淺析頁(yè)巖地段隧道安全施工保障技術(shù)

■李艷玲，王飛龍 ■陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000

1 頁(yè)巖地段隧道不良地質(zhì)防治技術(shù)

頁(yè)巖地段隧道施工根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的反饋情況，對(duì)有可能發(fā)生塌方的地段的施工遵循:“管超前、短開(kāi)挖、弱爆破、快襯砌、勤檢查、勤量測(cè)”的原則施工。

預(yù)防隧道施工塌方，首先做好地質(zhì)預(yù)報(bào)，選擇相應(yīng)的安全合理的施工方法和措施。其次在施工中主要采取以下措施:(1)超前小導(dǎo)管注漿配合鋼架;(2)優(yōu)化施工工序，采用短臺(tái)階法施工;(3)及時(shí)襯砌:仰拱施工須緊跟開(kāi)挖工作面進(jìn)行，襯砌距掌子面不得超過(guò)步長(zhǎng)要求;(4)弱爆破:在爆破時(shí)，要用淺眼、密眼，并嚴(yán)格控制藥量或微差毫秒爆破;(5)勤檢查、勤量測(cè):若圍巖發(fā)現(xiàn)有變形或異狀，要立即采取有效措施及時(shí)處理隱患。加強(qiáng)變形監(jiān)控，頁(yè)巖的檢測(cè)，加強(qiáng)通風(fēng)，頁(yè)巖濃度達(dá)到0.5%以下。

2 頁(yè)巖地段隧道施工通風(fēng)技術(shù)

2.1 施工通風(fēng)方案比選

通風(fēng)設(shè)備選定是結(jié)合隧道各工區(qū)任務(wù)量劃分，并根據(jù)頁(yè)巖涌出量、爆破排煙、同時(shí)間洞內(nèi)工作的最多人數(shù)、洞內(nèi)施工機(jī)械排放廢氣量等分別計(jì)算通風(fēng)所需風(fēng)量，并按允許風(fēng)速進(jìn)行檢驗(yàn)，采用其中的最大值，以確保風(fēng)量和風(fēng)速滿足頁(yè)巖防治要求。

(1)鐵路隧道施工機(jī)械滿足要求:①隧道施工獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)150m 時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)，并配置相應(yīng)的通風(fēng)機(jī)械;②通風(fēng)機(jī)的功率與通風(fēng)管的直徑應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)長(zhǎng)度、運(yùn)輸方式、斷面大小和通風(fēng)方式等計(jì)算確定，并宜選用大直徑風(fēng)管和風(fēng)量風(fēng)壓可調(diào)式高效節(jié)能低噪型多級(jí)風(fēng)機(jī);③當(dāng)通風(fēng)管較長(zhǎng)，需要提高風(fēng)壓時(shí)，可采用多臺(tái)通風(fēng)機(jī)串聯(lián);巷道式通風(fēng)可采用通風(fēng)機(jī)并聯(lián)。串聯(lián)或者并聯(lián)的通風(fēng)機(jī)應(yīng)采用同一型號(hào);④隧道施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)對(duì)粉塵濃度、有害氣體含量和噪聲進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)儀器主要采用粉塵檢測(cè)儀、噪聲計(jì)、頁(yè)巖測(cè)定儀、氣體檢測(cè)儀等。

(2)風(fēng)機(jī)及風(fēng)管配置。根據(jù)風(fēng)量計(jì)算要求正洞單口選用的型號(hào)為:2 臺(tái)SDF(c)-NO.13(2 ×132KW)型軸流風(fēng)機(jī)通過(guò)2 道管路同時(shí)供風(fēng)，可滿足隧道需求風(fēng)量4919m3/min 要求，斜井采用一臺(tái)SDF-NO.11(2×110KW)軸流風(fēng)機(jī)，可滿足風(fēng)量1000。

