沉管預制過程中安全技術要點分析與應用

倪旭彬

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510230）

1 項目概況

項目隧道沉管全長407 m，分為4 個管節，由南往北依次為E1-1、E2、E3、E4，管節間設柔性接頭，采用水力壓接法對接，最終接頭為水中接頭，設置在E1-1 和E1-2 之間，長度2.5 m。管節采用鋼筋混凝土結構，在預制場分兩批次全斷面澆筑完成，第一批預制E4、E3，第二批預制E1-1、E2 管節（E2、E1-2 管節在干塢內預先拉合形成一體）。沉管管節預制及安裝順序為：E4-、E3-、EL-1-E1-2+E2。

2 作業條件安全

2.1 施工環境

在進行沉管預制作業時，對施工環境的全面分析是確保安全不可或缺的環節。以車陂路隧道干塢的預制場為例，其占地5.4×104m2，一方面提供了足夠的空間進行沉管節的預制和材料堆放，另一方面也有助于優化施工布局，從而降低現場事故的風險。干塢的尺寸長199.3 m、寬140.6 m，為沉管的制造過程提供寬敞的作業區域。干塢的開挖采用了放坡噴錨支護形式，這種方式提高了邊坡的穩固性，減少了滑坡的可能性。塢口的活動鋼塢門寬達40 m，不僅適應了沉管的運輸需求，塢門兩側與底部的連續墻設計還增強了結構對抗水壓的能力，提升了安全保障。

2.2 氣候條件

廣州全年平均溫度為21.4～21.9 ℃，但極端最高溫度可能高達39.9 ℃。面對這樣的高溫，采取恰當防護措施，如調整作業時段、提供涼茶和防暑藥物、建立陰涼休息區等，是確保工作人員健康和材料穩定性的關鍵。每年4 月—9 月降水集中，施工期間要特別注意排水系統和防水處理，以防積水或材料損壞。不穩定降水更要求實時監測氣象預報，預防性地采取措施以抵御即將到來的降雨。極端氣象，尤其是臺風和暴雨，廣州市的臺風季集中于4 月—10 月，此時臺風有可能帶來極端惡劣天氣，因此建立完善的氣象預警和緊急響應機制顯得至關重要。春末至秋初是暴雨高發期，加強排水系統的持續檢查和維護，確保防洪措施得當，是不可忽視的。

3 主要設備和人員

3.1 機械設備及要求

沉管預制過程中的機械設備應用包括多種重型起重機、混凝土攪拌和輸送系統、模板結構、切削和焊接工具。核心設施涉及塔式和門式起重機等，負責移動沉管單元和鋼材等重物。維護計劃需周密，以符合安全操作規程。混凝土的品質和流轉效率依賴于攪拌機和泵的性能，而模板則保證沉管形態的精準。制造環節中，切削和焊接工具須確保操作精度，并保障作業安全。所有設備必須達到安全規范要求，同時操作人員應接受嚴格培訓，并具備合格的操作證件。

3.2 主要工種及要求

沉管預制工程涵蓋多個關鍵職能，如項目管理、工程技術支持、質量控制、現場安全監督、專業操作等。項目經理主導管理任務，保障施工進度。工程師深化設計方案并處理技術難題。質檢人員確保材料及部件達標。安全專員負責規范現場安全措施和提供培訓。起重機操控者和焊接專家需具備專業技能和資格認證。混凝土技工和模板技工分別執行混合、澆注及模板搭拆任務。所有工種都須接受專業訓練，明晰在預制流程中的安全義務，共同促進工程安全高效進行。

4 沉管預制過程中安全技術控制要點

4.1 沉管節段預制施工工藝流程

沉管預制是海底隧道施工的核心環節，其質量直接關系到整個工程的穩定與安全。采取分期澆筑和后澆帶設置的方法，是為了最大程度減輕混凝土結構自身的收縮問題和避免由于不均勻沉降引起的裂縫。在這一過程中，具體的操作包括分割管節為標準長度，E2 至E4 的中間段設定為16 m，端段則為15 m，而El-1 的端段稍短為13.5 m，以適應結構負載的均衡分布。E1-2 的小段由于其較短長度，可以一次性完成澆筑而無需分段。后澆帶是連接各施工段的關鍵，其施工需要在兩側混凝土達到一定硬度后進行，確保了混凝土結構的整體性和穩定性。這段時間通常定為42 d，而后澆灌混凝土的養護期不少于28 d。這些措施一起確保了預制沉管的質量。施工模板的使用策略經過多方案比較，最終確定了以高效和安全為準則的順序。第一套模板從E4 生產線的第三位置開始向第一位置施工，完成后轉移至第四位置繼續。第二套模板和第三套模板分別從E3 和E1 生產線開始施工，按照既定的路線推進。這樣的策略旨在保障工程質量和效率，同時不犧牲結構的穩定性。見圖1。

