小洞徑、長洞身情況下隧洞施工人員設(shè)備安全保障措施

李沛豐

（中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

1 工程概況

泰順縣樟嫩梓水庫及供水工程位于浙江省溫州市泰順縣境內(nèi)，其主要由水源工程的攔河壩大壩、溢洪道、放空洞、輸水隧洞、加壓泵站、下游壓力管道等部分組成。因文章討論的是輸水隧洞施工過程中人員設(shè)備安全保障措施，僅介紹隧洞部位概況。

樟嶺隧洞進水口位于大壩右岸上游，采用豎井式進口，進口底高程為524m，啟閉平臺高程為587m，隧洞全長約5.05km；開挖斷面為城門洞型，底寬2.7m、高2.7m；襯后斷面為圓形，洞徑1.8m；在嶺北溪位置出口底高程為386m，平均坡度為3.1%。

嶺北溪管橋接入點為樟嶺隧洞出口段，進口底板高程為385.2m，管材采用DN1600mm鋼管，通過管橋形式跨過嶺北溪溝谷后到362m高程接入嶺泰隧洞。

嶺泰隧洞進口位于嶺北溪南側(cè)，進口底高程為362.45m，出口在嶺尾水庫下游，出口底高程為536.1m，隧洞全長約4.78km；開挖斷面為城門洞型，底寬2.7m、高3m；襯后斷面為圓形，洞徑為1.8m，平均坡度為3.63%。

2 隧洞施工過程中人員設(shè)備安全風險

2.1 施工工藝

隧洞開挖斷面為2.7m×2.7m城門洞型，隧洞平面布置多為直線，開挖采用爆破施工工藝（全斷面光面爆破）進行施工。工藝流程為造孔→裝藥→起爆→排險→出渣→支護。

2.2 安全風險分析

基于項目情況，結(jié)合施工工藝流程，安全風險分析如下：

（1）造孔。①施工造孔為水平孔，風鉆工施工中飛石易擊中面部，尤其是眼部；②隧洞洞高2.7m，造孔時需搭設(shè)簡易平臺，有墜落風險。

（2）裝藥。①裝藥時用力過猛，使用金屬棒搗實；②炮眼有殘留泥漿、石粉；③造孔后立即裝藥，炮眼溫度過高。

（3）起爆。①爆破產(chǎn)生的碎巖無障礙飛濺，隧洞內(nèi)設(shè)備受影響；②隧洞內(nèi)人員未及時撤離。

（4）排險。①爆破后存在“盲炮”，有殘余炸藥或雷管；②頂部兩幫有松動石塊，支護有損壞與變形。

（5）出渣。①排險不徹底，頂部碎石脫落；②隧洞內(nèi)照明強度不足，人員相撞。

（6）職業(yè)健康。①造孔過程中噪聲較大，長時間工作影響人員聽力；②洞徑小、洞身長，爆破后產(chǎn)生的有毒有害氣體無法及時排出；③造孔、爆破、噴砼（不良地質(zhì)段支護需要）易產(chǎn)生粉塵，粉塵顆粒大、重量大、無法隨氣流排出。

（7）其他。①隧洞洞徑長，倒虹段多，通信設(shè)備信號受限，雨水倒灌時人員無法及時撤離；②洞徑小，洞內(nèi)溫度相對較高，水蒸氣密度大，易發(fā)生漏電、觸電事故；③不良地質(zhì)、支護不及時和雨水侵蝕等原因造成的隧洞塌方風險。

3 人員設(shè)備安全保障措施

3.1 安全管理

（1）配備個人防護用品。基于預(yù)防塵肺病、職業(yè)性耳鼻喉口腔疾病、職業(yè)性化學中毒考慮，施工人員在隧洞內(nèi)施工時必須佩戴防護口罩（3M3200型工業(yè)用防塵口罩）、護目鏡、耳塞、安全帽和反光背心[1]。

（2）緊急通信設(shè)備。隧洞內(nèi)布置2條固定電話線路，1用1備，與門衛(wèi)室接通，響鈴提醒采用短頻閃爍紅光提醒。

（3）爆破人員專業(yè)化。各工作面指定專業(yè)爆破人員，爆破技術(shù)方案及相關(guān)操作規(guī)程交底到位。裝藥前由裝藥人員檢查爆破工作面附近的支護是否牢固；炮眼內(nèi)的泥漿、石粉應(yīng)吹洗干凈，剛打好的炮眼熱度過高，不得立即裝藥，發(fā)現(xiàn)流砂、泥流未經(jīng)妥善處理或可能有大量溶洞涌水時嚴禁裝藥爆破。裝藥過程中按照爆破設(shè)計方案執(zhí)行[2]。