2.2 防頁(yè)巖聚積的通風(fēng)措施

隧道正洞通風(fēng)第一階段采用壓入式通風(fēng)方式;第二階段采用壓入式與豎井通風(fēng)相結(jié)合方式進(jìn)行通風(fēng)。

施工時(shí)采用超前水平鉆進(jìn)行超前預(yù)報(bào)及檢測(cè)，人工檢測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)相結(jié)合(KJ90 安全監(jiān)控系統(tǒng))，隧道通風(fēng)采用壓入式的通風(fēng)方式。加強(qiáng)通風(fēng)和防爆、防燃措施，確保施工安全。施工人員在每次上下班檢測(cè)和工作期間進(jìn)行檢測(cè);管理人員按每次上下班和工作期間檢測(cè);K90 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)瓦期突出區(qū)域和頁(yè)巖易積聚處進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在洞內(nèi)頁(yè)巖濃度達(dá)到0.4%時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警提示，加強(qiáng)通風(fēng)，配合瓦檢人員對(duì)該工作區(qū)域進(jìn)行時(shí)刻檢測(cè);在頁(yè)巖濃度達(dá)到0.5%及以上時(shí)，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)立即對(duì)隧道內(nèi)進(jìn)行斷電，并警報(bào)施工人員撤離。

隧道施工中頁(yè)巖濃度管理按照二級(jí)管理進(jìn)行控制，即:(1)頁(yè)巖含量大于等于0.4%，報(bào)警處理并加強(qiáng)施工通風(fēng);(2)頁(yè)巖含量大于等于0.5%，停工、停電、撤人。

設(shè)計(jì)高頁(yè)巖工區(qū)和頁(yè)巖涌出段采用氣密性混凝土，其它地段采用普通砼。隧道仰拱、二次襯砌在開(kāi)挖、初期支護(hù)完成并滿足有關(guān)要求后盡快封閉，減少頁(yè)巖溢出量。頁(yè)巖涌出地段及時(shí)進(jìn)行頁(yè)巖排出，同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)，保證頁(yè)巖濃度小于等于0.4%后正常施工。

3 頁(yè)巖地段隧道施工用電管理技術(shù)

3.1 電氣設(shè)備的安全隱患分析

對(duì)煤礦電氣設(shè)備的常見(jiàn)安全故障問(wèn)題進(jìn)行分析，包括以下幾個(gè)方面:(1)設(shè)備短路故障;(2)系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷故障;(3)電氣設(shè)備中的電壓過(guò)低;(4)電氣設(shè)備漏電;(5)單相接地故障;(6)單相斷線故障。

3.2 供電設(shè)計(jì)

(1)變壓器容量計(jì)算:根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際用電特點(diǎn)，按需要系數(shù)法計(jì)算用電負(fù)荷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值:需要系數(shù)KC 選0.65;機(jī)械效率η 取0.9;功率因數(shù)cosφ 取0.85;

變壓器的總?cè)萘繛?S=KC ×Σ P/(η ×cosφ)=0.65 ×1156/(0.9×0.85)=982(KVA);故變壓器容量選擇為1000KVA。

(2)斜井通風(fēng)機(jī)變壓器容量計(jì)算。斜井采用軸流風(fēng)機(jī)通過(guò)雙抗風(fēng)管(阻燃、抗靜電)將新鮮空氣送至掌子面，斜井設(shè)射流風(fēng)機(jī)，以便排風(fēng)。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際用電特點(diǎn)，按需要系數(shù)法計(jì)算用電負(fù)荷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值:需要系數(shù)KC 選0.65;機(jī)械效率η 取0.9;功率因數(shù)cosφ 取0.85;

變壓器的總?cè)萘繛?S=KC×Σ P/(η ×cosφ)=0.65 ×506.5/(0.9×0.85)=430(KVA);故變壓器容量選擇為430KVA。

(3)正洞空壓機(jī)、抽水、生活區(qū)變壓器容量計(jì)算。需要系數(shù)KC 選0.65，機(jī)械效率η 取0.9，功率因數(shù)cosφ 為0.85;

變壓器的總?cè)萘繛?S=KC×Σ P/(η×cosφ)=0.65 ×627/(0.9 ×0.85)=532(KVA);故變壓器容量選為630KVA。

(4)斜井空壓機(jī)、抽水、生活區(qū)變壓器容量計(jì)算。需要系數(shù)KC 選0.65，機(jī)械效率η 取0.9，功率因數(shù)cosφ 為0.85;

