182冯均明瓦斯隧道施工控制要点简述.docx

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182冯均明瓦斯隧道施工控制要点简述

瓦斯隧道施工控制要点简述

中铁隧道集团股份有限公司冯均明

摘要：

合（肥）武（汉）铁路客运专线红石岩隧道经过大别山区，隧道全长为7857m，为长大隧道，且存在可燃气体，在施工过程中，通过对隧道开挖爆破、瓦斯检测、通风管理等控制，确保了隧道施工安全和隧道的顺利贯通。

关健词：

客运专线隧道瓦斯通风

1工程概况

红石岩隧道为新建铁路合（肥）至武（汉）段客运专线站前工程，红石岩隧道起讫里程为DK181+373～DK189+230，长78570m，其中明洞40m，占全隧长的0.5%；Ⅱ级围岩6380m，占全隧长的81.2%；Ⅲ级围岩995m，占全隧长的12.7%；Ⅳ级围岩155m，占全隧长的2%；Ⅴ级围岩287m，占全隧长的3.6%。

隧道设计为人字坡，DK181＋373～DK188＋000坡度为5.1‰，DK188＋000～DK189＋230坡度为－3‰。

隧道进口82m位于8000m的曲线半径上。

2可燃气的发现过程

红石岩隧道出口工区在距离洞口10m（DK189＋220）时，发现爆破后碴堆上有燃烧现象，后委托中国矿业大学能源与安全学院对洞渣渣块和爆破后的混合气体进行测试分析，洞渣渣块中吸附有甲烷、乙烷、丙烷和一氧化碳；混合气体样品中含有甲烷。

3人员管理

3.1管理小组

工区成立安全可燃气施工领导小组，负责可燃气隧道工作领导、组织、实施与应急处理等所有工作。

红石岩工区成立钻探组，负责超前探孔的技术人员与设备，根据钻探结果进行分析并为可燃气段施工提供指导性方案。

方案、质检组负责施工方案的确认，并结合可燃气与地质情况适实调整施工方案，并监督执行。

开挖支护组根据方案质检组的要求负责方案的现场实施。

可燃气监测组按规定监测可燃气给其它各组，并提出预警预报。

通风通电组负责隧道内通风通电保障与控制工作。

消防组与救治组负责发生可燃气燃爆之后的抢救工作，按其预案执行。

安全组负责安全检查与监督，对违规操作进行处理。

3.2员工培训

隧道所有施工人员全部进行可燃气培训（由办公室人事组组织，并不得低于三期，专职瓦检员、安全员、兼职安全员（各值班队长、当班班长）等经过专业培训并且负责人要取得上岗资格证书，人力配置（由公司派专业人员，利用现有作业人员）及施工技术水平（公司安质部、工程部派人现场指挥）满足施工安全生产需要。

4施工工艺及施工方案

4.1施工工艺

施工工艺主要包括超前钻孔检测可燃气情况、爆破设计、防突措施、开挖及支护手段等几个方面。

4.2超前钻孔检测可燃气情况

根据隧道围岩地质情况及检测可燃气浓度情况，检测可燃气浓度较高（≥0.5%）时，采用水平钻机超前钻孔检测；检测可燃气浓度较低（＜0.5%时）时，采用人工手持风钻超前钻孔检测。

4.2.1水平钻机超前钻孔检测

根据隧道可燃气及围岩变化情况，在上半断面拱部上开始超前钻探，打超前探孔一个，初探可燃气存量，对可燃气各项指标进行测定，如有较大可燃气涌出或突出等，则增加排气钻孔，同时加强通风，加长时间排放可燃气。

4.2.2人工手持风钻超前钻孔检测

在全隧道采用人工手持风钻钻孔，钻孔长5～6m，共全断面布置5个孔，对可燃气超前检测。

4.3全断面开挖支护

4.3.1施工顺序

测量放线→钻眼→爆破→出碴→初喷→锚杆及局部钢筋网施工→复喷砼喷，进入下一施工循环。

4.3.2测量放线

由测量组每循环用全站仪测量放线，确保开挖断面结构尺寸正确，隧道在设计方向及位置上，并按规定报请精测组按规定进行测量。

4.3.3钻眼

开挖工作面附近20m风流中可燃气浓度必须小于1.0%，当超过此限值时，所有作业人员停止钻孔作业，检查并处理，其浓度小于0.5%后方可继续施工；钻眼方式采用湿式钻孔。

