青云山隧道4#斜井施工安全控制

王軍平

(西安鐵一院工程咨詢監理有限責任公司)

0 引言

青云山隧道是華東地區最長的一座隧道，全長達22 km，保證隧道施工安全是隧道施工的重要組成部分。開挖長度長，要通過多個斷層，涌水量大是此隧道的特征。通過對不同施工階段各種風險源的控制，特別是對開挖的控制，實施超前地質預報，運用新的手段和方法，探明前方地質情況，加強管理，從而實現隧道安全、順利的貫通。

青云山隧道左線長22.175 km，右線長21.843 km，為單線雙洞隧道。共有4個斜井，其中4號斜井長763 m，綜合坡度8%，采用雙車道無軌運輸，進入主洞后施工方向為青云山隧道進口方向，與3#斜井相向開挖，開挖長度約3 km。主要巖石為石英巖、凝灰巖，工程性能良好。

施工過程按施工順序分斜井施工、主洞與斜井交匯處及主洞施工三大部分，各部分的施工安全主要控制措施如下。

1 斜井施工安全控制

1.1 斜井存在的主要風險

斜井主要是用于施工，屬輔助施工巷道，大部分區段只有初期支護，開挖風險較大。坡度大，光線較暗，采用無軌運輸時又存在一定交通運輸安全隱患。

1.2 斜井施工時采取的主要安全措施

(1)首先做好洞口防護，保證洞口的安全，防止發生關門事故。邊仰坡施工質量良好，仰坡穩定、可靠，排水系統健全，雨季前對洞頂裸露面用噴射混凝土進行了封閉。對斜井洞口段盡早施作二次襯砌，提前進行準備，二襯施工不受爆破影響時即施作了二襯，并在二襯施作完成后便進行了洞門的施工，確保了洞口的安全。

(2)對于超挖大的斷面增設錨桿，掛網噴平，對容易發生掉塊現象的區域局部增加錨桿，防止發生掉塊傷人現象。

(3)斜井運輸由于坡度達8%，加之斜井內滴滲水較多，光線較暗，車輛駕駛人員執證上崗，且用于運輸人員的車輛和司機相對固定。洞內設柔性防撞墻，占1/3通道寬度，用砂袋堆積而成，用于失控車輛的應急減速停車。

(4)設有維修班對車輛進行保養、維修及檢查，確保交通工具始終處于良好狀態。

(5)洞口設限速標志，在洞內的集水坑設置防撞隔離欄和紅燈警示。斜井內不堆放雜物和其他物資，保證交通順暢。

2 主洞與斜井交匯處施工安全控制

2.1 主洞與斜井交匯處存在的風險

(1)由于為富水隧道，且存在反坡排水問題，同時考慮正洞開挖仍需3 km，且隧道存在涌水現象。正洞為順坡開挖，在主洞與斜井交匯處形成匯水點，交匯處排水壓力大。

(2)交匯處有一個橫通道，造成開挖面積大，應力集中，截面和高度均變大，需挑頂作業，開挖中存在石塊掉塊和塌方的風險。

(3)由于交匯處施工工作面多，照明、通風、排水、用電各種管線相互交織，要互不干擾，難度較大。

2.2 斜井施工時采取的主要安全措施

(1)反坡排水。在橫通道與斜井交匯處設集水坑集水，使用2套排水方法，一是使用55 kW大功率抽水設備用100 mm管徑無縫鋼管直接排出斜井，二是在斜井加設一處集水井，由交匯處的設置的污水泵和斜井上集水井抽水設備分級抽水相結合的方法，并備用二臺55 kW大功率抽水設備和發電機。設備安裝好后分別進行實測和試運行，對流量進行測量，滿足洞內排水需求。抽水時水泵進水口均用鋼絲網進行包裹，防止堵塞，集水井設專人輪班抽水，清理雜物，沉淀物達到50 cm深即及時清理。集水坑等水坑均設置欄桿、紅色警示燈和標志，防止發生溺水事故。

(2)斜井與主洞交匯處編制施工方案，報監理審查，審查通過后按方案實施。首先在距離斜井底部30 m處實施超前地質預報，每循環采用加深炮孔的方法，對前方圍巖的情況進行探測，探明前方圍巖。開挖時，采取先挖好橫通道，然后在主洞單線分別向上挑頂，然后開挖下臺階的方法。在每次挑頂實施爆破后，首先清理危石，進行找頂，經有經驗的人員進行指揮并仔細查看后，確無危險，進行安全確認后，再繼續挑頂。如圍巖局部存在裂隙處，應先加設斜錨桿或錨噴后，局部加強后方可繼續向上挑頂。挑頂及找頂到位后，在交匯處每隔5 m設一監控量測斷面，加強監控，及時組織錨噴掛網作業，保證后期的施工安全，最后開挖下臺階，形成全斷面。

