發(fā)布時(shí)間： 2016年05月24日

二級(jí)建造：盾構(gòu)隧道施工安全管理

1引言
安全管理工作己在我國(guó)得到了日益重視，尤其是在加入了WTO后，全球經(jīng)濟(jì)趨于一體化，要求發(fā)展中國(guó)家的安全生產(chǎn)管理水平趕上世界先進(jìn)水平，企業(yè)安全管理工作已作為和生產(chǎn)管理并列的一項(xiàng)企業(yè)管理重要內(nèi)容。而建筑業(yè)是傷亡事故多發(fā)的行業(yè)，僅次于礦山作業(yè)。隧道施工具有建筑業(yè)和礦山業(yè)的一些共同特點(diǎn)，施工危險(xiǎn)程度大，安全隱患多。盾構(gòu)施工隧道技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的隧道施工技術(shù)，開挖面處在盾構(gòu)體的保護(hù)下，可以最大程度避免土體失穩(wěn)或冒頂帶來的人身傷亡事故，近年來，在上海、廣州、北京和深圳等地得到了較為廣泛的應(yīng)用。
盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)由英國(guó)工程師布%考/試大%魯諾爾發(fā)明于1818年，并于1825年運(yùn)用于工程實(shí)踐。我國(guó)從1956年開始引進(jìn)盾構(gòu)施工技術(shù)，從20世紀(jì)80年代開始得到了快速發(fā)展，目前，在上海、廣州等大城市中逐漸成為城市地下鐵道施工的主流方法，其特有的安全施工和管理問題引起獷廣泛注意，本文為結(jié)合多年的盾構(gòu)施工實(shí)踐和安全管理經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。
2盾構(gòu)機(jī)刀盤前的壓氣作業(yè)
2.1盾構(gòu)機(jī)的壓氣作業(yè)
當(dāng)操作人員必須進(jìn)人盾構(gòu)機(jī)前體刀盤內(nèi)作業(yè)時(shí)，如果盾構(gòu)機(jī)前方或上方的土體不能自穩(wěn)，上體可能通過刀盤的開日處進(jìn)人刀盤內(nèi)，威脅作業(yè)人員的安全。大多先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)均配備了壓氣系統(tǒng)，即通過密封刀盤和盾構(gòu)前體的通道，向刀盤內(nèi)注入無油空氣，使刀盤內(nèi)的壓力升高，以達(dá)到平衡外側(cè)土體壓力的目的，壓力最大可達(dá)到3-4kg/cm2。為了保證操作人員的適應(yīng)性，一般在通道卜設(shè)置密閉的過渡增壓艙，這將在很大程度上緩解壓力變化帶給操作人員的影響。由于操作人員是在一個(gè)密閉的環(huán)境中工作，刀盤內(nèi)空間狹窄，不能有多人同時(shí)作業(yè)，壓人的空氣質(zhì)量也可能含有一定的雜質(zhì)，且工作面的環(huán)境溫度將會(huì)很高，當(dāng)操作人員出現(xiàn)不適時(shí)，需要經(jīng)過一定時(shí)間減壓過渡后才能得到醫(yī)療。因此，壓氣作業(yè)是盾構(gòu)安全施工的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)值得注意的危險(xiǎn)源。
2. 2壓氣作業(yè)的相應(yīng)措施
(1)盡量減少在不良地質(zhì)條件下進(jìn)人刀盤內(nèi)，盡可能地在基本可以自穩(wěn)的地層中進(jìn)行開艙作業(yè)，這樣可以不用壓氣作業(yè)。因此，要根據(jù)地質(zhì)條件的變化，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，提前或推遲進(jìn)人刀盤內(nèi)，尤其是更換刀具時(shí)要有預(yù)見性。
(2)要挑選身體健康、強(qiáng)壯的工人作為進(jìn)人刀盤內(nèi)的操作人員，并經(jīng)過職業(yè)病醫(yī)院嚴(yán)格的身體檢查，確保對(duì)惡劣環(huán)境的抵抗力。一般壓氣作業(yè)一天不宜超過4小時(shí)。
