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【摘 要】水电站工程地下厂房开挖施工存在着较多风险，为保证施工安全需提高安全技术与安全管理水平。本文分析了水电站工程地下厂房开挖安全风险，并从施工技术与安全管理方面探讨了降低风险的措施。
【关键词】地下厂房；风险；安全
一、水电站工程地下厂房开挖安全风险
水电站地下厂房施工由于受洞室纵横交错，施工现场点多、面广、战线长，受不良围岩、高地质应力、涌水等不确定因素的影响，特别是施工场地大多处于地形狭窄处，斜（竖）井施工安全风险突出，上下交叉作业部位多，施工干扰大，安全风险较大。主要体现在以下几点：
（一）人为因素
由于水电施工大量使用流动性大、安全意识淡薄的农民工，安全技术培训工作相对滞后，造成违反操作规程或违反劳动纪律，导致安全措施落实不到位，成为事故多发群体。
（二）自然客观因素
客观因素主要是指不良地质条件及目前的技术水平的限制。
1、不良地质条件
不良地质条件包括断层破碎带、岩爆、地下水、有毒有害气体、特殊地层（如煤层、流变岩体）。
2、技术水平的限制
对于一些很特殊的地质条件，如岩爆现象，还没有非常有效的办法来预测其发生和发展的规律以及防治方法，目前只能通过挂网和锚杆来预防岩爆石块伤及施工人员。另外由于受到场地制约，一些洞室无法采用先进的施工设备，导致支护不及时或进度跟不上，增加了发生塌方事故的几率。
3、突发事故
在地下洞室开挖施工过程中因客观条件的限制也会发生一些预料之外的事故。比如在喷锚支护施工过程中，喷浆管突然爆裂，刚好有人通过就有可能伤人或浆液喷到人身上等情况发生。相邻洞室爆破作业干扰、振动掉块以及爆破伤害等风险。
二、水电站工程地下厂房开挖施工技术
厂房开挖量大、层次多、工序复杂、系统支护量大，所用施工通道多，涉及面广，施工质量要求高，是枢纽工程施工的关键线路。因此，必须配备成套的大型地下施工设备，采用合理的施工程序，优化施工方案，才能保证施工质量和工期。施工中主要采取以下技术措施：根据洞室围岩地质条件、洞室断面的大小及施工程序安排，主厂房采取自上而下分层开挖、分层支护，洞室开挖按“新奥法”原理，不断总结、优化开挖爆破设计，开挖后“适时”进行支护，避免因支护不及时而发生坍塌。上层支护结束后，再开挖下一层。
（一）地下厂房的开挖施工措施
地下厂房的开挖要从上到下进行分层施工、逐步成型，应该将每一层的厚度控制在8～10m范围内。工程技术人员在进行分层时要充分考虑到设备作业空间、施工通道、爆破振动控制以及钻孔精度等因素。发电机层的下部界面应兼顾引水隧洞洞脸加固的要求来进行控制，上部界面则要充分考虑到母线洞洞脸的加固要求来进行控制。岩壁吊车梁层应尽量控制在10m左右，其下部界面控制应按照比下拐点高程短3.5m，上部界面控制则应按照比梁顶设计高程高0.5m。根据诸多地下厂房开挖工程的时间经验显示，高边墙围岩的位移会随着中下部深孔梯段的开挖施工而急剧增加，因此在施工时要特别注意控制爆破的孔深，从而降低开挖施工对高边墙位移的影响。
施工中根据洞室围岩稳定需要，结合招标文件技术条款及设计要求，对不同洞室分清先后开挖顺序，保证在厂房高边墙开挖到该部位之前完成交叉洞口的锚喷支护或混凝土衬砌锁口。对其它洞与洞、洞与井交叉部位，在掘进前按设计要求做好锁口和超前支护，在交叉口二倍洞径洞段内采取导洞扩大法短进尺多循环的开挖方式，以确保安全。
（二）爆破
