向家壩水電站地下引水發(fā)電系統(tǒng)工程施工重大危險源控制

唐生懷

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610081)

1 引 言

從安全生產(chǎn)的角度出發(fā),危險源是指可能造成人員傷害、疾病、財產(chǎn)損失、作業(yè)環(huán)境破壞或其他損失的根源或狀態(tài),亦指攜有可失控能量的載體。為了對危險源進行分級管理,防止重大事故的發(fā)生,有關(guān)方面提出了重大危險源的概念。我國《重大危險源標準》GB8218-2000和《安全生產(chǎn)法》第九十六條的解釋是:重大危險源是指長期地或臨時地生產(chǎn)、搬運、使用或者儲存危險物品,且危險物品的數(shù)量等于或者超過臨界量的單元(包括場所和設施)。筆者在文中所指的“施工重大危險源”是指施工生產(chǎn)場所、設備、設施及危險物品的使用、存儲、搬運、加工存在的潛在的可能發(fā)生較大人身傷害和機械設備事故的情況及因素。

水利水電工程,尤其是大型地下引水發(fā)電系統(tǒng)工程,因其固有的施工特性,施工現(xiàn)場危險源眾多,若技術(shù)措施、組織措施不到位,危險源或重大危險源失控,易演變成事故,會造成人員傷害及財產(chǎn)損失。如何在安全、有序、受控的狀態(tài)下進行施工作業(yè),危險源控制是重點和難點。筆者在文中以向家壩水電站右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)工程施工重大危險源控制為例,介紹了危險源控制采取的措施,與同行們探討。

2 工程概況與特點

2.1 工程概況

向家壩水電站是金沙江梯級開發(fā)中的最后一

個梯級,位于四川省與云南省交界處的金沙江下游河段,壩址左岸下距四川省宜賓縣的安邊鎮(zhèn) 4 km、宜賓市 33km,右岸下距云南省的水富縣城1.5km。工程開發(fā)任務以發(fā)電為主,同時改善航運條件,兼顧防洪、灌溉并具有攔沙和對溪洛渡水電站進行反調(diào)節(jié)等綜合作用。工程樞紐建筑物主要由混凝土重力擋水壩、左岸壩后廠房、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)及左岸河中垂直升船機等組成。發(fā)電廠房分設于右岸地下和左岸壩后,各裝機 4臺,單機容量均為 750MW。

2.2 工程特點

由中國水電七局向家壩施工局(以下簡稱施工局)承建的右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)土建及金屬結(jié)構(gòu)安裝工程具有五個世界之最:地下廠房跨度最大(巖錨梁以上開挖寬度為 33.4m)、地下廠房開挖高度最高(主機間總高度為 88.2m)、引水洞開挖直徑最大(直徑為 16.3m)、引水洞壓力鋼管直徑最大(直徑為 14.4m)、最大變頂高尾水洞(尾水洞出口斷面為城門洞型:寬 ×高 =24.3m×38.15m)。

該工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件復雜,巖層產(chǎn)狀較平緩,層間軟弱夾層及節(jié)理裂隙比較發(fā)育,地下水比較復雜且滲透性不均一;同時,部分軟弱夾層穿過洞頂部且含煤,煤層厚度不穩(wěn)定,一般為薄至極薄層狀,或呈透鏡狀煤脈分布,有民間開采歷史。工程具有以下特點:點多面廣、戰(zhàn)線長,開挖高度高;體型復雜,洞室縱橫及空間交叉,爆破作業(yè)相互影響大;工期緊,施工人員多,施工設備多,施工強度高;通風散煙困難;該工程屬庫內(nèi)式地下廠房,地下水豐富;洞與洞之間巖柱厚度較薄,施工過程圍巖穩(wěn)定問題突出;薄層狀巖層發(fā)育以及巖層產(chǎn)狀不利,易形成不穩(wěn)定塊體等。工程危險源眾多,安全問題突出,施工安全風險大。

