大纵坡斜井无轨出渣安全技术措施探讨

赵 锋

(山西路桥集团榆和高速公路有限公司，山西 太原 030012)

1 工程概况

本文以山西省中部一特长隧道1号斜井为例，该隧道送风井最大埋深411.6 m，排风井最大埋深394.8 m。洞内围岩主要由Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级浅埋围岩构成。送风井整体呈竖曲线变化，最大坡度为-14.2%，最小坡度为-3%；排风井整体呈竖曲线变化，最大坡度为-14.1%，最小坡度为-3%；线路每隔275 m进入一处缓坡段，中间缓坡平台为25 m。1号斜井送风井内轮廓尺寸(宽×高)为6.5 m×6 m，排风井内轮廓尺寸(宽×高)为7.1 m×6.3 m。斜井采用钻爆法开挖施工，钻眼采用凿岩机，洞身爆破采用毫秒微差非电起爆系统。Ⅳ级、Ⅴ级围岩施工工法为上下台阶施工，Ⅲ级围岩施工工法为全断面施工。出碴采用无轨运输方式，采用挖掘机扒碴、自卸汽车进行出碴。初期支护紧跟开挖面及时施作；仰拱及时跟进掌子面。

2 主要风险源及安全隐患

1)斜井围岩地下水出水状态整体为淋雨状出水，整体造成斜井出渣道路相对湿滑，对出渣车的正常行驶造成极大的安全隐患。

2)斜井整体断面较小，施工期间机械设备、二衬台车的布设进一步压缩了无轨出渣道路的宽度。

3)送风井整体呈竖曲线变化，最大坡度为-14.2%，最小坡度为-3%；排风井整体呈竖曲线变化，最大坡度为-14.1%，最小坡度为-3%；线路每隔275 m进入一处缓坡段，中间缓坡平台为25 m。根据《公路隧道设计技术规范》[1]中12.3.3斜井无轨运输时，不宜大于7°。本项目斜井坡度大，容易溜车，车辆无轨运输存在较大安全隐患。因此必须采取相关技术措施以保证无轨运输的安全性。

3 施工安全技术措施

3.1 反坡排水安全技术措施

斜井反坡排水将排水管及高压风水管悬挂在人行道一侧边墙，挂设高度1.5 m，现场照明用电及施工用电设在排水沟相对一侧，应尽量高挂，但距顶部的距离应不小于3 m，洞内照明灯具挂设纵向间距不大于15 m。

施工期间，在掘进方向的右侧安装两条φ200 mm钢管排水管路，正常水量时，只使用一条管路，另一条留作备用。管路每200 m设置一个止水阀和清淤孔，防止污水对管路或水泵造成损坏。洞口200 m以及洞外范围内，排水管采取与高压水管相同的保温措施，避免因冬季气温低，将管路冻结。排水管路接入污水处理池，经处理后排放。

1)移动水箱内水泵选择。

移动式水箱内装设一台MD200-50×5P多级离心式排水泵，该泵保证抽水能力达200 m3/h，扬程260 m，开挖过程中一台正常使用，一台留作备用。排风井设备配置同送风井类似。

2)水仓清淤。

采用5 mm钢板加工一个上开口的水箱安放在农用车上。将高压风管插入沉积有泥砂的水仓内，将泥砂与水搅拌，利用泥浆泵将泥砂吸入水箱，运至洞外渣场。

3)反坡排水安全要点及注意事项。

a.施工前，根据地勘设计文件和现场调查，确定竖井地下水的出水情况及涌水量，对应制定排水方案。施工中，应对竖井的出水位置、涌水量大小、水体补给情况，涌水变化规律，地下水水质成分等进行观测试验，并逐步完善排水方案。

