隧道新型智能逃生管道設(shè)備在隧道施工安全管理中的應(yīng)用

唐海雪

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，建設(shè)施工技術(shù)不斷提高，我國隧道施工工程日益增多，由于隧道工程的特殊性，地質(zhì)條件、水文條件、施工條件等方面的因素影響，隧道施工安全事故屢見不鮮，最為常見的就是坍塌關(guān)門事故，大部分事故均因?yàn)槎磧?nèi)逃生管道設(shè)置不及時、不到位導(dǎo)致了人員傷亡。項(xiàng)目通過采用特長隧道智能逃生管道，配備自行式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)逃生管道快速推進(jìn)，減少人員及機(jī)械使用，讓逃生管道的擺放和推進(jìn)更加方便快捷，減少時間，提高效率;同時，采用液壓升降和高減震緩存機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)二襯→仰拱→掌子面的自由行走，當(dāng)遇到緊急情況時，可大大降低逃生管道的變形，確保逃生管道通行順暢，減少人員傷害，加強(qiáng)長特大隧道安全事故中的安全逃生與自救能力，進(jìn)一步保障一線施工人員生命財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：新型智能逃生管道設(shè)備;安全管理;隧道施工;經(jīng)濟(jì)效益

1 工程概況

汶川至馬爾康高速公路地處四川盆地西北邊緣與青藏高原東部交錯接觸帶，起于汶川縣城以南鳳坪壩，路線沿國道G317線走廊按沿溪線布設(shè)，其中，獅子坪隧道為汶馬高速公路主要控制性工程之一，該隧道全長13.156公里，本項(xiàng)目承擔(dān)隧道中部4.952公里的施工任務(wù)。由于本隧道地處米亞羅區(qū)域性大斷層，屬于地震活動頻繁區(qū)域，地質(zhì)條件復(fù)雜。巖層以炭質(zhì)千枚巖為主，工程安全管控壓力非常大，為提高隧道安全管理效率及應(yīng)急救援能力，降低事故救援難度及成本，項(xiàng)目通過改良、優(yōu)化逃生管道布設(shè)手段，提高逃生管道的實(shí)用性等方面，加強(qiáng)長特大隧道安全事故中的安全逃生與自救能力，進(jìn)一步保障一線施工人員生命財產(chǎn)安全。

2 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)有的隧道逃生管道安裝全靠人工進(jìn)行搬運(yùn)和安裝，安裝效率低、安裝質(zhì)量差、人工勞動強(qiáng)度高、安全可靠性和智能化程度均低;目前，暫未未發(fā)現(xiàn)用于隧道緊急逃生的新型智能逃生管道設(shè)備，現(xiàn)有技術(shù)存在以下四大缺點(diǎn)：

2.1 安裝效率低

現(xiàn)有的隧道逃生管道全靠人工進(jìn)行搬運(yùn)和安裝，由于逃生管道材質(zhì)均為無縫鋼管，管節(jié)比較沉重，洞內(nèi)施工作業(yè)空間有限，搬運(yùn)速度慢，安裝效率低。

2.2 安裝質(zhì)量差

現(xiàn)有的隧道逃生管道全靠人工進(jìn)行搬運(yùn)和安裝，安裝隨意性較大，安裝偏距也較大，尤其是隧道仰拱施工段落，因仰拱開挖造成地面高差較大，人工安裝根本無法保證逃生管道的同軸度，進(jìn)而無法保證逃生管道通行順暢，影響緊急情況下逃生速度。

2.3 管道易變形腐蝕

現(xiàn)有的隧道逃生管道由于直接放置在洞內(nèi)地面上，地面雨水和泥漿較多，易發(fā)生化學(xué)腐蝕，影響管道壽命;而且底部沒有安裝減震裝置，當(dāng)隧道突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害掌子面或初期支護(hù)坍塌時，逃生管道變形嚴(yán)重，無法保證通行順暢，易造成人員滯留。

2.4 人工勞動強(qiáng)度高

現(xiàn)有的隧道逃生管道全靠人工進(jìn)行搬運(yùn)和安裝，由于逃生管道材質(zhì)均為無縫鋼管，管節(jié)比較沉重，易造成工人身體疲勞，工人的勞動強(qiáng)度高。

基于以上缺點(diǎn)，特發(fā)明了一種用于隧道的新型智能逃生管道設(shè)備，相比現(xiàn)有的人工安裝方式，具有安裝效率高、安裝質(zhì)量好、人工勞動強(qiáng)度低、洞內(nèi)施工環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、施工安全風(fēng)險小等特點(diǎn)，大大提高了隧道初期支護(hù)鋼拱架安裝的整體效果，防止了質(zhì)量通病，節(jié)省了施工工期，降低了人工成本，具有很高的應(yīng)用價值。

