水利水電施工中洞室開挖施工安全技術分析

高 慧 (中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710024)

水利水電施工中的洞室開挖是在地下進行,施工現場環境較差,空間較為密閉,開挖施工面臨著坍塌、支護結構不穩、圍巖松動、落石等諸多風險。在開挖施工作業過程中,還涉及大型機械作業、高空作業、特種作業等危險等級較高的施工項目,無疑不增加了洞室開挖的施工安全風險等級。此外,還存在著施工人員安全認識不夠,安全管理制度完善程度較差、安全管理存在漏洞等問題,需要在實際的開挖施工過程中,加強安全技術的應用研究分析,不斷提高安全技術應用水平,以保障洞室開挖施工的安全與施工的質效。

1 水利水電施工中洞室開挖施工安全存在的隱患

1.1 安全意識有待強化

水利水電洞室開挖施工是在地下進行的,有時會面臨軟弱巖層地質條件、較差的水文狀況,開挖時會出現工作面坍塌、飛石、滲水等危險,施工現場危險系數較高。再加上現代水利水電工程施工規模較大,洞室開挖工程量增加,導致施工危險等級的提升。因此,施工人員施工安全意識和認識程度非常重要。從目前水利水電工程施工來看,部分施工人員對于施工安全認識不夠,安全意識不強,安全護具佩戴不全,各項施工安全管理制度執行不到位,并且在洞室開挖過程中,施工安全技術應用操作不規范。這些問題的存在,埋下了洞室開挖施工的安全隱患。

1.2 安全管理存在瑕疵

水利水電工程安全管理是保障洞室開挖施工安全的前提,對整個洞室開挖施工實行全面、多維的安全管理,包括了施工環境安全、技術安全、人員安全、設備安全、制度安全等。涵蓋洞室開挖施工前、施工中及施工后,采取全流程動態跟蹤實時管控,維持施工現場的高安全管理水平,以杜絕施工安全事故的發生。但是在實際的安全管理過程中,受到人為主觀意識、安全管理技術水平等多種因素影響,導致安全管理存在瑕疵,包括安全管理責任未落實到位,安全管理制度執行不嚴,各項安全防護設施、設備、防護用品等配備不夠完善,甚至是存在設備故障,設施形同虛設等現象,從而難以完全保證洞室開挖施工的安全性。

1.3 安全隱患整治不到位

水利水電洞室開挖面臨各種復雜的地質條件,像圍巖強度不夠、結構不穩定、軟弱圍巖、水體滲漏等,還涉及爆破作業、地下作業、高空作業等,都是洞室開挖施工過程中的危險因素,施工安全隱患過多,增加了洞室開挖的風險性。再加上施工人員安全意識薄弱,安全管理工作存在瑕疵,進一步增加了洞室開挖施工的安全風險等級。所以,在洞室開挖前和開挖過程中,需進行安全隱患的全面整治,采取安全技術、安全管理等手段逐一排除這些隱患。但是從洞室開挖施工實際來看,施工安全隱患整治不到位,主要表現在深層次的安全隱患方面,現場安全整治的深度不夠,隱患排除不徹底,形成對施工安全的潛在威脅。

2 水利水電洞室開挖施工前的安全準備工作

在洞室正式開挖之前,要做好施工各項安全管理準備工作,為施工安全技術的應用奠定基礎保障。主要包括施工人員安全教育、安全技術培訓等工作,強化施工人員的安全意識。要做好施工設備的檢修、維護,操作人員的安全管理等工作。要建立完善施工安全管理制度,并要求所有參與洞室施工人員熟知制度內容,在施工中貫徹執行,以保障洞室安全、順利地開挖。

2.1 加強安全教育培訓

在洞室開挖正式施工之前,參與施工的所有人員包括施工技術人員、施工人員、機械設備操作人員、施工現場管理人員等,都要進行系統性的安全教育、安全技術培訓,強化所有人員的安全意識,使其熟知并掌握洞室開挖施工安全知識與技術,充分了解施工中的安全風險點,并施工中提高重視程度,從而建立洞室開挖施工的一道安全屏障,避免施工安全事故的發生。此外,針對特種作業人員,除了進行以上的教育培訓之外,還需嚴格執行持證上崗制度,在上崗之前保持正常的精神狀態、心理狀況和身體健康,以避免施工中發生意外。要在施工現場明顯位置懸掛安全施工標語,使用廣播提醒注意施工安全,佩戴好安全防護措施,營造濃厚的施工安全文化氛圍,增強全員對安全施工的認識。

