淺析頁巖地段隧道安全施工保障技術

■李艷玲，王飛龍 ■陜西工業職業技術學院土木學院，陜西 咸陽 712000

1 頁巖地段隧道不良地質防治技術

頁巖地段隧道施工根據超前地質預報的反饋情況，對有可能發生塌方的地段的施工遵循:“管超前、短開挖、弱爆破、快襯砌、勤檢查、勤量測”的原則施工。

預防隧道施工塌方，首先做好地質預報，選擇相應的安全合理的施工方法和措施。其次在施工中主要采取以下措施:(1)超前小導管注漿配合鋼架;(2)優化施工工序，采用短臺階法施工;(3)及時襯砌:仰拱施工須緊跟開挖工作面進行，襯砌距掌子面不得超過步長要求;(4)弱爆破:在爆破時，要用淺眼、密眼，并嚴格控制藥量或微差毫秒爆破;(5)勤檢查、勤量測:若圍巖發現有變形或異狀，要立即采取有效措施及時處理隱患。加強變形監控，頁巖的檢測，加強通風，頁巖濃度達到0.5%以下。

2 頁巖地段隧道施工通風技術

2.1 施工通風方案比選

通風設備選定是結合隧道各工區任務量劃分，并根據頁巖涌出量、爆破排煙、同時間洞內工作的最多人數、洞內施工機械排放廢氣量等分別計算通風所需風量，并按允許風速進行檢驗，采用其中的最大值，以確保風量和風速滿足頁巖防治要求。

(1)鐵路隧道施工機械滿足要求:①隧道施工獨頭掘進長度超過150m 時，應采用機械通風，并配置相應的通風機械;②通風機的功率與通風管的直徑應根據掘進長度、運輸方式、斷面大小和通風方式等計算確定，并宜選用大直徑風管和風量風壓可調式高效節能低噪型多級風機;③當通風管較長，需要提高風壓時，可采用多臺通風機串聯;巷道式通風可采用通風機并聯。串聯或者并聯的通風機應采用同一型號;④隧道施工作業時，應對粉塵濃度、有害氣體含量和噪聲進行監測。監測儀器主要采用粉塵檢測儀、噪聲計、頁巖測定儀、氣體檢測儀等。

(2)風機及風管配置。根據風量計算要求正洞單口選用的型號為:2 臺SDF(c)-NO.13(2 ×132KW)型軸流風機通過2 道管路同時供風，可滿足隧道需求風量4919m3/min 要求，斜井采用一臺SDF-NO.11(2×110KW)軸流風機，可滿足風量1000。

2.2 防頁巖聚積的通風措施

隧道正洞通風第一階段采用壓入式通風方式;第二階段采用壓入式與豎井通風相結合方式進行通風。

施工時采用超前水平鉆進行超前預報及檢測，人工檢測和自動檢測相結合(KJ90 安全監控系統)，隧道通風采用壓入式的通風方式。加強通風和防爆、防燃措施，確保施工安全。施工人員在每次上下班檢測和工作期間進行檢測;管理人員按每次上下班和工作期間檢測;K90 自動監控系統對瓦期突出區域和頁巖易積聚處進行實時監控。在洞內頁巖濃度達到0.4%時，系統報警提示，加強通風，配合瓦檢人員對該工作區域進行時刻檢測;在頁巖濃度達到0.5%及以上時，自動監控系統立即對隧道內進行斷電，并警報施工人員撤離。

隧道施工中頁巖濃度管理按照二級管理進行控制，即:(1)頁巖含量大于等于0.4%，報警處理并加強施工通風;(2)頁巖含量大于等于0.5%，停工、停電、撤人。

設計高頁巖工區和頁巖涌出段采用氣密性混凝土，其它地段采用普通砼。隧道仰拱、二次襯砌在開挖、初期支護完成并滿足有關要求后盡快封閉，減少頁巖溢出量。頁巖涌出地段及時進行頁巖排出，同時加強通風，保證頁巖濃度小于等于0.4%后正常施工。

3 頁巖地段隧道施工用電管理技術

3.1 電氣設備的安全隱患分析

對煤礦電氣設備的常見安全故障問題進行分析，包括以下幾個方面:(1)設備短路故障;(2)系統過負荷故障;(3)電氣設備中的電壓過低;(4)電氣設備漏電;(5)單相接地故障;(6)單相斷線故障。

3.2 供電設計

(1)變壓器容量計算:根據施工現場實際用電特點，按需要系數法計算用電負荷。根據經驗值:需要系數KC 選0.65;機械效率η 取0.9;功率因數cosφ 取0.85;

