青云山隧道4#斜井施工安全控制

王軍平

(西安鐵一院工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司)

0 引言

青云山隧道是華東地區(qū)最長(zhǎng)的一座隧道，全長(zhǎng)達(dá)22 km，保證隧道施工安全是隧道施工的重要組成部分。開(kāi)挖長(zhǎng)度長(zhǎng)，要通過(guò)多個(gè)斷層，涌水量大是此隧道的特征。通過(guò)對(duì)不同施工階段各種風(fēng)險(xiǎn)源的控制，特別是對(duì)開(kāi)挖的控制，實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，運(yùn)用新的手段和方法，探明前方地質(zhì)情況，加強(qiáng)管理，從而實(shí)現(xiàn)隧道安全、順利的貫通。

青云山隧道左線長(zhǎng)22.175 km，右線長(zhǎng)21.843 km，為單線雙洞隧道。共有4個(gè)斜井，其中4號(hào)斜井長(zhǎng)763 m，綜合坡度8%，采用雙車(chē)道無(wú)軌運(yùn)輸，進(jìn)入主洞后施工方向?yàn)榍嘣粕剿淼肋M(jìn)口方向，與3#斜井相向開(kāi)挖，開(kāi)挖長(zhǎng)度約3 km。主要巖石為石英巖、凝灰?guī)r，工程性能良好。

施工過(guò)程按施工順序分斜井施工、主洞與斜井交匯處及主洞施工三大部分，各部分的施工安全主要控制措施如下。

1 斜井施工安全控制

1.1 斜井存在的主要風(fēng)險(xiǎn)

斜井主要是用于施工，屬輔助施工巷道，大部分區(qū)段只有初期支護(hù)，開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)較大。坡度大，光線較暗，采用無(wú)軌運(yùn)輸時(shí)又存在一定交通運(yùn)輸安全隱患。

1.2 斜井施工時(shí)采取的主要安全措施

(1)首先做好洞口防護(hù)，保證洞口的安全，防止發(fā)生關(guān)門(mén)事故。邊仰坡施工質(zhì)量良好，仰坡穩(wěn)定、可靠，排水系統(tǒng)健全，雨季前對(duì)洞頂裸露面用噴射混凝土進(jìn)行了封閉。對(duì)斜井洞口段盡早施作二次襯砌，提前進(jìn)行準(zhǔn)備，二襯施工不受爆破影響時(shí)即施作了二襯，并在二襯施作完成后便進(jìn)行了洞門(mén)的施工，確保了洞口的安全。

(2)對(duì)于超挖大的斷面增設(shè)錨桿，掛網(wǎng)噴平，對(duì)容易發(fā)生掉塊現(xiàn)象的區(qū)域局部增加錨桿，防止發(fā)生掉塊傷人現(xiàn)象。

(3)斜井運(yùn)輸由于坡度達(dá)8%，加之斜井內(nèi)滴滲水較多，光線較暗，車(chē)輛駕駛?cè)藛T執(zhí)證上崗，且用于運(yùn)輸人員的車(chē)輛和司機(jī)相對(duì)固定。洞內(nèi)設(shè)柔性防撞墻，占1/3通道寬度，用砂袋堆積而成，用于失控車(chē)輛的應(yīng)急減速停車(chē)。

(4)設(shè)有維修班對(duì)車(chē)輛進(jìn)行保養(yǎng)、維修及檢查，確保交通工具始終處于良好狀態(tài)。

(5)洞口設(shè)限速標(biāo)志，在洞內(nèi)的集水坑設(shè)置防撞隔離欄和紅燈警示。斜井內(nèi)不堆放雜物和其他物資，保證交通順暢。

2 主洞與斜井交匯處施工安全控制

2.1 主洞與斜井交匯處存在的風(fēng)險(xiǎn)

(1)由于為富水隧道，且存在反坡排水問(wèn)題，同時(shí)考慮正洞開(kāi)挖仍需3 km，且隧道存在涌水現(xiàn)象。正洞為順坡開(kāi)挖，在主洞與斜井交匯處形成匯水點(diǎn)，交匯處排水壓力大。

(2)交匯處有一個(gè)橫通道，造成開(kāi)挖面積大，應(yīng)力集中，截面和高度均變大，需挑頂作業(yè)，開(kāi)挖中存在石塊掉塊和塌方的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)由于交匯處施工工作面多，照明、通風(fēng)、排水、用電各種管線相互交織，要互不干擾，難度較大。

