淺談TBM隧洞施工主要環(huán)境危險(xiǎn)因素分析及防治措施

申選龍　韓小亮　康麟霏

【摘要】本文根據(jù)地下工程施工環(huán)境的特殊性，對(duì)TBM隧洞施工潛在的環(huán)境危險(xiǎn)因素進(jìn)行了綜合分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。

【關(guān)鍵詞】施工環(huán)境；危險(xiǎn)因素；TBM；防治措施

隨著國家和企業(yè)對(duì)隧洞施工安全重視程度的不斷提升，安全投入的逐漸加大，隧洞施工安全設(shè)施的不斷完善，隧洞施工安全生產(chǎn)事故也得到了有效控制。但部分企業(yè)對(duì)隧洞內(nèi)環(huán)境危險(xiǎn)因素的分析及防治工作還存在很多不足，為減少因隧洞施工環(huán)境危險(xiǎn)因素而引發(fā)的安全生產(chǎn)事故，確保隧洞內(nèi)施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全，因此，加強(qiáng)TBM隧洞施工環(huán)境危險(xiǎn)因素的分析與防治工作也勢在必行。

一、主要環(huán)境危險(xiǎn)因素分析

1、巖爆

在無不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)面存在，隧洞埋深較深且地下水不發(fā)育的洞段（巖石完整性好，巖石性脆堅(jiān)硬），當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過時(shí)，圍巖本身的應(yīng)力受到破壞，應(yīng)力開始從新分布，并會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，當(dāng)集中應(yīng)力超過巖石的強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生巖爆。巖爆發(fā)生時(shí)伴有巨大的聲響，同時(shí)從巖石表面會(huì)彈射出片狀碎石，彈射出的片狀碎石含有很大的能量，對(duì)施工作業(yè)人員存在物體打擊的安全隱患。

2、粉塵、振動(dòng)及噪聲

（1）TBM掘進(jìn)機(jī)開挖過程中刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)并不斷切割前方掌子面巖石，產(chǎn)生大量的石渣及粉塵；當(dāng)粉塵超限時(shí)，在此環(huán)境長時(shí)間作業(yè)會(huì)對(duì)施工作業(yè)人員造成職業(yè)傷害；

（2）TBM掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)時(shí)受到前方掌子面巖石的反作用力，造成TBM主梁及1#連接橋強(qiáng)烈振動(dòng)并伴有很大的機(jī)器噪聲，施工人員長期再此環(huán)境下施工，可能會(huì)造成噪聲聾及手臂振動(dòng)病職業(yè)傷害。

3、塌方

（1）當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過斷層及破碎帶等地段時(shí)，開挖后，潛在應(yīng)力釋放快，會(huì)造成圍巖失穩(wěn)，小則引起圍巖掉塊，大則引起塌方；

（2）當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過各種堆積體時(shí)，由于結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無膠結(jié)或膠結(jié)差，開挖后，會(huì)引起塌方；

（3）當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過泥質(zhì)充填物過多的巖石時(shí)，易產(chǎn)生塌方；

（4）當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過地層隧洞埋深較淺地段時(shí)，易發(fā)生塌方；

（5）當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過地下水發(fā)達(dá)地段及長時(shí)間受地下水浸泡過的巖石，在地下水的長期浸泡下，軟弱面的強(qiáng)度會(huì)大為降低，開挖后，會(huì)加劇巖體的失穩(wěn)和坍落。

4、易燃易爆及有毒有害性氣體

TBM掘進(jìn)機(jī)開挖遇煤層、油頁巖及瀝青等巖石時(shí)，開挖后，在地應(yīng)力的作用下可能會(huì)有CH4、H2S、SO2、CO等易燃易爆及有毒有害性氣體從圍巖縫隙中釋放和溢出，當(dāng)達(dá)易燃易爆及有毒有害性氣體達(dá)到一定濃度時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸或引起中毒，可能造成群死群傷的安全事故發(fā)生。

二、防治措施

1、針對(duì)巖爆的防治措施

（1）通常巖爆發(fā)生前巖石中會(huì)發(fā)出細(xì)微的清脆聲，在聽到巖石中有清脆的聲音發(fā)出時(shí)，應(yīng)及時(shí)撤離該區(qū)域施工人員。通過觀察、檢測確定巖爆發(fā)生區(qū)域巖石情況穩(wěn)定后，在保證施工人員安全防護(hù)到位的情況下，可采取打錨桿+掛鋼筋網(wǎng)片+噴塑混凝土的安全防護(hù)措施；從而避免或減輕巖爆；

（2）當(dāng)巖石完整性較好時(shí)，為預(yù)防巖爆發(fā)生，通過設(shè)備上的錨桿轉(zhuǎn)機(jī)鉆孔并向孔內(nèi)注水來破壞巖體的完整性，降低應(yīng)力集中程度；