分队钻爆作业人员依据测量开挖轮廓，按爆破设计对开挖掌子面进行布眼，布眼时应注意掏槽眼位置、角度、深度，以保证开挖进尺效果（本隧道全断面开挖采用斜眼掏槽）；周边眼应控制其间距，并严格控制外插角度，防止出现超欠挖情况；底板眼下插角度应控制并保持一致，以防止底板不平整影响正常施工；所有钻孔均必须控制其眼底深度，以保证开挖掌子面平齐。

钻眼过程中应随时观察围岩变化情况，当遇有异常情况时（如在钻孔时发生喷孔、顶钻、夹钻等动力现象时），立即通知相关人员进行检查处理后方可继续施工。

4.3.4爆破

（1）炸药采用乳化炸药，采用水炮泥堵眼。

（2）采用毫秒雷管起爆，严禁反向装药，雷管以外不得装药卷。

所有炮眼的剩余部分应用水炮泥封堵，水炮泥应用专用塑料袋制作，水炮泥外剩余部分的炮眼部分应用粘土炮泥填满封实装至孔口，严禁用块状材料或可燃性材料作炮泥。

（3）使用毫秒延期雷管时，最后一段的延迟时间不得超过130ms，并不得跳段使用。

电雷管使用前必须进行阻值测定，选用阻值相近的。

严禁将瞬发雷管与毫秒雷管在同一串联网络中使用，雷管的连接采用串并联方式。

（4）装药与爆破作业应保证：

爆破地点20m内风流中可燃气浓度低于1%；通风风量足，风向稳，局扇无循环风。

（5）震动放炮时，回风系统内的电气设备必须切断电源。

（6）放炮时，隧道内同时停止施工并停电，全部人员撤出洞外，且人员及机电设备均不要正对洞口。

（7）放震动炮由爆破人员统一指挥，并由救护人员在指定地点值班。

爆破前，必须确认所有人员已全部撤至安全地点，方准下达起爆命令，爆破工接到起爆命令后，必须先发出爆破警号，至少再等5s，方可起爆。

放炮后至少经30min后，应由可燃气检测人员携带防毒面具和自救器到工作面对爆破效果、可燃气浓度等进行检查，确认安全后通知送电、开动局部通风机。

4.3.5出碴

利用装载机配合自卸式汽车运输出碴（装载机和自卸式汽车排气口必须安装防暴装置），由于是无轨运输，要求出碴全过程可燃气最大浓度不得超过1%，否则立即停止出碴运输，处理后方可继续施工。

4.3.6初喷砼

出碴完成后，推进开挖台架时，应对开挖掌子面进行充分撬邦找顶，清除危石，消除安全隐患。

由于是可燃气段，为及时封闭围岩，防止可燃气溢漏集聚，同时为保证施工安全，防止坍方掉块等。

砼配合比由试验室提供。

初喷砼厚度约4～5cm，对凹凸不平处应尽量找平，喷射后应保证岩面基本平顺。

喷C25级砼必须满足设计强度要求。

4.3.7锚杆及局部钢筋网施工：

初喷砼完成后，施作径向锚杆时，必须在作业区检测可燃气浓度，符合规定要求时方可进行锚杆施工操作。

钢筋网施工，在电焊机操作前，必须在作业区检测可燃气浓度，符合规定要求时方可进行电气焊操作。

4.3.8复喷砼：

采用强制式机械拌合。

砼灌车运输，坍落度符合设计要求，采用湿喷工艺。

入模温度符合设计及规范要求。

喷射砼时应由下至上，呈“S”型分段喷射，喷浆口距喷射面位置一般应保持在1.2m左右为宜。

当设计喷射砼较厚而无法一次喷射完成时，应分两次或多次分层喷射，直至满足设计厚度要求。

必须在作业区检测可燃气浓度，符合规定要求时方可进行锚杆施工操作。

4.4施工通风

4.4.1施工通风设计依据

红石岩隧道出口工区施工中发现有不明气体燃烧现象，施工通风设计依据《铁路隧道施工规范》、《铁路瓦斯隧道技术规范》相关内容和铁道第四勘察设计院“合武铁路片（麻）岩隧道可燃气评价及处理措施”。

4.4.2施工通风标准

（1）隧道中氧气含量按体积计不得小于20%。

（2）粉尘最高容许浓度，每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg。

（3）有害气体最高允许浓度：

一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；二氧化碳，按体积计不得大于0.5%；氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下；隧道内可燃气浓度低于0.5%。

