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摘要:近年來，鐵路建設(shè)中遇到的瓦斯隧道逐漸增多。相比普通隧道施工，瓦斯的存在對(duì)隧道施工的各工序環(huán)節(jié)都有著不同程度的影響，隧道施工成本大幅增加。但勘察設(shè)計(jì)階不易獲取瓦斯隧道絕對(duì)瓦斯涌出量、瓦斯壓力等指標(biāo)，瓦斯等級(jí)很難準(zhǔn)確評(píng)定，導(dǎo)致前期概算費(fèi)用不易合理確定和控制。鑒于此，本文以某高瓦斯隧道為例，介紹了瓦斯防范和管控措施，對(duì)瓦斯預(yù)防和管控措施費(fèi)用計(jì)取提出建議。

關(guān)鍵詞:鐵路工程;瓦斯隧道;工程造價(jià);費(fèi)用計(jì)取;分析

0引言

近年來隧道施工瓦斯爆炸事故頻發(fā)，2005年12月22日四川都汶高速公路董家山隧道瓦斯爆炸事故、2017年5月2日成貴高鐵七扇巖隧道瓦斯爆炸事故、2019年4月1日云南宜畢高速扎西隧道瓦斯爆炸事故，工程建設(shè)人員、財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重?fù)p失，瓦斯隧道施工受到全社會(huì)的高度重視。2019年8月1日，國家鐵路局頒布實(shí)施了《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》(TB10120－2019)。新規(guī)范貫徹落實(shí)了“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)總方針，強(qiáng)化了安全質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)防范等技術(shù)要求，但設(shè)計(jì)階段瓦斯隧道技術(shù)方案仍然需要進(jìn)一步細(xì)化，前期概算費(fèi)用不易合理確定和控制［1］。鑒于此，本文以某高瓦斯隧道為例，以現(xiàn)場實(shí)施情況為依據(jù)，針對(duì)瓦斯隧道施工特點(diǎn)，并依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，闡述瓦斯對(duì)隧道施工和工程造價(jià)的影響，對(duì)瓦斯預(yù)防和管控措施費(fèi)用計(jì)取提出建議。

1工程概況

某鐵路隧道穿越礦區(qū)，隧道沿線兩側(cè)分布5座已知開采的煤礦。洞身穿過長段落高瓦斯煤系地層，有爆炸危險(xiǎn)性，按I級(jí)風(fēng)險(xiǎn)施工管理。隧道設(shè)置3座斜井，其中2號(hào)斜井工區(qū)按高瓦斯工區(qū)組織施工，斜井長655m，正洞小里程方向承擔(dān)施工任務(wù)1200m，其中瓦斯設(shè)防段750m。

2高瓦斯工區(qū)施工

2．1主要施工方法

隧道正洞Ⅲ級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法施工，Ⅳ級(jí)圍巖段采用三臺(tái)階法施工，深埋Ⅴ級(jí)圍巖段采用三臺(tái)階臨時(shí)橫撐法施工，斷層破碎帶、淺埋及偏壓Ⅴ級(jí)圍巖段采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法施工［2］。

2．2瓦斯等級(jí)現(xiàn)場確認(rèn)情況

按《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》(TB10120－2019)相關(guān)規(guī)定，根據(jù)施工期監(jiān)測測數(shù)據(jù)分析，判定瓦斯等級(jí)、瓦斯段落分布情況:(1)2號(hào)斜井工區(qū)正洞小里程方向長750m掌子面附近實(shí)測瓦斯絕對(duì)涌出量Q值為1．54～4．19m3/min，Q絕≥1．5m3/min，為高瓦斯地段。(2)其余段落施工過程中零星數(shù)次檢測、監(jiān)測回風(fēng)流中瓦斯含量最大值為0．02%，經(jīng)持續(xù)一段時(shí)間通風(fēng)后，未再檢測出瓦斯，分析判定有害氣體源于圍巖裂隙間的游離態(tài)瓦斯氣體，不具有持續(xù)釋放性。

3瓦斯防范與管控措施

3．1采用瓦斯設(shè)防結(jié)構(gòu)體系

高瓦斯區(qū)段隧道結(jié)構(gòu)按設(shè)防等級(jí)為一級(jí)設(shè)計(jì)，初支完成后增加徑向注漿封堵瓦斯氣體，采用全封閉復(fù)合式襯砌，二次襯砌混凝土中摻加氣密劑，設(shè)瓦斯隔離層，施工縫進(jìn)行氣密性處理［3］。瓦斯設(shè)防段每道施工縫(變形縫)形成后、瓦斯設(shè)防段完工后，逐縫進(jìn)行瓦斯封閉效果檢測。

