修建公路隧道应建立安全风险性、可靠性评估体系.pptx

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修建公路隧道应建立安全风险性、可靠性评估体系中国工程院院士王梦恕,1,今后就任何一项工程从规划、勘测设计、施工直到运营都应进行安全、风险性、可靠性评估体系的分析，目前在预可性和可行性研究报告中只进行经济投资风险的评估，这是很狭义而不全面的。

随着公路隧道的增多，和水文地质复杂性不确定性的存在，如何优质、快速、安全建成而不留隐患进行运营，需进行全方位、安全风险性、可靠性评估。

2,评估的内容分为四个阶段应考虑的主要问题见附表：

3,一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题,1、为保证隧道内满足行车视距要求，以及路面超高的变化以利运营安全，中短隧道内应禁止设置S型反向曲线，长大隧道必须设置时，在反向曲线间必须设置一段缓和曲线或直线段，从司机安全操作出发，一般曲线长度是不宜过短，同时小偏角、大半径曲线容易使司机产生直线错觉易出现行车事故，曲线转角应大于7度为宜。

4,5,6,一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题,2、隧道纵坡一般为不小于0.3%、不大于3%，对于二、三、四级公路的中短隧道可适当放宽到5%以下，隧道内的变坡点不宜过多，要有较大直径的竖曲线以满足视距要求。

7,一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题,3、隧道洞口经常由于设置了缓和曲线进洞，而引起交通事故不断，所以联络洞口的线路应为直线，洞口附近不易设置竖曲线，变坡点应距离洞门有一定距离，凸形曲线上的车辆在接近变坡点时，由于视距较小，经常出现不安全事故。

所以，在进洞口附近更不宜设置较大的下坡和小直径的平面曲线进洞。

出洞口附近更不宜设置较小的平面曲线，设计者应考虑壁洞效应，在进出洞口应考虑司机在生理上、心理上的变化，这是确保安全、防止风险之本。

8,一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题,4、线路与隧道设置线路与隧道设置原则应遵守在丘陵地带以中、短隧道群为主，尽量取代半填半挖式的线路。

上挡刷坡很高今后也不安全、费用高，环境破坏严重，下挡路基边坡处理也很难保证不下滑、不沉。

沿沟选线采用以桥代路，不破坏环境为宜。

9,10,11,12,一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题,5、公路选线应靠山、不占良田，线路间距应尽量靠近，中间隔离带，在满足绿化、安全的前提下应越窄越好，以节约土地，尤其耕地，2003年仅公路建设占用耕地达56.6万亩，比2002年增加40万亩，大手笔的占地设计不可取。

13,14,一、线路规划中影响、安全、风险的几个问题,6、越岭线路的隧道宜长不宜短，尤其北方应将线路标高降到冰冷线以下。

二郎山隧道为了缩短隧道长度，靠西藏边洞口仍在冰冻线以上，造成不能全天侯运营。

秦岭终南山隧道长18km，是世界第二长公路隧道，缩短线路65km，实现了全天侯安全运营。

15,16,17,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,1、隧道洞口位置、间距的确定原则

（1）从洞口安全、环保出发，应遵守早进晚出、不刷洞口仰坡，甚至可设置明洞段进洞，应追求环境效益第一、社会效益第二、工程本身效益第三的原则，一味追求短而省钱的理念应予克服。

18,19,20,21,22,23,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,

（2）隧道洞口应选在从山梁上突凸处进洞，切勿沿沟凹处进洞，造成洞口引线处在深路堑之间，从水文、地质条件评价，这都是最不利的断层发育带，给设计、施工、运营会带来许多长久性的灾害。

24,25,26,27,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,（3）洞间距的设计原则为宜近不宜连。

尤其在软弱地层段、城市隧道洞口场地紧张段等地，更应遵守。

连拱隧道从结构设计、防水，施工难度上均存在很大的缺点，已被已建好的工程所证实，保证不了开展和漏水，不是一个好的结构型式、地铁工程、铁路工程在可能的条件下均将连拱改为小间距隧道。

