頂管施工安全管控措施

莫萬練

（中交機電工程局有限公司，北京 100088）

1 項目概況

本工程為成都市軌道交通某號線一期工程機電工程110 kV主變電所外部電源電力通道工程。電力通道里程約16.3 km，線路主要沿生態大道、萬春大道、物流大道、南北大道等市域快線敷設。設置頂管的地段共7段，每段頂管頂進長度從50～107 m不等，工作井直徑為5.5 m，管頂埋深3 m，工作井深度4.1 m。電纜通道處在城市區域，周邊環境復雜，地面道路交通設施非常多，不能開溝明挖，遂采用頂管法施工。

全線共設工作井14座，頂管管徑DN800 mm，全部處于砂卵石層地質，頂管周邊各類市政管道管線復雜，屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，施工風險高，安全管控難度大。

2 頂管法施工基本方法

本工程頂管管道內徑為800 mm鋼筋砼水泥管，管道穿越地層為砂卵石層。綜合考慮本工程施工特點和地質條件，決定采用手掘式液壓頂管法。

采用該種施工方法時，需要在頂管一側設置工作坑和接收坑，方便設備安裝和頂升作業。

頂管動力使用Φ800 mm液壓頂管機由2臺液壓千斤頂組成，每臺頂力400 t。頂管機背負擋墻，面頂砼管，砼管放置在軌道上面，砼管前端安裝切土工具管。通過用切土工具管切屑土體，接著人工利用小車在切土工具管內取出土石方，當人工挖取土時，每次挖取土的深度都不能超過頂鐵的長度，以確保挖土時不會在套管周圍20 mm以外形成空洞或坍塌，每次頂入100～300 mm，每一次頂管后都要進行測量，以防偏差過大后難以糾正。

3 頂管施工安全風險分析

3.1 復雜的地質條件

地質和水文條件對頂管施工影響較大，做好地勘是頂管施工作業的前提和基礎。施工前如果對地質和水文條件掌握不準確，輕則管道難以頂通，重則在管道頂進過程中可能會引起涌沙涌泥涌水，嚴重時還容易造成淹溺等事故。

3.2 深基坑作業

頂管工作井一般是深基坑工程，如果開挖和支撐方法不符合相關規范標準，可能導致地基沉降甚至發生坍塌。頂管工作完成后，如果沒有及時設置鄰邊防護或上下護籠爬梯搭設不達標，易引發高處墜落事故。

3.3 下穿構筑物

頂管處在地面構筑物之下臨構筑物基礎時，假如施工前沒有確定構筑物基礎的位置、結構和大小等相關參數，也沒有采取相應的加固、支撐措施，頂進過程中也沒有精準控制頂進力、方向和角度等參數，易造成構筑物開裂甚至倒塌。

3.4 復雜的市政管線

在城區進行頂管作業時，頂管管道一般被縱橫交錯的市政管線包圍，如電力管道、通信管道、天然氣管道等。若破壞管道，尤其是天然氣管道或電力管道，輕則影響城市居民日常生活，重則引發人身傷亡事故。

3.5 有限空間作業

頂管施工中不可避免地會出現有限空間作業，在穿過深埋的淤泥層或腐爛的動植物時，可能會釋放出有毒有害的氣體。在頂管施工中，如果管道工作空間內沒有通風，也沒有按要求檢測有毒有害氣體，容易發生中毒。

4 頂管施工安全風險管控措施

頂管施工中存在較多全風險，在多重危險因素共同作用下，可能會導致安全事故，必須對風險加以控制，從組織措施、技術措施、安全教育措施、安全檢查措施和應急處置措施等方面出發，防止發生安全事故。

4.1 組織措施

（1）成立頂管工作組。成立具有頂管施工經驗的頂管工作小組，專門負責頂管施工，招選專業的頂管施工單位。在施工現場成立安全生產領導小組，項目經理親任組長，對頂管施工安全負總責。依據工程規模和危險性配備專業技術人員和專職安全管理人員，全程盯控。明確每個崗位的安全職責，形成“橫向到邊，縱向到底”無死角的安全管理架構，為施工安全提供保障。

（2）優化施工組織。實行7個專業作業班組白天同時作業的方式，在成都7月主汛期到來前完成施工。積極響應綠色文明施工的要求，設置施工圍擋對現場實行全封閉管理。嚴格控制施工噪聲，夜晚不施工，避免施工擾民。

4.2 技術措施

（1）組織專家論證。嚴格按照《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》編制安全專項方案并組織了專家論證。細化頂管工程在砂卵石層中的頂進施工工藝，嚴格控制頂管接頭姿態，保證接頭防水效果；控制超挖，工具管內合理加設格柵裝置保證掌子面穩定，做好頂進施工的減阻糾偏等施工措施。

（2）探明地質水文條件。開工前，技術人員對頂管路徑進行了地毯式的地質水文勘探，并結合現場實際情況對勘探報告進行精確地研究，縝密分析，為制定頂管工程設計方案和施工方案奠定可靠的基礎。

