川藏鐵路杰德秀隧道施工安全技術(shù)管理研究

袁勛

摘要：川藏鐵路杰德秀1#隧道，施工工期長(zhǎng)、安全系數(shù)小、技術(shù)含量高，保障隧道施工順利實(shí)施需要加強(qiáng)多方面的管理工作，從而確保工程有序可控，提升經(jīng)濟(jì)效益。尤其是復(fù)雜地質(zhì)隧道施工中常因出現(xiàn)大變形而難以控制，對(duì)施工技術(shù)研究和各項(xiàng)管理工作提出了更高要求。因此，本文在安全技術(shù)管理方面分別從安全組織機(jī)構(gòu)管理、安全組織措施、監(jiān)控量測(cè)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、爆破作業(yè)等方面加以論述，研究隧道施工關(guān)鍵工序的控制方法，確保復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工的安全。

Abstract： The Jiedexiu 1# tunnel on the Sichuan-Tibet Railway has a long construction period， low safety factor and high technical content. To ensure the smooth implementation of the tunnel construction， it is necessary to strengthen various management work to ensure the orderly and controllable project and improve economic benefits. Especially in the construction of complex geological tunnels， it is often difficult to control due to large deformations， which puts forward higher requirements for construction technology research and various management tasks. Therefore， in terms of safety technology management， this article discusses safety organization management， safety organization measures， monitoring and measurement， advanced geological forecasting， blasting operations， etc.， and studies the control methods of key procedures in tunnel construction to ensure the safety of tunnel construction under complex geological conditions.

關(guān)鍵詞：高原;鐵路;隧道; 安全;管理

Key words： plateau;railway;tunnel;safety;management

中圖分類號(hào)：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）32-0136-03

0? 引言

新建川藏鐵路拉薩至林芝段杰德秀1#隧道出口里程為DK61+550，全長(zhǎng)1690m。該隧道具有環(huán)境條件復(fù)雜、影響因素眾多、技術(shù)實(shí)施與安全管理難度大等鮮明特征。特別是復(fù)雜地質(zhì)條件下施工安全是隧道施工管理中的難題，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者一直在積極研究，尤其2008年汶川大地震之后隧道抗震技術(shù)研究和安全管理更是復(fù)雜地質(zhì)隧道施工管理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。根據(jù)復(fù)雜地質(zhì)隧道技術(shù)性特點(diǎn)，提高技術(shù)控制能力，強(qiáng)化質(zhì)量安全管理是隧道施工管理工作中的重點(diǎn)。尤其在高原、高烈度區(qū)的杰德秀隧道在施工過程中遭遇兩次地震，地震作用對(duì)隧道變形產(chǎn)生重要影響，對(duì)質(zhì)量安全管理提出了新的挑戰(zhàn)。

1? 高原鐵路隧道施工安全管理措施

1.1 安全施工組織措施

1.1.1 洞口開挖

洞口開挖前，應(yīng)先對(duì)洞口上方進(jìn)行清表。作好洞頂截天溝、場(chǎng)地排水溝等排水設(shè)施，確保排水通暢，再進(jìn)行洞口開挖。洞口開挖必須按要求自上而下分層開挖，分層支護(hù)，嚴(yán)禁掏底開挖或上下交叉開挖。洞口開挖作業(yè)區(qū)應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄桿、防護(hù)網(wǎng)及人員專用上下通道。及時(shí)做好洞口邊仰坡防護(hù)，盡早修建洞口，再進(jìn)行暗洞施工。明洞和洞門應(yīng)避開雨天施工。噴混凝土嚴(yán)格按照濕噴工藝施工組織，超前支護(hù)的超前小導(dǎo)管、系統(tǒng)錨桿采用鑿巖機(jī)鉆孔，掛鋼筋網(wǎng)、支立鋼拱架采用機(jī)械配合人工方法，監(jiān)控量測(cè)要緊接開挖、支護(hù)作業(yè)，按要求布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)。

1.1.2 洞身開挖

采用鉆爆法開挖，分臺(tái)階實(shí)施，開挖前根據(jù)各部斷面編制鉆爆方案，鉆爆應(yīng)考慮爆破振動(dòng)和噪聲對(duì)周邊環(huán)境的影響。