3 適用范圍

本論文適用于各類隧道施工工程過程中安全管理，廣泛應(yīng)用于隧道掌子面至二襯施工段落，在施工作業(yè)過程中因突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害造成掌子面或初期支護(hù)坍塌時，為施工作業(yè)人員緊急逃生撤離提供安全可靠的生命通道，保證了生命財產(chǎn)安全，在隧道施工作業(yè)過程中具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

4 隧道新型智能逃生管道設(shè)備優(yōu)點(diǎn)

本發(fā)明一種用于隧道的新型智能逃生管道設(shè)備，因其具有安裝效率高、安裝成本低、人工勞動強(qiáng)度低、智能化程度和安全可靠性高、使用壽命周期長等特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下六個方面：

4.1 安裝效率高

通過采用特長隧道智能逃生管道，配備自行式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)逃生管道快速推進(jìn)，減少人員及機(jī)械使用，讓逃生管道的擺放和推進(jìn)更加方便快捷，減少了安裝時間，提高了安裝效率。

4.2 安裝成本低

通過采用新型智能逃生管道設(shè)備，配備自行式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)逃生管道快速推進(jìn)，減少人員及機(jī)械使用，大大節(jié)約了安裝成本。

4.3 人工勞動強(qiáng)度低

該新型智能逃生管道設(shè)備全靠電機(jī)驅(qū)動前進(jìn)，只需人工控制前進(jìn)方向和擺放位置，無需高強(qiáng)度勞動作業(yè)，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度。

4.4 智能化程度高

該新型智能逃生管道設(shè)備通過采用液壓升降裝置，可實(shí)現(xiàn)二次襯砌→仰拱→掌子面的自由行走，克服仰拱施工地面高差大的影響;通過采用自行式驅(qū)動裝置，可實(shí)現(xiàn)自由伸縮行走，智能化程度高，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。

4.5 安全可靠性高

該新型智能逃生管道設(shè)備通過采用高效減震裝置，當(dāng)隧道突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害掌子面或初期支護(hù)坍塌時，可大大降低逃生管道的變形，確保逃生管道通行順暢，減少人員傷害。

4.6 使用壽命周期長

該新型智能逃生管道設(shè)備通過輪胎行走，與洞內(nèi)地面不直接接觸，磨損和腐蝕程度均較慢，大大提高了逃生管道的使用壽命。

5 隧道新型智能逃生管道設(shè)備主要組成裝置及運(yùn)作機(jī)理

5.1 自行式驅(qū)動裝置

首先，通過調(diào)速電機(jī)（7）帶動小皮帶輪（13）轉(zhuǎn)動，小皮帶輪（13）通過電機(jī)皮帶（9）帶動大皮帶輪（11）轉(zhuǎn)動，大皮帶輪（11）通過傳動軸（10）帶動自鎖輪胎（12）轉(zhuǎn)動，進(jìn)而牽引上部的無縫鋼管三（4）向前移動，無縫鋼管三（4）伸出長度到達(dá)設(shè)計(jì)長度后，利用銷軸將無縫鋼管三（4）和無縫鋼管二（3）上的定位孔（19）連接，然后帶動無縫鋼管二（3）向前移動，無縫鋼管二（3）伸出長度到達(dá)設(shè)計(jì)長度后，利用銷軸將無縫鋼管二（3）和無縫鋼管一（1）上的定位孔（19）連接，進(jìn)而帶動無縫鋼管一（1）向前移動，從而實(shí)現(xiàn)整個逃生管道向前自動行走，快速到達(dá)指定擺放位置。

5.2 高效減震裝置

將減震彈簧（18）分別與無縫鋼管下部的緊固套（2）底座和減震器底座（15）連接，外部分別安裝上下兩個減震套筒（6），防止減震彈簧（18）產(chǎn)生橫向偏位，上下兩個減震套筒（6）分別與緊固套（2）底座與減震器底座（15）焊接牢靠，當(dāng)隧道突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害掌子面或初期支護(hù)坍塌時，高效減震裝置可大大降低逃生管道的變形，確保逃生管道通行順暢，減少人員傷害。

5.3 液壓升降裝置

液壓升降裝置將液壓升降桿（14）分別與減震器底座（15）和電機(jī)底座（8）連接，通過調(diào)節(jié)液壓油壓力來控制液壓升降桿（14）的升降高度，確保無縫鋼管的同軸度保持一致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二襯→仰拱→掌子面的自由行走。

