高速鐵路瓦斯隧道施工中的安全管理措施

張 魏

（成蘭鐵路有限責(zé)任公司，四川 成都 610036）

0 引言

我國(guó)高速鐵路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)增，為鐵路運(yùn)輸提供了可靠支持，也滿足了人們的出行要求，是拉動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。受到自然地理環(huán)境因素的影響，施工中會(huì)遇到較多的瓦斯隧道，使得施工風(fēng)險(xiǎn)增大，如果出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)那闆r，則會(huì)引起瓦斯爆炸，不僅會(huì)導(dǎo)致高速鐵路工程難以持續(xù)推進(jìn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人員傷亡。瓦斯壓力及溢出量存在一定的差異性，包括了低瓦斯隧道和高瓦斯隧道、瓦斯突出隧道等，無論在哪種形式的瓦斯隧道，都要明確安全管理工作目標(biāo)，在施工中加強(qiáng)各個(gè)要點(diǎn)的管控，預(yù)防重大事故發(fā)生。應(yīng)該不斷改進(jìn)安全管理方法，結(jié)合高速鐵路的建設(shè)要求制定相應(yīng)的管理計(jì)劃與方案，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)控制效果。

1 高速鐵路瓦斯隧道施工的特點(diǎn)

瓦斯具有爆炸性的特點(diǎn)，隨著隧道中瓦斯?jié)舛鹊纳仙?，發(fā)生爆炸事故的幾率也會(huì)隨之增大，這是導(dǎo)致施工風(fēng)險(xiǎn)性增大的主要原因。在以往實(shí)踐工作中，如果瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%～16%，則發(fā)生爆炸事故的幾率就會(huì)明顯升高。周圍火源的存在是引發(fā)事故的主要原因，特別是點(diǎn)火溫度在650℃～750℃、氧氣濃度超過12%時(shí)，隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)會(huì)大大提高。瓦斯具有較強(qiáng)的滲透性，會(huì)通過裂縫和巖層等滲透，如果缺乏有效的監(jiān)測(cè)措施，則會(huì)使得隧道瓦斯?jié)舛壬?。瓦斯?dāng)中存在較多的有毒有害物質(zhì)，當(dāng)隧道內(nèi)的通風(fēng)狀況不佳時(shí)，會(huì)引發(fā)人員窒息事故。高速鐵路隧道施工往往具有周期長(zhǎng)和工程量大的特點(diǎn)，受到周圍自然環(huán)境的影響十分顯著，如果出現(xiàn)高瓦斯區(qū)域，則加大了整體建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。隧道會(huì)穿越多種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，同時(shí)存在較大的開挖斷面，這也使得施工整體難度增大。

2 高速鐵路瓦斯隧道施工中安全管理的問題

2.1 重視程度不高

由于高速鐵路工程項(xiàng)目的工期較緊，因此在施工中以施工質(zhì)量、成本和工期控制為主，忽視了瓦斯隧道的施工安全問題，這也是引發(fā)事故問題的主要原因。只關(guān)注眼前經(jīng)濟(jì)利益，忽視了我國(guó)高速鐵路事業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)安全隱患的認(rèn)知程度較低，會(huì)由于人員疏忽大意而造成嚴(yán)重后果。缺乏先進(jìn)的安全管理理念和方法，技術(shù)控制措施較為落后，無法滿足新時(shí)期瓦斯隧道施工的具體要求，在施工作業(yè)中導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)升高。

2.2 管理制度缺失

國(guó)家相關(guān)部門雖然針對(duì)瓦斯隧道施工制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，但是在實(shí)際執(zhí)行過程中的落實(shí)情況不佳，施工規(guī)范性和專業(yè)性較差，這也是影響施工安全的主要原因。而且在不同的區(qū)域內(nèi)，瓦斯隧道情況也千差萬別，如果沒有制定更加詳細(xì)的制度細(xì)則，則會(huì)導(dǎo)致在安全管理中出現(xiàn)形式化問題，無法起到有效的約束和管控作用。

