向家坝水电站地下引水发电系统工程施工重大危险源控制

唐生怀

(中国水利水电第七工程局有限公司,四川成都 610081)

1 引 言

从安全生产的角度出发,危险源是指可能造成人员伤害、疾病、财产损失、作业环境破坏或其他损失的根源或状态,亦指携有可失控能量的载体。为了对危险源进行分级管理,防止重大事故的发生,有关方面提出了重大危险源的概念。我国《重大危险源标准》GB8218-2000和《安全生产法》第九十六条的解释是:重大危险源是指长期地或临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品,且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元(包括场所和设施)。笔者在文中所指的“施工重大危险源”是指施工生产场所、设备、设施及危险物品的使用、存储、搬运、加工存在的潜在的可能发生较大人身伤害和机械设备事故的情况及因素。

水利水电工程,尤其是大型地下引水发电系统工程,因其固有的施工特性,施工现场危险源众多,若技术措施、组织措施不到位,危险源或重大危险源失控,易演变成事故,会造成人员伤害及财产损失。如何在安全、有序、受控的状态下进行施工作业,危险源控制是重点和难点。笔者在文中以向家坝水电站右岸地下引水发电系统工程施工重大危险源控制为例,介绍了危险源控制采取的措施,与同行们探讨。

2 工程概况与特点

2.1 工程概况

向家坝水电站是金沙江梯级开发中的最后一

个梯级,位于四川省与云南省交界处的金沙江下游河段,坝址左岸下距四川省宜宾县的安边镇 4 km、宜宾市 33km,右岸下距云南省的水富县城1.5km。工程开发任务以发电为主,同时改善航运条件,兼顾防洪、灌溉并具有拦沙和对溪洛渡水电站进行反调节等综合作用。工程枢纽建筑物主要由混凝土重力挡水坝、左岸坝后厂房、右岸地下引水发电系统及左岸河中垂直升船机等组成。发电厂房分设于右岸地下和左岸坝后,各装机 4台,单机容量均为 750MW。

2.2 工程特点

由中国水电七局向家坝施工局(以下简称施工局)承建的右岸地下引水发电系统土建及金属结构安装工程具有五个世界之最:地下厂房跨度最大(岩锚梁以上开挖宽度为 33.4m)、地下厂房开挖高度最高(主机间总高度为 88.2m)、引水洞开挖直径最大(直径为 16.3m)、引水洞压力钢管直径最大(直径为 14.4m)、最大变顶高尾水洞(尾水洞出口断面为城门洞型:宽 ×高 =24.3m×38.15m)。

该工程地质条件及水文地质条件复杂,岩层产状较平缓,层间软弱夹层及节理裂隙比较发育,地下水比较复杂且渗透性不均一;同时,部分软弱夹层穿过洞顶部且含煤,煤层厚度不稳定,一般为薄至极薄层状,或呈透镜状煤脉分布,有民间开采历史。工程具有以下特点:点多面广、战线长,开挖高度高;体型复杂,洞室纵横及空间交叉,爆破作业相互影响大;工期紧,施工人员多,施工设备多,施工强度高;通风散烟困难;该工程属库内式地下厂房,地下水丰富;洞与洞之间岩柱厚度较薄,施工过程围岩稳定问题突出;薄层状岩层发育以及岩层产状不利,易形成不稳定块体等。工程危险源众多,安全问题突出,施工安全风险大。

3 危险源辨识与评价

危险因素(源)的辨识与控制是安全生产工作的主要内容,是预防重特大事故发生的重要手段和措施,是一项根据实际情况不断进行动态管理的活动。在工程开工之初,依据《危险源辨识、风险评价与控制程序》、《危险源辨识风险评价与控制》等文件,结合施工局实际情况,在危险因素(源)调查的基础上,采用作业条件危险性评价法,组织开展了危险因素(源)辨识、风险评价并建立了相应的清单,共辨识出 2611条职业健康安全危害因素,从中评出 1027条三级以上(含三级)重要职业健康安全风险因素。具体分布情况见表 1。

表 1 重要执业健康安全风险分布情况一览表

4 施工重大危险源控制

4.1 施工重大危险源排查

按照行业有关规定,水电工程施工重大危险源范畴主要有:门机、塔机等大型起重设备;5t以上油库;乙炔瓶、氧气瓶储存间;高度 10m以上、载重 0.5t(载人 2人以上)临时提升吊笼;高度10m以上,面积 10m2以上排架、平台、栈桥;大型载人车辆;瓦斯及有害气体;爆破施工;大型高边坡和基坑施工;大型高处临空施工;大型地下工程施工;竖井斜井和地质复杂的隧洞施工;大型管道、闸门安装;泥石流地段施工;汛期水上施工或水面以下施工;6kV以上高压电气线路;其它重要设施的施工。

