牛寨山隧道支护施工现场安全控制.docx

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牛寨山隧道支护施工现场安全控制

毕业论文

牛寨山隧道支护施工现场安全控制

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1工程概况6

1.1衬砌形式7

1.2牛寨山隧道建设特点及存在的主要问题7

2安全保障体系8

3支护影响因素9

4支护作业安全事故预防11

4.1隧道支护施工前安全准备11

4.2支护台车施工安全13

4.2.1支护台车事故树分析14

4.2.2支护台车施工事故预防15

4.3喷射混凝土施工安全15

4.4隧道防水板施工安全16

5防止坍塌、堵洞预防措施17

5.1支护安全规定17

5.2衬砌安全规定17

5.3施工排水安全规定18

5.4隧道施工通风防尘与风水供应19

6总结20

牛寨山隧道支护施工现场安全控制

［摘要］根据金井湾大道道路工程Ⅱ标段牛寨山隧道现场支护施工的不安全因素,按照支护施工流程，选取支护前安全准备、初喷混凝土、防水板施工三部分详细说明，其中台车施工中高处坠落事故分析采用事故树分析法，分析事故原因，针对性的提出改进意见。

结合相关规定，制定安全措施，保证施工现场的安全及职业健康。

［关键词］隧道；支护；安全；事故树

福建多山，全省山地丘陵面积约占全省土地总面积的90%，隧道施工需求较多。

近几年来，福建省交通建设快速发展。

倘若对隧道施工安全质量不能够到位的进行管理，那么不仅会给企业造成巨大的经济损失，还会在社会中产生不可设想的严重影响，因此，隧道施工安全也就显得尤为重要了。

隧道支护作为隧道施工主要组成部分之一，支护是否符合安全要求，对隧道安全有着重大意义。

1工程概况

金井湾大道为平潭综合实验区“一环两纵三横”城市快速路及城市主干道系统中的东西向快速路。

西起海峡一桥娘宫立交，东至澳前组团。

金井湾大道（娘宫立交-坛西立交段）定位于对现状万宝路进行功能升级，成为平潭岛中南部东西走向的城市快速通道，极大提升进出岛交通，更好地服务平潭岛的建设和发展。

金井湾大道Ⅱ标牛寨山隧道位于平潭城区西侧，设计为分离式双向八车道，隧道进口位于东壁村，出口位于红山村。

隧道北线（左线）总长868米，南线（右线）总长829米。

建筑限界18×5m。

隧道进出口局部段净距小于40m，中间段净距大于40m。

隧道线平面位于直线及半径2000m的圆曲线上，纵向均按双向坡设计，坡度分别为+0.3%、－0.3%。

进出口洞门形式均为削竹式洞门。

隧道采用灯光照明，机械通风。

隧道设车行横洞一处，人行横洞二处。

1.1衬砌形式

本隧道为局部小净距隧道，结构设计按新奥法原理进行，采用复合式衬砌，有锚杆、喷射混凝土（钢纤维或钢筋挂网）、钢拱架等为初期支护（Ⅴ级围岩为双层初支设计），并辅以大管棚、超前注浆小导管以及超前锚杆等支护措施，充分调动和发挥围岩的自承能力，在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次衬砌。

隧道开挖断面大，Ⅴ级围岩段采用双侧壁导坑法，此开挖方法在中侧壁拆除时将会产生较大的应力集中和支护变形。

因此，对Ⅴ级围岩段复合式衬砌采用双层初期支护，对于双层初支的施作循序，在施工中根据现场监控量测及科研分析，在适当时机施作第二层支护，以保证拆除临时侧壁过程中围岩及隧道结构的稳定性。

由于国内较少同类工程可供借鉴，支护参数根据隧道的地质条件，采用理论分析法为主，工程类比为辅的方式确定；洞口浅埋及偏压段落根据其受力特点对支护、施工辅助措施和开挖形式进行深入细致的分析，以确保工程的安全、经济和顺利实施。

1.2牛寨山隧道建设特点及存在的主要问题

牛寨山隧道施工特点如下：

（1）隧道跨度大

（2）技术难度大

（3）安全形式严峻

（4）设计、施工、建设管理人员相对缺乏

（5）其他（如：

受拆迁等因素影响过期紧张）

2004以来，中铁集团公司承揽的隧道工程呈现一种新的特点，以厦门海底隧道、武广客专浏阳河隧道、都汶高速董家山隧道等为代表的特难工程成为主流，浅埋、偏压、黄土、砂层、富水断层隧道大量增加，过江穿海的隧道明显增多，瓦斯、暗河、富水岩溶的隧道成为安全焦点，大断面隧道普遍存在。

