“两通道”救援法在隧道坍塌事故救援中的应用论文_安小龙

摘要：在近年来隧道关门坍塌事故应急救援中，通过不断的实践、总结，形成了成套事故救援方法，即“两通道”法。“两通道”法是指快速打通“生命通道”、多措并举实施“逃生通道”。

关键词：隧道关门坍塌事故、应急救援、“两通道”救援法

一、引言：

近年来，越来越多的先进机械设备逐步参与到隧道坍塌事故救援当中，并取得了很好的救援效果。在发生隧道关门坍塌事故后，多功能快速钻机能够快速打通“生命通道”，为遇险被困人员提供通风换气、补充给养，同时可以通过该通道，与被困人员建立音视频通信，了解被困人员身体情况、被困位置及所处环境，为下一步施作“逃生通道”提供更加准确的信息（如实际坍塌体长度）；大口径水平救援钻机的使用，使得“逃生通道”的建立更加安全、高效，为救援人员的安全提供了更有力的保证，但仍有一定的局限性，应当与传统的小导坑救援法或液压顶管救援法多措并举，以保证救援行动顺利开展。

二、用多功能快速钻机施作“生命通道”

在近10年来的隧道坍塌事故救援当中，“生命通道”主要用小口径钻机实施，常用型号如RPD-180CBR多功能快速钻机，该钻机可以实现各种角度摆动和作业；液压、旋转、冲击一体化设计，可产生750焦耳的冲击力和每分钟2200次的冲击次数，使钻孔速度达15m/h以上，采用套管钻进，钻孔孔径多采用89~146mm（其中内管外径89mm，外管外径146mm）。施作“生命通道”方法如下：

图1 RPD-180CBR多功能快速钻机

利用多功能快速钻机施作“生命通道”之前，需要检查并排除作业面的安全隐患，保证救援人员处于安全的作业环境。钻孔位置应选择距拱顶1~2.5米处，方向与隧道轴线平行，尽可能选择顶部岩层较稳定、安全的区域，避开钢构件，钻进方向保持2~3度的下倾角，以便后期输送物品。

钻机入场后，根据现场救援指挥部制定的救援方案，按照开孔位置、角度和高度，填筑钻机作业平台，平台需平整密实，能够满足钻机工作要求。钻机就位后，作业场地需要充足的照明和良好的通风，同时提供0.1立方米/分钟的供水量，满足施钻要求。

钻机采用套管钻进，当钻进一根钻杆后，采用拆卸扳手断开钻杆与钻机动力头的连接，续接下一根钻杆，继续钻进，重复以上动作，直至钻通塌方体，拆掉内钻杆，保留外套管，形成“生命通道”。在钻进过程中，钻机操作手要时刻监视MWD数据采集系统仪表上显示的各项数据，判断钻机工作状态，如有异常，必须立刻停机，待问题解决后继续钻进。

“生命通道”贯通后，可将水、食品、药品等物资输送给被困人员，同时将视频通信设备送入被困区域内，了解被困人员生命体征情况及被困区域的空间和围岩稳定情况，为下一步科学制定逃生通道的施作方案提供依据。

“生命通道”是关门塌方救援过程中的重要步骤，要求设备要高效、操作人员要专业、定位要准确、实施要快速。云南富宁隧道坍塌事故救援过程中，采用RPD-180CBR多功能快速钻机，用时28小时将“生命通道”打通（其中设备调运和就位用时20小时，钻进用时8小时），贵州两天窝隧道坍塌事故救援中，采用卡萨C6钻机历时12小时打通“生命通道”。

三、多措并举实施“逃生通道”

被困人员最终要从“逃生通道”逃生，因此构建逃生通道是救援工作的核心。目前在国内隧道坍塌事故救援中，“逃生通道”的施作方法主要有三种：救援钻机法、顶管法、小导坑法。三种方法各有所长，各有其适用条件。在制定救援方案时，应互为补充、配合使用，以提高救援的成功率，因此，多措并举实施“逃生通道”成为目前隧道救援过程中常采用的救援方案。

1、小导坑救援法

小导坑救援法作为传统的救援方法，因其工艺简单，所需设备、材料可就地取材，在专业救援装备到达现场前便可开展、实施，因而在救援中得到了广泛应用。

导坑的开挖形式一般分为梯形导坑和三角形导坑两种，当能够判定一侧初期支护未破坏、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。

小导坑救援法在近年来的救援过程中发挥了很大的作用，很多事故最终都是利用小导坑救援法成功将被困人员救出，但该方法开挖速度较慢，营救周期较长，开挖过程中救援人员仍处在较高的风险环境中。

2014年贵州两天窝隧道坍塌事故救援中，采用塌体正面人工开挖小导坑方案，历时96小时打通长27米救援通道，成功救出13名被困工人；2017年河北营尔岭隧道历时101小时成功打通正面梯形导坑，9名被困人员全部获救；

