隧洞开挖可燃气体燃烧影响洞段处理方案应用

(辽宁水利土木工程咨询有限公司，辽宁 沈阳 110003)

1 工程概况

朝建引水工程主体工程为引水隧洞，主洞全长12256.514m，桩号为C1+999.901～C14+256.415.00。隧洞为有压隧洞，开挖断面为圆拱斜墙，成洞断面为圆形，成洞直径为3.9m。桩号C3+318～C5+634、C6+062～C7+655、C12+605～C12+948存在极软弱岩洞段，底拱采用仰拱开挖。

共布设支洞和斜井5条，分别为C1号支洞、C1-1号斜井、C2号斜井、C3号支洞、C4号支洞，长度分别为1631.544m、820.701m、708.983m、1931.816m、1393.312m，断面分为两种，C1号，C3号，C4号支洞断面形式为圆拱直墙型，成洞断面尺寸均为5.0m×5.0m(宽×高)，C3号为永久支洞；C1-1号、C2号斜井断面形式为圆拱直墙型，成洞断面尺寸为5.0m×5.5m(宽×高)。

C1号支洞长度1631.544m，进口高程261.5m、底高程73.349m，高差188.151m；主洞全长2090.099m，其中上游1291.916m、下游798.183m。目前开挖施工已完成311.8m，其中上游完成169.117m、下游完成142.683m。

2 C1号洞C3+122.7可燃气体溢出燃烧情况

2.1 可燃气体溢出燃烧情况

2017年10月1日4时20分，C1号支洞控制段主洞上游施工至桩号C3+122.7(距洞口1796米)掌子面开挖过程中，在距右侧边墙50cm辅助周边孔及底板孔进行清孔作业时，作业人员发现5个钻孔有气体溢出并出现燃烧，具体位置见图1。发现情况后作业人员全部撤离，未造成人员伤亡，洞内施工作业暂停。

图1 Ⅲ类围岩炮眼布置

2.2 燃烧过程采取的主要措施

情况发生后，洞内作业人员立即停止作业，全部撤离至洞外，同时切断洞内总电源，采取加强洞内通风，洞口进行戒严，禁止人员进洞。过程中参建各方根据现场情况多次组织召开现场会，主要采取如下措施：

a.成立应急处理小组，负责气体溢出燃烧处理过程中的安全。

b.加强洞内通风，配备发电机和备用通风机确保24h不间断通风，使洞内溢出气体能够充分燃烧。

c.成立洞内气体检测小组，按照规定的频次、位置对洞内气体含量、温度进行监测记录并进行分析。主洞上游安装视频监控系统，在值班室安置了显示器，安排专人进行值班观察洞内火焰情况。

d.加强洞口封闭值守管理，严禁无关人员进入。

e.设计地勘院进行了地质补勘。

2.3 气体燃烧熄灭后处置措施

2017年12月15日0时17分可燃气体燃烧火焰熄灭，持续燃烧75天，参建各方组织召开了现场会，通过查看现场情况，对气体检测值进行分析，洞内气体满足人员作业安全条件，会议决定了复工前的处置原则，成立复工前处置工作领导小组，按照原有检测项目、频次继续进行主支洞检测，由五方会商确定气体燃烧影响段排险范围及支护形式等相关事宜。

3 可燃气体溢出燃烧影响洞段处理

2017年12月17日，参建各方根据C1号洞可燃气体燃烧火焰熄灭后处置工作的会议决定，在C1号洞工区会议室召开五方会商，针对可燃气体燃烧造成已开挖完洞段岩石强度降低、岩层脱落、喷射混凝土开裂掉块的影响洞段处理，确定了排险范围、支护形式，相关安全注意事项。排险处理方案为：

排险处理范围：主洞上游掌子面C3+122.7后0.5m范围暂不做处理，排险处理范围为C3+123.2～C3+183.7(60.5m)，位置详见图2。排险支护施工过程中现场设专人负责，安全员全程盯控，设专人进行洞内气体实时监测，如果气体监测数值超限有异常，则立即停止作业，作业人员全部撤离至洞外，并上报相关情况，确保施工安全。利用挖掘机进行排险处理，处理后对排险量进行现场测量确认。将掌子面开挖台车移出，同时对主支洞交通道路进行清理，保障洞内交通畅通，无障碍。对排险处理段进行支护，支护参数为：顶拱180°范围挂设φ8@150×150mm钢筋网、打设φ22随机锚杆L=2000mm，全周喷射C25W8混凝土100mm。具体工程量以现场签证单为准。严格做好进洞作业人员进行安全技术交底、进洞登记管理、气体检测管理、临时用电、安全隐患排查等现场施工安全管理工作。

