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摘要:近年來，鐵路建設中遇到的瓦斯隧道逐漸增多。相比普通隧道施工，瓦斯的存在對隧道施工的各工序環節都有著不同程度的影響，隧道施工成本大幅增加。但勘察設計階不易獲取瓦斯隧道絕對瓦斯涌出量、瓦斯壓力等指標，瓦斯等級很難準確評定，導致前期概算費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，對瓦斯預防和管控措施費用計取提出建議。

關鍵詞:鐵路工程;瓦斯隧道;工程造價;費用計取;分析

0引言

近年來隧道施工瓦斯爆炸事故頻發，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，工程建設人員、財產安全受到嚴重損失，瓦斯隧道施工受到全社會的高度重視。2019年8月1日，國家鐵路局頒布實施了《鐵路瓦斯隧道技術規范》(TB10120－2019)。新規范貫徹落實了“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產總方針，強化了安全質量、風險防范等技術要求，但設計階段瓦斯隧道技術方案仍然需要進一步細化，前期概算費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，以現場實施情況為依據，針對瓦斯隧道施工特點，并依據相關技術規范，闡述瓦斯對隧道施工和工程造價的影響，對瓦斯預防和管控措施費用計取提出建議。

1工程概況

某鐵路隧道穿越礦區，隧道沿線兩側分布5座已知開采的煤礦。洞身穿過長段落高瓦斯煤系地層，有爆炸危險性，按I級風險施工管理。隧道設置3座斜井，其中2號斜井工區按高瓦斯工區組織施工，斜井長655m，正洞小里程方向承擔施工任務1200m，其中瓦斯設防段750m。

2高瓦斯工區施工

2．1主要施工方法

隧道正洞Ⅲ級圍巖段采用臺階法施工，Ⅳ級圍巖段采用三臺階法施工，深埋Ⅴ級圍巖段采用三臺階臨時橫撐法施工，斷層破碎帶、淺埋及偏壓Ⅴ級圍巖段采用三臺階臨時仰拱法施工［2］。

2．2瓦斯等級現場確認情況

按《鐵路瓦斯隧道技術規范》(TB10120－2019)相關規定，根據施工期監測測數據分析，判定瓦斯等級、瓦斯段落分布情況:(1)2號斜井工區正洞小里程方向長750m掌子面附近實測瓦斯絕對涌出量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次檢測、監測回風流中瓦斯含量最大值為0．02%，經持續一段時間通風后，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瓦斯氣體，不具有持續釋放性。

3瓦斯防范與管控措施

3．1采用瓦斯設防結構體系

高瓦斯區段隧道結構按設防等級為一級設計，初支完成后增加徑向注漿封堵瓦斯氣體，采用全封閉復合式襯砌，二次襯砌混凝土中摻加氣密劑，設瓦斯隔離層，施工縫進行氣密性處理［3］。瓦斯設防段每道施工縫(變形縫)形成后、瓦斯設防段完工后，逐縫進行瓦斯封閉效果檢測。

3．2采取加強施工通風措施

(1)瓦斯隧道在施工期間，應實施連續通風。瓦斯工區洞內最低風速不應小于0．25m/s，防止瓦斯局部積聚的風速不宜小于1m/s。洞內各處瓦斯濃度稀釋到0．5%以下。(2)瓦斯工區配備一套同等性能的備用通風機，并保持良好的使用狀態，且能在10min內啟動。洞內通風機，均應配備專用變壓器、專用開關、專用線路供電、風電閉鎖、瓦電閉鎖裝置。風機均應采用防爆型［2］［4］［5］。(3)風管采用抗靜電、阻燃的風管，百米平均漏風率不宜大于1%，宜采用大直徑風管。

3．3增加瓦斯檢測和監測措施

(1)高瓦斯工區除采用人工檢測外，應建立瓦斯自動檢測報警系統進行瓦斯監測、檢測［2］［5］［6］。(2)瓦斯隧道交付運營前，應持續對全隧道進行瓦斯檢測。瓦斯隧道竣工驗收時，在拱頂以下25cm處的空氣中瓦斯濃度不得大于0．5%。

