淺析溶洞取水洞內(nèi)施工安全管理

何安弟，韓 彥，練長青

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，重慶401121）

該溶洞取水項(xiàng)目洞內(nèi)施工的主要內(nèi)容為人行檢修鋼扶梯和暗河集水井。溶洞位于重慶市巫溪縣紅池壩景區(qū)，發(fā)育于三疊系上統(tǒng)的嘉陵江灰?guī)r中，洞口海拔1736m。溶洞豎井西側(cè)由地表的溝渠季節(jié)性水流沖刷形成的地表河道，河道沿谷底蜿蜒分布，豐水季節(jié)水量極其巨大。洞穴形態(tài)特征及形成狀態(tài)將洞道分成：大廳、豎井、地下河道（詳見圖1）。

圖1 溶洞剖面示意圖

洞口為直徑1.6m和1.8m的近圓形洞口，為地表谷底季節(jié)性水流的主要消水洞。從洞口沿斜坡和垂直共23m下降可到大廳，大廳近橢圓形，寬處37m，窄處15.6m。大廳西南角有消水通道，通過180m的垂直豎井與地下河相連。地下河道分布在落差25m的高程中，分布有大小不等的若干水塘和出水點(diǎn)，但都是地表季節(jié)性水流。在1500m高程的地下河道是本工程的取水點(diǎn)，河道長25.9m，寬2.7m，河水以伏潛狀態(tài)進(jìn)入地下。目前地下河上游出水點(diǎn)水量約5000m3/d。本洞穴落差236m，測量長度366.2m，容積15795.5m3。

1 溶洞內(nèi)施工安全管理的特點(diǎn)及難點(diǎn)

溶洞內(nèi)施工不同于常規(guī)的隧洞和礦井，其內(nèi)部空間構(gòu)造不規(guī)則、內(nèi)壁濕滑、存在不穩(wěn)定巖體、分支溶洞發(fā)育、散水豐富，局部空間非常狹窄不便于施工作業(yè)、設(shè)備及材料的轉(zhuǎn)運(yùn)、安全設(shè)施的布設(shè)。施工周期及作業(yè)時(shí)間受季節(jié)和極端天氣影響較大。因此在溶洞內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境復(fù)雜惡劣，人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，影響安全的危險(xiǎn)因素較多，安全管理風(fēng)險(xiǎn)較高。

2 主要危險(xiǎn)源分析

（1）天氣因素：暴雨季節(jié)和極端天氣（強(qiáng)降雨）造成的洞內(nèi)灌水、汛期地下暗河水位上漲淹溺；

（2）環(huán)境因素：通風(fēng)不良造成的中毒或窒息、防護(hù)不到位造成的高處墜落、危石墜落打擊等、地面濕滑摔傷；

（3）人為因素：物體打擊、起重傷害、機(jī)械傷害、觸電、火災(zāi)等。

3 安全管理的一些特殊方法及措施

為確保施工安全，該項(xiàng)目從施工時(shí)間選擇、安全制度編制、保障措施制定等方面，都采取了一些有別于地面施工的特殊方法。

（1）施工時(shí)間合理選擇：該溶洞施工受季節(jié)因素影響較大，汛期暴雨季節(jié)地下暗河水位上漲較高；洞口外地勢平坦，因洞口正處于較低處周邊場區(qū)地表水易匯集到此灌入洞內(nèi)，故施工前詳細(xì)調(diào)查分析了場區(qū)水文、地質(zhì)情況，合理地選擇施工時(shí)間，應(yīng)避開暴雨季節(jié)進(jìn)行施工。

（2）安全管理制度：①出入洞打卡登記制度，洞內(nèi)施工不同于地面作業(yè)，為準(zhǔn)確有效地記錄和掌控出入人員情況，在洞口大門處設(shè)置指紋打卡機(jī)和出入口采用登記薄。為有效落實(shí)該制度，打卡登記同個(gè)人工資等經(jīng)濟(jì)收入掛勾。②入洞申請制度，在非作業(yè)時(shí)間段需進(jìn)入洞內(nèi)，需向項(xiàng)目安全管理人員申請批準(zhǔn)后方可進(jìn)入，為確保入洞人員安全，任何時(shí)間嚴(yán)禁單個(gè)人入洞。③水情、空氣監(jiān)測公開制度，洞口處設(shè)置監(jiān)測數(shù)據(jù)公開欄，當(dāng)班安全管理人員提前將當(dāng)天的水情、空氣監(jiān)測情況填表入欄，以便讓每個(gè)入洞人員知道洞內(nèi)情況，確保人人心中有數(shù)。④巡查、監(jiān)控值班制度，指派專人進(jìn)行視頻監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題或安全隱患上下人員相互及時(shí)告知，以便排除安全隱患，確保人員安全。

（3）安全保障措施：

①洞口防汛措施：洞口外地勢平坦，因洞口正處于較低處周邊場區(qū)地表水易匯集到此灌入洞內(nèi)，為防止極端天氣（強(qiáng)降雨）造成的洞內(nèi)灌水，該項(xiàng)目在洞口外設(shè)置防汛墻。通過歷年水情數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場實(shí)地測量，確定防汛墻位置設(shè)在洞口外3m范圍，采用高度4～6m的重力式鋼筋砼擋墻，墻頂標(biāo)高1711m（歷年最高水位：1706m），防汛墻兩測設(shè)置施工通道，便于人員通行和材料運(yùn)輸。