3．2采取加強(qiáng)施工通風(fēng)措施

(1)瓦斯隧道在施工期間，應(yīng)實(shí)施連續(xù)通風(fēng)。瓦斯工區(qū)洞內(nèi)最低風(fēng)速不應(yīng)小于0．25m/s，防止瓦斯局部積聚的風(fēng)速不宜小于1m/s。洞內(nèi)各處瓦斯?jié)舛认♂尩?．5%以下。(2)瓦斯工區(qū)配備一套同等性能的備用通風(fēng)機(jī)，并保持良好的使用狀態(tài)，且能在10min內(nèi)啟動(dòng)。洞內(nèi)通風(fēng)機(jī)，均應(yīng)配備專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路供電、風(fēng)電閉鎖、瓦電閉鎖裝置。風(fēng)機(jī)均應(yīng)采用防爆型［2］［4］［5］。(3)風(fēng)管采用抗靜電、阻燃的風(fēng)管，百米平均漏風(fēng)率不宜大于1%，宜采用大直徑風(fēng)管。

3．3增加瓦斯檢測和監(jiān)測措施

(1)高瓦斯工區(qū)除采用人工檢測外，應(yīng)建立瓦斯自動(dòng)檢測報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯監(jiān)測、檢測［2］［5］［6］。(2)瓦斯隧道交付運(yùn)營前，應(yīng)持續(xù)對(duì)全隧道進(jìn)行瓦斯檢測。瓦斯隧道竣工驗(yàn)收時(shí)，在拱頂以下25cm處的空氣中瓦斯?jié)舛炔坏么笥?．5%。

3．4采取加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)措施、增加防突揭煤措施

(1)高瓦斯區(qū)段按先探后掘的原則組織施工，將煤層及瓦斯超前地質(zhì)預(yù)報(bào)納入施工工序進(jìn)行嚴(yán)格管理，根據(jù)預(yù)報(bào)成果動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)、施工方案。(2)高瓦斯工區(qū)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)物探設(shè)備及鉆機(jī)均應(yīng)采用防爆型，鉆孔直徑不宜小于76mm。(3)高瓦斯地段超前探孔應(yīng)單工序作業(yè);微、低瓦斯地段超前探孔宜采用單工序作業(yè)。(4)隧道通過平均厚度為0．3m及以上的煤層應(yīng)進(jìn)行突出危險(xiǎn)性評(píng)估，評(píng)估為無突出危險(xiǎn)時(shí)，施工中還應(yīng)進(jìn)行超前突出危險(xiǎn)性預(yù)測，經(jīng)最終驗(yàn)證無突出危險(xiǎn)方可開挖。

3．5采取特殊鉆爆作業(yè)技術(shù)

(1)瓦斯工區(qū)爆破工由專職爆破工擔(dān)任，爆破作業(yè)必須執(zhí)行“一炮三檢”和“三人連鎖爆破”制度［2］［5－7］。(2)使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用炸藥，使用煤礦許用瞬發(fā)電雷管、煤礦許用毫秒延期雷管或者煤礦許用數(shù)碼電雷管［2］。(3)瓦斯區(qū)段炮眼封泥必須使用水炮泥。水炮泥外剩余的炮眼部分應(yīng)當(dāng)用黏土炮泥或者不燃性、可塑性松散材料制成的炮泥封實(shí)，其長度不應(yīng)小于0．3m。炮眼深度和炮眼封泥長度，滿足規(guī)范按要求，相對(duì)普通隧道爆破封泥長度大幅增加。(4)瓦斯區(qū)段嚴(yán)禁反向裝藥起爆［2］［7］。

3．6采用防爆型電氣設(shè)備、增加作業(yè)機(jī)械防爆改裝措施

(1)高瓦斯工區(qū)的作業(yè)機(jī)械、電氣設(shè)備使用防爆型。(2)高瓦斯工區(qū)供電應(yīng)配置兩回路電源。工區(qū)內(nèi)采用雙電源線路，工區(qū)電源線路不得分接隧道以外的任何負(fù)荷［2］［7］。(3)高瓦斯工區(qū)內(nèi)電纜采用銅芯，主線芯的截面應(yīng)滿足供電線路負(fù)荷的要求。電纜應(yīng)帶有供保護(hù)接地用的足夠截面的導(dǎo)體。

3．7加強(qiáng)施工安全管理

(1)瓦斯工區(qū)應(yīng)設(shè)置門禁系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)。(2)高瓦斯工區(qū)還應(yīng)配備救援隊(duì)或與附近有資質(zhì)的礦山救援隊(duì)簽訂服務(wù)協(xié)議。(3)高瓦斯工區(qū)使用的防爆電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械，在使用期間，應(yīng)由專人檢查維護(hù)。(4)高瓦斯工區(qū)必須在洞外設(shè)置消防水池和消防用砂，水池中應(yīng)保持不小于200m3儲(chǔ)水量。

