浅谈盾构法施工压气作业的风险控制

林军

摘要：本文结合笔者多年的盾构施工经验，通过对盾构法地铁轨道交通建设在软弱地层进行压气作业所可能遇到的危险进行分析，从而提出相应的安全控制措施。

关键词：地铁 盾构施工 压气作业

Abstract: the author discusses many years of shield tunnel construction experience, through the shield law to the rail traffic construction in soft layers YaQi assignments for possible danger is analyzed, and put forward the corresponding security control measures.

Key words: the subway shield tunnel YaQi homework

中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：

地铁轨道交通建设是我国新兴的行业，盾构法施工是地铁建设中最常用的一种施工方法，自问世以几十年以来，以其高效、安全、环保等优点，已被广泛用在水利交通采矿等领域。在施工中,碰到上软下硬不稳定地层或者隧道上方有建筑物是常见的,刀具的检查更换作业十分困难,直接开舱可能造成开挖面坍塌甚至引起地面的沉陷,风险很大;对前方土体进行加固,要耗费较长的时间;从地面向下做竖井到刀盘前方,地面根本没有条件处理。在此条件下,使用人闸进行压气环境下刀具检查和更换作业无疑是最佳的选择。

压气作业是指通过对盾构机土仓内注入压缩空气，使盾构机前端刀盘处与外界土层形成一个密闭的压气空间，以压缩空气为压力介质平衡土层压力、保证土层稳定，使得作业人员能够安全进入稳定压气空间内，进行盾构机刀具的检查及更换工作。作为盾构施工的一种技术措施，压气作业主要的应用优势是当地层不好的情况下安全的进行刀具检查或更换。尽管压气作业有着明显的应用优势，而且这种技术措施在德国、美国、香港等地盾构施工中也已有应用，但由于压气作业本身固有的危险和地下作业的不确定因素多的特点，能真正独立进行压气作业的施工单位并不多。我国目前还没有盾构压气作业相关的技术规范，而该技术又有相当的操作难度，在国内更是没有先例。若操作不当导致作业人员作业时所承受的气压压力急剧变化而又无有经验的医护人员及时进行治疗，导致作业人员患减压病，轻则会身体肿痛，重则会导致瘫痪或生命危险；还有就是由于隧道施工作业面狭小，对压气作业人员的急救措施较难到位；再有就是作为一种新的特种作业行为，社会和行业都未建立健全相关的作业规程和安全防护要求。如何有效防范压气作业中的各种风险，是摆在我们面前的一个难题。

一、盾构法施工中压气作业流程及其危险分析

、土仓加压过程

在确定所需气压值后，把土仓的土快速出空，然后向平面打膨润土将刀盘外界土层密封，最后加入气体，严格控制气压升到所需气压为止。由于作业人员未进入土仓内，这道工序对作业人员无任何危险。

、作业过程

施工人员进入前舱

在即将进仓作业时，可能出现的不安全行为或物的不安全状态有：

（1）用电电压大于12V，特别潮湿的环境下有触电伤害危险；

（2）电气开关布置在仓内，开启时产生电火花，有火灾或爆炸危险；

（3）使用明火、吸烟或动火作业等火源引起火灾或爆炸；

（4）供氧浓度大于23％，有火灾危险；

（5）进仓作业人员穿戴化纤衣物产生静电，有火灾或爆炸危险；

（6）进仓作业人员携带的打火机、火柴有爆炸和火灾的危险；

（7）进仓作业人员未做体检，身体持有有各种呼吸道疾病或高血压等身体病症、疲劳不适等情况仍然进仓作业，有出现疾病的危险；

（8）外伤、酒后或饱餐后一小时内进仓作业，有出现疾病的危险。

前舱、主舱加压

（1）阀门、管路和压力表堵塞或漏气时无法及时有效处理，导致加、减压无法正常操作，有出现疾病的危险；

（2）空压机出现故障无法正常加、减压，导致加、减压无法正常操作，有出现疾病的危险；

（3）加压过程中，在施工人员出现身体不适时仍继续作业，有出现疾病的危险；

（4）加压时，舱内温度升高，使用过的润滑油脂或油料产生油雾和油气，造成空气污染（人体呼吸空气的标准中，油雾和油气的含量以5mg/m3为上限），有中毒和火灾的危险。

