大縱坡斜井無軌出渣安全技術措施探討

趙 鋒

(山西路橋集團榆和高速公路有限公司，山西 太原 030012)

1 工程概況

本文以山西省中部一特長隧道1號斜井為例，該隧道送風井最大埋深411.6 m，排風井最大埋深394.8 m。洞內圍巖主要由Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級淺埋圍巖構成。送風井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.2%，最小坡度為-3%；排風井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.1%，最小坡度為-3%；線路每隔275 m進入一處緩坡段，中間緩坡平臺為25 m。1號斜井送風井內輪廓尺寸(寬×高)為6.5 m×6 m，排風井內輪廓尺寸(寬×高)為7.1 m×6.3 m。斜井采用鉆爆法開挖施工，鉆眼采用鑿巖機，洞身爆破采用毫秒微差非電起爆系統。Ⅳ級、Ⅴ級圍巖施工工法為上下臺階施工，Ⅲ級圍巖施工工法為全斷面施工。出碴采用無軌運輸方式，采用挖掘機扒碴、自卸汽車進行出碴。初期支護緊跟開挖面及時施作；仰拱及時跟進掌子面。

2 主要風險源及安全隱患

1)斜井圍巖地下水出水狀態整體為淋雨狀出水，整體造成斜井出渣道路相對濕滑，對出渣車的正常行駛造成極大的安全隱患。

2)斜井整體斷面較小，施工期間機械設備、二襯臺車的布設進一步壓縮了無軌出渣道路的寬度。

3)送風井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.2%，最小坡度為-3%；排風井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.1%，最小坡度為-3%；線路每隔275 m進入一處緩坡段，中間緩坡平臺為25 m。根據《公路隧道設計技術規范》[1]中12.3.3斜井無軌運輸時，不宜大于7°。本項目斜井坡度大，容易溜車，車輛無軌運輸存在較大安全隱患。因此必須采取相關技術措施以保證無軌運輸的安全性。

3 施工安全技術措施

3.1 反坡排水安全技術措施

斜井反坡排水將排水管及高壓風水管懸掛在人行道一側邊墻，掛設高度1.5 m，現場照明用電及施工用電設在排水溝相對一側，應盡量高掛，但距頂部的距離應不小于3 m，洞內照明燈具掛設縱向間距不大于15 m。

施工期間，在掘進方向的右側安裝兩條φ200 mm鋼管排水管路，正常水量時，只使用一條管路，另一條留作備用。管路每200 m設置一個止水閥和清淤孔，防止污水對管路或水泵造成損壞。洞口200 m以及洞外范圍內，排水管采取與高壓水管相同的保溫措施，避免因冬季氣溫低，將管路凍結。排水管路接入污水處理池，經處理后排放。

1)移動水箱內水泵選擇。

移動式水箱內裝設一臺MD200-50×5P多級離心式排水泵，該泵保證抽水能力達200 m3/h，揚程260 m，開挖過程中一臺正常使用，一臺留作備用。排風井設備配置同送風井類似。

2)水倉清淤。

采用5 mm鋼板加工一個上開口的水箱安放在農用車上。將高壓風管插入沉積有泥砂的水倉內，將泥砂與水攪拌，利用泥漿泵將泥砂吸入水箱，運至洞外渣場。

3)反坡排水安全要點及注意事項。

a.施工前，根據地勘設計文件和現場調查，確定豎井地下水的出水情況及涌水量，對應制定排水方案。施工中，應對豎井的出水位置、涌水量大小、水體補給情況，涌水變化規律，地下水水質成分等進行觀測試驗，并逐步完善排水方案。