2.3 調(diào)研勘察不足

對(duì)于瓦斯隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的狀況不夠了解，在前期調(diào)研和勘察工作中的針對(duì)性不足，也會(huì)導(dǎo)致安全管理措施缺乏針對(duì)性，無法及時(shí)預(yù)見和處理施工中的隱患問題，長(zhǎng)此以往容易誘發(fā)安全事故。未能根據(jù)不同施工項(xiàng)目的特點(diǎn)編制合理的專項(xiàng)組織方案，往往采用事后控制的方式，缺乏事前控制和事中控制措施，影響了安全管理的整體成效[1]。專項(xiàng)組織方案的可行性不足，施工中會(huì)遇到諸多意外因素的影響，會(huì)造成設(shè)計(jì)變更的情況，這也是加大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的主要原因。

3 高速鐵路瓦斯隧道施工中的安全管理措施

3.1 加強(qiáng)技術(shù)控制

3.1.1 系統(tǒng)設(shè)置

在供電系統(tǒng)設(shè)置中，應(yīng)該對(duì)供電線路、開關(guān)和變壓器實(shí)施檢查，確保其質(zhì)量、性能和規(guī)格等達(dá)到供電要求，為瓦斯隧道的供電提供可靠支持。供電系統(tǒng)能夠與瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，當(dāng)瓦斯的濃度超過相關(guān)設(shè)定的閾值時(shí)，能夠及時(shí)關(guān)閉供電系統(tǒng)，防止造成爆炸事故[2]。此外，還應(yīng)該確保系統(tǒng)與壓入式通風(fēng)機(jī)的密切銜接，確保在高濃度瓦斯的情況下能夠及時(shí)送風(fēng)，起到有效的稀釋作用，改善瓦斯隧道內(nèi)的環(huán)境狀況。在設(shè)置變壓器的過程中應(yīng)該嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)程，避免出現(xiàn)中性點(diǎn)直接接地的情況，IT系統(tǒng)在接地保護(hù)中的應(yīng)用效果較好，能夠降低變壓器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。檢漏繼電器也是系統(tǒng)設(shè)置中的關(guān)鍵點(diǎn)，強(qiáng)化對(duì)開關(guān)的控制作用，當(dāng)出現(xiàn)漏電狀況時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)，發(fā)揮系統(tǒng)的分級(jí)保護(hù)作用，避免釀成嚴(yán)重后果。在多雷電區(qū)域內(nèi)施工時(shí)，也會(huì)在雷電波的作用下造成爆炸，因此在系統(tǒng)設(shè)置環(huán)境還要實(shí)施防雷處理，運(yùn)用避雷器對(duì)各類線路實(shí)施防護(hù)，比如照明電纜、通信電纜、動(dòng)力電纜等等。氧化鋅避雷器在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，防雷接地電阻是影響系統(tǒng)防雷效果的主要因素，通常在2Ω以內(nèi)，在使用中要做好養(yǎng)護(hù)工作。設(shè)置專用保護(hù)接地極，實(shí)現(xiàn)對(duì)水管和風(fēng)管的全面防護(hù)，降低靜電影響。