(3)如需壓氣作業(yè)時(shí)，一定要選用無油型空壓機(jī)，確保空氣質(zhì)量，減小環(huán)境污染。
(4)準(zhǔn)備好通迅工具，無間斷地保持聯(lián)絡(luò)。
(5)做好應(yīng)急準(zhǔn)備，必要時(shí)要能在減壓艙(刀盤與盾構(gòu)前體間的密封過渡通道)內(nèi)搶救傷員，并與有關(guān)醫(yī)院簽好急救。有條件的要配備專用的流動(dòng)醫(yī)療艙，以便在送往醫(yī)院的過程中，保持傷員所受體外壓力差基本一致。
3盾構(gòu)刀具更換
隨著地質(zhì)條件的變化，隧道掘進(jìn)過程中需要對(duì)刀具進(jìn)行更換，尤其是當(dāng)巖石強(qiáng)度較高時(shí)，需要更換滾刀。滾刀一般是背卸式，以方便拆卸，但相對(duì)而言，滾刀重量大、四周光滑、沒有固定點(diǎn)、搬運(yùn)困難、安裝和拆卸均要比刮刀、割刀難得多。刀盤內(nèi)空間狹窄、不能多人同時(shí)作業(yè)，也很難借助機(jī)械，往往刀盤內(nèi)濕滑，刀盤下部充滿了泥土或者是泥漿，刀盤開口處還可能有不穩(wěn)定巖土掉入，影響刀具更換。因此，進(jìn)人刀盤內(nèi)更換刀具是盾構(gòu)施工過程中一項(xiàng)相對(duì)較危險(xiǎn)的作業(yè)工序，許多施工單位在刀具更換時(shí)，時(shí)有輕重傷事故發(fā)生。
進(jìn)行刀具更換時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng):
(1)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不好、開挖面地層有可能失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)預(yù)先對(duì)地層進(jìn)行加固處理，可采取注漿或洞內(nèi)加支撐等辦法防止巖土掉塊對(duì)作業(yè)人員的傷害，尤其是作業(yè)人員在搬運(yùn)刀具過程中遇意外物體打擊極易失衡，輕則將刀具掉人刀盤內(nèi)，要花費(fèi)相當(dāng)時(shí)間才能打撈上來;重則人易被滾刀碰傷，甚至有可能滑人刀盤底部，被滾刀二次擊傷，造成嚴(yán)重后果。
(2)除了對(duì)地層采取必要的措施外，還要做好其它準(zhǔn)備工作，如對(duì)刀盤內(nèi)的積土或淤泥和泥漿進(jìn)行清理，盡量保持刀盤內(nèi)作業(yè)空間位置，搭設(shè)穩(wěn)固的臨時(shí)支架和作業(yè)平臺(tái)，提供充足的照明，包括行燈等局部照明工具。
(3)選派技術(shù)精、能吃苦、體質(zhì)好的作業(yè)人員進(jìn)行刀具的更換工作，尤其相互之間要配合嫻熟，盡量縮短盾構(gòu)機(jī)停止時(shí)間，防止土體失穩(wěn)。如有土體嚴(yán)重失穩(wěn)，可分次完成刀具更換，一般這時(shí)土體強(qiáng)度不大，盾構(gòu)機(jī)可掘進(jìn)數(shù)環(huán)后再更換另一批刀具。軟土地層中盾構(gòu)機(jī)停止時(shí)間以不超過兩天為宜。
(4)滾刀重量大、邊緣光滑、不宜固定，應(yīng)盡量借助機(jī)械裝置安裝和拆卸滾刀，如合理運(yùn)用葫蘆等起重裝置和滑軌等移動(dòng)裝置，以及支架等固定裝置，操作時(shí)要倍加小心。
(5)刀盤內(nèi)潮濕，水氣大，隨著溫度的升高會(huì)產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，對(duì)電器、電線絕緣性能要求高，需選用24V以下的安全電壓。
