CALM單點系泊浮筒建造有限空間作業安全管理研究

徐振振工程師 袁 野工程師 武星昊工程師

(1.中國石油集團海洋工程(青島)有限公司，山東 青島 266555；2.中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司華北物探處，河北 滄州 062550)

0 引言

懸鏈錨腿系泊裝置(Catenary Anchor Leg Mooring，CALM)單點系泊系統是國際上使用較多的海上輸油終端，具有結構簡單、不占用岸線資源、投資省、建設周期短、安全環保等優點。但在浮筒建造過程中，由于有限空間作業多，作業環境復雜，且與腳手架等存在交叉作業，因此，施工風險大。其中，浮筒建造有限空間作業風險較高，容易發生人員傷亡事故，事故類型包括中毒、窒息、火災、爆炸、觸電等，其中以中毒、窒息、燃爆為主。一旦發生事故，如果救援人員盲目施救，極易造成更多的人員傷亡，因此如何做好有限空間作業過程管控和應急救援是單點系泊浮筒建造安全管理的重點。

1 單點系泊浮筒建造

單點系泊源于英文“Single Point Mooring”，是指海洋工程船舶通過單點形式系泊在另一個固定式或浮式結構物上，船舶圍繞該結構物可以隨風浪流作360°回轉，由于風標效應，被系泊船舶將會停泊在環境力最小的方位上。CALM單點系泊系統，如圖1。單點系泊浮筒是用于系泊船舶，確保船舶可以360°回轉的浮式結構物，如圖2。

圖1 CALM單點系泊示意圖Fig.1 The schematic diagram of CALM single point mooring

圖2 單點系泊浮筒示意圖Fig.2 Schematic diagram of single point mooring buoy

單點系泊浮筒的建造涉及結構、管線、機械、電氣、儀表、防腐和安全等多個專業，其中以結構專業為主。主要包括以下幾個部分：固定部分(浮筒筒體、軸承支撐)；旋轉部分(轉臺、錨固平臺、管線平臺、下水平臺)；管線系統；輔助設備。單點系泊浮筒建造流程，如圖3。

圖3 單點系泊浮筒建造流程Fig.3 The construction process of single point mooring buoy

單點系泊浮筒的筒體為一個筒形鋼結構，被6個隔艙板和1個圓筒分為6個水密艙室和1個中間井(如圖4)，轉臺由1個環形艙室和若干小艙室組成,如圖5。建造過程中筒體每個水密艙有上、下2個進出人孔，直徑約0.6m，艙室高約5m，進出艙室使用爬梯，艙室內搭有腳手架等臨時設施，中間井上下相通，不形成封閉空間；轉臺環形艙室空間狹長，有3個進出人孔，直徑約0.6m，小艙室空間狹窄，有一個進出人孔，直徑約0.6m。筒體水密艙和轉臺艙室進出不便，艙室內作業空間受限，結構復雜，屬于有限空間作業，且同時涉及高處作業、腳手架作業等，作業風險及應急救援難度較大。

圖4 筒體艙室示意圖Fig.4 The schematic diagram of buoy body cabin

圖5 轉臺艙室分布圖Fig.5 Distribution diagram of turntable cabin

2 單點系泊浮筒有限空間作業風險分析

單點系泊浮筒建造過程中涉及的有限空間作業主要為在狹窄的艙室內進行組對、焊接、打磨、噴漆等作業。采用風險矩陣方法，用危險事件發生的可能性(或頻率)和后果嚴重程度來判斷風險等級，主要風險包括：作業過程中使用的乙炔、丙烷等可燃氣體在艙室內泄漏濃度達到爆炸極限遇明火、靜電等發生閃爆；艙室內進行噴漆作業揮發氣體濃度達到爆炸極限遇明火、靜電等發生閃爆；作業過程中使用的二氧化碳及氬氣等惰性氣體在艙室內泄漏導致人員缺氧窒息；焊接作業過程中產生的氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳等煙塵達到一定濃度導致人員中毒、窒息；由于艙室內濕度較大、電氣線路保護不到位、接地不良、未采用安全電壓等，造成人員觸電事故；艙室進出人孔位置不便、艙室內結構復雜、作業空間狹窄等導致人員磕碰、跌落等人身傷害；部分艙室在高處，存在高處作業，且與腳手架等存在交叉作業，增加作業風險。

