高速公路低瓦斯隧道施工技術(shù)研究

張 偉

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

0 前 言

我國的交通事業(yè)的發(fā)展離不開高速公路隧道工程，但在高速公路隧道工程的實(shí)際建設(shè)中，低瓦斯隧道施工技術(shù)應(yīng)用仍然存在一定的問題。因此，應(yīng)在實(shí)際建設(shè)中將各類現(xiàn)代化施工技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，選擇最為合理的配套處理方式，使高速公路低瓦斯隧道工程安全風(fēng)險管理符合規(guī)定，全面提升高速公路低瓦斯隧道工程的施工質(zhì)量，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 高速公路低瓦斯隧道施工安全風(fēng)險管理的意義及工程特點(diǎn)

1.1 高速公路低瓦斯隧道施工的特點(diǎn)

在高速公路低瓦斯隧道工程實(shí)際施工中需要合理選擇相關(guān)技術(shù)，進(jìn)而避免高速公路低瓦斯隧道工程出現(xiàn)風(fēng)險問題，使工程建設(shè)更加穩(wěn)定[1]。同時在高速公路低瓦斯隧道工程的施工中，相關(guān)施工人員不僅需要結(jié)合實(shí)際需求明確施工技術(shù)，而且需要考慮工程的環(huán)境、地區(qū)等因素，高速公路低瓦斯隧道施工的主要特點(diǎn)有：①施工區(qū)域具有多變性，且存在不良地質(zhì)夾層現(xiàn)象，增加了瓦斯爆炸風(fēng)險事故的發(fā)生概率，導(dǎo)致施工建設(shè)的安全系數(shù)明顯降低；②高速公路低瓦斯隧道建設(shè)中首先需要解決水、電及交通問題，且要求施工過程中盡可能縮小開挖斷面，必須確定施工技術(shù)及施工方案；③隧道穿越煤層段時，易發(fā)生瓦斯外溢現(xiàn)象，具有危險系數(shù)高等施工特點(diǎn)，且由于施工環(huán)境陰暗潮濕，無法自由操作大型機(jī)械。

1.2 高速公路低瓦斯隧道施工安全風(fēng)險管理的意義

在高速公路低瓦斯隧道施工過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求制定規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，從而在縮短工程建設(shè)期限的基礎(chǔ)上，降低瓦斯泄漏的發(fā)生概率，從而在最大程度上滿足我國高速公路低瓦斯隧道工程的建設(shè)需求。高速公路低瓦斯隧道工程與當(dāng)前社會發(fā)展息息相關(guān)，使得施工安全管理變得尤為重要，因此，應(yīng)采用科學(xué)合理化的手段加強(qiáng)各類施工技術(shù)的應(yīng)用，并控制施工質(zhì)量，以此使交通工程建設(shè)效率全面提升，從而達(dá)到我國高速公路低瓦斯隧道工程的建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2 高速公路低瓦斯隧道施工技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)及風(fēng)險

2.1 工程概況

山西某高速公路左線全長2 254 m，右線全長2 282 m，勘查中顯示砂巖體及巖體裂隙中含有可燃?xì)怏w，且超前預(yù)報(bào)顯示瓦斯分布范圍主要有K14+230～K14+501段、K14+624～K14+739段，覆蓋范圍較廣，隧道初步判定為低瓦斯隧道。瓦斯的存在明顯加大隧道施工難度，安全隱患會不斷增多，為營造安全的施工環(huán)境，需采取相適應(yīng)的施工工藝，在安全的前提下保質(zhì)保量完成隧道建設(shè)工作。

2.2 高速公路低瓦斯隧道施工技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)

2.2.1 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)

地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)方法簡單、適用性強(qiáng)，可以將各類傳統(tǒng)的預(yù)報(bào)方法進(jìn)行整合，通過多種處理手段相互補(bǔ)充，達(dá)到對隧道當(dāng)前施工區(qū)域情況變化的提前預(yù)報(bào)。我國在2016年再一次提高了對低瓦斯隧道施工期地質(zhì)預(yù)報(bào)的要求，從而在最大程度上避免施工出現(xiàn)爆炸、瓦斯中毒等事故，從而提高隧道工程的建設(shè)效益。地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)彌補(bǔ)了單一地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的片面性，在應(yīng)用中可以劃出重點(diǎn)段，以此更精確地指導(dǎo)安全施工，提高低瓦斯段隧道工程的安全性[3]。

2.2.2 隧道施工相關(guān)技術(shù)

在高速公路低瓦斯隧道施工過程中，若想保證施工安全，需要在隧道施工中合理選擇相關(guān)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上對建設(shè)全過程加大關(guān)注力度。由于上述高速公路低瓦斯隧道工程靠山體，施工場地有限，為避免實(shí)際施工中出現(xiàn)安全風(fēng)險問題，建設(shè)在技術(shù)應(yīng)用前明確施工規(guī)劃，確定工程施工的流程，隨后對相關(guān)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行質(zhì)量控制驗(yàn)收，確保安全管理能夠符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。最后在施工結(jié)束后進(jìn)行抽查，要求各項(xiàng)參數(shù)符合工程建設(shè)的預(yù)期要求，提高施工技術(shù)應(yīng)用的整體質(zhì)量。

2.3 高速公路低瓦斯隧道施工技術(shù)應(yīng)用的風(fēng)險

2.3.1 施工風(fēng)險較大

在低瓦斯隧道施工中，會由于地質(zhì)問題增加建設(shè)復(fù)雜程度和繁瑣程度，因此，實(shí)際建設(shè)必須與工程的實(shí)際地質(zhì)相結(jié)合，但就目前情況來看，實(shí)際建設(shè)仍然存在無法預(yù)知的問題，降低了工程建設(shè)的質(zhì)量[4]。