(6)刀盤非期望轉(zhuǎn)動(dòng)傷人在盾構(gòu)施工過程中屢有發(fā)生，因此，重新啟動(dòng)盾構(gòu)機(jī)時(shí)一定要再三確認(rèn)土艙內(nèi)沒有操作人員和工具材料已全部回收，最好能實(shí)現(xiàn)安全本質(zhì)化，即在盾構(gòu)設(shè)計(jì)或改造時(shí)，鎖定原操作室的控制開關(guān)，在人閘口增設(shè)控制開關(guān)，并實(shí)行重復(fù)掛牌清點(diǎn)制度。
4注漿作業(yè)
盾構(gòu)機(jī)開挖直徑一般比管片外徑要大20~40 cm ,在掘進(jìn)過程中需要對(duì)管片外側(cè)的環(huán)形空隙中注人漿液體，大多以水泥、砂子、水為主要成份。漿液出口段為剛性管道，很容易堵塞，這些管多埋在盾殼內(nèi)，不方便清理，常常整條管完全堵塞了才不得不清理，且砂漿已出現(xiàn)固化現(xiàn)象，清理非常困難。清理過程中，一方面用具有彈性的硬質(zhì)鋼絲疏通，另一方面要加大注漿泵的壓力。當(dāng)管道突然暢通時(shí)，管道內(nèi)的砂漿將會(huì)高速噴出，對(duì)周圍的人員造成傷害。往往作業(yè)人員也意識(shí)到這點(diǎn)，在出口處用編織帶防護(hù)，但大多沒有將其固定綁扎，砂漿在高壓下可以擊穿編織物或頂開編織物，仍然會(huì)對(duì)人員造成傷害，尤其是眼部傷害。因此，要選用結(jié)實(shí)、堅(jiān)固的編織物或加帆布，并用鐵絲綁扎牢固，操作人員不可求快，壓力要慢慢增加，不可突然急劇加壓。
除了盾構(gòu)機(jī)盾尾的注漿外，還需在管片中進(jìn)行二次補(bǔ)漿(有的施工工藝是直接在管片注漿)，不管是一次注漿還是二次注漿，都很容易堵管，常常造成壓力表失效。許多注漿操作是在沒有壓力表這個(gè)眼睛的情況下“盲”注或僅憑經(jīng)驗(yàn)來完成注漿的，有的超出壓力容許范圍很多，這樣輕者造成管片錯(cuò)臺(tái)、開裂和漏水，重者直接將管片壓脫掉人隧道中，后果不堪設(shè)想。
5施工用電管理
盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)用電一般是采用雙回路專供的電纜，供電電壓達(dá)10 kV ,隧道內(nèi)環(huán)境潮濕，隨著盾構(gòu)向前不斷推進(jìn)，高壓電纜也要經(jīng)過多次連接，接頭要選用優(yōu)質(zhì)的專用接駁器，電纜要固定好在隧道內(nèi)，并留有一定活動(dòng)余地，懸掛高度合適，至少要比運(yùn)輸車輛高，防止運(yùn)輸車輛脫軌后擊斷電纜，造成嚴(yán)重后果。
除了盾構(gòu)機(jī)以外，盾構(gòu)隧道施工其它臨時(shí)用電也很多，必須采用三級(jí)配電，二級(jí)保護(hù)，尤其要配備足夠的分配電箱，電箱要用鐵皮制作，不能用木板或膠板等其它材料代替，并要真正做到一機(jī)、一閘、一箱、一漏等四個(gè)一。往往施上單位很難做到四個(gè)一，尤其為了省錢，一箱多機(jī)、一箱多閘現(xiàn)象較為普遍，極易合錯(cuò)閘，從而導(dǎo)致觸電事故。
6隧道內(nèi)臨時(shí)軌道運(yùn)輸
和其它工法施工隧道不同，中小直徑的盾構(gòu)隧道幾乎均采用軌道運(yùn)輸系統(tǒng)。由于盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度很快，往往運(yùn)輸是限制施工速度的一個(gè)瓶頸，因此，運(yùn)輸車輛一般設(shè)計(jì)得較長(zhǎng)，碴土斗也設(shè)計(jì)得很大，占用了隧道很大空間。管片底部為圓弧形，對(duì)軌枕的穩(wěn)定性有一定影響，運(yùn)輸車輛容易脫軌，有可能威脅人行道上人員的安全，尤其是碰到盾構(gòu)機(jī)專用高壓電纜時(shí)，后果不堪設(shè)想。施工軌道要嚴(yán)格按有關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，對(duì)軌距、軌道高差、弧度、接縫等重要參數(shù)要重點(diǎn)檢查，軌枕保證足夠的剛度，并和管片上的螺栓保持固定或焊接，避免滑動(dòng)變形。