(3)為保證進度并及時施作二襯，與主開挖方向相反方向在Ⅱ級圍巖段開挖主洞30 m，形成組裝二襯臺車空間，一面向3#斜井方向開挖，一面加緊組裝臺車，保證Ⅱ級圍巖與二襯距離在260 m內。

(4)通風采用專門定制的130 kW軸流風機，在斜井段采用加強型伸縮風管，保證隧道通風。斜井與主洞交匯處的高壓水管、高壓風管、排水管，均采用地下埋入的方式通過，不占空間，不影響交通運輸。電線采有“三相五線制”，在斜井與主洞交匯處從拱頂懸吊引入主洞，利用主洞內的橫通道設變電站，保證洞內用電。

3 主洞施工安全控制

3.1 主洞存在的風險

主要有以下幾個方面。

斷層、破碎帶、涌水、物體打擊等。

3.2 主洞施工時采取的主要安全措施

(1)做好超前預報和監控量測。配備有多名有豐富經驗的工程師，對隧道經常進行巡視，對工程地質、水文地質情況密切關注。遇到不良地質，對開挖出的工作面進行分析，通過多位專家匯診，對前方的地質情況進行分析、判斷和預測，實施TSP203高分辨率地震反射法超前地質預報系統、RPD-180C多功能管棚鉆機、孔中攝像開展超前地質預報系統，以了解前方地質情況。把超前地質預測預報作為不良地質施工前的一道工序納入到作業循環當中，并貫穿整個施工過程。根據不同類型的地質問題和施工地質分級，選擇不同方法和手段，嚴格按照規范要求，開展超前地質預報，做到有疑必探、有水(泥)必治、強化探測、先探后掘。發現事故隱患和地質異常情況，認真分析，科學判斷，及時針對探明的前方地質情況，采取相對應的施工方法。對每一循環，采用加深炮孔的方法，對前方和上方的掌子面進行物探，一般拱頂一個眼，找腰兩側各一個眼，深度在2個循環進尺以上，根據探孔情況，實探掌子面及其拱部、拱腰周圍的圍巖軟硬及變化情況及水流情況。通過探知的情況，對開挖方法和采取的措施進行確定。

開挖后，采用目測觀察法直觀地預測開挖面及掌子面的地質條件，判斷圍巖的穩定性;開挖至設計斷面尺寸后，盡快設置監控量測點，Ⅱ、Ⅲ級圍巖每50 m設一處，Ⅳ級20 m設一處，Ⅴ級5 m設一處，根據情況可適當加密。采用封閉三角形掛鉤，用紅漆劃圈標識，做好監控量測點的保護，防止損壞。根據監控量測結果，判定圍巖的穩定性及支護參數是否合理，以制定不同階段時期的量測計劃，并匯總分析數據，反饋指導施工。

(2)選用正確的開挖方法，排險徹底，圍巖差時嚴格控制進尺。優先采用全斷面，減少隧道施工工序的干擾，也可以在保證安全的情況下回快施工進度。由于為單線雙洞隧道，采用鉆爆法施工，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面法施工，Ⅳ級圍巖采用臺階法施工，V級圍巖隧道采用三臺階法施工。Ⅳ、V級圍巖進尺控制在2 m以內，防止發生塌方和大的超挖。Ⅱ、Ⅲ級圍巖開挖后，先進行清理危石的作業，在打錨桿和掛網作業中應設專人隨時觀察圍巖動態，防止落石、坍塌等引起傷人事故。在噴射混凝土后觀察初支后有無受力引起的開裂、脫落情況。重視超前支護施工，隧道在Ⅳ、V級圍巖段的開挖作業，超前支護的施作提供足夠的圍巖穩定時間，滿足開挖過程及工挖后進行初期支護的穩定，寧強勿弱，嚴格控制其施工質量;開挖后，及時噴射混凝土封閉巖面，施作錨桿、鋼筋網、拱架等，復噴混凝土至設計厚度。分部開挖時，初期支護盡快封閉成環，臺階長度不超過10 m。

(3)做好主洞排水，防止洞內積水。由于主洞是順坡排水，應做好隧道排水，隧道兩側設排水溝，防止漫流，排水溝深度不底于20 cm，寬度一般也為20 cm，設在二次襯砌斷面外，并定期清理沉積物，保持水流暢通。抽水設備及備用抽水設備齊全，救生衣以洞內人數最多時每人一件的標準進行配制，放置在掌子面附近，設明顯標志。洞內設有左右洞聯動報警裝置，應急通道暢通，并設指示燈、指示牌等。

通過對不同施工段的安全控制，有重點和有針對性的對存在的風險進行安全控制，堅持不懈的抓安全管理，起到了好的效果。四號斜井施工段落未發生一起安全事故，圓滿的完成了施工任務和安全控制目標。