大縱坡斜井無軌出渣安全技術(shù)措施探討

趙 鋒

(山西路橋集團(tuán)榆和高速公路有限公司，山西 太原 030012)

1 工程概況

本文以山西省中部一特長隧道1號(hào)斜井為例，該隧道送風(fēng)井最大埋深411.6 m，排風(fēng)井最大埋深394.8 m。洞內(nèi)圍巖主要由Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)淺埋圍巖構(gòu)成。送風(fēng)井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.2%，最小坡度為-3%；排風(fēng)井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.1%，最小坡度為-3%；線路每隔275 m進(jìn)入一處緩坡段，中間緩坡平臺(tái)為25 m。1號(hào)斜井送風(fēng)井內(nèi)輪廓尺寸(寬×高)為6.5 m×6 m，排風(fēng)井內(nèi)輪廓尺寸(寬×高)為7.1 m×6.3 m。斜井采用鉆爆法開挖施工，鉆眼采用鑿巖機(jī)，洞身爆破采用毫秒微差非電起爆系統(tǒng)。Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖施工工法為上下臺(tái)階施工，Ⅲ級(jí)圍巖施工工法為全斷面施工。出碴采用無軌運(yùn)輸方式，采用挖掘機(jī)扒碴、自卸汽車進(jìn)行出碴。初期支護(hù)緊跟開挖面及時(shí)施作；仰拱及時(shí)跟進(jìn)掌子面。

2 主要風(fēng)險(xiǎn)源及安全隱患

1)斜井圍巖地下水出水狀態(tài)整體為淋雨?duì)畛鏊?，整體造成斜井出渣道路相對濕滑，對出渣車的正常行駛造成極大的安全隱患。

2)斜井整體斷面較小，施工期間機(jī)械設(shè)備、二襯臺(tái)車的布設(shè)進(jìn)一步壓縮了無軌出渣道路的寬度。

3)送風(fēng)井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.2%，最小坡度為-3%；排風(fēng)井整體呈豎曲線變化，最大坡度為-14.1%，最小坡度為-3%；線路每隔275 m進(jìn)入一處緩坡段，中間緩坡平臺(tái)為25 m。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》[1]中12.3.3斜井無軌運(yùn)輸時(shí)，不宜大于7°。本項(xiàng)目斜井坡度大，容易溜車，車輛無軌運(yùn)輸存在較大安全隱患。因此必須采取相關(guān)技術(shù)措施以保證無軌運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

3 施工安全技術(shù)措施

3.1 反坡排水安全技術(shù)措施

斜井反坡排水將排水管及高壓風(fēng)水管懸掛在人行道一側(cè)邊墻，掛設(shè)高度1.5 m，現(xiàn)場照明用電及施工用電設(shè)在排水溝相對一側(cè)，應(yīng)盡量高掛，但距頂部的距離應(yīng)不小于3 m，洞內(nèi)照明燈具掛設(shè)縱向間距不大于15 m。

施工期間，在掘進(jìn)方向的右側(cè)安裝兩條φ200 mm鋼管排水管路，正常水量時(shí)，只使用一條管路，另一條留作備用。管路每200 m設(shè)置一個(gè)止水閥和清淤孔，防止污水對管路或水泵造成損壞。洞口200 m以及洞外范圍內(nèi)，排水管采取與高壓水管相同的保溫措施，避免因冬季氣溫低，將管路凍結(jié)。排水管路接入污水處理池，經(jīng)處理后排放。

1)移動(dòng)水箱內(nèi)水泵選擇。

移動(dòng)式水箱內(nèi)裝設(shè)一臺(tái)MD200-50×5P多級(jí)離心式排水泵，該泵保證抽水能力達(dá)200 m3/h，揚(yáng)程260 m，開挖過程中一臺(tái)正常使用，一臺(tái)留作備用。排風(fēng)井設(shè)備配置同送風(fēng)井類似。

2)水倉清淤。

采用5 mm鋼板加工一個(gè)上開口的水箱安放在農(nóng)用車上。將高壓風(fēng)管插入沉積有泥砂的水倉內(nèi)，將泥砂與水?dāng)嚢瑁媚酀{泵將泥砂吸入水箱，運(yùn)至洞外渣場。

