隧道施工中自带救援逃生通道仰拱栈桥构建

隧道施工中自带救援逃生通道仰拱栈桥构建

曹建新

中铁二十三局集团第三工程有限公司 四川成都 611130

摘要：隧道是一种直接埋设与地层内部的工程建筑物，对人类交通系统的发展有着至关重要的促进作用，但由于施工地点位于地层内部，因此遭遇风险的可能性也非常高。只有为施工人员设置相应的救援逃生装置，才能让施工人员减少对工程事故的忧虑，从而提升隧道工程的施工效率。

关键词：隧道施工；救援逃生；栈桥通道

随着我国交通运输系统的逐渐发展，隧道工程的施工在我国境内也在逐渐地增多，而这对于我国隧道救援逃生系统的设计提出了更高的要求。与传统的救援逃生管道不同，一种全新的自带救援逃生通道的仰拱栈桥不仅可以用于救援逃生工作，更能有效支持隧道施工工作的开展，对于我国隧道工程的发展有着积极大的意义。

一、隧道施工对于逃生管道的要求及常用逃生管道的施工现状

在我国的《隧道施工安全实施意见》当中，对于隧道内部用于救援逃生的安全管道提出了明确的要求：其设置起点为隧道施工过程当中新设置的二衬端头处起步，沿着隧道内部初期支护的一侧进行铺设，其起步位置与二衬端头的间距不得超过5米，逃生通道距离开挖掌子面不得大于20m；在安全管道内部，为了方便逃生、救援、联络与传递物品，应当在管道内部预留工作绳；而对于救援逃生管道设置不到位的单位，则严禁进行隧道施工作业。目前，我国隧道施工当中常用的逃生管道是外径800毫米，厚度30毫米的超高分子聚乙烯管材，能够承受200公斤以上的压力，对于保障我国隧道内部施工人员的生命安全有着非常重要的作用。

二、救援逃生通道栈桥的研制

（一）栈桥原理

为了保证隧道施工过程当中工作人员的生命安全，在隧道内部设置相应的救援逃生通道往往是隧道施工过程当中必不可少的部分^[1]。一般来说。用作隧道内置的救援逃生通道长度不得小于60米，而在我国隧道自带救援逃生通道的仰拱栈桥的设计过程当中，栈桥的主桥长度一般为30米左右，且前后端各连接有15米长度的高分子材质的救援管道，通过主桥与救援管道的拼合成为一个有机的结合体。而在栈桥的主桥内部，一般会预留有800毫米直径的救援逃生通道，其截面至少能容纳一名成年人通过。此外，栈桥上方还可以在隧道的施工过程当中通过各种不同的工程车辆，也可以使外界通过栈桥形成的救援通道直接深入隧道内部进行救援工作，从而有效保护隧道内部施工人员的生命安全。

（二）栈桥的构造组成

在隧道的施工过程当中，救援逃生通道栈桥是由前桥、后桥、主桥桥身、自动走行装置、升降机构、液压系统、电气控制系统等多个部分组成，而这当中的每个部分也都是由一系列的装置、设备与材料组合而成的。只有采用正确的构造方式，才能保证救援逃生通道栈桥的安全运行。

（1）栈桥主桥的构成

在我国隧道施工过程当中，经常用到的构成隧道救援逃生通道栈桥的主桥通常是有三节箱型的主梁与相应的节点连接板组合而成的，借助各种螺栓的紧固，使得箱型的主梁能够成功地与其他的主梁之间进行连接，再通过各种螺栓与连接销与节点连接板组合在一起，就构成了救援逃生通道栈桥的主桥面。另外，为了确保主桥面的稳固，设计人员通常会将两块箱型主梁的整体高强度钢板用作主桥的翼缘板，并且用整体的高强度钢板作为腹板，在内部进一步安装用以加强整体稳定性的纵向角钢与环形的筋板，从而在内部留下直径约为800毫米左右的通道空间。在这之后，工作人员就可以将这部分加固完成的主桥焊接成为一个整体，从而使其得到进一步的加固。为了使栈桥的主桥部分便于运输，原则上主桥单根长度不能够超过9.6米，通过将若干主桥部件运送至隧道施工的地点，再将这些部件拼接成为一个整体，才能作为救援逃生通道的栈桥主桥使用。

