顶管施工中的安全风险管理

1、引言顶管施工是一种非开挖敷设管道的技术，由于它不需要开挖面层，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道，节省大量投资和时间，而且对城区的交通、噪音、粉尘的危害和影响大大降低，是真正的无污染、高效率的施工技术。因此，近年来它被广泛应用于市政工程敷设大量给排水、煤气、电力和通信管道等工程。另一方面，顶管施工中存在由于地质条件变化、地下地上管线、距离构筑物近、有毒有害气体等复杂作业环境而引发的安全风险，这些不确定因素需要将其纳入项目管理的范畴，即对顶管施工中的安全风险进行管理，以避免安全事故的发生。特别是近年来，随着科学技术的不断进步，大型的顶管设备不断被研制开发，大口径的长距离的顶管工程逐渐增多，而工程难度的增加为施工的安全风险管理带来了许多新的问题。2、顶管施工中的安全风险顶管施工是在管道的沿线按设计方案设置工作井和接收井，工作井内设置足够强度的后靠背，吊进工具头、油压千斤顶及要顶进的钢管或钢筋混凝土管，接好照明、泥浆管、油管等管线，然后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行。在顶进过程中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土边纠偏，直至将钢管或钢筋混凝土管顶至接收井内。国内一些风险管理学者认为，风险是给定条件下，特定时间内发生不良后果的可能性。顶管施工中的安全风险，是指顶管施工过程中发生事故或损失的不确定性。顶管施工过程中可能遇到的安全风险有：2.1工程地质和水文地质条件沿管线地质土层变化频繁，顶管施工未了解地质土层的变化情况；对于要经过的软基、溶洞等施工段没有提前处理，以致造成地表有过大的下沉而引起塌陷。2.2有毒有害气体顶管施工的地层一般会通过淤泥层，腐烂动、植物体会在地下形成有毒有害气体聚集体，如果在顶管施工时没有对有毒有害气体进行检测，也没有采取通风等措施，则施工人员在这样的作业环境下极易发生中毒事故，危害施工人员的健康和生命。2.3地下地上管线顶管施工大多数都是在城市市区道路进行，在道路下有通讯、电力、煤气、给水等管线，如果在开工前未探明地下管线的位置、埋深和走向，则顶管施工中极易对其造成破坏，引发安全事故；而如果在吊管过程中未与地面高压线保持安全距离，则又极易发生触电事故。2.4建（构）筑物倒塌顶管在建（构）筑物基础下或附近施工时，没有明确施工路线上所遇到的基础类型，对于部分基础在顶进前未采取托换、加固等措施，而在顶进过程中又没有控制好顶力和顶进方向，则容易造成周边建（构）筑物开裂或倒塌。2.5人的不安全因素顶管施工中管理人员的违章指挥和作业人员的违规操作，如冒险或野蛮施工，新进工人未经安全教育和培训就上岗作业，特种作业人员未经专门安全培训，持特种作业操作证上岗等，这些都是顶管施工中引发安全事故的潜在风险因素。3、顶管施工中的安全风险管理顶管施工中的安全风险管理，是通过风险识别、风险估计和风险评价等来分析顶管施工中的安全风险，并以此为基础，使用多种方法和手段对项顶管施工涉及的安全风险实行有效的控制，尽量扩大安全风险事件的有利结果，妥善地处理安全风险事件造成的不利后果的全过程的总称。包括安全风险识别、安全风险评价以及安全风险控制等几个阶段。3.1安全风险的识别1）水文地质、工程地质方面的因素。顶管施工所处的地质土层变化频繁，如果开工前水文地质资料掌握不准，将会造成施工事故。2）施工方面的因素。施工方法的选择，施工设备的选用，人员的配备及人员的素质水平等，都将会影响到施工安全。3）监理、业主方面的因素。如果相关的管理人员专业知识不足，管理能力差，在施工过程中瞎指挥、冒险蛮干，也将会影响到施工安全。4）设计方面的影响因素。设计方案的可靠性、科学性、针对性与否也会影响到施工过程的安全。5）经济方面的影响因素。如工程的造价及资金的到位情况等都会影响到施工单位的组织管理。