淺析溶洞取水洞內施工安全管理

何安弟，韓 彥，練長青

（重慶市地質礦產勘查開發局南江水文地質工程地質隊，重慶401121）

該溶洞取水項目洞內施工的主要內容為人行檢修鋼扶梯和暗河集水井。溶洞位于重慶市巫溪縣紅池壩景區，發育于三疊系上統的嘉陵江灰巖中，洞口海拔1736m。溶洞豎井西側由地表的溝渠季節性水流沖刷形成的地表河道，河道沿谷底蜿蜒分布，豐水季節水量極其巨大。洞穴形態特征及形成狀態將洞道分成：大廳、豎井、地下河道（詳見圖1）。

圖1 溶洞剖面示意圖

洞口為直徑1.6m和1.8m的近圓形洞口，為地表谷底季節性水流的主要消水洞。從洞口沿斜坡和垂直共23m下降可到大廳，大廳近橢圓形，寬處37m，窄處15.6m。大廳西南角有消水通道，通過180m的垂直豎井與地下河相連。地下河道分布在落差25m的高程中，分布有大小不等的若干水塘和出水點，但都是地表季節性水流。在1500m高程的地下河道是本工程的取水點，河道長25.9m，寬2.7m，河水以伏潛狀態進入地下。目前地下河上游出水點水量約5000m3/d。本洞穴落差236m，測量長度366.2m，容積15795.5m3。

1 溶洞內施工安全管理的特點及難點

溶洞內施工不同于常規的隧洞和礦井，其內部空間構造不規則、內壁濕滑、存在不穩定巖體、分支溶洞發育、散水豐富，局部空間非常狹窄不便于施工作業、設備及材料的轉運、安全設施的布設。施工周期及作業時間受季節和極端天氣影響較大。因此在溶洞內施工作業環境復雜惡劣，人員的勞動強度較大，影響安全的危險因素較多，安全管理風險較高。

2 主要危險源分析

（1）天氣因素：暴雨季節和極端天氣（強降雨）造成的洞內灌水、汛期地下暗河水位上漲淹溺；

（2）環境因素：通風不良造成的中毒或窒息、防護不到位造成的高處墜落、危石墜落打擊等、地面濕滑摔傷；

（3）人為因素：物體打擊、起重傷害、機械傷害、觸電、火災等。

3 安全管理的一些特殊方法及措施

為確保施工安全，該項目從施工時間選擇、安全制度編制、保障措施制定等方面，都采取了一些有別于地面施工的特殊方法。

（1）施工時間合理選擇：該溶洞施工受季節因素影響較大，汛期暴雨季節地下暗河水位上漲較高；洞口外地勢平坦，因洞口正處于較低處周邊場區地表水易匯集到此灌入洞內，故施工前詳細調查分析了場區水文、地質情況，合理地選擇施工時間，應避開暴雨季節進行施工。

（2）安全管理制度：①出入洞打卡登記制度，洞內施工不同于地面作業，為準確有效地記錄和掌控出入人員情況，在洞口大門處設置指紋打卡機和出入口采用登記薄。為有效落實該制度，打卡登記同個人工資等經濟收入掛勾。②入洞申請制度，在非作業時間段需進入洞內，需向項目安全管理人員申請批準后方可進入，為確保入洞人員安全，任何時間嚴禁單個人入洞。③水情、空氣監測公開制度，洞口處設置監測數據公開欄，當班安全管理人員提前將當天的水情、空氣監測情況填表入欄，以便讓每個入洞人員知道洞內情況，確保人人心中有數。④巡查、監控值班制度，指派專人進行視頻監控，發現問題或安全隱患上下人員相互及時告知，以便排除安全隱患，確保人員安全。

（3）安全保障措施：

①洞口防汛措施：洞口外地勢平坦，因洞口正處于較低處周邊場區地表水易匯集到此灌入洞內，為防止極端天氣（強降雨）造成的洞內灌水，該項目在洞口外設置防汛墻。通過歷年水情數據分析和現場實地測量，確定防汛墻位置設在洞口外3m范圍，采用高度4～6m的重力式鋼筋砼擋墻，墻頂標高1711m（歷年最高水位：1706m），防汛墻兩測設置施工通道，便于人員通行和材料運輸。

