角角應大大于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%，對于于二、、三、、四級級公路路的中中短隧隧道可可適當當放寬寬到5%以下，，隧道道內(nèi)的的變坡坡點不不宜過過多，，要有有較大大直徑徑的豎豎曲線線以滿滿足視視距要要求。。93、隧道道洞口口經(jīng)常常由于于設置置了緩緩和曲曲線進進洞，，而引引起交交通事事故不不斷，，所以以聯(lián)絡絡洞口口的線線路應應為直直線，，洞口口附近近不易易設置置豎曲曲線，，變坡坡點應應距離離洞門門有一一定距距離，，凸形形曲線線上的的車輛輛在接接近變變坡點點時，，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，，在進進洞口口附近近更不不宜設設置較較大的的下坡坡和小小直徑徑的平平面曲曲線進進洞。。出洞洞口附附近更更不宜宜設置置較小小的平平面曲曲線，，設計計者應應考慮慮壁洞洞效應應，在在進出出洞口口應考考慮司司機在在生理理上、、心理理上的的變化化，這這是確確保安安全、、防止止風險險之本本。104、線路路與隧隧道設設置線路與與隧道道設置置原則則應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、、費用用高，，環(huán)境境破壞壞嚴重重，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、公路路選線線應靠靠山、、不占占良田田，線線路間間距應應盡量量靠近近，中中間隔隔離帶帶，在在滿足足綠化化、安安全的的前提提下應應越窄窄越好好，以以節(jié)約約土地地，尤尤其耕耕地，，2003年僅公路路建設占占用耕地地達56.6萬畝，比比2002年增加40萬畝，大大手筆的的占地設設計不可可取。15166、越嶺線線路的隧隧道宜長長不宜短短，尤其其北方應應將線路路標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長度，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運營。秦秦嶺終南南山隧道道長18km，是世界第第二長公公路隧道道，縮短短線路65km，實現(xiàn)了全全天侯安安全運營營。西漢漢線用三三個短隧隧道替代代長隧道道。將線線路標高高提高了了30米左右，，形成長長達60km的下坡，，事故率率很高。。17終南山隧道18終南山隧道19二、隧道勘測測、設計階段段在安全風險險上應注意的的問題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)，應遵守早早進晚出、不不刷洞口仰坡坡，甚至可設設置明洞段進進洞，應追求求環(huán)境效益第第一、社會效效益第二、工工程本身效益益第三的原則則，一味追求求短而省錢的的理念應予克克服。202122232425（2）隧道洞口應應選在從山梁梁上突出處進進洞，切勿沿沿溝凹處進洞洞，造成洞口口引線處在深深路塹之間，，從水文、地地質(zhì)條件評價價，這都是最最不利的斷層層發(fā)育帶，給給設計、施工工、運營會帶帶來許多長久久性的災害。。26272829（3）洞間距的設設計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地緊張段段等地，更應應遵守。連拱拱隧道從結構構設計、防水水，施工難度度上均存在很很大的缺點，，已被已建好好的工程所證證實，保證不不了開裂和漏漏水，不是一一個好的結構構型式、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，當時規(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不斷提高高的要求，目目前一些隧道道設計已取消消了這個規(guī)定定，這是一大大進步。404142（4）從運營通風風角度考慮，，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進風帶進去））。因此，上上下洞口之間間應設置高擋擋墻，或建筑筑小品，或?qū)⑸舷滦械亩炊纯谠诶锍躺仙襄e開30m左右，不要設設在一個橫斷斷面上。4344452、支護結構襯襯砌形式必須須采用復合式式襯砌，這對對防水、防裂裂、運營通風風都有好處。。一次支護設設計荷載應考考慮全部土壓壓力和部分水水壓水，當變變位穩(wěn)定后可可施作二次襯襯砌。二次襯襯砌實質(zhì)上是是安全儲備，，但由于復合合襯砌按連桿桿法計算，屬屬于超靜定結結構，多次實實驗量測證明明，當二次模模筑襯砌做好好后，荷載會會自動將一次次支護承受荷荷載的30%轉(zhuǎn)移到二次襯襯砌上，這正正是超靜定結結構的特點，，46但決不應理解解為一次支護護應按70%荷載進行設計計，這種誤解解經(jīng)常導致一一次支護太弱弱，造成施工工過程中的塌塌方、變位過過大，所以應應重視一次支支護的設計，，以調(diào)整適應應不同圍巖的的受力。目前前隨圍巖變化化再次進行二二次襯砌厚度度調(diào)整是不對對的。47483、從環(huán)保出發(fā)發(fā)，從保護水水資源出發(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，必必須采用“以以堵為主，限限排為輔”的的防水設計原原則，二次襯襯砌應按折減減后的水壓力力進行設計。。在巖溶、石石灰?guī)r地區(qū)的的隧道更應重重視這個問題題。取消中心心水溝的設計計構思。設計計兩邊水溝，，水溝深應低低于路面以下下20cm左右，是正確確的。494、洞口段及洞洞門要考慮地地震的影響，，可設計不受受力的斜洞門門或不設洞門門。洞口段一一般在30m～50m處設一條減震震變形縫，全全洞不設變形形縫。