川藏鐵路杰德秀隧道施工安全技術管理研究

袁勛

摘要：川藏鐵路杰德秀1#隧道，施工工期長、安全系數小、技術含量高，保障隧道施工順利實施需要加強多方面的管理工作，從而確保工程有序可控，提升經濟效益。尤其是復雜地質隧道施工中常因出現大變形而難以控制，對施工技術研究和各項管理工作提出了更高要求。因此，本文在安全技術管理方面分別從安全組織機構管理、安全組織措施、監控量測、超前地質預報、爆破作業等方面加以論述，研究隧道施工關鍵工序的控制方法，確保復雜地質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.

關鍵詞：高原;鐵路;隧道; 安全;管理

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

中圖分類號：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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1690m。該隧道具有環境條件復雜、影響因素眾多、技術實施與安全管理難度大等鮮明特征。特別是復雜地質條件下施工安全是隧道施工管理中的難題，國內外專家學者一直在積極研究，尤其2008年汶川大地震之后隧道抗震技術研究和安全管理更是復雜地質隧道施工管理領域的研究熱點。根據復雜地質隧道技術性特點，提高技術控制能力，強化質量安全管理是隧道施工管理工作中的重點。尤其在高原、高烈度區的杰德秀隧道在施工過程中遭遇兩次地震，地震作用對隧道變形產生重要影響，對質量安全管理提出了新的挑戰。

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，應先對洞口上方進行清表。作好洞頂截天溝、場地排水溝等排水設施，確保排水通暢，再進行洞口開挖。洞口開挖必須按要求自上而下分層開挖，分層支護，嚴禁掏底開挖或上下交叉開挖。洞口開挖作業區應設置防護欄桿、防護網及人員專用上下通道。及時做好洞口邊仰坡防護，盡早修建洞口，再進行暗洞施工。明洞和洞門應避開雨天施工。噴混凝土嚴格按照濕噴工藝施工組織，超前支護的超前小導管、系統錨桿采用鑿巖機鉆孔，掛鋼筋網、支立鋼拱架采用機械配合人工方法，監控量測要緊接開挖、支護作業，按要求布點和監測。

1.1.2 洞身開挖

采用鉆爆法開挖，分臺階實施，開挖前根據各部斷面編制鉆爆方案，鉆爆應考慮爆破振動和噪聲對周邊環境的影響。

1.1.3 裝碴與運輸

一是裝碴與卸碴。隧道爆破后應及時進行通風、照明、找頂和初噴砼等工作，確認工作面安全及通風、照明滿足要求后，方可進行裝碴作業。裝碴作業應規定作業區域，嚴禁非作業人員進入。裝碴、卸碴作業應有專人指揮，作業場地的照明應滿足作業人員安全操作的需要。裝碴作業應遵守下列規定：裝碴機械作業時，其回轉范圍內不得有人通過;裝碴過程中，應注意觀察開挖面圍巖的穩定情況，發現松動巖石或有塌方征兆時，必須先處理再裝碴;裝碴時，應避免偏載、超載;指揮裝碴者應隨時觀察裝碴和運輸機械的運行情況，防止擠碰。卸碴時，必須將車輛停穩制動，不得邊卸碴邊行駛;不得在坑洼、松軟、傾斜的地面卸碴;卸碴后應及時使車廂復位，嚴禁舉升車廂行駛。在進洞的運輸機械車輛尾箱板上應張貼反光標志。不得人貨混裝。