2.2 斜井施工時(shí)采取的主要安全措施

(1)反坡排水。在橫通道與斜井交匯處設(shè)集水坑集水，使用2套排水方法，一是使用55 kW大功率抽水設(shè)備用100 mm管徑無(wú)縫鋼管直接排出斜井，二是在斜井加設(shè)一處集水井，由交匯處的設(shè)置的污水泵和斜井上集水井抽水設(shè)備分級(jí)抽水相結(jié)合的方法，并備用二臺(tái)55 kW大功率抽水設(shè)備和發(fā)電機(jī)。設(shè)備安裝好后分別進(jìn)行實(shí)測(cè)和試運(yùn)行，對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量，滿足洞內(nèi)排水需求。抽水時(shí)水泵進(jìn)水口均用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包裹，防止堵塞，集水井設(shè)專(zhuān)人輪班抽水，清理雜物，沉淀物達(dá)到50 cm深即及時(shí)清理。集水坑等水坑均設(shè)置欄桿、紅色警示燈和標(biāo)志，防止發(fā)生溺水事故。

(2)斜井與主洞交匯處編制施工方案，報(bào)監(jiān)理審查，審查通過(guò)后按方案實(shí)施。首先在距離斜井底部30 m處實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，每循環(huán)采用加深炮孔的方法，對(duì)前方圍巖的情況進(jìn)行探測(cè)，探明前方圍巖。開(kāi)挖時(shí)，采取先挖好橫通道，然后在主洞單線分別向上挑頂，然后開(kāi)挖下臺(tái)階的方法。在每次挑頂實(shí)施爆破后，首先清理危石，進(jìn)行找頂，經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行指揮并仔細(xì)查看后，確無(wú)危險(xiǎn)，進(jìn)行安全確認(rèn)后，再繼續(xù)挑頂。如圍巖局部存在裂隙處，應(yīng)先加設(shè)斜錨桿或錨噴后，局部加強(qiáng)后方可繼續(xù)向上挑頂。挑頂及找頂?shù)轿缓螅诮粎R處每隔5 m設(shè)一監(jiān)控量測(cè)斷面，加強(qiáng)監(jiān)控，及時(shí)組織錨噴掛網(wǎng)作業(yè)，保證后期的施工安全，最后開(kāi)挖下臺(tái)階，形成全斷面。

(3)為保證進(jìn)度并及時(shí)施作二襯，與主開(kāi)挖方向相反方向在Ⅱ級(jí)圍巖段開(kāi)挖主洞30 m，形成組裝二襯臺(tái)車(chē)空間，一面向3#斜井方向開(kāi)挖，一面加緊組裝臺(tái)車(chē)，保證Ⅱ級(jí)圍巖與二襯距離在260 m內(nèi)。

(4)通風(fēng)采用專(zhuān)門(mén)定制的130 kW軸流風(fēng)機(jī)，在斜井段采用加強(qiáng)型伸縮風(fēng)管，保證隧道通風(fēng)。斜井與主洞交匯處的高壓水管、高壓風(fēng)管、排水管，均采用地下埋入的方式通過(guò)，不占空間，不影響交通運(yùn)輸。電線采有“三相五線制”，在斜井與主洞交匯處從拱頂懸吊引入主洞，利用主洞內(nèi)的橫通道設(shè)變電站，保證洞內(nèi)用電。

3 主洞施工安全控制

3.1 主洞存在的風(fēng)險(xiǎn)

主要有以下幾個(gè)方面。

斷層、破碎帶、涌水、物體打擊等。

3.2 主洞施工時(shí)采取的主要安全措施

(1)做好超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)。配備有多名有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師，對(duì)隧道經(jīng)常進(jìn)行巡視，對(duì)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況密切關(guān)注。遇到不良地質(zhì)，對(duì)開(kāi)挖出的工作面進(jìn)行分析，通過(guò)多位專(zhuān)家匯診，對(duì)前方的地質(zhì)情況進(jìn)行分析、判斷和預(yù)測(cè)，實(shí)施TSP203高分辨率地震反射法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、RPD-180C多功能管棚鉆機(jī)、孔中攝像開(kāi)展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，以了解前方地質(zhì)情況。把超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作為不良地質(zhì)施工前的一道工序納入到作業(yè)循環(huán)當(dāng)中，并貫穿整個(gè)施工過(guò)程。根據(jù)不同類(lèi)型的地質(zhì)問(wèn)題和施工地質(zhì)分級(jí)，選擇不同方法和手段，嚴(yán)格按照規(guī)范要求，開(kāi)展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，做到有疑必探、有水(泥)必治、強(qiáng)化探測(cè)、先探后掘。發(fā)現(xiàn)事故隱患和地質(zhì)異常情況，認(rèn)真分析，科學(xué)判斷，及時(shí)針對(duì)探明的前方地質(zhì)情況，采取相對(duì)應(yīng)的施工方法。對(duì)每一循環(huán)，采用加深炮孔的方法，對(duì)前方和上方的掌子面進(jìn)行物探，一般拱頂一個(gè)眼，找腰兩側(cè)各一個(gè)眼，深度在2個(gè)循環(huán)進(jìn)尺以上，根據(jù)探孔情況，實(shí)探掌子面及其拱部、拱腰周?chē)膰鷰r軟硬及變化情況及水流情況。通過(guò)探知的情況，對(duì)開(kāi)挖方法和采取的措施進(jìn)行確定。

