青云山隧道4#斜井施工安全控制

王军平

(西安铁一院工程咨询监理有限责任公司)

0 引言

青云山隧道是华东地区最长的一座隧道，全长达22 km，保证隧道施工安全是隧道施工的重要组成部分。开挖长度长，要通过多个断层，涌水量大是此隧道的特征。通过对不同施工阶段各种风险源的控制，特别是对开挖的控制，实施超前地质预报，运用新的手段和方法，探明前方地质情况，加强管理，从而实现隧道安全、顺利的贯通。

青云山隧道左线长22.175 km，右线长21.843 km，为单线双洞隧道。共有4个斜井，其中4号斜井长763 m，综合坡度8%，采用双车道无轨运输，进入主洞后施工方向为青云山隧道进口方向，与3#斜井相向开挖，开挖长度约3 km。主要岩石为石英岩、凝灰岩，工程性能良好。

施工过程按施工顺序分斜井施工、主洞与斜井交汇处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 斜井存在的主要风险

斜井主要是用于施工，属辅助施工巷道，大部分区段只有初期支护，开挖风险较大。坡度大，光线较暗，采用无轨运输时又存在一定交通运输安全隐患。

1.2 斜井施工时采取的主要安全措施

(1)首先做好洞口防护，保证洞口的安全，防止发生关门事故。边仰坡施工质量良好，仰坡稳定、可靠，排水系统健全，雨季前对洞顶裸露面用喷射混凝土进行了封闭。对斜井洞口段尽早施作二次衬砌，提前进行准备，二衬施工不受爆破影响时即施作了二衬，并在二衬施作完成后便进行了洞门的施工，确保了洞口的安全。

(2)对于超挖大的断面增设锚杆，挂网喷平，对容易发生掉块现象的区域局部增加锚杆，防止发生掉块伤人现象。

(3)斜井运输由于坡度达8%，加之斜井内滴渗水较多，光线较暗，车辆驾驶人员执证上岗，且用于运输人员的车辆和司机相对固定。洞内设柔性防撞墙，占1/3通道宽度，用砂袋堆积而成，用于失控车辆的应急减速停车。

(4)设有维修班对车辆进行保养、维修及检查，确保交通工具始终处于良好状态。

(5)洞口设限速标志，在洞内的集水坑设置防撞隔离栏和红灯警示。斜井内不堆放杂物和其他物资，保证交通顺畅。

2 主洞与斜井交汇处施工安全控制

2.1 主洞与斜井交汇处存在的风险

(1)由于为富水隧道，且存在反坡排水问题，同时考虑正洞开挖仍需3 km，且隧道存在涌水现象。正洞为顺坡开挖，在主洞与斜井交汇处形成汇水点，交汇处排水压力大。

(2)交汇处有一个横通道，造成开挖面积大，应力集中，截面和高度均变大，需挑顶作业，开挖中存在石块掉块和塌方的风险。

(3)由于交汇处施工工作面多，照明、通风、排水、用电各种管线相互交织，要互不干扰，难度较大。

2.2 斜井施工时采取的主要安全措施

(1)反坡排水。在横通道与斜井交汇处设集水坑集水，使用2套排水方法，一是使用55 kW大功率抽水设备用100 mm管径无缝钢管直接排出斜井，二是在斜井加设一处集水井，由交汇处的设置的污水泵和斜井上集水井抽水设备分级抽水相结合的方法，并备用二台55 kW大功率抽水设备和发电机。设备安装好后分别进行实测和试运行，对流量进行测量，满足洞内排水需求。抽水时水泵进水口均用钢丝网进行包裹，防止堵塞，集水井设专人轮班抽水，清理杂物，沉淀物达到50 cm深即及时清理。集水坑等水坑均设置栏杆、红色警示灯和标志，防止发生溺水事故。

(2)斜井与主洞交汇处编制施工方案，报监理审查，审查通过后按方案实施。首先在距离斜井底部30 m处实施超前地质预报，每循环采用加深炮孔的方法，对前方围岩的情况进行探测，探明前方围岩。开挖时，采取先挖好横通道，然后在主洞单线分别向上挑顶，然后开挖下台阶的方法。在每次挑顶实施爆破后，首先清理危石，进行找顶，经有经验的人员进行指挥并仔细查看后，确无危险，进行安全确认后，再继续挑顶。如围岩局部存在裂隙处，应先加设斜锚杆或锚喷后，局部加强后方可继续向上挑顶。挑顶及找顶到位后，在交汇处每隔5 m设一监控量测断面，加强监控，及时组织锚喷挂网作业，保证后期的施工安全，最后开挖下台阶，形成全断面。