（3）嚴控深基坑作業。做好開挖、鎖口圈梁、垂直出土、及時封閉暴露面、支護等關鍵工序的安全施工措施，完善工作井設施（導軌、千斤頂、后背墻）的布設，完善模板架設及混凝土澆筑養護的相關內容。在深基坑施工過程中，應嚴格按照審批過施工方案組織施工，實際地質情況與地勘報告有重大不同時，應立即停止施工，依據實際情況重新編制方案后再施工。在工作井基坑完工后應立即做好臨邊防護和護籠爬梯，防止人員墜落。

（4）做好下穿構筑物保護工作。施工前應從產權單位得到構筑物的基礎圖紙，再通過人工探挖確定構筑物的位置、基礎結構和大小，結合現場實際情況和產權單位的要求，制定構筑物基礎保護方案。在頂管施工過程中，精確控制其設備，尤其是其頂進方向、角度和力度，確保對構筑物的影響降到最低。規范布置沉降觀測點，受影響的構筑物周圍遵照《建筑基坑工程監測技術規范》（GB 50497—2009）等技術規范布置沉降觀測點，并動態觀察，依據沉降情況及時調整保護措施[1]。

（5）做好市政管線保護。進一步核實頂管工區范圍內管線的類型、位置和標高，細化頂管穿越各種類型管線的控制措施和應急預案。編制管線保護手冊，設置兩名管線保護專員，嚴格貫徹執行“先探后挖，雙確認”作業程序。采用管線探測儀，同時輔以人工開挖探孔、探槽（溝）方式進行探測。土方開挖區前需沿開挖邊界線人工開挖環形探槽（溝），探孔及探槽（溝）須挖到地面3 m以下。管線產權單位到現場確認，技術人員測量放線后坐標確認。管線實行分級管理，根據重要性、影響范圍等分為三級，即一般管線、重要管線、特別重要管線。分級組織動土前施工安全條件確認，管線施工前安全條件驗收需要填寫確認單。

（6）嚴格有限空間作業。進入有限空間作業的所有人員應嚴格執行“先通風、再檢測、后作業”的原則，進入前應按規定測定氧氣、有害氣體、可燃性氣體、粉塵濃度，檢測儀器應采用防爆型。氧氣濃度應在19.5%～23.5%內，一氧化碳濃度應＜25×10-6，易燃、可燃氣體濃度應小于最低爆炸極限的10%，粉塵濃度應＜20 g/m3。未經通風和檢測合格，任何人員嚴禁進入有限空間作業。檢測的時間不得早于施工開始前30 min。除了使用氣體檢測儀，還可以采用鴿子等動物進行輔助試測。進洞人員佩戴應急逃生安全帶與管外保險繩連接，并隨身攜帶對講機等應急通信設備。進入有限空間作業場所的照明燈具電壓應符合《特低電壓限值》（GB/T 3805—2008）等國家標準或行業標準的要求。

（7）保工期，控降水。根據地勘報告，頂管工區地下水穩定水位7.2～12.1 m，在頂管最大開挖深度以下，再加上本次施工為枯水期施工，基本不需要降水。因此只要搶抓施工黃金期，在成都市7月主汛期到來前完成施工，就能確保頂管施工作業安全。因而實行7個專業作業班組同時白天作業的方式，搶在主汛期前完成頂管施工[2]。

4.3 安全教育措施

進入有限空間的人員必須身體健康，進場前進行健康體檢。體檢合格后，作業人員必須進行專項安全教育培訓，重點培訓有限空間安全操作規程、高處作業安全管控要點、地下管線安全卡控紅線等安全知識。創新培訓方式，通過安全體驗式教育和VR安全教育，理論與實踐相結合。使所有成員都具備實際認知能力與實際操作的動手能力。

4.4 安全檢查措施

嚴格執行危險作業項目領導全程帶班生產檢查制度，重點檢查支撐有無較大變形或松動、開挖后暴露的土質情況與巖土勘察報告有無差異、地面有無沉降或隆起、周邊道路（地面）有無裂縫、沉陷、隆起、后背墻有無異常等。專職安全員全程盯崗，重點檢查現場有無“三違作業”、有限空間作業有無執行“先通風、再檢測、后作業”程序、高處作業人員有無系好安全帶等，及時制止施工現場的違章作業，將安全隱患消除在初始階段。在施工的全過程中應加強現場安全風險的辨識、分析和評價，明確管控重點與難點。現場安全管理人員應針對主要風險點，實行清單化管理，建立安全隱患臺賬。牢固樹立“隱患就是事故”的理念，針對存在的安全隱患，在每周的隱患分析會上應認真分析，仔細研究管控措施，逐個落實。

4.5 應急處置措施

頂管施工屬于危險性較大的作業，做好應急處置工作顯得尤為重要。項目部制定了專項應急預案，成立了應急處置領導小組，項目經理親任組長。明確了第一時間向項目經理報告現場緊急事件，由項目經理啟動應急預案的應急處置流程。為現場人員發放應急處置卡，使作業人員熟知應急處置流程、牢記應急逃生通道、掌握基本的應急技能，極大地提高了應急處置能力。

5 結語

綜上所述，頂管施工雖然具有較多優點，但仍存在一些重大安全風險，作為機電工程局相關的施工經驗較少，需要不斷積累頂管施工經驗，把握主要的安全管控環節，在保障安全的前提下，使頂管施工法充分發揮其優勢。