（2）栈桥自动走行装置的构成

在救援逃生通道栈桥的安装过程当中，栈桥的自动走行装置通常有栈桥走行架、两组走行轮以及横移油缸及横移拉杆等装置组合而成。其中，走行架是吊挂在逃生通道栈桥前桥位置的支撑机构，用来进行栈桥的行走与前端横移。为了使走行架作为栈桥移动过程当中的临时支撑点，工作人员还应当设置相应的吊挂滚轮、电动反轨轮、液压自动平衡支撑系统与相应的主桥横移机构，通过反轨轮进行承重，由前后端的走行机构同时启动，进而驱动栈桥进行纵移。而在栈桥进行横向移动的过程当中，一般需要使用液压系统与横移油缸之间的链接与控制实现，通过事先铺设在钢轨上方的横移滚轮来完成主桥的横向移动^[2]。

（3）栈桥升降机的构成

救援逃生通道栈桥的升降机一般是由四个安装有电机的顶升机构组成，通过电机的控制可以实现自锁与顶升的技能。一般来说，这种电机需要有至少0.5米的升降量，并且可以实现同时升降与单独升降的需求。对于救援逃生通道的栈桥而言，栈桥升降机的设置不仅能够通过顶升功能支撑栈桥的使用，更能够通过不同程度的顶升效果来适应隧道内部地面支撑位置高低不同的状况，从而保持栈桥主桥位置的基本水平。

（4）栈桥前后桥的构成

在隧道内部救援逃生通道栈桥施工的过程当中，栈桥前后桥作为与栈桥主桥之间的连接点，对于确定主桥的位置，实现与主桥之间的连接与加固，进而保证施工人员的安全顺利逃生有着非常重要的作用。一般来说，我国隧道内部救援逃生通道栈桥的前后桥是使用特定型号的工字钢与螺纹钢进行焊接而成，其宽度一般不超过一米，并且通过铰链与栈桥主桥进行直接连接。一般情况下，栈桥前后桥是可以放置在主桥下方进行收纳，在需要的时候再使用铰链拉起，与主桥之间进行连接，从而形成救援逃生通道栈桥的机能。

（5）栈桥液压系统的构成

在救援逃生通道栈桥进行设计与组装的过程当中，栈桥的液压系统可谓是支撑整个栈桥系统进行活动的力量来源，对于栈桥系统的使用与对隧道施工人员进行救援疏散而言十分重要。一般来说，栈桥液压系统使通过二路控制阀与一路换向阀与油缸和自动走行装置进行连接。其中，通过对二路控制阀的控制，工作人员可以直接控制油缸实现伸缩效果，而通过对一路换向阀的控制，则可以对横移油缸的横移与自动走行装置的走行架中的四个支腿的顶升与收缩进行相应的控制，从而实现对整个栈桥系统的驱动。

（6）栈桥电气系统的构成

作为维持整个栈桥系统当中各类装置运行的能量来源与驱动装置，栈桥电气系统的合理设计也是整个救援逃生通道栈桥系统当中的关键环节。一般来说。救援逃生通道内部的电器系统可以实现对多个电机的控制，包括顶升机构的电机、油泵电机、自动走行装置的反轨轮电机、后端走行轮电机与起停机等进行直接控制。为了防止电气系统的故障引发栈桥系统的运作故障，电气系统内部一般安装有正转保护装置、反转保护装置与过载保护装置，即使是电气系统出现问题，也不会使栈桥系统出现失控的状态。

三、救援逃生通道栈桥的应用

（一）作业前的准备

在救援逃生通道栈桥投入运用前，每一班都需要对栈桥主桥螺栓、操纵阀手柄、液压计油位、电源相序与主桥轨道上与主桥运行范围内的障碍物状况等情况进行检查，以此做好救援逃生通道栈桥投入使用前的准备工作。对于栈桥主桥螺栓，工作人员需要查明其是否栓紧，若有松动则进行加固；而对于操纵阀手柄与液压计油位的检查则是为了确认栈桥液压系统的运行状况，确认是否有漏油的问题出现。如果操纵阀手柄未处于中位状态，或是液压计油位出现问题，则需要对整个液压系统进行深入排查；而在对栈桥电源相序的检查过程当中，需要工作人员启动油泵并且仔细分辨油泵运行时发出的声音，只有油泵发出低沉的声音才代表电源相序正常；对主桥轨道与运行范围内的障碍物情况的检查则是为了确保没有人或障碍物影响到主桥的运行，从而避免相应事故的发生^[3]。

（二）作业中注意事项

（1）指挥人员与操作人员的设置

在救援逃生通道栈桥进行应用的过程当中，每一班作业都必须首先对指挥人员与操作人员进行预先设定。一般来说，救援逃生通道栈桥作业的指挥人员为1人，而操作人员则为4人或以上，且在作业过程当中必须全程严格遵从指挥人员的指挥工作，不得随意对救援逃生通道栈桥进行升降或行走的操作。在作业过程当中，操作人员需要分别处于栈桥的四个角处进行观察，而这也是操作人员需要设定为至少4人以上的原因。

