铁路隧道施工技术经济现状浅议

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摘要:近年来，铁路建设中遇到的瓦斯隧道逐渐增多。相比普通隧道施工，瓦斯的存在对隧道施工的各工序环节都有着不同程度的影响，隧道施工成本大幅增加。但勘察设计阶不易获取瓦斯隧道绝对瓦斯涌出量、瓦斯压力等指标，瓦斯等级很难准确评定，导致前期概算费用不易合理确定和控制。鉴于此，本文以某高瓦斯隧道为例，介绍了瓦斯防范和管控措施，对瓦斯预防和管控措施费用计取提出建议。

关键词:铁路工程;瓦斯隧道;工程造价;费用计取;分析

0引言

近年来隧道施工瓦斯爆炸事故频发，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日成贵高铁七扇岩隧道瓦斯爆炸事故、2019年4月1日云南宜毕高速扎西隧道瓦斯爆炸事故，工程建设人员、财产安全受到严重损失，瓦斯隧道施工受到全社会的高度重视。2019年8月1日，国家铁路局颁布实施了《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120－2019)。新规范贯彻落实了“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产总方针，强化了安全质量、风险防范等技术要求，但设计阶段瓦斯隧道技术方案仍然需要进一步细化，前期概算费用不易合理确定和控制［1］。鉴于此，本文以某高瓦斯隧道为例，以现场实施情况为依据，针对瓦斯隧道施工特点，并依据相关技术规范，阐述瓦斯对隧道施工和工程造价的影响，对瓦斯预防和管控措施费用计取提出建议。

1工程概况

某铁路隧道穿越矿区，隧道沿线两侧分布5座已知开采的煤矿。洞身穿过长段落高瓦斯煤系地层，有爆炸危险性，按I级风险施工管理。隧道设置3座斜井，其中2号斜井工区按高瓦斯工区组织施工，斜井长655m，正洞小里程方向承担施工任务1200m，其中瓦斯设防段750m。

2高瓦斯工区施工

2．1主要施工方法

隧道正洞Ⅲ级围岩段采用台阶法施工，Ⅳ级围岩段采用三台阶法施工，深埋Ⅴ级围岩段采用三台阶临时横撑法施工，断层破碎带、浅埋及偏压Ⅴ级围岩段采用三台阶临时仰拱法施工［2］。

2．2瓦斯等级现场确认情况

按《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120－2019)相关规定，根据施工期监测测数据分析，判定瓦斯等级、瓦斯段落分布情况:(1)2号斜井工区正洞小里程方向长750m掌子面附近实测瓦斯绝对涌出量Q值为1．54～4．19m3/min，Q绝≥1．5m3/min，为高瓦斯地段。(2)其余段落施工过程中零星数次检测、监测回风流中瓦斯含量最大值为0．02%，经持续一段时间通风后，未再检测出瓦斯，分析判定有害气体源于围岩裂隙间的游离态瓦斯气体，不具有持续释放性。

3瓦斯防范与管控措施

3．1采用瓦斯设防结构体系

高瓦斯区段隧道结构按设防等级为一级设计，初支完成后增加径向注浆封堵瓦斯气体，采用全封闭复合式衬砌，二次衬砌混凝土中掺加气密剂，设瓦斯隔离层，施工缝进行气密性处理［3］。瓦斯设防段每道施工缝(变形缝)形成后、瓦斯设防段完工后，逐缝进行瓦斯封闭效果检测。

3．2采取加强施工通风措施

(1)瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风。瓦斯工区洞内最低风速不应小于0．25m/s，防止瓦斯局部积聚的风速不宜小于1m/s。洞内各处瓦斯浓度稀释到0．5%以下。(2)瓦斯工区配备一套同等性能的备用通风机，并保持良好的使用状态，且能在10min内启动。洞内通风机，均应配备专用变压器、专用开关、专用线路供电、风电闭锁、瓦电闭锁装置。风机均应采用防爆型［2］［4］［5］。(3)风管采用抗静电、阻燃的风管，百米平均漏风率不宜大于1%，宜采用大直径风管。

3．3增加瓦斯检测和监测措施

(1)高瓦斯工区除采用人工检测外，应建立瓦斯自动检测报警系统进行瓦斯监测、检测［2］［5］［6］。(2)瓦斯隧道交付运营前，应持续对全隧道进行瓦斯检测。瓦斯隧道竣工验收时，在拱顶以下25cm处的空气中瓦斯浓度不得大于0．5%。

3．4采取加强超前地质预报措施、增加防突揭煤措施

(1)高瓦斯区段按先探后掘的原则组织施工，将煤层及瓦斯超前地质预报纳入施工工序进行严格管理，根据预报成果动态调整设计、施工方案。(2)高瓦斯工区超前地质预报物探设备及钻机均应采用防爆型，钻孔直径不宜小于76mm。(3)高瓦斯地段超前探孔应单工序作业;微、低瓦斯地段超前探孔宜采用单工序作业。(4)隧道通过平均厚度为0．3m及以上的煤层应进行突出危险性评估，评估为无突出危险时，施工中还应进行超前突出危险性预测，经最终验证无突出危险方可开挖。