4瓦斯隧道施工有關(guān)增加費(fèi)的研究

由于高瓦斯工區(qū)的特殊施工技術(shù)要求，使得高瓦斯工區(qū)施工較非瓦斯工區(qū)相應(yīng)增加了一系列投入。

4．1瓦斯設(shè)防結(jié)構(gòu)體系增加費(fèi)用

瓦斯設(shè)防結(jié)構(gòu)體系增加了混凝土氣密劑、瓦斯隔離層、施工用密封膠等材料，增加了徑向注漿等費(fèi)用［8］。

4．2施工通風(fēng)增加費(fèi)用

根據(jù)高瓦斯工區(qū)施工通風(fēng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)，選擇適宜的風(fēng)機(jī)型號(hào)、確定風(fēng)機(jī)數(shù)量。

4．3瓦斯人工檢測、自動(dòng)檢測增加費(fèi)用

根據(jù)高瓦斯工區(qū)施工期間瓦斯檢測和監(jiān)測專項(xiàng)設(shè)計(jì)，增加瓦斯自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)購置安裝費(fèi)用，增加專職值班人員和維護(hù)人員，根據(jù)設(shè)計(jì)工期確定臺(tái)班數(shù)量;增加人工檢測班組，根據(jù)設(shè)計(jì)工期確定臺(tái)班數(shù)量［1］［5］。

4．4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與防突揭煤增加費(fèi)用

根據(jù)高瓦斯工區(qū)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專項(xiàng)設(shè)計(jì)，調(diào)整鉆孔(取芯)、地質(zhì)雷達(dá)等工程數(shù)量，如果遇到瓦斯突出煤層需要進(jìn)行瓦斯抽排［1］［9］。4．5鉆爆作業(yè)增加費(fèi)用高瓦斯工區(qū)鉆爆開挖采用三級(jí)煤礦許用乳化炸藥進(jìn)行爆破作業(yè)，相比普通隧道采用的2號(hào)巖石乳化炸藥爆破效能低，完成單位爆破作業(yè)量需增加鉆眼密度、炸藥和雷管數(shù)量［1］［10］。

4．6施工機(jī)械防爆改裝增加費(fèi)用

應(yīng)根據(jù)高瓦斯工區(qū)機(jī)械設(shè)備配置方案，增加施工機(jī)械防爆改裝費(fèi)用，根據(jù)設(shè)備配置方案確定改裝機(jī)械設(shè)備數(shù)量［1］［11］。

4．7供電、照明與管線路增加費(fèi)用

(1)供電系統(tǒng)高瓦斯工區(qū)對(duì)內(nèi)配備雙電源線路，應(yīng)計(jì)列備用電源線路的架設(shè)、拆除等費(fèi)用;洞內(nèi)風(fēng)機(jī)配備專用供電線路;供電電纜采用銅芯［1］。(2)電氣設(shè)備高瓦斯工區(qū)對(duì)電氣防爆要求嚴(yán)格，應(yīng)增加防爆型照明燈、防爆型配電箱等費(fèi)用，增加襯砌臺(tái)車、自動(dòng)仰拱棧橋、混凝土輸送泵等主要電氣設(shè)備防爆改裝費(fèi)用［1］。

5結(jié)語

瓦斯隧道相對(duì)于普通隧道風(fēng)險(xiǎn)高、投資大、施工難度大、工效低、安全生產(chǎn)管理要求嚴(yán)，在設(shè)計(jì)階段，針對(duì)瓦斯隧道特別是高瓦斯工區(qū)施工，應(yīng)根據(jù)《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》及《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)要求，深化設(shè)計(jì)，確保技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性。在技術(shù)方案設(shè)計(jì)方面，應(yīng)結(jié)合隧道工點(diǎn)的具體情況，進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)方案，補(bǔ)充完善高瓦斯工區(qū)施工通風(fēng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案、瓦斯自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、施工機(jī)械設(shè)備配套設(shè)計(jì)方案、施工用電設(shè)計(jì)方案、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)方案、揭煤防突專設(shè)計(jì)方案。在相關(guān)費(fèi)用編制方面，應(yīng)以技術(shù)方案為依據(jù)，按照高瓦斯工區(qū)和非瓦斯工區(qū)分開編制，合理確定高瓦斯施工區(qū)別于非瓦斯施工增加的費(fèi)用，對(duì)于瓦斯工區(qū)要求的特殊設(shè)備和材料，可結(jié)合市場價(jià)格合理確定，對(duì)于高瓦斯工區(qū)施工降效等費(fèi)用核算，可參考類似工程經(jīng)驗(yàn)。

作者:張丹 單位:中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司工經(jīng)院