（4）隧洞內(nèi)爆破排險。爆破后必須經(jīng)過15min通風排煙，檢查人員佩戴好安全帽、護目鏡、防塵口罩及對講機方可進入工作面，檢查有無“盲炮”及可疑現(xiàn)象；有無殘余炸藥或雷管；頂板兩幫有無松動石塊；支護有無損壞與變形。在妥善處理并確認無誤后其他工作人員才可進入工作面。如發(fā)現(xiàn)“盲炮”時必須由原爆破人員按規(guī)定處理，確保安全。

（5）保障臨時用電安全。隧洞臨時用電布設(shè)按照臨時用電規(guī)范要求，采用“三相五線”布設(shè)，照明線路單獨從隧洞外二級配電箱接入降壓機內(nèi)，降壓至36V以下接入隧洞內(nèi)供照明使用。

（6）搭設(shè)操作平臺。掌子面造孔時搭設(shè)簡易操作平臺，平臺鋪設(shè)2m×0.5m的金屬網(wǎng)片，避免人員站立不穩(wěn)發(fā)生墜落事故。

（7）降塵防塵。造孔采用濕式鑿巖，爆破后采用酒水降塵，沖洗巖壁，保證做好濕式裝巖，噴砼時采用潮噴或濕噴，達到減少粉塵含量。

3.2 塌方預(yù)防及處理

（1）預(yù)防措施。①預(yù)防隧洞施工坍塌，做好地質(zhì)預(yù)報，選擇相應(yīng)的安全合理的施工方法和措施，準備必要的機械設(shè)備、材料及工具。②加強變形觀測以隨時掌握圍巖變形數(shù)據(jù)，仔細觀測每次爆破的圍巖情況并認真分析，如發(fā)現(xiàn)問題要及時采取措施，防患于未然。③精心組織、精心施工，不良地段循環(huán)進尺應(yīng)控制在1m，盡量縮短循環(huán)時間和施工工序，并盡快進行臨時支護封閉巖面，以避免巖層過久暴露以致失穩(wěn)坍塌。同時優(yōu)化爆破設(shè)計，嚴格掌握炮孔數(shù)量、深度及裝藥量，盡量減少爆破對圍巖的震動。④保證臨時支護的施工質(zhì)量，應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時加固。⑤靠近掌子面附近放置應(yīng)急救生包，救生包內(nèi)有止血紗布、礦泉水及小型氧氣瓶。

（2）處理方法。不同類型的塌方，選擇不同的處理方案，有些塌方需綜合處理才能達到目的。對于一般的塌方，采用以下步驟行處理。①封閉暴露巖石面。待塌方穩(wěn)定后對塌體面噴C25砼10cm進行封閉，對于局部邊頂拱已形成較大空腔，為防止塌方的進一步惡化或延續(xù)可先碼砌砂袋進行堵塞，后進行混凝土回填。封閉時預(yù)埋灌漿管，以利于后續(xù)灌漿施工。②強支撐。對于頂拱部位采用16工字型鋼進行強支撐，一方面防止頂拱部位塌方的再次發(fā)生，另一方面保證施工人員處理塌方體的安全。③固結(jié)灌漿。對塌方體進行固結(jié)灌漿，使塌方后松散體凝成具有一定強度的巖體。④二次開挖支護。由于灌漿后塌方體具有較強硬度，同時又不能進行爆破作業(yè)，故采用人工風鎬和鐵鍬處理。塌方體開挖采取先邊墻后頂拱，并保留中間巖柱的開挖順序，每開挖進尺1m左右立即初噴，再安裝鋼支撐鋼筋后進行噴C25早強施工。⑤回填灌漿。對澆筑好的鋼筋拱肋以外的巖石進行回填灌漿，方法同固結(jié)漿。⑥自鉆式中空注漿錨桿施工。塌方段通過以上措施處理基本穩(wěn)定后，施工過程中嚴格控制進尺，采用控制爆破以保持圍巖不受過分擾動和減少因爆破造成的局部應(yīng)力集中，保證巖面規(guī)整，為支護創(chuàng)造條件。同時，對不良地質(zhì)洞段進行固結(jié)灌漿，加固圍巖和止水，使圍巖達到穩(wěn)定。

3.3 施工布置優(yōu)化

（1）合理布置工作面。樟嶺隧洞進口工作面（包括1#施工支洞進口，距進口樁號700m）、出口工作面、嶺泰隧洞進口工作面（包括2#施工支洞進口，距離進口樁號150m）、出口工作面，隧洞雙頭開挖，避免單向掘進過長。