1.1.4 支護與加固

隧道支護施工作業面用電應符合臨時用電的要求，其照明應滿足安全作業的需要。隧道支護每項工序施工前均應對作業面進行檢查，清除松動的巖石和噴射砼塊。隧道支護必須按初噴—架設鋼筋網、復噴—錨桿的程序施工。超前小導管施工前應檢驗作業臺車（架）安全性能，施工過程中應保持穩定;檢查鉆機、注漿機及配套設備、風水管等施工機具的安全性能，施工過程中應確保鉆機穩定牢靠，注漿管接頭及高壓風水管連接牢固;噴射砼前應清除工作面松動的巖石，確認作業區無塌方、落石等危險源存在;噴射砼作業人員應佩戴防塵口罩、防護眼鏡等防護用具;非施工人員不得進入正在進行噴射砼的作業區，施工中噴嘴前嚴禁站人;噴射砼作業中如發生輸料管路堵塞或爆裂時，必須依次停止投料、送風和供水;噴射砼施工中應經常檢查輸料管、接頭的使用情況，當有磨損、擊穿或松脫時應及時處理;錨桿鉆進作業時，應保持鉆機及作業平臺穩定牢靠，錨桿的類型、規格、質量必須符合規定，嚴格按照要求進行施工。

1.1.5 襯砌

襯砌臺車的組裝、拆卸應在洞外寬敞、平坦、堅實的場地上進行;埋設襯砌臺車各類吊點、吊具應牢固可靠;組裝、拆卸的吊裝作業應符合起重作業要求;襯砌臺車組裝完畢后，應由專業人員進行檢查經調試合格后方可投入使用，襯砌臺車就位后，按設計高程及中線調整臺車支撐系統，液壓支撐應有鎖定裝置，進行砼作業時應安排專人檢查臺車支撐系統安全性能;防水板的臨時存放點應設置消防器材及防火安全警示標志;防水板施工時嚴禁吸煙;防水板作業面的照明燈具嚴禁烘烤防水板;防水板作業時應指定專人觀察作業安全狀態;鋼筋加工和焊（連）接的操作人員必須經考試合格，持證上崗，隧道內運輸鋼筋應捆綁牢固，固定可靠，防止發生碰撞和掉落，襯砌鋼筋安裝過程中應采取臨時支撐等防傾倒措施，臨時支撐應牢固可靠并有醒目的安全警示標志;襯砌砼澆筑時必須控制澆筑速度，澆筑壓力不得過高，并保證兩側基本對稱澆筑;擋頭板與防水板、臺車間接觸面應緊密，擋板支撐應穩固;仰拱應分段一次整體澆筑，并嚴格限制一次施工長度，工作區應有專人監護;仰拱施工應配備有足夠強度、剛度和穩定性的棧橋等架空設施，棧橋面應進行防側滑處理，限速通行;混凝土強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 監控量測安全管理措施

1.2.1 監控量測測點布置

臺階法測點布置示意圖1。

1.2.2 地表沉降

①地表沉降根據隧道埋深、地質條件、地表有無構筑物、所采用的開挖方式等因素確定。地表沉降量測的測點與水平凈空變化和拱頂下沉量測的測點布置在同一橫斷面內，沿隧道中線地表下沉量測斷面布置間距見表1。

②地表下沉量測范圍按下式計算：

③橫斷面方向地表沉降量測測點橫向間距2～5m，在一個量測斷面內設7～11個測點，在隧道中線附近測點適當加密。隧道中線兩側量測范圍不小于H0+B，地表有控制性建筑物時量測范圍應適當加寬。地表沉降量測應在開挖工作面前方H0+B處開始，直至襯砌結構封閉，沉降基本停止為止。地表沉降的量測頻率應和拱頂下沉及水平相對凈空的量測頻率相同。

1.2.3 凈空變形量測

凈空變形采用收斂計進行量測。

1.2.4 圍巖壓力量測

杰德秀隧道研究圍巖壓力量測采用直接量測法。

1.2.5 數據分析及信息反饋

①監控量測數據分析處理。現場量測所取得的原始數據，要進行數學處理，將各種量測數據進行分析對比、相互印證，以確定量測數據的可靠性。

②信息反饋與工程對策。監控量測信息反饋要根據監控量測數據分析結果，對工程安全性進行評價，并提出相應工程對策與建議。具體方法：在位移控制基準的基礎上，根據實測結果進行分析，建立管理等級，用以指導施工，并根據位移情況確定二襯施作時間。