b.配備足夠的備用抽水機，排水管路根據距離、坡度、水量、設備情況進行合理布置。

c.開挖中洞內大面積滲漏時，要采用鉆孔方法將水集中匯流引入排水溝。

d.在地下水發育的巖層中施工期間，在最前的開挖面上應布置超前鉆孔，并應有防涌水的安全措施。

e.大量的承壓涌水和有長期補給來源的地下水，如已查明水源方向，可以先挖泄水洞截流水源，針對斷層破碎地段中涌水，可采取減少水壓，降低地下水的措施。

f.注意排水的環境保護，對排出的水進行分析檢查，如含有有害物質應進行無公害處理，處理完畢再排入水溝，決不污染當地水源。

3.2 洞內安全部施工要求

設專人對斜井無軌出渣運輸線路進行監管，及時對出現破損的路面進行維修和養護。洞外路面及洞內的底板、調平層面需進行防滑處理，作為路面要確保底板、調平層面施工質量，確保不出現坑洼。在斜井二襯完工段及非施工作業地段，嚴禁存放施工材料、機具設備和其他各類雜物。在斜井施工作業地段，嚴禁隨意堆放和放置各類雜物，保證出渣車輛運行安全暢通。

3.3 無軌出渣安全防溜墩設置

隧道1號斜井從洞口至斜井風機房之間，每隔一定距離(100 m～300 m)設置防溜墩，本項目防溜墩采用砂袋與廢舊輪胎組合而成，防溜墩設置距離結合斜井縱坡以及洞身整體長度，同時兼顧斜井緩坡段的位置。防溜墩按照長×寬×高=5 m×2.5 m×2 m進行設置，防溜墩高度不小于車輛輪子高度的2/3，設為2 m。前方采用兩個輪胎固定；后方采用工字鋼和鋼板作為支撐，將4根1.5 m長的Ⅰ18工字鋼按照0.625 m的間距牢固地焊接在250 cm×100 m×2 cm(長×寬×厚)的鋼板邊緣，要求工字鋼與鋼板相互垂直，工字鋼與沙袋之間設置一張尺寸為2.5 m×1.5 m的1 cm厚鋼板，使后方支撐力可以均勻傳遞給前方沙袋。并用4根1.41 m長Ⅰ18工字鋼作為支撐，支撐一段焊接在豎起Ⅰ18工字鋼上，一段與2 cm厚鋼板牢固焊接，要求支撐與鋼板夾角為45°。下方鋼板間隔50 cm呈梅花形布置錨桿(22螺紋鋼)，錨固深度不低于30 cm。并鋪設30 cm厚砂于防撞墩前端，厚砂設置于洞身下行方向右側且長度不少于5 m，防溜墩主體由沙袋堆碼形成，并加設廢舊輪胎于出渣車溜車方向一側，達到緩解出渣車沖擊的作用。由于1號斜井坡度較陡，需每隔一定距離設置避車洞，防止車輛長時間處于制動狀態，從而造成溜車事故。防溜墩布置示意圖見圖1。

3.4 設置安全躲避硐室

根據斜井洞身掘進情況以及斜井無軌出渣施工安全狀態在洞身每隔一定距離設置躲避硐室。

1)斜井躲避硐室施工采用工字鋼梯形支護。2)躲避硐室斷面上寬下窄,凈高大于2.5 m，凈斷面積大于3.5 m2。3)支護形式：工字鋼梯形支護，并掛鋼筋網片噴射混凝土封閉加固。4)斜井躲避硐室要求深度大于1.5 m，并架設不少于3榀工字鋼支撐，鋼拱架間距不大于500 mm。5)根據斜井洞身掘進情況以及斜井無軌出渣施工安全狀態，斜井躲避硐室在洞身施工方向左右錯落布設。

3.5 車輛及出渣車司機安全管理

實行“三定”(定車輛、定駕駛人、定工作內容)對無軌運輸出渣車及各類運輸車輛進行管理、履行“三包”(包修理、包使用、包管理)管理制度，執行“三不超”(不超速行駛、不超載運輸、不超時駕駛)的規定。每次出渣班完成出渣作業后嚴格履行交接班制度，專職司機填寫出渣車交接班記錄。同時必須按規定對出渣車進行各類維修保養，并做好相關維修保養記錄。

針對無軌運輸出渣車駕駛人員必須嚴格執行“五不開”(無駕駛證不開、無調度指令不開、身體有病不開、車輛不達標不開、交接班前有飲酒不開)的規定。出渣車駕駛人員必須由駕駛經驗豐富且具備有效駕駛資格證書的司機擔任，出渣車駕駛人員須服從斜井施工現場當班管理人員指揮，作業期間不得擅離調崗、離崗。