如果工程中标价低，资金到位不及时，承包商为了降低成本，减少安全方面的投入，以及存在侥幸心理等也会影响到施工安全。3.2安全风险的评价1）工程地质和水文地质条件沿管线地质土层变化频繁，所以在顶管施工前必须了解地质土层的变化情况，此外，对于要经过的软基、溶洞等地段，需要提前处理，以防地表有过大的下沉导致道路塌陷。同时穿过河流时要探明河床底的覆土和地质情况，控制好顶进时的高程，防止由于土层被突破造成河水涌入。2）有毒气体的检测与防护顶管施工的地层一般会通过淤泥层，腐烂动、植物体会在地下形成有毒气体聚集体，危害施工人员的健康和生命；同时，由于顶管井深、顶进距离长造成管道内缺氧，人在里面作业时容易窒息，所以有人在管内操作时，需要定时监测管内有毒气体的含量，并对井下和管内进行通风，以保证管内作业人员有足够的新鲜空气。3）人员设备方面的安全风险评价各类人员的技术水平，安全操作能力都会影响到顶管施工的安全性，因此必须要对人员进行评价。设备的安全性能是否具备，是否达到标准，对其存在的安全风险也要进行评价。4）对管理方面存在的安全风险的评价安全规章制度、操作规程是否健全，安全教育培训是否到位，这些都会对安全管理产生影响，所以应对其进行评价，以发现管理存在的不足和缺陷。3.3安全风险的控制顶管施工中安全风险控制包括所有为避免或减少安全风险发生的可能性以及潜在损失而采取的各种措施。一般控制安全风险的对策和措施有：减轻，预防，转移，回避，自留，多元化，后备措施和利用等。1）组织措施——建立健全工程项目的安全管理机构按照职业健康安全管理体系的要求运行，在现场建立安全组织机构，由项目经理对工程的安全工作负总责，根据工程的需要配备相应的专业管理人员;配备经验丰富的安全管理人员，建立各岗位的安全生产责任制明确职责，既分工负责又通力合作，形成清晰的安全管理网络。从施工组织上为安全管理提供保证。2）技术措施———针对安全评价的风险制订预案通过对风险的辨识和评价明确了安全风险管理的重点，针对不可接受风险制定有效的安全管理方案，消除风险或降低风险的程度，提高安全控制的能力。（1）施工组织设计的制定和审查工程要制定科学合理的施工组织设计，选择技术先进可靠的施工方法，是保证工程顺利进行的保证，同时也是安全施工的保障。在施工组织设计的制定和审查中要严格把关，特别是制定安全技术措施要从人员、设备、组织、机具、材料等方面研究解决存在的问题，采取有效的控制措施。（2）编制专项的安全施工方案针对施工中的不同施工项目如起重吊装工程、工作沉井的制作及现场的临时用电等，要按照法律法规的要求制定专项的安全施工方案、吊装施工方案、临时用电施工方案等，在施工过程中要落实各项安全措施。（3）制定应急救援预案针对可能发生的事故制定切实有效的应急救援预案，并进行现场演练，对预案的有效性进行检验，从中发现不足，进行改进。3）经济措施——加大安全方面的奖惩力度在顶管施工过程中对安全技术措施落实不到位而形成重大事故隐患或造成事故的单位与有关责任人要进行严肃的处理，决不能在安全方面存在失控的现象。而对安全管理到位，符合要求的要进行重奖，形成有效的安全管理机制，形成“要我安全”到“我要安全”意识的转变，形成安全生产人人有责的氛围，调动大家参与安全管理的积极性。4）教育措施——定期召开安全专题会议顶管施工过程中要针对不同时期、不同施工部位进行有针对性的安全教育，定期召开专题安全会议，分析当前安全工作中存在的问题，研究解决问题的对策，对存在的事故隐患做到“四不放过”：责任单位或个人未受到处罚不放过，原因分析不清不放过，整改措施落实不到位不放过，全体人员未受到教育不放过。5）检查措施——加强安全检查将隐患消灭在萌芽通过风险识别、分析与评价等，明确了安全控制的重点，则在安全管理中应加强对其检查；现场设专职安全管理人员，负责安全管理，逐项地检查措施的落实情况，包括人员、设备、机具、材料、设施等是否落实到位，及时地发现和消除存在的安全隐患。4、结语安全风险管理是对项目安全目标的主动控制，是集工程管理和多种技术于一体的综合性系统工程，涉及风险识别、风险评估与评价和风险控制等内容，是项目管理的组成部分。