低瓦斯隧道施工安全风险与施工管理

（中交二公局东萌工程有限公司，陕西西安 710119）

瓦斯是隧道工程在施工中面临的危害源之一，可能会发生瓦斯燃烧、瓦斯窒息、爆炸等事故。瓦斯易引发工程状况，由于失误导致的瓦斯事故案例较多。在炭质页岩软弱围岩地区建设期间，如果遇到瓦斯，危险系数会直线升高，工作人员将面临较高的施工风险。

1 工程案例

《国家公路网规划（2017-2030年）》新增的都匀至香格里拉国家高速公路（G7611）的首段是都匀至安顺的高速公路，是贵州省《贵州省高速公路网规划》中的关键组成，是西昌、昭通、六盘水安顺等重要城市通往珠三角经济区最近捷高速公路通道。

本项目第T11合同段起点桩号YK47+000/ZK47+000，起于毛尖隧道洞口，连续设置5 239.5 m特长隧道、428.5 m隧道穿越山体，出洞后设置广家岩角大桥跨越山沟，至本标段终点YK53+410.887/ZK53+421.681。

都安公路路线全长6.411 km（以右线计），建设标准为双向四车道，行车速度100 km/h，设计荷载公路Ⅰ级，路基宽度26 m，合同工期913 d，工程造价6.32亿元。

2 主要风险

（1）炭质页岩软弱围岩隧道开挖危险性较高；

（2）工程支护工作受到较大的压力，支护设备易出现变形，增加施工难度，威胁施工人员的生命安全；

（3）该隧道工程区域穿越瓦斯储存地层，在施工过程中，严格按照工程设计开展施工，工程施工的重难点主要是瓦斯施工安全[1]。

3 低瓦斯隧道施工安全风险施工管理措施

3.1 隧道支护

根据新奥法原理，软弱围岩隧道支护采用复合衬砌+复合衬砌的方式，由初期支护、二次衬砌组成。开挖隧道后，喷射混凝土、锚杆、钢拱架等与围岩密贴的初期支护，对围岩起到约束作用，避免发生变形，基于变形监控量测结果进行二次衬砌。初期支护使用锚杆、喷射混凝土、钢架构成，可组装成联合支护体系。

锚杆是初期支护的主要构件之一，在设计施工中非常关键。钢架的作用：使喷混凝土可支撑围岩；对喷射混凝土进行补强；作为超前支护的支点；锚杆、喷射混凝土起到初期支护的效果[2]。

3.2 瓦斯灾害防治技术

针对瓦斯灾害，在多方面实施有效的保障措施，提高施工安全。如设备选用、施工通风、施工方案等。施工工序如图1所示，瓦斯浓度超标限值如表1所示。

图1 低瓦斯隧道施工工序

表1 瓦斯浓度超标限值与处理措施 单位：%

3.3 隧道通风优化

隧道在施工过程中须保持通风，在隧道口放置风机，距离瓦斯通道30 m。通风方案设置为正洞压入新鲜风，回风可以从辅助坑道内抽出，基于0.25 m/s风速设计施工通风。为了避免瓦斯聚集，应在局部瓦斯易积聚处安装局扇，应自备电源、备用风机等，保障机械设备的工作状态。

3.4 瓦斯监测

通过利用深空钻探技术对掌子面前方的瓦斯参数进行探测，按照要求设计瓦斯隧道主洞，及时对瓦斯的相关系数进行检测。

洞口段末端衬砌实施瓦斯检测时，其检测方式为人工检测，洞内衬砌施工完成后，采用便携式、固定式检测机器，放置瓦斯自动报警仪；固定瓦斯检测仪须距离洞口30 m，在掌旗面附近、易积聚瓦斯的衬砌台车前后。采用24 h自动监测和人工监测。人工监测需要由瓦斯检测人员在完成检测工作后，详细记录相关数据，由专人统一管理自动监测报警仪，每半年必须检定一次，保证仪器灵敏、可靠。

3.5 完善施工方案

（1）控制开挖进尺深度在0.75 m内，采用台阶法，应在开挖面积小、瓦斯溢出量小条件下进行施工。都安公路隧道工程采用台阶法开挖，台阶长度应控制在10～15 m[3]。

（2）加强各环节的项目监测工作，包括地表沉降变形、拱顶下沉、洞内水平收敛等项目，地表重要构造物附近需要设置观测点，方便根据监测结果及时调整施工方案。

（3）采用压入式通风，加强施工通风，在进行施工过程中，竹林寨隧道的施工方式为进口单向掘进，正洞采用压入式通风。毛尖隧道进口在贯通第一个横通道前，正洞的通风方式均为压入式通风，将通道贯通后，会形成巷道式通风，在独头开挖地段实施局部压入式通风。毛尖隧道正洞的通风方式为双风路压入式通风，斜井通的通风方式为巷道式通风。

开挖循环出渣通风后，进入掌子面前，应检测瓦斯浓度，如果瓦斯浓度未超标可开展施工作业。如果探测出存在来源稳定的瓦斯气体，应及时进行通风处理，避免瓦斯聚集，风速须控制在1 m/s以下，稀释洞内瓦斯浓度低于0.5%。瓦斯隧道开挖结束后，将钢架和喷射混凝土的部位架设，保障整体的稳定性[4]。

3.6 火源管理

洞内禁止火源进入，包括打火机、非防爆型手电筒、火柴、手机、其他电子产品等，洞口及洞口房附近20 m内禁止出现火源。瓦斯段洞口应配备安全检查设备，在进洞前，检查确认无火源方可进入。瓦斯段内禁止存放各种油类，需要及时处理，使用过的纸张、棉纱、布等均需要放置在专用的密封桶中。

3.7 设备选用

低瓦斯工区与非瓦斯工区的施工作业机械、电气设备等应选择防爆型设施，根据施工现场的瓦斯浓度检测情况，如果比较严重，须使用防爆施工机械设备、照明设备等，采用矿用塑料电缆或铠装电缆等相关措施。

3.8 瓦斯事故与预防

（1）一旦发生瓦斯事故，应立即寻找事故原因、性质、范围、位置、人数、洞内通风情况等信息，再制定相关的施工方案。

（2）瓦斯段发生塌方、冒顶等情况，塌方体上方的瓦斯排出方式应为局部通风，加强对塌方地段岩隙的监测，及时掌握瓦斯浓度变化。

（3）由于瓦斯爆炸引起的火灾，不可停风处理，须控制风向、风量，电气设备着火后，首先须切断电源。

（4）对防火墙进行编号，设置警示牌，封闭火区之前，应确认火已熄灭。在启封时，达到条件才可启封，启封火区时，逐渐恢复通风，应测定回风流的一氧化碳浓度，存在复燃情况，须及时封闭。火区启封、初期恢复通风等工作应有专业工作人员开展，火区回风流经过的坑道，其工作人员需全部撤出。

4 结语

综上所述，文章主要分析了都安公路工程的炭质页岩软弱围岩低瓦斯隧道在施工中面临的风险，根据该工程的实际情况提出处理措施，保证施工安全性，促进低瓦斯隧道施工的顺利进行，为相关工程提供参考。