趙 宇，趙龍濤，全 斐

(中鐵十局集團有限公司 濟南市 250000)

隨著我國交通基建的快速發(fā)展，大量修建了鐵路及公路山嶺隧道，在復(fù)雜地質(zhì)地區(qū)修建隧道，在掘進中不可避免地穿越不良地質(zhì)，伴有地下水突出時發(fā)生“突泥涌水”[1-3]。傳統(tǒng)隧道在發(fā)生涌水時因隧道洞身坡率小往往可以有效抽排，進而消除或減輕災(zāi)害的影響，而反坡大高差隧道因反坡排水距離長、坡度大、揚程高，強涌水涌出時可以瞬時匯集，快速淹沒洞身，發(fā)生事故的危險極大，嚴重威脅施工人員生命安全[4]，所以通過探索反坡大高差、強涌水隧道安全管理的方法，確保施工安全極為重要。

1 工程概況

紅豆山隧道全長10616m，最大埋深1020m，2#斜井為無軌運輸雙車道斜井，與正洞交于DK122+000左側(cè)，軸線與線路前進方向夾角約90°，斜井洞口與隧道正洞高差為150.7m。該隧道位于云南省臨滄市鳳慶縣及云縣境內(nèi)，為南亞熱帶高原性濕潤季風氣候區(qū)，地質(zhì)區(qū)域為瀾滄江斷裂帶，受地震板塊碰撞“嵌擠、揉搓”作用，區(qū)內(nèi)深大斷裂發(fā)育，巖體總體破碎，裂隙發(fā)育。該區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水類型多，主要存在松散巖孔隙水、基巖裂隙水、斷層裂隙水。南亞熱帶濕潤氣候促使該地區(qū)降雨期長、降雨量大，為裂隙水的補給創(chuàng)造了良好條件，因此山體內(nèi)裂隙及斷層內(nèi)蘊含了大量的地下水，隨著隧道掌子面掘進山體內(nèi)隱伏的裂隙水從掌子面、洞身急速涌出。

2 隧道涌水特征及風險

紅豆山隧道復(fù)雜的地質(zhì)條件創(chuàng)造了獨有的強涌水特征，從已發(fā)生的涌水情況分析，涌水特征主要表現(xiàn)為：從掌子面、拱頂及洞身左右兩側(cè)呈多股狀水噴射；掌子面呈現(xiàn)水沿著裂隙帶伴隨“水叫”聲，放射狀噴出；隨著隧道掘進，在洞頂、洞身先期出現(xiàn)“雨淋”現(xiàn)象，若出現(xiàn)拱部垮塌，水從垮落帶、裂隙帶泄出涌入洞內(nèi)；若圍巖蝕變?nèi)趸?，強涌水呈泥水混合狀態(tài)傾瀉而出，迅速吞噬作業(yè)面。因此安全風險主要為瞬時發(fā)生突涌，急速匯集、快速淹沒洞身，造成人員傷害風險，發(fā)生安全事故的概率極高。

3 安全管理措施

3.1 風險辨識

根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗，突水突泥的規(guī)模均較大，加強地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報，溶腔或斷層等不良地質(zhì)通?？梢员话l(fā)現(xiàn)[5-6]。根據(jù)地質(zhì)勘探資料對隧道風險等級進行劃分和風險評估，進而制定隧道超前預(yù)報管理制度，實施超前探孔、TSP及瞬變電磁探測技術(shù)，探測掌子面前方地質(zhì)圍巖狀況、隱伏地下水。

重點檢查超前探孔施作情況，探孔的數(shù)量、長度達標情況，杜絕不鉆冒進；觀測掌子面探孔孔口及裂隙帶有無股狀水流出，如有則觀察水的狀態(tài)以及流量；結(jié)合瞬變電磁探測圖查找有無大面積囊狀水，對囊狀水部位施作超前鉆探釋放；及時將超前鉆探信息發(fā)布到風險評估小組，研判掌子面前方風險，并輔以安全預(yù)警予以發(fā)布。

3.2 質(zhì)安體系建設(shè)

制定強涌水隧道安質(zhì)監(jiān)督體系文件，明確不同層級人員職責：

第一層級為架子隊安全員，負責跟班查看掌子面超前探孔施作，測量掌子面涌水量，檢查抽排水系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況。發(fā)生突涌時及時發(fā)出安全警報并協(xié)助作業(yè)人員安全撤離。

第二層級為工區(qū)級安質(zhì)監(jiān)督人員，負責日常巡查，檢查掌子面超前探孔施作，結(jié)合探測圖查看隱伏囊腔是否進行了鉆探釋放，檢查掌子面涌水量及抽排情況、抽排水系統(tǒng)和電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況、應(yīng)急物資儲備情況、安全員跟班履職情況，查找反坡排水不安全因素及隱患，監(jiān)督架子隊落實整改。負責工區(qū)級安全預(yù)警發(fā)布，并反向預(yù)警至項目部安質(zhì)部，發(fā)生強突涌事件時負責緊急報告、人員避險、應(yīng)急救援、協(xié)助調(diào)查等工作。

