新疆某水工隧洞TBM施工安全及其管理措施

楊建明

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 隧洞工程概況

某引水隧洞全長(zhǎng)30.69km，上游6.5km長(zhǎng)洞段采用鉆爆法施工，下游24.19km長(zhǎng)洞段采用全斷面雙護(hù)盾TBM自隧洞出口向上游掘進(jìn)。TBM施工段設(shè)計(jì)開挖直徑為6.79m，預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌結(jié)構(gòu)，管片寬1.6m，厚28cm，襯砌后內(nèi)徑6.0m。

2 TBM設(shè)備及施工工序

2.1 TBM設(shè)備

本工程采用的TBM主機(jī)由德國(guó)制造，輔助及配套設(shè)備主要由國(guó)內(nèi)制造。TBM主機(jī)按功能可分為刀盤、盾體區(qū)域、驅(qū)動(dòng)、前進(jìn)、管片安裝機(jī)、超前鉆探、皮帶輸送機(jī)、管片天車、液壓機(jī)組及液壓回路、循環(huán)水路、壓縮氣體系統(tǒng)、電氣等組成部分。TBM按系統(tǒng)分為開挖系統(tǒng)、前進(jìn)系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和管片安裝機(jī)。輔助設(shè)備有:超前鉆機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)、瓦斯探測(cè)系統(tǒng)等。后配套主要由臺(tái)車及其臺(tái)車上的雙線軌道、組合道岔、卸料小車等組成。后配套輔助設(shè)備有:管片天車及材料運(yùn)輸系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、二次通風(fēng)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、豆礫石充填系統(tǒng)等。

2.2 TBM施工主要工序

隧洞TBM施工主要由開挖、運(yùn)輸(材料、出渣)、管片襯砌、豆礫石回填和水泥灌漿、TBM日常維護(hù)(檢修)等工序組成。

3 TBM施工安全

3.1 環(huán)境安全

3.1.1 作業(yè)環(huán)境

(1)場(chǎng)地:必須保持場(chǎng)地的干凈、清潔，避免跌倒造成的傷害。對(duì)可能造成滑落危險(xiǎn)的部件以及工具必須遠(yuǎn)離車道、安全通道和工作面。

(2)照明:燈光照明必須符合要求。

(3)噪音:根據(jù)有關(guān)規(guī)定，工作區(qū)域的噪音值不允許超過85Db/A。

(4)粉塵:隧洞氣流最低必須達(dá)到0.3－0.5m/s。TBM施工時(shí)，始終用二臺(tái)大功率供風(fēng)機(jī)向洞內(nèi)送風(fēng)，提供新鮮空氣。

(5)有害氣體:經(jīng)施工期的定期觀測(cè)，洞內(nèi)瓦斯氣含量為零;氡氣射線遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于限定值111Bq/m3。

3.1.2 作業(yè)區(qū)域

(1)主機(jī)區(qū)域:刀盤TBM工作時(shí)，刀盤處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，靠近將產(chǎn)生危險(xiǎn)和傷害。管片安裝區(qū)域管片安裝時(shí)，禁止非作業(yè)人員進(jìn)入此工作區(qū)域;

(2)后配套區(qū)域:安全通道必須保持暢通無阻和清潔。要清除雜物和泥濘，以防人員絆倒、滑倒而產(chǎn)生傷害。不得在安全通道上方懸掛物件，及時(shí)清理二層工作平臺(tái)的零散物件和通道周圍可能的易墜物，以防發(fā)生墜落傷害。二層工作平臺(tái)是回填豆礫石、灌水泥漿以及2#以后皮帶機(jī)的主要工作區(qū)域。

(3)皮帶輸送機(jī)區(qū)域:本工程TBM設(shè)備皮帶輸送機(jī)由主機(jī)皮帶機(jī)、1#和2#皮帶機(jī)組成。皮帶輸送機(jī)運(yùn)距長(zhǎng)，工作人員不得將手、身體和衣物靠近皮帶機(jī)，否則將會(huì)有人員掉入、被夾或扯掛產(chǎn)生危險(xiǎn)和傷害。一方面是在皮帶機(jī)的主要部位上設(shè)置防護(hù)罩，其次，未設(shè)防護(hù)的部位，在運(yùn)行過程中嚴(yán)禁人員橫跨或踏踩。檢修皮帶機(jī)時(shí)必須停機(jī)、鎖定，才能維修。

