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1、盾构施工安全管理盾构施工安全管理唱会民 任国阳 刘新科摘要：盾构法隧道的安全监控及管理与传统的矿山法隧道有一定的不同。本文针对盾构法施工的特点对盾构法施工的各要素，分别从人员、设备、施工环节、环境等要素进行了分析，并结合盾构法施工的特点阐述了盾构施工中的安全管理工作。关键词：盾构法施工 安全管理 危险源1 前言随着城市建设的快速发展，地铁建设已成为解决城市交通难题最有效的方法。近年来，城市地铁采用盾构法施工的项目越来越多。盾构法隧道是一项先进的隧道施工技术，开挖面在盾构外壳的保护下可以最大限度的避免土体失稳或冒顶带来的人身伤亡事故。不过盾构法也尤其自身的特点，如工作面狭窄、大型设备使用频繁、洞
2、内水平运输、垂直运输等，人员健康、设备稳定、工程质量也均与安全管理息息相关。因此，盾构隧道其特有的安全施工和管理问题成为盾构法施工的重中之重。本文根据盾构法施工的实际情况，针对盾构施工中各环节的安全因素进行了总结。2 盾构施工中人员的安全管理人是盾构施工中的主体因素，人员的素质、安全意识、工作习惯及状态直接影响其人身安全。盾构施工中人员的组成方式与其他项目有所不同，我们必须分析盾构施工中的每个个体可能存在的不安全行为及习惯，进行有针对性的安全教育，提高其安全意识，并不断规范其工作习惯及状态，避免安全事故的发生。2.1 盾构施工人员组成特点与传统隧道施工不同，盾构法主要是运用机械设备进行自动化或
3、半自动化施工，如盾构机、龙门吊、电瓶车、搅拌站等。施工过程为流水线作业：掘进、出土、同步注浆、管片拼装、运输、轨道铺设等各个工序环环相扣，作业密度高。为了适应盾构施工的特点，项目部人员主要分为管理层与作业层。管理层设工程技术科、安质科、物资设备科、计划科等部门；作业层有掘金班、机修班、电工班、附属工程班、机动班等，且每种班组下又分为多个工种，各个工种相互协作从而完成施工。2.2 工作人员可能存在的不安全行为在盾构施工过程中，人的不安全行为通常有以下几点：1、不佩戴劳动防护用品。进入施工现场必须佩戴安全帽、防护手套、防护鞋等劳保用品。2、违章操作、违章指挥、鸣笛示警不明确。电瓶车司机超速行驶、龙
4、门吊司机超负荷吊装、吊车指挥违章指挥、机车行驶不鸣笛、吊物绑扎不当等。3、防范意识不高。吊装作业时站在重物下方、管片拼装时站在拼装机旋转半径内、电瓶车运输时，站在电瓶车轨道上等。以上三点是盾构施工中比较常见的不安全行为，我们应不断加强对员工的安全教育，做到“三不伤害”，确保人身安全。2.3 安全管理2.3.1 安全培训盾构法施工技术含量高、设备先进、施工环节多、作业面多、作为一名普通作业人员怎样才能知道防范事故发生的方法呢？在施工过程中，有计划有针对性的组织作业人员进行安全培训是非常有效的。针对施工过程中可能存在的危险、有害因素进行辨识并提出防范方法，使他们在思想和技术上都能适应安全生产的要求
5、，从而达到降低安全事故发生的可能。2.3.2 班组安全组织班组是最基层的作业单位，班组长是班组安全工作的第一责任人，对班组安全工作负责。班组必须设置一名兼职安全员，协助班组长全面开展班组的安全管理工作，并负责做好每日班前安全活动记录。班组长组织进行班前和班中检查，做好交接班记录，对工作环境、设备状态、安全设施等充分了解，发现问题及时检修。3 施工设备及施工用电在盾构施工中，大型设备的使用非常频繁，如盾构机、龙门吊、电瓶车等。设备的安全状态对安全生产有着很大影响，尤其是垂直吊运作业及洞内水平运输作业。龙门吊与电瓶车的安全状态是设备安全控制的重中之重。日常生产中，必须对各种设备进行严格检查，确定其