505、隧道設計從從安全出發(fā)不不應設計上下下行共用一個個隧道的做法法，上下行應應分洞設置，，兩洞之間的的聯(lián)絡通道，，尤其車輛通通道應適當加加密，以利防防災和調(diào)頭，，通道兩端暢暢通，不設防防風門、該門門對通風作用用不大，反而而影響防災。。515253545556576、結構設計的的首要任務是是做好方案設設計：結構設設計包含方案案設計（概念念設計、結構構創(chuàng)作、構思思、選型）和和結構分析或或核算兩個內(nèi)內(nèi)容，目前重重分析、輕方方案的做法很很傳統(tǒng)，許多多設計人員把把結構設計看看成是規(guī)范加加計算，很少少重視結構創(chuàng)創(chuàng)新，在設計計中采用低安安全度帶來的的節(jié)約僅能是是工程造價降降低1～2%，而引入的的風險可能貽貽患無窮，如如一次支護安安全度設計相相當?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計、、概念設計上上來，跳出因因方案陳舊又又使材料消耗耗指標過高、、結構安全度度過低的設計計誤區(qū)。587、走信息化設設計的道路隧道和巖土工工程緊密相關關，勘測在初初步設計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)，這個設設計應叫“預預設計”，設設計人員必須須結合工程所所揭示的水文文地質(zhì)、巖土土特性驗證和和修改自己的的設計參數(shù)。。否則，會造造成重大災害害，在實踐中中增長經(jīng)驗和和判斷能力。。信息化設計計的重要手段段是用先進的的量測儀器進進行及時量測測、及時反饋饋、及時研究究、及時修正正，要重視時時空效應所帶帶來的災害。。59三、施工階段段安全風險評評估應重視的的幾個問題1、必須將地質(zhì)質(zhì)超前預報做做為工序配設設備、配人員員有費用。工程的風險、、安全離不開開超前預報，，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，將會造造成大的人身身傷亡。我國國有近三分之之二的巖溶地地區(qū)，必須重重視。其預報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、紅外探探測等幾種方方法同時進行行檢測的綜合合性預報。602、必須進行信信息化施工量測是安全、、優(yōu)質(zhì)建成隧隧道工程的重重要手段，通通過量測可及及時檢查施工工方法是否妥妥當、設計參參數(shù)是否合理理，各施工工工序是否正確確。目前應用用先進的無尺尺量測儀器和和軟件是非常常必要的。做做到及時修正正、決策，不不及時，必帶帶來災難。613、施工方法正正確選擇硬巖采用全斷斷面開挖法或或超前導洞后后部擴大法，，無軌運輸、、無軌裝碴；；軟弱地層必必須采用正臺臺階法，臺階階不分長、中中短，一律一一倍洞高，過過長會引起大大變形、塌方方，過短會引引起工作面失失穩(wěn)。半斷面面禁止使用。。當正臺階法法滿足不了地地層的穩(wěn)定，，可采用CD法、CRD法和雙側(cè)臂導導洞法等。626364654、輔助工法應應正確選用長管棚是公路路經(jīng)常采用的的進洞方法，，但并不盡合合理。洞口、、洞內(nèi)應以小小導管為主。。特殊情況下下才在洞內(nèi)采采用長管棚，，該方法造價價高，嚴重影影響工期，擾擾動地層嚴重重，采用淺孔孔（12m左右）周邊注注漿以取代洞洞內(nèi)長管棚。。管棚直徑不不宜過大，目目前地鐵有向向大直接發(fā)展展的不好趨勢勢，通過計算算和工程實踐踐，當管棚直直徑超過125mm時，對仰止變變形已不明顯顯，反而浪費費。66675、合理工期、、合理造價是是確保安全、、風險最小的的良藥。當前政績工程程必須禁止，，要有科學發(fā)發(fā)展觀，合理理的設計周期期能全面優(yōu)化化方案設計和和結構設計，，過短的設計計周期和不合合理的施工工工期是違背科科學的，趕工工期、低造價價將嚴重影響響安全，增大大風險，工程程質(zhì)量、百年年壽命都不能能實現(xiàn)。686、建立工地實實驗室嚴把材材料關：材料料是占工程費費用的大頭，，對鋼筋、水水泥、砂、石石大宗料必須須有嚴格的投投招標優(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，從愛愛護工程出發(fā)發(fā)，愛護各級級干部出發(fā)，，公開、透明明、嚴格檢驗驗簽字負責是是搞好工程的的先決條件，，今天做為技技術條件必須須提出來。69四、公路隧道道運營的風險險1、隧道內(nèi)的設設計速度可以以是80km/h但真正運營速速度不宜過高高，一般不易易超過60km/h，也就是1km長的隧道1分鐘穿過去比比用0.75分鐘穿過要安安全，僅少了了0.25分鐘，有什么么意義。因此此，運營期間間限制運營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也不會影響高高速的效果。。702、應分期、分分批、安裝通通風設備一般一公里以以下的隧道不不設通風、照照明、防災、、監(jiān)控，用自自然風、活塞風、反光石是是能實現(xiàn)節(jié)約約運營的要求求。對中、長隧道道，根據(jù)車流流量、根據(jù)隧隧道上坡、下下坡的特點可可分洞、分階階段設置，CO和可見度這兩兩個指標通過過射流通風機機和清掃路面面能實現(xiàn)3km隧道不通風的的要求，加強強管理可實現(xiàn)現(xiàn)經(jīng)濟風險的的化解。71對于大于3km以上的長隧道道，應改善通通風的計算方方法和模式，，通過實測，，以確定合理理的通風方式式，豎井采用用分半進風和和抽風的設計計是不好的，，隔板受力復復雜，適用壽壽命不易保證證，大型風機機耗電嚴重，，應采用只抽抽