盾構(gòu)隧道工程施工安全探究
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近年來，隨著社會(huì)發(fā)展加速，城市化進(jìn)程加速，人們對(duì)出行的要求也越來越高，在各大城市中，單一的地面交通、高架橋已無法滿足當(dāng)代人對(duì)出行的需求，道路擁堵成為了制約社會(huì)發(fā)展的一大阻礙。因此，人們把目光轉(zhuǎn)向了地下空間的利用，隧道建設(shè)就是最好的方法之一。不少城市大興隧道工程，旨在通過地下空間解決出行難問題。截至2017年12月31日，中國已有34座城市迎來了地鐵時(shí)代。地鐵隧道的建設(shè)都離不開一個(gè)重要的施工設(shè)備———盾構(gòu)機(jī)。除了地鐵采用盾構(gòu)隧道外，現(xiàn)在不少管廊隧道、車行隧道等也均采用盾構(gòu)工藝施工。盾構(gòu)隧道工程從空間結(jié)構(gòu)上可以劃分為：道路結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電結(jié)構(gòu)等，隧道工程是復(fù)雜的系統(tǒng)項(xiàng)目[1]。大量的工程開工，最受人關(guān)注的自然是安全問題。國家各級(jí)機(jī)關(guān)也多次多次強(qiáng)調(diào)，要把安全生產(chǎn)放在生產(chǎn)工作的首位。
1盾構(gòu)施工介紹
盾構(gòu)施工是暗挖法施工中的一種，采用全機(jī)械化方法施工，它是盾構(gòu)機(jī)械在土壤中掘進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法[2]。常見的盾構(gòu)施工方法主要有三種：土壓平衡盾構(gòu)、氣壓平衡盾構(gòu)、泥水平衡盾構(gòu)。盾構(gòu)施工之所以現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)在的工程建設(shè)中，其優(yōu)點(diǎn)在于：①開挖面小，相比于明挖施工，盾構(gòu)的開挖面小出土量少，對(duì)于現(xiàn)在如此多地下空間工程，出土問題逐漸成為了阻礙施工進(jìn)度的一大制約因素。②對(duì)交通影響較小，盾構(gòu)施工不需要對(duì)隧道沿途的道路進(jìn)行全封閉，僅需留出工作井施工面即可，在城市交通擁堵的今天，可以降低對(duì)交通的影響。③減少了管線遷改量，節(jié)約了工程費(fèi)用。④施工受地貌約束較小，能夠下穿江河流域及高架設(shè)施。⑤盾構(gòu)施工受氣候天氣影響的較小。⑥盾構(gòu)施工可用于多種巖土條件，應(yīng)用面廣，制約條件少。⑦盾構(gòu)使用適用于長距離、大深度的隧道施工中，性價(jià)比較高，有利于減少投資。⑧盾構(gòu)施工對(duì)周圍居民影響較小，噪音、空氣等污染問題相對(duì)較少。但是，盾構(gòu)施工也存在不足之處：①對(duì)管片質(zhì)量和施工技術(shù)要求較高，尤其是在地下水較為豐富的地質(zhì)情況，管片質(zhì)量和施工組織的不到位，經(jīng)常會(huì)造成漏水，嚴(yán)重的會(huì)影響主體結(jié)構(gòu)。②不適用于較小轉(zhuǎn)彎半徑的隧道施工，盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎角度有限。③建造城市隧道或下穿水域隧道時(shí)，覆土太少將導(dǎo)致施工難度增加，安全性降低。④施工要保證連續(xù)性，若長時(shí)間停止在一個(gè)點(diǎn)，將會(huì)發(fā)生沉降，影響施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。因此，盾構(gòu)施工中，存在著不少風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和安全隱患，切不可掉以輕心。
2隧道施工安全管理
盾構(gòu)隧道施工中，遇到各種事故的概率是非常高的，可以通過前期的安全措施和施工管理來避免。但是很多事故又不是完全可以避免的，因此提前準(zhǔn)備好緊急預(yù)案，在發(fā)生事故后要及時(shí)采取相應(yīng)的措施，也可以減少損失。安全管理工作的重點(diǎn)歸納如下：
2.1加強(qiáng)安全監(jiān)督
施工單位是工程的實(shí)施方，一定要把安全放在首位，做到警鐘長鳴，在施工現(xiàn)場(chǎng)，要有專職安全人員進(jìn)行監(jiān)督把關(guān)，在重要施工節(jié)點(diǎn)，施工單位要編制相應(yīng)的專項(xiàng)方案和應(yīng)急預(yù)案，防治結(jié)合，既保證人員安全，又保證工程質(zhì)量。同時(shí)也要充分發(fā)揮出現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理的作用，督促施工單位制定合理的施工安全管理方案，推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)施工的規(guī)范性管理，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，排除現(xiàn)場(chǎng)安全隱患[3]。