圖1 第一批沉管施工順序圖

4.2 施工工藝技術方案要點

沉管預制階段的安全技術管理對于確保項目順暢施工和保障人員不受傷害至關重要。在制定和執行施工技術方案時，需嚴格依照相關的安全準則和建設規程。首先，沉管預制活動宜在專為此目的設計的場所內進行。在選址時，應綜合考慮到地質情況、水文條件、交通便利性等因素，以確保預制場所的地理穩定性與使用方便性。在預制場地上，必須配備相應的安全防范措施，例如設置圍欄、警示標識和充足的照明系統等，避免無關人員進入工作區域，保障施工范圍內的人員安全。其次，選擇和使用合規的建筑材料對于安全技術管理同樣重要。模板等所有材料都應滿足設計要求與建設規范，并接受嚴謹的質量檢驗。在焊接鋼材、澆注混凝土等關鍵施工步驟中，務必遵循既定工藝流程，這樣不但確保了施工品質，同時也有助于施工安全。此外，施工機械與設備的安全技術管理是另一個關注重點，在工程開始前，須對全部機械設施進行選型檢查把關，保證其安全性能。

5 環境因素、危險源辨識和應急預案

5.1 施工環境因素和環境影響及預控措施

沉管預制是建設隧道和水下管道時關鍵的工序，其安全性和環境保護需特別重視。在這一過程中，務必對施工場地的地質、氣候和水文情況做深入了解，并制定詳盡的安全操作規程和環境保護措施。施工場地的特點對安全施工至關重要。進行水域或地下作業時，風險較高，需要考慮到周邊交通、居民和自然保護區等潛在影響，并采取措施以減少施工對它們的干擾。環境方面，沉管預制可能會造成噪聲、廢水和固體廢物的問題，須通過使用低噪音設備、廢水處理系統和廢物管理策略來控制污染。同時，保護施工區內的生態，如植物和野生動物，以避免破壞生態系統。為了管理這些風險，建立一套全面的安全管理體系是必要的。包括明確責任、構建安全的作業環境，比如設置警示牌、防護設施和救援裝備，以降低事故發生的風險。還要對施工活動進行持續監測，確保隨時識別和處理潛在的安全問題。在環保方面，應選用環境友好材料和技術，對廢水和廢物進行適當處理，嚴格遵守排放標準。合理的施工時間規劃也能減緩對周邊環境的影響。工地的綠化和生態保護同樣重要，以最小化對自然環境的干擾。總的來說，充分考慮施工環境因素以及環境保護，通過實施預防措施和嚴格的安全規范，可以確保沉管預制工作的安全進行，同時守護周邊的自然環境。這樣的做法對于工程項目的成功和環境的可持續性具有至關重要的作用。

5.2 危險源辨識及預控措施

沉管預制的過程中，分析和應用安全技術至關重要，直接影響工程的平穩推進和人員的安全。過程中的關鍵在于識別潛在風險，并實施有效的預控策略。首先要進行全面的風險評估，這涉及對施工環節所用材料、操作設備，以及工序等多方面的檢查，以確定可能的危險點。諸如，施工現場的特定高風險區域的識別（如塔吊基礎、邊坡等），材料質量的檢驗（如模板進場前、使用期間貫穿全過程的質量安全把控），設備的維護和正確使用（如起重等主要設備），以及工序中可能出現的失誤。對于發現的風險，需設計細致的預防策略。針對施工現場的高危區，辨識風險并設置明顯的安全警告和強化監測監管。材料和設備的質量控制，確保一切符合規范，并且操作人員接受充分的培訓和持證上崗，以避免誤操作。此外，建立嚴謹的操作流程，確保工作的精確執行。實行這些預防策略時，注重施工人員的教育和指導是必不可少的。確保他們對風險的認識以及預防措施的理解和應用，是至關重要的。同時，定期檢查預防策略的有效性，并調整改進，保障施工安全。

6 結語

綜上所述，文章深入剖析了沉管隧道預制階段的安全技術要點以及應用，并提供了一系列針對性的技術和管理建議。對于預制環節中的危險，如作業條件安全、主要設備和人員安全和沉管預制過程中安全技術控制要點等方面，通過分析這些風險源頭，不僅增進了施工安全性，也為沉管隧道工程的安全施工與管理提供了有力的理論和實踐支持。