小洞徑、長洞身情況下隧洞施工人員設備安全保障措施

李沛豐

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，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，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，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爆破產生的碎巖無障礙飛濺，隧洞內設備受影響；②隧洞內人員未及時撤離。

（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隧洞內照明強度不足，人員相撞。

（6）職業健康。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（不良地質段支護需要）易產生粉塵，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，通信設備信號受限，雨水倒灌時人員無法及時撤離；②洞徑小，洞內溫度相對較高，水蒸氣密度大，易發生漏電、觸電事故；③不良地質、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。基于預防塵肺病、職業性耳鼻喉口腔疾病、職業性化學中毒考慮，施工人員在隧洞內施工時必須佩戴防護口罩（3M3200型工業用防塵口罩）、護目鏡、耳塞、安全帽和反光背心[1]。

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

（3）爆破人員專業化。各工作面指定專業爆破人員，爆破技術方案及相關操作規程交底到位。裝藥前由裝藥人員檢查爆破工作面附近的支護是否牢固；炮眼內的泥漿、石粉應吹洗干凈，剛打好的炮眼熱度過高，不得立即裝藥，發現流砂、泥流未經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計方案執行[2]。

（4）隧洞內爆破排險。爆破后必須經過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。如發現“盲炮”時必須由原爆破人員按規定處理，確保安全。

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

（6）搭設操作平臺。掌子面造孔時搭設簡易操作平臺，平臺鋪設2m×0.5m的金屬網片，避免人員站立不穩發生墜落事故。

（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 塌方預防及處理

（1）預防措施。①預防隧洞施工坍塌，做好地質預報，選擇相應的安全合理的施工方法和措施，準備必要的機械設備、材料及工具。②加強變形觀測以隨時掌握圍巖變形數據，仔細觀測每次爆破的圍巖情況并認真分析，如發現問題要及時采取措施，防患于未然。③精心組織、精心施工，不良地段循環進尺應控制在1m，盡量縮短循環時間和施工工序，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坍塌。同時優化爆破設計，嚴格掌握炮孔數量、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量，應經常檢查，發現問題及時加固。⑤靠近掌子面附近放置應急救生包，救生包內有止血紗布、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可先碼砌砂袋進行堵塞，后進行混凝土回填。封閉時預埋灌漿管，以利于后續灌漿施工。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生，另一方面保證施工人員處理塌方體的安全。③固結灌漿。對塌方體進行固結灌漿，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，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力集中，保證巖面規整，為支護創造條件。同時，對不良地質洞段進行固結灌漿，加固圍巖和止水，使圍巖達到穩定。

3.3 施工布置優化

（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）設置緊急避險道。根據隧洞內巖石情況，選取巖石發育良好部位設置尺寸為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設計一個緊急避險道。

（3）抽排水系統。下游向上游掘進，即工作面比進洞口高程高，隧洞一側設排水溝，洞內積水通過排水溝自行流至洞外，不需要專門的排水措施。洞內反坡掘進時，隧洞一側設排水溝，每隔300m左右設一集水坑，用水泵接力排水，經主支洞交叉處集中設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、支洞交匯處設置1個集水坑，收集主洞滲漏水。在集水坑內布設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積水，1臺作備用應急水泵，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

（1）獨立設計通風系統。隧洞需要的風量，按照爆破排煙、同時工作的最多人數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，為改善洞內空氣應適當布置射流風機。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2次，嚴禁濃度超標施工作業。

（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，避免出現褶皺增加局部阻力，在與橫洞交接處宜避免死彎。③風管安裝高度不得遮擋監控量測水平測線，并保證洞內有足夠的凈空高度，避免發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范圍內不得堆放雜物，風機進氣口應設置鐵箅，并應裝有保險裝置，當發生故障時應能自動停機。

3.5 設計優化

原設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，將隧洞洞徑高優化為3m（底板降低0.3m）。設計優化前通風管道經常性損壞、漏風嚴重，新鮮空氣無法到達掌子面，空氣質量達不到人員停留施工要求。經設計優化后未發生通風管道損壞事件，掌子面空氣質量達標，有效保障密閉空間內人員生命安全。

4 結束語

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