28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,两洞间距已不受2.5倍3倍洞径的规定，当时规范是按松散特沙基原理确定的，该理论已不符合目前施工技术不断提高的要求，目前一些隧道设计已取消了这个规定，这是一大进步。

38,39,40,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,（4）从运营通风角度考虑，防止上下行洞口污着空气短路，（既从上行排出洞口的废气，又被下行洞口的进风带进去）。

因此，上下洞口之间应设置高挡墙，或建筑小品，或将上下行的洞口在里程上错开30m左右，不要设在一个横断面上。

41,42,43,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,2、支护结构衬砌形式必须采用复合式衬砌，这对防水、防裂、运营通风都有好处。

一次支护设计荷载应考虑全部土压力和部分水压水，当变位稳定后可施作二次衬砌。

二次衬砌实质上是安全储备，但由于复合衬砌按连杆法计算，属于超静定结构，多次实验量测证明，当二次模筑衬砌做好后，荷载会自动将一次支护反受荷载的30%转移到二次衬砌上，这正是超静定结构的特点，但决不应理解为一次支护应按70%荷载进行设计，这种误解经常导致一次支护太弱，造成施工过程中的塌方、变位过大，所以应重视一次支护的设计，以调整适应不同围岩的受力，而不是用二次衬砌厚度来调整。

44,45,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,3、从环保出发，从保护水资源出发，尤其不能因施工降低了地下水位而影响人居和农田时，必须采用“以堵为主，限排为辅”的防水设计原则，二次衬砌应按折减后的水压力进行设计。

在岩溶、石灰岩地区的隧道更应重视这个问题。

取消中心水沟的设计构思。

设计两边水沟，水沟深应低于路面以下20cm左右，是正确的。

46,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,4、洞口段及洞门要考虑地震的影响，可设计不受力的斜洞门或不设洞门。

洞口段一般在30m50m处设一条减震变形缝，全洞不得变形缝。

47,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,5、隧道设计从安全出发不应设计上下行共用一个隧道的做法，上下行应分洞设置，两洞之间的联络通道，尤其车辆通道应适当加密，以利防灾和调头，通道两端畅通，不设防风门、该门对通风作用不大，反而影响防灾。

48,49,50,51,52,53,54,55,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,6、结构设计的首要任务是做好方案设计：

结构设计包含方案设计（概念设计、结构创作、构思、选型）和结构分析或核算两个内容，目前重分析、轻方案的做法很传统，许多设计人员把结构设计看成是规范加计算，很少重视结构创新，在设计中采用低安全度带来的节约仅能是工程造价降低12%，而引入的风险可能贻患无穷，如一次支护安全度设计相当低，是造成塌方的主要原因之一。

所以，把精力集中到方案设计、概念设计上来，跳出因方案陈旧又使材料消耗指标过高、结构安全度过低的设计误区。

56,二、隧道勘测、设计阶段在安全风险上应注意的问题,7、走信息化设计的道路隧道和岩土工程紧密相关，勘测在初步设计阶段仅是宏观的水文地质，而不是施工中的水文地质，这个设计应叫“预设计”，设计人员必须结合工程所揭示的水文地质、岩土特性验证和修改自己的设计参数。

否则，会造成重大灾害，在实践中增长经验和判断能力。

信息化设计的重要手段是用先进的量测仪器进行及时量测、及时反馈、及时研究、及时修正，要重视时空效应所带来的灾害。

57,三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题,1、必须将地质超前预报做为工序配设备、配人员有费用。

工程的风险、安全离不开超前预报，尤其在岩溶地区，若不明确前方是否存在含泥砂、水的岩溶，将会造成大的人身伤亡。

我国有近三分之二的岩溶地区，必须重视。

其预报手段必须采用几种方法同时进行检测的综合性预报。

58,三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题,2、必须进行信息化施工量测是安全、优质建成隧道工程的重要手段，通过量测可及时检查施工方法是否妥当、设计参数是否合理，各施工工序是否正确。