2.2 做好施工機具準備

洞室開挖施工使用到的機械設備有掘進機、挖掘機、裝載機、推土機、鑿巖臺車等。在施工準備階段完成施工機具調度后,進行施工機具的檢修與保養,確保施工機具使用安全。施工機具的操作人員需持證上崗,熟知機械操作規范,并且要經過機械設備安全操作考核后,才可進入洞室開挖現場。在施工現場,操作人員要聽從現場管理人員的調度,規范化操作行為。操作人員在使用機械設備之前,要進行機械性能檢查,確定無安全隱患后才可使用設備,以避免施工機具安全事件的發生。

2.3 完善安全管理制度

安全管理制度具有規范、約束施工行為的效用。在水利水電工程施工中,針對洞室開挖的高風險特征,專門建立一套完整的施工安全管理制度,以保障洞室開挖施工及人員的安全。一是強調安全法治,依據現行水利水電安全管理法規制度的規定,完善安全管理責任制,加強施工現場安全管理,落實安全管理主體責任,確保安全管理各項工作的落實到位。二是完善安全教育制度,所有參與施工人員必須熟知并遵守安全生產的各項要求,所有人員上崗之前必須經過教育培訓,并且通過考核后才可正式上崗;特殊工種需經過專業技術培訓,考核合格后需持證上崗。三是建立三級安全教育制度,落實入場教育、現場教育、崗位教育,明確洞室開挖中的危險點、安全技術操作規程以及實行嚴格的現場安全隱患排查制度,切實保障施工現場環境安全。

3 水利水電施工中洞室開挖施工安全技術分析

3.1 水電安全

一是施工用水安全。洞室開挖需要使用大量的水,使用引水管將地面水源引入洞室。在施工中產生的污水,使用反井鉆機在施工現場導孔排至下平洞,將污水引入集水井進行處理,及時排除施工現場污水,保障現場開挖作業的安全有序進行。二是施工用電安全。現場用電有照明、機械設備、通風系統、排水系統等。將施工供電線路安裝至洞室開挖施工現場,供電線路架設在洞壁上,洞室內部采用低壓照明,獨立使用照明線路,整個洞室每隔15m 設置一個照明點。施工機械設備電源根據洞室開挖施工進度,就近布設即可。洞室內部供電線路需以最簡化為原則,由專門的電工負責管理與維護,保證施工用電的安全。

3.2 爆破安全

洞室開挖在遇到堅硬圍巖時需采取爆破開挖手段,為了保證爆破開挖的安全,一是在爆破結束后,使用排風系統排出煙塵,并使用花管噴水,加快煙塵處理的速度;二是清理爆破面上的碎石殘渣,避免掉落傷人;三是對井底棚架進行防護,然后扒渣人員從頂部向下作業,作業之前要注意個人防護及安全帶的檢查;四是如果導井中落入石渣,禁止人工清理,防止砸傷事件的發生。

3.3 土方暗挖安全

土方暗挖是施工安全技術應用的關鍵環節,需重點注意以下幾個方面。一是做好施工組織工作,明確施工采用的安全技術,根據洞室開挖現場條件,進行施工工序的安排,然后進行人員、施工機械、施工材料等的調度,保證洞室的有序開挖。二是開挖前進行安全檢查,包括洞室支護結構的安全性,開挖面的穩定性,尤其要注意洞室圍巖的狀況,確定有無過大位移、裂縫、松動等問題,確保環境安全。三是洞口施工安全,徹底清理洞臉,檢查好擋渣墻、防護棚等施工質量,確保防護作用的有效。洞口還需進行超前支護,可根據洞口上邊坡的穩定性,進行錨噴支護、混凝土支護的選用。四是土方暗挖整個施工過程,需遵循“管超前、強支護、快封閉、勤量測”等原則,以此保障土方暗挖施工的安全進行。五是注意洞室的通風換氣,洞室土方暗挖施工現場環境較為密閉,要時時保證洞室內部氧氣濃度,嚴格控制汽油發動機的使用,在開挖到達一定的深度后,需安裝洞室內部通風系統,為洞室內部提供充足的新鮮空氣。

3.4 斜、豎井開挖安全

豎井與斜井開挖存在著較大的安全隱患,在實際的開挖作業中,提前進行排水溝的規劃設置,將洞室的地表水及時排出。斜、豎井井口應高出地面大約50cm,為了防止人員跌落,在井口周邊設置高為1.5m 護欄與高40cm 的擋腳板,并設置明顯的安全標志,提醒施工人員注意施工安全。在井底開挖期間,如果發現井筒不夠牢固,需停止開挖作業,由施工技術人員、安全管理人員進行現場調查,并將問題反饋給設計單位,進行斜、豎井開挖施工方案的調整,防止開挖坍塌事故的發生。