3 危險源辨識與評價

危險因素(源)的辨識與控制是安全生產(chǎn)工作的主要內(nèi)容,是預防重特大事故發(fā)生的重要手段和措施,是一項根據(jù)實際情況不斷進行動態(tài)管理的活動。在工程開工之初,依據(jù)《危險源辨識、風險評價與控制程序》、《危險源辨識風險評價與控制》等文件,結(jié)合施工局實際情況,在危險因素(源)調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用作業(yè)條件危險性評價法,組織開展了危險因素(源)辨識、風險評價并建立了相應的清單,共辨識出 2611條職業(yè)健康安全危害因素,從中評出 1027條三級以上(含三級)重要職業(yè)健康安全風險因素。具體分布情況見表 1。

表 1 重要執(zhí)業(yè)健康安全風險分布情況一覽表

4 施工重大危險源控制

4.1 施工重大危險源排查

按照行業(yè)有關(guān)規(guī)定,水電工程施工重大危險源范疇主要有:門機、塔機等大型起重設備;5t以上油庫;乙炔瓶、氧氣瓶儲存間;高度 10m以上、載重 0.5t(載人 2人以上)臨時提升吊籠;高度10m以上,面積 10m2以上排架、平臺、棧橋;大型載人車輛;瓦斯及有害氣體;爆破施工;大型高邊坡和基坑施工;大型高處臨空施工;大型地下工程施工;豎井斜井和地質(zhì)復雜的隧洞施工;大型管道、閘門安裝;泥石流地段施工;汛期水上施工或水面以下施工;6kV以上高壓電氣線路;其它重要設施的施工。

根據(jù)上述辨識與評價結(jié)果,結(jié)合工程特點和施工組織設計進行分析,根據(jù)施工重大危險源范疇,通過科學客觀的分析,本標工程截止目前所列出的施工重大危險源主要有 20個(表 2)。

表 2 施工重大危險源分級表

4.2 施工重大危險源的評估與分級

對已確定的施工重大危險源,施工局根據(jù)其發(fā)生事故后的性質(zhì)和可能造成的人身傷害和損失程度進行了危險程度評估,按表 2所列四種危險等級進行分級控制,具體項目見表 3。

4.3 施工重大危險源的控制

對于現(xiàn)實存在的施工重大危險源,施工局通過技術(shù)措施、組織措施進行控制。技術(shù)措施主要是針對每一重大危險源編制專項控制措施、應急救援預案等進行控制,通過儀器進行監(jiān)測;組織措施主要是采取教育培訓、安全檢查、組織人員進行監(jiān)控等。

4.3.1 施工重大危險源的監(jiān)控內(nèi)容及方式

對于施工重大危險源監(jiān)控管理按分級監(jiān)控的方式進行。一級、二級施工重大危險源由施工局直接進行監(jiān)控管理,相關(guān)責任部門和單位按分管范圍對重大危險源進行具體的監(jiān)控工作,三級、四級重大危險源由施工局所屬各單位進行監(jiān)控管理。

(1)具體監(jiān)控內(nèi)容:危險源處于正常監(jiān)控狀態(tài);是否發(fā)生過險情預兆以及險情預兆的性質(zhì)和程度,是否繼續(xù)發(fā)展及頻次;危險源是否已解除,何時解除,是因何種原因而解除;危險源釋放情況(即:危險源演變成事故但未造成人員傷亡和設備損失),釋放時間性質(zhì)及程度;危險源演變發(fā)生事故,事故性質(zhì)及事故所造成的損失程度等。

(2)施工局采取的具體監(jiān)控方式:通過人員監(jiān)視、檢查、設備觀測監(jiān)視、安全防護設施防護;定期評估分析危險源的狀態(tài)變化情況和演變情況,建立了比較完善的監(jiān)控臺賬;對于特殊環(huán)境、季節(jié)性、高危險作業(yè)時段等,進行盯崗盯班監(jiān)控;發(fā)生險情預兆時,及時發(fā)布下達預警報告,采取緊急應對措施;劃定警戒區(qū)域,設置安全警示標識,安排人員值班警戒;發(fā)現(xiàn)緊急情況及時果斷地組織施工人員、設備設施有步驟、有計劃地撤離。