3.2 TBM系統(tǒng)安全和設(shè)備安全

3.2.1 電力系統(tǒng)

隧洞內(nèi)TBM主機(jī)采用20kv高壓(電纜)供電、一般設(shè)備和照明采用常壓(220～380v)供電。電纜防護(hù)及其絕緣性，變電柜、開頭燈具及保護(hù)柜的保護(hù)、儀表和VMT主控屏顯示參數(shù)的可靠性等即電力系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要，一旦發(fā)生過流、漏電、短路、觸電等事故，將對(duì)施工設(shè)備和施工人員造成極大的危害。

3.2.2 液壓系統(tǒng)

TBM主機(jī)的掘進(jìn)和前進(jìn)主要靠液壓系統(tǒng)控制，因此，液壓系統(tǒng)是TBM設(shè)備的核心之一。有爆炸性地漏油可以導(dǎo)致系統(tǒng)損壞和人員傷亡事故，液壓系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致電源故障和火災(zāi);由于液壓油高溫、高壓，一旦泄漏，將對(duì)人員產(chǎn)生灼燙、撞擊等傷害。

3.2.3 供水系統(tǒng)

TBM運(yùn)行期間要連續(xù)地通過供水系統(tǒng)供應(yīng)冷卻水，缺水將造成設(shè)備的損壞，要經(jīng)常性檢查管路的暢通、水位的變化和水質(zhì)的穩(wěn)定性。供水管道要隨著TBM前進(jìn)而延伸，管道延長(zhǎng)時(shí)，機(jī)體和隧洞壁上的閘閥必須關(guān)閉。供水管道是有壓的，減壓后才可安裝新管道，否則，打開被加壓的供水管道或管道破損將造成設(shè)備損壞和對(duì)人員傷害。

3.2.4 供風(fēng)和壓縮空氣系統(tǒng)

供風(fēng)系統(tǒng)是向施工隧洞補(bǔ)充新鮮空氣的設(shè)備，其控制點(diǎn)是風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)筒的完好性。TBM施工期間，豆礫石是通過壓縮空氣回填到管片與巖(土)洞壁之間的。壓縮空氣系統(tǒng)的危險(xiǎn)性在于壓縮氣體管道是加壓的，打開被加壓的壓縮空氣管道、管道破損、灌注管口無意對(duì)著人、高壓氣流和飛出的豆礫可能對(duì)人員造成傷害。壓縮空氣泵及管路必須保持良好狀態(tài)。打開管道前或拆卸前管道必須減壓到安全狀態(tài)，灌注管口不得對(duì)人。

3.2.5 通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)是隧洞TBM施工安全生產(chǎn)管理的主控系統(tǒng)之一。線路是否暢通、能否快速報(bào)警呼救、信號(hào)系統(tǒng)的有效性等是通訊系統(tǒng)安全性控制重點(diǎn)。

3.3 安全設(shè)備

3.3.1 緊急停車開關(guān)

本工程使用的TBM設(shè)備，其不同類型的鑰匙開關(guān)和維護(hù)開關(guān)都安裝在TBM控制面板上，且機(jī)器的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)安全性極佳，出現(xiàn)異常狀態(tài)，自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)即啟動(dòng)工作。

3.3.2 警示燈、警告汽笛

TBM管片安裝機(jī)和主機(jī)皮帶機(jī)輸送機(jī)開始工作前，即閃爍警示燈，鳴響警告汽笛，提示人員注意安全。

3.3.3 滅火器

在TBM機(jī)頭、操作控制室及機(jī)尾分別放置了若干適應(yīng)不同火種的滅火器，以滿足防火的需要。滅火器應(yīng)置于人員及可能發(fā)生火災(zāi)區(qū)域的中間，它們應(yīng)容易取放，通道應(yīng)不被堵塞，裝在托架上的滅火器應(yīng)該不需工具就能取下。

3.3.4 有害氣體測(cè)量裝置

鑒于本工程的地質(zhì)預(yù)報(bào)，在主機(jī)固定部位安裝了瓦斯測(cè)量設(shè)備，超過極限值時(shí)會(huì)發(fā)出信號(hào);在主機(jī)前部，設(shè)置了氡氣監(jiān)測(cè)裝置，安全員每天若干次進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)。

3.4 安全防護(hù)和作業(yè)安全

3.4.1 安全防護(hù)

