浅谈高速公路低瓦斯隧道的施工管理

鲁鹏涛

（中国水利水电第十工程局有限公司， 四川 成都 610000）

营山至达州高速公路泡桐岩隧道，左洞长 1496m，右洞长 1507m，设计为双向四车道。隧道围岩等级为IV、V级，根据地勘资料穿越地层为非煤系地层，但下部有煤层，有少量天然气或瓦斯顺构造裂隙上升至隧道洞身，储存在裂隙中。因瓦斯具有较强的隐蔽性和不可预见性，施工不当极易发生爆炸而造成重大的经济损失，甚至人员伤亡。因此，加强施工中的隧道瓦斯管理显得尤为重要。

1 瓦斯监测

瓦斯监测采用自动和人工监测相结合的方式，并建立相关的预警机制，具体内容为：当隧道内的内瓦斯浓度小于0.3%的时候可以开展施工，但是当这个浓度到达0.4%的时候可以自动报警，而此浓度到达0.5%的时候则需要工人立刻停止施工，并且立即开展通风处理。一般情况下，主要于隧道洞口处设置隧道自动监测管理控制中心，同时在隧道的掌子面以及人行通道、车行通道等部位设置一些瓦斯探头，同时每天坚持 24h对瓦斯的浓度进行监测，从而对施工人员的安全提供保障。人工监测是专职瓦检员使用光干涉瓦斯检测报警仪，重点监测掌子面及其附近20m处、防水板背后、车/人横通道处、不同断面交界处等容易积聚瓦斯的地方。

1.1 建立自动化监测系统

本隧道为低瓦斯隧道，选用 KJ90NA型安全监控系统。在洞口设置隧道管理控制中心，在洞内安设CH4、H2S、CO、CO2、风速、开停传感器等，测定洞内CH4、H2S、CO、CO2浓度、风速等参数，以及通风机的开关情况，并将信息传送至管理中心进行分析处理。

1.2 人工检测

(1) 检测方式：每班的专职瓦检员携带光干涉式瓦检仪和四合一气体检测仪负责巡回检测整个隧道瓦斯气体浓度及气体有毒有害气体浓度。

(2) 检测频率：当瓦斯浓度在0.5%以下时，安全检验人员需要每间隔2h对瓦斯浓度进行检测1次；但是当隧道中瓦斯的浓度高于0.5%的时候，安全检查人员则需要立刻对隧道施工现场的复杂人员进行传达，并且指导现场施工人员的疏散。不仅如此，瓦斯安全检验人员在管理过程中，需要在隧道打眼与爆破之前、爆破之后对掌子面区域的瓦斯浓度甲乙检测，同时还要安排隧道施工的班组长、安全员以及放炮员实施爆破操作，期间严格按照相关规定、流程进行。

(3) 检测的部分：主要包括开展掌子面开挖施工期间、初期支护施工期间、仰拱开挖以及混凝土施工、立模等施工期间、电缆沟施工、车/人行横通道施工等)；瓦斯可能渗出的地点(地质破碎地带、地质变化地带、裂隙发育的砂岩等)；在掌子面进行超前钻孔前，在附近检测瓦斯浓度。

2 加强通风

2.1 通风系统

隧道通风方式采用压入式，隧道掘进工作面独立通风。隧道需要的风量，根据爆破排烟、同时在洞的最多人数以及进洞深度的需要分别计算，采用其中的最大值。在开展隧道施工的过程中需要内部需要时刻保持通风，尤其是对瓦斯容易集中的地方加强通风。在施工期间如果涉及停电、设备检修的时候，施工人员需要及时退出隧道，并将电源立刻切断，以保障大家的安全。

2.2 通风设备

(1) 压入式通风机装设在距离洞口30m处。压入式通风机是在洞口安装主风机将新鲜空气压入，新鲜空气由正洞流入，将洞内正洞的污浊空气挤出洞内，形成循环风流。通常情况下，隧道内的通风机电源需要设置两路，同时还需要配上风电闭锁这一装置，这样一来如果施工期间存在一路电源停电的情况，而另一路电源则可以在一刻钟内连接上，从而确保隧道中的风机正常工作，备用电源采用 2台250Kw柴油发电机。