（2）主桥顶升之前的检查工作与注意事项

在救援逃生通道栈桥主桥顶升的过程中，操作人员需要针对周边的情况进行提前检查，在主桥开始顶升之前要将前后位置的引桥收起，并且检查主桥的前顶升支腿是否被垫实。之后，操作人员需要保持主桥的缓慢顶升，且顶升的整体高度不能够超过0.8米。在完成主桥的顶升之后，操作人员还需要对主桥的水平状况进行检查，若主桥未能保持大致的水平，就需要对主桥进行再一次的调整。

（3）自动走行装置顶升前的检查工作与注意事项

在对救援逃生通道栈桥的自动走行装置进行操作的过程当中，首先，操作人员需要在自动走行装置顶升之前对其下方的支腿处进行观察，只有确认自动走行装置的支腿一切正常，才能开始进行自动走行装置的顶升工作。而在自动走行装置开始顶升的过程当中，操作人员一定要注意控制自动走行装置的顶升速度，使其缓慢的进行顶升，且顶升高度不应当超过0.8米，保持与主桥大致相同的高度水平即可。而在自动走行装置行走的过程当中，需要分派两位工作人员专门对自动走行装置的走行轮状态进行观察，并且及时提示或排除走行轮前方的各类干涉物，而在自动走行装置行走至工作位置之后，操作人员需要让主桥保持基本的水平状态，并且保持自动走行装置的走行轮高出后横移底面5厘米以上，这样才能更好地实现与主桥与引桥的对接。

（4）在引桥释放与油缸操作过程中的注意事项

在自动走行装置到达指定位置的时候，操作人员就应当将原本收起的前后引桥进行释放，以此使引桥与主桥通过自动走行装置完成链接。而在放下引桥的过程当中，由1名操作人员对引桥左右两端的状态展开针对性观察，保持左右两端处在大致水平的位置上。同时，工作人员还应当注意通过对油缸的操作使其在适当的位置进行收缩，进而使引桥保持自由状态，顺利完成与主桥与自动走行装置之间的对接。而在完成引桥释放与油缸操作，并且在油缸操作完成之后立即关停油泵，避免出现误操作或油温过高等问题而引发的安全事故

^[4]。

（5）救援逃生通道栈桥运行过程中的注意事项

在救援逃生通道栈桥保持运行的过程当中，操作人员首先应当注重各种异常状况与故障的发生，一旦出现事故，应当立即兵分两路，在对主桥进行固定的同时并切断救援逃生通道栈桥的电源，才能够在不带电的状态下对栈桥机构进行维修。另外，在开展对栈桥的日常保养与维修工作的时候，操作人员应当严格实行对电源状态的查验，避免在栈桥工作的期间或栈桥电力供给未切断的时候进行维修与保养。此外，在栈桥保持工作状态的过程当中，操作人员应当保持栈桥上横移与填充面边线之间有0.5米以上的安全距离，并且加强栈桥与引桥周边环境的控制，尽量避免在栈桥前引桥下开展挖掘、爆破等影响栈桥稳定的作业。如果真的有在栈桥前引桥下开展爆破作业的需求，需要提前加强对于栈桥的油缸与各类管线的防护措施的设置，以免爆破作业影响到救援逃生通道栈桥的整体性能与稳定性。

结束语：

综上，在我国隧道施工的过程当中，对于工程人员生命安全的保护是一项重要的工作，除了对工程人员生命的保护外，还能有效提升隧道施工的整体效率。作为隧道救援逃生通道的一种设计思路，自带救援逃生通道的栈桥设计有着突出的救援逃生效果，在我国今后隧道施工过程当中有着非常广泛的应用前景。

参考文献

[1]李志中， 基于改性超高分子量聚乙烯新材料的公路安全应急救援设施研究及应用. 云南省，云南省交通科学研究院有限公司，2020-07-11.

[2]钟硕华.基于多智能体的隧道施工坍塌应急救援仿真[J].项目管理技术,2019,17(01):94-99.

[3]陈柚州,陈奕,马传亮,禹鹏.公路隧道施工应急救援系统研究[J].海峡科技与产业,2017(07):163-164.

[4]杨玉宝,高国红,王晓安,李志中,尹向阳.公路隧道施工新型应急救援通道设计[J].科学技术与工程,2013,13(01):248-252.