隧道施工已由快速施工为核心技术的阶段进入以高难技术为核心的阶段。

总的趋势是隧道越修越长、断面越修越大，标准越来越高、地质越来越复杂、技术含量越来越高。

隧道发展对核心技术的要求从来没有像今天这样迫切。

2安全保障体系

牛寨山隧道的安全保障体系如图1所示。

3支护影响因素

隧道支护并不是一成不变，根据围岩好坏情况，支护强度不同，支护不足可能产生坍塌影响安全，支护过强则浪费人力时间材料。

本隧道施工难点在于大跨度、存在短净距等问题。

因牛寨山隧道采用钻爆法施工，支护不但可能因为支护本身不足而变形，还可能因为爆破参数、用药量过大等问题产生破坏。

如图2所示牛寨山隧道北线出口Ⅳ级围岩分四个断面开挖，黑色实线为临时支撑，若临时支撑破坏，则如图3所示。

图2牛寨山隧道支护

图3临时支护破坏

4支护作业安全事故预防

隧道各部（包括竖井、斜井、横洞及平行导洞）开挖后，除围岩完整坚硬，以及设计文件中规定不需要支护外，都必须工具围岩情况，施工方法采取有效支护。

洞内或地面出现裂缝以及喷层出现异常裂缝时，均应视为危险信号，必须立即通知作业人员撤离现场，待制定处理措施后方能继续施工。

隧道支护施工流程：

洞内支护施工前安全准备→初喷混凝土→施作锚杆、钢拱架、挂钢筋网土→复喷至设计厚度→防水板施工→二衬施工

本文选取支护前安全准备、初喷混凝土、防水板施工三部分详细说明。

4.1隧道支护施工前安全准备

为保证施工质量安全，所有机械、材料均需要进场检验，机械需要生产合格证及检验合格证等，进场材料随机取样送至有资质的检验机构进行检验。

并将所有资料送至监理，经过监理审核通过后，方可投入现场使用。

机械、材料进场后，为保证施工过程质量安全采取相应的维护保养措施。

例如所有的钢拱架、钢筋等材料应在材料下面放置木条，并在上方遮盖帆布，以免生锈。

对于支护的预埋钢筋，为防止生锈可以采用喷涂砼的方式防锈（如图4、图5所示）。

现场所需的全部特种作业人员均应100%持证上岗，操作证经监理审核通过后，人员方可进场施工。

为保证施工中所用混凝土质量，避免分包单位使用不符合要求的混凝土或者配比出现错误等问题，隧道支护所需混凝土全部来自中铁一局平潭搅拌站。

图4喷涂砼防锈图5喷涂砼防锈

针对围岩级别不同，隧道支护采取不同的支护方式，根据勘探单位提供数据，牛寨山隧道围岩级别划分情况如表1所示。

表1牛寨山隧道围岩级别划分

南北线

围岩级别

围岩长度

备注

北线（868米）

Ⅴ

138

Ⅲ

450

Ⅳ

280

南线（829米）

Ⅴ

174

Ⅲ

445

Ⅳ

210

隧道施工前应做超前支护，采用超前长管棚、超前小导管、超前锚杆。

超前长管棚设于隧道两端洞口，通过注浆方式提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件，防止开挖时发生坍塌事故。

管棚钢管均采用Φ108*6mm热轧无缝钢管，环向间距40cm。

接头用长15cm的丝扣直接对口连接。

当长管棚钢管已深入中风化岩层时可以适当缩短长管棚长度。

钢管设置于衬砌拱部。

沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相邻钢管接头数至少需错开1.0m。

为保证钻孔方向，在衬砌外设C30钢架砼套拱。

考虑钻孔过程的下垂，钻孔方向应较钢管设计方向上偏1度。

钻孔的位置和方向均应用测量仪器测定，在钻孔过程中也必须用测斜仪测定钢管偏斜度，发现偏斜有可能超限，应及时纠正排除安全隐患，以免影响开挖和支护。

牛寨山北线出口58.8m属于Ⅴ围岩分离式浅埋无偏压段，开挖后立即初喷4cm钢钎维混凝土，初喷施工时，应保证台车稳定符合要求，并在作业前检查初喷所用机械是否无故障。

