顶管施工安全管控措施

  • 2022-03-02

  • 运营部


1项目概况

本工程为成都市轨道交通某号线一期工程机电工程110kV主变电所外部电源电力通道工程。电力通道里程约16.3km,线路主要沿生态大道、万春大道、物流大道、南北大道等市域快线敷设。设置顶管的地段共7段,每段顶管顶进长度从50~107m不等,工作井直径为5.5m,管顶埋深3m,工作井深度4.1m。电缆通道处在城市区域,周边环境复杂,地面道路交通设施非常多,不能开沟明挖,遂采用顶管法施工。

全线共设工作井14座,顶管管径DN800mm,全部处于砂卵石层地质,顶管周边各类市政管道管线复杂,属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,施工风险高,安全管控难度大。

2顶管法施工基本方法

本工程顶管管道内径为800mm钢筋砼水泥管,管道穿越地层为砂卵石层。综合考虑本工程施工特点和地质条件,决定采用手掘式液压顶管法。

采用该种施工方法时,需要在顶管一侧设置工作坑和接收坑,方便设备安装和顶升作业。顶管动力使用800mm液压顶管机由2台液压千斤顶组成,每台顶力400t。顶管机背负挡墙,面顶砼管,砼管放置在轨道上面,砼管前端安装切土工具管。通过用切土工具管切屑土体,接着人工利用小车在切土工具管内取出土石方,当人工挖取土时,每次挖取土的深度都不能超过顶铁的长度,以确保挖土时不会在套管周围20mm以外形成空洞或坍塌,每次顶入100~300mm,每一次顶管后都要进行测量,以防偏差过大后难以纠正。

3顶管施工安全风险分析

3.1复杂的地质条件

地质和水文条件对顶管施工影响较大,做好地勘是顶管施工作业的前提和基础。施工前如果对地质和水文条件掌握不准确,轻则管道难以顶通,重则在管道顶进过程中可能会引起涌沙涌泥涌水,严重时还容易造成淹溺等事故。

3.2深基坑作业

顶管工作井一般是深基坑工程,如果开挖和支撑方法不符合相关规范标准,可能导致地基沉降甚至发生坍塌。顶管工作完成后,如果没有及时设置邻边防护或上下护笼爬梯搭设不达标,易引发高出坠落事故。

3.3下穿构筑物

顶管处在地面构筑物之下临构筑物基础时,假如施工前没有确定构筑物基础的位置、结构和大小等相关参数,也没有采取相应的加固、支撑措施,顶进过程中也没有精准控制顶进力、方向和角度等参数,易造成构筑物开裂甚至倒塌。

3.4复杂的市政管线

在城区进行顶管作业时,顶管管道一般被纵横交错的市政管线包围,如电力管道、通信管道、天然气管道等。若破坏管道,尤其是天然气管道或电力管道,轻则影响城市居民日常生活,重则引发人身伤亡事故。

3.5有限空间作业

顶管施工中不可避免地会出现有限空间作业,在穿过深埋的淤泥层或腐烂的动植物时,可能会释放出有毒有害的气体。在顶管施工中,如果管道工作空间内没有通风,也没有按要求检测有毒有害气体,容易发生中毒。

4顶管施工安全风险管控措施

顶管施工中存在较多全风险,在多重危险因素共同作用下,可能会导致安全事故,必须对风险加以控制,从组织措施、技术措施、安全教育措施、安全检查措施和应急处置措施等方面出发,防止发生安全事故。

4.1组织措施

(1)成立顶管工作组。成立具有顶管施工经验的顶管工作小组,专门负责顶管施工,招选专业的顶管施工单位。在施工现场成立安全生产领导小组,项目经理亲任组长,对顶管施工安全负总责。依据工程规模和危险性配备专业技术人员和专职安全管理人员,全程盯控。明确每个岗位的安全职责,形成“横向到边,纵向到底”无死角的安全管理架构,为施工安全提供保障。

(2)优化施工组织。实行7个专业作业班组白天同时作业的方式,在成都7月主汛期到来前完成施工。积极响应绿色文明施工的要求,设置施工围挡对现场实行全封闭管理。严格控制施工噪声,夜晚不施工,避免施工扰民。

4.2技术措施

(1)组织专家论证。严格按照《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》编制安全专项方案并组织了专家论证。细化顶管工程在砂卵石层中的顶进施工工艺,严格控制顶管接头姿态,保证接头防水效果;控制超挖,工具管内合理加设格栅装置保证掌子面稳定,做好顶进施工的减阻纠偏等施工措施。

(2)探明地质水文条件。开工前,技术人员对顶管路径进行了地毯式的地质水文勘探,并结合现场实际情况对勘探报告进行精确地研究,缜密分析,为制定顶管工程设计方案和施工方案奠定可靠的基础。

