港珠澳大橋島隧工程施工安全風險與控制措施

戚政偉，胡昌炳

(中鐵武漢大橋工程咨詢監理有限公司，湖北武漢 430050)

1 安全風險和控制方法

1.1 安全風險的概念

根據《公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南(試行)》，工程安全風險的定義是指工程安全事故發生的可能性及其損失的組合。其損失包括任何潛在的或外在的負面影響或不利后果，如人員傷亡、經濟損失、工期延誤、環境影響或其他損失等。

1.2 安全風險評估工作的進展

根據港珠澳大橋主體工程初步設計階段安全風險評估結果，隧道工程、人工島工程和橋梁工程在建設條件、結構方案、施工技術和運營管理等方面都存在有較高的風險。大橋建設單位也重點開展了港珠澳大橋主體工程土建施工設計階段安全風險評估工作，側重于工程設計、施工和運營階段的安全風險評估。通過選定評估方法和分析手段，對安全風險和危險源進行分級，取得一定成果。

港珠澳大橋島隧工程設計施工總承包單位開展了對施工安全風險的評估，并編制完成了《港珠澳大橋島隧工程施工安全風險評估報告(A版)》，對實際施工有一定的指導意義。

1.3 本文的目的和意義

本文根據港珠澳島隧工程施工進展及實際情況，主要對施工階段重點施工內容的安全風險進行分析，通過運用安全風險控制3E原則，即從工程技術、教育、強制管理三方面分析，提出防止安全事故發生的控制措施。

通過對施工安全風險的來源和途徑進行預測、識別、分析和評估，采用各種控制措施來充實并修訂安全風險應對策略。并在實施過程中不斷檢查、修正，促使工程項目不斷完善重大安全風險管控機制，保障安全管理工作良性循環并持續提高。

1.4 安全風險的控制方法(3E原則)

根據事故致因理論，造成人的不安全行為和物的不安全狀態的主要原因有:技術原因、教育原因、身體和態度原因、管理原因。針對這些原因，可以采取三種防止對策，即工程技術對策，教育對策和強制管理對策，即所謂的3E原則。

1)Engineering——工程技術。運用工程技術手段消除不安全因素，實現生產工藝、機械設備等生產條件的安全。

2)Education——教育。利用各種形式的教育和訓練，使職工樹立“安全第一”的思想，掌握安全生產所必須的知識和技能。

3)Enforcement——強制。借助于規章制度、法規等必要的行政乃至法律的手段約束人們的行為。

2 島隧工程施工安全風險及控制措施

2.1 沉管預制廠出塢口航道水下炸礁

2.1.1 施工概況

沉管預制廠深塢塢口出塢航道最大寬度為242 m，底部跨度為160 m，設計底高程為 －14.4 m。施工內容主要為水下炸礁、水下疏浚，水下炸礁危險性最大。水下炸礁采用分層分塊逐層爆破，爆破采用水下鉆孔爆破的方式，水下炸礁總量約14.81萬m3。

2.1.2 主要安全風險

1)爆破區緊鄰深塢塢口，最近距離約20 m，爆破會對塢墩及塢門有影響。

2)爆破區南北兩側為牛頭島高邊坡，爆破會造成山體滑坡、碎石滾落。

3)爆破區距榕樹頭航道800 m，爆破作業水下沖擊波影響距離達1 500 m，將會影響大量往返客船。

4)爆破區處于中華白海豚保護區附近，爆破對中華白海豚會造成傷害。

5)爆破物品管理不當引起的火災或爆炸事故。

2.1.3 控制措施

1)技術措施:①采用光面爆破。距離塢口底板15～20 m內采用光面爆破，南北側高邊坡也采用光面爆破，通過有效控制周邊眼炸藥的爆破作用，形成平整的開挖面，從而減少對圍巖的擾動，保持圍巖的穩定。②采取控制爆破方式。通過控制爆炸能量和爆破規模，有效地控制爆破聲響、飛石、震動、破壞區域、沖擊波等有害效應等對周圍環境的影響。③監測邊坡穩定性。在爆破過程中，在邊坡上設置檢測點，設置縱橫豎三向振動傳感器，同時，在南北邊坡上埋設沉降、位移觀測點進行觀測。④塢門與塢墩保護。塢門沉箱和塢墩及底板之間的縫隙不能夠有石渣嵌入，保護方式之一是在塢門沉箱與底板之間的縫隙填塞棉絮;二是塢門與塢墩之間的縫隙，先采用泡沫板進行淺層防護，再吊掛鐵絲網及安全網。

2)教育措施:①中華白海豚保護上崗培訓。②水下炸礁安全技術交底。③嚴格按水下炸礁方案施工。

3)強制措施:①審查爆破企業資質、爆破作業人員資質、爆破船舶資料以及其他持證上崗人員資質。②每次爆破前，以“聲墻驅趕法”對中華白海豚等海洋生物采取保護性驅趕，觀豚員連續觀察海域5 min以上未發現中華白海豚方可爆破。③強制執行建設單位爆破作業許可證審批制度。④爆破火工品由專人負責、專車運輸、專人看守，炸藥、雷管分庫存放，嚴禁煙火和明火照明。領用和清點做到專賬記錄，杜絕火工品流失。⑤發布航行通(警)告，讓客船及其他船舶在本工程爆破時段避開本工程施工水域。同時，安排警戒船提醒，防止漁船誤闖入施工水域。

