新疆某水工隧洞TBM施工安全及其管理措施

楊建明

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 隧洞工程概況

某引水隧洞全長30.69km，上游6.5km長洞段采用鉆爆法施工，下游24.19km長洞段采用全斷面雙護盾TBM自隧洞出口向上游掘進。TBM施工段設計開挖直徑為6.79m，預制鋼筋混凝土管片襯砌結構，管片寬1.6m，厚28cm，襯砌后內徑6.0m。

2 TBM設備及施工工序

2.1 TBM設備

本工程采用的TBM主機由德國制造，輔助及配套設備主要由國內制造。TBM主機按功能可分為刀盤、盾體區域、驅動、前進、管片安裝機、超前鉆探、皮帶輸送機、管片天車、液壓機組及液壓回路、循環水路、壓縮氣體系統、電氣等組成部分。TBM按系統分為開挖系統、前進系統、卸料系統、安全系統和管片安裝機。輔助設備有:超前鉆機、自動導向系統、瓦斯探測系統等。后配套主要由臺車及其臺車上的雙線軌道、組合道岔、卸料小車等組成。后配套輔助設備有:管片天車及材料運輸系統、除塵系統、二次通風系統、壓縮空氣系統、供水系統、排水系統、注漿系統、豆礫石充填系統等。

2.2 TBM施工主要工序

隧洞TBM施工主要由開挖、運輸(材料、出渣)、管片襯砌、豆礫石回填和水泥灌漿、TBM日常維護(檢修)等工序組成。

3 TBM施工安全

3.1 環境安全

3.1.1 作業環境

(1)場地:必須保持場地的干凈、清潔，避免跌倒造成的傷害。對可能造成滑落危險的部件以及工具必須遠離車道、安全通道和工作面。

(2)照明:燈光照明必須符合要求。

(3)噪音:根據有關規定，工作區域的噪音值不允許超過85Db/A。

(4)粉塵:隧洞氣流最低必須達到0.3－0.5m/s。TBM施工時，始終用二臺大功率供風機向洞內送風，提供新鮮空氣。

(5)有害氣體:經施工期的定期觀測，洞內瓦斯氣含量為零;氡氣射線遠遠低于限定值111Bq/m3。

3.1.2 作業區域

(1)主機區域:刀盤TBM工作時，刀盤處于旋轉狀態，靠近將產生危險和傷害。管片安裝區域管片安裝時，禁止非作業人員進入此工作區域;

(2)后配套區域:安全通道必須保持暢通無阻和清潔。要清除雜物和泥濘，以防人員絆倒、滑倒而產生傷害。不得在安全通道上方懸掛物件，及時清理二層工作平臺的零散物件和通道周圍可能的易墜物，以防發生墜落傷害。二層工作平臺是回填豆礫石、灌水泥漿以及2#以后皮帶機的主要工作區域。

(3)皮帶輸送機區域:本工程TBM設備皮帶輸送機由主機皮帶機、1#和2#皮帶機組成。皮帶輸送機運距長，工作人員不得將手、身體和衣物靠近皮帶機，否則將會有人員掉入、被夾或扯掛產生危險和傷害。一方面是在皮帶機的主要部位上設置防護罩，其次，未設防護的部位，在運行過程中嚴禁人員橫跨或踏踩。檢修皮帶機時必須停機、鎖定，才能維修。

3.2 TBM系統安全和設備安全

3.2.1 電力系統

隧洞內TBM主機采用20kv高壓(電纜)供電、一般設備和照明采用常壓(220～380v)供電。電纜防護及其絕緣性，變電柜、開頭燈具及保護柜的保護、儀表和VMT主控屏顯示參數的可靠性等即電力系統的安全性至關重要，一旦發生過流、漏電、短路、觸電等事故，將對施工設備和施工人員造成極大的危害。

3.2.2 液壓系統

TBM主機的掘進和前進主要靠液壓系統控制，因此，液壓系統是TBM設備的核心之一。有爆炸性地漏油可以導致系統損壞和人員傷亡事故，液壓系統故障可能導致電源故障和火災;由于液壓油高溫、高壓，一旦泄漏，將對人員產生灼燙、撞擊等傷害。