地下廠房拱顶层下部的开挖大多采用光面爆破和预裂爆破来控制开挖轮廓线，再用深孔梯段微差爆破的方法对中间岩体进行清除。目前，主要采用两种方法对这一部分进行施工：一是采用深孔预裂爆破技术对轮廓线进行分批开挖，采用此种方法可以将超挖控制在8～15cm的范围内，且对于变形的控制要优于后者，因此如果没有条件限制，应尽量采用这种方法。二是根据爆破试验所取得的数据选择预留保护层的厚度，然后先开挖中间拉槽部分，再用小型炸药分层对预留保护层进行清除，对下层利用光面爆破成型，上层轮廓线则通过预裂爆破进行控制，利用这种方法可以将超挖控制在15～20cm的范围内。
（三）竖井施工
竖井施工因其工作面狭窄、垂直高差大、作业环境差，施工安全隐患极为突出。根据竖井施工工序和特点，危险因素主要有高处坠落、坍塌、物体打击、机械伤害四个类型。 确保提升系统运行正常，减少安全事故的意外因素。
提升系统安装完成后，应上下荷载运行3、4次以释放钢丝绳应力，防止运行过程中缠绕打卷。在施工前，相关责任人要严格检查整个提升系统各组件的性能及强度，包括卷扬机的牵引力是否满足提升中的动态荷载要求，卷扬机制动是否灵活，机体固定是否牢固，钢丝绳是否具有足够的强度及无损伤，卷筒与钢丝绳、钢丝绳与载人吊篮、载物吊盘的连接是否牢固等等。在提升系统使用过程中，应注意吊篮须限员限载，并且严禁人、物混载，任何人不得跨越正在作业的卷扬钢丝绳，无关人员不得进入提升系统工作区间。提升系统吊运重物需在空中停留时，除使用制动器外，并应用棘轮保险卡牢，休息时应将物件或吊篮降至地面。吊盘作为工作平台或吊盘下方有人员施工时应将吊盘与井壁锚杆固定，确保吊盘的稳定，吊盘下方严禁人员滞留。
（四）加强施工期安全监测
开挖过程中根据地质情况、开挖部位及洞室结构特点，设置动态变形观测点、围岩收敛监测断面及爆破振动测点，及时分析和整理观测数据，以便及时调整开挖钻爆程序和钻爆参数，减轻开挖爆破对围岩稳定的影响。
三、水电站工程地下厂房开挖安全管理
针对工程施工过程中，暴露出来的突出安全问题，及时排查并发出整改通知书，要求施工队伍积极整改，并对其整改情况进行复查，使各项措施真正落实到位。高度重视高排架、火工材料及爆破安全、大型设备安装和拆卸及吊运施工及用电、交通安全、排烟、排车辆尾气、除尘、不良地质监测与观测、开挖支护、消防安全、交通安全、环境保护、安全教育与培训、特种设备与特种作业等安全管理工作，力求做到安全作业标准化。坚持做好日常巡察与专项检查，积极开展专项整治，将“一岗双责”落实到基层各个生产部位，做到“事先安全管理有布置，事中安全管理有行动，事后安全管理有总结”，确保安全技术得力，使工程安全生产得到保障。
开挖不良地质段时，应按照短进尺、弱爆破、先护顶、及时强支护、监测的原则进行，并制定相应的防塌、滑预案及处理措施。在洞室施工中配备有害气体监测、报警装置和安全防护用具，如防爆灯、防毒面具、报警器等，一旦发现毒气，立即停止工作并疏散人员。配备足够的通风设备，搞好洞内通风，保证洞内施工时的能见度，避免机械事故和人员伤亡事故的发生，并防止有害气体对人体的伤害。洞内施工所用的动力线路和照明线路，必须架设到一定的高度，线路要架设整齐，统一对整个地下厂房供（用）电系统进行统一规划，严格按照“三级配电、两级保护”和“三项五线制”的要求，设置供用电系统和开关箱（柜），并在醒目位置设置的安全警示牌，潮湿场所、狭窄区域必须使用安全电压。施工期间，现场施工负责人应会同有关人员对各部分支护进行定期检查，在不良地质段，每班应责成专人检查，当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固。
参考文献：
[1]申逸，郭建忠.向家坝水电站开挖工程中的瓦斯安全预防[J].人民长江，2009年5期.