②通風(fēng)保障措施：由于溶洞內(nèi)通風(fēng)條件差，且施工作業(yè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量有毒、有害氣體（電焊、防水漆、作業(yè)粉塵），為保障洞內(nèi)空氣質(zhì)量，采用直徑50cm風(fēng)管隨施工進(jìn)度進(jìn)行全程、全時(shí)段送風(fēng)，同時(shí)根據(jù)工種類別和作業(yè)部位，相關(guān)人員配備RHZK5L型空氣呼吸機(jī)，作業(yè)區(qū)配備空氣監(jiān)測儀對洞內(nèi)空氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

③洞內(nèi)通訊措施：因溶洞深度較大，且內(nèi)部空間構(gòu)造極不規(guī)則，手機(jī)在洞內(nèi)無法使用，洞內(nèi)短距離通話可使用對講機(jī)，為保證洞內(nèi)外通訊暢通，該項(xiàng)目在各作業(yè)段安裝了有線電話和視頻監(jiān)控，對各作業(yè)區(qū)進(jìn)行全程監(jiān)控。

④斜、豎井升降措施：洞內(nèi)斜、豎井通道在鋼步梯未完成前，為確保施工安全，人員及材料上下采用提升機(jī)。因通道形狀、大小、斜度、洞壁平整度均不規(guī)則，無法安裝成品提升設(shè)備，故需根據(jù)各施工段具體情況進(jìn)行布置，設(shè)置時(shí)應(yīng)從安全、經(jīng)濟(jì)、功效等方面進(jìn)行綜合考慮。該工程提升系統(tǒng)主要由：提升機(jī)、工字鋼吊梁、吊籠、吊裝平臺(tái)、引導(dǎo)鋼繩、防墜器、保險(xiǎn)繩等部分構(gòu)成(詳見圖 2)。

圖2 升降設(shè)施示意圖

實(shí)施程序：測量操作面尺寸確定提升機(jī)、工字鋼吊梁、吊裝平臺(tái)、引導(dǎo)鋼繩安裝位置和構(gòu)件尺寸→計(jì)算吊裝荷載，選擇提升機(jī)功率、確定工字鋼梁及吊裝平臺(tái)鋼材型號(hào)、主鋼絲繩及引導(dǎo)鋼繩大小→制作安裝工字鋼梁、提升機(jī)及吊裝平臺(tái)→制作安裝吊籠→安裝引導(dǎo)鋼繩→配置防墜器、保險(xiǎn)繩→試車檢驗(yàn)。

⑤危巖體處理措施：溶洞內(nèi)頂部、側(cè)壁、臺(tái)階等處存在的松動(dòng)、脫落危石，在施工作業(yè)前均需進(jìn)行處理。針對危石所處部位、大小、風(fēng)化破碎程度的不同，主要采用了清除、點(diǎn)錨、掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、掛網(wǎng)噴射砼、支撐加固等處理措施。a清除：針對頂部、側(cè)壁、臺(tái)階臨邊處等能夠清除的松動(dòng)和脫落危石采用人工進(jìn)行清除外運(yùn)；b點(diǎn)錨：對側(cè)壁體積較大較完整無法支撐的危石采用點(diǎn)錨方式進(jìn)行處理；c掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)：對頂部和側(cè)壁裂隙發(fā)育的塊狀多個(gè)危石，采用錨釘掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行處理；d被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)：對個(gè)別體積不大且不便處理的危石，采用在下方設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行攔擋；e掛網(wǎng)噴射砼：針對面積較大、風(fēng)化較嚴(yán)重的的頂部和側(cè)壁段，可采用錨釘掛鋼絲網(wǎng)噴射砼進(jìn)行封閉處理；f支撐加固：體積較大、較完整的危石，在有條件進(jìn)行支撐加固的部位，盡量采用支撐加固。

⑥洞內(nèi)引排水措施：洞內(nèi)分支小洞溶洞發(fā)育、裂隙散水豐富，特別是在強(qiáng)降雨后，如不建立起有效排水系統(tǒng)，會(huì)嚴(yán)重影響施工作業(yè)安全。故在鋼梯施工后前，對明水根據(jù)水量大小采用管道進(jìn)行引出，對散水采用砌筑小池、小溝進(jìn)行截排，引水和截排水均匯入主排水管道隨施工進(jìn)度引排至施工區(qū)下方溶洞，流入底下暗河。

4 安全管理成果總結(jié)

巫溪縣紅池壩溶洞施工項(xiàng)目，在施工前期通過詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查和認(rèn)真的數(shù)據(jù)分析，合理選擇了施工時(shí)間段，避開了暴雨漲水季節(jié)，從而降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)；根據(jù)溶洞施工的特點(diǎn)制定了有針對性的安全管理制度，確保各項(xiàng)措施能夠得到落實(shí)和有效運(yùn)轉(zhuǎn)；編制了安全可靠、具有可操作性的各項(xiàng)安全保障措施，這是最終確保施工安全的關(guān)鍵。精心組織、嚴(yán)格地管控，該工程全程鋼梯高度236m的安全管理工作開展順利，歷時(shí)一年圓滿竣工。

[1]歐陽武.巫溪紅池壩片區(qū)巖溶地下水供水示范實(shí)施方案[R].重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì),2016.