2.2 沉管管節出塢浮運、沉放安裝

2.2.1 施工概況

港珠澳大橋島隧工程沉管管節安裝施工的主要過程包括浮運、沉放安裝兩個階段。沉管浮運主要包括出塢、浮運、轉向區轉向、系泊等內容，浮運航道總長約12 km，基槽內浮運最大距離約3 km，每節管節浮運有3次航道轉換。管節浮運過程中受風力、潮汐、洋流、波浪等海洋環境影響，安全風險最大，對氣象作業窗口的要求非常高。沉管的安裝主要包括二次舾裝、沉放對接、舾裝件拆除、最終接頭等內容，其中水下沉放對接最為關鍵。

2.2.2 主要安全風險

1)塢口、航道施工區水域狹窄，管節尺寸大，氣象、海況復雜。流向與基槽垂直，水流力較大。

2)島隧工程施工水域主要有伶仃航道、銅鼓航道、榕樹頭航道和龍鼓西航道等，同時，在該水域還布設有多條通道和高速客船推薦航線。據不完全統計，該水域每天來往的各類船舶達4 000艘次以上，年通航量達150多萬艘次，通航安全風險大。

3)海上拖帶時需8艘拖輪同時配合作業，一致性要求高，協同作業難度大。

4)由于海水重度的異常變化，可能造成管節沉放就位后的上浮風險。

5)管節在安裝施工過程中，可能造成止水失控的安全風險。

2.2.3 控制措施

1)技術措施:①為避免沉管安裝船與塢門墩或塢口航道岸坡碰撞，出塢前檢查安裝船絞車系統、電力系統、舾裝件安裝、遠程控制系統等是否正常，工況是否良好，嚴格執行出塢步驟，按流程施工。②通過對水流力、風荷載和波浪力的計算，在總體氣象窗口限制條件下選擇出塢、浮運、系泊氣象窗口。③建立完整的沉管安裝決策執行體系，在浮運當月小潮汛前72 h召開管節浮運、安裝決策會議。④加大管節沉放期間的抗上浮安全系數，即抗浮系數由原設計的1.01～1.02加大到1.05。⑤施工期間，防止止水失控，保證前端3道端封門不得開啟。

2)教育措施:①進行管節正式浮運前的演練，熟悉沉管浮運線路及浮運操縱，調試檢查浮運軟件運行情況，演練航道轉向、回旋水域轉向和應急作業過程中的拖輪配合等。②明確人員分工及崗位職責。

3)強制措施:①每節管節出塢前根據出塢當天的潮流情況，提前24 h通知海事局和交管中心，并申請航道封航。②施工期間需要進行多次航道轉換，由海事部門統一協調指揮，進行航道航路調整。③管節浮運過程中由海事沿途做好引航和護航等工作。

2.3 人工島島內深基坑開挖

2.3.1 施工概況

人工島內軟基加固效果滿足設計要求后，為了后序沉管對接暗埋段施工，需要進行島內卸載開挖。東、西人工島開挖分兩個階段，并按開挖階段進行1∶1.5坡比放坡護坡，東人工島開挖總工程量為17.8萬m3，西人工島開挖總工程量10.98萬m3(不包含西小島)。

2.3.2 主要安全風險

1)基坑坍塌。

2)高處臨邊防護不及時，易引發高墜事故。

2.3.3 控制措施

1)技術措施:①通過埋設監測儀器，掌握基坑開挖過程邊坡位移情況及基坑水位變化情況，從而防止基坑護坡結構失穩破壞和坑底發生突涌，保障基坑的安全穩定。水位監測主要是監測地下水位的變化過程，檢驗降水效果，防止發生坑底突涌。②做好邊坡“截水”、“排水”處理，邊坡與臨時道路之間部分采用混凝土封閉。主要通過降水井進行水位觀測和降水，確保水位低于坡腳。沿著鋼圓筒內側邊緣線設置截水坎，在護坡完成后，坡腳設置排水溝、集水井和泄水孔。③測量島內水位，若水位高于－12 m則需利用降水井降水。④基坑頂部邊緣挖土開始以后，在基坑四周設置防護欄桿。

2)教育措施:做好安全技術交底，嚴格按開挖方案施工。

3)強制措施:①定期進行深基坑監測工作，做好數據分析，監測基坑內水位變化不得超出允許值，基坑底部隆起不超出設計允許范圍。②做好預防、預警，定時觀察基坑附近船舶航行狀況、基坑安全狀態、寬榫槽使用情況。