2.2管控材料設(shè)備質(zhì)量
據(jù)調(diào)查，大部分的安全隱患會(huì)因?yàn)椴牧虾驮O(shè)備的質(zhì)量問題而產(chǎn)生。施工單位要嚴(yán)格管控材料和設(shè)備的質(zhì)量，建立好臺(tái)賬信息，對(duì)材料進(jìn)行封樣、抽查檢測(cè)。在機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，嚴(yán)格把控其檢驗(yàn)情況，保養(yǎng)和檢修情況等。進(jìn)場(chǎng)拼裝完畢后，還要進(jìn)行驗(yàn)收備案。在盾構(gòu)隧道中，盾構(gòu)機(jī)起著至關(guān)重要的作用，盾構(gòu)機(jī)的選擇直接關(guān)乎到整個(gè)工程的成敗，因此在盾構(gòu)機(jī)的質(zhì)量把控中，一定要更為重視，包括對(duì)盾構(gòu)機(jī)的各個(gè)部件，因進(jìn)行詳盡的檢測(cè)。
2.3嚴(yán)把人員技術(shù)關(guān)
施工中分為多種工種，如電焊工、鋼筋工、盾構(gòu)工、管片工等等。不同的工種在工程實(shí)施中都起著關(guān)鍵作用。各工種進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)做好培訓(xùn)工作，定期進(jìn)行安全教育，時(shí)刻提醒工人注意安全，操作到位，不留死角。同時(shí)施工場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)做好安全措施，做好警示標(biāo)牌的安裝，保證施工人員人身安全。
2.4建立安全長效機(jī)制
安全生產(chǎn)管理不是一項(xiàng)短期工程，而是一項(xiàng)艱巨的、復(fù)雜的、長期的系統(tǒng)性工程。從空間上講，它涉及工程管理的方方面面；從時(shí)間上講，它貫穿于施工生產(chǎn)發(fā)展的全過程。由此可見，安全的長效機(jī)制是何等的重要和必要，建立安全生產(chǎn)長效機(jī)制，不僅是企業(yè)生存發(fā)展的底線，而且是企業(yè)增收創(chuàng)效、發(fā)展壯大的根基。同時(shí)，安全生產(chǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的管理過程，需要長期抓、經(jīng)常抓，因而安全生產(chǎn)長效機(jī)制的建立，決不可能是一成不變、一蹴而就、一勞永逸的，而是一場(chǎng)長期艱苦的持久戰(zhàn)。
2.5加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工管理
施工中，做好設(shè)計(jì)與施工的溝通關(guān)系，施工中各種災(zāi)害事故一般不外乎設(shè)計(jì)、施工、管理這三個(gè)因素。在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，設(shè)計(jì)前期更做好相關(guān)的資料調(diào)查工作，保證前期資料搜集全面，為主體設(shè)計(jì)提供全面的參數(shù)。
3信息化安全管理手段
21世紀(jì)的今天，互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)已經(jīng)是生活生產(chǎn)中必不可少的工具，利用好信息化智能工具，提高安全管理的水平和質(zhì)量。
3.1現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控
視頻影像監(jiān)控被廣泛運(yùn)用與現(xiàn)在各大施工場(chǎng)地內(nèi)，視頻監(jiān)控可以直觀的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工情況、形象進(jìn)度、施工質(zhì)量，借助于視頻手段，可以對(duì)隧道內(nèi)施工進(jìn)行更有效的管理，對(duì)于盾構(gòu)隧道，這種暗挖隧道，人員長期在隧道內(nèi)工作，監(jiān)控能夠看清井下人數(shù)與人員情況，如發(fā)現(xiàn)井下環(huán)境異常，及時(shí)疏散井下工人，保障生命財(cái)產(chǎn)安全，降低事故率。對(duì)隧道項(xiàng)目重點(diǎn)環(huán)節(jié)和部位，單獨(dú)設(shè)置攝像機(jī)，記錄下施工情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種問題。同時(shí)需做好影像資料的留存工作，如果施工中出現(xiàn)重大安全事故或隱患，可以通過留存的視頻尋找問題、解決問題。