3)反坡排水安全要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

a.施工前，根據(jù)地勘設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)場調(diào)查，確定豎井地下水的出水情況及涌水量，對應(yīng)制定排水方案。施工中，應(yīng)對豎井的出水位置、涌水量大小、水體補(bǔ)給情況，涌水變化規(guī)律，地下水水質(zhì)成分等進(jìn)行觀測試驗(yàn)，并逐步完善排水方案。

b.配備足夠的備用抽水機(jī)，排水管路根據(jù)距離、坡度、水量、設(shè)備情況進(jìn)行合理布置。

c.開挖中洞內(nèi)大面積滲漏時(shí)，要采用鉆孔方法將水集中匯流引入排水溝。

d.在地下水發(fā)育的巖層中施工期間，在最前的開挖面上應(yīng)布置超前鉆孔，并應(yīng)有防涌水的安全措施。

e.大量的承壓涌水和有長期補(bǔ)給來源的地下水，如已查明水源方向，可以先挖泄水洞截流水源，針對斷層破碎地段中涌水，可采取減少水壓，降低地下水的措施。

f.注意排水的環(huán)境保護(hù)，對排出的水進(jìn)行分析檢查，如含有有害物質(zhì)應(yīng)進(jìn)行無公害處理，處理完畢再排入水溝，決不污染當(dāng)?shù)厮础?/p>

3.2 洞內(nèi)安全部施工要求

設(shè)專人對斜井無軌出渣運(yùn)輸線路進(jìn)行監(jiān)管，及時(shí)對出現(xiàn)破損的路面進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)。洞外路面及洞內(nèi)的底板、調(diào)平層面需進(jìn)行防滑處理，作為路面要確保底板、調(diào)平層面施工質(zhì)量，確保不出現(xiàn)坑洼。在斜井二襯完工段及非施工作業(yè)地段，嚴(yán)禁存放施工材料、機(jī)具設(shè)備和其他各類雜物。在斜井施工作業(yè)地段，嚴(yán)禁隨意堆放和放置各類雜物，保證出渣車輛運(yùn)行安全暢通。

3.3 無軌出渣安全防溜墩設(shè)置

隧道1號(hào)斜井從洞口至斜井風(fēng)機(jī)房之間，每隔一定距離(100 m～300 m)設(shè)置防溜墩，本項(xiàng)目防溜墩采用砂袋與廢舊輪胎組合而成，防溜墩設(shè)置距離結(jié)合斜井縱坡以及洞身整體長度，同時(shí)兼顧斜井緩坡段的位置。防溜墩按照長×寬×高=5 m×2.5 m×2 m進(jìn)行設(shè)置，防溜墩高度不小于車輛輪子高度的2/3，設(shè)為2 m。前方采用兩個(gè)輪胎固定；后方采用工字鋼和鋼板作為支撐，將4根1.5 m長的Ⅰ18工字鋼按照0.625 m的間距牢固地焊接在250 cm×100 m×2 cm(長×寬×厚)的鋼板邊緣，要求工字鋼與鋼板相互垂直，工字鋼與沙袋之間設(shè)置一張尺寸為2.5 m×1.5 m的1 cm厚鋼板，使后方支撐力可以均勻傳遞給前方沙袋。并用4根1.41 m長Ⅰ18工字鋼作為支撐，支撐一段焊接在豎起Ⅰ18工字鋼上，一段與2 cm厚鋼板牢固焊接，要求支撐與鋼板夾角為45°。下方鋼板間隔50 cm呈梅花形布置錨桿(22螺紋鋼)，錨固深度不低于30 cm。并鋪設(shè)30 cm厚砂于防撞墩前端，厚砂設(shè)置于洞身下行方向右側(cè)且長度不少于5 m，防溜墩主體由沙袋堆碼形成，并加設(shè)廢舊輪胎于出渣車溜車方向一側(cè)，達(dá)到緩解出渣車沖擊的作用。由于1號(hào)斜井坡度較陡，需每隔一定距離設(shè)置避車洞，防止車輛長時(shí)間處于制動(dòng)狀態(tài)，從而造成溜車事故。防溜墩布置示意圖見圖1。