2.3.2 技術(shù)風(fēng)險問題

若在高速公路低瓦斯隧道實(shí)際施工過程中存在技術(shù)應(yīng)用問題，將會嚴(yán)重影響工程的建設(shè)效果，導(dǎo)致存在安全風(fēng)險的發(fā)生，主要技術(shù)風(fēng)險問題有：①上述工程施工過程復(fù)雜，需要用到一些復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備、特殊的施工工藝，使得施工技術(shù)難度大，導(dǎo)致強(qiáng)度和耐磨性無法滿足實(shí)際要求；②使用一些新技術(shù)、新方法避免爆破，但技術(shù)可能存在不確定性，最終導(dǎo)致控制不當(dāng)出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，瓦斯中毒及爆炸的風(fēng)險概率增加；③施工技術(shù)應(yīng)用過程中未能明確應(yīng)用要求，如上述工程前期技術(shù)應(yīng)用不明確，在孔深度至 128 m砂巖時有甲烷溢出，增加了施工安全風(fēng)險。

3 高速公路低瓦斯隧道施工技術(shù)應(yīng)用的策略

3.1 隧道開挖

本工程圍巖強(qiáng)度偏低、應(yīng)力較大，因此，要求開挖進(jìn)尺<2 m，并盡可能縮小開挖斷面，以免瓦斯大范圍溢出提高施工風(fēng)險。在施工中加強(qiáng)對開挖輪廓的支護(hù)，采取支護(hù)加強(qiáng)措施，達(dá)到加固圍巖、阻止圍巖變形的效果。瓦斯段施工環(huán)境錯綜復(fù)雜，因此，創(chuàng)建信息化的監(jiān)測系統(tǒng)，動態(tài)化調(diào)整控制措施，以不影響爆破效果為前提，削弱爆破所造成的不良影響，如K14+624～K14+739段必須爆破，則采取電力起爆的方法，在裝藥前、放炮前和放炮后分別組織檢查，實(shí)現(xiàn)安全爆破的施工目標(biāo)。

3.2 初支和二襯施工

組織有關(guān)瓦斯含量探測工作，瓦斯含量>0．5 m3/t時、壓力>0．74 MPa時視為一級瓦斯施工段，本工程鑒于一級和二級含瓦斯施工段安全隱患較多的特點(diǎn)，采取復(fù)合式襯砌的支護(hù)形式，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性。瓦斯段襯砌施工時需要視實(shí)際情況采取安全可靠的防瓦斯措施，瓦斯段施工期間，混凝土的噴射厚度應(yīng)超過24 cm部分襯砌利用模筑工藝制作而得，為改善混凝土的工程性能，要求用水量與設(shè)計(jì)值相差不可超過±1%，水泥和氣密劑不宜超過±2%，在該外加劑的作用下調(diào)節(jié)混凝土的透氣系數(shù)，使其穩(wěn)定在10～11 cm/s。混凝土施工完成后，要清理周邊20 mm范圍內(nèi)的雜物，不可存在任何明火。

3.3 做好瓦斯排放

在隧道掘進(jìn)工作中，本工程在利用各類挖掘設(shè)備前考慮支撐問題，結(jié)合超前預(yù)報(bào)及瓦斯探測判斷環(huán)境下各類有害氣體的情況，以此使避免巷道出現(xiàn)風(fēng)險問題。瓦斯屬于煙氣類，其有著可燃性和易爆性，如區(qū)域內(nèi)的瓦斯?jié)舛容^高，將可能產(chǎn)生爆炸風(fēng)險，如在設(shè)備應(yīng)用過程中，必然會產(chǎn)生一定的瓦斯，如不將瓦斯排放，則會出現(xiàn)安全問題。因此，掘進(jìn)中利用瓦斯收集器進(jìn)行采集，將巷道內(nèi)的瓦斯氣體含量減至最少，在此過程中需要對不同區(qū)域的空氣進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測，防止爆炸問題的出現(xiàn)，最終未發(fā)生任何風(fēng)險問題。

3.4 防明火措施

隧道瓦斯段施工時易導(dǎo)致電雷管被引爆的情況，上述工程從源頭上消除靜電，要求施工人員不可穿著化纖材質(zhì)的衣物，統(tǒng)一棉質(zhì)工作服，并采取接地處理措施預(yù)防靜電。鐵器間發(fā)生碰撞后易產(chǎn)生火花，在礦車兩頭增設(shè)橡膠材質(zhì)的碰頭，并通過灑水的方式潤濕碴石，配套專業(yè)的防摩擦零部件以及灑水的方式處理摩擦處。明火控制是洞口與機(jī)房周邊20 m范圍內(nèi)，禁止打火機(jī)等火源被施工人員帶入現(xiàn)場，易燃易爆物品不宜將其存放在隧道內(nèi)，隧址區(qū)的煤炭存在氧化反應(yīng)，由專業(yè)人員采樣分析，采取防控措施以免自燃。

4 結(jié)束語

高速公路低瓦斯隧道工程必須注重施工安全風(fēng)險管理，以杜絕各種安全事故的發(fā)生。建設(shè)過程中施工技術(shù)必須進(jìn)一步明確，按照固定要求進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，安全管理過程中督促施工人員安全規(guī)范操作，對出現(xiàn)的問題及時提出相應(yīng)對策，避免因瓦斯泄漏而造成事故。

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