铁路隧道塌方和抢险救援

京沈客专项目隧道塌方和抢险救援李鹏华2016.07目录一、隧道塌方案例分析二、关门塌方抢险救援三、隧道塌方原因分析四、结束语中交三公局第一工程有限公司（一）近几年隧道关门塌方案例1、宝兰客专阳坡庄隧道。2014年8月31日13时35分，宝兰客专阳坡庄隧道进口在拆换拱架作业过程中发生坍塌，造成掌子面8名作业人员被困。塌体长度约22米，隧道埋深约110米，地质为砂质黄土夹泥岩。经过8小时紧张救援，疏通中心排水沟，使被困人员成功获救。2、云桂铁路富宁隧道。2014年7月14日16时15分，云桂铁路富宁隧道处发生坍塌，造成掌子面15名作业人员被困。塌体长度约21米，隧道埋深约160米，地层为硅质岩，灰黑色。经紧张救援，28小时后打通“生命通道”，130小时后人工打通迂回导坑，被困人员安全获救。3、吉图珲客专小盘岭1#隧道。2014年4月2日0时40分，吉图珲客专小盘岭1#隧道出口发生坍塌，造成掌子面12名作业人员被困。塌体长度约18m，埋深约100米，地质为含碳泥质板岩。经相关人员紧张救援，63小时后打通“生命通道”，87小时后打通人工导坑，被困人员成功获救。4、贵州安江高速公路两天窝隧道。2014年8月10日19时50分，贵州省安江高速公路两天窝隧道右线进口发生坍塌，造成掌子面13名作业人员被困。塌体长度约25米，埋深约43米，地质主要为强风化凝灰质板岩。经紧张救援，12小时后打通“生命通道”，140小时后打通人工导坑，被困人员成功获救。（二）近六年来铁路隧道安全事故统计分析序号年份关门塌方掌子面塌方其它（交通、爆炸等）小计12014至8月发生3起。被困34人：33人获救，1人失踪。发生1起，死亡4人。发生2起，死亡2人。发生6起，死亡7人。22013未发生。发生7起，死亡14人。发生4起，死亡13人。发生11起，死亡27人。32012发生2起。被困8人，全部获救。发生1起，死亡2人。发生2起，死亡14人。发生5起，死亡16人。42011发生1起。被困6人，其中5人获救，1人失踪。发生2起，死亡14人。发生5起，死亡35人。发生8起，死亡50人。52010发生3起。被困28人，其中8人获救，20人遇难。发生4起，死亡11人。未发生。发生7起，死亡31人。62009发生1起。被困6人，全部获救。发生4起，死亡9人。发生1起，死亡3人。发生6起，死亡12人。小结：1.在建隧道建设规模大（铁路约4300座、公路约2300座），安全事故件数也在增加，伤亡人数较多。近6年来发生隧道安全事故43起，涉险人员204人，其中143人死亡。因此，参建各方必须高度重视。2.隧道关门塌方涉险人员多、危害性大。近6年来发生关门塌方10起，占事故总数的23%，涉险人员83人，占事故涉险人员总数的41%。预防隧道关门塌方尤为重要。3.隧道关门塌方抢险救援方法得当、组织快速，成功获救概率高。近6年发生的10起关门塌方中，61人安全获救，占关门塌方涉险人员总数的74%，2014年路内外共发生关门塌方4起，救援工作均取得成功。因此，科学救援、快速救援、专业救援甚为关键。中交三公局第一工程有限公司（一）应急救援工作的组织1.安全生产实行属地管理按照《中华人民共和国安全生产法》规定：“有关地方人民政府和负有安全生产监督管理职责的部门的负责人接到重大生产安全事故报告后，应立即赶到事故现场，组织事故抢救。任何单位和个人都应支持、配合事故抢救，并提供一切便利条件”。2.按事故等级明确责任主体按照事故等级，特别重大、重大安全生产事故分别由国务院和省、直辖市负责组织抢险救援，组建抢险救援总指挥部，相关部门和单位参加救援；较大和一般安全生产事故由施工企业负责组织抢险救援，或由事故所在地的地、市政府负责组织抢险救援，相关部门和单位参加救援。3.现场救援组织分工救援指挥部设置：领导协调小组，负责负责抢险救援过程中的组织、决策、部署和协调等相关事项；各工作小组，分别负责技术、监测、救援实施、后勤保障、物资材料供应、警戒保卫、医疗救护、新闻发布、善后安置等相关工作。