（2）設(shè)置緊急避險道。根據(jù)隧洞內(nèi)巖石情況，選取巖石發(fā)育良好部位設(shè)置尺寸為2m×2.7m×5m（寬×高×長）的緊急避險道，與隧洞交界處修成喇叭型，兼顧避車道作用，原則上每200m設(shè)計一個緊急避險道。

（3）抽排水系統(tǒng)。下游向上游掘進，即工作面比進洞口高程高，隧洞一側(cè)設(shè)排水溝，洞內(nèi)積水通過排水溝自行流至洞外，不需要專門的排水措施。洞內(nèi)反坡掘進時，隧洞一側(cè)設(shè)排水溝，每隔300m左右設(shè)一集水坑，用水泵接力排水，經(jīng)主支洞交叉處集中設(shè)置的集水坑沉淀處理后集中抽排出洞外。支洞與主動交叉口排水處理方式：在主、支洞交匯處設(shè)置1個集水坑，收集主洞滲漏水。在集水坑內(nèi)布設(shè)2臺15kW帶自動抽水裝置的離心潛水泵，1臺用于排出集水坑內(nèi)積水，1臺作備用應(yīng)急水泵，并在水泵頭部裝上止回閥，防止水泵不工作時或停電時管路內(nèi)的水倒流。排水管路用φ108mm鋼管，接頭用法蘭進行連接，線路長的主、支洞在管路的中間部位接力1臺15kW管道增壓泵。以上水泵配置排水能力超過80m3/h，滿足類似工程日常排水需求。

3.4 獨立通風系統(tǒng)

（1）獨立設(shè)計通風系統(tǒng)。隧洞需要的風量，按照爆破排煙、同時工作的最多人數(shù)以及施工機械分別計算，并按允許風速檢測，采用其中的最大值。其他設(shè)計原則如下：①隧洞洞挖的前50m不需專門通風。②隧洞洞挖采用高壓軸流風機壓入式通風，洞口設(shè)置軸流式風機吊掛軟風管壓入式提供新鮮風源，污風沿洞壁排出洞挖。③每個工作面爆破完畢后，為改善洞內(nèi)空氣應(yīng)適當布置射流風機。④必要時增加壓風散煙，用壓縮氣體輔助通風。在出渣及打風鉆前派專人沿途進行有害氣體檢測，每個循環(huán)2次，嚴禁濃度超標施工作業(yè)。

（2）通風管安裝。①風管與風管之間采用拉鏈連接，通過風管上鎖扣（吊扣）將風管固定在鋼絲繩上；風管上每隔3m有1道加固索和1個鎖扣，順直風管，減少風流阻力。②鋼絲繩采用膨脹螺栓固定在隧洞拱頂或邊墻上，采用φ12mm膨脹螺栓，錨固長度≥7cm，間距為3m。風管吊掛要平直，拉緊吊穩(wěn)，避免出現(xiàn)褶皺增加局部阻力，在與橫洞交接處宜避免死彎。③風管安裝高度不得遮擋監(jiān)控量測水平測線，并保證洞內(nèi)有足夠的凈空高度，避免發(fā)生過往車輛和機械刮破風管而影響施工。④風管出口與工作面保持一定距離，一般該距離應(yīng)控制在20～30m。⑤對于壓入式通風，主風機原則上安裝在距離洞口＞10m、并有一定凈空高度的支架上。風機前后5m范圍內(nèi)不得堆放雜物，風機進氣口應(yīng)設(shè)置鐵箅，并應(yīng)裝有保險裝置，當發(fā)生故障時應(yīng)能自動停機。

3.5 設(shè)計優(yōu)化

原設(shè)計圖紙中隧洞洞徑高2.7m，為保障通風管道（直徑0.6m）與改裝運渣車（滿載高約2m）、扒渣機（高2.2m）之間的安全距離，避免通風管道損壞，將隧洞洞徑高優(yōu)化為3m（底板降低0.3m）。設(shè)計優(yōu)化前通風管道經(jīng)常性損壞、漏風嚴重，新鮮空氣無法到達掌子面，空氣質(zhì)量達不到人員停留施工要求。經(jīng)設(shè)計優(yōu)化后未發(fā)生通風管道損壞事件，掌子面空氣質(zhì)量達標，有效保障密閉空間內(nèi)人員生命安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，該工程自2018年9月19日開工至今，未發(fā)生一起安全生產(chǎn)事故，未發(fā)生一起人員罹患職業(yè)健康禁忌證事故，保障了隧洞施工人員的職業(yè)健康和生命安全以及設(shè)備安全，對類似工程具有一定參考價值。