(3)为保证进度并及时施作二衬，与主开挖方向相反方向在Ⅱ级围岩段开挖主洞30 m，形成组装二衬台车空间，一面向3#斜井方向开挖，一面加紧组装台车，保证Ⅱ级围岩与二衬距离在260 m内。

(4)通风采用专门定制的130 kW轴流风机，在斜井段采用加强型伸缩风管，保证隧道通风。斜井与主洞交汇处的高压水管、高压风管、排水管，均采用地下埋入的方式通过，不占空间，不影响交通运输。电线采有“三相五线制”，在斜井与主洞交汇处从拱顶悬吊引入主洞，利用主洞内的横通道设变电站，保证洞内用电。

3 主洞施工安全控制

3.1 主洞存在的风险

主要有以下几个方面。

断层、破碎带、涌水、物体打击等。

3.2 主洞施工时采取的主要安全措施

(1)做好超前预报和监控量测。配备有多名有丰富经验的工程师，对隧道经常进行巡视，对工程地质、水文地质情况密切关注。遇到不良地质，对开挖出的工作面进行分析，通过多位专家汇诊，对前方的地质情况进行分析、判断和预测，实施TSP203高分辨率地震反射法超前地质预报系统、RPD-180C多功能管棚钻机、孔中摄像开展超前地质预报系统，以了解前方地质情况。把超前地质预测预报作为不良地质施工前的一道工序纳入到作业循环当中，并贯穿整个施工过程。根据不同类型的地质问题和施工地质分级，选择不同方法和手段，严格按照规范要求，开展超前地质预报，做到有疑必探、有水(泥)必治、强化探测、先探后掘。发现事故隐患和地质异常情况，认真分析，科学判断，及时针对探明的前方地质情况，采取相对应的施工方法。对每一循环，采用加深炮孔的方法，对前方和上方的掌子面进行物探，一般拱顶一个眼，找腰两侧各一个眼，深度在2个循环进尺以上，根据探孔情况，实探掌子面及其拱部、拱腰周围的围岩软硬及变化情况及水流情况。通过探知的情况，对开挖方法和采取的措施进行确定。

开挖后，采用目测观察法直观地预测开挖面及掌子面的地质条件，判断围岩的稳定性;开挖至设计断面尺寸后，尽快设置监控量测点，Ⅱ、Ⅲ级围岩每50 m设一处，Ⅳ级20 m设一处，Ⅴ级5 m设一处，根据情况可适当加密。采用封闭三角形挂钩，用红漆划圈标识，做好监控量测点的保护，防止损坏。根据监控量测结果，判定围岩的稳定性及支护参数是否合理，以制定不同阶段时期的量测计划，并汇总分析数据，反馈指导施工。

(2)选用正确的开挖方法，排险彻底，围岩差时严格控制进尺。优先采用全断面，减少隧道施工工序的干扰，也可以在保证安全的情况下回快施工进度。由于为单线双洞隧道，采用钻爆法施工，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法施工，Ⅳ级围岩采用台阶法施工，V级围岩隧道采用三台阶法施工。Ⅳ、V级围岩进尺控制在2 m以内，防止发生塌方和大的超挖。Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖后，先进行清理危石的作业，在打锚杆和挂网作业中应设专人随时观察围岩动态，防止落石、坍塌等引起伤人事故。在喷射混凝土后观察初支后有无受力引起的开裂、脱落情况。重视超前支护施工，隧道在Ⅳ、V级围岩段的开挖作业，超前支护的施作提供足够的围岩稳定时间，满足开挖过程及工挖后进行初期支护的稳定，宁强勿弱，严格控制其施工质量;开挖后，及时喷射混凝土封闭岩面，施作锚杆、钢筋网、拱架等，复喷混凝土至设计厚度。分部开挖时，初期支护尽快封闭成环，台阶长度不超过10 m。

(3)做好主洞排水，防止洞内积水。由于主洞是顺坡排水，应做好隧道排水，隧道两侧设排水沟，防止漫流，排水沟深度不底于20 cm，宽度一般也为20 cm，设在二次衬砌断面外，并定期清理沉积物，保持水流畅通。抽水设备及备用抽水设备齐全，救生衣以洞内人数最多时每人一件的标准进行配制，放置在掌子面附近，设明显标志。洞内设有左右洞联动报警装置，应急通道畅通，并设指示灯、指示牌等。

通过对不同施工段的安全控制，有重点和有针对性的对存在的风险进行安全控制，坚持不懈的抓安全管理，起到了好的效果。四号斜井施工段落未发生一起安全事故，圆满的完成了施工任务和安全控制目标。