1、DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.202305008开放科学（资源服务）标识码（OSID）“一主一辅一备”救援方案高效处置隧道坍塌险情王献泽，慕开洪，肖 敏，何照勤，王昌华（国家隧道应急救援中铁二局昆明队，昆明650500）摘要：基于 2023 年 4 月 11 日某在建高速公路隧道塌方险情案例，对实施科学救援进行总结分析，阐述科学有效地组织救援的全过程，包括救援方案制定、救援装备选择、救援作业安全等。制定“一主一辅一备”综合救援方案，采用大口径水平钻机打通 620 mm 主要救援通道，梯形小导坑作业为备用方案，同步人工开挖三角导坑为辅助，7 名被困人员成功获救，隧道
2、坍塌险情处置科学高效。关键词：隧道坍塌；隧道救援；应急处置；专业化；信息化；区域联动中图分类号：U458文献标志码：A文章编号：1003 8825(2023)03 0044 05 0 引言近年来，在国家大力发展基础设施建设背景下，道路建设处于首要位置，其中隧道工程在道路建设中占比不断增加。隧道工程的建设往往面临复杂的地质条件，再加上勘察深度不足、施工方案不合理、工序执行不规范等因素，容易引发隧道坍塌险情，施工人员面临极大的生命安全威胁。隧道塌方是隧道施工领域典型安全险情，其中作业面封闭险情的比例很大，经常有作业人员被困于塌方体和掌子面之间，救人成为险情发生后的首要任务1。当险情发生时，科学高效
3、的救援方案可以有效地实现安全、快速救援。2023 年 4 月 11 日，某在建高速公路隧道发生塌方险情，导致在掌子面施工的 7 名人员被困，国家隧道应急救援中铁二局昆明队接警后立即启动应急预案，出动专业救援装备，赶赴现场参加抢险救援。抵达现场后，会同救援指挥部研究制定“一主一辅一备”的科学高效救援方案，采用专业化装备打通救援通道，7 名被困人员成功获救。本文总结分析该科学救援的成功实施案例、阐述科学有效地组织救援的全过程，包括救援方案制定、救援装备选择、救援作业安全等，制定“一主一辅一备”的综合救援方案，采用专业化的技术和救援装备，科学高效地处置隧道坍塌险情。1 工程概况 1.1 隧道简介某在
4、建公路全线采用双向四车道高速公路标准，设计速度 80 km/h，整体式路基宽度 25.50 m，分离式路基宽度 12.75 m，汽车荷载等级为公路一级。该在建公路某隧道左幅长 5 200.00 m，最大埋 深 291.00 m；右 幅 长 5255.00 m，最 大 埋 深297.00 m。1.2 工程地质与水文地质隧道上覆残坡积层(Qe1+d1)粉质黏土、含碎石粉质黏土，下伏基岩为元古界(Pt)花岗混合岩及三叠系侵入(51)花岗岩；隧道位于冈底期-念青唐古拉褶皱系-昌宁-勐连褶皱带-临沧勐海褶皱束、勐省东回褶皱束、勐统-南腊-西蒙褶皱束，从地质力学的观点分析位于滇西经向构造带(即三江经向构造
5、带)，地质构造复杂，位于澜沧江断裂-南汀河断裂之间区域。隧道进口下方见溪流通过，为隧道附近冲沟地表水汇集而成，测时流量约 6.50 L/s，雨季流量较大，测时水位高程低于隧道设计高程约 10 m，对隧道影响较小；隧道中部分布有多条冲沟，横穿隧道轴线，为附近地表水、基岩裂隴水散流汇集而成，以 K13+000 附近山脊(北西一南东向)为分水 收稿日期：2023 05 06作者简介：王献泽（1988），男，云南大理人。工程师，主要从事安全生产应急管理和险情灾害应急救援工作。E-mail：。路基工程 44 Subgrade Engineering2023 年第 3 期（总第 228 期）岭，分别向隧道
6、进口、出口方向沿冲沟逐渐汇集，排出隧道区；隧道出口溪流测时流量约 12.60 L/s，测时水位高程低于隧道设计高程约 10 m，对隧道影响较小。1.3 险情发生经过2023 年 4 月 11 日 4 时 16 分，隧道出口左线掌子面正在架设工字钢架，后方加宽带车行横洞处突发初支坍塌，在 10 秒内坍方体即填满隧道全断面，洞内 7 名工人被困。掌子面至坍方处计算距离最小约 31 m，洞内人员在坍方时位于掌子面，初步判断人员安全，坍方处无施工人员。2 救援方案 2.1 制定救援方案综合坍塌位置、坍塌体长度、隧道断面尺寸、地质条件等多方情况2，救援指挥部研究制定“一主一辅一备”的综合救援方案。以隧道
