浅析溶洞取水洞内施工安全管理

何安弟，韩 彦，练长青

（重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队，重庆401121）

该溶洞取水项目洞内施工的主要内容为人行检修钢扶梯和暗河集水井。溶洞位于重庆市巫溪县红池坝景区，发育于三叠系上统的嘉陵江灰岩中，洞口海拔1736m。溶洞竖井西侧由地表的沟渠季节性水流冲刷形成的地表河道，河道沿谷底蜿蜒分布，丰水季节水量极其巨大。洞穴形态特征及形成状态将洞道分成：大厅、竖井、地下河道（详见图1）。

图1 溶洞剖面示意图

洞口为直径1.6m和1.8m的近圆形洞口，为地表谷底季节性水流的主要消水洞。从洞口沿斜坡和垂直共23m下降可到大厅，大厅近椭圆形，宽处37m，窄处15.6m。大厅西南角有消水通道，通过180m的垂直竖井与地下河相连。地下河道分布在落差25m的高程中，分布有大小不等的若干水塘和出水点，但都是地表季节性水流。在1500m高程的地下河道是本工程的取水点，河道长25.9m，宽2.7m，河水以伏潜状态进入地下。目前地下河上游出水点水量约5000m3/d。本洞穴落差236m，测量长度366.2m，容积15795.5m3。

1 溶洞内施工安全管理的特点及难点

溶洞内施工不同于常规的隧洞和矿井，其内部空间构造不规则、内壁湿滑、存在不稳定岩体、分支溶洞发育、散水丰富，局部空间非常狭窄不便于施工作业、设备及材料的转运、安全设施的布设。施工周期及作业时间受季节和极端天气影响较大。因此在溶洞内施工作业环境复杂恶劣，人员的劳动强度较大，影响安全的危险因素较多，安全管理风险较高。

2 主要危险源分析

（1）天气因素：暴雨季节和极端天气（强降雨）造成的洞内灌水、汛期地下暗河水位上涨淹溺；

（2）环境因素：通风不良造成的中毒或窒息、防护不到位造成的高处坠落、危石坠落打击等、地面湿滑摔伤；

（3）人为因素：物体打击、起重伤害、机械伤害、触电、火灾等。

3 安全管理的一些特殊方法及措施

为确保施工安全，该项目从施工时间选择、安全制度编制、保障措施制定等方面，都采取了一些有别于地面施工的特殊方法。

（1）施工时间合理选择：该溶洞施工受季节因素影响较大，汛期暴雨季节地下暗河水位上涨较高；洞口外地势平坦，因洞口正处于较低处周边场区地表水易汇集到此灌入洞内，故施工前详细调查分析了场区水文、地质情况，合理地选择施工时间，应避开暴雨季节进行施工。

（2）安全管理制度：①出入洞打卡登记制度，洞内施工不同于地面作业，为准确有效地记录和掌控出入人员情况，在洞口大门处设置指纹打卡机和出入口采用登记薄。为有效落实该制度，打卡登记同个人工资等经济收入挂勾。②入洞申请制度，在非作业时间段需进入洞内，需向项目安全管理人员申请批准后方可进入，为确保入洞人员安全，任何时间严禁单个人入洞。③水情、空气监测公开制度，洞口处设置监测数据公开栏，当班安全管理人员提前将当天的水情、空气监测情况填表入栏，以便让每个入洞人员知道洞内情况，确保人人心中有数。④巡查、监控值班制度，指派专人进行视频监控，发现问题或安全隐患上下人员相互及时告知，以便排除安全隐患，确保人员安全。

（3）安全保障措施：

①洞口防汛措施：洞口外地势平坦，因洞口正处于较低处周边场区地表水易汇集到此灌入洞内，为防止极端天气（强降雨）造成的洞内灌水，该项目在洞口外设置防汛墙。通过历年水情数据分析和现场实地测量，确定防汛墙位置设在洞口外3m范围，采用高度4～6m的重力式钢筋砼挡墙，墙顶标高1711m（历年最高水位：1706m），防汛墙两测设置施工通道，便于人员通行和材料运输。