1.1.3 裝碴與運(yùn)輸

一是裝碴與卸碴。隧道爆破后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)、照明、找頂和初噴砼等工作，確認(rèn)工作面安全及通風(fēng)、照明滿足要求后，方可進(jìn)行裝碴作業(yè)。裝碴作業(yè)應(yīng)規(guī)定作業(yè)區(qū)域，嚴(yán)禁非作業(yè)人員進(jìn)入。裝碴、卸碴作業(yè)應(yīng)有專人指揮，作業(yè)場(chǎng)地的照明應(yīng)滿足作業(yè)人員安全操作的需要。裝碴作業(yè)應(yīng)遵守下列規(guī)定：裝碴機(jī)械作業(yè)時(shí)，其回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不得有人通過;裝碴過程中，應(yīng)注意觀察開挖面圍巖的穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)巖石或有塌方征兆時(shí)，必須先處理再裝碴;裝碴時(shí)，應(yīng)避免偏載、超載;指揮裝碴者應(yīng)隨時(shí)觀察裝碴和運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行情況，防止擠碰。卸碴時(shí)，必須將車輛停穩(wěn)制動(dòng)，不得邊卸碴邊行駛;不得在坑洼、松軟、傾斜的地面卸碴;卸碴后應(yīng)及時(shí)使車廂復(fù)位，嚴(yán)禁舉升車廂行駛。在進(jìn)洞的運(yùn)輸機(jī)械車輛尾箱板上應(yīng)張貼反光標(biāo)志。不得人貨混裝。

1.1.4 支護(hù)與加固

隧道支護(hù)施工作業(yè)面用電應(yīng)符合臨時(shí)用電的要求，其照明應(yīng)滿足安全作業(yè)的需要。隧道支護(hù)每項(xiàng)工序施工前均應(yīng)對(duì)作業(yè)面進(jìn)行檢查，清除松動(dòng)的巖石和噴射砼塊。隧道支護(hù)必須按初噴—架設(shè)鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴—錨桿的程序施工。超前小導(dǎo)管施工前應(yīng)檢驗(yàn)作業(yè)臺(tái)車（架）安全性能，施工過程中應(yīng)保持穩(wěn)定;檢查鉆機(jī)、注漿機(jī)及配套設(shè)備、風(fēng)水管等施工機(jī)具的安全性能，施工過程中應(yīng)確保鉆機(jī)穩(wěn)定牢靠，注漿管接頭及高壓風(fēng)水管連接牢固;噴射砼前應(yīng)清除工作面松動(dòng)的巖石，確認(rèn)作業(yè)區(qū)無塌方、落石等危險(xiǎn)源存在;噴射砼作業(yè)人員應(yīng)佩戴防塵口罩、防護(hù)眼鏡等防護(hù)用具;非施工人員不得進(jìn)入正在進(jìn)行噴射砼的作業(yè)區(qū)，施工中噴嘴前嚴(yán)禁站人;噴射砼作業(yè)中如發(fā)生輸料管路堵塞或爆裂時(shí)，必須依次停止投料、送風(fēng)和供水;噴射砼施工中應(yīng)經(jīng)常檢查輸料管、接頭的使用情況，當(dāng)有磨損、擊穿或松脫時(shí)應(yīng)及時(shí)處理;錨桿鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)保持鉆機(jī)及作業(yè)平臺(tái)穩(wěn)定牢靠，錨桿的類型、規(guī)格、質(zhì)量必須符合規(guī)定，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行施工。

1.1.5 襯砌

襯砌臺(tái)車的組裝、拆卸應(yīng)在洞外寬敞、平坦、堅(jiān)實(shí)的場(chǎng)地上進(jìn)行;埋設(shè)襯砌臺(tái)車各類吊點(diǎn)、吊具應(yīng)牢固可靠;組裝、拆卸的吊裝作業(yè)應(yīng)符合起重作業(yè)要求;襯砌臺(tái)車組裝完畢后，應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行檢查經(jīng)調(diào)試合格后方可投入使用，襯砌臺(tái)車就位后，按設(shè)計(jì)高程及中線調(diào)整臺(tái)車支撐系統(tǒng)，液壓支撐應(yīng)有鎖定裝置，進(jìn)行砼作業(yè)時(shí)應(yīng)安排專人檢查臺(tái)車支撐系統(tǒng)安全性能;防水板的臨時(shí)存放點(diǎn)應(yīng)設(shè)置消防器材及防火安全警示標(biāo)志;防水板施工時(shí)嚴(yán)禁吸煙;防水板作業(yè)面的照明燈具嚴(yán)禁烘烤防水板;防水板作業(yè)時(shí)應(yīng)指定專人觀察作業(yè)安全狀態(tài);鋼筋加工和焊（連）接的操作人員必須經(jīng)考試合格，持證上崗，隧道內(nèi)運(yùn)輸鋼筋應(yīng)捆綁牢固，固定可靠，防止發(fā)生碰撞和掉落，襯砌鋼筋安裝過程中應(yīng)采取臨時(shí)支撐等防傾倒措施，臨時(shí)支撐應(yīng)牢固可靠并有醒目的安全警示標(biāo)志;襯砌砼澆筑時(shí)必須控制澆筑速度，澆筑壓力不得過高，并保證兩側(cè)基本對(duì)稱澆筑;擋頭板與防水板、臺(tái)車間接觸面應(yīng)緊密，擋板支撐應(yīng)穩(wěn)固;仰拱應(yīng)分段一次整體澆筑，并嚴(yán)格限制一次施工長(zhǎng)度，工作區(qū)應(yīng)有專人監(jiān)護(hù);仰拱施工應(yīng)配備有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的棧橋等架空設(shè)施，棧橋面應(yīng)進(jìn)行防側(cè)滑處理，限速通行;混凝土強(qiáng)度符合要求后方可拆除端墻和翼墻、擋土墻模板及支（拱）架。