(2) 在掌子面施工区域内实施局部通风，可以按照通风机并配备专业的开关、线路、风电闭锁等，而风带可以实施抗静电以及阻燃，当掌子面的距离不低于15m的时候百米内的漏风率需要低于2%。

3 施工管理

3.1 洞口监防措施

(1) 隧道口封闭方式

在瓦斯隧道施工过程中确保施工人员、设备与隧道的安全，隧道口外20m范围内采取围栏进行隔离，围栏高 2m，围栏长 200m。所有施工人员经过安保检查合格后才能进入到隧道内，外来人员严禁进入隧道。并且禁止在洞口、通风机周围20m范围以内或洞内使用明火、吸烟。

(2) 设置检查站及物品存放室

隧道洞口设置安全检查岗，检查岗实行 24h值班，严格洞口检查制度，严防外来人员翻围栏进入洞内引发意外；检查站设置私人物品存放室，所有进洞人员把打火机、火柴、香烟、手机等严禁带入瓦斯洞内的物品放入物品存放箱内，并妥善保管；人员进洞前登记，人员出洞后销号。

(3) 隧道内瓦斯浓度监控视屏

为确保能够在隧道进尺过程中及时发现瓦斯的存在，根据瓦斯的性质科学地设计和布置安装瓦斯监测系统与洞口视屏。洞内瓦斯监测系统与洞口瓦斯浓度监控视屏相接，洞口视屏随时公布洞内的瓦斯浓度，使监控人员有效掌握洞内瓦斯状况，并及时的作出决策及处置。

(4) 严格瓦斯监测记录制度

瓦斯员每班监测的瓦斯浓度数据如实填写在瓦斯监测记录上和洞口瓦斯通报视屏上，发现异常情况立即报告安全负责人与项目负责人。

3.2 关于施工的用电分析

(1) 分析供电的相关设计

在桐岩隧道中，供电方案主要采取双电源方案，具体就是公用的电网、自备的发电站采取双电源方案，期间以2台型号为250KW的柴油发电机作为备用电源，同时对于安装备用电源自动切换设备，以保证电源的正常运行。当公用电网发生故障或者停电时，自备电源能够正常供电，近而保证隧道施工的正常进行。而自备发电机只能供应瓦斯检测设备、照明设备、风机的使用，当出现公用电网停电时，隧道内所有施工全部停止。当采用压入式通风，隧道内供电采用单电源线路，当采用压入与压出通风时，隧道内使用双电路供电线路，以确保隧道安全。对在隧道内使用的局部通风机和施工附近使用的电气设备，需要装备风电闭锁装置，当局部通风机停止运作时，能够自动快速切断通风机电源。

(2) 电气设备

洞口至开挖面的电缆全部使用不延燃橡套电缆，电缆与电气设备的连接采用防爆型接线盒；洞内配电设备及照明电器全部采用防爆型，并做到“三专”、“两闭锁”，即专用防爆变压器、专用开关、专用供电线路和瓦斯浓度超标时与供电的闭锁、局部通风与供电的闭锁，以保证瓦斯隧道安全施工；洞内的高、低压配电箱全部采用防爆型，低压配电箱必须具有断相、短路、漏电和接地保护功能；供电系统在局部通风机和开挖工作面的电气设备设风电闭锁装置。当局部通风机停止运转时，立即自动切断局部通风机供风区段的一切电源，保证“风电”闭锁。

(3) 施工照明

供电采用动照分供法，照明供电从洞外低压变压器专用电缆单独引出；分路动力开关与照明开关分别设置，照明线路接线接在动力开关的上侧；工作面、防水板铺设和二次衬砌施工等作业平台处及未施做二次村的地段的移动照明，均采用具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置，电压不大于127V，用分支专用电缆，防爆接线盒接入防爆照明灯具；洞内照明器材及开关全部使用防爆型，已衬砌地段的固定照明灯具，采用ExdII型防爆照明灯；开挖工作面附近的固定照明灯具，采用EXdI型矿用防爆照明灯；移动照明使用矿灯，并配置专用矿灯充电装置。

(4) 瓦斯自动检测报警断电装置

隧道内敷设监控信号电缆，掘进掌子面紧跟安设甲烷、风速传感器等进行实时检测。局部通风机监控采用1～5mA电流型设备开停传感器，按模拟信号处理。当瓦斯浓度≥0.4%，传感器发出报警；当瓦斯浓度≥0.5%或局部通风机停电，或风速＜0.5m/s时，监测分站发出控制信号实现断电；当瓦斯浓度＜0.5%且通风机恢复供风时，停止控制信号，解除闭锁，供电方可恢复。

