小洞径、长洞身情况下隧洞施工人员设备安全保障措施

李沛丰

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

1 工程概况

泰顺县樟嫩梓水库及供水工程位于浙江省温州市泰顺县境内，其主要由水源工程的拦河坝大坝、溢洪道、放空洞、输水隧洞、加压泵站、下游压力管道等部分组成。因文章讨论的是输水隧洞施工过程中人员设备安全保障措施，仅介绍隧洞部位概况。

樟岭隧洞进水口位于大坝右岸上游，采用竖井式进口，进口底高程为524m，启闭平台高程为587m，隧洞全长约5.05km；开挖断面为城门洞型，底宽2.7m、高2.7m；衬后断面为圆形，洞径1.8m；在岭北溪位置出口底高程为386m，平均坡度为3.1%。

岭北溪管桥接入点为樟岭隧洞出口段，进口底板高程为385.2m，管材采用DN1600mm钢管，通过管桥形式跨过岭北溪沟谷后到362m高程接入岭泰隧洞。

岭泰隧洞进口位于岭北溪南侧，进口底高程为362.45m，出口在岭尾水库下游，出口底高程为536.1m，隧洞全长约4.78km；开挖断面为城门洞型，底宽2.7m、高3m；衬后断面为圆形，洞径为1.8m，平均坡度为3.63%。

2 隧洞施工过程中人员设备安全风险

2.1 施工工艺

隧洞开挖断面为2.7m×2.7m城门洞型，隧洞平面布置多为直线，开挖采用爆破施工工艺（全断面光面爆破）进行施工。工艺流程为造孔→装药→起爆→排险→出渣→支护。

2.2 安全风险分析

基于项目情况，结合施工工艺流程，安全风险分析如下：

（1）造孔。①施工造孔为水平孔，风钻工施工中飞石易击中面部，尤其是眼部；②隧洞洞高2.7m，造孔时需搭设简易平台，有坠落风险。

（2）装药。①装药时用力过猛，使用金属棒捣实；②炮眼有残留泥浆、石粉；③造孔后立即装药，炮眼温度过高。

（3）起爆。①爆破产生的碎岩无障碍飞溅，隧洞内设备受影响；②隧洞内人员未及时撤离。

（4）排险。①爆破后存在“盲炮”，有残余炸药或雷管；②顶部两帮有松动石块，支护有损坏与变形。

（5）出渣。①排险不彻底，顶部碎石脱落；②隧洞内照明强度不足，人员相撞。

（6）职业健康。①造孔过程中噪声较大，长时间工作影响人员听力；②洞径小、洞身长，爆破后产生的有毒有害气体无法及时排出；③造孔、爆破、喷砼（不良地质段支护需要）易产生粉尘，粉尘颗粒大、重量大、无法随气流排出。

（7）其他。①隧洞洞径长，倒虹段多，通信设备信号受限，雨水倒灌时人员无法及时撤离；②洞径小，洞内温度相对较高，水蒸气密度大，易发生漏电、触电事故；③不良地质、支护不及时和雨水侵蚀等原因造成的隧洞塌方风险。

3 人员设备安全保障措施

3.1 安全管理

（1）配备个人防护用品。基于预防尘肺病、职业性耳鼻喉口腔疾病、职业性化学中毒考虑，施工人员在隧洞内施工时必须佩戴防护口罩（3M3200型工业用防尘口罩）、护目镜、耳塞、安全帽和反光背心[1]。

（2）紧急通信设备。隧洞内布置2条固定电话线路，1用1备，与门卫室接通，响铃提醒采用短频闪烁红光提醒。

（3）爆破人员专业化。各工作面指定专业爆破人员，爆破技术方案及相关操作规程交底到位。装药前由装药人员检查爆破工作面附近的支护是否牢固；炮眼内的泥浆、石粉应吹洗干净，刚打好的炮眼热度过高，不得立即装药，发现流砂、泥流未经妥善处理或可能有大量溶洞涌水时严禁装药爆破。装药过程中按照爆破设计方案执行[2]。

（4）隧洞内爆破排险。爆破后必须经过15min通风排烟，检查人员佩戴好安全帽、护目镜、防尘口罩及对讲机方可进入工作面，检查有无“盲炮”及可疑现象；有无残余炸药或雷管；顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。在妥善处理并确认无误后其他工作人员才可进入工作面。如发现“盲炮”时必须由原爆破人员按规定处理，确保安全。

（5）保障临时用电安全。隧洞临时用电布设按照临时用电规范要求，采用“三相五线”布设，照明线路单独从隧洞外二级配电箱接入降压机内，降压至36V以下接入隧洞内供照明使用。

（6）搭设操作平台。掌子面造孔时搭设简易操作平台，平台铺设2m×0.5m的金属网片，避免人员站立不稳发生坠落事故。

（7）降尘防尘。造孔采用湿式凿岩，爆破后采用酒水降尘，冲洗岩壁，保证做好湿式装岩，喷砼时采用潮喷或湿喷，达到减少粉尘含量。

3.2 塌方预防及处理

（1）预防措施。①预防隧洞施工坍塌，做好地质预报，选择相应的安全合理的施工方法和措施，准备必要的机械设备、材料及工具。②加强变形观测以随时掌握围岩变形数据，仔细观测每次爆破的围岩情况并认真分析，如发现问题要及时采取措施，防患于未然。③精心组织、精心施工，不良地段循环进尺应控制在1m，尽量缩短循环时间和施工工序，并尽快进行临时支护封闭岩面，以避免岩层过久暴露以致失稳坍塌。同时优化爆破设计，严格掌握炮孔数量、深度及装药量，尽量减少爆破对围岩的震动。④保证临时支护的施工质量，应经常检查，发现问题及时加固。⑤靠近掌子面附近放置应急救生包，救生包内有止血纱布、矿泉水及小型氧气瓶。