6、安全状态，如电瓶车刹车、连接板等部位。顿国际掘进用电一般采用双回路专供的10KV电缆，隧道内环境潮湿，随着盾构向前不断掘进，高压电缆也要经过多次连接，接头要选用优质专用接驳器，电缆要固定在隧道内，悬挂高度适当，防止电瓶车挂断电缆，引起严重后果。除了盾构机外，盾构施工其他临时用电必须采用三级配电，二级保护，尤其要配备足够的分配电箱，做到一机、一闸、一箱、一漏。4 施工各环节安全风险控制4.1 盾构始发与到达盾构机始发与到达时盾构施工中的关键工序，始发到达安全与否关乎到整个工程的进展及质量。盾构始发与到达主要有以下几点关键因素：1、始发与接收装置的摆放始发与接收装置是盾构机停放的平台，始发与接收装
7、置的摆放关系到盾构能否安全进出洞。在其摆放前必须根据始发时隧道中线及相对标高严格安放，误差不得超过1mm，始发与接收装置摆放后，必须使用型钢对其进行加固，放置盾构机驶离或进入托架时发生移动。2、防水装置安装洞门防水装置必须严格按照图纸安装，必要时可在动圈上焊接两道弹簧钢板，防止盾构机在始发或到达时发生涌水、涌砂。3、洞门封闭注浆在盾构机尾部进入洞圈20m及隧道贯通后，必须对洞门前5环进行封闭注浆，填充管片与周围土体之间的空隙，防止后方涌水、涌砂，引起安全事故。4.2 隧道施工控制盾构法施工中，盾构机外壳相当于临时支护体，刀盘相当于掌子面，因此盾构法相对矿山法隧道而言，施工过程还是相对安全的。隧
8、道正常施工控制主要是控制掘进、管片拼装、洞内运输三个环节。盾构掘进时应根据不同的埋深、地质条件、地面情况等来确定掘进参数。现场工程师应实行动态管理，通过分析不同条件得出合理的掘进参数，从而下达掘进指令。盾构掘进切忌追求进度、盾构机要避免过量纠偏、土压力要设置合理、同步注浆量充足，以免发生盾构姿态失控、地面大幅沉降甚至塌陷。管片拼装是隧道施工的一项重要工序，它包括管片短程运输及吊装就位、拼装机旋转拼装、千斤顶伸缩、螺栓紧固等环节。因此管片拼装是隧道内施工风险较高的工序，该部位曾发生过教训深刻的安全事故。在管片拼装施工过程中，拼装机及千斤顶必须由专人操作，且口令清晰；拼装机作业时，施工人员严禁站在
9、拼装机旋转半径内；拼装管片式，拼装工必须站在安全可靠的位置，严禁将手或脚放在管片接缝处及千斤顶端部；管片与拼装机之间连接销必须确认到位，螺栓复紧到位。此外，管片拼装质量也应符合规范要求，环缝、纵缝要狭长均匀、没有管片碎裂。避免因管片拼装质量问题引起的漏水、漏砂事故。4.3 联络通道及泵站施工安全控制城市地铁施工中，尤其是在软土、粉砂这样的地质条件下施工，联络通道及泵站多采用冷冻法进行施工。冷冻法具有土体冻结效果好、可靠性高、对周围环境影响小等优点。冷冻法通过在联络通道范围外侧钻孔埋入冻结管，使用低温盐水在冻结管内循环，将周围土体冻结固化，从而达到开挖条件。我们可以分析得出，联络通道及泵站开挖是
10、危险系数最高的一个环节。在以往的联络通道施工中，曾发生过冷冻设备在联络通道开挖时出现故障，冻结区域解冻，从而导致很严重的安全事故。因此，在联络通道及泵站施工中，必须保证冷冻机、发电机等关键设备正常运转且有备用设备。此外，液氮抢先配套设备也应准备到位。4.4 隧道内轨道运输与其他工法施工的隧道不同，盾构法隧道几乎均采用轨道运输系统。由于盾构机的掘进速度很快，往往运输是限制施工速度的一个瓶颈。因此，运输车辆一般设计得较长，碴土斗也设计得很大，占用了隧道很大空间。管片底部为圆弧形，对轨枕的稳定性有一定影响，运输车辆容易脱轨，有可能威胁人行道上人员的安全，尤其是碰到盾构机专用高压电缆时，后果不堪设想。