1.3 超前地質預測預報安全管理措施

本線隧道地質情況復雜，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，需結合施工地質工作予以查明。為此，針對本線大斷面隧道與輔助坑道設置的具體情況，開展綜合超前地質預測預報，成立了專業的超前地質預報室，將綜合超前地質預測預報納入施工工序。尤其是巖石隧道存在破碎帶時，提前做好超前地質預報工作，確保隧道安全通過。

1.4? 爆破作業安全管理措施

加強爆破器材的采購運輸、入庫、發放、使用、退庫管理，防止爆破器材的流失。爆破作業全過程須在正式員工監督、管理下進行。洞內爆破時，必須統一指揮。在殘孔附近鉆孔時應避免鑿穿殘留炮孔，在任何情況不得打鉆殘孔。裝藥時必須使用木質炮棍裝藥，嚴禁火種。裝藥作業完成后，必須及時清理現場、清點火工品數量，剩余的炸藥和雷管必須由領取炸藥、雷管的人員退回庫房。爆破作業結束后必須經充分通風排煙，必須在15分鐘后安全檢查人員進行檢查、并由原爆破人員按規定排除未引爆的爆破物品，確認安全后解除警戒。現場使用監控：火工品現場加工、裝填必須在安全員、押運員監控下，在指定地點進行。現場的臨時存放：現場必須配各雷管存放箱（防爆箱）、炸藥存放箱（防爆箱）。由爆破員和押運員看管、取用并直到退庫。

1.4.1 起爆順序

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

1.4.2 裝藥結構

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到要求深度，并將孔內泥污雜物吹洗干凈，然后進行裝藥。所有的裝藥炮眼均應堵塞泡泥，周邊眼的堵塞長度不得小于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。這種裝藥結構過去使用得較多，隧道周邊眼間隔裝藥時，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? 結束語

本文以西藏杰德秀隧道施工為背景，研究了隧道施工技術與質量安全管理措施，根據西藏杰德秀隧道高海拔、高裂度等復雜地質特點，分析影響質量安全的關鍵性技術。經過研究和論證，得到以下初步認識：

①復雜地質環境對隧道施工技術和質量安全管理提出了更高要求，研究復雜地質環境中隧道的施工技術和變形控制方法，對隧道施工質量安全管理尤其重要。同時，結合施工組織管理，利用超前地質預報、監控量測等手段，更能有效保證隧道施工的穩定可控。

②爆破技術是控制隧道施工質量安全的前提，采用合理的爆破方案是控制開挖輪廓線，保持隧道變形穩定的保障。對于已開挖面圍巖破碎未支護、出現流沙、流泥未經處理、有大量溶洞水及高壓水涌出，尚未處理等情況，要及時處理，防止出現質量安全問題。

③監控量測對圍巖支護體系的穩定狀態進行監測，為初期支護和二次襯砌參數的調整提供依據，是確保施工及結構運營安全、指導施工程序、順利施工管理的重要手段，是確保隧道質量安全管理過程中必不可少的施工程序。

④超前地質預報進一步查清隧道開挖面前方的工程地質和水文地質條件，當工程地質或水文地質條件出現變化時，能夠及時會同各方對施工方案進行討論，指導工程順利進行。

⑤初期支護對開挖后的圍巖進行及時封閉，防止圍巖暴露時間過長，控制圍巖的變形和松弛，充分發揮圍巖自身的承載能力，并和二襯共同形成結構承載荷載，在二襯施做前，初期支護是確保隧道施工質量安全的關鍵。

⑥超前支護增強圍巖自身的支護能力，確保隧道開挖施工過程中掌子面的安全和穩定，防止隧道開挖過程中出現坍塌、冒頂等現象，對控制隧道質量安全尤其重要。

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