3．4采取加強超前地質預報措施、增加防突揭煤措施

(1)高瓦斯區段按先探后掘的原則組織施工，將煤層及瓦斯超前地質預報納入施工工序進行嚴格管理，根據預報成果動態調整設計、施工方案。(2)高瓦斯工區超前地質預報物探設備及鉆機均應采用防爆型，鉆孔直徑不宜小于76mm。(3)高瓦斯地段超前探孔應單工序作業;微、低瓦斯地段超前探孔宜采用單工序作業。(4)隧道通過平均厚度為0．3m及以上的煤層應進行突出危險性評估，評估為無突出危險時，施工中還應進行超前突出危險性預測，經最終驗證無突出危險方可開挖。

3．5采取特殊鉆爆作業技術

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

3．6采用防爆型電氣設備、增加作業機械防爆改裝措施

(1)高瓦斯工區的作業機械、電氣設備使用防爆型。(2)高瓦斯工區供電應配置兩回路電源。工區內采用雙電源線路，工區電源線路不得分接隧道以外的任何負荷［2］［7］。(3)高瓦斯工區內電纜采用銅芯，主線芯的截面應滿足供電線路負荷的要求。電纜應帶有供保護接地用的足夠截面的導體。

3．7加強施工安全管理

(1)瓦斯工區應設置門禁系統、人員定位系統。(2)高瓦斯工區還應配備救援隊或與附近有資質的礦山救援隊簽訂服務協議。(3)高瓦斯工區使用的防爆電氣設備和作業機械，在使用期間，應由專人檢查維護。(4)高瓦斯工區必須在洞外設置消防水池和消防用砂，水池中應保持不小于200m3儲水量。

4瓦斯隧道施工有關增加費的研究

由于高瓦斯工區的特殊施工技術要求，使得高瓦斯工區施工較非瓦斯工區相應增加了一系列投入。

4．1瓦斯設防結構體系增加費用

瓦斯設防結構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用［8］。

4．2施工通風增加費用

根據高瓦斯工區施工通風專項設計，選擇適宜的風機型號、確定風機數量。

4．3瓦斯人工檢測、自動檢測增加費用

根據高瓦斯工區施工期間瓦斯檢測和監測專項設計，增加瓦斯自動監控系統購置安裝費用，增加專職值班人員和維護人員，根據設計工期確定臺班數量;增加人工檢測班組，根據設計工期確定臺班數量［1］［5］。

4．4超前地質預報與防突揭煤增加費用

根據高瓦斯工區超前地質預報專項設計，調整鉆孔(取芯)、地質雷達等工程數量，如果遇到瓦斯突出煤層需要進行瓦斯抽排［1］［9］。4．5鉆爆作業增加費用高瓦斯工區鉆爆開挖采用三級煤礦許用乳化炸藥進行爆破作業，相比普通隧道采用的2號巖石乳化炸藥爆破效能低，完成單位爆破作業量需增加鉆眼密度、炸藥和雷管數量［1］［10］。

4．6施工機械防爆改裝增加費用

應根據高瓦斯工區機械設備配置方案，增加施工機械防爆改裝費用，根據設備配置方案確定改裝機械設備數量［1］［11］。

4．7供電、照明與管線路增加費用

(1)供電系統高瓦斯工區對內配備雙電源線路，應計列備用電源線路的架設、拆除等費用;洞內風機配備專用供電線路;供電電纜采用銅芯［1］。(2)電氣設備高瓦斯工區對電氣防爆要求嚴格，應增加防爆型照明燈、防爆型配電箱等費用，增加襯砌臺車、自動仰拱棧橋、混凝土輸送泵等主要電氣設備防爆改裝費用［1］。

5結語

瓦斯隧道相對于普通隧道風險高、投資大、施工難度大、工效低、安全生產管理要求嚴，在設計階段，針對瓦斯隧道特別是高瓦斯工區施工，應根據《鐵路瓦斯隧道技術規范》及《煤礦安全規程》的相關要求，深化設計，確保技術可行性、經濟合理性。在技術方案設計方面，應結合隧道工點的具體情況，進一步細化設計方案，補充完善高瓦斯工區施工通風專項設計方案、瓦斯自動監控系統設計方案、施工機械設備配套設計方案、施工用電設計方案、超前地質預報設計方案、揭煤防突專設計方案。在相關費用編制方面，應以技術方案為依據，按照高瓦斯工區和非瓦斯工區分開編制，合理確定高瓦斯施工區別于非瓦斯施工增加的費用，對于瓦斯工區要求的特殊設備和材料，可結合市場價格合理確定，對于高瓦斯工區施工降效等費用核算，可參考類似工程經驗。

作者:張丹 單位:中國鐵路設計集團有限公司工經院