3.2.3 供水系統

TBM運行期間要連續地通過供水系統供應冷卻水，缺水將造成設備的損壞，要經常性檢查管路的暢通、水位的變化和水質的穩定性。供水管道要隨著TBM前進而延伸，管道延長時，機體和隧洞壁上的閘閥必須關閉。供水管道是有壓的，減壓后才可安裝新管道，否則，打開被加壓的供水管道或管道破損將造成設備損壞和對人員傷害。

3.2.4 供風和壓縮空氣系統

供風系統是向施工隧洞補充新鮮空氣的設備，其控制點是風量、風速和風筒的完好性。TBM施工期間，豆礫石是通過壓縮空氣回填到管片與巖(土)洞壁之間的。壓縮空氣系統的危險性在于壓縮氣體管道是加壓的，打開被加壓的壓縮空氣管道、管道破損、灌注管口無意對著人、高壓氣流和飛出的豆礫可能對人員造成傷害。壓縮空氣泵及管路必須保持良好狀態。打開管道前或拆卸前管道必須減壓到安全狀態，灌注管口不得對人。

3.2.5 通訊系統

通訊系統是隧洞TBM施工安全生產管理的主控系統之一。線路是否暢通、能否快速報警呼救、信號系統的有效性等是通訊系統安全性控制重點。

3.3 安全設備

3.3.1 緊急停車開關

本工程使用的TBM設備，其不同類型的鑰匙開關和維護開關都安裝在TBM控制面板上，且機器的自動保護系統安全性極佳，出現異常狀態，自動保護系統即啟動工作。

3.3.2 警示燈、警告汽笛

TBM管片安裝機和主機皮帶機輸送機開始工作前，即閃爍警示燈，鳴響警告汽笛，提示人員注意安全。

3.3.3 滅火器

在TBM機頭、操作控制室及機尾分別放置了若干適應不同火種的滅火器，以滿足防火的需要。滅火器應置于人員及可能發生火災區域的中間，它們應容易取放，通道應不被堵塞，裝在托架上的滅火器應該不需工具就能取下。

3.3.4 有害氣體測量裝置

鑒于本工程的地質預報，在主機固定部位安裝了瓦斯測量設備，超過極限值時會發出信號;在主機前部，設置了氡氣監測裝置，安全員每天若干次進行數據觀測。

3.4 安全防護和作業安全

3.4.1 安全防護

在護盾區域和后配套區域作業人員，要采取的防護有:聽力保護、安全帽、防護手套、防護服、安全鞋。在TBM區域作業，要求作業人員禁帶火種，衣服必須緊身，松散的領帶末端應塞進去，長發必須戴發網，嚴禁穿拖鞋和高跟鞋，禁止佩戴首飾(包括戒指)，作業時必須穿戴防護裝備和防護服(不得穿化纖服裝)，高空作業，必須使用安全繩和安全系統保護，必須遵守作業規程和TBM操作相關的安全規定。

3.4.2 作業安全

(1)TBM操作。操作手必須親自檢查是否有人進入刀盤和刀盤驅動的危險區域。刀盤操作前，要進行安全檢查，并且在啟動前要提前10s開啟警報和警燈。掘進期間的危險主要是撐靴和TBM部件相對位移而產生的危險、刀盤或護盾之間相對位移而產生的危險以及推進油缸、設備支架及其上部結構之間相對位移而產生的危險。管片安裝前，要對管片抓手進行檢查，看是否磨損現象;管片安裝時，禁止其他人員在管片安裝區域停留;未安裝時，管片安裝上持有管片時不能懸空，必須放下。

(2)吊裝運輸。管片吊運前，要檢查天車的穩定性和安全性，防止管片天車抓卡不穩而管片墜落傷及人員和設備;吊運過程中，嚴禁在吊運的管片下部有人;要經常檢查管片管片天車的剎車性能，這也是安全隱患最大的地方;在管片吊運過程中，喂片機上嚴禁有人。豆礫石罐(斗)從小火車豆礫石罐車吊到支架過程中要注意支架的穩定性，注意電動吊葫蘆的安全性。

