复杂多变软性岩条件下长引水隧洞安全施工技术研究

发表时间:2021/8/11   来源:《工程建设标准化》2021年36卷9期   作者:贺大虎
[导读] 夏特水电站为引水式水电站
        贺大虎
        中国水利水电第六工程局有限公司  辽宁沈阳市  110179
        摘要:夏特水电站为引水式水电站,是以发电为主的水电枢纽工程,电站安装4台混流式水轮发电机组,总装机约为248MW,额定水头250.0m,其中引水隧洞全长19.224km,设计引水流量112.8m3/s,多年平均发电量9.360亿kWh。
        关键词:复杂多变软性岩条件;长引水隧洞安全施工技术;
        施工人员在进行对引水隧洞开挖施工时,要注意施工过程中的安全管理,安全管理人员要谨慎检查不良地段可能存在塌陷或者高边坡滚石等危险源,通过利用重大风险的有关措施对这些危险源进行控制。
        一、实例分析
        有压引水隧洞均位于克孜河左岸,属中低山区,地表无植被,冲沟较发育,在④号冲沟位置沟底高程高于隧洞底板约25m,在该冲沟所经过地段地面最低高程约2169.0m;沿洞线山顶海拔高程在2570~2818.8m之间,峰峦迭嶂,多为圆顶山、猪背山,山势较陡峻,山体总体走向近东西向,中间高,两端低,隧洞出口下游为大面积堆积阶地。引水隧洞穿越的岩层,岩性以砂岩、粉砂质泥岩、石英片岩、千枚岩为主较软岩。考虑电站地形地貌特点及施工支洞长短的经济性,支洞多布置在冲沟旁边或陡峻高边坡下,支洞口泥石流倒灌及飞石防护是一大技术难点。19.2km长引水隧洞,除箱涵埋管2.3km段外,剩余16.9km 均处于砂岩、粉砂质泥岩、石英片岩、千枚岩为主较软岩。受地壳构造挤压破碎严重,在地下水发育洞内、低于河床的洞段及穿河床部位易引起大规模涌水涌渣大塌方安全隐患;砂岩、泥岩遇水及施工过程外力挤压易泥化,有掉块及洞段垮塌安全隐患。
        二、危险源的控制
        1.引水隧洞的临边道路和高边坡孤石防护处理。由于洞口处于边坡至上,工程修建的临时道路沿边坡修建,边坡外漏围岩主要为砂岩、粉砂质泥岩夹石英片岩,在常年日晒雨淋、风口、冰雪冻融多种气候因素的影响下,存在孤石滚落、边坡滑坡危险,威胁着引水隧洞开挖人员施工通行的安全。工程管理人员为了消除这种现象,经过反复研究及分析,制定了专项的管理规定,来加强了工程人员对这种情况的监督力度,在雨天的时候不准施工人员通行从而确保工作人员施工安全。同时在危险路段采用钢拱架设置防护棚,防护棚顶部及山体侧均设置沙袋作为防护及缓冲带,从而提高日常交通安全,降低了边坡零星孤石造成的意外伤害的可能性。同时对洞口上方设置截水沟和被动防护网,洞口设置明洞及两侧排水沟,多重防范。
        2.对引水隧洞开挖控制。在进行开挖施工前,工程管理人员需同监理、业主及设计组成联合工作组,认真对隧洞开挖地段地质进行鉴定,安全管理部要安排专职的安全员对隧洞开挖施工过程进行实时监督管理。如果发现危险预兆,工作人员立即发布预警报告,从而采取相应的避险措施,对这些危险地区设置安全警示标志及警戒线,施工期间安排工作人员进行监督,若发现紧急情况应立即撤离。
        3.引水隧洞危险源的等级及评估。比如对一些确定好的危险源,根据造成人身损失和伤害的程度,以及发生事故的性质要进行危险程度评估。引水隧洞开挖的危险性后果是对危害在施工过程中造成的最坏后果,然后对这些后果进行评价,也是对经济损失、人员伤亡及设备损坏评价的结果。同时构建双重预防机制,主要将风险分级管控与隐患排查治理有机结合,做到相辅相成,不独立、不孤立执行,从而保证风险实施在管控之中。
        三、复杂多变软性岩条件下长引水隧洞安全施工技术
        1.建立完善的安全管理系统。在施工管理中,完善的安全管理系统是保证施工安全的前提。想要从管理上控制好施工,就需要建立和国家法律法规相符合的管理规范。