b.配备足够的备用抽水机，排水管路根据距离、坡度、水量、设备情况进行合理布置。

c.开挖中洞内大面积渗漏时，要采用钻孔方法将水集中汇流引入排水沟。

d.在地下水发育的岩层中施工期间，在最前的开挖面上应布置超前钻孔，并应有防涌水的安全措施。

e.大量的承压涌水和有长期补给来源的地下水，如已查明水源方向，可以先挖泄水洞截流水源，针对断层破碎地段中涌水，可采取减少水压，降低地下水的措施。

f.注意排水的环境保护，对排出的水进行分析检查，如含有有害物质应进行无公害处理，处理完毕再排入水沟，决不污染当地水源。

3.2 洞内安全部施工要求

设专人对斜井无轨出渣运输线路进行监管，及时对出现破损的路面进行维修和养护。洞外路面及洞内的底板、调平层面需进行防滑处理，作为路面要确保底板、调平层面施工质量，确保不出现坑洼。在斜井二衬完工段及非施工作业地段，严禁存放施工材料、机具设备和其他各类杂物。在斜井施工作业地段，严禁随意堆放和放置各类杂物，保证出渣车辆运行安全畅通。

3.3 无轨出渣安全防溜墩设置

隧道1号斜井从洞口至斜井风机房之间，每隔一定距离(100 m～300 m)设置防溜墩，本项目防溜墩采用砂袋与废旧轮胎组合而成，防溜墩设置距离结合斜井纵坡以及洞身整体长度，同时兼顾斜井缓坡段的位置。防溜墩按照长×宽×高=5 m×2.5 m×2 m进行设置，防溜墩高度不小于车辆轮子高度的2/3，设为2 m。前方采用两个轮胎固定；后方采用工字钢和钢板作为支撑，将4根1.5 m长的Ⅰ18工字钢按照0.625 m的间距牢固地焊接在250 cm×100 m×2 cm(长×宽×厚)的钢板边缘，要求工字钢与钢板相互垂直，工字钢与沙袋之间设置一张尺寸为2.5 m×1.5 m的1 cm厚钢板，使后方支撑力可以均匀传递给前方沙袋。并用4根1.41 m长Ⅰ18工字钢作为支撑，支撑一段焊接在竖起Ⅰ18工字钢上，一段与2 cm厚钢板牢固焊接，要求支撑与钢板夹角为45°。下方钢板间隔50 cm呈梅花形布置锚杆(22螺纹钢)，锚固深度不低于30 cm。并铺设30 cm厚砂于防撞墩前端，厚砂设置于洞身下行方向右侧且长度不少于5 m，防溜墩主体由沙袋堆码形成，并加设废旧轮胎于出渣车溜车方向一侧，达到缓解出渣车冲击的作用。由于1号斜井坡度较陡，需每隔一定距离设置避车洞，防止车辆长时间处于制动状态，从而造成溜车事故。防溜墩布置示意图见图1。

3.4 设置安全躲避硐室

根据斜井洞身掘进情况以及斜井无轨出渣施工安全状态在洞身每隔一定距离设置躲避硐室。

1)斜井躲避硐室施工采用工字钢梯形支护。2)躲避硐室断面上宽下窄,净高大于2.5 m，净断面积大于3.5 m2。3)支护形式：工字钢梯形支护，并挂钢筋网片喷射混凝土封闭加固。4)斜井躲避硐室要求深度大于1.5 m，并架设不少于3榀工字钢支撑，钢拱架间距不大于500 mm。5)根据斜井洞身掘进情况以及斜井无轨出渣施工安全状态，斜井躲避硐室在洞身施工方向左右错落布设。

3.5 车辆及出渣车司机安全管理

实行“三定”(定车辆、定驾驶人、定工作内容)对无轨运输出渣车及各类运输车辆进行管理、履行“三包”(包修理、包使用、包管理)管理制度，执行“三不超”(不超速行驶、不超载运输、不超时驾驶)的规定。每次出渣班完成出渣作业后严格履行交接班制度，专职司机填写出渣车交接班记录。同时必须按规定对出渣车进行各类维修保养，并做好相关维修保养记录。

针对无轨运输出渣车驾驶人员必须严格执行“五不开”(无驾驶证不开、无调度指令不开、身体有病不开、车辆不达标不开、交接班前有饮酒不开)的规定。出渣车驾驶人员必须由驾驶经验丰富且具备有效驾驶资格证书的司机担任，出渣车驾驶人员须服从斜井施工现场当班管理人员指挥，作业期间不得擅离调岗、离岗。