（4）隧道内气温不得大于28℃。

目前铁路隧道施工通风的风量计算是以一氧化碳浓度30mg/m3指标作为计算标准，国内冶金矿山安全规程和国外发达国家的有关规程规定，凡是采用柴油设备的地下作业场一氧化碳允许浓度为62.5mg/m3。

红石岩隧道施工为内燃机车无轨出碴运料，在通风设计中采用了一氧化碳浓度不大于62.5mg/m3这一指标，爆破通风按《铁路隧道施工规范》所规定的特殊情况下进人标准100mg/m3计算风量，并要求继续通风30分钟后一氧化碳允许浓度为62.5mg/m3。

隧道内要求的可燃气报警标准为1%。

《铁路隧道施工规范》要求隧道内最低风速为0.25m/s，《铁路瓦斯隧道技术规范》要求防可燃气聚积风速不宜小于1m/s，本设计出口工区风速是采用1m/s，进口工区最低风速是采用0.25m/s。

4.4.3施工通风方式选择

由于红石岩隧道长独头掘进在地，开挖断面积大，内燃设备进洞作业，无轨运输，除爆破产生的污染之外，出碴时柴油车尾气污染整个隧道，所需风量大，隧道施工中出现可燃气体燃烧现象，所以应采用大功率风机配大直径软风管通风。

正常情况下有三种通风方式可供选择：

压入式通风、排出式通风和混合式通风，由于瓦斯的特殊性对施工通风方式有特殊的要求。

红石岩隧道出口工区按可燃气工区考虑，施工通风方式采取压入式通风。

进出口贯通前各自采用独立的通风系统，进出口贯通后采用巷道式通风方式，利用射流风机进行通风。

4.4.4通风设备配置表

主要机械配备如下表1。

表1主要通风设备参数表

工区

设备

名称

型号

技术参数

数量

备注

风压（Pa）

风量m3/min

功率（KW）

出口

轴流风机

SDF（C）-No12.5

624～4150

1015～1985

220

3台

防爆型

备用1台

通风管

PVCФ1700㎜

百米漏风率0.02，摩阻系数0.02

8000m

抗静电

阻燃型

射流风机

SSF-No12.5

功率55KW，出口风速46.1m/s

3台

备用1台

4.4.5通风阶段

红石岩隧道施工通风分两个阶段：

第一阶段为进、出口贯通前，施工通风各自向洞内供风，新风由洞外经通风管压入，污风由洞内排出；第二阶段为进出口贯通后，在进口安装射流风机，形成巷道式通风，进口工区进新风，出口工区排污风。

进出口工区贯通前做好通风系统的调整工作，进口工区的射流风机安装到位，经试机后运行正常。

贯通后启动射流风机，风流稳定的由进口向出口，通风量达到设计要求，不产生可燃气积聚后，才能进行正常的施工工作。

4.4.6辅助施工通风措施

因为该隧道为特长隧道，采用的内燃设备多功率大，运输车辆排放的尾气量很大，隧道开挖产生的有害气体和粉尘也较多，出口工区的可燃气体燃烧，目前测得可燃气浓度最高为1.3%已超过安全警戒指标，也会对施工产生很大危害，这都需要大的通风量来保证安全。

因此要采用辅助通风技术措施，主要是利用辅助通风措施，消除一些污染源，减少送风量，在确保安全的前提下达到经济合理。

利用水幕降尘器降低爆破烟尘、粉尘，溶解部分易溶于水的有害气，消除爆破火焰。

水幕降尘器属压气型喷雾装置，具有喷水颗粒细，产雾量大，射程较远，能够封锁整个隧道断面。

爆破前开启水幕降尘器，除可降尘和吸收易溶于水的有害气体外，最主要的是可以降低爆破产生的温度，消除可燃气体燃烧现象。

4.4.7施工通风管理

（1）由专业队伍进行现场施工通风管理和实施，风管安装必须平、直、顺，通风管路转弯处安设刚性弯头，并且弯度平缓，避免转锐角弯，以减小管路沿程阻力和局部阻力，并且要加强日常维修和管理。

（2）必须配有专业技术人员对现场通风效果和可燃气涌出状况进行检测，根据检测结果及时进行阶段调整。

（3）必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整，必须保证洞内可燃气浓度不超过1%，气温不得高于28℃、一氧化碳和二氧化氮浓度在通风30min后分别降到62.5mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工需要。

（4）风机必须配有专业风机司机负责操作，并作好运转记录，上岗前必须进行专业培训，培训合格后方可上岗。

4.4.8其它要