表 3 施工重大危險源項目監(jiān)控狀態(tài)表

4.3.2 幾個施工重大危險源的具體控制措施

(1)工程安全監(jiān)測控制。對于地下主廠房、主變室、進水口邊坡等部位的監(jiān)控采取了觀測儀器進行施工期安全監(jiān)測與永久監(jiān)測相結(jié)合的形式,已開展的施工期安全監(jiān)測項目主要有:圍巖收斂、地下水出水點觀測、開挖邊坡變形監(jiān)測、地基變形監(jiān)測、圍巖與結(jié)構(gòu)縫結(jié)合監(jiān)測、支護結(jié)構(gòu)應力與變形監(jiān)測等項目。施工期安全監(jiān)測儀器主要安裝情況見表 4。經(jīng)過對監(jiān)測結(jié)果進行分析,地下洞室群及邊坡總體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)地下洞室不良地質(zhì)段的處理。尾支尾擴因施工方案及設計變更,該部位施工通道密集,上下通道之間巖層厚度較薄(如:4#施工支洞頂部與 1#尾擴 I層底板實測厚度只有 6m,不足 1倍洞徑);加之該部位出露二級夾層 JC2-4,夾層及影響帶巖體類別為 IV-V類,圍巖緩傾角薄層狀巖層發(fā)育,與長大陡傾角節(jié)理裂隙組合,形成不穩(wěn)定塊體,工程安全隱患較大。對此,業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工局四方組織召開專題會進行分析、討論,施工局編制了專項施工方案和施工專項安全措施指導該部位的加固處理。施工過程中,施工局采取了及時跟進支護(錨索、錨桿、噴混凝土);及時組織設備、人員清除危石;對危險部位及時設置安全警示牌、警戒線和人員進行監(jiān)控;加密布置監(jiān)測點加強監(jiān)測;施工局及工區(qū)領(lǐng)導、安全人員對該部位進行重點巡查、重點監(jiān)控等。

表 4 施工期安全監(jiān)測儀器安裝情況統(tǒng)計表

(3)進水口開口線處的倒懸體及卸荷體處理。進水口邊坡上游 450～384m高程,倒懸體長度約 75m,其中分布在進水口邊坡設計開挖范圍內(nèi)的倒懸體約 55m。根據(jù)地質(zhì)資料及上游側(cè)邊坡開挖出露的實際地質(zhì)情況,該部位結(jié)構(gòu)面節(jié)理裂隙發(fā)育,節(jié)理面間均充填有次生泥質(zhì),巖石完整性差,呈上大、下小、座落在一組軟弱破碎夾層上,加之受爆破振動及日曬雨淋等氣候因素的影響,順河向節(jié)理發(fā)育加劇,卸荷倒懸體直接威脅到下部施工的安全及河道通航安全。為消除隱患,經(jīng)業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工局四方現(xiàn)場確定,施工局編制了專項處理方案并報監(jiān)理工程師審批后實施。通過開挖卸荷、錨索 +錨桿 +網(wǎng)噴混凝土 +錨筋樁、鋼筋混凝土護壁樁及護壁墻進行處理,施工中加強了對該部位的監(jiān)控力度,雨天不允許上排架施工,從而確保了該部位的工程安全和施工安全。具體參數(shù)如下 :

①開挖方量約 3.9萬 m3;

②錨索 72束。具體參數(shù):L=30.0m,N=1500kN;

③錨桿 3952根。具體參數(shù):φ28,L=9.0m@2.0m×2.0m,梅花型布置;

④錨筋樁 21根。具體參數(shù):中下部布置三排錨筋樁,418m高程布置一排 6～8束 3φ32L=6.0m@1.5m;420m高程及 422m高程各布置一排 6～8束 3φ32L=9.0m@1.5m;

⑤網(wǎng)噴混凝土具體參數(shù):鋼筋網(wǎng) φ6.5@20 cm×20cm,計 33.35t;噴混凝土 C25,δ=12cm,計1360m3;

⑥護壁混凝土 280m3。

(4)火工材料的管理控制。施工局制定了專項管理措施,通過加強過程控制和監(jiān)管,防止了重特大爆破事故的發(fā)生和火工材料的流失:火工材料由施工局統(tǒng)一進行領(lǐng)退,采用專用防爆運輸車運輸;對于起爆器材,施工局在洞內(nèi)設置了一個火工材料臨時存放點,由設備物資部派人(經(jīng)爆破作業(yè)培訓合格后)24h由專人看守,各開挖單位在爆破作業(yè)前到臨時存放點領(lǐng)取,對于未用完的及時退回并建立相關(guān)臺賬;洞室開挖爆破由施工局技術(shù)部進行專項爆破設計,涉爆單位按照設計藥量填寫領(lǐng)藥單,并經(jīng)生產(chǎn)部、質(zhì)量部、安全部現(xiàn)場管理人員簽字后,涉爆單位到物資部領(lǐng)取火工材料。