3.2設(shè)備儀器監(jiān)控
可以通過設(shè)備儀器監(jiān)控實(shí)時(shí)反映隧道內(nèi)空氣情況、溫度、濕度。除了對(duì)隧道內(nèi)的工作環(huán)境做監(jiān)控，對(duì)于結(jié)構(gòu)和地質(zhì)情況的監(jiān)控也十分重要。結(jié)構(gòu)監(jiān)控就是采用先進(jìn)的精密儀器，對(duì)隧道各個(gè)點(diǎn)位的受力、傾斜情況做監(jiān)測(cè)，由此來分析隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)[2]，為隧道施工提供安全保障。很多盾構(gòu)隧道與房屋距離較近，在監(jiān)控隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)參數(shù)以外，對(duì)近距離的房屋也應(yīng)做好變形沉降監(jiān)控。此外，在施工過程中，準(zhǔn)確及時(shí)的地質(zhì)預(yù)報(bào)直接影響工程的安全性，因地質(zhì)層不穩(wěn)定造成的安全事故也數(shù)不勝數(shù)。在施工中加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)情況的監(jiān)測(cè)，采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)[4]，也是為施工安全提供有力保障的措施之一。
3.3人員管理系統(tǒng)
對(duì)于盾構(gòu)隧道施工，人員管理無疑是施工管理的重點(diǎn)。前期，施工人員報(bào)道后，對(duì)施工人員進(jìn)行信息錄入，發(fā)放安全帽及相關(guān)護(hù)具，每個(gè)安全帽上應(yīng)帶有與其身份信息一致的定位裝置，在工區(qū)入口，應(yīng)識(shí)別相應(yīng)裝置進(jìn)場(chǎng)。對(duì)盾構(gòu)工及隧道內(nèi)施工人員，下井前，設(shè)置面部識(shí)別進(jìn)入系統(tǒng)，層層把關(guān)，加強(qiáng)對(duì)井下工作人員的管理。電腦系統(tǒng)中要時(shí)刻關(guān)注工區(qū)內(nèi)的人員數(shù)量，尤其是井下人員數(shù)量，關(guān)注每個(gè)人員的動(dòng)向，如出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。采用該種管理系統(tǒng)，可以加強(qiáng)人員管理的工作質(zhì)量，保障施工人員安全。
3.4BIM技術(shù)
BIM（BuildingInformationModeling）是通過軟件將工程各類基礎(chǔ)信息錄入其中，構(gòu)建三維模型，檢驗(yàn)各專業(yè)在工程中的不同空間位置，校驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙和工程的可操作性，是一種較為先進(jìn)的信息化管理手段。在我國，已有不少工程采用該技術(shù)，此外，如前海新區(qū)、雄安新區(qū)的開發(fā)，也采用了BIM技術(shù)，為將來的城市管理提供幫助。在盾構(gòu)隧道建設(shè)中，通過建立基坑圍護(hù)、主體結(jié)構(gòu)、盾構(gòu)工程、機(jī)電、綜合管線、景觀綠化等模型，可以對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行整體把控，結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，制定建模標(biāo)準(zhǔn)和流程，配置應(yīng)用環(huán)境[5]，分析工程設(shè)計(jì)施工安全性。包括在建立模型后，可以直接統(tǒng)計(jì)出施工用料數(shù)量，對(duì)于成本控制十分有利，方便管理人員進(jìn)行管理。BIM技術(shù)可以滿足現(xiàn)代市政工程設(shè)計(jì)施工的基本要求，從項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、工程施工到運(yùn)行維護(hù)，進(jìn)行全周期監(jiān)管。此外，還能夠提供高質(zhì)量、全方位、規(guī)范化的參數(shù)信息。
4總結(jié)
城市化進(jìn)程的加快讓城市對(duì)地下空間的需求也加大，盾構(gòu)隧道施工也被廣泛利用。在隧道安全管理中，要充分做好安全管理工作，做好制度的編排，讓安全管理滲透入每一個(gè)環(huán)節(jié)中，同時(shí)，利用先進(jìn)的信息化技術(shù)，提高安全管理的水平和效率，讓安全覆蓋方方面面。
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作者:盧遇安 單位:杭州運(yùn)河集團(tuán)建設(shè)管理有限公司