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盾構隧道施工安全管理

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  1引言

  安全管理工作己在我國得到了日益重視,尤其是在加入了WTO后,全球經濟趨于一體化,要求發展中國家的安全生產管理水平趕上世界先進水平,企業安全管理工作已作為和生產管理并列的一項企業管理重要內容。而建筑業是傷亡事故多發的行業,僅次于礦山作業。隧道施工具有建筑業和礦山業的一些共同特點,施工危險程度大,安全隱患多。盾構施工隧道技術是一項先進的隧道施工技術,開挖面處在盾構體的保護下,可以最大程度避免土體失穩或冒頂帶來的人身傷亡事故,近年來,在上海、廣州、北京和深圳等地得到了較為廣泛的應用。

  盾構法隧道施工技術由英國工程師布魯諾爾發明于1818年,并于1825年運用于工程實踐。我國從1956年開始引進盾構施工技術,從20世紀80年代開始得到了快速發展,目前,在上海、廣州等大城市中逐漸成為城市地下鐵道施工的主流方法,其特有的安全施工和管理問題引起獷廣泛注意,本文為結合多年的盾構施工實踐和安全管理經驗的總結。

  2盾構機刀盤前的壓氣作業

  2.1盾構機的壓氣作業

  當操作人員必須進人盾構機前體刀盤內作業時,如果盾構機前方或上方的土體不能自穩,上體可能通過刀盤的開日處進人刀盤內,威脅作業人員的安全。大多先進的盾構機均配備了壓氣系統,即通過密封刀盤和盾構前體的通道,向刀盤內注入無油空氣,使刀盤內的壓力升高,以達到平衡外側土體壓力的目的,壓力最大可達到3-4kg/cm2.為了保證操作人員的適應性,一般在通道卜設置密閉的過渡增壓艙,這將在很大程度上緩解壓力變化帶給操作人員的影響。由于操作人員是在一個密閉的環境中工作,刀盤內空間狹窄,不能有多人同時作業,壓人的空氣質量也可能含有一定的雜質,且工作面的環境溫度將會很高,當操作人員出現不適時,需要經過一定時間減壓過渡后才能得到醫療。因此,壓氣作業是盾構安全施工的一個重點,也是一個值得注意的危險源。

  2. 2壓氣作業的相應措施

 。1)盡量減少在不良地質條件下進人刀盤內,盡可能地在基本可以自穩的地層中進行開艙作業,這樣可以不用壓氣作業。因此,要根據地質條件的變化,選擇適當的時機,提前或推遲進人刀盤內,尤其是更換刀具時要有預見性。

 。2)要挑選身體健康、強壯的工人作為進人刀盤內的操作人員,并經過職業病醫院嚴格的身體檢查,確保對惡劣環境的抵抗力。一般壓氣作業一天不宜超過4小時。

 。3)如需壓氣作業時,一定要選用無油型空壓機,確?諝赓|量,減小環境污染。

 。4)準備好通迅工具,無間斷地保持聯絡。

 。5)做好應急準備,必要時要能在減壓艙(刀盤與盾構前體間的密封過渡通道)內搶救傷員,并與有關醫院簽好急救協議。有條件的要配備專用的流動醫療艙,以便在送往醫院的過程中,保持傷員所受體外壓力差基本一致。

  3盾構刀具更換

  隨著地質條件的變化,隧道掘進過程中需要對刀具進行更換,尤其是當巖石強度較高時,需要更換滾刀。滾刀一般是背卸式,以方便拆卸,但相對而言,滾刀重量大、四周光滑、沒有固定點、搬運困難、安裝和拆卸均要比刮刀、割刀難得多。刀盤內空間狹窄、不能多人同時作業,也很難借助機械,往往刀盤內濕滑,刀盤下部充滿了泥土或者是泥漿,刀盤開口處還可能有不穩定巖土掉入,影響刀具更換。因此,進人刀盤內更換刀具是盾構施工過程中一項相對較危險的作業工序,許多施工單位在刀具更換時,時有輕重傷事故發生。

  進行刀具更換時應注意以下事項:

 。1)當地質條件不好、開挖面地層有可能失穩時,應預先對地層進行加固處理,可采取注漿或洞內加支撐等辦法防止巖土掉塊對作業人員的傷害,尤其是作業人員在搬運刀具過程中遇意外物體打擊極易失衡,輕則將刀具掉人刀盤內,要花費相當時間才能打撈上來;重則人易被滾刀碰傷,甚至有可能滑人刀盤底部,被滾刀二次擊傷,造成嚴重后果。

 。2)除了對地層采取必要的措施外,還要做好其它準備工作,如對刀盤內的積土或淤泥和泥漿進行清理,盡量保持刀盤內作業空間位置,搭設穩固的臨時支架和作業平臺,提供充足的照明,包括行燈等局部照明工具。