然而,安全管理系统指的是在对安全风险进行分析的基础上建立防御制度。对安全生产管理制度、安全生产责任制度和操作流程进行完善,确保各个岗位、各个环节的生产工作可以达到规定要求,从而形成标准化的管理系统,从管理上保证生产安全。
        2.安全管理的重点。在开挖地下洞室时,由于岩体存在一个可以变形的空间。当挤压状态下的围岩丧失支撑力时,会向洞的内侧变形。如果支护工作不合理,会形成松弛区,甚至出现围岩坍塌或掉块的情况。在对施工进行管理时,要重点对这个方面进行管理并制定合理的管理措施。洞顶出现塌方的情况。在施工过程中,由于隧洞四周的围岩松弛可能会产生塌方情况。如果出现临空面掉块或砂岩滑塌出现塌方的情况,则会危及施工人员的生命安全,因此,这就要求施工过程中必须做好洞顶的监控管理及防范措施,从而能更好地减轻事故发生所造成的伤亡率。进行洞内有毒有害气体浓度的检测监控,落实每次爆破前后的检测工作,不因重复动作而放松警惕和减少工作频率。
        3.使用合理的安全管理措施。
        安全管理的总措施。一是定期组织举办安全生产会议。要根据实际的工程情况,举办安全生产会议。在会议上对遇到的安全生产问题进行集中处理解决。安全会议主要分为定期安全会议、专题会议、安全风险通报会议、专家咨询会议等。二是提高安全检查力度。项目管理部门要做好现场的检查工作,分别采取专业检查、综合检查等措施,将安全问题消灭在萌芽状态,提高施工的安全性,彻底解决所有发现的安全隐患。三是将安全教育培训工作执行到位。项目管理部门定期组织作业人员和管理人员进行培训。对于一些特殊的地段和工种针对性地开展教育工作。让每一个劳务作业人员都明确施工中可能会遇到的安全问题,并采取合理的处理措施,不允许因施工人员自身的问题引发安全事故。四是每日召开班前会。班组长或专职安全员组织召开班前会,让每个班组了解本班中施工作业安全风险点,了解如何应对突发事件,如何正确施工。
        施工难点的安全控制。一是做好爆破作业的安全控制力度。在引水隧洞施工中,经常需要进行爆破施工。为了保证施工安全,需要将爆破作业控制好,同时对其进行合理设计,对相关参数进行优化,并要求爆破人员必须持证上岗。在进行爆破前,需要在警报拉响并且在所有的工作人员都在安全线外以后,才可进行爆破。二是做好超前地质预报。由于引水隧洞的环境比较复杂,在施工时容易出现地质灾害。因此,要将超前地质预报工作做好,及时了解作业面的地质变化情况。选择合理的施工方法,将超前支护安全防护措施做好,以防止出现安全事故。三是采取信息化监控管理措施。引水隧洞施工都是在地下开展的。如果使用普通的查看方法是无法全面了解施工作业面的情况的。而使用视频语音监控系统和门禁系统可以及时了解到施工人员的基本信息,全面了解施工现场的实际情况,尽早发现和解决施工中遇到的问题。
        4.塌方洞段的安全技术措施。在施工过程中出现了较大塌方数次,根据塌腔严重与否,大致可分为两种类型:(1)节理裂隙发育的断层塌方。该部分塌方主要发生在爆破期间,因为爆破区域正好存在滑面,受爆破影响直接发生塌方。处理技术措施根据塌方范围大小和位置分两种: 一种是边墙滑面塌方采用增加随机锚杆支护方式。第二种是顶拱滑面塌方,采用增加钢筋拱架或工字钢拱架。(2)长期渗水的无钢拱架支护破碎带。该部分塌方主要是发生在围岩破碎且无钢拱架支护有水洞段,主要成因是围岩完整性较差,长期渗水部位正好是裂缝密集或沿松动滑面处,在洞室其他洞段长期爆破振动影响下,综合原因导致围岩发生变形破坏,造成的塌方。处理技术措施主要为: 对塌方段增加钢筋拱架或工字钢拱架,如果增加拱架,需要对围岩扣槽,避免钢拱架侵占永久断面,同时对塌方段增加系统锚杆及挂网喷锚措施,在塌方段设置排水孔。
        通过对引水隧洞制定科学合理的安全预案和措施,施工全过程应用风险分级管控与隐患排查治理双机制,落实全员安全责任制和日常班前会,为整个工程能够施工安全起到保驾护航的作用,保障了16km公里隧洞的安全生产,落实了生命至上的管理理念。工程管理思路可供同类工程参考和借鉴。
        参考文献:
        [1]温明.建 筑工程安全管理[J].中国建筑工业出版社,2019.
       
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