目前应用先进的无尺量测仪器和软件是非常必要的。

做到及时修正、决策，不及时，必带来灾难。

59,三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题,3、施工方法正确选择硬岩采用全断面开挖法或超前导洞后部扩大法，无轨运输、无轨装碴；软弱地层必须采用正台阶法，台阶不分长、中短，一律一倍洞高，过长会引起大变形、塌方，过短会引起工作面失稳。

半断面禁止使用。

当正台阶法满足不了地层的稳定，可采用CD法、CRD法和双侧臂导洞法等。

60,61,62,63,64,65,三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题,4、辅助工法应正确选用长管棚是公路爱采用的进洞方法，但洞内是不适宜，应以小导管为主。

特殊情况下才在洞内采用长管棚，该方法造价高，严重影响工期，扰动地层严重，采用深孔注浆以取代洞内长管棚。

管棚直径不宜过大，目前地铁有向大直接发展的不好趋势，通过计算和工程实践，当管棚直径超过125mm时，对仰止变形已不明显，反而浪费。

66,67,三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题,5、正常设计、正常施工是确保安全、风险最小的良药。

当前政绩工程必须禁止，要有科学发展观，合理的设计周期能全面优化方案设计和结构设计，过短的设计周期和不合理的施工工期是违背科学的，赶工期、低造价是严重影响安全，可靠性的大忌，风险大、质量低、百年寿命都不能实现。

68,三、施工阶段安全风险评估应重视的几个问题,6、建立工地实验室严把材料关：

材料是占工程费用的大头，对钢筋、水泥、砂、石大宗料必须有严格的投招标优选制度，甲方提供甚至监理方规定都是可以的，但必须规范自己的制度和行为，从爱护工程出发，爱护各级干部出发，公开、透明、严格检验签字负责是搞好工程的先决条件，今天做为技术条件必须提出来。

69,四、公路隧道运营的风险,1、隧道内的设计速度可以是80km/h但真正运营速度不宜过高，一般不易超过60km/h，也就是1km长的隧道1分钟穿过去比用0.75分钟穿过要安全，仅少了0.25分，有什么意义。

因此，运营期间限制运营速度是安全行驶的前提，条件较差的隧道可以限制到40km/h也不会影响高速的效果。

70,四、公路隧道运营的风险,2、应分期、分批、安装通风设备一般一公里以下的隧道不设通风和照明，用自然风、活风、反光石是能实现节约运营的要求，经济风险可化成零风险。

71,72,四、公路隧道运营的风险,对中、长隧道，根据车流量、根据隧道上坡、下坡的特点可分洞、分阶段设置，CO和可见度这两个指标通过射流通风机和清扫路面能实现3km隧道不通风的要求，加强管理可实现经济风险的化解。

对于大于3km以上的长隧道，应改善通风的计算方法，通过实测，以确定合理的通风方式，竖井采用分半进风和抽风的设计是不好的，隔板受力复杂，适用寿命不易保证，大型风机耗电严重，都需认真研究，一般6km长的隧道，目前装机容量达到5000kw左右，其运营经济风险是较大的。

73,四、公路隧道运营的风险,3、建立简易的报警、救灾、监视措施。

手机报警、报警电话应优先考虑，往往比火灾传感器报警要快，要省费用，要准确，应坚持可靠、适用而不要追求先进。

在谈到风险安全时，设计投入的仪器设备很多，在今后的运营中多被闲置、放坏，应求真务实的调查研究。

74,总之，随着公路隧道的大量出现，尤其超过3km以上的中长隧道的出现，修得起、用不起的呼声越来越大，从减少运营灾害出发，又要装许多寿命不长的各种设备和仪器，又要耗不少电能，这种运行模式对我国贫困地区更形成反差，这是阻碍各等级公路隧道大量发展，而耗大量土地用路堑取代隧道并用展线降低线路运营条件。

因此，开展无动力照明、通风、设置流动救灾设备是今后研究的重点。

75,谢谢！

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