 。3)選派技術精、能吃苦、體質好的作業人員進行刀具的更換工作,尤其相互之間要配合嫻熟,盡量縮短盾構機停止時間,防止土體失穩。如有土體嚴重失穩,可分次完成刀具更換,一般這時土體強度不大,盾構機可掘進數環后再更換另一批刀具。軟土地層中盾構機停止時間以不超過兩天為宜。

 。4)滾刀重量大、邊緣光滑、不宜固定,應盡量借助機械裝置安裝和拆卸滾刀,如合理運用葫蘆等起重裝置和滑軌等移動裝置,以及支架等固定裝置,操作時要倍加小心。

 。5)刀盤內潮濕,水氣大,隨著溫度的升高會產生霧化現象,對電器、電線絕緣性能要求高,需選用24V以下的安全電壓。

 。6)刀盤非期望轉動傷人在盾構施工過程中屢有發生,因此,重新啟動盾構機時一定要再三確認土艙內沒有操作人員和工具材料已全部回收,最好能實現安全本質化,即在盾構設計或改造時,鎖定原操作室的控制開關,在人閘口增設控制開關,并實行重復掛牌清點制度。

  4注漿作業

  盾構機開挖直徑一般比管片外徑要大20~40 cm ,在掘進過程中需要對管片外側的環形空隙中注人漿液體,大多以水泥、砂子、水為主要成份。漿液出口段為剛性管道,很容易堵塞,這些管多埋在盾殼內,不方便清理,常常整條管完全堵塞了才不得不清理,且砂漿已出現固化現象,清理非常困難。清理過程中,一方面用具有彈性的硬質鋼絲疏通,另一方面要加大注漿泵的壓力。當管道突然暢通時,管道內的砂漿將會高速噴出,對周圍的人員造成傷害。往往作業人員也意識到這點,在出口處用編織帶防護,但大多沒有將其固定綁扎,砂漿在高壓下可以擊穿編織物或頂開編織物,仍然會對人員造成傷害,尤其是眼部傷害。因此,要選用結實、堅固的編織物或加帆布,并用鐵絲綁扎牢固,操作人員不可求快,壓力要慢慢增加,不可突然急劇加壓。

  除了盾構機盾尾的注漿外,還需在管片中進行二次補漿(有的施工工藝是直接在管片注漿),不管是一次注漿還是二次注漿,都很容易堵管,常常造成壓力表失效。許多注漿操作是在沒有壓力表這個眼睛的情況下“盲”注或僅憑經驗來完成注漿的,有的超出壓力容許范圍很多,這樣輕者造成管片錯臺、開裂和漏水,重者直接將管片壓脫掉人隧道中,后果不堪設想。

  5施工用電管理

  盾構機掘進用電一般是采用雙回路專供的電纜,供電電壓達10 kV ,隧道內環境潮濕,隨著盾構向前不斷推進,高壓電纜也要經過多次連接,接頭要選用優質的專用接駁器,電纜要固定好在隧道內,并留有一定活動余地,懸掛高度合適,至少要比運輸車輛高,防止運輸車輛脫軌后擊斷電纜,造成嚴重后果。

  除了盾構機以外,盾構隧道施工其它臨時用電也很多,必須采用三級配電,二級保護,尤其要配備足夠的分配電箱,電箱要用鐵皮制作,不能用木板或膠板等其它材料代替,并要真正做到一機、一閘、一箱、一漏等四個一。往往施上單位很難做到四個一,尤其為了省錢,一箱多機、一箱多閘現象較為普遍,極易合錯閘,從而導致觸電事故。

  6隧道內臨時軌道運輸

  和其它工法施工隧道不同,中小直徑的盾構隧道幾乎均采用軌道運輸系統。由于盾構機的掘進速度很快,往往運輸是限制施工速度的一個瓶頸,因此,運輸車輛一般設計得較長,碴土斗也設計得很大,占用了隧道很大空間。管片底部為圓弧形,對軌枕的穩定性有一定影響,運輸車輛容易脫軌,有可能威脅人行道上人員的安全,尤其是碰到盾構機專用高壓電纜時,后果不堪設想。施工軌道要嚴格按有關技術規范執行,對軌距、軌道高差、弧度、接縫等重要參數要重點檢查,軌枕保證足夠的剛度,并和管片上的螺栓保持固定或焊接,避免滑動變形。

  應嚴禁各類人員搭乘管片車進出隧道,嚴禁擠在操作室內,如隧道距離較長,應設計專門的人員運輸車輛,外設圍欄,嚴禁車輛未停穩前上下車。隧道內運輸引起的事故較多,一旦發生安全事故,后果大多比較嚴重,特別是在盾構機位置,電瓶車與盾構機之間幾乎沒有空隙,非常狹窄,稍不注意,人員易被擠卡在中間。

  目前國內單線地鐵隧道的內直徑多為5 400~5 500 mm,盾構機的后配套設備一般有70~80 m長,它的軌道比碴土運輸車寬,但之間最窄的距離一般就是100 mm,當任意一條軌道變形時,或盾構機上的配套設備發生位移時,極易和運輸車輛相撞,尤其是高壓電纜圈簡位置突出,應引起高度重視。

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