3.1.2 設(shè)備檢查

在瓦斯隧道施工中會(huì)用到較多的設(shè)備，為了降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，也應(yīng)該實(shí)施全面檢測(cè)。尤其是在現(xiàn)場(chǎng)要加強(qiáng)嚴(yán)格驗(yàn)收，確保防爆性能達(dá)到具體要求，如果存在質(zhì)量問題則不能應(yīng)用于施工當(dāng)中。在電氣設(shè)備的操作中應(yīng)該由專業(yè)人員負(fù)責(zé)，避免操作不當(dāng)而引發(fā)瓦斯事故。在設(shè)置低壓動(dòng)力電纜時(shí)，不延燃橡套電纜和鎧裝聚乙烯電纜等性能較好，在選擇手持式電氣設(shè)備時(shí)，也要按照規(guī)定設(shè)置不延燃橡套電纜。在設(shè)置信號(hào)電纜、照明電纜和通信電纜時(shí)，礦用塑料電纜的應(yīng)用較多。三級(jí)配電的方式可以最大限度保障配電系統(tǒng)的安全，運(yùn)用分支隔爆饋電開關(guān)實(shí)施防護(hù)，做好三相負(fù)荷不平衡問題的預(yù)防。控制隔爆電磁起動(dòng)器和分支隔爆饋電開關(guān)的距離，通常在30m以內(nèi)，每一個(gè)隔爆開關(guān)只能負(fù)責(zé)一臺(tái)設(shè)備，避免出現(xiàn)共用的情況[3]。在應(yīng)用隔爆開關(guān)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格檢查周圍環(huán)境狀況，避免受到震動(dòng)和撞擊、腐蝕等狀況的影響。確保周圍空間的開闊性，為施工作業(yè)和后期維護(hù)管理等提供便捷。

3.2 編制專項(xiàng)方案

專項(xiàng)施工方案的編制，可以為實(shí)踐工作提供科學(xué)指導(dǎo)，確保在施工中更具規(guī)范性和專業(yè)性。明確《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求，做好前期勘察和調(diào)研工作，了解施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)狀況、水文條件和瓦斯分布情況、未來變化趨勢(shì)等，以便確保專項(xiàng)方案的可行性及合理性，為設(shè)備使用及管理、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和瓦斯監(jiān)測(cè)等提供支持，尤其是在特殊作業(yè)中更應(yīng)該制定明確的預(yù)防及控制措施，包括了止水帶熱熔焊接、防水板焊接等。了解不同施工工序的特點(diǎn)及關(guān)鍵要點(diǎn)，包括爆破施工、通風(fēng)、應(yīng)急處理和瓦斯監(jiān)測(cè)等等，結(jié)合過往施工情況對(duì)當(dāng)前方案實(shí)施優(yōu)化。增進(jìn)技術(shù)人員、施工人員、監(jiān)理工程師之間的交流溝通，通過嚴(yán)格審核后才能應(yīng)用于施工作業(yè)當(dāng)中[4]。

3.3 做好瓦斯監(jiān)測(cè)

為了防止瓦斯?jié)舛冗^大而威脅施工作業(yè)，要積極做好瓦斯監(jiān)測(cè)工作，實(shí)時(shí)了解瓦斯情況，以便及時(shí)采取處理措施，在安全管理中真正做到“預(yù)防為主、治理為輔”。瓦斯監(jiān)測(cè)員應(yīng)該具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，為施工人員提供更加可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。自動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和人工瓦斯檢測(cè)相結(jié)合在實(shí)踐中得到良好應(yīng)用，便攜式甲烷自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警儀和光干涉式甲烷測(cè)定器廣泛用于一線作業(yè)工人和瓦檢人員日常檢測(cè)，監(jiān)測(cè)員在獲取數(shù)據(jù)后應(yīng)該進(jìn)行對(duì)比分析，如果存在較大的差異性則應(yīng)該實(shí)施二次檢測(cè)，直到獲得更加精確的數(shù)據(jù)信息，防止出現(xiàn)誤報(bào)的情況。增進(jìn)施工人員和安全員、工班長(zhǎng)之間的交流溝通，借助于瓦斯報(bào)警器來維護(hù)施工安全，在瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)后及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，提醒人員疏散[5]。做好各類設(shè)備的維護(hù)管理，確保其良好的靈敏性，防止設(shè)備故障而無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中的隱患問題。在應(yīng)用光干涉式甲烷測(cè)定器時(shí)，不僅能夠?qū)崟r(shí)獲取甲烷濃度情況，而且能夠了解隧道內(nèi)二氧化碳情況，根據(jù)瓦斯?jié)舛鹊牟町悾x擇高濃度光干涉式甲烷測(cè)定器和低濃度光干涉式甲烷測(cè)定器，應(yīng)該確保操作專業(yè)性，使設(shè)備性能優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。