2.4 西人工島現澆暗埋段施工

2.4.1 施工概況

港珠澳大橋島隧工程通過設置東、西人工島以實現橋隧轉換，西人工島島上段分為減光段、敞開段、暗埋段(包括止推段)，其中現澆暗埋段是人工島與預制沉管隧道對接，完成島隧轉換的過渡段。

2.4.2 主要安全風險

1)模板支架坍塌。

2)高空交叉作業頻繁，容易導致高空墜物。

3)外海孤島內高溫高濕可能導致的中暑、猝死等。

4)暗埋段、止推段端頭止水結構范圍廣、類型多，安全風險大。

2.4.3 控制措施

1)技術措施:①采用新型承插型盤扣式鋼管支架，保證施工支架結構的強度、剛度和穩定性。②西小島內暗埋段完成后，對止推段、止水墻扶壁、鋼圓筒進行檢測監控，做好灌水試驗。

2)教育措施:①落實人員個體防護安全措施。②嚴格執行起重作業安全操作規程。

3)強制措施:①按《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程》(JGJ 231—2010)驗收要求，為保證承插型盤扣式鋼管模板支架整體搭設質量，采取分階段檢查及驗收的措施，保證了各個施工階段支架的安全使用。②錯開高溫時段作業，做好防暑降溫工作，設置島上醫務室，專職醫師坐診。

2.5 隧道管節內舾裝件拆除施工

2.5.1 施工概況

隧道管節內舾裝件拆除施工主要分五大部分:管節端封門拆除、壓載水箱拆除、管系拆除、管節OMEGA止水帶安裝和鋼剪力鍵安裝。其中以管節鋼端封門拆除危險性最大，鋼端封門是實現暗埋段與止推段之間以及沉管管節接頭之間封閉水密的臨時輔助安裝設施。為防止對鋼端封門母材的損害，實現鋼端封門重復利用，拆除方式采用碳刨。

2.5.2 主要安全風險

1)受限空間內拆除施工，存在起重傷害和狹窄空間交叉作業潛在的風險。

2)碳刨產生的有毒煙氣對作業人員健康的危害。

3)管節內通風不暢，發生人員窒息事故。

2.5.3 控制措施

1)技術措施:①隧道管節內通風，通過安裝風機與風管相連，向隧道內送風并置換污風，并及時檢測隧道內空氣質量。隨著管節深度、長度不斷加強，通風效果有待進一步評估。②進出的作業人員、施工設備和車輛的射頻識別，在出入口電子顯示屏顯示。

2)教育措施:做好安全技術交底，嚴格按管內舾裝件拆除方案施工。

3)強制措施:①鋼端封門拆除時，對裸露的GINA止水帶采取嚴格的保護措施。②作業人員佩戴防毒面具，做好個體防護。建立員工職業健康信息檔案，定期進行體檢，防止塵肺病。③進入隧道內作業的單位和個人，需提前登記，憑射頻識別、穿反光背心進出，門禁管理人員24 h三班制，不得脫崗，嚴格交接班制度。

2.6 水下焊割作業

2.6.1 施工概況

港珠澳大橋島隧工程施工涉及潛水作業較多，特別是水下焊接、氣割作業，包括鋼圓筒水下切割、承臺鋼套箱水下封底、管節沉放期間水下探摸、非通航孔橋鋼管樁拆除等。

2.6.2 主要安全風險

1)可能引起諸如氣體栓塞、減壓病等疾病，引起窒息、淹溺等事故。

2)違章作業可能引起燙傷、火災、觸電等事故。

2.6.3 控制措施

1)技術措施:①潛水焊割人員與水面支持人員之間要有通訊裝置(或信號繩)，準備工作就緒后，在取得支持人員同意后焊割人員方可開始作業。②焊接電源須用直流電，禁用交流電。③所有設備、工具要有良好的絕緣和防水性能，絕緣電阻不得小于特殊焊接與切割作業安全技術的規定。

2)教育措施:①潛水作業安全技術交底。②嚴格按潛水安全操作規程作業。

3)強制措施:①審查潛水特種作業人員的資質證書。②核查潛水作業水下電氣設備、裝備、裝具、個體防護和水下設施等是否合格有效。③強制執行建設單位潛水作業許可證審批制度。④潛水最大安全深度和減壓方案應符合現行國家標準的有關規定。

3 結語

目前，港珠澳大橋島隧工程正在緊張建設中，各類施工安全風險沒有完全消除，有的安全風險還將長期存在。如何通過有效的技術措施、教育措施、強制措施或管理措施控制施工安全風險，實現大橋建設“零事故、零污染、零傷亡”的戰略目標，需要參建各方盡職履責，齊抓共管，措施得當，管理到位。

[1]黃建陵，彭巍，華文鑫.地下工程安全風險管理與控制研究[J].鐵道建筑，2012(1):77-79.

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[3]交通運輸部工程質量監督局.公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估制度及指南解析[M].北京:人民交通出版社，2011.

[4]中華人民共和國交通部.JTJ 076—95 公路工程安全施工技術規程[S].北京:人民交通出版社，1995.