通過對以往有限空間事故案例進行分析，在單點系泊浮筒建造有限空間作業過程中存在以下問題：未針對單點系泊浮筒的特點，編制可行的作業方案，未進行艙室作業風險辨識或風險辨識不到位；作業前和作業過程中，在未采取有效通風、氣體檢測等措施的情況下進入浮筒艙室進行作業；未編制應急預案，在艙室內作業遇險時，不能夠采取有效的救援措施，或盲目施救，擴大傷亡。

3 單點系泊浮筒有限空間作業安全管理

單點系泊浮筒建造有限空間作業安全管理流程，如圖6。

圖6 有限空間安全管理流程Fig.6 Safety management process for confined space

3.1 有限空間作業計劃的制定和批準

3.1.1 作業方案

作業之前技術人員編制單點系泊浮筒有限空間作業方案，方案切合實際，有針對性和可操作性。方案制定完成后組織進行討論、修改和審批。審批完成后對參與有限空間作業、救援的人員進行方案交底，確保所有人員熟悉作業的流程和注意事項。

3.1.2 作業前安全分析

針對單點系泊浮筒各艙室有限空間作業的特點，結合作業方案，編制有限空間作業前安全分析(Job Safety Analysis，JSA)，識別作業過程中存在的風險，制定合理可行的預防控制措施，并組織現場負責人及作業、救援和安全管理人員參加JSA審核會，逐步分析，補充遺漏的風險和控制措施，并采用風險矩陣法等風險評價方法定量分析，直至將風險控制在可接受范圍內。

JSA審核修改完成后，組織所有參與有限空間作業的人員進行宣貫，確保所有人員熟悉作業過程中存在的風險及預防控制措施。作業過程中發現新增風險或制定新的預防控制措施，應及時更新JSA并傳達，做到有限空間作業風險的動態管控。JSA流程，如圖7。

圖7 作業前安全分析(JSA)流程Fig.7 Pre-job safety analysis process

3.1.3 作業許可

進入艙室作業前辦理有限空間作業許可，作業人員、安全人員、負責人逐級對作業現場進行檢查，確保落實各項預防控制措施后簽字確認，允許作業。作業過程中做好旁站監督，作業完成后及時關閉作業許可。

3.1.4 應急預案

針對單點系泊浮筒建造的施工步驟，制定合理可行的有限空間應急救援方案，配備救援三腳架、擔架等應急救援器材，制定應急演練計劃，施工過程中按計劃開展應急演練。

3.2 有限空間作業前準備

3.2.1 艙室編號

對單點系泊浮筒的筒體艙室和轉臺艙室進行編號，在各艙室入口處張貼艙室編號，并為各艙室提供合格的進出口通道。

3.2.2 隔離、清洗及置換

對可能存在易燃易爆氣體、有毒有害物質、惰性氣體的艙室，在作業之前應首先將與艙室相通的管道采用插入盲板或拆除一段管道的方法進行隔離，避免作業過程中釋放、泄漏易燃易爆氣體、有毒有害物質或惰性氣體，然后對艙室進行清洗、置換，并在作業開始前使用通風設備進行持續通風，確保作業環境的安全。

3.2.3 氣體檢測

作業前30min，對艙室進行氣體檢測，確保作業環境滿足要求。氣體檢測作業由經過培訓合格的氣體檢測員完成。作業條件仍不滿足要求的通過置換、通風等措施降低有限空間可燃氣體、有毒有害氣體濃度到可接受范圍，為作業人員提供充足的氧氣。當被測可燃氣體或蒸汽的爆炸下限大于或等于4%時，其被測濃度應不大于0.5%(體積分數)；當被測可燃氣體或蒸汽的爆炸下限小于4%時，其被測濃度應不大于0.2%(體積分數)。有毒有害氣體、物質的濃度不得超過國家規定的“車間空氣中有毒物質的最高允許濃度”指標。氧氣濃度應控制在19.5%～23.5%之間。

3.2.4 人員和裝備

進入艙室的作業人員、監護人員以及救援人員要經過有限空間專項培訓，培訓由理論、實踐2部分組成，培訓合格的人員發放胸卡，未進行培訓的人員不得參與進入艙室的相關作業。

進入艙室作業的人員除了配備基本的勞動保護用品外，還應根據氣體檢測結果佩戴適用的呼吸器、便攜式氣體檢測儀、防爆通訊設備、符合安全電壓要求的照明設備。為方便應急救援，現場應放置進入有限空間所需要的正壓式呼吸器等裝備，作業人員應穿戴與安全繩相連的全身式安全帶，安全繩另一端則由有限空間外的監護人員控制，在發生緊急情況時對作業人員進行救援。