3.4 加強(qiáng)通風(fēng)管理

當(dāng)隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛壬邥r(shí)，也應(yīng)該及時(shí)通風(fēng)，改善內(nèi)部作業(yè)環(huán)境，及時(shí)將瓦斯?jié)舛瓤刂圃诤侠矸秶畠?nèi)。明確通風(fēng)管理中的職責(zé)，由不同人員負(fù)責(zé)設(shè)備維護(hù)和檢測(cè)等，以便通風(fēng)設(shè)備的性能始終滿足作業(yè)要求，明確通風(fēng)專項(xiàng)方案中的具體要求，保障管理工作的規(guī)范性及秩序性。采取24h不間斷通風(fēng)的方式，2×132kW穿山甲通風(fēng)機(jī)的性能較好，應(yīng)該對(duì)風(fēng)管的質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)，確保其良好的密封性和強(qiáng)度，降低通風(fēng)阻力。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中也應(yīng)該由專業(yè)人員實(shí)施管控，做好運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)和評(píng)估，做好用電分離，降低對(duì)通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行狀況的影響[6]。在止水帶焊接施工、防水板施工和動(dòng)火作業(yè)中，也應(yīng)該按照要求進(jìn)行通風(fēng)，降低對(duì)作業(yè)人員的威脅。

3.5 應(yīng)用防爆設(shè)備

做好不同設(shè)備的防爆處理，也是提升施工作業(yè)安全的重要途徑，包括了配電箱、電纜、接線盒和照明燈具等。隔爆高壓電纜連接器的性能較好，能夠保障電纜的良好連接效果。三相交流中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)的良好運(yùn)行，也是維護(hù)施工安全的關(guān)鍵措施，需要運(yùn)用隔爆型高壓真空配電裝置實(shí)施優(yōu)化，起到可靠的保護(hù)作用。隔爆型照明綜合保護(hù)裝置可以保障照明設(shè)備的安全性，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏電問題、過載問題、短路問題時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。隔爆熒光燈可以滿足瓦斯隧道施工的要求，通常其間距在10m左右，嚴(yán)格控制照明主電纜的性能及型號(hào)等，滿足施工作業(yè)要求[7]。隔爆投光燈的應(yīng)用，可以滿足隧道掌子面的照明需求，在掘進(jìn)一段距離后采用隔爆型干式變壓器，保障良好的供電效果。

3.6 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的實(shí)施，可以在了解瓦斯隧道施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，為相關(guān)人員提供可靠的信息支持，對(duì)于瓦斯事故的預(yù)防十分有利。特別是在很多特殊區(qū)域內(nèi)，地層中存在較多的儲(chǔ)氣結(jié)構(gòu)，同時(shí)受到天然氣氣田的影響，會(huì)通過巖層裂隙滲透與擴(kuò)展，這也是威脅施工安全的主要因素。為此，應(yīng)該在施工中實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)防，通過超前鉆探法了解地質(zhì)狀況。在設(shè)置加深炮孔時(shí)，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況確定具體的數(shù)量，出現(xiàn)瓦斯后運(yùn)用超前φ76鉆孔，長(zhǎng)度不低于30m。合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置，更加便捷和精準(zhǔn)地獲取瓦斯數(shù)據(jù)，以便及時(shí)根據(jù)變化情況來組織施工，編制預(yù)防和控制方案，降低瓦斯對(duì)施工安全的影響。

3.7 加強(qiáng)施工成本管控

在瓦斯隧道施工中，由于投資相對(duì)較大，因此也應(yīng)該做好經(jīng)濟(jì)管理，嚴(yán)格控制工程建設(shè)成本，為企業(yè)創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)相關(guān)技術(shù)文件和資料、過往施工經(jīng)驗(yàn)，編制合理的預(yù)算方案，結(jié)合實(shí)際情況加以調(diào)整，避免在施工中造成嚴(yán)重的浪費(fèi)問題。做好施工各要素之間的有效配合，避免單純追求質(zhì)量與安全、工期，忽視了隧道施工的成本投入[8]。在材料采購中，應(yīng)該建立完善的管控制度，針對(duì)不同施工材料生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力和資質(zhì)等實(shí)施對(duì)比，選擇性價(jià)比較高的廠家。同時(shí)，要定期分析施工成本的影響因素，了解成本投入狀況與預(yù)期目標(biāo)之間的差異及影響因素，并且對(duì)后續(xù)成本控制方案實(shí)施調(diào)整，避免造成不必要的損失。