7、出口左线采用大口径水平钻机打通 620 mm 救援通道为主要救援方案，出口左线实施梯形小导坑作业打通救援通道作为备用方案，同步在隧道进口左线人工开挖三角导坑为辅助救援方案。专家现场制定的救援方案示意，见图 1。进口掌子面ZK13+668出口掌子面ZK13+697加宽带起点ZK13+727坍塌桩号ZK13+746加宽带止点ZK13+777进口端出口端开挖台阶108 mm生命通道108 mm生命通道计算坍塌面620 mm救援通道钻机2.5三角导坑救援通道11.020.816.029.049.0 a 立面20.829.0 b 平面6.0未开挖段坍方量约3000 m3坍方量约3000 m3坍方量约30
8、00 m3620 mm救援通道未开挖段三角导坑救援通道开挖台阶作业平台图1救援方案示意（单位：m）出口左线大口径水平钻机和梯形导坑救援方案，见图 2。进口左线三角导坑救援方案，见图 3。620 mm救生孔钻机作业平台出口左线隧道中线600440梯形导坑100781516051515120 b 梯形导坑 a 救援通道位置图2大口径水平钻机和梯形导坑救援方案（单位：cm）89 mm250进口左线隧道中线108 mm20020089 mm200602006020025 mm42 mm200 a 救援通道位置 b 三角导坑 c 三角支撑布置生命通道图3三角导坑救援方案（单位：cm）2.2 大口径水平钻
9、机救援方案在出口左线隧道中线采用大口径水平钻机同时王献泽，等：“一主一辅一备”救援方案高效处置隧道坍塌险情 45 钻进内外钻具，外管超前方式钻进穿越坍体后，撤出内钻杆，快速构建生命通道3，外钻管形成直径620 mm 的救援通道，营救被困人员。2.3 梯形导坑救援方案在出口左线坍塌体中上部选择合适位置挂设梯形导坑洞门，按照总高 1.5 m、上宽（净宽）1.1 m、下宽（净宽）1.2 m 断面尺寸，以人工辅以风镐、手风钻等对隧道坍方体进行开挖；采取方木箱架支护，箱架采用密排满铺，箱架木料采用 15 cm15 cm 的方木做竖向支撑，10 cm10 cm 的方木做顶板，30 cm5 cm 的方板做底
10、板，边开挖边支护，打通救援通道，营救被困人员。2.4 三角导坑救援方案在进口左线上台阶拱脚位置施作三角导坑救援通道，预计开挖长度 29 m。按照边长 2 m 的等边三角形断面尺寸，以人工辅以风镐、手风钻等方式进行开挖，采用 89 mm 钢管为主支撑材料，中间辅以木板封闭支护，开挖穿越坍塌体营救被困人员。3 救援实施过程 3.1 建立信息通信保障系统4 月 11 日 16 时 39 分开始布设救援现场信息通信系统，18 时 19 分布设完成。在隧道左幅进口布控 1 个 4G 布控球，出口布控 2 个 4G 布控球，通过公网+无线传输将现场画面实时同步至救援指挥部。同时，利用卫星指挥车与安全生产应
11、急救援中心建立视频会议，中心值班室和救援指挥部第一时间掌握现场救援进展，在救援过程中实时监控和指导纠偏，充分发挥后方专家的专业技术力量，实现可视化救援4。现场通信系统，见图 4。图4现场通信系统 3.2 生命通道实施4 月 11 日 8 时，组织自救的第一条生命通道打通，通过敲击管道确定被困区域有幸存人员。因缺乏救援经验担心通道坍塌，未将内钻杆取出，生命通道仅用于向被困区域通风输送氧气。4 月11 日 17 时，第二条生命通道打通，取出内钻杆后形成 89 mm 的通道，立即向被困人员输送 3 个手电筒、2 部对讲机、水、面包、纸、笔等物品。金属材质的生命通道会屏蔽对讲机电磁波信号，未成功建立通