②通風保障措施：由于溶洞內通風條件差，且施工作業過程中會產生大量有毒、有害氣體（電焊、防水漆、作業粉塵），為保障洞內空氣質量，采用直徑50cm風管隨施工進度進行全程、全時段送風，同時根據工種類別和作業部位，相關人員配備RHZK5L型空氣呼吸機，作業區配備空氣監測儀對洞內空氣進行實時監測。

③洞內通訊措施：因溶洞深度較大，且內部空間構造極不規則，手機在洞內無法使用，洞內短距離通話可使用對講機，為保證洞內外通訊暢通，該項目在各作業段安裝了有線電話和視頻監控，對各作業區進行全程監控。

④斜、豎井升降措施：洞內斜、豎井通道在鋼步梯未完成前，為確保施工安全，人員及材料上下采用提升機。因通道形狀、大小、斜度、洞壁平整度均不規則，無法安裝成品提升設備，故需根據各施工段具體情況進行布置，設置時應從安全、經濟、功效等方面進行綜合考慮。該工程提升系統主要由：提升機、工字鋼吊梁、吊籠、吊裝平臺、引導鋼繩、防墜器、保險繩等部分構成(詳見圖 2)。

圖2 升降設施示意圖

實施程序：測量操作面尺寸確定提升機、工字鋼吊梁、吊裝平臺、引導鋼繩安裝位置和構件尺寸→計算吊裝荷載，選擇提升機功率、確定工字鋼梁及吊裝平臺鋼材型號、主鋼絲繩及引導鋼繩大小→制作安裝工字鋼梁、提升機及吊裝平臺→制作安裝吊籠→安裝引導鋼繩→配置防墜器、保險繩→試車檢驗。

⑤危巖體處理措施：溶洞內頂部、側壁、臺階等處存在的松動、脫落危石，在施工作業前均需進行處理。針對危石所處部位、大小、風化破碎程度的不同，主要采用了清除、點錨、掛主動防護網、被動防護網、掛網噴射砼、支撐加固等處理措施。a清除：針對頂部、側壁、臺階臨邊處等能夠清除的松動和脫落危石采用人工進行清除外運；b點錨：對側壁體積較大較完整無法支撐的危石采用點錨方式進行處理；c掛主動防護網：對頂部和側壁裂隙發育的塊狀多個危石，采用錨釘掛主動防護網進行處理；d被動防護網：對個別體積不大且不便處理的危石，采用在下方設置被動防護網進行攔擋；e掛網噴射砼：針對面積較大、風化較嚴重的的頂部和側壁段，可采用錨釘掛鋼絲網噴射砼進行封閉處理；f支撐加固：體積較大、較完整的危石，在有條件進行支撐加固的部位，盡量采用支撐加固。

⑥洞內引排水措施：洞內分支小洞溶洞發育、裂隙散水豐富，特別是在強降雨后，如不建立起有效排水系統，會嚴重影響施工作業安全。故在鋼梯施工后前，對明水根據水量大小采用管道進行引出，對散水采用砌筑小池、小溝進行截排，引水和截排水均匯入主排水管道隨施工進度引排至施工區下方溶洞，流入底下暗河。

4 安全管理成果總結

巫溪縣紅池壩溶洞施工項目，在施工前期通過詳細的水文地質調查和認真的數據分析，合理選擇了施工時間段，避開了暴雨漲水季節，從而降低了施工安全風險；根據溶洞施工的特點制定了有針對性的安全管理制度，確保各項措施能夠得到落實和有效運轉；編制了安全可靠、具有可操作性的各項安全保障措施，這是最終確保施工安全的關鍵。精心組織、嚴格地管控，該工程全程鋼梯高度236m的安全管理工作開展順利，歷時一年圓滿竣工。

[1]歐陽武.巫溪紅池壩片區巖溶地下水供水示范實施方案[R].重慶市地質礦產勘查開發局南江水文地質工程地質隊,2016.