（3）可向掌子面及距掌子面20m的范圍內(nèi)的巖石表面噴水，保持巖體表面潮濕，從而降低巖爆發(fā)生的概率。

2、針對(duì)粉塵、震動(dòng)及噪聲超限的防治措施

（1）所有進(jìn)入隧洞內(nèi)的施工人員必須佩戴防塵過濾口罩，在強(qiáng)震動(dòng)、噪聲大的施工區(qū)域，應(yīng)為施工人員佩戴振動(dòng)手套、耳塞等勞動(dòng)保護(hù)用品，避免因勞動(dòng)保護(hù)不到位而造成職業(yè)傷害；

（2）加強(qiáng)設(shè)備改造，在TBM掘進(jìn)機(jī)刀盤及傳送皮帶出渣位置增設(shè)降塵噴水裝置，降低灰塵的擴(kuò)散，以確保不出現(xiàn)粉塵聚集現(xiàn)象；

（3）在TBM掘進(jìn)機(jī)上使用除塵風(fēng)機(jī)將隧洞空氣中的灰塵經(jīng)過濾后排放，除塵風(fēng)機(jī)的設(shè)置會(huì)很大程度上的降低了空氣中的灰塵；起到了良好的降塵效果；

（4）在隧洞內(nèi)長期工作的施工人員，必須定期進(jìn)行職業(yè)健康檢查。

3、針對(duì)不良地質(zhì)的防治措施

（1）采用超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)設(shè)施，對(duì)隧洞前方地質(zhì)情況做出判斷與預(yù)測，通過判斷前方為不良地質(zhì)時(shí)，可采用超前注漿改善地質(zhì)條件，提高巖石的整體性，發(fā)揮超前支護(hù)的作用，防止塌方。

（2）根據(jù)TBM操作室數(shù)據(jù)顯示屏上的刀盤貫入度來分析前方地質(zhì)情況，刀盤的貫入度越大表明巖石越軟，完整性越差，在此情況下，可提前采用鋼拱架+鋼筋排+噴素混凝土來進(jìn)行支護(hù)，防止塌方。

（3）通過檢查巖石縫隙中是否含有泥質(zhì)來分析巖石的穩(wěn)定性，當(dāng)含有的泥質(zhì)較多時(shí)，可采取錨桿+掛鋼筋網(wǎng)+噴素混凝土進(jìn)行支護(hù)，防止因后期滲水造成圍巖掉塊或塌方。

（4）根據(jù)傳送皮帶上石渣的大小來分析前方巖石的穩(wěn)定性，傳送出的石渣體積越大巖石的穩(wěn)定性越差。如確定前方巖石不好時(shí)，可提前采用鋼拱架+鋼筋排+噴素混凝土來進(jìn)行支護(hù)，防止塌方。

4、針對(duì)易燃易爆及有毒有害性氣體的防治措施

（1）在TBM掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭架、連接橋、后配套等關(guān)鍵部位設(shè)置CH4、H2S、CO2、CO等氣體檢測儀并鏈接警報(bào)設(shè)施，用來檢測隧洞內(nèi)易燃易爆及有毒有害性氣體濃度，當(dāng)易燃易爆及有毒有害性氣體濃度超過限定濃度時(shí)，檢測儀鏈接的警報(bào)設(shè)施就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，提醒施工人員易燃易爆及有毒有害性氣體超限應(yīng)及時(shí)撤離，避免易燃易爆及有毒有害性氣體對(duì)施工人員造成傷害；

（2）當(dāng)TBM掘進(jìn)機(jī)通過含有氣體的源巖和巖體時(shí)，應(yīng)及時(shí)的向開挖后的圍巖表面噴射素混凝土，用來封閉圍巖縫隙，從而降低氣體的釋放和溢出；

（3）增加隧洞通風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，增加向洞內(nèi)輸送新鮮空氣，同時(shí)加快洞內(nèi)空氣的流動(dòng)性，并將易燃易爆及有毒有害性氣體壓出洞外，從而降低隧洞內(nèi)易燃易爆及有毒有害性氣體濃度，防止因易燃易爆及有毒有害性氣體濃度過高對(duì)施工人員造成傷害。

三、結(jié)語

隨著地下工程建設(shè)不斷增多，我們在今后的隧洞施工過程中將面臨地質(zhì)構(gòu)造更加復(fù)雜的狀況。因此，我們要做到落實(shí)安全責(zé)任，強(qiáng)化安全管理，完善安全措施；要做到全面分析隧洞施工環(huán)境危險(xiǎn)因素；要做到施工安全防護(hù)到位。為隧洞施工人員創(chuàng)造一個(gè)安全的工作環(huán)境，從而保障施工人員人身安全。

參考文獻(xiàn)

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