低瓦斯隧道施工安全風險與施工管理

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西西安 710119）

瓦斯是隧道工程在施工中面臨的危害源之一，可能會發生瓦斯燃燒、瓦斯窒息、爆炸等事故。瓦斯易引發工程狀況，由于失誤導致的瓦斯事故案例較多。在炭質頁巖軟弱圍巖地區建設期間，如果遇到瓦斯，危險系數會直線升高，工作人員將面臨較高的施工風險。

1 工程案例

《國家公路網規劃（2017-2030年）》新增的都勻至香格里拉國家高速公路（G7611）的首段是都勻至安順的高速公路，是貴州省《貴州省高速公路網規劃》中的關鍵組成，是西昌、昭通、六盤水安順等重要城市通往珠三角經濟區最近捷高速公路通道。

本項目第T11合同段起點樁號YK47+000/ZK47+000，起于毛尖隧道洞口，連續設置5 239.5 m特長隧道、428.5 m隧道穿越山體，出洞后設置廣家巖角大橋跨越山溝，至本標段終點YK53+410.887/ZK53+421.681。

都安公路路線全長6.411 km（以右線計），建設標準為雙向四車道，行車速度100 km/h，設計荷載公路Ⅰ級，路基寬度26 m，合同工期913 d，工程造價6.32億元。

2 主要風險

（1）炭質頁巖軟弱圍巖隧道開挖危險性較高；

（2）工程支護工作受到較大的壓力，支護設備易出現變形，增加施工難度，威脅施工人員的生命安全；

（3）該隧道工程區域穿越瓦斯儲存地層，在施工過程中，嚴格按照工程設計開展施工，工程施工的重難點主要是瓦斯施工安全[1]。

3 低瓦斯隧道施工安全風險施工管理措施

3.1 隧道支護

根據新奧法原理，軟弱圍巖隧道支護采用復合襯砌+復合襯砌的方式，由初期支護、二次襯砌組成。開挖隧道后，噴射混凝土、錨桿、鋼拱架等與圍巖密貼的初期支護，對圍巖起到約束作用，避免發生變形，基于變形監控量測結果進行二次襯砌。初期支護使用錨桿、噴射混凝土、鋼架構成，可組裝成聯合支護體系。

錨桿是初期支護的主要構件之一，在設計施工中非常關鍵。鋼架的作用：使噴混凝土可支撐圍巖；對噴射混凝土進行補強；作為超前支護的支點；錨桿、噴射混凝土起到初期支護的效果[2]。

3.2 瓦斯災害防治技術

針對瓦斯災害，在多方面實施有效的保障措施，提高施工安全。如設備選用、施工通風、施工方案等。施工工序如圖1所示，瓦斯濃度超標限值如表1所示。

圖1 低瓦斯隧道施工工序

表1 瓦斯濃度超標限值與處理措施 單位：%

3.3 隧道通風優化

隧道在施工過程中須保持通風，在隧道口放置風機，距離瓦斯通道30 m。通風方案設置為正洞壓入新鮮風，回風可以從輔助坑道內抽出，基于0.25 m/s風速設計施工通風。為了避免瓦斯聚集，應在局部瓦斯易積聚處安裝局扇，應自備電源、備用風機等，保障機械設備的工作狀態。

3.4 瓦斯監測

通過利用深空鉆探技術對掌子面前方的瓦斯參數進行探測，按照要求設計瓦斯隧道主洞，及時對瓦斯的相關系數進行檢測。

洞口段末端襯砌實施瓦斯檢測時，其檢測方式為人工檢測，洞內襯砌施工完成后，采用便攜式、固定式檢測機器，放置瓦斯自動報警儀；固定瓦斯檢測儀須距離洞口30 m，在掌旗面附近、易積聚瓦斯的襯砌臺車前后。采用24 h自動監測和人工監測。人工監測需要由瓦斯檢測人員在完成檢測工作后，詳細記錄相關數據，由專人統一管理自動監測報警儀，每半年必須檢定一次，保證儀器靈敏、可靠。

3.5 完善施工方案

（1）控制開挖進尺深度在0.75 m內，采用臺階法，應在開挖面積小、瓦斯溢出量小條件下進行施工。都安公路隧道工程采用臺階法開挖，臺階長度應控制在10～15 m[3]。

（2）加強各環節的項目監測工作，包括地表沉降變形、拱頂下沉、洞內水平收斂等項目，地表重要構造物附近需要設置觀測點，方便根據監測結果及時調整施工方案。

（3）采用壓入式通風，加強施工通風，在進行施工過程中，竹林寨隧道的施工方式為進口單向掘進，正洞采用壓入式通風。毛尖隧道進口在貫通第一個橫通道前，正洞的通風方式均為壓入式通風，將通道貫通后，會形成巷道式通風，在獨頭開挖地段實施局部壓入式通風。毛尖隧道正洞的通風方式為雙風路壓入式通風，斜井通的通風方式為巷道式通風。

開挖循環出渣通風后，進入掌子面前，應檢測瓦斯濃度，如果瓦斯濃度未超標可開展施工作業。如果探測出存在來源穩定的瓦斯氣體，應及時進行通風處理，避免瓦斯聚集，風速須控制在1 m/s以下，稀釋洞內瓦斯濃度低于0.5%。瓦斯隧道開挖結束后，將鋼架和噴射混凝土的部位架設，保障整體的穩定性[4]。

3.6 火源管理

洞內禁止火源進入，包括打火機、非防爆型手電筒、火柴、手機、其他電子產品等，洞口及洞口房附近20 m內禁止出現火源。瓦斯段洞口應配備安全檢查設備，在進洞前，檢查確認無火源方可進入。瓦斯段內禁止存放各種油類，需要及時處理，使用過的紙張、棉紗、布等均需要放置在專用的密封桶中。

3.7 設備選用

低瓦斯工區與非瓦斯工區的施工作業機械、電氣設備等應選擇防爆型設施，根據施工現場的瓦斯濃度檢測情況，如果比較嚴重，須使用防爆施工機械設備、照明設備等，采用礦用塑料電纜或鎧裝電纜等相關措施。

3.8 瓦斯事故與預防

（1）一旦發生瓦斯事故，應立即尋找事故原因、性質、范圍、位置、人數、洞內通風情況等信息，再制定相關的施工方案。

（2）瓦斯段發生塌方、冒頂等情況，塌方體上方的瓦斯排出方式應為局部通風，加強對塌方地段巖隙的監測，及時掌握瓦斯濃度變化。

（3）由于瓦斯爆炸引起的火災，不可停風處理，須控制風向、風量，電氣設備著火后，首先須切斷電源。

（4）對防火墻進行編號，設置警示牌，封閉火區之前，應確認火已熄滅。在啟封時，達到條件才可啟封，啟封火區時，逐漸恢復通風，應測定回風流的一氧化碳濃度，存在復燃情況，須及時封閉。火區啟封、初期恢復通風等工作應有專業工作人員開展，火區回風流經過的坑道，其工作人員需全部撤出。

4 結語

綜上所述，文章主要分析了都安公路工程的炭質頁巖軟弱圍巖低瓦斯隧道在施工中面臨的風險，根據該工程的實際情況提出處理措施，保證施工安全性，促進低瓦斯隧道施工的順利進行，為相關工程提供參考。