應(yīng)嚴(yán)禁各類人員搭乘管片車進(jìn)出隧道，嚴(yán)禁擠在操作室內(nèi)，如隧道距離較長(zhǎng)，應(yīng)設(shè)計(jì)專門的人員運(yùn)輸車輛，外設(shè)圍欄，嚴(yán)禁車輛未停穩(wěn)前上下車。隧道內(nèi)運(yùn)輸引起的事故較多，一旦發(fā)生安全事故，后果大多比較嚴(yán)重，特別是在盾構(gòu)機(jī)位置，電瓶車與盾構(gòu)機(jī)之間幾乎沒有空隙，非常狹窄，稍不注意，人員易被擠卡在中間。
目前國(guó)內(nèi)單線地鐵隧道的內(nèi)直徑多為5 400~5 500 mm，盾構(gòu)機(jī)的后配套設(shè)備一般有70~80 m長(zhǎng)，它的軌道比碴土運(yùn)輸車寬，但之間最窄的距離一般就是100 mm，當(dāng)任意一條軌道變形時(shí)，或盾構(gòu)機(jī)上的配套設(shè)備發(fā)生位移時(shí)，極易和運(yùn)輸車輛相撞，尤其是高壓電纜圈簡(jiǎn)位置突出，應(yīng)引起高度重視。
7環(huán)境危害因素
盾構(gòu)機(jī)僅推進(jìn)系統(tǒng)就要消耗1 000 kW的功率，當(dāng)巖石較硬或具有很高的耐磨性時(shí)，其機(jī)內(nèi)的溫度很高，最多可超過50度，尤其是在南方施工，夏季時(shí)間長(zhǎng)，外界溫度高，隧道內(nèi)主要處在濕、悶、熱的環(huán)境中，盡管盾構(gòu)機(jī)配備了送風(fēng)系統(tǒng)，在很大程度上減低了溫度，但比地面作業(yè)還是要差得多，氣溫應(yīng)盡量控制在28度左右。盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中，噪音往往超過80dB，作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間處于這種環(huán)境下極易疲勞，從而誘發(fā)安全事故。因此，作業(yè)人員要配帶耳塞，保證足夠的休息時(shí)間，上班不超過8小時(shí)，如有必要，除送風(fēng)系統(tǒng)外，增設(shè)抽風(fēng)系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)，加強(qiáng)空氣對(duì)流。
8結(jié)語
除了前述方面需要在盾構(gòu)施工中引起注意外，盾構(gòu)機(jī)單體最重達(dá)l00余噸，始發(fā)與到站吊裝上下井要選用有足夠安全系數(shù)的大型吊車(宜選用200 t以上)，過站平移作業(yè)和過站運(yùn)輸、洞門和聯(lián)絡(luò)通道施工涉及多工種交叉立體施工作業(yè)，相互之間在配合上會(huì)有一定影響，總體協(xié)調(diào)性非常重要。設(shè)為首頁
盾構(gòu)施工技術(shù)在我國(guó)還處在成長(zhǎng)期，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和加入WTO，盾構(gòu)施工在隧道建設(shè)中所占比例也會(huì)越來越大，在盾構(gòu)施工技術(shù)提高的同時(shí)，安全管理工作也要同步提高。目前，盾構(gòu)施工企業(yè)與政府、行業(yè)的安全生產(chǎn)檢查、監(jiān)督與評(píng)比主要依據(jù)建設(shè)部的《JGJ59-99建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》，其中檢查10項(xiàng)主要內(nèi)容有4項(xiàng)不適用于盾構(gòu)施工企業(yè)，建議有關(guān)部門盡快研究制訂適合盾構(gòu)施工特點(diǎn)的行業(yè)安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)和改善企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平。