1.2 監(jiān)控量測(cè)安全管理措施

1.2.1 監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置

臺(tái)階法測(cè)點(diǎn)布置示意圖1。

1.2.2 地表沉降

①地表沉降根據(jù)隧道埋深、地質(zhì)條件、地表有無構(gòu)筑物、所采用的開挖方式等因素確定。地表沉降量測(cè)的測(cè)點(diǎn)與水平凈空變化和拱頂下沉量測(cè)的測(cè)點(diǎn)布置在同一橫斷面內(nèi)，沿隧道中線地表下沉量測(cè)斷面布置間距見表1。

②地表下沉量測(cè)范圍按下式計(jì)算：

③橫斷面方向地表沉降量測(cè)測(cè)點(diǎn)橫向間距2～5m，在一個(gè)量測(cè)斷面內(nèi)設(shè)7～11個(gè)測(cè)點(diǎn)，在隧道中線附近測(cè)點(diǎn)適當(dāng)加密。隧道中線兩側(cè)量測(cè)范圍不小于H0+B，地表有控制性建筑物時(shí)量測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。地表沉降量測(cè)應(yīng)在開挖工作面前方H0+B處開始，直至襯砌結(jié)構(gòu)封閉，沉降基本停止為止。地表沉降的量測(cè)頻率應(yīng)和拱頂下沉及水平相對(duì)凈空的量測(cè)頻率相同。

1.2.3 凈空變形量測(cè)

凈空變形采用收斂計(jì)進(jìn)行量測(cè)。

1.2.4 圍巖壓力量測(cè)

杰德秀隧道研究圍巖壓力量測(cè)采用直接量測(cè)法。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析及信息反饋

①監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析處理?，F(xiàn)場(chǎng)量測(cè)所取得的原始數(shù)據(jù)，要進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，將各種量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比、相互印證，以確定量測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。

②信息反饋與工程對(duì)策。監(jiān)控量測(cè)信息反饋要根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)工程安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)工程對(duì)策與建議。具體方法：在位移控制基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，建立管理等級(jí)，用以指導(dǎo)施工，并根據(jù)位移情況確定二襯施作時(shí)間。

1.3 超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)安全管理措施

本線隧道地質(zhì)情況復(fù)雜，存在部分隧道洞身位于地下水線以下、巖石隧道破碎帶等不良地質(zhì)，需結(jié)合施工地質(zhì)工作予以查明。為此，針對(duì)本線大斷面隧道與輔助坑道設(shè)置的具體情況，開展綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，成立了專業(yè)的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)室，將綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入施工工序。尤其是巖石隧道存在破碎帶時(shí)，提前做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，確保隧道安全通過。

1.4? 爆破作業(yè)安全管理措施

加強(qiáng)爆破器材的采購(gòu)運(yùn)輸、入庫(kù)、發(fā)放、使用、退庫(kù)管理，防止爆破器材的流失。爆破作業(yè)全過程須在正式員工監(jiān)督、管理下進(jìn)行。洞內(nèi)爆破時(shí)，必須統(tǒng)一指揮。在殘孔附近鉆孔時(shí)應(yīng)避免鑿穿殘留炮孔，在任何情況不得打鉆殘孔。裝藥時(shí)必須使用木質(zhì)炮棍裝藥，嚴(yán)禁火種。裝藥作業(yè)完成后，必須及時(shí)清理現(xiàn)場(chǎng)、清點(diǎn)火工品數(shù)量，剩余的炸藥和雷管必須由領(lǐng)取炸藥、雷管的人員退回庫(kù)房。爆破作業(yè)結(jié)束后必須經(jīng)充分通風(fēng)排煙，必須在15分鐘后安全檢查人員進(jìn)行檢查、并由原爆破人員按規(guī)定排除未引爆的爆破物品，確認(rèn)安全后解除警戒?，F(xiàn)場(chǎng)使用監(jiān)控：火工品現(xiàn)場(chǎng)加工、裝填必須在安全員、押運(yùn)員監(jiān)控下，在指定地點(diǎn)進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)存放：現(xiàn)場(chǎng)必須配各雷管存放箱（防爆箱）、炸藥存放箱（防爆箱）。由爆破員和押運(yùn)員看管、取用并直到退庫(kù)。