(3)小火車運輸。小火車是隧洞TBM施工的主要危險源。小火車作業安全包括:運行調度的規范性，信號、指揮的準確性，小火車機頭的良好狀態，司機的狀態、素質和規范操作，小火車的運行速度、小火車軌道沿線的安全狀態(軌道的平整性及軌道范圍的安全性)等。要規范運行調度和信號控制，加強小火車司機的管理，提高駕駛技術水平和安全責任心;嚴禁回填灌注人員和TBM施工人員在洞內軌道上行走，后配套臺車上的作業人員要避讓小火車。

(4)卡機處理。TBM施工由于塌頂、巖體卸荷或收斂變形造成卡機，通常采用化灌、水泥漿灌注、打旁洞等施工方法進行處理。進入現場的人員必須佩戴和正確使用安全防護用具，不穩定的洞頂和洞壁必須及時支護，保證通風安全，制定防火措施。工程技術人員在布置生產任務時，應同時進行技術和安全交底，專職安全員要在現場，查險情、隱患，發現問題立即請示匯報及時研究解決，及時監測有害氣體濃度變化情況，一旦發現有害氣體濃度超標，立即疏散人員迅速撤離現場。

4 TBM施工安全生產管理

4.1 建設單位的安全管理

鑒于TBM設備的系統性、作業工種的多樣性、施工環境的復雜性以及地質條件的特殊性，建設管理單位始終將TBM施工安全管理放在各項工作的首位。首先，從設備采購，就堅持選擇具有高安全性的雙護盾機型;其次，在設計方案上，采取安全可靠的設計;再次，嚴格按照建設工程管理程序，堅持不懈地通過監理督促、強化承包商的TBM施工安全管理，包括監理機構的現場管理和監督承包商完善安全組織機構、規章制度和管理措施等。建設單位應明確TBM安全管理要點、抓關鍵環節和重要部位，實行三級安全管理;實行監理機構TBM施工安全旬報和承包商的危險源控制月報告制度;對于現場的問題以安全問題三聯單的形式下發監理，要求承包商現場整改等措施。

4.2 監理單位的安全管理

監理單位主要在如下方面進行TBM施工安全監督管理:督促承包商及時處理現場的各種機械設備、施工作業和安全問題;對需要建設單位和承包商解決的各種問題提出合理化建議;現場監理在進行人員、設備、質量檢查的同時，進行安全檢查，內容有:小火車運輸、供風除塵、掘進操作、管片吊裝、皮帶出渣、灌注系統、安全通道、安全防護、環境檢測、消防設施、安全檢查、事故情況及環境衛生等，及時記錄現場問題，督促施工單位進行整改。

4.3 施工單位的安全管理

施工單位的TBM施工安全管理主要體現在組織機構、施工組織設計、制度管理等主要方面。組織機構施工單位建立安全領導小組和組織機構，配備專職安全副經理，設置安全處，配備足夠的TBM施工專職安全員及兼職安全員。施工單位強化安全生產管理，重視制度建設，從安全生產管理職責、綜合安全管理制度、安全技術管理制度、其它安全管理制度幾方面建立安全生產管理制度。技術和安全交底施工單位隨著施工的進展及時編制分部、分項工程安全技術交底文件，對作業人員進行分部、分項工程安全技術交底和工種安全操作規程交底。

危險源控制根據建設單位要求，每月自檢，提交危險源控制報告，按高度危險、顯著危險和可能危險分別進行整改。對重大事故隱患和突出的問題整改緊抓不放，把責任落實到人，隱患不消除不放過，對查出的事故隱患，下發隱患整改通知單，責成專人負責整改。

5 結語

安全生產管理是一個體系，TBM施工安全生產管理具有其特殊性和復雜性。經過本工程近幾年的TBM施工安全生產管理實踐，經過深入學習和不斷摸索，對TBM施工安全有了初步的認識，并從建管、監理、施工三個層面進行TBM施工安全管理。在此過程中，無重傷以上安全事故發生，實踐證明，本工程TBM施工安全生產管理，效果顯著。

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