（2）处理方法。不同类型的塌方，选择不同的处理方案，有些塌方需综合处理才能达到目的。对于一般的塌方，采用以下步骤行处理。①封闭暴露岩石面。待塌方稳定后对塌体面喷C25砼10cm进行封闭，对于局部边顶拱已形成较大空腔，为防止塌方的进一步恶化或延续可先码砌砂袋进行堵塞，后进行混凝土回填。封闭时预埋灌浆管，以利于后续灌浆施工。②强支撑。对于顶拱部位采用16工字型钢进行强支撑，一方面防止顶拱部位塌方的再次发生，另一方面保证施工人员处理塌方体的安全。③固结灌浆。对塌方体进行固结灌浆，使塌方后松散体凝成具有一定强度的岩体。④二次开挖支护。由于灌浆后塌方体具有较强硬度，同时又不能进行爆破作业，故采用人工风镐和铁锹处理。塌方体开挖采取先边墙后顶拱，并保留中间岩柱的开挖顺序，每开挖进尺1m左右立即初喷，再安装钢支撑钢筋后进行喷C25早强施工。⑤回填灌浆。对浇筑好的钢筋拱肋以外的岩石进行回填灌浆，方法同固结浆。⑥自钻式中空注浆锚杆施工。塌方段通过以上措施处理基本稳定后，施工过程中严格控制进尺，采用控制爆破以保持围岩不受过分扰动和减少因爆破造成的局部应力集中，保证岩面规整，为支护创造条件。同时，对不良地质洞段进行固结灌浆，加固围岩和止水，使围岩达到稳定。

3.3 施工布置优化

（1）合理布置工作面。樟岭隧洞进口工作面（包括1#施工支洞进口，距进口桩号700m）、出口工作面、岭泰隧洞进口工作面（包括2#施工支洞进口，距离进口桩号150m）、出口工作面，隧洞双头开挖，避免单向掘进过长。

（2）设置紧急避险道。根据隧洞内岩石情况，选取岩石发育良好部位设置尺寸为2m×2.7m×5m（宽×高×长）的紧急避险道，与隧洞交界处修成喇叭型，兼顾避车道作用，原则上每200m设计一个紧急避险道。

（3）抽排水系统。下游向上游掘进，即工作面比进洞口高程高，隧洞一侧设排水沟，洞内积水通过排水沟自行流至洞外，不需要专门的排水措施。洞内反坡掘进时，隧洞一侧设排水沟，每隔300m左右设一集水坑，用水泵接力排水，经主支洞交叉处集中设置的集水坑沉淀处理后集中抽排出洞外。支洞与主动交叉口排水处理方式：在主、支洞交汇处设置1个集水坑，收集主洞渗漏水。在集水坑内布设2台15kW带自动抽水装置的离心潜水泵，1台用于排出集水坑内积水，1台作备用应急水泵，并在水泵头部装上止回阀，防止水泵不工作时或停电时管路内的水倒流。排水管路用φ108mm钢管，接头用法兰进行连接，线路长的主、支洞在管路的中间部位接力1台15kW管道增压泵。以上水泵配置排水能力超过80m3/h，满足类似工程日常排水需求。

3.4 独立通风系统

（1）独立设计通风系统。隧洞需要的风量，按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及施工机械分别计算，并按允许风速检测，采用其中的最大值。其他设计原则如下：①隧洞洞挖的前50m不需专门通风。②隧洞洞挖采用高压轴流风机压入式通风，洞口设置轴流式风机吊挂软风管压入式提供新鲜风源，污风沿洞壁排出洞挖。③每个工作面爆破完毕后，为改善洞内空气应适当布置射流风机。④必要时增加压风散烟，用压缩气体辅助通风。在出渣及打风钻前派专人沿途进行有害气体检测，每个循环2次，严禁浓度超标施工作业。

（2）通风管安装。①风管与风管之间采用拉链连接，通过风管上锁扣（吊扣）将风管固定在钢丝绳上；风管上每隔3m有1道加固索和1个锁扣，顺直风管，减少风流阻力。②钢丝绳采用膨胀螺栓固定在隧洞拱顶或边墙上，采用φ12mm膨胀螺栓，锚固长度≥7cm，间距为3m。风管吊挂要平直，拉紧吊稳，避免出现褶皱增加局部阻力，在与横洞交接处宜避免死弯。③风管安装高度不得遮挡监控量测水平测线，并保证洞内有足够的净空高度，避免发生过往车辆和机械刮破风管而影响施工。④风管出口与工作面保持一定距离，一般该距离应控制在20～30m。⑤对于压入式通风，主风机原则上安装在距离洞口＞10m、并有一定净空高度的支架上。风机前后5m范围内不得堆放杂物，风机进气口应设置铁箅，并应装有保险装置，当发生故障时应能自动停机。

3.5 设计优化

原设计图纸中隧洞洞径高2.7m，为保障通风管道（直径0.6m）与改装运渣车（满载高约2m）、扒渣机（高2.2m）之间的安全距离，避免通风管道损坏，将隧洞洞径高优化为3m（底板降低0.3m）。设计优化前通风管道经常性损坏、漏风严重，新鲜空气无法到达掌子面，空气质量达不到人员停留施工要求。经设计优化后未发生通风管道损坏事件，掌子面空气质量达标，有效保障密闭空间内人员生命安全。

4 结束语

综上所述，该工程自2018年9月19日开工至今，未发生一起安全生产事故，未发生一起人员罹患职业健康禁忌证事故，保障了隧洞施工人员的职业健康和生命安全以及设备安全，对类似工程具有一定参考价值。