[2]景通，陈彩霞.卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁岩台开挖施工[J].城市建设理论研究（电子版），2012年26期.
【关键词】地下厂房；风险；安全
一、水电站工程地下厂房开挖安全风险
水电站地下厂房施工由于受洞室纵横交错，施工现场点多、面广、战线长，受不良围岩、高地质应力、涌水等不确定因素的影响，特别是施工场地大多处于地形狭窄处，斜（竖）井施工安全风险突出，上下交叉作业部位多，施工干扰大，安全风险较大。主要体现在以下几点：
（一）人为因素
由于水电施工大量使用流动性大、安全意识淡薄的农民工，安全技术培训工作相对滞后，造成违反操作规程或违反劳动纪律，导致安全措施落实不到位，成为事故多发群体。
（二）自然客观因素
客观因素主要是指不良地质条件及目前的技术水平的限制。
1、不良地质条件
不良地质条件包括断层破碎带、岩爆、地下水、有毒有害气体、特殊地层（如煤层、流变岩体）。
2、技术水平的限制
对于一些很特殊的地质条件，如岩爆现象，还没有非常有效的办法来预测其发生和发展的规律以及防治方法，目前只能通过挂网和锚杆来预防岩爆石块伤及施工人员。另外由于受到场地制约，一些洞室无法采用先进的施工设备，导致支护不及时或进度跟不上，增加了发生塌方事故的几率。
3、突发事故
在地下洞室开挖施工过程中因客观条件的限制也会发生一些预料之外的事故。比如在喷锚支护施工过程中，喷浆管突然爆裂，刚好有人通过就有可能伤人或浆液喷到人身上等情况发生。相邻洞室爆破作业干扰、振动掉块以及爆破伤害等风险。
二、水电站工程地下厂房开挖施工技术
厂房开挖量大、层次多、工序复杂、系统支护量大，所用施工通道多，涉及面广，施工质量要求高，是枢纽工程施工的关键线路。因此，必须配备成套的大型地下施工设备，采用合理的施工程序，优化施工方案，才能保证施工质量和工期。施工中主要采取以下技术措施：根据洞室围岩地质条件、洞室断面的大小及施工程序安排，主厂房采取自上而下分层开挖、分层支护，洞室开挖按“新奥法”原理，不断总结、优化开挖爆破设计，开挖后“适时”进行支护，避免因支护不及时而发生坍塌。上层支护结束后，再开挖下一层。
（一）地下厂房的开挖施工措施
地下厂房的开挖要从上到下进行分层施工、逐步成型，应该将每一层的厚度控制在8～10m范围内。工程技术人员在进行分层时要充分考虑到设备作业空间、施工通道、爆破振动控制以及钻孔精度等因素。发电机层的下部界面应兼顾引水隧洞洞脸加固的要求来进行控制，上部界面则要充分考虑到母线洞洞脸的加固要求来进行控制。岩壁吊车梁层应尽量控制在10m左右，其下部界面控制应按照比下拐点高程短3.5m，上部界面控制则应按照比梁顶设计高程高0.5m。根据诸多地下厂房开挖工程的时间经验显示，高边墙围岩的位移会随着中下部深孔梯段的开挖施工而急剧增加，因此在施工时要特别注意控制爆破的孔深，从而降低开挖施工对高边墙位移的影响。
施工中根据洞室围岩稳定需要，结合招标文件技术条款及设计要求，对不同洞室分清先后开挖顺序，保证在厂房高边墙开挖到该部位之前完成交叉洞口的锚喷支护或混凝土衬砌锁口。对其它洞与洞、洞与井交叉部位，在掘进前按设计要求做好锁口和超前支护，在交叉口二倍洞径洞段内采取导洞扩大法短进尺多循环的开挖方式，以确保安全。
（二）爆破
地下廠房拱顶层下部的开挖大多采用光面爆破和预裂爆破来控制开挖轮廓线，再用深孔梯段微差爆破的方法对中间岩体进行清除。目前，主要采用两种方法对这一部分进行施工：一是采用深孔预裂爆破技术对轮廓线进行分批开挖，采用此种方法可以将超挖控制在8～15cm的范围内，且对于变形的控制要优于后者，因此如果没有条件限制，应尽量采用这种方法。二是根据爆破试验所取得的数据选择预留保护层的厚度，然后先开挖中间拉槽部分，再用小型炸药分层对预留保护层进行清除，对下层利用光面爆破成型，上层轮廓线则通过预裂爆破进行控制，利用这种方法可以将超挖控制在15～20cm的范围内。
