穿越河道软土层双排管道泥水平衡顶管施工安全风险分析

穿越河道软土层双排管道泥水平衡顶管施工安全风险分析

孙亚云

（陕西建工安装集团有限公司，西安710068）

摘要：文章结合某热电厂-热源厂长输供热管网工程施工项目，对穿越河道软土层双排管道泥水平衡顶管施工施工原理和流程进行基本阐述，并对顶管施工过程中的安全风险进行辨识、评价和分级，对不同级别不同类型的安全风险提出针对性的管控措施和安全管理措施，有效控制了穿越河道软土层双排管道施工的安全风险。

关键词：双排顶管；穿越河道；安全风险分析

Safety Risk Analysis of Pipe Jacking Construction with Slurry Balance through Soft Soil Layers across River Channels

Abstract:  This paper, in conjunction with a long-distance heating pipeline construction project for a thermal power plant and heat source plant, provides a fundamental explanation of the construction principles and procedures for pipe jacking with slurry balance through soft soil layers beneath river channels. It identifies, evaluates, and categorizes safety risks during the pipe jacking process, proposing targeted control measures and safety management strategies for different levels and types of risks. These measures effectively control the safety hazards associated with the construction of dual pipelines across river channels through soft soil layers.

Keywords: Dual Pipe Jacking; River Crossing; Safety Risk Analysis

0 引言

非开挖顶管技术可以在不必大幅度扰动地面环境的同时，辅助完成市政工程施工，避免对施工所在地区的建筑物、构筑物以及自然景观等产生严重的影响。但是该技术的难度较大且工艺复杂，尤其是穿越河道顶管施工，和其他同类施工技术相比存在更多的安全风险。

本文基于某热长输供热管网工程施工项目，顶管穿越洨河河道，洨河是沣河的主要支流，河道宽80m，地下水资源丰富，顶管段位于淤泥、粉质黏土层及砂层等软土地质层，顶管透水和渗水风险大。由于地下水压力大，砂层、黏土在轻微扰动下就会流动和塌陷，在该种地质结构内近距离顶管双排顶管，更加增大了砂层的流动性及涌水塌陷的可能。为此，穿越河道软土层双排管道泥水平衡顶管施工安全风险管理具有重要意义。

1 工程概况

本工程新建顶管工作井、接收井各1座，顶管工作井尺寸9.6m*13.2m，接收井尺寸8.1m*13.2m，基坑深度均为20.22m，顶管段长度202m，顶管横穿洨河河底通过，采用直径Φ2400mm钢筋混凝土管，主要穿越的地层为粉质粘土层和中粗砂层。穿洨河段管顶覆土约5米（含现状河底淤泥层），采用机械顶管施工工艺。

2 工艺原理

在顶管过程中，采用浮动刀盘泥水平衡顶管机对土体进行全断面切削，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质，用水力机械化连续出土，进行管道顶进施工。

通过在管壁外压注触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，使顶管在泥浆套中顶进，以减少阻力。

3 施工流程

4 施工风险管理

在顶管穿越河道施工中，很容易发生各种风险，一旦发生风险，就会导致人员伤亡或较大的经济损失等严重后果，直接危及人民的生命、财产和健康安全，甚至对河流的生态环境造成冲击甚至破坏。为了有效管理施工中的各类风险，应在施工前对风险源进行辨识和评价，施工过程中对风险管理实行动态管控。

4.1 风险因素辨识评价与分级

顶管穿越河道施工中风险因素很多，包括基坑工程、顶管作业、受限空间作业、起重吊装、临电作业等过程中的风险因素，Ⅱ级风险较多，对该项施工进行安全风险辨识评价，可以更清楚地确定关键的控制工序和有效的控制措施，增强项目的施工安全风险管理的应对能力。

施工前，采用作业条件风险性评价法（LEC法）辨识分析出52项安全风险，其中Ⅱ级风险22项，高度危险，主要包括坍塌、淹溺、中毒窒息、触电；Ⅲ级风险19项，中度危险，主要包括机械伤害、高处坠落、触电、起重伤害；Ⅳ级风险11项，一般危险，主要包括机械伤害、物体打击、高处坠落、起重伤害。安全风险辨识评价与分级见表5。

表5  安全风险辨识评价与分级

4.2 风险分级管控措施

4.2.1相关风险及技术管控措施

(1)Ⅱ级风险管控措施：

坍塌。施工前对该区域地质情况进行详细勘察，探明地质情况；保证支护结构满足设计要求；施工时，按照施工方案要求设置监测点进行检测；水压力的冲击方向应尽可能减少对周边土体的扰动，利用旋转刀盘上的刀片将土层切割成为泥浆；通过改变泥水仓的送、排泥水量和顶进速度来控制排土量，使泥水仓内的泥水压力值稳定并控制在所设定的范围之内，从而达到开挖面的稳定，同时，要密切观测地表变形情况；两管壁之间安全距离符合顶管规程，顶管采用单排完成后再实施另一排，调节顶进速度，控制水压力，减少穿堂风险；对周边场地进行硬化，顶管井周边设置排水沟,防止雨水和大量地表水渗入土体；顶管井周边堆载距离和高度严禁超过规范要求。

1　淹溺。顶管井周围采用高压旋喷桩止水，旋喷桩外围设置11口降水井，井内设置2口疏干井进行降水，疏干井提前15天左右进行预抽水水位降至作业面以下1米后开始井内作业；钢筋混凝土管道承插口采用双橡胶圈密封管道间隙，进一步防止渗水现象的出现；顶管洞口采用主橡胶圈密封加可充气应急密封圈的双层密封结构进行密封止水。