开始作业（刀具检查与更换）

（1）进行可能产生火花的作业，如使用风钻钻眼，刀具与仓壁撞击；

（2）身体出现不适应仍坚持作业，没有及时停止作业；

（3）通讯设施出现故障，信号传递出现误解，导致错误操作，有对人员造成伤害的危险；

（4）气体配合比出现不正常（CO、CO2、H2O、油气含量）缺氧，有窒息的危险；

（5）清理承压阀门或管道，被承压液体伤害。

前舱、主舱减压

（1）皮肤与金属或仓壁接触，减压时因挤压和冷刺激造成机体局部脱水饱和；

（2）异常情况发生后，作业人员精神过分紧张，导致氮的脱饱和，造成减压病；

（3）操作人员精神不集中，导致气压递减速度过快，造成作业人员患减压病；

（4）空气膨胀对外做功，温度降低，作业人员容易感冒；

（5）舱门没有封闭严密，主舱无法正常减压，压力突然反弹，导致作业人员出现不适。

、出舱

出舱身体出现异常时没有及时进行治疗处理，导致作业人员出现后遗症。出舱后承担较大强度的体力运动，出现疾病。

人闸示意图

、防范压气作业危险的条件限制

有些公司在防范压气作业各种危险上，可能存在有以下条件的限制和约束：

技术方案上，在国内的盾构法地铁施工中没有压气作业的经验可供借鉴。

组织机构上，没有一支专业队伍，包括从气压操作员、压气环境中的作业人员、医疗监护、后勤保障人员等等。

缺少压气作业中事故处理的应急经验，急救设备和药品是否齐备的未知性。

二风险控制措施

由于压气作业与潜水作业都是承压作业，两者具有许多相似性，所不同的是压力的形式一个是水压，一个是气压。通过与潜水作业相比较，我司在作业人员的选拔、方案编制等方面均参照已经有比较成熟经验的潜水作业规范。具体实施过程如下：

根据《盾构施工压气作业规范》，参照国外的成熟经验及标准，编制专项的压气作业方案

压气作业的选拔与培训

从现有的技术力量中选择身体合格，安全意识比较高，工作积极的员工参加由交通部广州打捞局负责的压气作业理论和实际操作的培训。由于专业知识的限制和以及压气作业医疗监护的重要性，公司特聘用了专门的潜水医生负责现场医疗护理，确保施工人员的安全。

设备检查

整个压力舱在正式使用前必须进行仔细的检查和调试，特别是空压机和人闸的各个部件，确保状态良好。对人闸进行加减压实验，在保证所有过程均正常的情况下，才能开始真正的压气作业。

4、安全技术交底

对进舱作业人员进行专项的安全技术交底，突出强调防火防爆的措施及设备的使用检查和操作的注意事项。

5、医疗护理及后勤保障

由于专业知识的限制和以及压气作业医疗监护的重要性，公司特聘用了专门的潜水医生负责现场医疗护理。

为及时治疗或减缓各种由于压气作业而出现的病症，公司還租赁了高压氧治疗舱并布置在盾构机内随时备用。

搭设临时作业平台和通道，增加作业人员活动的方便性和安全性，避免舱外事故。

在作业人员进舱前，给他们发放扑克牌、报纸等简单的娱乐装备，舱外压气操作人员在加、减压的过程中始终保持与舱内人员的交流，缓解进舱人员的紧张情绪，有助于加、减压的过程的顺利进行。

合理安排人工作业班组的工作时间，保证以24小时外为一个轮换作业周期，每次时间不得超过6小时；对压气作业人员进行生活伙食补助，保证体力和精神的较快恢复，而且必须就近休息，以便在身体出现不适时，可以立即再次进入医疗舱接受治疗；

列出所有压气施工人员的电话清单，并保持通讯畅通。

通过压气作业的多个成功实例的效果来看，通过采取以上防范措施，有效降低了施工中的危险性，保障了人员安全。

参考文献:

[1]刘仁鹏.土压平衡盾构技术综述[J].世界隧道,2000(1):1-7.[2]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社,1997.29-30.[3]日本土木学会.盾构标准规范(盾构篇)及解说[M].朱伟,译.北京:中国建筑工业出版社,2001.38-41.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。