5.4 定位裝置

在無縫鋼管一（1）、無縫鋼管二（3）、無縫鋼管三（4）的管壁上分別設(shè)有定位孔（19），當(dāng)無縫鋼管的伸出長度到達(dá)設(shè)計(jì)長度后，利用銷軸將相鄰無縫鋼管上的定位孔（19）連接，避免無縫鋼管發(fā)生滑脫現(xiàn)象。

5.5 緊固裝置

主要通過緊固套（2）和緊固螺栓（16）與無縫鋼管管壁連接牢靠，防止無縫鋼管向前移動的過程中，緊固套（2）與無縫鋼管管壁產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，影響無縫鋼管的向前移動。

5.6 自鎖裝置

當(dāng)逃生管道到達(dá)指定擺放位置后，通過自鎖輪胎（12）立即將輪胎鎖住，防止逃生管道滑移，確保其處于安全狀態(tài)。

5.7 法蘭連接裝置

當(dāng)隧道圍巖較好，掌子面與二襯安全步距增大，而單臺逃生管道設(shè)備總長無法滿足施工作業(yè)要求時，可以通過法蘭盤（5）接長逃生管道長度，并利用螺栓將法蘭螺栓孔（17）連接牢靠，確保隧道逃生安全可靠。

5.8 主要組成裝置

隧道新型智能逃生管道主要由自行式驅(qū)動裝置、高效減震裝置、液壓升降裝置、定位裝置、緊固裝置、自鎖裝置、法蘭連接裝置七大部分組成，具體結(jié)構(gòu)圖如下：

1.無縫鋼管一;2.緊固套;3.無縫鋼管二;4.無縫鋼管三;5.法蘭盤;6.減震套筒;7.調(diào)速電機(jī);8.電機(jī)底座;9.電機(jī)皮帶;10.傳動軸;11.大皮帶輪;12.自鎖輪胎;13.小皮帶輪;14.液壓升降桿;15.減震器底座;16.緊固螺栓;17.法蘭螺栓孔;18.減震彈簧;19.定位孔。

6 效益分析

項(xiàng)目通過對該逃生管道的應(yīng)用，提高了洞內(nèi)逃生管道的擺放時間和效率，提升了一線施工人員應(yīng)急逃生和自救能力，提高了項(xiàng)目災(zāi)害預(yù)防能力，保障了項(xiàng)目的安全生產(chǎn)，降低了項(xiàng)目成本，為汶馬高速公路的建設(shè)做出了安全貢獻(xiàn)。

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過對特長隧道智能逃生管道的應(yīng)用，有效減少了人工和機(jī)械的投入，預(yù)計(jì)到本項(xiàng)目結(jié)束，能減少人員成本約33萬元，能減少機(jī)械使用及油耗約15萬元。

6.2 安全效益

項(xiàng)目通過對該援救成果的應(yīng)用，提高了項(xiàng)目災(zāi)害預(yù)防能力和施工人員的應(yīng)急逃生、自救能力，有效保障了項(xiàng)目施工安全，為項(xiàng)目安全生產(chǎn)提供了有效支撐。

6.3 社會效益

本工程為海威公司在建項(xiàng)目中最長的隧道，在四川省為第二長公路隧道，如果能夠成功該課題成果推廣出去，將會對相鄰標(biāo)段、相鄰在建項(xiàng)目及類似施工項(xiàng)目的安全生產(chǎn)提供有利幫助，品牌效益巨大。

6.4 綜合效益

無論是從當(dāng)前安全生產(chǎn)工作的需求，還是從安全的長遠(yuǎn)發(fā)展來看，以人為本是施工生產(chǎn)的重中之重，也是國情國策，該研究成果既能有效保障一線施工人員的生命安全，提高應(yīng)急避險和自救能力，同時能為項(xiàng)目節(jié)約部分成本，綜合效益顯著，值得大力推廣使用。

7 總結(jié)

通過對高原特長隧道災(zāi)害防治及應(yīng)急逃生研究成果的應(yīng)用，提高了洞內(nèi)逃生管道的擺放時間和效率，提升了一線施工人員應(yīng)急逃生和自救能力，提高了項(xiàng)目災(zāi)害預(yù)防能力，保障了項(xiàng)目的安全生產(chǎn)，降低了項(xiàng)目成本，為汶馬高速公路的建設(shè)做出了安全貢獻(xiàn)，取得了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，并培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的隧道安全管理人才。

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