顶管施工安全管控措施

莫万练

（中交机电工程局有限公司，北京 100088）

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110 kV主变电所外部电源电力通道工程。电力通道里程约16.3 km，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50～107 m不等，工作井直径为5.5 m，管顶埋深3 m，工作井深度4.1 m。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DN800 mm，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800 mm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Φ800 mm液压顶管机由2台液压千斤顶组成，每台顶力400 t。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20 mm以外形成空洞或坍塌，每次顶入100～300 mm，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，易引发高处坠落事故。

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》（GB 50497—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[1]。

（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3 m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＜25×10-6，易燃、可燃气体浓度应小于最低爆炸极限的10%，粉尘浓度应＜20 g/m3。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30 min。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/T 3805—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7.2～12.1 m，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个专业作业班组同时白天作业的方式，抢在主汛期前完成顶管施工[2]。

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。