（三）竖井施工
竖井施工因其工作面狭窄、垂直高差大、作业环境差，施工安全隐患极为突出。根据竖井施工工序和特点，危险因素主要有高处坠落、坍塌、物体打击、机械伤害四个类型。 确保提升系统运行正常，减少安全事故的意外因素。
提升系统安装完成后，应上下荷载运行3、4次以释放钢丝绳应力，防止运行过程中缠绕打卷。在施工前，相关责任人要严格检查整个提升系统各组件的性能及强度，包括卷扬机的牵引力是否满足提升中的动态荷载要求，卷扬机制动是否灵活，机体固定是否牢固，钢丝绳是否具有足够的强度及无损伤，卷筒与钢丝绳、钢丝绳与载人吊篮、载物吊盘的连接是否牢固等等。在提升系统使用过程中，应注意吊篮须限员限载，并且严禁人、物混载，任何人不得跨越正在作业的卷扬钢丝绳，无关人员不得进入提升系统工作区间。提升系统吊运重物需在空中停留时，除使用制动器外，并应用棘轮保险卡牢，休息时应将物件或吊篮降至地面。吊盘作为工作平台或吊盘下方有人员施工时应将吊盘与井壁锚杆固定，确保吊盘的稳定，吊盘下方严禁人员滞留。
（四）加强施工期安全监测
开挖过程中根据地质情况、开挖部位及洞室结构特点，设置动态变形观测点、围岩收敛监测断面及爆破振动测点，及时分析和整理观测数据，以便及时调整开挖钻爆程序和钻爆参数，减轻开挖爆破对围岩稳定的影响。
三、水电站工程地下厂房开挖安全管理
针对工程施工过程中，暴露出来的突出安全问题，及时排查并发出整改通知书，要求施工队伍积极整改，并对其整改情况进行复查，使各项措施真正落实到位。高度重视高排架、火工材料及爆破安全、大型设备安装和拆卸及吊运施工及用电、交通安全、排烟、排车辆尾气、除尘、不良地质监测与观测、开挖支护、消防安全、交通安全、环境保护、安全教育与培训、特种设备与特种作业等安全管理工作，力求做到安全作业标准化。坚持做好日常巡察与专项检查，积极开展专项整治，将“一岗双责”落实到基层各个生产部位，做到“事先安全管理有布置，事中安全管理有行动，事后安全管理有总结”，确保安全技术得力，使工程安全生产得到保障。
开挖不良地质段时，应按照短进尺、弱爆破、先护顶、及时强支护、监测的原则进行，并制定相应的防塌、滑预案及处理措施。在洞室施工中配备有害气体监测、报警装置和安全防护用具，如防爆灯、防毒面具、报警器等，一旦发现毒气，立即停止工作并疏散人员。配备足够的通风设备，搞好洞内通风，保证洞内施工时的能见度，避免机械事故和人员伤亡事故的发生，并防止有害气体对人体的伤害。洞内施工所用的动力线路和照明线路，必须架设到一定的高度，线路要架设整齐，统一对整个地下厂房供（用）电系统进行统一规划，严格按照“三级配电、两级保护”和“三项五线制”的要求，设置供用电系统和开关箱（柜），并在醒目位置设置的安全警示牌，潮湿场所、狭窄区域必须使用安全电压。施工期间，现场施工负责人应会同有关人员对各部分支护进行定期检查，在不良地质段，每班应责成专人检查，当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固。
参考文献：
[1]申逸，郭建忠.向家坝水电站开挖工程中的瓦斯安全预防[J].人民长江，2009年5期.
[2]景通，陈彩霞.卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁岩台开挖施工[J].城市建设理论研究（电子版），2012年26期.