根据上述辨识与评价结果,结合工程特点和施工组织设计进行分析,根据施工重大危险源范畴,通过科学客观的分析,本标工程截止目前所列出的施工重大危险源主要有 20个(表 2)。

表 2 施工重大危险源分级表

4.2 施工重大危险源的评估与分级

对已确定的施工重大危险源,施工局根据其发生事故后的性质和可能造成的人身伤害和损失程度进行了危险程度评估,按表 2所列四种危险等级进行分级控制,具体项目见表 3。

4.3 施工重大危险源的控制

对于现实存在的施工重大危险源,施工局通过技术措施、组织措施进行控制。技术措施主要是针对每一重大危险源编制专项控制措施、应急救援预案等进行控制,通过仪器进行监测;组织措施主要是采取教育培训、安全检查、组织人员进行监控等。

4.3.1 施工重大危险源的监控内容及方式

对于施工重大危险源监控管理按分级监控的方式进行。一级、二级施工重大危险源由施工局直接进行监控管理,相关责任部门和单位按分管范围对重大危险源进行具体的监控工作,三级、四级重大危险源由施工局所属各单位进行监控管理。

(1)具体监控内容:危险源处于正常监控状态;是否发生过险情预兆以及险情预兆的性质和程度,是否继续发展及频次;危险源是否已解除,何时解除,是因何种原因而解除;危险源释放情况(即:危险源演变成事故但未造成人员伤亡和设备损失),释放时间性质及程度;危险源演变发生事故,事故性质及事故所造成的损失程度等。

(2)施工局采取的具体监控方式:通过人员监视、检查、设备观测监视、安全防护设施防护;定期评估分析危险源的状态变化情况和演变情况,建立了比较完善的监控台账;对于特殊环境、季节性、高危险作业时段等,进行盯岗盯班监控;发生险情预兆时,及时发布下达预警报告,采取紧急应对措施;划定警戒区域,设置安全警示标识,安排人员值班警戒;发现紧急情况及时果断地组织施工人员、设备设施有步骤、有计划地撤离。

表 3 施工重大危险源项目监控状态表

4.3.2 几个施工重大危险源的具体控制措施

(1)工程安全监测控制。对于地下主厂房、主变室、进水口边坡等部位的监控采取了观测仪器进行施工期安全监测与永久监测相结合的形式,已开展的施工期安全监测项目主要有:围岩收敛、地下水出水点观测、开挖边坡变形监测、地基变形监测、围岩与结构缝结合监测、支护结构应力与变形监测等项目。施工期安全监测仪器主要安装情况见表 4。经过对监测结果进行分析,地下洞室群及边坡总体处于稳定状态。

(2)地下洞室不良地质段的处理。尾支尾扩因施工方案及设计变更,该部位施工通道密集,上下通道之间岩层厚度较薄(如:4#施工支洞顶部与 1#尾扩 I层底板实测厚度只有 6m,不足 1倍洞径);加之该部位出露二级夹层 JC2-4,夹层及影响带岩体类别为 IV-V类,围岩缓倾角薄层状岩层发育,与长大陡倾角节理裂隙组合,形成不稳定块体,工程安全隐患较大。对此,业主、设计、监理、施工局四方组织召开专题会进行分析、讨论,施工局编制了专项施工方案和施工专项安全措施指导该部位的加固处理。施工过程中,施工局采取了及时跟进支护(锚索、锚杆、喷混凝土);及时组织设备、人员清除危石;对危险部位及时设置安全警示牌、警戒线和人员进行监控;加密布置监测点加强监测;施工局及工区领导、安全人员对该部位进行重点巡查、重点监控等。

表 4 施工期安全监测仪器安装情况统计表

(3)进水口开口线处的倒悬体及卸荷体处理。进水口边坡上游 450～384m高程,倒悬体长度约 75m,其中分布在进水口边坡设计开挖范围内的倒悬体约 55m。根据地质资料及上游侧边坡开挖出露的实际地质情况,该部位结构面节理裂隙发育,节理面间均充填有次生泥质,岩石完整性差,呈上大、下小、座落在一组软弱破碎夹层上,加之受爆破振动及日晒雨淋等气候因素的影响,顺河向节理发育加剧,卸荷倒悬体直接威胁到下部施工的安全及河道通航安全。为消除隐患,经业主、设计、监理、施工局四方现场确定,施工局编制了专项处理方案并报监理工程师审批后实施。通过开挖卸荷、锚索 +锚杆 +网喷混凝土 +锚筋桩、钢筋混凝土护壁桩及护壁墙进行处理,施工中加强了对该部位的监控力度,雨天不允许上排架施工,从而确保了该部位的工程安全和施工安全。具体参数如下 :