3.3 施工措施

(1) 钻孔施工

根据瓦斯隧道的施工要求，确定隧道采用台阶法开挖。钻孔前，在掌子面附近20m进行通风，通风后检测瓦斯浓度小于0.5%时方可进行钻孔作业。钻孔时先开水、后开风以封闭粉尘，停钻孔时先关风、后关水，避免产生火花造成安全事故，钻孔全部采用湿式钻孔，严禁打干钻。

1.2调查方法:一是到追栗镇卫生院看病的农民病人及家属随机抽取调查。二是赶集天到街头随机抽取赶集的农民调查。三是随机抽取两个自然村入户调查。自行编制《农民无偿献血知晓率调查表》,调查内容包括:一般资料(年龄、性别、文化程度);有无献血史;无偿献血的认知;无偿献血的好处;献血对身体是否有无害;血液生理知识;无偿献血的相关政策;

(2) 炸材选用

隧道为瓦斯隧道，开挖爆破炸药使用煤矿许用 3号抗水煤矿粉状铵锑炸药，安全等级不低于二级，雷管使用延时130ms以内、段位1～5段的8号覆铜壳煤矿许用毫秒延时电雷管，起爆线使用多股软质铜芯线，起爆器使用 200型防爆起爆器。

(3) 爆破作业管理

爆破作业严格按照“一炮三检”制度进行；隧道爆破前后雷管、炸药数量要及时清点、回收入库，并做好雷管与炸药回收数量记录；瓦斯工区爆破点20m以内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%，车辆、碎石或其他物体阻塞开挖断面不得大了1/3；隧道打孔、装药、封堵和放炮符合瓦斯防爆的有关规定，严禁采用明火放炮；装药前清除炮孔内的煤粉或岩粉，不得冲撞或捣实；爆破后，待工作面的炮烟被排除，爆破工、安全员、瓦检员必须首先检查爆破现场，检查通风、残炮、瓦斯浓度、煤尘、隧道安全情况等。

(4)通风安全的要求

隧道在施工过程中，为了防瓦斯浓度超标，导致发生爆炸等安全事故的发生，首先，需要定期加强对瓦斯浓度的检测，其次，还需要加强通风，降低瓦斯的浓度。为了防止由于通风不足而引起层状瓦斯的积聚，通风采用2*110kW轴流通风机压入式 24h通风。为避免由于风筒损坏而供风受到影响，对洞内再使用的风筒进行更换处理。

(5) 隧道开挖后的封闭

隧道爆破开挖后，隧道围岩会出现较多细小裂缝，瓦斯会从这些裂缝溢出，而造成瓦斯浓度加大，为有效避免瓦斯浓度增加，施工时及时对掌子面进行混凝土封闭，喷混凝土达到封闭瓦斯溢出通道。

(6) 临时停工要求

隧道出现临时停工时其工作面不停止通风，否则必须切断电源，设置围栏和警示标志，禁止人员进入洞内，并向现场负责人报告。当停工的工作面内瓦斯浓度超过规定不能立即处理时，必须予以封闭。恢复己封闭的停工工作面时，必须事先排除隧道内积聚的瓦斯。

(7) 瓦斯检测

每班人工瓦斯检测结果应及时上交瓦斯监控中，由值班瓦斯监控员对人工检测结果与自动监控系统相应位置、时间的自动监控值进行比对，并填写光学瓦斯检测仪与甲烷传感器对照表，两种方式相互验证，发现异常应及时查明原因。瓦斯检测和监测记录保持连续性、完整性，分类建档，专人负责。

4 结束语

泡桐岩隧道经过以上的措施改进与施工管理，实时的监测隧道中的瓦斯浓度，做到绝对的谨慎，工程得以顺利开展，在保证安全的前提下，稳步推进泡桐岩隧道的施工，取得了一定的经济效益，并促进工程项目的积极性发展。在施工过程中，不断分析与探讨，总结特点与经验，并积极主动地采取针对性地改进措施，从而实现对隧道施工全过程的监督与管理，确保隧道工程的整体施工安全与质量，为营达高速公路的稳步推进提供保障。