图2 富宁隧道采用三角形断面导坑救援成功

图3 营尔岭隧道采用梯形断面导坑救援成功

2、顶管救援法

中铁十七局集团有限公司自行研发的DG440BJ型液压顶管机，可以将Φ1020mm螺旋焊接钢管安装敞口式管靴后逐节顶入隧道坍塌体，采用人工出渣方式，边顶进边出渣，顶穿塌体贯通后形成钢管救援通道。液压顶管机采用步进式设计，具有结构紧凑、性能可靠、安装运输方便、操作简单、对周围土体扰动小等特点，2小时内即可完成安装调试，平均综合顶进速度可达1-2m/h。2014年获国家实用新型专利。

液压顶管救援法适用于坍塌体内大块孤石较少、粒径较均匀的土体顶进，例如砂砾和黄土渣体以及坍塌后对振动特别敏感的隧道。在石质渣体中顶管遇到较大孤石时，可利用液压劈裂机将巨石裂解后运出，如遇钢拱架等障碍物，可利用氧气乙炔切割后，继续向前顶进。该方法在2014年4月吉图珲铁路隧道塌方抢险救援中得到应用。

液压顶管救援法可适用于各类复杂环境，同时救援人员的安全可以得到很好的保障，但该救援法前期准备时间较长，设备转运与组装耗时较长。

图4 DG440BJ型液压顶管机

3、救援钻机法

FS-120CZ大口径水平钻机是有日本矿研生产制造，由主机单元、电动机动力单元、发动机动力单元、MWD记录装置、随机吊臂、操作控制台等部分组成。设计钻深能力为50m，采用套管钻进，套管外径700mm，内径620mm，配有前后双动力头，边钻进边排渣，速度快、效率高，综合钻进速度3～5m/h，与传统的小导坑和液压顶管救援法相比，速度更快，安全性更高，因此作为目前“逃生通道”施作的主要方法。

使用大口径水平钻机救援时，需在塌方体前端设置长度15m，宽度4m的钻机作业平台，作业平台表面平整密实，地基承载力不小于1.5MPa。根据被困人员所处位置设置平台纵向角度，纵向角度不得大于15°。钻机就位时，钻机平台上部空间不低于6m，钻机前端尽量靠近塌方体，减少钻机空管长度，不能就近时，在钻机前端和塌方体之间设置钻杆托架。

钻机采用套管钻进，内钻杆和外套管反向旋转，螺旋出渣，当钻进一根钻杆后，拆卸掉动力头和钻杆的连接螺栓，续接下根钻杆，继续钻进，不断重复以上动作，直至钻通塌方体，拆掉内钻杆，保留外套管，形成“逃生通道”。在钻进过程中，钻机操作人员要时刻监视MWD仪表上的各项数据，随时调整钻机各项工作参数，确保钻机正常工作。

在钻进过程中，当钻头前方遇到大孤石时，应更换钻头，采用DTH潜孔锤进行钻孔；当钻头前方遇到钢构件时，应根据现场实际情况，重新选择钻孔位置另行钻进。

“逃生通道”形成后，为了使被困人员快速、安全的的撤离，采用专业的滑轮担架，利用牵引绳将被困人员救出。

大口径水平钻机救援法能够快速建立逃生管道，安全系数高，救援风险系数低，但当坍塌体中有散落的钢拱架、钢格栅时，易造成坍塌体的扰动，无法穿越，需另选孔位进行钻进。

在2017年云南玉磨铁路曼么隧道塌方抢险救援过程中，利用FS-120大口径水平救援钻机，历时5小时30分钟，成功打通24米“逃生通道”，9名被困工人成功救出，被国家应急管理部称为“教科书”式的救援。

图5 FS-120CZ大口径水平救援钻机

结束语

“两通道”救援法目前已成为隧道关门塌方救援的主要方法，在国家级隧道救援队形成了采用多功能快速钻机打通“生命通道”；采用小导坑，液压顶管、FS-120CZ大口径水平钻机打通“逃生通道”，并在救援过程中辅以生命探测、音视频通讯、破拆支护等多手段配合的隧道塌方应急救援专业体系。

参考文献：

[1] 铁建设[2010]88号 铁路隧道抢险救援指导意见[S].

[2]和万春.快速钻机在隧道施工地质预报中的应用研究[J].

[3]王峰，高维权，李全，李鹏辉.￠1020敞口式钢管夯击顶进救援试验研究[J].铁道建筑技术.1009-4539（2014）增1-0185-05

[4] 云桂铁路富宁隧道“7.14”垮塌救援纪实[N].2014年7月21日 云南日报.

[5]闫东.隧道塌方分析及其整治[J].铁道建筑.2007年01期.

[6]李鹏辉.隧道关门塌方救援方法

论文作者:安小龙

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/8

标签：钻机论文;  导坑论文;  通道论文;  隧道论文;  被困论文;  钻杆论文;  生命论文;  《基层建设》2019年第32期论文;