| 研究成果 | Research Findings
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2019年第13期
胡法涛祥林嫂之死
（中铁十一局集团第四工程有限公司，湖北 武汉 441300 ）
摘 要：受复杂的自然地质条件、设计、施工、管理、成本等不确定因素的影响，在隧道施工过程中出现的塌方，属于一种常见的地质灾害。文章通过借鉴安全系统化的分析事故树的方法，对隧道塌方事故的过程进行综合考虑，构建塌方事故图的分析数，出造成塌方事故的主要因素，并正确表达系统内部基础事件的关系及与于顶上事故存在的联系，利用事故树定性的分析的方式，探索预防塌方事故有效途径，为设计、施工、管理制定安全预防措施提供科学依据，从而达到预测和预防事故发生的目标。关键词：新奥法；隧道塌方；事故树中图分类号：U458.3 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）13-0034-02
作者简介：胡法涛（1981—），男，高级工程师，研究方向：岩土工程技术，工程施工技术与组织管理。
我国地势西高东低，山地、高原和丘陵约占陆地面积的67%。随着我国基础建设的发展，隧道工程往往成为基础建设中的关键节点。在隧道施工过程中，因地质条件复杂、工作环境恶劣、多工序交叉作业，塌方事故极易造成较大损失。对引起隧道塌方事故的原因进行深入分析，出事故的直接原因，使事故损失最小化，是每个隧道设计的工作者和施工人员必须面对的课题。文章借助系统安全性分析、风险评价及可靠性研究中常用的一种方法——事故树分析法，深入分析隧道塌方事故的原因，以综合性、系统性观念，着眼于事故的整体流程，出工程事故的本质因素，为隧道施工提出科学依据。
1 新奥法的施工技术与原理
1.1 岩体力学原理
传统矿山法根据的是“松弛载荷理论”，此种理论是20世纪20年代泰沙基与普罗托奇雅可诺夫所提出的。其认为较为稳固的岩体自身具备一定的自稳定性能，不会产生载荷；不稳定岩体可能因松弛产生的坍塌，需采用支护结构进行支撑，作用在支护结构上的载荷则是围岩松弛界限内有可能坍塌岩体的重力。新奥法的凭据为“岩承理论”，此种理论以为，围岩的稳定性则是岩体本身承载的自稳性能：不稳定的围岩失去稳定性具备相应的过程，若是在此过程中，供应适当的限制与帮助，围岩仍旧可以进入稳定的状态。由此可见，此种理论对过程与有效控制的过程非常重视，充分运用围岩自承性能作为其的基点。1.2 支护技术
此种支护技术和新奥法力学原理完全适应，新奥法放弃使用大量的钢性支架。例如，钢支架、钢筋混凝土预制构件、支护混凝土、木支架等，上述依靠支护架进行强行支撑松弛围岩传统的支护方式，而新奥法是选用柔性治护进行围墙的加固，如混凝土喷射、锚网、锚杆、锚杆注浆、锚喷联合等支护方法，并对支护最佳时机进行合理地掌握，实际的支护结构应尽可能形成闭合薄壁圆桶的结构，可以与围岩共同形成有限变形通过释放应力获取较高的自承性能。新奥法不仅将岩体视作形成载荷的主要因素，同时还将其视作承载的重要结构，唯有确保支护结构与岩体形成综合体才能统一发挥相应的承载作用。
1.3 量测技术
新奥法属于掘进施工通过定性与经验走向定量的分析方法。依据隧道工程的规模、施工标准、地质要求，制定出相应的量测规划与明确量测项目。量测项目包括三大类，即接触应力、位移、应力应变。对量测数据进行分析、整理、记录，以此有助于分析围岩的稳定性，用作指导施工现场或修整施工计划。新奥法是集施工与计划为一体化方法。
2 隧道塌方的事故树
2.1 构建隧道塌方的事故树
构建相应的事故树图，如图1所示。
2.2 求解最小割集、最小径集
通过排列组合最小割集可获得96个。按照成功树进行最小径的求解：
F ，=Q ，1+Q ，2
=（Q ，1B ，3Q ，2）+（B ，4B ，5）
=（Q ，1Q ，3Q ，4Q ，5Q ，2）+[（Q ，6B ，6Q ，9） +（B ，7 B ，8B ，9Q ，12）]
=（Q ，1Q ，3Q ，4Q ，5Q ，2）+[（Q ，6Q ，7Q ，8Q ，9）营养块
+（Q ，10Q ，11Q ，12，Q ，13Q ，14Q ，15Q ，16Q ，
17）
] （1）通过开展整理后，可获得以下三组最小径集：P1={Q 7 Q 6 Q 8 Q 9 } （2）P2={Q 3 Q 1 Q 2 Q 4 Q 5} （3）P3={Q 10 Q 13 Q 15 Q 12 Q 14 Q 16 Q 17 Q 11} （4）根据基本事件结构的重要性系数进行判定。
干式煤气柜Q 7=Q 6=Q 9=Q 8＞Q 3=Q 1=Q 2=Q 4=Q 5＞Q 10=Q 13=Q 15=Q 12=Q 14=Q 16=Q 17=Q 11 （5）
南京大学金陵学院图书馆
由此发现，在施工、设计、管理中人的因素十分重要，需加强技术培训、安全教育、应急逃生能力、杜绝违规操作等，对顶上事故有决定性的意义。 （下转第62页）
图
1 隧道塌方事故树图
万方数据资源系统
| 工程技术与应用 |
Engineering Technology and Application ·62·