變壓器的總?cè)萘繛?S=KC×Σ P/(η×cosφ)=0.65 ×314/(0.9 ×0.85)=267(KVA);故變壓器容量選為300KVA。

3.3 電氣設(shè)備的要求

(1)開(kāi)關(guān)箱要“一機(jī)、一箱、一閘、一漏、一鎖”，箱內(nèi)無(wú)雜物。開(kāi)關(guān)箱、配電箱內(nèi)嚴(yán)禁動(dòng)力、照明混用，嚴(yán)禁用其它金屬絲代替熔絲;(2)配電系統(tǒng)應(yīng)做到“三級(jí)配電兩級(jí)保護(hù)”分配電箱和開(kāi)關(guān)箱內(nèi)漏電保護(hù)器不允許有失靈現(xiàn)象。配電箱制作要有防雨措施，門(mén)鎖齊全，有色標(biāo)，統(tǒng)一編號(hào);(3)電工要做好鋼管腳手架等防雷接地及設(shè)備的接零保護(hù)，嚴(yán)禁接地、接零混線;(4)直埋電纜做好保護(hù)及線路標(biāo)記，以防損壞;(5)現(xiàn)場(chǎng)照明應(yīng)有漏電保護(hù)器，照明線路應(yīng)整齊美觀，燈具離地高度不能小于2.4m，潮濕作業(yè)和容器內(nèi)作業(yè)采用36V 以下安全電壓。

4 頁(yè)巖地段隧道施工設(shè)備防爆設(shè)計(jì)

從隧道施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所在用防爆電氣設(shè)備存在的比較突出的安全隱患有以下方面:(1)爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所使用非防爆電氣設(shè)備;(2)對(duì)防爆電氣設(shè)備的選型錯(cuò)誤;(3)使用假冒偽劣防爆電氣產(chǎn)品;(4)隔爆面的問(wèn)題;(5)橡膠密封墊的問(wèn)題;(6)引入口的問(wèn)題;(7)緊固件的問(wèn)題;(8)接地和等電位連接的問(wèn)題;(9)存在未經(jīng)批準(zhǔn)的修改。除了以上九個(gè)方面的安全隱患比較突出外，爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所在用防爆電氣設(shè)備比較常見(jiàn)的隱患還有:設(shè)備外殼破損;銘牌丟失或無(wú)法清晰辨識(shí);立式安裝的電動(dòng)機(jī)風(fēng)罩上方?jīng)]有安裝防止異物墜入的擋板;地坪引出的鋼管沒(méi)有做有效的隔離密封;電纜的自由端沒(méi)有進(jìn)行妥善處理等等。

為了預(yù)防和控制防爆電氣設(shè)備的安全隱患，應(yīng)至少?gòu)囊韵氯齻€(gè)方面做起:(1)對(duì)于客觀的環(huán)境因素，應(yīng)采取措施盡量避免其對(duì)防爆電氣設(shè)備的直接影響;(2)對(duì)于從業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)防爆技術(shù)培訓(xùn)，普遍提高從業(yè)人員的理論知識(shí)和選型、安裝、使用、維護(hù)、檢修水平。接受適當(dāng)?shù)睦^續(xù)教育或定期培訓(xùn)，并具備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的資質(zhì)證書(shū);(3)對(duì)于防爆電氣設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)管理。建立合格供應(yīng)商名錄，實(shí)行定期評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)管理。

5 小結(jié)

本文針對(duì)頁(yè)巖隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)因素，淺析了主要的隧道安全施工保障措施，得到了如下結(jié)論:(1)采用超前小導(dǎo)管注漿配合鋼拱架、短臺(tái)階、弱爆破、及時(shí)襯砌等措施，防止隧道塌方的出現(xiàn);(2)采用超前鉆孔頁(yè)巖探測(cè)，確定頁(yè)巖的賦存情況，通過(guò)通風(fēng)及頁(yè)巖排放措施，降低頁(yè)巖的濃度，保證施工安全;(3)加強(qiáng)施工通風(fēng)，防止頁(yè)巖聚集，保證頁(yè)巖濃度不超過(guò)規(guī)定限值;(4)規(guī)范施工用電，對(duì)電氣設(shè)備采用安全防護(hù)及防爆設(shè)計(jì)，保證施工用電安全，并防止頁(yè)巖事故的出現(xiàn)。

［1］羅鵬飛.地質(zhì)因素對(duì)隧道安全施工的影響［J］.硅谷，2011(18).

［2］勒不果喇吉瓦斯隧道安全貫通［J］.公路隧道.2010(02).

［3］南欽鐵路最長(zhǎng)的花甲山隧道安全貫通［J］.鐵道貨運(yùn)，2011(09).