竖井开挖支护施工安全风险分析及预防措施

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

两河口水电站左岸泄水建筑物系统工程共布置了6条竖井及1条斜井，竖井洞径为6.1m、5.6m，斜井洞径为7.1m，最大井深为159.09m。补气洞各竖井、斜井参数如下表1。

表1 补气洞各竖井、斜井参数

注：表中数据均为设计值。

2 施工方法简介

竖井采用“导孔→导井(溜渣井)+自上而下扩挖”的开挖方法。开挖前先在补气洞竖井部位分别形成反井钻机平台和在竖井下部洞室形成溜渣通道，采用反井钻机钻导孔，然后反拉形成导井(溜渣井)，待导井形成后自上而下扩挖成型，竖井扩挖后支护跟进。

3 安全风险分析

竖井施工因高度较高，施工作业和材料、人员的运输均需通过提升设备来完成，施工难度大，安全隐患较为突出，采用“头脑风暴法”搜集施工过程中可能存在的各类安全风险，主要有：

(1)开挖支护过程中遇到塌方、岩爆和掉块。其中塌方、岩爆、掉块可能导致人员伤亡、机械毁坏，造成一定的财产损失，属于重大危险；

(2)垂直提升设备安装和运行安全。可能导致机械故障、触电、高处坠落、物体打击等安全事故，属于重大危险；

(3)高处坠落和物体打击。可能导致人员伤亡、机械毁坏等安全事故，属于一般危险；

(4)爆破安全。可能导致塌方、人员伤亡、机械毁坏、有毒有害气体等安全事故，属于重大危险；

(5)地下水和洞内废气。可能导致机械故障、触电、有毒有害气体等安全事故，属于一般危险；

(6)风水电施工安全。可导致人员触电，机械故障，有毒有害气体等安全事故，属于一般危险；

(7)堵井安全。堵井疏通可能导致高处坠落，物体打击等安全事故，属于重大危险；

(8)上下交叉作业安全。可能导致高处坠落，物体打击等安全事故，属于重大危险；

(9)有毒有害气体。可能导致粉尘、有毒气体中毒安全事故，属于一般危险。

4 安全预防措施

为确保施工安全，针对上述可能发生的安全问题研究相应安全技术措施如下：

4.1 竖井开挖支护安全预防措施

(1)竖井扩挖支护施工前，仔细检查与竖井相连接的补气洞和下部洞室，将未按设计要求支护到位的尽快支护到位，确保周边洞段的稳定；

(2)竖井扩挖采用“自上而下”的顺序进行，扩挖前先对导井洞壁进行检查，撬除个别松散岩块，避免上部掉块威胁下方施工安全；

(3)竖井扩挖后认真进行危石撬除，及时按照设计要求进行系统支护，支护紧跟开挖工作面；

(4)竖井开挖前，及时对井口进行锁口锚杆支护；若井口成型较差，清除洞口松动岩块后采用混凝土进行体形恢复。井口段加固完成并确认稳妥后方可继续向下开挖；

(5)开挖过程中若遇不良地质洞段，采用“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法，开挖一个循环支护一个循环；对于稳定性很差的围岩，考虑采用超前支护，处理完毕确认安全后方可继续向前掘进；

(6)及时进行出渣作业，避免因渣料过多堵塞溜渣井口；

(7)支护施工时，喷头和注浆管前方不得站人；喷射作业的堵管处理，应尽量采用敲击法疏通，若采用高压风疏通时，风压不得大于0.4MPa，并将输料管放直，握紧喷头，喷头不得正对有人的方向；

(8)开挖过程中为了防止发生岩爆，加强超前地质探测，超前钻孔。严格控制装药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响并使开挖断面尽可能规则，减小局部应力集中发生的可能性。

4.2 垂直提升设备安全预防措施

(1)用卷扬机垂直运输时，上、下联系有明确的信号，如电铃、信号灯、对讲机等。司机要坚守岗位，严禁非操作人员操作；

(2)设过电流和失电压等保险装置及可靠的制动系统，设置防滑装置，运行过程中防止过卷、过速；

(3)安装调试和维护时，必须严格检查限位装置是否灵活可靠，当吊钩升至上、下极限位置时，应采用限位器以保证卷扬机运行安全；

(4)提升设备在正常使用前应进行静动负荷试验。其中静负荷试验按额定负荷的125%，起升离地面约10cm，持续10min结束后检查提升设备是否正常可靠；动负荷试验按额定负荷重量作反复升降试验，试验后检查提升设备的机械传动部分、电器部分和连接部分是否正常可靠；

(5)在额定荷载下，卷扬机额定速度实测值与其理论值之差，不得超过理论值的±5%，升降物料时的速度不应大于0.3m/s；

(6)操作人员必须经过专业培训，负责提升设备的操作、保养和日常维护，每次启动前应先检查卷扬机、吊点、吊篮等各部件有无异常现象；机身、井架是否固定牢靠；卷扬机的外露皮带、齿轮等传动滑轮是否符合要求；检查各项制动设备是否灵敏可靠，经检查试转合格后方准操作。在运行过程中，绝对禁止在超过额定负荷或额定合闸次数的情况下运行；