2019年第13期
（4）
式中：P 为焊缝的熔深；K 为焊缝焊剂的系数，通
常将其设定为0.04；I 为焊接采用的电流；U 为电弧的电压；v 为焊接的速度。 参照上述计算公式，熔深达到6mm 时，焊接电流为645A ；熔深达到10mm 时，焊接电流为945A 。在本文提出的焊接新技术中，实心焊丝气体保护焊采用的焊接电流为200A ；小电流埋弧焊采用的焊接电流为500A ，均小于熔深焊接电流，表明本文提出的焊接新技术不会出现焊穿问题，具备更高的焊接质量。与此同时，焊接人员需要进行正面第3道，乃至第n 道焊接，只需要按照标准埋弧焊的电流值开展焊接施工即可。前两道焊接施工已经使焊缝厚度达到10mm ，后续背面焊接施工不会将正面焊缝焊穿，保障船舶厚板焊接的质量。3.3 焊缝熔深分析
在船舶厚板焊接施工中，焊缝熔深可以表示焊缝金属根部的熔合状况。在试验分析中，对焊接试板的正面熔深以及背面熔深进行分析，分析焊接新技术下的厚板金属根部熔合效果。观察试板的焊接结果发现，在钝边尺寸是6mm 及8mm 的试板中，试板背面的熔深要超过钝边尺寸，正面和背面的熔深之和要超过试板的厚度；在钝边尺寸是10mm 的试板中，试板背面的熔深和钝边尺寸相差无几，正面和背面的熔深之和与试板的厚度相差无几。在焊接新技术施工中，钝边尺寸是6mm 及8mm 的试板，具有更为优异的金属根部熔合效果；钝边
尺寸是10mm 的试板，金属根部熔合效果不佳。
结合宏观金相的分析结果，在钝边尺寸是6mm 和8mm 的试板中，如果采用750A 的焊接电流进行大电流埋弧焊，将会使钝边全部熔透，使焊缝金属根部呈现出较好的熔合效果；在钝边尺寸是10mm 的试板中，如果采用750A 的焊接电流进行大电流埋弧焊，将会导致钝边不能熔透，影响焊缝金属根部的熔合效果。结合上述三方面的分析结果，Y 型坡口不清根焊接工艺的最大钝边尺寸为8mm ，具体焊接参数参照上文。
4 结束语
传统船舶厚板焊接工艺存在较多的不足，需要技术人员研发全新的高质量、高效益焊接技术。通过文章分析可知，Y 型坡口不清根焊接技术具有更高的焊接质量及焊接效益，焊接人员可以采用的最大钝
边尺寸为8mm ，正面打底焊采用实心焊丝气体保护焊；第二道焊缝采用小电流埋弧焊；背面采用大电流埋弧焊，不需要进行碳刨清根操作。
参考文献：
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高效焊接新技术[J].造船技术,2014(6):41-45.
（上接第34页）
3 防治隧道塌方中事故树的应用
3.1 加强超前地质预报
受体激动剂重视超前地质预报工作，选择能力强、有资质的超前地质预报公司，工程师必须对地质预报报告进行交底，对地质较差的段落，施工中可以采用超前探孔的方法进行加强处理。
3.2 施工队伍的选择
选择有隧道施工经验的施工队伍，严格按照设计、规范施工，隧道工程对施工人员有着较强应变能力以及处理能力，除了施工队伍要有隧道施工经验，平时应对作业队严格培训，加强技术与安全教育，提高作业队的质量安全意识。3.3 加强地质检测
配备专业地质工程师，对掌子面及隧道的地质情况客观全面掌握，严格按照设计及规范要求布置沉降、收敛变形观测点，为设计与施工人员提供准确数据，同时，制定最佳的施工、安全方案。3.4 加强支护工序
根据“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的要求，及时封闭掌子面，加强支护是防止隧道坍塌的有效方法，要严格按照设计支护方案进行支护，严禁私自改变支护参数，确保工程质量。地质情况的复杂、多变的性质，要坚持动态设计的原则，一旦发现与原设计方案不符的情况，及时联系监理、设计对原方案进行变更。3.5 加快新材料、新工艺的应用
受到整体投资的影响，现实隧道施工中，有部分隧道还是采取最早的开挖、支护方式，施工效率底、劳动
强度高、作业环境差、不可控的因素多，新材料、新工艺得不到应用，无形中塌方事故的几率大大增加了，特别是在拱顶锚杆施作时，一些滑层、风化的岩体就会对施工人员造成伤害。3.6 建立应急体系
切实建立应急救援体系，编制应急方案，要求做到有完善的组织管理指挥系统、强有力的救援保障、备灾物资的保障供应。加强对所有人进行培训和现场演练，提高风险意识。
4 结束语
在分析隧道塌方事故中使用事故树的分析方式，不仅能全方位叙述造成塌方事故的原因及逻辑关系，而且可以直观、简洁表明导致隧道塌方的主要因素，通过实际工程对比与计算，得到了塌方发生的概率和关键点，为降低隧道塌方事故提供科学依据。
参考文献：
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铁道建筑,2007(12):53-55.[4]梅树强.浅谈“新奥法”在某国防洞库塌方处理中的应用[J].
中国水运(下半月),2013,13(1Z):238-240.[5]何成凯.用新奥法思路处理昆明路隧道塌方[J].企业技术
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