頂管施工安全風險及管理措施

何自敬

（中交二航局成都城市建設工程有限公司，四川 成都 610000）

1 頂管施工原理及類型

在頂管施工的過程中，需要利用人工或者機械相配合的方式進行管材前端的土體挖掘作業，根據實際管材的口徑和形狀進行空腔挖掘，再通過頂進裝置將管材推進空腔內。該作業形式不斷循環，直至全部將管材推進設計的區域內。

從類型上看，可以根據頂管施工的掘進方式將其分為人工頂管及機械頂管兩種類型,如圖1、圖2所示。人工頂管主要利用人工鑿除的方式進行土體挖掘，而機械頂管則完全依賴機械機頭。另外，在機械頂管施工領域又可以根據不同的頂進機械工作原理將其劃分為氣壓平衡式、土壓平衡式及泥水平衡式三種類型。施工方法和施工機械的選擇需要根據不同的施工環境、地質條件、水文因素、施工成本、施工工期以及安全風險評估等多種因素進行綜合考慮。整體頂管的施工流程分為前期的工作井施工以及后期的頂管施工，接收井的施工需要將施工工程劃分為不同的施工段，施工段主要的作用是便于挖掘機械、頂進設備、頂管以及人員等進行安排布置。而在頂管施工過程中，又分為土體開挖、運輸以及頂進作業。

圖1 人工頂管

2 頂管施工工程案例

圖2 機械頂管

為了進一步強化文章論述的重點內容，使其具備科學性，文章以成都市雁棲湖生態示范段項目、梓州大道南延線項目文創10路截污干管頂管工程作為工程案例展開分析。該項目呈東西走向，標準路幅為25.0m，截污干管中心線距離道路中心線9.0m，埋深6.824～20.243m，管內底高程一般介于443.625～444.899m，坡度為1.5‰，由東向西接入規劃污水管。管道總長1083m，管徑為1000～1400mm，埋深為6.824～20.243m，管道覆土超過6m，采用頂管施工工藝，頂管井基坑深度為8.802～22.215m。

根據相關規定，該工程頂管工作井基坑深度超過5m，屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，采用逆作法施工，安全等級為一級。

3 頂管施工過程中常見的安全風險

3.1 水文、地質條件影響

根據鉆探資料，該工程施工范圍內地下水主要為孔隙水、基巖裂隙水兩大類。地下水主要由大氣降水、周邊地表水及部分地下水補給。水位埋深位于現狀地面以下0.40～12.10m，高程450.74～458.70m，水位埋深變化差7.96m，地下水位年變幅約為2.0～3.0m。該工程管道主要處于基巖中，巖性為泥巖、砂巖，以中風化為主，部分地段為強風化，富水性弱～中等，施工中局部會存在較大的滲漏水，需加強止水和防排水措施。工作井需穿過人工填土層、沖洪積層及坡殘積層，卵石分布地段地下水較豐富，可能產生較大的滲漏水；強風化及部分中風化泥巖、砂巖地段，因風化裂隙、構造裂隙及層理較發育，可能產生較大的滲漏水。

3.2 深基坑影響

由于頂管施工的埋深通常較大，因此大部分的工作井以深基坑為主，這就要求在工作井施工的過程中必須及時有效落實支護措施，避免基坑出現坍塌情況。另外，在工作井施工完成之后，還需要嚴格控制工作井口臨邊防護設施的質量和井口材料、土方的堆放管理，并且確保人員上下爬梯穩固。一旦相關防護設施設置不規范，就有可能出現高空墜物等安全事故。

3.3 既有建構筑物、管線影響

施工前要調查清楚施工范圍內既有建筑和管線的分布情況，并根據建筑設施的結構形式、位置等相關參數來制訂針對性的加固方案。若未能探明周邊既有構筑物或管線的實際情況，未能有效落實相關施工措施，則在施工過程中一旦出現頂進方向與構筑物相互影響的情況，就有可能出現構筑物開裂、垮塌或管線破壞等問題。

3.4 有毒有害氣體影響

由于頂管施工區域受不同地層的影響，因此頂管施工過程中可能會穿越腐殖質層、淤泥層等，而這些常年存在于地下結構中的腐殖質層極有可能存在大量的有毒氣體，若在施工過程中未能結合實際情況進行有毒有害氣體檢測，未能有效落實受限空間作業各項管控要求，作業環境的通風效果不佳，則極有可能發生中毒或窒息問題。

3.5 主觀因素影響

主觀因素主要是由作業人員導致的。當前基礎設施不完善，施工隊伍的水平和素質參差不齊，大部分施工人員可能對安全生產工作不重視或認識不準確，施工企業又未能及時開展安全意識培訓以及施工技術交底工作，在實際的施工中很容易出現違章操作或者安全防護措施落實不到位的問題，進而進一步導致生產安全事故的發生。

4 頂管施工過程中的安全管控措施

4.1 構建安全保障體系

成立以項目經理為組長的安全生產領導小組，設立專職安全管理組織機構，逐級明確各崗位安全生產責任制。頂管施工前必須制訂專項施工方案，并組織召開專家論證會對專項方案進行論證。開展安全教育培訓和安全技術交底工作，讓施工人員熟練掌握本工種的安全技術措施、操作規程和應急措施。

表1 主要技術風險分析及對策表

4.2 制訂完善的安全技術措施

根據上文論述可知，在頂管施工的過程中可能會受到客觀地質結構以及多種因素的影響，為了進一步完善技術安全保障體系，要在既有施工風險因素基礎上進行針對性的分析。該工程率先通過施工現場地質勘測及施工環境既有風險因素分析，將主要技術風險及對策進行整合，如表1所示，并針對性地制定了解決措施。

5 結束語

綜上所述，頂管施工本身會受到客觀地理環境的影響，加之施工主體的質量無法集中管控，在實際的施工中便可能存在較多的安全隱患，為此要在技術安全保障體系的基礎上進行安全防控，并堅持將安全管理工作做到位，利用安全教育進行主觀意識培訓，通過人員組織結構的調整來提升施工安全質量，如此才能使頂管施工得到基礎保障，同時為整體工程的開展和應用奠定基礎。