3.8 健全制度體系

制度建設(shè)可以增強(qiáng)施工安全管理的規(guī)范性，因此要對(duì)各項(xiàng)制度細(xì)則實(shí)施優(yōu)化，真正消除其中的隱患問題，防止在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)混亂狀況。根據(jù)人員組織情況，編制值班制度，增進(jìn)項(xiàng)目經(jīng)理、督導(dǎo)小組之間的交流溝通，確保在監(jiān)管工作當(dāng)中能夠各司其職，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況的全面把控，避免疏忽大意引發(fā)的瓦斯爆炸事故。構(gòu)建瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)管理制度，從二氧化碳濃度、瓦斯?jié)舛群蜏囟鹊葏?shù)入手實(shí)施科學(xué)評(píng)估，同時(shí)做好交接班管理，在交接班中了解具體工作任務(wù)及執(zhí)行狀況，提高工作人員的重視程度[9]。明火是引發(fā)瓦斯爆炸的主要原因，因此在工作中應(yīng)該以明火防范制度為依托，做好各類明火的針對(duì)性管控，避免在隧道施工中攜帶打火機(jī)、香煙和電子類產(chǎn)品等。做好現(xiàn)場(chǎng)安全教育工作，幫助施工人員掌握安全知識(shí)和技能，在緊急情況下能夠及時(shí)逃生。

3.9 引入BIM技術(shù)

為了增強(qiáng)安全管理工作的可視化，還應(yīng)該引入BIM技術(shù)，通過三維立體模型實(shí)現(xiàn)全面化管控，真正解決傳統(tǒng)管理模式的弊端。加快集成平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的全面覆蓋，運(yùn)用瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)名制進(jìn)出場(chǎng)門禁系統(tǒng)和激光掃描定位儀、超前探測(cè)系統(tǒng)等，獲取更加精準(zhǔn)而全面的信息，防止在安全管理中出現(xiàn)盲區(qū)。在三維立體模型當(dāng)中能夠全面反映現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，幫助管理人員及時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)情況實(shí)施遠(yuǎn)程控制，增強(qiáng)安全管理的實(shí)效性及便捷性[10]。BIM技術(shù)的應(yīng)用，也為可視化交底工作提供了支持，能夠輸入相關(guān)數(shù)據(jù)信息，模擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)及工藝情況，以便施工人員更加詳細(xì)地了解瓦斯隧道施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)。在隧道安全評(píng)估中，BIM技術(shù)也能發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)提前規(guī)避。

4 結(jié)束語

高速鐵路瓦斯隧道施工的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)性都較大，因此在工程建設(shè)中應(yīng)該做好全面的安全管理工作，避免造成重大瓦斯事故，以保障人們的生命安全。但是，由于在管理工作中存在疏忽大意、制度缺失和調(diào)研勘察不足等問題，也會(huì)導(dǎo)致施工風(fēng)險(xiǎn)增大，容易給企業(yè)造成較大損失。為此，應(yīng)該在施工中做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備檢查，促進(jìn)施工作業(yè)的規(guī)范化開展。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，編制合理的施工組織方案，實(shí)現(xiàn)瓦斯?fàn)顩r的實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取瓦斯變化情況，以便采取有效應(yīng)對(duì)措施。此外，還要通過加強(qiáng)通風(fēng)管理、做好瓦斯監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、應(yīng)用防爆設(shè)備、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、施工成本管控、健全制度體系和引入BIM技術(shù)等途徑，提升安全管理水平，增強(qiáng)整體控制效果。