Меры по предупреждению и ликвидации последствий аварийных ситуаций

Изучение и анализ отечественного и зарубежного опыта свидетельствуют о том, что аварии в тоннелях происходят чаще, а последствия их намного тяжелее, чем в других отраслях строительства: они приводят к травматизму и гибели людей, длительному прекращению эксплуатации или удлинению сроков строительства, большому экономическому ущербу.

Анализ известных аварийных ситуаций, имевших место на строительстве метрополитенов, автотранспортных тоннелей и других подземных сооружений в нашей стране, и их сопоставление по характеру и видам свидетельствуют, что максимальное количество (свыше 40%) вызвано пожарами и загораниями, около 30% случаев связано с прорывами воды, плывунов и текучих обводненных грунтов, 17% связано с обрушениями. Кроме того, около 12% аварийных ситуаций явились следствием загазованности выработок. В ликвидации подавляющего большинства аварий принимали участие горноспасательные подразделения.

Для сведения к минимуму риска аварийных ситуаций при строительстве тоннелей требуется следующее.

1. Следует проводить полномасштабные и тщательные геотехнические изыскания и исследования как до, так и во время строительства тоннеля с выявлением всех определяющих геологических процессов (гравитационных, сейсмотектонических, гидродинамических и газодинамических, геотехнических, криогенных и проч.). В сложных условиях при повышенном риске аварии целесообразно увеличение объемов и стоимости изыскательских работ до 4—5% общей стоимости строительства тоннеля.

Научно обоснованный анализ геотехнической ситуации в районе строительства тоннеля даст возможность с высокой степенью точности прогнозировать появление зон повышенной опасности и принимать своевременные меры по предупреждению возможных аварий.

  • 2. Следует применять методы оптимального проектирования в строгом соответствии с действующими нормативными документами и с учетом конкретных природно-климатических, топографических, инженерногеологических и градостроительных условий. При выборе трассы тоннеля, назначении глубины его заложения и разработке конструктивных и технологических решений необходимо оценивать вероятность возникновения и характер проявления возможных аварийных ситуаций и намечать меры по их предупреждению и ликвидации последствий. Для этого могут быть использованы методы математического или физического моделирования и натурные эксперименты.
  • 3. В строящихся тоннелях должен быть организован строгий операционный лабораторный и геодезический контроль за технологическими процессами и качеством строительных материалов и изделий, а также мониторинг напряженно-деформированного состояния породного массива, конструкций временной и постоянной крепи. Важно не доводить дело до аварии, а при обнаружении малейших признаков аварийной ситуации принимать соответствующие защитные меры.
  • 4. Должны систематически выполняться планово-предупредительные осмотры и ремонт конструкций и оборудования, обучение работающих методом противоаварийной профилактики, применения средств противоаварийной защиты, а также системы аварийного оповещения и спасения людей.

Профилактические меры по предупреждению аварий при строительстве тоннелей определяются в значительной степени видом возможной аварии, инженерно-геологическими условиями, способом и технологией проходки.

Меры по предупреждению обрушений породы в забое,разрушению и деформации и крепи:

  • ? мониторинг напряженно-деформированного состояния породного массива и крепи, соседних зданий и сооружений;
  • ? проходка опережающих разведочных выработок из забоя строящегося тоннеля (штольни, пилот-тоннели, горизонтальные скважины) или с поверхности земли (шахтные стволы, скважины);
  • ? изменение технологии проходки в слабых грунтах;
  • ? пригрузка лба забоя;
  • ? сокращение до минимума отставания возведенной обделки от забоя;
  • ? обеспечение стабилизации массива (применение опережающей защитной крепи из труб и анкеров, закрепления грунта) в зонах тектонических нарушений;
  • ? своевременное замыкание обделки обратным сводом, особенно при использовании временных податливых крепей;
  • ? ограничение объема и интенсивности буровзрывных работ в слабоустойчивых породах (минимальная глубина заходки, применение мелкошпуровых зарядов взрывчатых веществ);
  • ? изменение трассы тоннеля в зонах сильных тектонических нарушений и в закарстованных грунтах, а также в сейсмически опасных районах;
  • ? стабилизация неустойчивых грунтов с применением анкеров, буровых свай, подпорных стен и проч.;
  • ? дозированный отбор грунта и крепление лба забоя (применение выдвижных или поворотных плит, рассекающих полок, забойных диафрагм, пригрузочных камер) при щитовой проходке в неустойчивых грунтах;
  • ? своевременное и тщательное заполнение тампонажной смесью за- обделочного пространства;
  • ? дренаж и водопонижение при проходке в водоносных грунтах, краткосрочная (на случай проходки) и долговременная стабилизация неустойчивых грунтов с применением замораживания, химического закрепления, струйной цементации и др.;
  • ? устройство защитных диафрагм при строительстве тоннелей в за- карстованных грунтах.

Несмотря на то что применение перечисленных мер снижает темпы проходки, их необходимость оправдана повышением степени безопасности работ и обеспечением устойчивости тоннельных конструкций и породного массива в период эксплуатации.