3.3 有限空間作業過程控制

有限空間作業過程控制，如圖8。

圖8 有限空間作業過程控制Fig.8 Process control for confined space

3.3.1 有限空間登記表

作業人員進、出艙室時需要在有限空間登記表上進行簽字確認，標明進出時間，登記表應張貼在現場。進入艙室的作業人員應將胸卡存放在對應艙室編號的文件袋內，并根據各艙室的特點和作業內容明確作業時限，避免長時間作業，作業人員從艙室出來后取走胸卡，便于對各艙室的人員進行清點和控制。

3.3.2 通風設備

艙室作業過程中，根據艙室的實際情況采取自然或強制方式對有限空間進行通風，降低可燃氣體、有毒有害物質的濃度，確保氧氣含量滿足作業要求，為作業人員提供合格的工作環境。

3.3.3 監護人員

艙室作業過程中需在艙室外設置監護人員。監護人員與作業人員使用對講機保持良好溝通，不得參與艙室內的作業。當艙室內作業人員發生緊急情況時，先使用安全繩對作業人員施救，并撥打應急電話進行報告，以便采取進一步的救援措施。

3.3.4 氣體監測

艙室作業過程中對艙室內氣體進行定時監測，至少每2h監測一次，如監測分析結果有明顯變化，則應加大監測頻率；作業中斷超過30min應重新進行檢測分析，對可能釋放有害物質的艙室，應連續監測。情況異常時應立即停止作業，撤離人員，經對現場處理并檢測合格后方可恢復作業。

3.3.5 警示隔離

艙室作業時，對作業區域進行警示隔離，張貼警示標識，防止非授權人員進入。

3.3.6 交叉作業管控

針對部分艙室有限空間作業與高處作業、腳手架作業交叉的情況，每日組織召開交叉作業協調會，形成浮筒建造作業清單，明確每項作業的施工地點與時間段，規避交叉作業風險。在筒體總裝建造期間，使用固定塔樓代替腳手架爬梯，為施工作業人員提供安全、便捷的登高通道，有效降低作業風險，如圖9。

圖9 塔樓Fig.9 Tower

4 應急救援

單點系泊浮筒艙室結構復雜，且有腳手架等臨時設施，應急救援難度大，現以模擬筒體艙室發生缺氧窒息事故為例，闡述單點系泊浮筒艙室有限空間的應急救援方法。

(1)當監護人員發現筒體艙室人員暈倒時應及時報告，同時加強對艙室的通風，如圖10。

圖10 艙室通風、氣體監測Fig.10 Ventilation and gas detection of cabin

(2)氣體檢測人員持續對艙室進行監測，同時應急救援人員布置救援三腳架等設施。

(3)艙室內氣體監測合格后，救援人員進入艙室進行救援，將受傷人員通過三腳架、安全帶等設施救援到艙室外，并在救護車來臨之前立即對人員進行心肺復蘇，如圖11。

圖11 救援過程Fig.11 Rescue process

(4)救護車到達現場后，將受傷人員通過擔架吊運至地面，并送往醫院進行救治。

單點系泊浮筒有限空間應急救援過程中應注意以下事項：禁止盲目施工，在艙室氣體監測合格之前任何人不得進入艙室實施救援工作；救援工作在高處進行，救援過程中應做好防護措施，避免發生高處墜落等次生事故。

5 結論

有限空間作業環境復雜，危險有害因素多，容易發生安全事故，造成嚴重后果，同時作業人員遇險時施救難度大，盲目施救或救援方法不當，又容易造成傷亡擴大，因此有限空間作業安全措施和應急救援措施一直是船舶海工行業安全管理研究和實踐的重點之一。本文結合實踐分析單點系泊浮筒建造過程中有限空間作業的特點，采取風險矩陣法辨識作業的主要風險，并從系統角度出發，對有限空間作業前的準備、作業過程控制以及應急救援等方面進行總結和探討，提出合理可行的安全管控措施，將風險控制在可接受范圍內，可以指導單點系泊浮筒建造過程有限空間作業的安全管理，為行業內類似施工作業提供借鑒。