台车上作业人员应佩戴好安全带及其他劳动保护用品，安全带遵循“高挂低用”原则。

初喷施工时，下方严禁有人员通过，避免喷射混凝土脱落伤害下方人员。

4.2支护台车施工安全

为隧道支护施工方便，在现场使用钢材料加工制作而成，具备多种高度施工的作业平台（如图6、图7所示）。

图6支护台车

图7支护台车

4.2.1支护台车事故树分析

图8台车施工事故树

如图8所示，台车施工中高处坠落事故

割集数量：

25

{X1,X6}{X4,X6}{X1,X8}{X4,X8}{X2,X6}{X3,X6}{X2,X8}{X3,X8}{X5,X6}{X5,X8}{X1,X7}{X4,X7}{X2,X7}{X3,X7}{X5,X7}{X1,X9}{X1,X10}{X4,X9}{X4,X10}{X2,X9}{X2,X10}{X3,X9}{X3,X10}{X5,X9}{X5,X10}

径集数量：

2

{X1,X2,X3,X4,X5}{X6,X7,X8,X9,X10}

顶上事件概率：

T=M1*M2=（M3+M4）*（M5+M6）=[（X1+X2+X3）+（X4+X5）]*[（X6+X7）+（X8+X9+X10）]

=（X1+X2+X3+X4+X5）*（X6+X7+X8+X9+X10）

结构重要度：

31/32=I（X1）=I（X2）=I（X3）=I（X8）=I（X9）=I（X10）>I（X4）=I（X5）=I（X6）=I（X7）=15/16

4.2.2支护台车施工事故预防

由割集、径集可知，顶上事件发生的可能性有25种，容易发生事故，如要防止事故发生，应从保证工人正确系上安全带且安全带质量符合要求或者台车自身稳定两个大方面进行控制，为保证事故不发生。

控制好每个基本事件，均可以减少事故发生的可能性。

保证现场有质量合格的安全带、做好安全教育、改变个人的思想观念、正确系好安全带或者保证制作台车的材料符合要求、电焊机正常工作、焊条符合要求、电焊工技术达标从而防止台车高处坠落事故的发生。

根据结构重要度可知，X1、X2、X3、X8、X9、X10的重要性相等，X4、X5、X6、X7、的重要性相等，前者在事故预防中更为重要，应优先处理，后者可在前者的危险排除后再为进行处理。