(5)對 10m及其以上施工排架的控制。施工區(qū)排架由取得了相應資質(zhì)的人員按照監(jiān)理工程師審批的施工方案進行搭設;在排架搭設和使用過程中,安排專人對施工過程進行監(jiān)控。排架搭設完成后,由西北監(jiān)理中心、施工局安全部和排架搭設單位聯(lián)合進行驗收,確認合格后方可使用。

(6)電纜豎井開挖控制。施工前,由地方質(zhì)監(jiān)部門對龍門架及提升系統(tǒng)進行了驗收鑒定,并組織監(jiān)理、業(yè)主對龍門架提升系統(tǒng)進行了驗收;在電纜豎井施工過程中,施工局安全部安排了一名專職安全員負責監(jiān)管,每天對龍門架及提升系統(tǒng)通過安全檢查表的形式進行聯(lián)合檢查,經(jīng)檢查合格并經(jīng)安全人員、片區(qū)管理員、協(xié)作隊伍當班負責人、安全監(jiān)護員及卷揚機操作手聯(lián)合簽字后方可下井施工。

(7)對低瓦斯隧洞的控制。采取作業(yè)單位定時進行瓦斯檢測(2h檢測一次)及一炮三檢、施工局安全部巡查檢測的方式進行控制。從檢測情況看,在 2008年 8月四層排水廊道左交叉段發(fā)現(xiàn)瓦斯超過 0.3%,施工局及時采取了以下措施:一是立即撤出施工人員;二是將照明線路改為鎧裝電纜;三是設置局部風機以加強通風;四是提前形成通風豎井及排水豎井;五是在以上四項完成后才能繼續(xù)施工,在施工過程加強檢測頻次,確保施工安全。

5 取得的效果

通過對施工重大危險源采取上述控制措施,在施工過程中取得了比較好的效果,安全生產(chǎn)形勢處于受控狀態(tài)。

6 結(jié) 語

對于重大危險源,國家對工業(yè)重大危險源有專門的標準和規(guī)定,而對于水電水利工程施工重大危險源還是空白,各級人員對重大危險源在認識上還有一些差距。施工重大危險源的監(jiān)控是安全生產(chǎn)工作的重中之重,是預防重特大事故發(fā)生的有效手段,各監(jiān)控單位必須對施工重大危險源進行嚴格的監(jiān)控,以防止重特大事故的發(fā)生。針對本工程而言,還需從以下方面進行完善和補充:

(1)通過各類教育培訓活動,提高各級人員對于施工重大危險源危險性、危害性的認識;

(2)施工重大危險源的過程監(jiān)控及日常監(jiān)控記錄需進一步完善,應針對特定的施工重大危險源制定專門的監(jiān)控表格,比如:豎井開挖施工可從卷揚系統(tǒng)驗收、開工前安全檢查、下井前安全檢查、井口安全監(jiān)護檢查、井內(nèi)安全監(jiān)護檢查、開挖過程安全檢查、開挖單元安全檢查、開挖完工安全檢查等方面制定專門的檢查表,組織專人進行檢查記錄,有效實施過程控制;

(3)開展應急培訓及演練(包括功能演練、桌面演練、全面演練),提高各級人員的應急處置及救援能力。

[1] 鄭根保.水電工程施工安全技術(shù)[M].北京:中國三峽出版社,1997.

[2] 水利電力部水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊第二卷:施工技術(shù)[M],北京.中國水利水電出版社,1997.

[3] 吳宗之,高進東.重大危險源辨識與控制[M].北京:.冶金工業(yè)出版社,2001.

[4] 全國注冊安全工程師執(zhí)業(yè)資格考試輔導教材編審委員會.安全生產(chǎn)管理知識[M].北京:煤碳工業(yè)出版社,2005.