3.5 石方暗挖安全

石方暗挖面臨著懸石、浮石等掉落風險,洞口削坡應從交叉位置入手,在開挖施工中注意從上向下開挖,避免上下交叉施工作業,形成落石風險。在完成開挖作業后,進行開挖面碎石殘渣清理,確定洞口無危險的情況下,開始進行洞室開挖,采取濕式鉆孔推進開挖進度,施工風壓＞0.5MPa,水壓＞0.4MPa,以確保石方暗挖的效率和質量。另外,為了保證石方暗挖作業的安全,一邊開挖一邊進行洞室的支護,石方通常采用錨噴支護,并加快開挖洞室的封閉速度,保證洞室結構的安全,避免生產事故的發生。

4 水利水電洞室開挖施工安全風險及應對方案

4.1 落石、飛石安全風險

4.1.1 誘發危險的原因

一是支護、襯砌施工之后,開挖面、圍巖結構松動,導致不穩固石塊掉落,形成較高的砸傷風險;二是在開挖作業過程中擾動圍巖結構,引起落石、飛石事件;三是施工人員操作不規范,安全意識薄弱,落石、飛石安全防護不到位,出現落石傷人現象。

4.1.2 應對方案

提升施工人員的安全意識。洞室開挖施工安全隱患受到人為因素的影響較大,并且是可以通過提前排查及時發現的隱患,所以提前制定應對方案,可有效避免施工安全事故的發生。首先進行施工現場安全教育,使施工人員具備發現隱患、識別危險的能力,當其在施工中發現風險后,可立即停止作業并上報,達到消除危險的目的,像是發現圍巖裂縫,確定支護結構是否牢固,以及自身安全防護是否到位等。在洞室開挖過程中,隨時關注圍巖狀態,切實做的勤測量、快封閉,當面對復雜地質條件時,進一步提高安全管理等級,對圍巖進行檢測,確定圍巖結構穩定性是否滿足施工安全的要求,并加強支護結構施工質量的控制,保證支護的安全。在開挖面爆破之后,會對洞室內的支護結構及圍巖造成擾動,開挖之前確定整個洞室安全的情況下,進行支護結構必要的檢查與維護。以及為了保證支護的安全性,針對地質條件不良的洞室開挖施工,需結合應用臨時和永久支護結構,以提高支護的效果,保證洞室內部的安全。

4.2 冒頂、邊墻滑脫安全風險

洞室開挖出現冒頂、邊墻滑脫事故,對現場施工人員造成較大的安全威脅。在處理該事故中,首先要查清事故的原因,由施工技術人員、管理人員、設計人員、安全管理人員等,共同協商制定安全處理措施,保證事故處理的效果。其次,如果發生事故現場地下水活躍,需要先處理好地下水,然后再進行事故的治理,以避免事故的再次發生。再次,保持洞室安全通道的暢通,針對嚴重冒頂或邊墻滑脫事故,首先要保證現場人員安全,然后再進行事故處理,并且要準備充足的施工材料與工具,為事故處理做好準備。最后,針對邊墻滑脫先進行其他邊墻的加固,然后再處理滑脫位置。

4.3 坍塌安全風險

坍塌是洞室開挖較為嚴重的安全事故,危險等級較高。在洞室開挖過程中,一旦發生坍塌事故,立即撤離現場人員,并啟動應急預案。一是在坍塌結束后,在洞室穩定的情況下進行現場調研,確定坍塌事故產生的原因與坍塌的實際狀況,如果坍塌面積較小,可進行坍塌周圍巖土體的加固,同時進行支護作業,防止坍塌進一步的蔓延,引起大面積的坍塌事故。二是不可輕易清理坍塌位置,避免二次坍塌的發生,需要先進行坍塌位置的勘察,從引發坍塌的根源入手,保證坍塌治理的準確性,防止遺留下安全隱患。三是在坍塌安全事故處理時,嚴格遵循安全管理的各項要求,處置的同時要注意人員的安全,如果再次發生險情,應立即撤離,防止搶險人員發生意外。

結語

在水利水電施工中,洞室開挖的施工安全風險等級較高,地下開挖作業面臨著復雜的地質條件、不同等級的圍巖層,以及不良的地下水條件等,再加上施工人員安全意識不足,施工操作不規范等,形成洞室開挖施工的安全隱患。因此,在洞室開挖施工中,首先要做好施工前期的準備,奠定人員、制度、設備安全的基礎,然后在洞室開挖過程中,加強安全技術的運用,保障施工現場的環境安全、作業安全、施工技術應用安全,創造良好的洞室開挖空間環境,最大限度地降低不安全事件發生的概率。