②通风保障措施：由于溶洞内通风条件差，且施工作业过程中会产生大量有毒、有害气体（电焊、防水漆、作业粉尘），为保障洞内空气质量，采用直径50cm风管随施工进度进行全程、全时段送风，同时根据工种类别和作业部位，相关人员配备RHZK5L型空气呼吸机，作业区配备空气监测仪对洞内空气进行实时监测。

③洞内通讯措施：因溶洞深度较大，且内部空间构造极不规则，手机在洞内无法使用，洞内短距离通话可使用对讲机，为保证洞内外通讯畅通，该项目在各作业段安装了有线电话和视频监控，对各作业区进行全程监控。

④斜、竖井升降措施：洞内斜、竖井通道在钢步梯未完成前，为确保施工安全，人员及材料上下采用提升机。因通道形状、大小、斜度、洞壁平整度均不规则，无法安装成品提升设备，故需根据各施工段具体情况进行布置，设置时应从安全、经济、功效等方面进行综合考虑。该工程提升系统主要由：提升机、工字钢吊梁、吊笼、吊装平台、引导钢绳、防坠器、保险绳等部分构成(详见图 2)。

图2 升降设施示意图

实施程序：测量操作面尺寸确定提升机、工字钢吊梁、吊装平台、引导钢绳安装位置和构件尺寸→计算吊装荷载，选择提升机功率、确定工字钢梁及吊装平台钢材型号、主钢丝绳及引导钢绳大小→制作安装工字钢梁、提升机及吊装平台→制作安装吊笼→安装引导钢绳→配置防坠器、保险绳→试车检验。

⑤危岩体处理措施：溶洞内顶部、侧壁、台阶等处存在的松动、脱落危石，在施工作业前均需进行处理。针对危石所处部位、大小、风化破碎程度的不同，主要采用了清除、点锚、挂主动防护网、被动防护网、挂网喷射砼、支撑加固等处理措施。a清除：针对顶部、侧壁、台阶临边处等能够清除的松动和脱落危石采用人工进行清除外运；b点锚：对侧壁体积较大较完整无法支撑的危石采用点锚方式进行处理；c挂主动防护网：对顶部和侧壁裂隙发育的块状多个危石，采用锚钉挂主动防护网进行处理；d被动防护网：对个别体积不大且不便处理的危石，采用在下方设置被动防护网进行拦挡；e挂网喷射砼：针对面积较大、风化较严重的的顶部和侧壁段，可采用锚钉挂钢丝网喷射砼进行封闭处理；f支撑加固：体积较大、较完整的危石，在有条件进行支撑加固的部位，尽量采用支撑加固。

⑥洞内引排水措施：洞内分支小洞溶洞发育、裂隙散水丰富，特别是在强降雨后，如不建立起有效排水系统，会严重影响施工作业安全。故在钢梯施工后前，对明水根据水量大小采用管道进行引出，对散水采用砌筑小池、小沟进行截排，引水和截排水均汇入主排水管道随施工进度引排至施工区下方溶洞，流入底下暗河。

4 安全管理成果总结

巫溪县红池坝溶洞施工项目，在施工前期通过详细的水文地质调查和认真的数据分析，合理选择了施工时间段，避开了暴雨涨水季节，从而降低了施工安全风险；根据溶洞施工的特点制定了有针对性的安全管理制度，确保各项措施能够得到落实和有效运转；编制了安全可靠、具有可操作性的各项安全保障措施，这是最终确保施工安全的关键。精心组织、严格地管控，该工程全程钢梯高度236m的安全管理工作开展顺利，历时一年圆满竣工。

[1]欧阳武.巫溪红池坝片区岩溶地下水供水示范实施方案[R].重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队,2016.