1.4.1 起爆順序

先掏槽，后輔助，再周邊，由里向外分層起爆。應(yīng)根據(jù)雷管的延期時(shí)間（ms）的長(zhǎng)短來安排起爆雷管。先爆破的炮眼為后續(xù)爆破的炮眼減小巖石的夾制作用和增大臨空面，創(chuàng)造更好的爆破條件。同時(shí)起爆的一組炮眼，能共同作用，爆炸力更強(qiáng)。為了保證正確地按順序起爆，應(yīng)使用毫秒雷管，這樣爆破就能由里向外，一層一層地準(zhǔn)確剝離、破碎，達(dá)到高的炮眼利用率和平整的開挖輪廓。

1.4.2 裝藥結(jié)構(gòu)

隧道爆破鉆鑿炮眼的孔徑，一般要求比藥卷直徑大3～6mm，在裝藥前必須檢查炮眼是否達(dá)到要求深度，并將孔內(nèi)泥污雜物吹洗干凈，然后進(jìn)行裝藥。所有的裝藥炮眼均應(yīng)堵塞泡泥，周邊眼的堵塞長(zhǎng)度不得小于20mm，泡泥一般為砂子和粘土的混合物，比例大致為1：1。

①正向裝藥：是將起爆藥卷放在眼口第二個(gè)藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。這種裝藥結(jié)構(gòu)過去使用得較多，隧道周邊眼間隔裝藥時(shí)，采用正向起爆方式，即孔口向孔底方向起爆。

②反向裝藥：是將起爆藥卷放在眼底第二個(gè)藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口。反向裝藥的爆破方向與拋擲石碴的方向一致，所以效果較好。

2? 結(jié)束語(yǔ)

本文以西藏杰德秀隧道施工為背景，研究了隧道施工技術(shù)與質(zhì)量安全管理措施，根據(jù)西藏杰德秀隧道高海拔、高裂度等復(fù)雜地質(zhì)特點(diǎn)，分析影響質(zhì)量安全的關(guān)鍵性技術(shù)。經(jīng)過研究和論證，得到以下初步認(rèn)識(shí)：

①?gòu)?fù)雜地質(zhì)環(huán)境對(duì)隧道施工技術(shù)和質(zhì)量安全管理提出了更高要求，研究復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中隧道的施工技術(shù)和變形控制方法，對(duì)隧道施工質(zhì)量安全管理尤其重要。同時(shí)，結(jié)合施工組織管理，利用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測(cè)等手段，更能有效保證隧道施工的穩(wěn)定可控。

②爆破技術(shù)是控制隧道施工質(zhì)量安全的前提，采用合理的爆破方案是控制開挖輪廓線，保持隧道變形穩(wěn)定的保障。對(duì)于已開挖面圍巖破碎未支護(hù)、出現(xiàn)流沙、流泥未經(jīng)處理、有大量溶洞水及高壓水涌出，尚未處理等情況，要及時(shí)處理，防止出現(xiàn)質(zhì)量安全問題。

③監(jiān)控量測(cè)對(duì)圍巖支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為初期支護(hù)和二次襯砌參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)，是確保施工及結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全、指導(dǎo)施工程序、順利施工管理的重要手段，是確保隧道質(zhì)量安全管理過程中必不可少的施工程序。

④超前地質(zhì)預(yù)報(bào)進(jìn)一步查清隧道開挖面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，當(dāng)工程地質(zhì)或水文地質(zhì)條件出現(xiàn)變化時(shí)，能夠及時(shí)會(huì)同各方對(duì)施工方案進(jìn)行討論，指導(dǎo)工程順利進(jìn)行。

⑤初期支護(hù)對(duì)開挖后的圍巖進(jìn)行及時(shí)封閉，防止圍巖暴露時(shí)間過長(zhǎng)，控制圍巖的變形和松弛，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力，并和二襯共同形成結(jié)構(gòu)承載荷載，在二襯施做前，初期支護(hù)是確保隧道施工質(zhì)量安全的關(guān)鍵。

⑥超前支護(hù)增強(qiáng)圍巖自身的支護(hù)能力，確保隧道開挖施工過程中掌子面的安全和穩(wěn)定，防止隧道開挖過程中出現(xiàn)坍塌、冒頂?shù)痊F(xiàn)象，對(duì)控制隧道質(zhì)量安全尤其重要。

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