變壓器的總容量為:S=KC ×Σ P/(η ×cosφ)=0.65 ×1156/(0.9×0.85)=982(KVA);故變壓器容量選擇為1000KVA。

(2)斜井通風機變壓器容量計算。斜井采用軸流風機通過雙抗風管(阻燃、抗靜電)將新鮮空氣送至掌子面，斜井設射流風機，以便排風。

根據施工現場實際用電特點，按需要系數法計算用電負荷。根據經驗值:需要系數KC 選0.65;機械效率η 取0.9;功率因數cosφ 取0.85;

變壓器的總容量為:S=KC×Σ P/(η ×cosφ)=0.65 ×506.5/(0.9×0.85)=430(KVA);故變壓器容量選擇為430KVA。

(3)正洞空壓機、抽水、生活區變壓器容量計算。需要系數KC 選0.65，機械效率η 取0.9，功率因數cosφ 為0.85;

變壓器的總容量為:S=KC×Σ P/(η×cosφ)=0.65 ×627/(0.9 ×0.85)=532(KVA);故變壓器容量選為630KVA。

(4)斜井空壓機、抽水、生活區變壓器容量計算。需要系數KC 選0.65，機械效率η 取0.9，功率因數cosφ 為0.85;

變壓器的總容量為:S=KC×Σ P/(η×cosφ)=0.65 ×314/(0.9 ×0.85)=267(KVA);故變壓器容量選為300KVA。

3.3 電氣設備的要求

(1)開關箱要“一機、一箱、一閘、一漏、一鎖”，箱內無雜物。開關箱、配電箱內嚴禁動力、照明混用，嚴禁用其它金屬絲代替熔絲;(2)配電系統應做到“三級配電兩級保護”分配電箱和開關箱內漏電保護器不允許有失靈現象。配電箱制作要有防雨措施，門鎖齊全，有色標，統一編號;(3)電工要做好鋼管腳手架等防雷接地及設備的接零保護，嚴禁接地、接零混線;(4)直埋電纜做好保護及線路標記，以防損壞;(5)現場照明應有漏電保護器，照明線路應整齊美觀，燈具離地高度不能小于2.4m，潮濕作業和容器內作業采用36V 以下安全電壓。

4 頁巖地段隧道施工設備防爆設計

從隧道施工現場經驗，爆炸性危險場所在用防爆電氣設備存在的比較突出的安全隱患有以下方面:(1)爆炸性危險場所使用非防爆電氣設備;(2)對防爆電氣設備的選型錯誤;(3)使用假冒偽劣防爆電氣產品;(4)隔爆面的問題;(5)橡膠密封墊的問題;(6)引入口的問題;(7)緊固件的問題;(8)接地和等電位連接的問題;(9)存在未經批準的修改。除了以上九個方面的安全隱患比較突出外，爆炸性危險場所在用防爆電氣設備比較常見的隱患還有:設備外殼破損;銘牌丟失或無法清晰辨識;立式安裝的電動機風罩上方沒有安裝防止異物墜入的擋板;地坪引出的鋼管沒有做有效的隔離密封;電纜的自由端沒有進行妥善處理等等。

為了預防和控制防爆電氣設備的安全隱患，應至少從以下三個方面做起:(1)對于客觀的環境因素，應采取措施盡量避免其對防爆電氣設備的直接影響;(2)對于從業人員應加強防爆技術培訓，普遍提高從業人員的理論知識和選型、安裝、使用、維護、檢修水平。接受適當的繼續教育或定期培訓，并具備相關經驗和經過培訓的資質證書;(3)對于防爆電氣設備應加強管理。建立合格供應商名錄，實行定期評價，動態管理。

5 小結

本文針對頁巖隧道施工的風險因素，淺析了主要的隧道安全施工保障措施，得到了如下結論:(1)采用超前小導管注漿配合鋼拱架、短臺階、弱爆破、及時襯砌等措施，防止隧道塌方的出現;(2)采用超前鉆孔頁巖探測，確定頁巖的賦存情況，通過通風及頁巖排放措施，降低頁巖的濃度，保證施工安全;(3)加強施工通風，防止頁巖聚集，保證頁巖濃度不超過規定限值;(4)規范施工用電，對電氣設備采用安全防護及防爆設計，保證施工用電安全，并防止頁巖事故的出現。

［1］羅鵬飛.地質因素對隧道安全施工的影響［J］.硅谷，2011(18).

［2］勒不果喇吉瓦斯隧道安全貫通［J］.公路隧道.2010(02).

［3］南欽鐵路最長的花甲山隧道安全貫通［J］.鐵道貨運，2011(09).