淺談巖溶富水高風險隧道施工安全管理

王淑麗

1 工程概況及地質條件

宜(昌)萬(州)鐵路是我國鐵路建設史上施工難度最大的一條鐵路，齊岳山隧道是宜萬鐵路重難點控制性工程，被列為宜萬鐵路八座Ⅰ級風險隧道之首。隧道全長 10 581m，洞身最大埋深670m，全隧單面反坡排水，為 13‰，15.3‰的下坡。本標段隧道工程地質和水文地質極其復雜，主要地質構造為齊岳山背斜，穿越二、三疊系灰?guī)r地層，全部位于可溶巖地段，發(fā)育有大、小魚泉及得勝場三條暗河，穿越 9條較大斷層。預測日正常涌水量約為14.6萬m3，日最大涌水量約為 74.3萬 m3。施工難度極大[1，2]，主要施工難題為:巖溶及巖溶高壓富水;突水、突泥等。鑒于以上工程地質條件及安全風險特點，被國內專家確定為世界性難題。

2 高風險隧道施工條件下的安全管理

2.1 方案制定確保安全

施工方案制定:堅持“安全第一、質量至上、兼顧工期”的原則，與現場施工緊密結合[3]，組織管理、技術、安全員、現場帶班人員等人進行方案討論，綜合比選優(yōu)化，最終選出最合理可行的方案進行現場實施。始終堅持將超前地質預報納入施工工序，不斷提升現場操作質量和分析水平，將物探和鉆探措施有效結合，綜合探明前方地質情況，為施工方案的正確制定提供依據。成立超前預報工作組，將此項工作專項細化、預報效果精益求精。

2.2 落實責任保證安全

明確細化安全責任，設置安全總監(jiān) 1名，專職安全工程師 1名，按不同工種設專職安全員 10名。完善洞內施工各大系統(tǒng)(安全應急報警逃生救援系統(tǒng)、有軌運輸系統(tǒng)、電力抽排水系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等)的設置管理情況。定崗位、明職責、嚴檢查、勤維護，保證達到最理想的效果。

2.3 過程控制確保安全

確保各道工序施工中安全、質量達標是我們日常管理的重要指標。施工中堅持按規(guī)范標準施作，強化“三工”政策，即工前安全技術交底，工中檢查、指導，工后反饋、講評，保證了各道工序施作的安全規(guī)范性。同時，強化信息反饋責任制，加大監(jiān)督檢查力度。幾年來，形成了齊岳山隧道的專項安全檢查文化。

2.4 依靠科技確保安全

1)視頻監(jiān)控系統(tǒng):為時刻掌握洞內施工情況，加強對風險源的監(jiān)控，確保洞內外信息暢通，在隧道各施工掌子面和風險點建立了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。攝像頭采用SQ220X型帶有雨刷、紅外、自動調焦、遠程推近和旋轉控制的探頭進行視頻信號采集，確保對探頭周邊 100m范圍通道內進行近距離視頻攝像、錄像和記載[4]。信號采用光纖電纜通過光收發(fā)器將視頻輸回監(jiān)控中心，4 000 m信號輸送基本無損失。洞口安全預警室設置數據交換機和顯示器等終端設備，并安裝有 500G硬盤刻錄機，可保存一個月的洞內施工記錄，對視頻采集系統(tǒng)設專人負責，及時下載存檔，保證施工聲像記錄完善。將該信號與移動通信進行聯(lián)網，可進行遠程監(jiān)控。

2)聲光報警系統(tǒng):在突發(fā)事件發(fā)生時，為加快報警信息在洞內各作業(yè)區(qū)的傳送，在洞內各掌子面、襯砌作業(yè)段、泵站等有作業(yè)人員的區(qū)域，設置與洞外預警室聯(lián)動的聲光報警裝置。在某一作業(yè)區(qū)發(fā)生突發(fā)事件后，值班安全員通過報警器開關或對講機遙控立即啟動附近報警器裝置，因所有報警裝置在洞內外均為聯(lián)動，所以全隧報警裝置均被啟動。洞口安全預警室根據視頻監(jiān)控確定突發(fā)事件發(fā)生地段，通過應急電話指導現場值班員組織人員疏散通過安全通道進行撤離。洞口預警室通過應急電話，通知項目部相關人員，啟動應急管理，根據視頻監(jiān)控系統(tǒng)做好各項應急工作準備。