在護(hù)盾區(qū)域和后配套區(qū)域作業(yè)人員，要采取的防護(hù)有:聽力保護(hù)、安全帽、防護(hù)手套、防護(hù)服、安全鞋。在TBM區(qū)域作業(yè)，要求作業(yè)人員禁帶火種，衣服必須緊身，松散的領(lǐng)帶末端應(yīng)塞進(jìn)去，長(zhǎng)發(fā)必須戴發(fā)網(wǎng)，嚴(yán)禁穿拖鞋和高跟鞋，禁止佩戴首飾(包括戒指)，作業(yè)時(shí)必須穿戴防護(hù)裝備和防護(hù)服(不得穿化纖服裝)，高空作業(yè)，必須使用安全繩和安全系統(tǒng)保護(hù)，必須遵守作業(yè)規(guī)程和TBM操作相關(guān)的安全規(guī)定。

3.4.2 作業(yè)安全

(1)TBM操作。操作手必須親自檢查是否有人進(jìn)入刀盤和刀盤驅(qū)動(dòng)的危險(xiǎn)區(qū)域。刀盤操作前，要進(jìn)行安全檢查，并且在啟動(dòng)前要提前10s開啟警報(bào)和警燈。掘進(jìn)期間的危險(xiǎn)主要是撐靴和TBM部件相對(duì)位移而產(chǎn)生的危險(xiǎn)、刀盤或護(hù)盾之間相對(duì)位移而產(chǎn)生的危險(xiǎn)以及推進(jìn)油缸、設(shè)備支架及其上部結(jié)構(gòu)之間相對(duì)位移而產(chǎn)生的危險(xiǎn)。管片安裝前，要對(duì)管片抓手進(jìn)行檢查，看是否磨損現(xiàn)象;管片安裝時(shí)，禁止其他人員在管片安裝區(qū)域停留;未安裝時(shí)，管片安裝上持有管片時(shí)不能懸空，必須放下。

(2)吊裝運(yùn)輸。管片吊運(yùn)前，要檢查天車的穩(wěn)定性和安全性，防止管片天車抓卡不穩(wěn)而管片墜落傷及人員和設(shè)備;吊運(yùn)過程中，嚴(yán)禁在吊運(yùn)的管片下部有人;要經(jīng)常檢查管片管片天車的剎車性能，這也是安全隱患最大的地方;在管片吊運(yùn)過程中，喂片機(jī)上嚴(yán)禁有人。豆礫石罐(斗)從小火車豆礫石罐車吊到支架過程中要注意支架的穩(wěn)定性，注意電動(dòng)吊葫蘆的安全性。

(3)小火車運(yùn)輸。小火車是隧洞TBM施工的主要危險(xiǎn)源。小火車作業(yè)安全包括:運(yùn)行調(diào)度的規(guī)范性，信號(hào)、指揮的準(zhǔn)確性，小火車機(jī)頭的良好狀態(tài)，司機(jī)的狀態(tài)、素質(zhì)和規(guī)范操作，小火車的運(yùn)行速度、小火車軌道沿線的安全狀態(tài)(軌道的平整性及軌道范圍的安全性)等。要規(guī)范運(yùn)行調(diào)度和信號(hào)控制，加強(qiáng)小火車司機(jī)的管理，提高駕駛技術(shù)水平和安全責(zé)任心;嚴(yán)禁回填灌注人員和TBM施工人員在洞內(nèi)軌道上行走，后配套臺(tái)車上的作業(yè)人員要避讓小火車。

(4)卡機(jī)處理。TBM施工由于塌頂、巖體卸荷或收斂變形造成卡機(jī)，通常采用化灌、水泥漿灌注、打旁洞等施工方法進(jìn)行處理。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的人員必須佩戴和正確使用安全防護(hù)用具，不穩(wěn)定的洞頂和洞壁必須及時(shí)支護(hù)，保證通風(fēng)安全，制定防火措施。工程技術(shù)人員在布置生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行技術(shù)和安全交底，專職安全員要在現(xiàn)場(chǎng)，查險(xiǎn)情、隱患，發(fā)現(xiàn)問題立即請(qǐng)示匯報(bào)及時(shí)研究解決，及時(shí)監(jiān)測(cè)有害氣體濃度變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)有害氣體濃度超標(biāo)，立即疏散人員迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)。