第三層級為項目部級安質(zhì)監(jiān)督人員，負責日常監(jiān)督檢查，重點檢查掌子面超前探孔施作情況，檢查掌子面涌水量及抽排情況、抽排水系統(tǒng)及電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況、工區(qū)執(zhí)行排水系統(tǒng)檢查制度情況、防突涌應(yīng)急救援物資儲備情況、安全員跟班及工區(qū)級安質(zhì)人員履職情況，查找反坡排水不安全因素及隱患，監(jiān)督工區(qū)落實整改。負責項目級安全預(yù)警發(fā)布，以及接到工區(qū)反向預(yù)警的緊急報告、發(fā)布預(yù)警工作，發(fā)生強突涌時負責向應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)組報告，協(xié)助應(yīng)急救援，協(xié)助調(diào)查等工作。

3.3 安全預(yù)警及管控系統(tǒng)

建立隧道安全風險預(yù)警管理辦法，成立安全預(yù)警領(lǐng)導(dǎo)小組，結(jié)合風險評估情況進行發(fā)布。涌水安全預(yù)警分為三級，分別為Ⅰ級紅色預(yù)警，Ⅱ級橙色預(yù)警，Ⅲ級黃色預(yù)警[7-8]。為確保作業(yè)人員人身安全，對分級預(yù)警輔以分級管控。

(1)Ⅰ級紅色預(yù)警

主要表現(xiàn)：掌子面涌水量≥800m3/h；掌子面超前鉆探孔內(nèi)、圍巖裂隙中涌出的水質(zhì)混濁或由澄清變渾濁，涌水噴射距離≥10m；隧道拱部出現(xiàn)較嚴重的渾濁滲水，并呈暴雨狀。此時隧道內(nèi)有可能發(fā)生嚴重強涌水、突泥災(zāi)害，導(dǎo)致重大安全事故。

管控措施：項目部主控，由項目部領(lǐng)導(dǎo)帶班指導(dǎo)施工，若掌子面地質(zhì)條件較好，水質(zhì)澄清可持續(xù)施工；若掌子面呈嚴重蝕變，水質(zhì)逐步變渾濁，立即撤離施工人員，同步觀測掌子面穩(wěn)定情況，制定切實可行的圍巖加固措施，隱患消除后方可組織后續(xù)施工。

(2)Ⅱ級橙色預(yù)警

主要表現(xiàn)：掌子面涌水量400～800m3/h；掌子面超前鉆探孔內(nèi)、圍巖裂隙中涌出的水質(zhì)澄清狀或由渾濁變澄清，涌水噴射距離≥5m；隧道拱部出現(xiàn)較為嚴重的滲水，并呈陣雨狀。此時隧道內(nèi)有可能發(fā)生較為嚴重的強涌水、突泥災(zāi)害，導(dǎo)致較大安全事故。

管控措施：工區(qū)主控，由工區(qū)領(lǐng)導(dǎo)帶班指導(dǎo)施工，若掌子面地質(zhì)條件較好，水質(zhì)澄清可持續(xù)施工；若掌子面呈蝕變狀，輔以超前加固補強措施，并由安全員做好跟班防護，同步觀測掌子面穩(wěn)定情況、水質(zhì)狀況、水流情況，直至風險段落通過。

(3)Ⅲ級黃色預(yù)警

主要表現(xiàn)：掌子面涌水量<400m3/h；掌子面超前鉆探孔內(nèi)、圍巖裂隙中涌出的水質(zhì)呈澄清狀，涌水噴射距離≥3m；隧道拱部出現(xiàn)較為嚴重的滲水，并呈雨滴狀。此時隧道內(nèi)有可能發(fā)生強涌水，導(dǎo)致一般安全事故。

管控措施：工區(qū)架子隊主控，由架子隊長帶班施工，若掌子面地質(zhì)條件較好，水質(zhì)澄清可持續(xù)施工；若掌子面圍巖裂隙較為發(fā)育、有軟弱夾層，由安全員做好跟班防護，同步觀測掌子面穩(wěn)定情況、水質(zhì)狀況、水流情況，直至風險段落通過。

3.4 進洞人員管理

設(shè)立專職進洞管理員，所有進洞人員必須在洞口實名登記個人作業(yè)方位、作業(yè)內(nèi)容、進洞時間、出洞時間等信息，確保在突發(fā)災(zāi)害時實現(xiàn)快速核對、精準確認。