3．5采取特殊钻爆作业技术

(1)瓦斯工区爆破工由专职爆破工担任，爆破作业必须执行“一炮三检”和“三人连锁爆破”制度［2］［5－7］。(2)使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药，使用煤矿许用瞬发电雷管、煤矿许用毫秒延期雷管或者煤矿许用数码电雷管［2］。(3)瓦斯区段炮眼封泥必须使用水炮泥。水炮泥外剩余的炮眼部分应当用黏土炮泥或者不燃性、可塑性松散材料制成的炮泥封实，其长度不应小于0．3m。炮眼深度和炮眼封泥长度，满足规范按要求，相对普通隧道爆破封泥长度大幅增加。(4)瓦斯区段严禁反向装药起爆［2］［7］。

3．6采用防爆型电气设备、增加作业机械防爆改装措施

(1)高瓦斯工区的作业机械、电气设备使用防爆型。(2)高瓦斯工区供电应配置两回路电源。工区内采用双电源线路，工区电源线路不得分接隧道以外的任何负荷［2］［7］。(3)高瓦斯工区内电缆采用铜芯，主线芯的截面应满足供电线路负荷的要求。电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。

3．7加强施工安全管理

(1)瓦斯工区应设置门禁系统、人员定位系统。(2)高瓦斯工区还应配备救援队或与附近有资质的矿山救援队签订服务协议。(3)高瓦斯工区使用的防爆电气设备和作业机械，在使用期间，应由专人检查维护。(4)高瓦斯工区必须在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中应保持不小于200m3储水量。

4瓦斯隧道施工有关增加费的研究

由于高瓦斯工区的特殊施工技术要求，使得高瓦斯工区施工较非瓦斯工区相应增加了一系列投入。

4．1瓦斯设防结构体系增加费用

瓦斯设防结构体系增加了混凝土气密剂、瓦斯隔离层、施工用密封胶等材料，增加了径向注浆等费用［8］。

4．2施工通风增加费用

根据高瓦斯工区施工通风专项设计，选择适宜的风机型号、确定风机数量。

4．3瓦斯人工检测、自动检测增加费用

根据高瓦斯工区施工期间瓦斯检测和监测专项设计，增加瓦斯自动监控系统购置安装费用，增加专职值班人员和维护人员，根据设计工期确定台班数量;增加人工检测班组，根据设计工期确定台班数量［1］［5］。

4．4超前地质预报与防突揭煤增加费用

根据高瓦斯工区超前地质预报专项设计，调整钻孔(取芯)、地质雷达等工程数量，如果遇到瓦斯突出煤层需要进行瓦斯抽排［1］［9］。4．5钻爆作业增加费用高瓦斯工区钻爆开挖采用三级煤矿许用乳化炸药进行爆破作业，相比普通隧道采用的2号岩石乳化炸药爆破效能低，完成单位爆破作业量需增加钻眼密度、炸药和雷管数量［1］［10］。

4．6施工机械防爆改装增加费用

应根据高瓦斯工区机械设备配置方案，增加施工机械防爆改装费用，根据设备配置方案确定改装机械设备数量［1］［11］。

4．7供电、照明与管线路增加费用

(1)供电系统高瓦斯工区对内配备双电源线路，应计列备用电源线路的架设、拆除等费用;洞内风机配备专用供电线路;供电电缆采用铜芯［1］。(2)电气设备高瓦斯工区对电气防爆要求严格，应增加防爆型照明灯、防爆型配电箱等费用，增加衬砌台车、自动仰拱栈桥、混凝土输送泵等主要电气设备防爆改装费用［1］。

5结语

瓦斯隧道相对于普通隧道风险高、投资大、施工难度大、工效低、安全生产管理要求严，在设计阶段，针对瓦斯隧道特别是高瓦斯工区施工，应根据《铁路瓦斯隧道技术规范》及《煤矿安全规程》的相关要求，深化设计，确保技术可行性、经济合理性。在技术方案设计方面，应结合隧道工点的具体情况，进一步细化设计方案，补充完善高瓦斯工区施工通风专项设计方案、瓦斯自动监控系统设计方案、施工机械设备配套设计方案、施工用电设计方案、超前地质预报设计方案、揭煤防突专设计方案。在相关费用编制方面，应以技术方案为依据，按照高瓦斯工区和非瓦斯工区分开编制，合理确定高瓦斯施工区别于非瓦斯施工增加的费用，对于瓦斯工区要求的特殊设备和材料，可结合市场价格合理确定，对于高瓦斯工区施工降效等费用核算，可参考类似工程经验。

作者:张丹 单位:中国铁路设计集团有限公司工经院