3.6 隧道內行車安全管理

斜井無軌運輸出渣車行駛期間對運輸車輛的行駛速度必須進行嚴格限定，具體行駛速度規定如表1所示。

表1 車輛行駛速度參數表

3.7 斜井無軌運輸洞內外安全聯絡措施

1)無軌出渣車輛從洞內上行以及進入斜井洞口時,均需聽從斜井洞口值班人員和安全管理人員的指揮。

2)車輛及施工人員進入斜井洞口前，應接到斜井洞口值班人員通知，確認斜井無上行車輛通過時方可通行。

3)斜井內發出車輛上行信號時，斜井洞口值班人員應確保斜井洞口各類車輛停放于洞口出渣便道外側2 m以外，不得影響斜井內運輸上行車輛的行車安全。

4)車輛在斜井隧道口發生故障時，駕駛員應立即設法將車輛移出斜井洞口限界(距洞口運輸便道外側不少于2 m)，確實無法移出的，需立即采取防護措施，并立即通知斜井內部出渣車輛以及洞口值班人員。

5)斜井洞口值班指揮人員由項目部安全部負責培訓，考試合格后方可上崗。同時安全部應對斜井無軌運輸洞內外安全聯絡設施進行定期檢查維護。

3.8 其他安全措施

1)作業人員配備反光馬甲，進出隧道按規定穿好防護服。洞口值班室配有多余反光服，各級檢查人員進入現場先在值班室進行登記，由值班人員發放反光服，并確認斜井在無車輛通行情況下進入隧道。出洞時再次在值班室登記，由值班人員回收反光服，以便重復使用。

2)豎井無軌運輸道路應保持平整，無坑洼和積水。

3)豎井出渣道路打滑時，采取鋪設防滑沙等防滑措施。出渣車行駛期間禁止急轉方向盤、非必要剎車、超車；如有車輛拋錨需要牽引時，應停止其他工序作業并采取有效的安全措施，并派安全員現場指揮。

4)禁止在斜井內溜車發動車輛、掛空擋滑行；在斜井內非必要不停車，如需停車時應采取停車制動。

5)運輸設備應定期檢修，特別是剎車止動裝置必須靈活可靠，每天必須在操作前幾天進行檢查，如果發現問題，必須及時修復。

6)運輸設備長距離、大坡道運輸時，其制動、轉向系統及安全性設備必須完好無損，應定期檢查其可靠性。

7)嚴禁運輸車輛超速行駛，嚴禁同類車輛超車。豎井內的各種車輛必須為出渣運輸卡車讓路。

8)當運輸車輛發生故障，無法在大坡道上行走時，應全開車內安裝的制動燈和警示燈，并采取防滑安全措施；同時，應位于車體的前部和后部30 m外設置醒目的安全警示標志，并采取防護措施。

9)為保證施工人員及車輛運輸安全,建議參考《煤礦安全規程》第二十二條的相關規定,并結合現場施工具體情況在1號斜井內間隔一定距離設置躲避硐室。

10)斜井洞內外設置的各種安全設施及警示標志、標牌應符合下列規定:

a.洞外距離洞口一定位置應設限高標志。洞內各種作業平臺必須滿足最小限界要求，并設置明顯的警示標志。

b.在洞內的集排水設備、二襯施工臺車、躲避硐室處應設置防撞隔離欄并在上述位置前方安置閃光紅燈警示。

4 安全技術總結

大縱坡斜井在無軌出渣過程中由于現場施工條件復雜，斜井洞身斷面小，洞身整體縱坡較大等因素在施工過程中極易發生溜車、車輛碰撞等安全事故。為應對斜井無軌出渣安全事故需對斜井無軌出渣進行正確的安全評估，制定合理的專項安全技術措施，同時在專項安全技術措施實施過程中加強監管，根據監管情況，隨時調整優化專項安全技術措施，從而為大縱坡斜井工程實現確保安全、保證工期并實現建設項目總目標提供相應的技術保障。