4.3喷射混凝土施工安全

隧道开挖后为保障施工安全，应立即初喷4cm的C25混凝土。

喷射混凝土施工应满足安全操作规范：

（1）喷射混凝土和加速凝剂的人员，必须戴上防尘口罩和必须的劳保用品，才能进行操作。

（2）喷射混凝土的机械设备，应安设在基础牢固、岩石稳定或已有支护的安全地点。

（3）喷射使用的台架，要严实坚固，木板厚度不得小于5cm，不得有悬空探头板。

（4）喷射混凝土的工作面，要有足够的照明。

（5）操作人员工作前应仔细检查各机件、电器设备是否完好。

（6）喷射混凝土地段的松动岩石，应撬挖干净，并用高压风、水把岩粉、夹泥等杂物冲洗干净，按设计图纸要求的喷护形式进行施工。

（7）喷射作业面应采取综合防尘措施，降低空气中含尘量。

使粉尘浓度达到或接近国家规定的标准。

（8）工作前，先检查喷射机各部件、管路和喷嘴是否完好，有无堵塞，漏气。

（9）工作时，先开进气阀，再开电机。

（10）旋转体与固定机座结合要紧密，如运转中接合板磨损出槽深度大于2mm,应及时更换。

（11）旋转孔发生堵塞，不准用榔头敲打旋转体，更不许用风钻清除旋转孔，应停机拆除检修。

（12）风水稳压阀，不可任意拆卸和调整。

（13）喷射机的喂料筛网，不得任意取下，更不许用手或棍棒伸入喂料口。

（14）喷射机电动机工作温度应低于50℃。

（15）喷射时，要一人把紧喷嘴，一人辅助，不得单人操作。

（16）喷射时，喷嘴应尽量保持与喷砌面垂直，距离为1－1.5米，不得太近或太远。

（17）喷射料高速喷出，严禁用喷嘴对人，喷射区内严禁有人。

4.4隧道防水板施工安全

防水层采用350g/㎡无纺布、EVA防水板。

防水层在施工前应该检查初期支护的喷砼表面是否有尖锐处，其平整度应达到D/L=1/6（L为相邻凸出距离，D为凹进深度），先铺设无纺布再铺设EVA防水板。

在防水板施工后，二衬钢筋施工使用焊接方式，四溅的火星易对EVA防水板产生破坏，可采用右图绑扎法施工，避免钢筋固定时对EVA板的损坏。

导致隧道防水系统不能完全起到防水作用，如图6、图7所示。

图6图7

5防止坍塌、堵洞预防措施

（1）认真核对设计地质，如不符及时联系变更施工方案，并密切观测山体、围岩变化。

（2）采用小断面掘进和光面爆破，尽量使开挖轮廓光面成型提高围岩的自承能力和减小扰动。

（3）加强对围岩的收敛量测的及时和准确性，为开挖支护提供可靠信息和数据。

（4）围岩为Ⅴ类时必须采用小断面开挖，并要喷锚、衬砌、仰拱紧跟。

5.1支护安全规定

（1）隧道支护施工作业面用电应符合临时用电的要求，其照明应满足安全作业的需要。

（2）隧道支护每项工序施工前均应对作业面进行检查，清除松动的岩石和喷射混凝土块。

（3）隧道支护必须按初喷→架设钢架（钢筋网）、锚杆→复喷的程序施工。

在爆破、找顶后，应立即初喷混凝土封闭围岩。

（4）隧道支护施工质量必须达到有关标准规定的要求。

超前支护应在完成开挖工作面的加固后进行，每循环之间应有足够的搭接长度与初期支护有效连接。

（5）施工作业台（支）架应按要求设计、检算与审核；台架应牢固可靠，四周应设置安全栏杆、安全网和上下工作梯，经验收合格后方可使用。

（6）特殊地质条件的隧道，应根据具体地质情况采取超前支护、预加固处理方案和安全保障措施。

（7）安全员按设计和工艺流程施工，负责各工序的安全检查，每次支护作业均应进行安全检查。

5.2衬砌安全规定

（1）衬砌施工作业面用电应符合临时用电的要求，其照明应满足安全作业的需要。

（2）一般地段隧道施作衬砌应在围岩和初期支护变形稳定后进行；在浅埋、偏压、围岩松散破碎等特殊地段的隧道和洞口段应尽早施作衬砌。

（3）在软弱、破碎、高地应力、大变形的围岩地段，仰拱应随开挖及时施作，尽快形成封闭环，并超前于墙拱衬砌。

同时应合理确定与开挖和衬砌作业面的距离。

（4）衬砌作业台架下预留通行作业人员、施工车辆以及安设风、水、电线路或管道的净空，应满足洞内车辆和人员安全通行的要求。

（5）衬砌作业台架应有足够的强度、刚度和稳定性，衬砌台车、台架组装调试完成应经验收合格方可投入使用。

（6）衬砌作业台架、仰拱施工栈桥的移动，应有专人指挥，慢速移位，工作区严禁非作业人员和车辆通行、停留；非作业人员、设备、材料、工器具等应撤离到安全地点。

（7）衬砌作业台架、作业平台四周应设置安全栏杆、密闭式安全网、人员上下工作梯，衬砌台车及防水板施工作业台架还应配置灭火器，经验收合格方可投入使用。

（8）衬砌作业台架、作业平台上的各类用电设备应有绝缘保护装置，电线路还应符合洞内临时用电要求。

（9）运输机械应按规定线路及限行速度行驶，过往台架、栈桥时应加强瞭望，倒车作业应有专人指挥，驻停时应有制动措施及安全警示标志。

（10）每项衬砌作业完毕后应及时清理作业场地、消除安全隐患，保持作业场地清爽、通行无碍。

5.3施工排水安全规定

隧道施工应做好排水工作，防止涌水淹没洞室，危及人员、设备和环境安全，影响施工质量和进度。