①开挖方量约 3.9万 m3;

②锚索 72束。具体参数:L=30.0m,N=1500kN;

③锚杆 3952根。具体参数:φ28,L=9.0m@2.0m×2.0m,梅花型布置;

④锚筋桩 21根。具体参数:中下部布置三排锚筋桩,418m高程布置一排 6～8束 3φ32L=6.0m@1.5m;420m高程及 422m高程各布置一排 6～8束 3φ32L=9.0m@1.5m;

⑤网喷混凝土具体参数:钢筋网 φ6.5@20 cm×20cm,计 33.35t;喷混凝土 C25,δ=12cm,计1360m3;

⑥护壁混凝土 280m3。

(4)火工材料的管理控制。施工局制定了专项管理措施,通过加强过程控制和监管,防止了重特大爆破事故的发生和火工材料的流失:火工材料由施工局统一进行领退,采用专用防爆运输车运输;对于起爆器材,施工局在洞内设置了一个火工材料临时存放点,由设备物资部派人(经爆破作业培训合格后)24h由专人看守,各开挖单位在爆破作业前到临时存放点领取,对于未用完的及时退回并建立相关台账;洞室开挖爆破由施工局技术部进行专项爆破设计,涉爆单位按照设计药量填写领药单,并经生产部、质量部、安全部现场管理人员签字后,涉爆单位到物资部领取火工材料。

(5)对 10m及其以上施工排架的控制。施工区排架由取得了相应资质的人员按照监理工程师审批的施工方案进行搭设;在排架搭设和使用过程中,安排专人对施工过程进行监控。排架搭设完成后,由西北监理中心、施工局安全部和排架搭设单位联合进行验收,确认合格后方可使用。

(6)电缆竖井开挖控制。施工前,由地方质监部门对龙门架及提升系统进行了验收鉴定,并组织监理、业主对龙门架提升系统进行了验收;在电缆竖井施工过程中,施工局安全部安排了一名专职安全员负责监管,每天对龙门架及提升系统通过安全检查表的形式进行联合检查,经检查合格并经安全人员、片区管理员、协作队伍当班负责人、安全监护员及卷扬机操作手联合签字后方可下井施工。

(7)对低瓦斯隧洞的控制。采取作业单位定时进行瓦斯检测(2h检测一次)及一炮三检、施工局安全部巡查检测的方式进行控制。从检测情况看,在 2008年 8月四层排水廊道左交叉段发现瓦斯超过 0.3%,施工局及时采取了以下措施:一是立即撤出施工人员;二是将照明线路改为铠装电缆;三是设置局部风机以加强通风;四是提前形成通风竖井及排水竖井;五是在以上四项完成后才能继续施工,在施工过程加强检测频次,确保施工安全。

5 取得的效果

通过对施工重大危险源采取上述控制措施,在施工过程中取得了比较好的效果,安全生产形势处于受控状态。

6 结 语

对于重大危险源,国家对工业重大危险源有专门的标准和规定,而对于水电水利工程施工重大危险源还是空白,各级人员对重大危险源在认识上还有一些差距。施工重大危险源的监控是安全生产工作的重中之重,是预防重特大事故发生的有效手段,各监控单位必须对施工重大危险源进行严格的监控,以防止重特大事故的发生。针对本工程而言,还需从以下方面进行完善和补充:

(1)通过各类教育培训活动,提高各级人员对于施工重大危险源危险性、危害性的认识;

(2)施工重大危险源的过程监控及日常监控记录需进一步完善,应针对特定的施工重大危险源制定专门的监控表格,比如:竖井开挖施工可从卷扬系统验收、开工前安全检查、下井前安全检查、井口安全监护检查、井内安全监护检查、开挖过程安全检查、开挖单元安全检查、开挖完工安全检查等方面制定专门的检查表,组织专人进行检查记录,有效实施过程控制;

(3)开展应急培训及演练(包括功能演练、桌面演练、全面演练),提高各级人员的应急处置及救援能力。

[1] 郑根保.水电工程施工安全技术[M].北京:中国三峡出版社,1997.

[2] 水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册第二卷:施工技术[M],北京.中国水利水电出版社,1997.

[3] 吴宗之,高进东.重大危险源辨识与控制[M].北京:.冶金工业出版社,2001.

[4] 全国注册安全工程师执业资格考试辅导教材编审委员会.安全生产管理知识[M].北京:煤碳工业出版社,2005.