3.6 隧道内行车安全管理

斜井无轨运输出渣车行驶期间对运输车辆的行驶速度必须进行严格限定，具体行驶速度规定如表1所示。

表1 车辆行驶速度参数表

3.7 斜井无轨运输洞内外安全联络措施

1)无轨出渣车辆从洞内上行以及进入斜井洞口时,均需听从斜井洞口值班人员和安全管理人员的指挥。

2)车辆及施工人员进入斜井洞口前，应接到斜井洞口值班人员通知，确认斜井无上行车辆通过时方可通行。

3)斜井内发出车辆上行信号时，斜井洞口值班人员应确保斜井洞口各类车辆停放于洞口出渣便道外侧2 m以外，不得影响斜井内运输上行车辆的行车安全。

4)车辆在斜井隧道口发生故障时，驾驶员应立即设法将车辆移出斜井洞口限界(距洞口运输便道外侧不少于2 m)，确实无法移出的，需立即采取防护措施，并立即通知斜井内部出渣车辆以及洞口值班人员。

5)斜井洞口值班指挥人员由项目部安全部负责培训，考试合格后方可上岗。同时安全部应对斜井无轨运输洞内外安全联络设施进行定期检查维护。

3.8 其他安全措施

1)作业人员配备反光马甲，进出隧道按规定穿好防护服。洞口值班室配有多余反光服，各级检查人员进入现场先在值班室进行登记，由值班人员发放反光服，并确认斜井在无车辆通行情况下进入隧道。出洞时再次在值班室登记，由值班人员回收反光服，以便重复使用。

2)竖井无轨运输道路应保持平整，无坑洼和积水。

3)竖井出渣道路打滑时，采取铺设防滑沙等防滑措施。出渣车行驶期间禁止急转方向盘、非必要刹车、超车；如有车辆抛锚需要牵引时，应停止其他工序作业并采取有效的安全措施，并派安全员现场指挥。

4)禁止在斜井内溜车发动车辆、挂空挡滑行；在斜井内非必要不停车，如需停车时应采取停车制动。

5)运输设备应定期检修，特别是刹车止动装置必须灵活可靠，每天必须在操作前几天进行检查，如果发现问题，必须及时修复。

6)运输设备长距离、大坡道运输时，其制动、转向系统及安全性设备必须完好无损，应定期检查其可靠性。

7)严禁运输车辆超速行驶，严禁同类车辆超车。竖井内的各种车辆必须为出渣运输卡车让路。

8)当运输车辆发生故障，无法在大坡道上行走时，应全开车内安装的制动灯和警示灯，并采取防滑安全措施；同时，应位于车体的前部和后部30 m外设置醒目的安全警示标志，并采取防护措施。

9)为保证施工人员及车辆运输安全,建议参考《煤矿安全规程》第二十二条的相关规定,并结合现场施工具体情况在1号斜井内间隔一定距离设置躲避硐室。

10)斜井洞内外设置的各种安全设施及警示标志、标牌应符合下列规定:

a.洞外距离洞口一定位置应设限高标志。洞内各种作业平台必须满足最小限界要求，并设置明显的警示标志。

b.在洞内的集排水设备、二衬施工台车、躲避硐室处应设置防撞隔离栏并在上述位置前方安置闪光红灯警示。

4 安全技术总结

大纵坡斜井在无轨出渣过程中由于现场施工条件复杂，斜井洞身断面小，洞身整体纵坡较大等因素在施工过程中极易发生溜车、车辆碰撞等安全事故。为应对斜井无轨出渣安全事故需对斜井无轨出渣进行正确的安全评估，制定合理的专项安全技术措施，同时在专项安全技术措施实施过程中加强监管，根据监管情况，随时调整优化专项安全技术措施，从而为大纵坡斜井工程实现确保安全、保证工期并实现建设项目总目标提供相应的技术保障。