12、话。17 时 50 分被困人员通过第二根生命通道传出字条，确定被困 7 人生命体征良好。3.3 建立音视频连接4 月 11 日 20 时开始通过生命通道与被困人员建立音视频通信，20 时 18 分成功采集到被困人员画面。音视频系统由对讲摄像头、无线中继、接收终端三部分组成，采用网线连接对讲摄像头和无线中继将被困人员画面传输至救援指挥部。指挥部通过音视频对被困人员进行心理疏导，指导被困人员科学轮值，7 名被困人员中 2 人轮流值班，观察洞体上方是否有新增裂痕和再次坍塌危险，随时与外界保持联系。与被困人员建立音视频连接，见图 5。图5与被困人员建立音视频连接 3.4 大口径水平钻机救援4 月 12
13、 日 4 时 05 分，大钻机作业平台填筑完成。大钻机作业平台距隧道中线拱顶高度 6 m，长16 m，分层填筑并逐层压实。总结历次救援及试验数据，确定此次大钻机钻进角度为上倾 2。作业平台填筑完成后利用挖掘机吊装钻机栈桥就位，大钻机栈桥长度为 6 m，将栈桥前端头垫高 21 cm，栈桥中部采用方木、砂袋支垫密实。4 月 12 日 8 时 10 分，大口径水平钻机完成安装调试工作，开始第一根套管钻进作业，9 时16 分钻进第二根套管后进入坍体 0.8 m。作业现场采用气体检测仪实时监控空气质量，设定一氧化碳浓度阈值，一旦超标，立即组织作业人员退出工作区域，保障人员安全。12 时 02 分洞内 C
14、O 含量严重超标，救援作业人员立即停机撤出洞外修整，此时钻进坍体 8.8 m。指挥部采用在作业区域增加射流风机、控制洞内车辆、水幕降尘等多种措施及时消除作业环境隐患。4 月 12 日 17 时 05 分钻进第十根套管过程中钻头遇到坍体内的初支工字钢，工字钢硬度高、韧性强，采用外钻杆环切钻进方式花费时间长，不利于快速救援。钻机操作手时刻关注内外管旋转扭矩差，依据操作规程和既有经验，当内钻杆旋转扭矩突然路基工程 46 Subgrade Engineering2023 年第 3 期（总第 228 期）降低时，快速推进内管将工字钢顶推开穿越坍塌体。4 月 12 日 20 时 02 分因持续工作时间较长
15、，隧道内通风不畅，温度超过 40，发动机温度即将达到预警值，救援队派专人监测发动机温度，并向现场指挥部提出采用冰块物理降温方案。指挥部第一时间与属地应急管理局等相关部门沟通协调，购买总计 3 t 冰块运往救援现场。通过在大钻机作业区域、机身周围放置冰块，内燃机处增加通风风管等多举措对发动机进行物理降温，现场整体温度降低 35。4 月 12 日 23 时 14 分，救援队采用大口径水平钻机打通救援通道，钻进深度 20.8 m，通过音视频系统与被困人员确认钻杆已破土。4 月 13 日2 时 58 分内钻杆全部撤出，形成救援通道。3 时19 分，4 名救援队员依次通过救援通道进入被困区域，3 时 2
16、5 分第 1 名被困人员获救；3 时 29 分最后 1 名被困人员成功获救。大口径水平钻机施作救援通道，见图 6。a 大口径水平钻机施作一 b 大口径水平钻机施作二 图6大口径水平钻机施作救援通道 3.5 三角导坑救援4 月 11 日 21 时 30 分，在进口左线上台阶拱脚位置组织实施三角导坑救援通道，导坑尺寸为边长 2 m 的等边三角形，采用 89 mm 钢管作为主支撑 材 料，钢 管 间 距 50 80 cm，钢 管 间 采 用25 mm 螺纹钢筋纵向焊接固定，采用 5 cm 厚的木板密闭支撑。三角导坑顶部布置风管对作业面进行通风，底部布置两根 42 mm 出渣导轨。大口径水平钻机打通救援通道后停止三角导坑掘进，12 日 23 时 14 分三角导坑累计进尺 11 m。三角导坑施作救援通道，见图 7。a 三角导坑施作一 b 三角导坑施作二 图7三角导坑施作救援通道 4 应急救援经验交流 4.1 强化专家作用，确保救援方案科学可行接到出警指令后，隧道救援昆明队专家立即与现场专家联系，远程会商，制订初步救援方案，并提前交底、提前筹备。隧道救援昆明队专家到达现场后，立即组织实施方案，保证