隧道施工前必须根据设计提供的工程及水文地质资料，结合现场实际情况，进行分析研究，预计可能出现的地下水情况，估计水量，制订排水方案。

施工前应对地表水进行处理并及早修建洞口防排水设施，防止地表水渗漏及冲刷边仰坡危及结构及施工安全。

洞内施工排水沟应经常清理，保持畅通，防止淤塞。

洞内反坡排水应采用机械排水，并应符合下列规定：

（1）排水方式应根据距离、坡度、水量和设备情况布置管路，一次或分段接力排出洞外。

（2）集水坑容积应按排水量合理确定，其位置应减少施工干扰。

（3）配备抽水机的功率应大于排水量的20%以上，并应有备用台数。

在膨胀岩、土质地层、围岩松软地段，应铺砌水沟或用管槽排水，洞内施工用水应加强管理，严格控制。

对富水软弱破碎围岩、岩溶等有突涌水风险的隧道，必须进行防突涌水专项设计，编制专项安全技术方案。

隧道内有水地段的高压电线必须按有关要求铺设，照明必须采用安全电压及防水灯头和灯罩。

施工现场电线、电缆使用过程中应经常检查，确保绝缘良好。

5.4隧道施工通风防尘与风水供应

隧道施工防尘与风水供应是隧道顺序施工的必要保障条件，对洞内施工人员的职业健康有着极为重要的意义。

隧道通风指以自然或机械通风设施等保持隧道内维持新鲜空气，以维持隧道内人员之舒适感。

通风防尘应该符合以下要求：

（1）隧道施工独头掘进长度超过150m时，必须采用机械通风。

（2）隧道施工通风应纳入工序管理，成立专门的通风班组，由专人负责管理。

通风方案应经过专项审查，经监理单位审批后实施。

（3）隧道施工应保证对每一作业人员供应新鲜空气不小于3m³/min，采用内燃机械作业时，供风量不应小于3m³/（min．kw）。

（4）隧道施工通风的风速，全断面开挖时不应小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s。

（5）空气中氧气含量按体积计不得低于20％。

（6）粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10％以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。

每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

（7）常见有害气体容许浓度：

一氧化碳容许浓度不得大于30mg／m³。

在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m³，但工作时间不得大于30min；二氧化碳按体积计不得大于0.5%；氮氧化物（换算成NO2）浓度应在5mg／m³以下。

（8）通风机控制系统应装有保险装置，当发生故障时应自动停机。

（9）通风管沿线应每隔50～100m设立警示标志或色灯；人员严禁在风管的进出口停留。

（10）通风管安装作业台架应稳定牢固，经验收合格后方可使用。

（11）隧道施工应采取综合防尘措施，并配备专用检测设备及仪器，按规定时间测定粉尘和有害气体浓度。

（12）空压机站应有防水、降温和保温设施，并按规定配备消防器材；距离居民区较近时应有防噪声、防振动的措施。

（13）储气罐、安全阀、压力表应按规定进行检验。

（14）使用前应检查空压机的安全状况，确认完好后方可投入使用；使用过程中应经常检查维护，确保安全运转。

（15）操作人员应经专业培训并持证上岗，并遵守安全操作规程。

（16）必须执行交接班制度，并作好交接班记录，值班人员不得随意离岗。

6总结

安全管理没有捷径可走,核心在于预防。

搞好隧道施工安全,必须坚持安全第一、预防为主、综合治理。

除了上述方法的预防,还要增强施工人员安全防范意识和健全应急措施。

要树立安全第一的思想,加强对隧道施工管理及对参与人员的安全教育,提高其安全意识,严格遵守安全生产的有关规定;建立健全各项规章制度,完善各种安全生产责任制,对现场作业人员进行安全施工的专业培训,经考试合格后才能上岗司职,否则不准进入现场。

施工中要确切掌握漏水渗水以及其他紧急情况的预兆及应急措施,严格执行对工程的监测制度,执行相应的监测频率,及时记录并将信息反馈到有关主管部门。

一旦发生异常,应立即停止作业,积极采取补救措施,撤出工作人员,待险情排除后再继续施工,以确保工人的人身安全。

隧道施工安全管理是一项紧迫而又长期的工作,通过健全安全责任制度、强化安全制度建设、完善安全应急预案、加强现场安全管理、增强人员安全素质以及严格控制施工过程等方法的运用,将会对隧道安全施工管理起到有效的作用。

5参考文献

[1]谷栓成，姚国圣，刘娟等.锚杆在软岩中作用机制的研究.[J].山东科技大学学报（自然科学版），2005，2（4）：

74-76.

[2]沈斐敏.安全系统工程理论与应用

[3]陈彦明.浅谈隧道建设中的安全管理措施.[J].科学之友，2009，12（35）：

35-38

[4]高玉娟.小净距隧道支护结构设计原则与施工措施研究.[J].城市建设理论研究2013，1（3）；28-33