2　中毒窒息。施工前排查区间穿越范围内不明障碍物；有限空间作业前办理有限空间施工作业审批手续，作业许可证有效时限为1天；作业时严格实行“先通风、再检测、后作业”的受限空间作业要求，下井前使用2台轴流式通风机对底部通风，通风至少 30min后,使用“气体检测仪”检测顶管中的气体，气体检测工作不得早于下井作业开始前30min，氧气含量在19.5%~23.5%时方可进人；作业中应持续通风；作业前,组织班前教育,准确清点人数签字确认，设置作业监护人员。

3　触电。电工持证上岗作业；电缆线路应采用“三相五线”接线方式；变压器必须设接地保护装置，漏电保护装置必须与临电施组及现场实际使用负荷相匹配；配电箱的电缆应有套管，电线进出不混乱；线路绝缘好、无老化、破损和漏电现象；各类电器开关和设备的金属外壳，均设接地或接零保护；施工现场用的手持照明灯使用36V的安全电压，在潮湿的基坑用的照明灯则采用12V电压。

(2)Ⅲ、Ⅳ级风险管控措施：

1　机械伤害。所用的施工机械设备在使用前都必须进行报验，合格后方可投入使用；各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证；作业过程应加强机械设备维护、检查、保养；机械设备在施工现场停放时，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管；起重作业严格按照《建筑机械使用安全技术规程》和《建筑安装工人安全技术操作规程》规定的要求执行。

2　高处坠落。深基坑开挖深度超过2m后,周边必须安装符合规范要求的防护栏杆,钢管搭设的防护栏杆必须自上而下张挂密目式安全网，防护栏杆上悬挂安全警示标牌；并设置供施工人员上下的专用梯道，宽度≥1m，至少在敞开一侧装有扶手，梯高＞5m时设梯间平台，分段设梯。

3　起重伤害。汽车吊经过入场检查验收，合格证、检测报告齐全，整机状况良好；汽车吊司机信号工持证上岗；作业、停放场地应平坦坚实，场地基础承载力满足要求；吊装作业半径与高压线保持足够距离；现场布置警戒线，吊物下放不得有人经过、停留、作业。

4　物体打击。向作业人员提供合格的劳保用品，进入施工现场人员，应按规定佩戴安全帽；避免交叉作业，传递物件禁止抛掷，严禁违章作业；材料、构件、料具应堆放整齐，做到工完场清。

4.2.2安全管理措施

(1)明确安全生产责任。施工前,严格审查顶管施工专业队伍资质；顶管班组进场后与其签订安全生产责任书,明确安全责任；作业人员进场后签订作业人员安全生产责任书和安全生产承诺书，落实各级安全生产责任。

(2)加强专项方案的编制、审批和落实。按照《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》(建设部令第37号)、当地政府主管部门和建设单位的相关规定，在本工程开工前，完成深基坑开挖、支护、降水及顶管专项施工方案的编制、审核、审批流程并组织专家论证会对专项施工方案进行论证；专项施工方案审批通过后，严格按照方案要求进行现场施工；安全员进行现场监督。

(3)加强安全教育。顶管施工队伍进场前，组织新入场人员集中进行三级安全教育经考试合格后方可上岗,特种作业人员需持证上岗；针对高压旋喷桩施工、深基坑施工和顶管施工等分项工程,组织开展专项安全教育培训和警示教育,提升作业人员安全意识。

(4)班前风险分析告知。针对危险作业，包括高处作业、吊装、动火、临时用电、受限空间等作业，项目部制定作业方案、安全防范措施和应急处置方案；每班作业前，项目施工员应组织办理危险作业安全风险分析审批手续；并书面告知作业人员作业危险因素、作业安全要求和应急措施，并经签字确认。

(5)风险动态优化。项目部每月根据施工进度、气候变化和所施工部位至少开展一次风险管控动态评估，并根据评估结果调整风险等级和管控措施，使风险消除或降到可接受范围。

(6)分级开展隐患排查治理。隐患排查按照“全面覆盖、责任到人、分级负责”的原则，组织级别分别包括集团、分公司、项目经理部三个级别；各级隐患排查形成隐患台账，由受检项目负责人按“五定”原则（定责任人、定时限、定资金、定措施、定预案）落实整改，整改完成后由受检项目负责人、安全负责人复查验证；对于重大事故隐患实施挂牌督办，受检单位制定整改方案和应急处置方案，整改完成后予以销项；隐患排查类型主要包括：定期排查、日常排查、专项排查、季节性排查、重大活动及节假日前排查、企业负责人带班检查、其他检查等。

(7)加强应急管理。顶管施工涉及起重吊装、有限空间和深基坑等多项危险性作业,安全风险较高,穿河顶管发生次生灾害的可能性较大。施工中组织开展应急知识培训教育,组织开展高处坠落、有限空间中毒窒息和突然涌水应急处置演练,通过模拟事故发生的情形,提升作业人员应急处置和逃生能力,降低事故发生的可能性。

5 结束语

顶管技术是目前市政工程和水利工程建设应用最广泛的技术之一，具有对周围环境影响小、噪声污染低、施工干扰小等优点，但由于施工过程中安全风险较高，因此必须高度重视。通过上述穿河双排顶管中的安全风险分析和安全风险分级管控措施，有效控制了施工中的安全风险，项目管理人员和作业人员的安全意识大幅度提升，从而确保了施工的质量和进度，圆满完成了该工程的施工任务。

参考文献

[1]王利强.复杂环境条件长距离盾构掘进施工安全风险分析.交通科技与管理,2024(5):59-62.

[2]陈伯智.某自来水管网改造工程穿河顶管施工安全技术.人民黄河,2022，44(1):192-193,196.