3.4 設(shè)置安全躲避硐室

根據(jù)斜井洞身掘進(jìn)情況以及斜井無軌出渣施工安全狀態(tài)在洞身每隔一定距離設(shè)置躲避硐室。

1)斜井躲避硐室施工采用工字鋼梯形支護(hù)。2)躲避硐室斷面上寬下窄,凈高大于2.5 m，凈斷面積大于3.5 m2。3)支護(hù)形式：工字鋼梯形支護(hù)，并掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土封閉加固。4)斜井躲避硐室要求深度大于1.5 m，并架設(shè)不少于3榀工字鋼支撐，鋼拱架間距不大于500 mm。5)根據(jù)斜井洞身掘進(jìn)情況以及斜井無軌出渣施工安全狀態(tài)，斜井躲避硐室在洞身施工方向左右錯(cuò)落布設(shè)。

3.5 車輛及出渣車司機(jī)安全管理

實(shí)行“三定”(定車輛、定駕駛?cè)?、定工作?nèi)容)對無軌運(yùn)輸出渣車及各類運(yùn)輸車輛進(jìn)行管理、履行“三包”(包修理、包使用、包管理)管理制度，執(zhí)行“三不超”(不超速行駛、不超載運(yùn)輸、不超時(shí)駕駛)的規(guī)定。每次出渣班完成出渣作業(yè)后嚴(yán)格履行交接班制度，專職司機(jī)填寫出渣車交接班記錄。同時(shí)必須按規(guī)定對出渣車進(jìn)行各類維修保養(yǎng)，并做好相關(guān)維修保養(yǎng)記錄。

針對無軌運(yùn)輸出渣車駕駛?cè)藛T必須嚴(yán)格執(zhí)行“五不開”(無駕駛證不開、無調(diào)度指令不開、身體有病不開、車輛不達(dá)標(biāo)不開、交接班前有飲酒不開)的規(guī)定。出渣車駕駛?cè)藛T必須由駕駛經(jīng)驗(yàn)豐富且具備有效駕駛資格證書的司機(jī)擔(dān)任，出渣車駕駛?cè)藛T須服從斜井施工現(xiàn)場當(dāng)班管理人員指揮，作業(yè)期間不得擅離調(diào)崗、離崗。

3.6 隧道內(nèi)行車安全管理

斜井無軌運(yùn)輸出渣車行駛期間對運(yùn)輸車輛的行駛速度必須進(jìn)行嚴(yán)格限定，具體行駛速度規(guī)定如表1所示。

表1 車輛行駛速度參數(shù)表

3.7 斜井無軌運(yùn)輸洞內(nèi)外安全聯(lián)絡(luò)措施

1)無軌出渣車輛從洞內(nèi)上行以及進(jìn)入斜井洞口時(shí),均需聽從斜井洞口值班人員和安全管理人員的指揮。

2)車輛及施工人員進(jìn)入斜井洞口前，應(yīng)接到斜井洞口值班人員通知，確認(rèn)斜井無上行車輛通過時(shí)方可通行。

3)斜井內(nèi)發(fā)出車輛上行信號(hào)時(shí)，斜井洞口值班人員應(yīng)確保斜井洞口各類車輛停放于洞口出渣便道外側(cè)2 m以外，不得影響斜井內(nèi)運(yùn)輸上行車輛的行車安全。

4)車輛在斜井隧道口發(fā)生故障時(shí)，駕駛員應(yīng)立即設(shè)法將車輛移出斜井洞口限界(距洞口運(yùn)輸便道外側(cè)不少于2 m)，確實(shí)無法移出的，需立即采取防護(hù)措施，并立即通知斜井內(nèi)部出渣車輛以及洞口值班人員。