11、施工轨道要严格按有关技术规范执行，对轨距、轨道高差、弧度、接缝等重要参数要重点检查，轨枕保证足够的刚度，并和管片上的螺栓保持固定或焊接，避免滑动变形。应严禁各类人员搭乘管片车进出隧道。隧道内运输引起的事故较多, 一旦发生安全事故，后果大多比较严重，特别是在盾构机位置，电瓶车与盾构机之间几乎没有空隙，非常狭窄，稍不注意，人员易被挤卡在中间。目前国内单线地铁隧道的内直径多为5.5m，盾构机的后配套设备一般有60m70m长，当任意一条轨道变形时, 或盾构机上的配套设备发生位移时, 极易和运输车辆相撞，因此隧道内轨道运输应引起足够重视。5 环境危害因素盾构施工作业环境复杂，地下作业环境差，隧道内空气流
12、动性差，大功率电机运转使得温度高、噪音大；临时性的高处作业、临边作业多，较难提供安全舒适的作业面和作业环境；作业人员工作时连续高强度作业，容易产生疲劳，从而诱发安全事故。隧道内除了保证通风外，还应在台车前方加设风机，促进作业面内空气流动。此外，隧道内还应配备有害气体检测仪，当有害气体超过一定浓度时停止作业，人员撤离。6 自然灾害与突发因素自然灾害等突发因素引发的安全事故较少，但往往发生就较为严重。项目部应针对这些因素制定相应的应急预案，如防汛、防台、雷电、地震等突发自然灾害，且定期演练。7 项目安全管理7.1 危险源辨识针对盾构施工的特点，使用系统安全分析方法对施工场地布置、道路及运输、沿线地
13、面建构筑物、工艺过程、生产设备装置、作业环境、安全管理措施进行辨识。辨识的重点内容为：1、道路及运输：轨道铺设、走道板铺设、轨道机车和龙门吊等。2、工艺过程：盾构掘进、管片拼装、盾构机专场、联络通道及泵站等。3、生产设备装置：电瓶车、龙门吊、盾构机等。4、作业环境：照明、通风等。7.2 危险源评价及风险控制安全评价的方法有：安全检查表、专家现场询问观察法、因素图分析法、作业条件危险性评价法、故障类型和影响分析、危险可操作性研究、概率风险评价法、危险指数评价法等。针对盾构施工作业工种多、分部分项工程多、作业环境复杂、机械流水线作业等特点，使用作业条件危险性评价法比较简便，可操作性高。LEC法指：
14、D=LEC L 事故发生的可能性；E 处于危险环境的频繁程度；C 事故发生产生的后果；D 危险等级划分。盾构进洞时，根据现场实际情况，利用LEC法评价是否需要在盾构尾部注入水泥浆及聚氨酯封闭加固区与正常土体的连接处。D0为临界值，D值大于D0为事故发生，小于D0则风险在可承受范围内，我们设D0为320。表1 盾构进洞风险评价评价内容危险源LECD风险评价结果需采取的控制措施盾构进洞地下水压力大，为注入水泥浆及聚氨酯，后方极有可能涌水涌砂5240400事故发生可能性大，需采取相应措施在盾构尾部3环处注入水泥浆及聚氨酯形成环箍盾构进洞地下水压力大，已注入水泥浆及聚氨酯形成环箍，涌水、涌砂可能性较小
15、124080一般危险，需要注意加强现场监控表1为盾构进洞风险评价中的一项，未在盾尾注入环箍时风险评价结果为400，超过临界值，必须采取相应的控制措施。采取控制措施后风险大大降低，进洞施工可安全进行。项目部可根据上述方法对危险源进行辨识、评价，根据评价结果列出危险源清单，并制定转向安全方案指导施工。7.3 技术控制盾构法施工技术含量高、分部分项工程多，项目部应严格执行图纸会审制度、方案评审制度、技术交底制度等，严格把好质量关，杜绝因技术因素引起的安全事故。8 结束语盾构法施工技术在我国还处在逐渐成长的阶段，并且其在隧道建设中所占的比例也会越来越大，在盾构施工技术提高的同时，安全管理工作也要同步提高。抓住盾构施工的各种特点，各施工环节，并针对这些进行危险源管理评价，制定相应的安全技术管理方案是一种行之有效的方法。