3.5 抽排水系統(tǒng)檢查

(1)排水系統(tǒng)檢查

檢查是否在斜井、平導(dǎo)抽排水固定泵站內(nèi)配備備用發(fā)電機，發(fā)電機再用狀態(tài)是否良好；檢查水倉內(nèi)抽水泵配置的數(shù)量、揚程、功率是否符合專項方案的要求；檢查各泵站水泵的運轉(zhuǎn)情況，對未啟用的水泵要進行試運轉(zhuǎn)測試，確認水泵能實現(xiàn)即時啟動；檢查抽排水管路同水泵連接狀況，是否存在漏水及連接螺栓缺失現(xiàn)象；檢查抽排水管路是否設(shè)置流量表，流量表是否已標定，是否有效運轉(zhuǎn)。

(2)電力系統(tǒng)檢查

檢查電力系統(tǒng)是否按雙路電源儲備，每路電力功率是否滿足抽排水設(shè)備的使用要求；檢查備用電力系統(tǒng)是否能實現(xiàn)即時切換，立即啟動；檢查變壓器有無特殊聲響，有無放電痕跡，有無破損及滲漏；檢查連接電路是否同配電盤有效連接。通過以上檢查確保電力系統(tǒng)24h不斷電。

3.6 應(yīng)急儲備措施

(1)安全教育與培訓(xùn)

開展安全教育主題以及應(yīng)急知識培訓(xùn)，舉辦隧道防突涌安全知識培訓(xùn)班，從隧道涌水特點、涌水防范、典型案例分析等方面對作業(yè)人員進行系統(tǒng)培訓(xùn)。

(2)應(yīng)急救援物資儲備

在施工現(xiàn)場作業(yè)面附近儲備不少于當班施工人員數(shù)量的救生衣、救生圈、救生筏，并每隔50m在隧道拱頂埋設(shè)應(yīng)急救生繩，確保在突涌情況下的人員緊急自救。

(3)移動網(wǎng)絡(luò)進洞

在洞口、平導(dǎo)同正洞交叉口配置移動信號小型基站，確保移動網(wǎng)絡(luò)在洞內(nèi)全覆蓋，實現(xiàn)突發(fā)強突水情況下的緊急報告、應(yīng)急響應(yīng)，撤離施工人員等工作的通訊暢通。

(4)報警裝置

在各掌子面配備無線聲光報警器，當發(fā)生突涌緊急事件時，由安全員啟動聲光報警裝置，聲光報警裝置發(fā)出警報，作業(yè)人員接到警報信息后沿逃生路線撤離。

(5)應(yīng)急演練

模擬發(fā)生強突涌緊急事件：一是帶班作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)命令安全員啟動聲光報警裝置，洞內(nèi)各作業(yè)面安全警報響起，并指導(dǎo)作業(yè)人員立即避開出水口和泄水流，獲取救生衣并向洞口方向奔跑，有序緊急避險；二是模擬作業(yè)人員被涌水圍困，使用救生繩、救生筏進行緊急自救；三是模擬救援，應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組接報后，在如實掌握被困人員情況下，立即向地方應(yīng)急救援部門報告，請求地方支援，并根據(jù)突涌實際情況，在確保安全的情況下，由專業(yè)人員指導(dǎo)搶險救援隊實施救援。

4 結(jié)論

針對紅豆山隧道2#斜井反坡特點，分別從風險辨識、質(zhì)安體系建設(shè)、安全預(yù)警系統(tǒng)、人員管理、抽排水系統(tǒng)檢查、應(yīng)急儲備等方面保證施工安全。主要結(jié)論及建議如下：

(1)通過檢查掌子面超前探孔施作情況，及孔口內(nèi)股狀水流出的狀態(tài)、水質(zhì)情況，同步輔以查看瞬變電磁探測圖，可以查找有無大面積囊狀水，實現(xiàn)對掌子面前方安全風險的研判，有效指導(dǎo)安全施工。

(2)建立反坡強涌水隧道安質(zhì)監(jiān)督體系，可實現(xiàn)不同層級的安質(zhì)人員的專業(yè)互檢，隱患問題的早發(fā)現(xiàn)、早整治，有效防止突涌安全事故的發(fā)生。

(3)采取涌水隧道安全預(yù)警及安全分級管控，可以有效管控不同預(yù)警狀態(tài)下的安全風險，深入落實預(yù)警管控措施，有效杜絕安全事故的發(fā)生。

(4)反坡大高差強涌水隧道的排水系統(tǒng)良性運轉(zhuǎn)是確保安全的重要手段。

(5)開展涌水隧道應(yīng)急知識培訓(xùn)和救援演練，可實現(xiàn)施工人員有效防范“突涌”危害，遇緊急情況時實現(xiàn)自救及啟動應(yīng)急救援。

(6)反坡大高差強涌水隧道安全管理方面的思考：在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)在超前預(yù)報、涌出物處理、注漿質(zhì)量和開挖支護方面予以加強。嘗試探索蝕變圍巖臨界水壓力，可判斷強涌水條件下突泥發(fā)生的臨界值，實現(xiàn)早預(yù)測、早預(yù)防。