(3)严控深基坑作业。做好开挖、锁口圈梁、垂直出土、及时封闭暴露面、支护等关键工序的安全施工措施,完善工作井设施(导轨、千斤顶、后背墙)的布设,完善模板架设及混凝土浇筑养护的相关内容。在深基坑施工过程中,应严格按照审批过施工方案组织施工,实际地质情况与地勘报告有重大不同时,应立即停止施工,依据实际情况重新编制方案后再施工。在工作井基坑完工后应立即做好临边防护和护笼爬梯,防止人员坠落。

(4)做好下穿构筑物保护工作。施工前应从产权单位得到构筑物的基础图纸,再通过人工探挖确定构筑物的位置、基础结构和大小,结合现场实际情况和产权单位的要求,制定构筑物基础保护方案。在顶管施工过程中,精确控制其设备,尤其是其顶进方向、角度和力度,确保对构筑物的影响降到最低。规范布置沉降观测点,受影响的构筑物周围遵照《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)等技术规范布置沉降观测点,并动态观察,依据沉降情况及时调整保护措施"。

(5)做好市政管线保护。进一步核实顶管工区范围内管线的类型、位置和标高,细化顶管穿越各种类型管线的控制措施和应急预案。编制管线保护手册,设置两名管线保护专员,严格贯彻执行“先探后挖,双确认”作业程序。采用管线探测仪,同时辅以人工开挖探孔、探槽(沟)方式进行探测。土方开挖区前需沿开挖边界线人工开挖环形探槽(沟),探孔及探槽(沟)须挖到地面3m以下。管线产权单位到现场确认,技术人员测量放线后坐标确认。管线实行分级管理,根据重要性、影响范围等分为三级,即一般管线、重要管线、特别重要管线。分级组织动土前施工安全条件确认,管线施工前安全条件验收需要填写确认单。

(6)严格有限空间作业。进入有限空间作业的所有人员应严格执行“先通风、再检测、后作业”的原则,进入前应按规定测定氧气、有害气体、可燃性气体、粉尘浓度,检测仪器应采用防爆型。氧气浓度应在19.5%~23.5%内,一氧化碳浓度应<25×10,易燃、可燃气体浓度应小于最低爆炸极限的10%,粉尘浓度应<20g/m°。未经通风和检测合格,任何人员严禁进入有限空间作业。检测的时间不得早于施工开始前30min。除了使用气体检测仪,还可以采用鸽子等动物进行辅助试测。进洞人员佩戴应急逃生安全带与管外保险绳连接,并随身携带对讲机等应急通信设备。进入有限空间作业场所的照明灯具电压应符合《特低电压限值》(GB/T3805-2008)等国家标准或行业标准的要求。

(7)保工期,控降水。根据地勘报告,顶管工区地下水稳定水位7.2~12.1m,在顶管最大开挖深度以下,再加上本次施工为枯水期施工,基本不需要降水。因此只要抢抓施工黄金期,,在成都市7月主汛期到来前完成施工,就能确保顶管施工作业安全。因而实行7个专业作业班组同事白天作业的方式,抢在主汛期前完成顶管施工。

4.3安全教育措施

进入有限空间的人员必须身体健康,进场前进行健康体检。体检合格后,作业人员必须进行专项安全教育培训,重点培训有限空间安全操作规程、高处作业安全管控要点、地下管线安全卡控红线等安全知识。创新培训方式,通过安全体验式教育和VR安全教育,理论与实践相结合。使所有成员都具备实际认知能力与实际操作的动手能力。

4.4安全检查措施

严格执行危险作业项目领导全程带班生产检查制度,重点检查支撑有无较大变形或松动、开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异、地面有无沉降或隆起、周边道路(地面)有无裂缝、沉陷、隆起、后背墙有无异常等。专职安全员全程盯岗,重点检查现场有无“三违作业”、有限空间作业有无执行“先通风、再检测、后作业”程序、高处作业人员有无系好安全带等,及时制止施工现场的违章作业,将安全隐患消除在初始阶段。在施工的全过程中应加强现场安全风险的辨识、分析和评价,明确管控重点与难点。现场安全管理人员应针对主要风险点,实行清单化管理,建立安全隐患台账。牢固树立“隐患就是事故”的理念,针对存在的安全隐患,在每周的隐患分析会上应认真分析,仔细研究管控措施,逐个落实。

4.5应急处置措施

顶管施工属于危险性较大的作业,做好应急处置工作显得尤为重要。项目部制定了专项应急预案,成立了应急处置领导小组,项目经理亲任组长。明确了第一时间向项目经理报告现场紧急事件,由项目经理启动应急预案的应急处置流程。为现场人员发放应急处置卡,使作业人员熟知应急处置流程、牢记应急逃生通道、掌握基本的应急技能,极大地提高了应急处置能力。

5结语

综上所述,顶管施工虽然具有较多优点,但仍存在一些重大安全风险,作为机电工程局相关的施工经验较少,需要不断积累顶管施工经验,把握主要的安全管控环节,在保障安全的前提下,使顶管施工法充分发挥其优势。

 

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