与其它土木建筑工程项目施工相比，顶管施工项目具有较大的安全风险，安全风险管理的难度也较大。因此，要重视对顶管施工项目安全风险的管理，尽可能地防范和化解安全风险，消除安全隐患，以避免不必要的损失。一、施工前准备1、施工组织设计和施工方案审查对施工组织设计进行全面、细致的研究、分析和审查，尤其对机头的类型，主千斤顶、管材的强度与接口形式、洞口构造、中继环的设置、压浆孔的布置，稳定土层的措施、环境监测及工程保护措施等内容进行了重点审查。并加强了以下方案的审查（1）各个工作井和各段顶管的单项施工方案；（2）工作井封底的措施和方案；（3）洞口、地基加固措施方案；（4）顶管穿越地下管线、顶管穿越地上构筑物，顶管穿过河道的专项保护方案。在工程施工阶段，这些方案发挥了重要的作用。在顶管穿越高压线杆施工时，由于措施和方案健全，使沉降量控制在误差范围以内，保护了高压线杆的安全。2、工程材料和顶管设备核验材料是工程质量控制的关健因素，对进场的每种材料，严格检查其规格、型号、核对进货单及质保书中该材料的规格、型号、数量是否符合设计要求。对成品管等关健材料，要到生产厂家进行现场制作考察。在施工前，重点检查管道承插口是否完好无损槽口尺寸是否准，钢套环是否按设计要求进行防腐处理，刃口有无疵点，焊缝是否平整，肋板与环形钢板是否垂直，钢套环尺寸是否准确且无变形，橡胶圈有无裂缝、变形、老化、变质等现象，对不符合要求的材料，严禁进入施工现场。顶管设备进场前应检查其是否经过维修保养，检查合格后方可进入施工现场。施工前应对全套设备及各类机具均应进行单。整机联动及模拟操作，确认正常后方可投入使用。3、测量复核测量工作贯穿于顶管施工的全过程，测量复核是保证顶管施工质量的重要手段。对测量结果的复核，重点要控制以下内容；（1）对业主提交的测量桩点进行复测；（2）对施工单位测放的工作井，管道的轴线和标高进行定位复测；（3）对顶管机导轨轴线和标高进行复核；（4）对出洞的标高和轴线进行复核。只有上述复核内容符合要求后方可同意施工进入下道工序。4、施工过程质量控制在施工阶段，控制的要点就是严格按照审批通过的“施工组织设计”和“施土方案”进行施工控制，并做好关键工序工程，隐蔽工程验收，闭水试验及涂装施工的质量检验工作。由于顶管工艺的特殊性，在施工过程中，重点做好以下内容的控制；4．1工作井工作井作为顶管机的工作场地，须满足顶管过程中结构的稳定安全，且截面设计须满足顶管千斤顶、后背尺寸要求。在沉井施工过程中，重点监控沉井的终沉阶段，尤其是在地质条件不好的情况下。对施工过程中，出现的问题，应及时进行分析和纠偏，保证沉井下沉和干封底的质量。4．2顶管顶进在顶管施工前，要作好扎扎实实的技术交底和安全交底工作。让所有施工人员除了掌握顶管操作技能和注意事项外，还应掌握处置涌水、流砂等突发事件的方法。在奇峰管施工时，必须按照设定的管道中心线与顶管工作井、接收井建立地面与地下测量控制系统。测量纠偏是顶进的控制关键，必须贯彻“勤勤纠”的原则，并做好详细记录。当顶管顶进长度较长时，必须保证通风机械的正常运转，以确保管内通风良好，避免安全事故。接口顶合时，应保证平整对中顶入，橡胶止水圈应均匀挤压到位，接口钢套环或承插口管壁密贴，木垫板无松动脱落，接口间隙均匀一致。4．2．1顶管穿越地下管道在顶管穿越地下管道时，应确保顶管在穿越过程中不影响或尽可能少影响这些管道的使用功能。所以，在顶管穿越之前，应结合原始资料，进一步调查各类管线与顶管交叉处的垂直距离，土质情况，分析可能产生的影响程度，根据不同情况采取下列控制措施。（1）对局部土体进行加固；（2）加强对顶管周围环境和土体内应力的监测，用信息化指导施工；（3）适当放慢顶进速度，根据土体中应力变化，随时调整工具管或机头正面土压力、注浆压力及推进速度等施工参数，减少对周围土体的拖带；（4）在某些关键部位附近预先打入中100mm注浆管，配备好注浆设备，并作好预案。当发生较大土体沉降变形时，及时进行跟踪注浆以减少和控制土体沉降和变形。4．