Меры по предотвращению затопления тоннельных выработок:

  • ? устройство водонепроницаемых и фильтрующих перемычек, проходка опережающих разведочно-дренажных выработок, стабилизация грунтового массива химическим закреплением, замораживанием, цементацией, тампонажем, дренаж и понижение уровня грунтовых вод, стабилизация грунта в забое щита различными ограждающими устройствами, сжатым воздухом, водой, бентонитовой суспензией, шламом и проч.;
  • ? поддержание постоянного давления сжатого воздуха в кессоне и сведение к минимуму утечек сжатого воздуха;
  • ? укладка глиняных тюфяков (пластырей) по дну водотока или водоема по трассе подводных тоннелей;
  • ? применение опережающих крепей в виде экрана из труб или стабилизированного грунта.

Меры по предупреждению загазованности воздуха, пожаров и взрывов:

  • ? систематический контроль за концентрацией газов при помощи автоматизированных газоанализаторов, детекторов и других измерительных приборов;
  • ? обеспечение надлежащего газового режима в тоннельной выработке;
  • ? очистка подземных вод от газов через пробуренные с поверхности скважины;
  • ? инъецирование трещин в породном массиве цементным раствором или синтетическими смолами;
  • ? оборудование механизированных щитов и тоннелепроходческих машин детекторами газов и системами противоаварийной сигнализации;
  • ? оснащение установленных на тоннелепроходческом оборудовании двигателей внутреннего сгорания газоочистителями-нейтрализаторами;
  • ? ограниченное применение или исключение легковозгораемых материалов (дерева, пластмасс, полимерной гидроизоляции и проч.) в качестве строительно-отделочных материалов;
  • ? ограничения сварки и резки металлов в тоннеле со строгим соблюдением требований противопожарной безопасности;
  • ? защита от повреждений газовой аппаратуры, систем электроснабжения и электрооборудования;
  • ? своевременное отключение силового питания тоннелепроходческого оборудования при обнаружении взрывоопасной концентрации газов;
  • ? тщательное хранение взрывоопасных веществ (баллонов со сжиженным газом, емкостей с бензином, взрывчатых веществ и проч.), усиление вентиляции тоннельных выработок, установка в забое диафрагм и других устройств для восприятия взрывной волны;
  • ? противовзрывная защита электрооборудования (локомотивов, насосов, трансформаторов, осветительной аппаратуры).

Поскольку никакие профилактические меры не могут гарантировать полной безаварийности тоннелепроходческих работ, еще на стадии проектирования тоннелей следует разрабатывать или предусматривать специальные меры по ликвидации последствий вероятных аварий.

Меры по ликвидации последствий обрушений породы в забое, разрушений и деформаций крепи:

  • ? заполнение образовавшихся при обрушении породы воронок или полостей бетоном, цементным раствором или грунтом;
  • ? стабилизирующее нагнетание в зону обрушения цементного раствора или синтетических смол;
  • ? устройство защитных экранов из труб или стабилизированного грунта по контуру выработки и на припортальных участках;
  • ? низкотемпературное замораживание или химическое закрепление породного массива в зоне обрушения;
  • ? восстановление или усиление разрушенной временной крепи и обделки;
  • ? проходка вспомогательных выработок (шахтных стволов, обходных штолен, котлованов) для доступа к заблокированным щитам или тоннелепроходческим машинам;
  • ? стабилизация породного массива в зоне заблокированных щитов или тоннельных машин (водопонижение, замораживание, химическое закрепление, тампонаж, применение сжатого воздуха);
  • ? ремонт, демонтаж или замена поврежденного и вышедшего из строя горнопроходческого оборудования.

Меры по ликвидации последствий затопления тоннельных выработок:

  • ? установка водонепроницаемых или фильтрующих перемычек, устройство противофильтрационных завес;
  • ? дренаж и понижение уровня грунтовых вод из забоя тоннеля или с поверхности земли;
  • ? откачка воды и удаление грунта, водолазное обследование затопленного забоя, стабилизация грунтового массива посредством замораживания жидким азотом, струйной цементацией, химическим закреплением, восстановление или ремонт поврежденной крепи;
  • ? заполнение каверн и пустот в грунтовом массиве тампонажной смесью;
  • ? перекрытие крупных карстовых полостей плотинами с отверстиями для пропуска воды, проходка дренажных штолен и галерей, ремонт затопленного горнопроходческого оборудования, восстановление вышедших из строя инженерных коммуникаций (кабелей, трубопроводов и проч.).

Меры по ликвидации последствий загазованности воздуха, пожаров и взрывов:

и усиленная вентиляция для удаления газов и дыма из забоя, затопление забоя водой при сильном пожаре, прекращение подачи в забой сжатого воздуха (при кессонной проходке);

? ремонт или восстановление разрушенных конструкций крепи, горнопроходческого оборудования и инженерных коммуникаций.

Дальнейшее изучение и исследование аварийных ситуаций должно быть направлено на разработку единой концепции безопасности строящихся и эксплуатируемых тоннелей и оценку возможных аварий и факторов риска, а также прогнозирование предела безопасности функционирующего тоннельного сооружения.

Необходимо создать систему предупредительных противоаварий- ных мероприятий, включающих систематический контроль за состоянием строящихся тоннелей с возможностью учета ряда косвенных признаков, своевременно предупреждающих об угрозе аварии, систему связи и оповещения для обеспечения быстрой эвакуации людей и четкой организации спасательных, восстановительных и ремонтных работ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >