馬 棟

（中鐵南方集團(tuán)珠三角投資發(fā)展有限公司，廣東廣州 511457）

1 頂管施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的概述

風(fēng)險(xiǎn)指安全事故發(fā)生的可能性和事故導(dǎo)致的資源損失的組合，安全事故指在建設(shè)工程中引發(fā)的人員傷亡或經(jīng)濟(jì)損失等情況。在綜合管廊下穿高速公路頂管施工中，存在諸多外界干擾、地質(zhì)情況的不確定性，安全風(fēng)險(xiǎn)較為突出，施工控制不到位，會(huì)造成較嚴(yán)重的安全事故。

以廣州南沙新區(qū)大崗先進(jìn)制造業(yè)基地綜合管廊項(xiàng)目為例分析，綜合管廊與東新高速交會(huì)處設(shè)計(jì)為矩形頂管施工段，頂管穿越地層主要為淤泥質(zhì)地層，高速公路兩側(cè)設(shè)始發(fā)井和接收井，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻形式。區(qū)間頂部采用D1.8 m、間距1.3 mMJS工法樁橫向加固，頂進(jìn)管節(jié)結(jié)構(gòu)形式為矩形鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)凈空寬度7.8 m、高度4.2 m，管頂覆土約7.8～8.9 m，頂進(jìn)105 m，每節(jié)管節(jié)長度為1.5 m，重量約76 t。

2 工程特點(diǎn)

（1）始發(fā)井和接收井開挖深度大，最深深度達(dá)11.84 m；頂管管節(jié)斷面尺寸大（9 100 mm×5 500 mm），頂推系統(tǒng)總推力需達(dá)4 800 t；頂管段區(qū)間頂進(jìn)長度長，共105 m，70環(huán)，每節(jié)管長度為1.5 m，重量約70 t。

（2）東新高速車流量大，始發(fā)井和接收井距離高速路較近，頂管結(jié)構(gòu)下穿高速面最小距離7.8 m，在MJS工法樁加固及頂管施工過程中，易發(fā)生路面沉降或隆起、坡腳開裂等問題，情況嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生安全事故。

3 施工階段的主要安全風(fēng)險(xiǎn)

3.1 基坑開挖與圍護(hù)階段

本工程始發(fā)井與接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，均采用地下連續(xù)墻形式，冠梁+混凝土腰梁+兩道混凝土支撐做支撐體系，地下連續(xù)墻厚度1.0 m，嵌固深度21.66 m，開挖深度11.84 m，頂管井基底軟基處理采用水泥攪拌樁形式。在基坑四周按照安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范要求，設(shè)置圍蔽式安全護(hù)欄，在基坑四周坡頂、基底排水溝加強(qiáng)排水措施，施工人員上下基坑設(shè)置均從馬道進(jìn)出。按方案要求基坑開挖應(yīng)分層、分段施工，高處作業(yè)人員應(yīng)正確佩戴安全繩，在腳手架上安裝腳手板，并將其固定。

3.2 頂管機(jī)、管片吊裝階段

吊裝作業(yè)是綜合管廊施工的主要組成部分，吊裝作業(yè)貫穿頂管施工始終。管節(jié)吊裝前，技術(shù)人員應(yīng)詳細(xì)檢查管節(jié)防水施工情況，合格后方可進(jìn)行吊裝作業(yè)，吊裝前監(jiān)理工程人員應(yīng)簽發(fā)的吊裝作業(yè)令。管節(jié)吊裝預(yù)留孔，吊裝采用專用吊具進(jìn)行，吊機(jī)、鋼絲繩、卸扣、吊具、吊點(diǎn)等均應(yīng)經(jīng)過驗(yàn)算滿足施工吊裝要求。管節(jié)吊裝過程中，管節(jié)下方嚴(yán)禁站人，并采用繩索進(jìn)行牽引。吊裝作業(yè)由專人指揮，應(yīng)緩慢進(jìn)行，嚴(yán)禁大幅度升降。管節(jié)安裝設(shè)置定位架，管節(jié)下放應(yīng)緩慢，不得有大幅度擺動(dòng)、沖撞。管節(jié)安裝定位完成后，及時(shí)恢復(fù)電纜、水管及注漿管理，安裝小車軌道。

落實(shí)起重吊裝作業(yè)施工安全卡控標(biāo)準(zhǔn)：

（1）起重機(jī)械操作司機(jī)、司索工、信號(hào)工必須持合法證件上崗；機(jī)械設(shè)備操作人員應(yīng)建立檔案，安排專人管理。

（2）操作人員必須按照本機(jī)說明規(guī)定進(jìn)行操作，工作前進(jìn)行檢查、工作中注意觀察、工作后及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)。

（3）機(jī)械設(shè)備在作業(yè)過程中，應(yīng)派專人進(jìn)行監(jiān)督指揮，避免盲目和違章操作，以免造成機(jī)械損壞、人身傷害。

（4）定期組織機(jī)械設(shè)備安全檢查，對檢查中存在的安全問題、隱患及時(shí)進(jìn)行處理。預(yù)制管節(jié)承口朝上，集中水平堆放于施工現(xiàn)場。采用300 t履帶吊，吊具吊裝、平板車短駁至翻身架進(jìn)行翻身作業(yè)。

3.3 頂進(jìn)階段主要安全風(fēng)險(xiǎn)

（1）在頂管機(jī)穿越地層主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂，為了使出土順利、安全，頂進(jìn)施工過程中應(yīng)根據(jù)具體情況加入漿液，改善泥土倉內(nèi)土體流動(dòng)性、塑性，提升土體止水性能。具有良好止水性的土體充滿螺旋輸送機(jī)的殼體內(nèi)，確保地下水土不產(chǎn)生噴發(fā)，保證施工安全。

①水平探孔發(fā)生滲漏水時(shí)，應(yīng)采用1∶1的水泥漿或雙液漿進(jìn)行壓密注漿，補(bǔ)充加固。注漿方法為從地面鉆孔與洞門水平鉆孔進(jìn)行補(bǔ)充注漿，直至端頭加固效果滿足設(shè)計(jì)要求。改善泥土倉內(nèi)土體流動(dòng)性、塑性，增強(qiáng)土體止水性能。

②頂管下穿高速路基施工留有C形排水板，排水板若不能被頂管機(jī)刀盤切斷，排水板纏繞刀盤。為了確保頂管機(jī)刀盤可有效切割排水板，順利排出地面，應(yīng)在刀盤增加重型切割刀具。在刀盤攪拌棒相應(yīng)位置胸板上，增加強(qiáng)制攪拌棒，強(qiáng)制攪拌棒上焊接切割刀具，并在螺旋出土器出土口增設(shè)切割刀具。排水板被刀盤切割后，進(jìn)入土壓倉進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，經(jīng)強(qiáng)制攪拌棒上刀具二次切割，并最終經(jīng)螺旋出土器排出，確保順利排渣。

（2）高速公路設(shè)施安全，開工前對頂管施工高速路段進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，明確高速路基礎(chǔ)、深度、現(xiàn)使用狀況，為制定專項(xiàng)方案提供依據(jù)，并設(shè)置沉降監(jiān)測點(diǎn)。與道路相關(guān)部門與建設(shè)方、地方相關(guān)管理部門、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等各單位提前溝通，制定合理可行的保護(hù)方案。嚴(yán)格按照施工監(jiān)測方案，在頂管掘進(jìn)過程中，對道路進(jìn)行24 h連續(xù)監(jiān)測。定期舉行相關(guān)會(huì)議，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場施工狀況，及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，并采取有效措施控制沉降。

①嚴(yán)格按照施工監(jiān)測方案，在頂管掘進(jìn)過程中，對道路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

②施工前須對所有施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底及教育培訓(xùn)工作。再進(jìn)行現(xiàn)場演練，保證發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，搶修人員可迅速進(jìn)入事故現(xiàn)場，作業(yè)時(shí)必須佩戴安全防護(hù)用品，自覺遵守高速公路安全管理有關(guān)規(guī)定，增強(qiáng)防傷害安全意識(shí)。

③施工區(qū)域采用裝配式圍擋進(jìn)行全封閉式圍蔽，避免因施工影響高速公路運(yùn)營情況。

④嚴(yán)格按照相應(yīng)技術(shù)措施把控頂管掘進(jìn)施工，避免對公路結(jié)構(gòu)造成損壞。

4 穿越高速公路主要安全風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急處置

4.1 MJS工法樁施工風(fēng)險(xiǎn)控制及應(yīng)急處置

頂管施工下穿東新高速前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，應(yīng)先采用MJS工法樁進(jìn)行加固處理。MJS工法樁樁徑為1.8 m，注漿壓力≥40 MPa，空氣壓力0.7 MPa，漿液流量80～100 L/min。頂管機(jī)進(jìn)場前，應(yīng)對該設(shè)備和壓漿管路進(jìn)行檢查和維護(hù)，存在故障和故障隱患的機(jī)械進(jìn)行維修，清洗壓漿管路，保證施工過程中不發(fā)生機(jī)械故障、壓漿管路堵塞情況。噴漿前，應(yīng)組織各參建單位進(jìn)行噴漿前驗(yàn)收工作，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行噴漿壓力、空氣壓力、回轉(zhuǎn)速度、漿液流量等驗(yàn)收，滿足設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行試運(yùn)行。

在噴漿過程中出現(xiàn)出泥孔堵塞、噴漿設(shè)備噴頭報(bào)警裝置失靈等異常情況時(shí)，操作人員通過對設(shè)備進(jìn)行加壓，疏通出泥孔，若處置不當(dāng)，易發(fā)生因注漿孔堵塞，增加壓力傳遞至高速路面，導(dǎo)致路面隆起開裂，影響路面行車安全，應(yīng)立即采取應(yīng)急處置措施。

（1）立即與高速公路管理單位聯(lián)系，在道路設(shè)置警示標(biāo)識(shí)、限制車速、交通導(dǎo)行、警戒巡查，保證禁戒到位。

（2）應(yīng)立即停止施工作業(yè)，檢修設(shè)備噴頭報(bào)警裝置，分析原因，及時(shí)調(diào)整施工方案。

（3）第三方檢測單位應(yīng)優(yōu)化檢測方案，合理布置車道路面上的施工監(jiān)測點(diǎn)，增加監(jiān)測頻率。

（4）對已出現(xiàn)隆起路面裂縫段進(jìn)行封道處理。

為中等裂縫時(shí)，應(yīng)采用灌縫膠進(jìn)行開槽貼封式裂縫維修；為嚴(yán)重龜裂時(shí)，應(yīng)將該段瀝青銑刨至水穩(wěn)層面，開槽切邊，找平清渣，分層填料攤鋪瀝青，使用小型碾壓設(shè)備分層碾壓至既有瀝青路面標(biāo)高，滿足要求后開放交通。

4.2 頂管施工風(fēng)險(xiǎn)控制及應(yīng)急處置

在土壓平衡矩形頂管推進(jìn)過程中，穿越地層變化帶、路肩、坡腳等位置，需要密切關(guān)注設(shè)備推進(jìn)狀況、周邊監(jiān)控區(qū)域變化情況。由于高速公路存在設(shè)計(jì)及施工不足、外界環(huán)境變化的影響，在頂進(jìn)過程中易出現(xiàn)不可預(yù)見的情況發(fā)生。按照土壓平衡，當(dāng)反推力突然下降后，路面受水平推力影響會(huì)產(chǎn)生裂縫或下沉，在施工過程中應(yīng)具有各種突發(fā)事件的預(yù)防應(yīng)對措施，確保安全順利推進(jìn)。在頂進(jìn)過程中若發(fā)現(xiàn)車道出現(xiàn)裂縫，監(jiān)測沉降超出預(yù)警，根據(jù)推進(jìn)的位置、裂縫大小、沉降的嚴(yán)重程度，及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

以頂管下穿東新高速為例，在頂管已推進(jìn)了62節(jié)，穿過東新高速坡腳約3 m位置時(shí)，高速東側(cè)應(yīng)急車道處出現(xiàn)裂縫，裂縫長度約6 m，寬度約10 mm。監(jiān)測數(shù)據(jù)報(bào)警，顯示監(jiān)測點(diǎn)沉降在10 mm以上，最大達(dá)到18.8 mm。經(jīng)組織專家對高速路面沉降報(bào)警問題研究分析，主要原因?yàn)樵摱胃咚俟吠鈧?cè)邊坡坡比不足，經(jīng)雨水長期沖刷造成邊坡土體松散。

上路面下邊坡封壓，確保不增加滑移和下沉；及時(shí)對路面開裂處進(jìn)行瀝青灌縫處理，對坡腳及土質(zhì)較差區(qū)域，進(jìn)行堆載沙包反壓及防水處理，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性；及時(shí)啟動(dòng)頂管機(jī)繼續(xù)頂推；采用保壓、降低推進(jìn)速度進(jìn)行頂進(jìn)，防止高速繼續(xù)沉降開裂；協(xié)調(diào)高速管理方對東新高速受影響路段采取臨時(shí)交通管制，在條件允許的情況下暫時(shí)封閉應(yīng)急車道和慢車道交通；不斷加強(qiáng)對高速路面沉降監(jiān)測、路面、邊坡巡查工作，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)。

5 結(jié)語

頂管下穿施工對高速公路的影響主要是施工過程中的路面沉降，其次是頂管穿越不良地質(zhì)段涌水突泥引起路面脫空下沉。針對以上問題，相關(guān)單位應(yīng)對管道穿越高速公路的工程安全性進(jìn)行識(shí)別、分析，確定風(fēng)險(xiǎn)等級，評價(jià)管道穿越高速公路的安全性，采取有效措施降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提升施工項(xiàng)目質(zhì)量與施工效率，保證管道施工及高速公路安全性、穩(wěn)定性。