5)斜井洞口值班指揮人員由項(xiàng)目部安全部負(fù)責(zé)培訓(xùn)，考試合格后方可上崗。同時(shí)安全部應(yīng)對斜井無軌運(yùn)輸洞內(nèi)外安全聯(lián)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行定期檢查維護(hù)。

3.8 其他安全措施

1)作業(yè)人員配備反光馬甲，進(jìn)出隧道按規(guī)定穿好防護(hù)服。洞口值班室配有多余反光服，各級(jí)檢查人員進(jìn)入現(xiàn)場先在值班室進(jìn)行登記，由值班人員發(fā)放反光服，并確認(rèn)斜井在無車輛通行情況下進(jìn)入隧道。出洞時(shí)再次在值班室登記，由值班人員回收反光服，以便重復(fù)使用。

2)豎井無軌運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)保持平整，無坑洼和積水。

3)豎井出渣道路打滑時(shí)，采取鋪設(shè)防滑沙等防滑措施。出渣車行駛期間禁止急轉(zhuǎn)方向盤、非必要?jiǎng)x車、超車；如有車輛拋錨需要牽引時(shí)，應(yīng)停止其他工序作業(yè)并采取有效的安全措施，并派安全員現(xiàn)場指揮。

4)禁止在斜井內(nèi)溜車發(fā)動(dòng)車輛、掛空擋滑行；在斜井內(nèi)非必要不停車，如需停車時(shí)應(yīng)采取停車制動(dòng)。

5)運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)定期檢修，特別是剎車止動(dòng)裝置必須靈活可靠，每天必須在操作前幾天進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)問題，必須及時(shí)修復(fù)。

6)運(yùn)輸設(shè)備長距離、大坡道運(yùn)輸時(shí)，其制動(dòng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及安全性設(shè)備必須完好無損，應(yīng)定期檢查其可靠性。

7)嚴(yán)禁運(yùn)輸車輛超速行駛，嚴(yán)禁同類車輛超車。豎井內(nèi)的各種車輛必須為出渣運(yùn)輸卡車讓路。

8)當(dāng)運(yùn)輸車輛發(fā)生故障，無法在大坡道上行走時(shí)，應(yīng)全開車內(nèi)安裝的制動(dòng)燈和警示燈，并采取防滑安全措施；同時(shí)，應(yīng)位于車體的前部和后部30 m外設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)志，并采取防護(hù)措施。

9)為保證施工人員及車輛運(yùn)輸安全,建議參考《煤礦安全規(guī)程》第二十二條的相關(guān)規(guī)定,并結(jié)合現(xiàn)場施工具體情況在1號(hào)斜井內(nèi)間隔一定距離設(shè)置躲避硐室。

10)斜井洞內(nèi)外設(shè)置的各種安全設(shè)施及警示標(biāo)志、標(biāo)牌應(yīng)符合下列規(guī)定:

a.洞外距離洞口一定位置應(yīng)設(shè)限高標(biāo)志。洞內(nèi)各種作業(yè)平臺(tái)必須滿足最小限界要求，并設(shè)置明顯的警示標(biāo)志。

b.在洞內(nèi)的集排水設(shè)備、二襯施工臺(tái)車、躲避硐室處應(yīng)設(shè)置防撞隔離欄并在上述位置前方安置閃光紅燈警示。

4 安全技術(shù)總結(jié)

大縱坡斜井在無軌出渣過程中由于現(xiàn)場施工條件復(fù)雜，斜井洞身斷面小，洞身整體縱坡較大等因素在施工過程中極易發(fā)生溜車、車輛碰撞等安全事故。為應(yīng)對斜井無軌出渣安全事故需對斜井無軌出渣進(jìn)行正確的安全評(píng)估，制定合理的專項(xiàng)安全技術(shù)措施，同時(shí)在專項(xiàng)安全技術(shù)措施實(shí)施過程中加強(qiáng)監(jiān)管，根據(jù)監(jiān)管情況，隨時(shí)調(diào)整優(yōu)化專項(xiàng)安全技術(shù)措施，從而為大縱坡斜井工程實(shí)現(xiàn)確保安全、保證工期并實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目總目標(biāo)提供相應(yīng)的技術(shù)保障。