開(kāi)挖后，采用目測(cè)觀察法直觀地預(yù)測(cè)開(kāi)挖面及掌子面的地質(zhì)條件，判斷圍巖的穩(wěn)定性;開(kāi)挖至設(shè)計(jì)斷面尺寸后，盡快設(shè)置監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖每50 m設(shè)一處，Ⅳ級(jí)20 m設(shè)一處，Ⅴ級(jí)5 m設(shè)一處，根據(jù)情況可適當(dāng)加密。采用封閉三角形掛鉤，用紅漆劃圈標(biāo)識(shí)，做好監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的保護(hù)，防止損壞。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，判定圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)參數(shù)是否合理，以制定不同階段時(shí)期的量測(cè)計(jì)劃，并匯總分析數(shù)據(jù)，反饋指導(dǎo)施工。

(2)選用正確的開(kāi)挖方法，排險(xiǎn)徹底，圍巖差時(shí)嚴(yán)格控制進(jìn)尺。優(yōu)先采用全斷面，減少隧道施工工序的干擾，也可以在保證安全的情況下回快施工進(jìn)度。由于為單線雙洞隧道，采用鉆爆法施工，Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面法施工，Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工，V級(jí)圍巖隧道采用三臺(tái)階法施工。Ⅳ、V級(jí)圍巖進(jìn)尺控制在2 m以內(nèi)，防止發(fā)生塌方和大的超挖。Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖開(kāi)挖后，先進(jìn)行清理危石的作業(yè)，在打錨桿和掛網(wǎng)作業(yè)中應(yīng)設(shè)專(zhuān)人隨時(shí)觀察圍巖動(dòng)態(tài)，防止落石、坍塌等引起傷人事故。在噴射混凝土后觀察初支后有無(wú)受力引起的開(kāi)裂、脫落情況。重視超前支護(hù)施工，隧道在Ⅳ、V級(jí)圍巖段的開(kāi)挖作業(yè)，超前支護(hù)的施作提供足夠的圍巖穩(wěn)定時(shí)間，滿足開(kāi)挖過(guò)程及工挖后進(jìn)行初期支護(hù)的穩(wěn)定，寧強(qiáng)勿弱，嚴(yán)格控制其施工質(zhì)量;開(kāi)挖后，及時(shí)噴射混凝土封閉巖面，施作錨桿、鋼筋網(wǎng)、拱架等，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。分部開(kāi)挖時(shí)，初期支護(hù)盡快封閉成環(huán)，臺(tái)階長(zhǎng)度不超過(guò)10 m。

(3)做好主洞排水，防止洞內(nèi)積水。由于主洞是順坡排水，應(yīng)做好隧道排水，隧道兩側(cè)設(shè)排水溝，防止漫流，排水溝深度不底于20 cm，寬度一般也為20 cm，設(shè)在二次襯砌斷面外，并定期清理沉積物，保持水流暢通。抽水設(shè)備及備用抽水設(shè)備齊全，救生衣以洞內(nèi)人數(shù)最多時(shí)每人一件的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制，放置在掌子面附近，設(shè)明顯標(biāo)志。洞內(nèi)設(shè)有左右洞聯(lián)動(dòng)報(bào)警裝置，應(yīng)急通道暢通，并設(shè)指示燈、指示牌等。

通過(guò)對(duì)不同施工段的安全控制，有重點(diǎn)和有針對(duì)性的對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行安全控制，堅(jiān)持不懈的抓安全管理，起到了好的效果。四號(hào)斜井施工段落未發(fā)生一起安全事故，圓滿的完成了施工任務(wù)和安全控制目標(biāo)。