4 资源配置计划

4.1 主要劳动力配置计划

排险支护施工人员配置：工区负责人1人，负责现场安全施工组织；作业队长1人，负责现场施工、人员调配；技术员1人，负责现场技术交底、施工自检报验；安全员2人，负责施工过程安全盯控、隐患排查；气体监测员2人，负责洞内气体监测记录；支护班10人，进行施工排险支护作业；自卸车司机3人，负责施工材料、弃渣运输等作业；挖掘机司机2人，负责洞内排险作业；装载机司机2人，负责洞内排险、装渣等作业；电工2人，负责施工用电。

图2 受可燃气体燃烧影响段示意图 (单位：m)

4.2 主要施工设备配置计划

排险支护施工主要设备配置：2×75轴流风机1台；发电机2台；凿岩机6套；空压机2台；装载机1台；挖掘机1台；自卸汽车3台；四合一便携式气体检测仪2台；光干涉瓦斯测定仪2台；便携式瓦检仪2台；甲烷报警传感器2台；水泵5台。

5 施工安全保证措施

5.1 成立施工安全领导小组

成立隧洞排险处理施工安全领导小组，由项目经理任组长，主管生产副经理、总工程师、安全总监任副组长，项目各部室负责人任成员，明确职责和分工，落实好各项安全管理制度。职责范围：

组长全面负责小组内管理工作。副组长负责协调安排领导小组内其他成员工作。遇到险情，通知立即停工，采取应急措施。总工程师在协助组长工作的同时，主要提供技术支持服务。副经理主要负责现场施工安全管理，组织人员、设备投入配备，施工过程安全盯控。安全员主要进行施工安全盯控隐患排查，检查气体监测人员的日常工作，指导气体监测人员进行洞内气体监控，特别是关键部位，瓦斯易聚地点，不易通风处等重点部位，负责检查气体监测小组的交接记录及瓦斯监测日志，制定并执行奖罚措施。技术部门向施工人员下发技术交底书时，由安全部门提供相应的有毒有害气体预防知识、应急措施等。

5.2 采取施工安全保证措施

a.做好施工前培训及安全技术交底工作。对全体施工人员及管理人员进行岗前培训及施工安全技术交底，内容主要为：瓦斯隧洞施工的技能培训和系统知识讲座，使管理和施工人员了解瓦斯的特性及防范措施，确保施工安全。学习各种关于瓦斯的技术规范、安全规程。

b.施工过程中现场负责人、安全员、气体检测人员全程盯控，及时进行安全隐患排查处理，如遇有毒有害气体超标必须立即停止作业，组织所有作业人员撤离至洞外，并及时上报相关情况。

c.做好进出洞人员管理，所有进洞人员在值班室进行登记，并将违禁物品(打火机、火柴、易燃易爆品等)放入指定位置，同时发放安全用品佩戴进洞。出洞人员将使用的安全用品交回值班室并进行出洞登记，同时取回自己的物品。

d.除气体检测人员外，作业面带班班长、安全员必须配瓦斯检测报警仪，随时监测掌子面瓦斯含量。

e.施工前由现场负责人组织，必须进行洞内安全隐患排查，对支洞、主洞其他部位混凝土开裂、掉块部位及时进行排险处理，加强支护。

f.施工过程中加强通风，配备发电机、备用通风机，专人负责通风管理。

g.高空作业必须佩戴安全绳等防护用品，进行支护作业前人工再进行一次排险处理，防止松动岩石掉落伤人。

h.现场配备应急运人车辆，如遇紧急情况保证作业人员能够及时出洞。

i.施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。

j.严禁带明火和火种进入隧道，隧道内禁止吸烟。

k.作业开始前和结束后，应认真检查、清洗机械管道和接头，检查后，还应经过试运转方可正式作业，以防止发生剧烈振动、管道堵塞等现象。当发生注浆管路或接头堵塞时，需在消除压力之后，方可进行拆卸及维修。各种机械电力设备、安全防护装置与用品，应按规定进行定期检验、试验与日常检查，不符合安全技术要求者严禁使用。

6 结 语

该工程在遇到可燃气体溢出燃烧情况后，立即停止作业，采取成立应急小组、气体检测小组等措施，以保证施工安全。对燃烧影响洞段采取排险、支护、气体检测管理等安全保证措施，通过实践证明，按以上方法处理，可操作性强，施工安全可靠，也为以后相似工程施工处理提供经验，可供同类工程处理相似问题参考。