（二）应急救援工作流程隧道应急救援工作分三阶段：启动准备阶段、救援实施阶段、救护总结阶段。1.启动准备阶段发生坍方，有人员被困按规定上报地方人民政府国家铁路局中国铁路总公司成立救援指挥部成立各救援小组科学制定救援方案反压、支撑等加固监测评估，存在风险即刻对结构进行加固进入救援实施阶段2.救援实施阶段快速打通“生命通道”高压风管通风套管钻机实施通风、通讯、给养、心理辅导多措并举实施“逃生通道”人工导坑机械钻孔正面导坑迂回导坑钻机成孔利用中心沟顶管成孔被困人员逃生进入救护总结阶段启动准备阶段3.救护总结阶段接受医疗救护结束救援实施阶段康复出院救援总结（三）应急救援工作实施1.调查塌方基本情况目的为科学决策救援方案（逃生通道）提供依据。内容被困人员情况：人员数量、所处大概位置等；塌方情况：塌方规模、距掌子面距离等；地质情况：地层岩性、围岩级别和地下水情况等；施工及周边情况：地表情况、监控量测情况等。方法询问塌方目击者、测量和技术人员；现场实地踏勘；查询相关技术资料；生命通道施工情况；被困人员信息反馈情况（“生命通道”被打通后）。成果形成塌方情况调查报告，并绘制塌方情况示意图。塌方资料调查样图2.采取“双稳定”措施杜绝次生灾害发生回填反压稳定塌体：严禁清方或扰动塌体，一是对坡脚回填反压，回填高度宜为距拱顶5~6米，并留出操作平台（当采用机械成孔时需考虑满足机械作业条件），二是对塌体坡面进行必要的防护。强化支护稳定结构：采用对口撑、立柱、斜撑，搭设枕木垛等措施对结构进行加固。3.快速打通“生命通道”“生命通道”非常重要。关门塌方救援过程十分复杂，救援时间也比较长，从近几次救援情况看，一般在3~6天。因此，快速打通“生命通道”为被困人员输送空气、食物，进行信息传递以及心理干预都非常必要。“生命通道”能够再次确认坍塌体长度，指导逃生通道的施工。打通方法：首先利用洞内既有硬质风、水管对被困人员进行通风，如条件成熟可进行输送食物、通话等；再次利用套管跟进钻机在坍塌体上部打通生命通道。关键技术及组织：科学定位开孔位置，距隧道拱顶约1.0~2.5m，塌体一侧（为机械施工逃生通道预留空间）通道定位准确、方向与隧道轴线平行；“生命通道”直径应在108mm以上。专业钻机钻进，快速打通“生命通道”应采用专业大功率、多功能、套管跟进钻机。比如：小盘岭1#隧道采用普通钻机钻进不成功后采用卡萨C6钻机，“生命通道”成功打通。专业人员操作，钻机应由熟悉机器性能的专业人员操作。相关配套部件要备齐。小盘岭1#隧道采用卡萨C6钻机富宁隧道采用RPD-180CBR钻机富宁隧道“生命通道”方案小结：“生命通道”是关门塌方救援过程中最重要步骤，设备要高效、操作人员要专业、定位要准确、实施要快速。富宁隧道28小时将“生命通道”打通（设备调转20小时，RPD-180CBR钻进8小时）、两天窝隧道采用卡萨C6钻机12小时将“生命通道”打通、小盘岭1#隧道63小时将“生命通道”打通（用时时间长主要是先期采用普通钻机施工未成功，后调用C6钻机）。4.多方案并举实施“逃生通道”多方案并举实施“逃生通道”非常必要：被困人员最终要从“逃生通道”逃生，构建逃生通道是救援工作的核心。由于塌方极为复杂，坍塌体中可能存在孤石、钢筋，或坍塌体极为松散、无自稳能力等，救援抢险过程中随时都可能发生意外，因此，坚持多措并举非常必要。例如：富宁隧道救援过程中，采用左侧迂回导坑和正面机械钻孔方案，均取得成功；小盘岭1#号隧道采用正面人工导坑和气压顶方案，人工导坑方案取得成功；两天窝隧道采用塌体正面人工导坑和左线人工导坑方案，地面钻孔作为预备方案，最终正面导坑取得成功。救援情况看，“逃生通道”实施主要有三种：利用隧道既有管道、人工开挖导坑，机械施工逃生管道。利用隧道既有管道逃生。目前在建的双线铁路隧道都设置中心排水沟，有直径Φ600mm圆管和沟宽60cm、深75~90cm的盖板沟两种。