(7)将上、下限位的停止块调整后再起吊物体。在使用之前确认制动器状况是否可靠。限位器不允许当作行程开关反复使用；

(8)卷扬机吊篮停靠时，必须先将吊篮停靠安全闸打开，托住吊笼，确保吊笼不至坠落。吊篮顶部采用钢板制作坚固的防护板。

4.3 高处坠落和物体打击预防措施

(1)竖井施工时，设专职安全员进行巡视。做好井口防护工作，井周设置安全护栏、醒目的施工标志和安全警示牌，护栏下设封闭的挡板，防止物件或石块等滚落；

(2)竖井导井形成后，因故暂停施工时，应采用防护盖盖好井口，防止人员坠落。防护盖采用型钢及钢筋制作，做成能覆盖竖井直径的圆形；

(3)应保证洞内照明良好，停电时封闭作业面，禁止人员入内；

(4)井内电线必须采用安全可靠的新电线，严禁使用胶织线或花线。电工在竖井内作业时必须穿绝缘鞋和戴绝缘手套，并系好安全绳，防止电击坠落；

(5)洞内进行喷护作业时，严禁下方站人或放置设备，防止回弹料或混凝土掉块伤人或伤设备；

(6)竖井设置防坠器，作业人员系安全带。

4.4 爆破安全措施

(1)爆破安全严格按照《爆破安全规程》(GB6722-2014)执行；

(2)建立严格的盲炮处理制度，发现问题立即封锁现场，指派有经验的爆破人员进行排险；

(3)爆破警戒时设立明显的警示标志，安全警戒人员和作业人员必须佩带安全帽或袖标，通过口哨提醒人员设备撤离警戒区，防止发生意外；爆破完成经安全检查确认安全后方可开放交通。安全检查的内容主要包括：①有无盲炮及可疑情况；②有无残余炸药和雷管；③有无松动岩块；④支护有无损坏和变形。

(4)每次爆破完成后进行效果分析，总结经验，以便更好地控制爆破药量，取得更佳的爆破参数，在保证爆破效果的前提下，将用药量和震动减到最小。

4.5 地下水及洞内废气处理措施

(1)保持工作面干燥，遇围岩破碎、地下水丰富或活动频繁段应采用排水管妥善引排，并及时支护。在确保水能排出的情况下采用喷混凝土对壁面进行封闭，否则严禁封闭；

(2)建立可靠的通风系统，洞室爆破后立刻启动通风设备进行通风排烟，确保洞内空气清新、通视度高，洞内空气污浊时不宜进入作业；

(3)受施工条件限制，竖井施工无法采用“湿喷法”进行喷护，采用“潮喷法”进行喷护时，喷护作业人员在做好自身防护的同时，采取综合防尘措施降低粉尘浓度。

4.6 风水电施工安全措施

(1)用于竖井施工的风水电管线和其它管路固定于井壁，拉直并平行布置。照明亮度满足作业要求，安全可靠；

(2)施工作业时经常检查风水电管线的完好性，尽量避免撞伤或拉断。风水管线一旦被撞伤或拉断，应及时进行检修，检修时截断风源和水源，并悬挂“有人工作，不准送风(水或电)”的警告牌；

(3)施工现场用电设备应定期进行检查，接地保护、变压器等每季度测定一次绝缘强度，移动式电动机，潮湿环境下电气设备使用前应检查绝缘电阻，对不合格的线路设备要及时维修或更换，严禁带故障运行；

(4)电工操作高压电气设备回路时，必须戴绝缘手套，穿电工绝缘靴并站在绝缘板上，严禁非电工进行电气操作；

(5)施工照明线路一律使用绝缘良好的电缆线，严禁使用胶织线或花线。开关一律使用空气开关，并且设有漏电保护器；

(6)设置备用电源作应急用。

4.7 堵井预防措施

(1)减小循环进尺深度，减小一次爆破方量；

(2)按照规范要求有序溜渣，防止由于溜渣过快导致洞口堵塞；

(3)严格按照设计要求合理布孔装药，合理联网，按照“多打孔，少装药”原则进行爆破；

(4)及时调整和优化爆破设计，减少爆破大块率，控制爆破后石渣块度不大于导井直径的1/3，防止渣料块度过大堵塞导井；

(5)及时进行出渣作业，避免因渣料过多堵塞溜渣井口。

4.8 上下交叉作业安全措施

(1)竖井上部与主洞通信畅通(可以使用旗语、手势、手机、对讲机)，指令统一清楚，严禁无通行指令私自通行；

(2)安全指令统一清楚，通行人员、机械设备车辆在得到指令后再动作，严禁无指令私自通行；

(3)专人疏导通道交通，严禁无人指挥私自通行；

(4)安全员经常巡视竖井，观测竖井情况，密切联系相关人员，确保人员机械设备安全；

(5)在发现人员机械设备出现问题时，及时救助或通知现场管理人员；

(6)设置安全警戒标识，底部设置安全防护措施；

(7)竖井溜渣后，及时检查主洞防护措施并进行加固。

4.9 有毒有害气体预防措施

(1)配备有毒有害气体监测装置(如氡气检测仪)，一旦发现有毒气体，立即停止施工和疏散人员；

(2)洞内作业人员必须配戴防护口罩、面具等安全防护用品；

(3)做好地下洞室开挖过程的通风、排烟、除尘工作，确保空气质量；

(4)隧道内的空气成份，定期取样进行分析，发现有毒有害气体及时进行处理；

(5)对散发有害健康气体和粉尘的设备，采用密闭安装、通风吸尘和净化装置等措施。

5 结语

两河口水电站左岸泄洪建筑物系统竖井数量多、高度大，安全风险及隐患突出，为了保证施工安全可靠，在施工方法满足要求的前提下，组织了有关人员进行风险分析，并针对每一风险点制定了安全技术措施，从而使竖井施工中未发生任何安全事故，为后续类似工程提供经验，可在此基础上针对具体情况增加安全风险应对技术措施。