3)有線通信系統(tǒng):為確保洞內外信息暢通，保證施工組織正常和各工序的銜接緊湊，從洞外安全預警值班室到洞內施工各作業(yè)面、大型泵等均設置有線通信電話，所有作業(yè)人員配發(fā)有電話號碼簡表，在發(fā)生異?；虺霈F險情時，隨即通知洞口預警室，進而啟動應急預案。

4)應急照明系統(tǒng):由于隧道內施工，動力電源均由高壓進洞，在隧道遭遇大規(guī)模涌水等緊急情況下，為確保撤離人員安全，需及時切斷洞內電源，此時洞內動力用電和照明用電均被切斷。為保證人員的撤離，洞內每隔 40m在右側邊墻設置一臺專用雙頭應急照明燈，保證在全隧停電的情況下洞內人員行走需要。

2.5 技術創(chuàng)新保證安全

在齊岳山隧道六年的攻堅作戰(zhàn)中，我們逐步掌握了巖溶的探測、處理路子，總結出了巖溶隧道施工的部分經驗，在技術創(chuàng)新方面也有許多案例，試驗性的提出了適合齊岳山隧道不同時期的施工措施，確保了高風險隧道的安全穩(wěn)步推進。

1)優(yōu)化、完善了施工現場的超前預報技術、手段:通過對不同種類的溶腔探測、處理、揭示，在失敗和教訓中，優(yōu)化、完善、強化了施工現場超前預報技術、手段[5]。在地質變化異常頻繁段，為了進一步減少鉆探盲區(qū)，由最早的通過風槍加深炮眼至 5.0m來探測開挖面前方可能隱伏的巖溶，演變?yōu)槔蔑L槍鉆孔對掌子面前方、周邊專門進行短距離密集型探測即每循環(huán)超前 5 m鉆探。該探孔在進行爆破鉆孔前完成，由鉆爆工人操作，遇到異常，掌子面嚴禁爆破，停止掘進。該方式鉆孔對巖溶隧道施工的安全保證十分有效，是保護生命安全的最后一道防線。施工中逐漸形成了“物探先行、鉆探驗證”“物探與鉆探相結合、長中短超前鉆探相結合”的綜合超前地質預報方法。有效地規(guī)避了高風險隧道施工的安全風險。在施工中有不少溶腔是由該方式鉆孔探測發(fā)現的，如:平導PDK 361+870富水溶腔、正洞DK 364+218充填性溶腔及許多巖溶管道、巖溶裂隙等。

2)總結了巖溶隧道注漿部分施工經驗:在巖溶處理中，通過注漿工藝封堵高壓巖溶裂隙、巖溶管道、充填性溶腔及注漿加固大規(guī)模破碎帶、斷層施工中，逐漸培養(yǎng)和形成了自己的專業(yè)化注漿隊伍，在齊岳山隧道F11大斷層施工中發(fā)揮了巨大的作用。注漿加固作為隧道施工的輔助措施，有效規(guī)避了富水破碎帶突水、突泥、塌方、變形等施工風險。

3)采用了小斷面迂回繞行施工:在施工過程中探測遭遇溶腔后，為了整體施工組織，最大程度減少停工窩工造成的損失，在所遇到溶腔不能及時直接處理通過時，采用了迂回繞行施工，這樣既可繼續(xù)向前推進又為迂回后對溶腔夾擊處理提供了條件。正洞先以小斷面施工、后面擴挖緊跟可以進行靈活的工序調整和各項安排，保證平導、正洞前方工作面交錯齊頭并進，不致因一方遭遇溶腔造成全面停滯或獨頭掘進的局面。在齊岳山隧道前期施工中確保了施工安全。如正洞 DK362+277溶腔的迂回夾擊處理、正洞DK 363+629溶腔、平導PDK 364+005溶腔的迂回繞行施工、正洞小斷面與平導齊頭挺進等施工方案。