实践中如果救援人员疏通中心排水沟，救援时间最短，如宝兰客专阳坡庄隧道仅用8小时全部人员成功获救。施工期间，施工单位应对圆管形中心排水沟及时清淤，盖板沟及时安装盖板或用钢板临时覆盖。利用中心水沟逃生方案图圆管型中心排水沟矩形盖板沟型中心排水沟人工开挖小导坑逃生形式选择：当能够判定一侧初期支护未被塌方破坏、能被利用时可优先选择正面三角形断面形式，导坑开口宜选在低位；当无法小盘岭1号隧道采用三角形小导坑救援成功判断初期支护是否可能利用、或者能够判断初期支护全部被破坏时可优先选择正面梯形断面形式，导坑开口宜选在高位；当坍塌体极为松散、自稳能力极差时应优先选择迂回导坑，梯形断面，开口宜选在高位。富宁隧道塌体正面三角形导坑富宁隧道迂回导坑方案两天窝隧道采用塌体正面梯形导坑取得了成功。开挖尺寸：三角形断面一般高1.5~1.8m，宽1.5m；梯形断面上宽0.8~1m、下宽1.2m、高1.2~１.５m。支护材料：导坑支护可采用方木或工字钢，方木规格宜为15×15cm，工字钢宜为I18型；可采用方木密排、间隔立方木并背后铺设3cm厚木板两种方式支护；梯形断面方木接头应采用企口连接并用扒钉扒紧。特殊处理：开挖中如遇孤石可采用风镐人工处理或者绕避；如遇钢架等可氧气乙炔切割；如坍塌体松散可密排小导管或者注双液将固结；导坑出洞时根据实际情况研究制定可行方案；迂回导坑应加强测量，及时方向校正。机械施工管道逃生方式：从成孔方式来看，有逃生管顶进和大口径水平钻机逃生管跟进两种。选型：当坍塌体长度在10米以内且为土质时可考虑逃生管顶进方式；当坍塌体长度大于10时，地质较复杂时可考虑大口径水平钻机套管跟进方式。：逃生管顶进：可采用挖掘机配合液压顶镐将逃生管顶进坍塌体；用气压顶进机械设备将逃生管坍塌体形成逃生通道。挖掘机配合液压顶镐顶进法边顶进边人工出碴，当坍塌体对管道的握裹力增加，无法继续顶进时可在顶管内再安装一小直径钢管继续顶进，此在兰渝铁路桃树坪隧道取得了成功。桃树坪隧道采用顶管法救援成功：大口径水平钻机套管跟进：中铁二局昆明救援队引进一台FS-120CZ大口径水平钻机，该钻机能够快速钻进620mm管径的救援通道，能够实现安全、快速救援，在云桂铁路富宁隧道抢险救援过程中进行了尝试，取得了初步成功。设备情况：钻机外观尺寸为9.5m×3m×2.8m，主机质量约为34吨，扭矩最大可达195kN•m，推进力最大可达1455kN。适用条件：当塌方体为砂土、黄土、粘土以及碎石土（碎石粒径最大不超过60cm）可直接钻进，当碎石土最大粒径超过60cm时可采用自带DTH潜孔锤套管钻进。场地需求：钻机行进路线坡度小于15°，钻机就位场坪基础水平坚实，空间尺寸不低于15m（长）×5m（宽）×5.3m（高）；风水电需求：380V、50Hz的电力，满足225KVA使用负荷；若使用潜孔锤钻头钻进，现场需2台空压机、2个储气罐、1个风包的位置，合计30m2的空间位置；使用潜孔锤钻头钻进除尘时用的1000L清水；10m2的水平场地作为发电机或电动机单元场地。5.救援中的重要工作建立会议制度建立救援例会制度，每日8时、16时召开，研究布置救援工作；建立领导现场值班制度，处置救援过程中出现的相关问题；建立对口协商制度，及时就现场救援需要地方政府或部门沟通的工作进行衔接。加强监控测量、形成小时报告制。正确、快速、高效传输信息监测内容：净空收敛和拱顶下沉；技术要求：监控量测工作是整个应急救援过程中的安全“保护神”，做到“三加密一复核”，即监测断面加密，宜为每3米设一监测断面；监测点加密，每断面设5～7个量测点；监测频率加密，每小时量测一次；双人双仪器交叉复核量测。信息传递：建立小时报告制，通过手机短信形式报救援指挥部有关负责人。技术标准：当变形速率大于5mm/d，或者混凝土剥落、裂缝明显加大时，应停止救援采取加固措施。有经验的安全人员组织人工观察也是不可或缺的。要有专门的小组专门负责安全状态评估。做好注浆的各项准