4 TBM施工安全生產(chǎn)管理

4.1 建設(shè)單位的安全管理

鑒于TBM設(shè)備的系統(tǒng)性、作業(yè)工種的多樣性、施工環(huán)境的復(fù)雜性以及地質(zhì)條件的特殊性，建設(shè)管理單位始終將TBM施工安全管理放在各項(xiàng)工作的首位。首先，從設(shè)備采購(gòu)，就堅(jiān)持選擇具有高安全性的雙護(hù)盾機(jī)型;其次，在設(shè)計(jì)方案上，采取安全可靠的設(shè)計(jì);再次，嚴(yán)格按照建設(shè)工程管理程序，堅(jiān)持不懈地通過監(jiān)理督促、強(qiáng)化承包商的TBM施工安全管理，包括監(jiān)理機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)管理和監(jiān)督承包商完善安全組織機(jī)構(gòu)、規(guī)章制度和管理措施等。建設(shè)單位應(yīng)明確TBM安全管理要點(diǎn)、抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要部位，實(shí)行三級(jí)安全管理;實(shí)行監(jiān)理機(jī)構(gòu)TBM施工安全旬報(bào)和承包商的危險(xiǎn)源控制月報(bào)告制度;對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的問題以安全問題三聯(lián)單的形式下發(fā)監(jiān)理，要求承包商現(xiàn)場(chǎng)整改等措施。

4.2 監(jiān)理單位的安全管理

監(jiān)理單位主要在如下方面進(jìn)行TBM施工安全監(jiān)督管理:督促承包商及時(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)的各種機(jī)械設(shè)備、施工作業(yè)和安全問題;對(duì)需要建設(shè)單位和承包商解決的各種問題提出合理化建議;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理在進(jìn)行人員、設(shè)備、質(zhì)量檢查的同時(shí)，進(jìn)行安全檢查，內(nèi)容有:小火車運(yùn)輸、供風(fēng)除塵、掘進(jìn)操作、管片吊裝、皮帶出渣、灌注系統(tǒng)、安全通道、安全防護(hù)、環(huán)境檢測(cè)、消防設(shè)施、安全檢查、事故情況及環(huán)境衛(wèi)生等，及時(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)問題，督促施工單位進(jìn)行整改。

4.3 施工單位的安全管理

施工單位的TBM施工安全管理主要體現(xiàn)在組織機(jī)構(gòu)、施工組織設(shè)計(jì)、制度管理等主要方面。組織機(jī)構(gòu)施工單位建立安全領(lǐng)導(dǎo)小組和組織機(jī)構(gòu)，配備專職安全副經(jīng)理，設(shè)置安全處，配備足夠的TBM施工專職安全員及兼職安全員。施工單位強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理，重視制度建設(shè)，從安全生產(chǎn)管理職責(zé)、綜合安全管理制度、安全技術(shù)管理制度、其它安全管理制度幾方面建立安全生產(chǎn)管理制度。技術(shù)和安全交底施工單位隨著施工的進(jìn)展及時(shí)編制分部、分項(xiàng)工程安全技術(shù)交底文件，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行分部、分項(xiàng)工程安全技術(shù)交底和工種安全操作規(guī)程交底。

危險(xiǎn)源控制根據(jù)建設(shè)單位要求，每月自檢，提交危險(xiǎn)源控制報(bào)告，按高度危險(xiǎn)、顯著危險(xiǎn)和可能危險(xiǎn)分別進(jìn)行整改。對(duì)重大事故隱患和突出的問題整改緊抓不放，把責(zé)任落實(shí)到人，隱患不消除不放過，對(duì)查出的事故隱患，下發(fā)隱患整改通知單，責(zé)成專人負(fù)責(zé)整改。

5 結(jié)語

安全生產(chǎn)管理是一個(gè)體系，TBM施工安全生產(chǎn)管理具有其特殊性和復(fù)雜性。經(jīng)過本工程近幾年的TBM施工安全生產(chǎn)管理實(shí)踐，經(jīng)過深入學(xué)習(xí)和不斷摸索，對(duì)TBM施工安全有了初步的認(rèn)識(shí)，并從建管、監(jiān)理、施工三個(gè)層面進(jìn)行TBM施工安全管理。在此過程中，無重傷以上安全事故發(fā)生，實(shí)踐證明，本工程TBM施工安全生產(chǎn)管理，效果顯著。

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