4)洞內泄水支洞施工等新穎方案及釋能降壓理論的提出及成功實施，確保了大型富水溶腔的安全順利通過，如PDK 361+ 870溶腔、DK363+090溶腔、DK363+629溶腔，通過施工泄水支洞，成功處理通過。

2.6 精心組織保證安全

在建立健全安全管理制度的同時，現場進行精心組織，形成“一個系統(tǒng)、一個體系、一條路線”的專項應急安全逃生體系。

1)應急指揮系統(tǒng)。現場除了值班的安全員，管理技術人員，還專另設置應急指揮員，應急指揮員由具有從事十幾年施工管理且具備豐富隧道施工經驗的老施工人員擔任，所有值班人員佩戴相應袖標和配套用品，一旦出現異常險情，安全員啟動聲光報警系統(tǒng)并通知洞口安全預警室，同時應急指揮員立即開展現場疏散撤離工作，進行一線應急指揮，洞內外按照應急預案即可開展施救工作。

2)安全救援體系。為保證人員快速撤離，或在緊急狀況下，進行最大程度的自救，在洞內各作業(yè)區(qū)附近隧道邊墻放置了救生衣、浮塊、竹筏，放置時保證緊急狀態(tài)下隨手可用，并在全隧范圍內右側邊墻設置了安全救援繩索，可作為扶手，加快撤離速度。在措施管理方面，由于隧道洞身較長，為確保緊急狀態(tài)下施工人員最大程度上、最遠距離的撤離，在各作業(yè)面附近停放值班軌道車輛，保證長距離人員撤離。

3)疏散逃生路線。為確保人員順利撤離，專門增設應急逃生棧橋，且在人員撤離的通道邊墻安裝具有醒目反光的紅色疏散通道標志，確保緊急情況下按指示方向安全快速撤離。

4)日常安全教育確保安全。針對施工人員數量多，工種雜的特點，項目注重人員安全教育培訓和新增人員進場崗前培訓，并對所有人員配發(fā)印有安全知識、安全救援設施位置、使用方法及應急疏散路線的“應知應會卡片”。此外，定期召開各隊安全管理會議，提高人員安全防范意識和責任意識。在每天下午的調度例會上對洞內安全隱患和潛在不安全因素以及某些不安全行為進行通報，在隧道洞口設置 24 h安全預警值班室，進出洞都必須登記，嚴格做好安全管理工作。

5)建立健全規(guī)章制度，加強監(jiān)督考核獎罰力度，做到制度保證、資金保證，確保安全管理工作的順利展開。建立健全各項安全規(guī)章制度及應急預案，加大安全生產投入，制定合理的獎罰措施，加強監(jiān)督考核獎罰力度。全體參建人員各司其責，將安全責任有效傳遞到每道施工工序，每個作業(yè)環(huán)節(jié)，每個施作崗位上，群防群治，共同為實現全隧施工安全無事故貢獻力量。

3 結語

安全管理警鐘長鳴，安全措施落實到位，安全績效令人欣慰，在齊岳山隧道長達 6年的施工生產中，未出現一例安全事故，實現了突水突泥、巖溶富水高風險隧道的安全順利貫通，贏得了鐵道部及社會各界的肯定。

[1] 駱文學.齊岳山隧道施工中物探與鉆探的應用比較研究[J].現代隧道技術，2009，46(2):112-118.

[2] 林傳年.齊岳山隧道巖溶裂隙水超前預報與治理研究[J].地下空間與工程學報，2008，4(4):789-792.

[3] 程潤江.淺談隧道施工、安全管理[J].中國高新技術企業(yè)，2010(9):110-111.

[4] 張慶欣.安全監(jiān)控系統(tǒng)在齊岳山隧道中的運用[J].山西建筑，2007，33(2):310-312.

[5] 陳超群，趙永明.鐵路隧道施工安全控制措施和建議[J].隧道/地下工程，2009(12):70-74.