港珠澳大桥岛隧工程施工安全风险与控制措施

2014-02-11戚政伟胡昌炳

铁道建筑 2014年6期

关键词：管节航道基坑

戚政伟，胡昌炳

(中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司，湖北武汉 430050)

1 安全风险和控制方法

1.1 安全风险的概念

根据《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南(试行)》，工程安全风险的定义是指工程安全事故发生的可能性及其损失的组合。其损失包括任何潜在的或外在的负面影响或不利后果，如人员伤亡、经济损失、工期延误、环境影响或其他损失等。

1.2 安全风险评估工作的进展

根据港珠澳大桥主体工程初步设计阶段安全风险评估结果，隧道工程、人工岛工程和桥梁工程在建设条件、结构方案、施工技术和运营管理等方面都存在有较高的风险。大桥建设单位也重点开展了港珠澳大桥主体工程土建施工设计阶段安全风险评估工作，侧重于工程设计、施工和运营阶段的安全风险评估。通过选定评估方法和分析手段，对安全风险和危险源进行分级，取得一定成果。

港珠澳大桥岛隧工程设计施工总承包单位开展了对施工安全风险的评估，并编制完成了《港珠澳大桥岛隧工程施工安全风险评估报告(A版)》，对实际施工有一定的指导意义。

1.3 本文的目的和意义

本文根据港珠澳岛隧工程施工进展及实际情况，主要对施工阶段重点施工内容的安全风险进行分析，通过运用安全风险控制3E原则，即从工程技术、教育、强制管理三方面分析，提出防止安全事故发生的控制措施。

通过对施工安全风险的来源和途径进行预测、识别、分析和评估，采用各种控制措施来充实并修订安全风险应对策略。并在实施过程中不断检查、修正，促使工程项目不断完善重大安全风险管控机制，保障安全管理工作良性循环并持续提高。

1.4 安全风险的控制方法(3E原则)

根据事故致因理论，造成人的不安全行为和物的不安全状态的主要原因有:技术原因、教育原因、身体和态度原因、管理原因。针对这些原因，可以采取三种防止对策，即工程技术对策，教育对策和强制管理对策，即所谓的3E原则。

1)Engineering——工程技术。运用工程技术手段消除不安全因素，实现生产工艺、机械设备等生产条件的安全。

2)Education——教育。利用各种形式的教育和训练，使职工树立“安全第一”的思想，掌握安全生产所必须的知识和技能。

3)Enforcement——强制。借助于规章制度、法规等必要的行政乃至法律的手段约束人们的行为。

2 岛隧工程施工安全风险及控制措施

2.1 沉管预制厂出坞口航道水下炸礁

2.1.1 施工概况

沉管预制厂深坞坞口出坞航道最大宽度为242 m，底部跨度为160 m，设计底高程为－14.4 m。施工内容主要为水下炸礁、水下疏浚，水下炸礁危险性最大。水下炸礁采用分层分块逐层爆破，爆破采用水下钻孔爆破的方式，水下炸礁总量约14.81万m3。

2.1.2 主要安全风险

1)爆破区紧邻深坞坞口，最近距离约20 m，爆破会对坞墩及坞门有影响。

2)爆破区南北两侧为牛头岛高边坡，爆破会造成山体滑坡、碎石滚落。

3)爆破区距榕树头航道800 m，爆破作业水下冲击波影响距离达1 500 m，将会影响大量往返客船。

4)爆破区处于中华白海豚保护区附近，爆破对中华白海豚会造成伤害。

5)爆破物品管理不当引起的火灾或爆炸事故。

2.1.3 控制措施

1)技术措施:①采用光面爆破。距离坞口底板15～20 m内采用光面爆破，南北侧高边坡也采用光面爆破，通过有效控制周边眼炸药的爆破作用，形成平整的开挖面，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定。②采取控制爆破方式。通过控制爆炸能量和爆破规模，有效地控制爆破声响、飞石、震动、破坏区域、冲击波等有害效应等对周围环境的影响。③监测边坡稳定性。在爆破过程中，在边坡上设置检测点，设置纵横竖三向振动传感器，同时，在南北边坡上埋设沉降、位移观测点进行观测。④坞门与坞墩保护。坞门沉箱和坞墩及底板之间的缝隙不能够有石渣嵌入，保护方式之一是在坞门沉箱与底板之间的缝隙填塞棉絮;二是坞门与坞墩之间的缝隙，先采用泡沫板进行浅层防护，再吊挂铁丝网及安全网。

2)教育措施:①中华白海豚保护上岗培训。②水下炸礁安全技术交底。③严格按水下炸礁方案施工。

3)强制措施:①审查爆破企业资质、爆破作业人员资质、爆破船舶资料以及其他持证上岗人员资质。②每次爆破前，以“声墙驱赶法”对中华白海豚等海洋生物采取保护性驱赶，观豚员连续观察海域5 min以上未发现中华白海豚方可爆破。③强制执行建设单位爆破作业许可证审批制度。④爆破火工品由专人负责、专车运输、专人看守，炸药、雷管分库存放，严禁烟火和明火照明。领用和清点做到专账记录，杜绝火工品流失。⑤发布航行通(警)告，让客船及其他船舶在本工程爆破时段避开本工程施工水域。同时，安排警戒船提醒，防止渔船误闯入施工水域。

2.2 沉管管节出坞浮运、沉放安装

2.2.1 施工概况

港珠澳大桥岛隧工程沉管管节安装施工的主要过程包括浮运、沉放安装两个阶段。沉管浮运主要包括出坞、浮运、转向区转向、系泊等内容，浮运航道总长约12 km，基槽内浮运最大距离约3 km，每节管节浮运有3次航道转换。管节浮运过程中受风力、潮汐、洋流、波浪等海洋环境影响，安全风险最大，对气象作业窗口的要求非常高。沉管的安装主要包括二次舾装、沉放对接、舾装件拆除、最终接头等内容，其中水下沉放对接最为关键。

2.2.2 主要安全风险

1)坞口、航道施工区水域狭窄，管节尺寸大，气象、海况复杂。流向与基槽垂直，水流力较大。

2)岛隧工程施工水域主要有伶仃航道、铜鼓航道、榕树头航道和龙鼓西航道等，同时，在该水域还布设有多条通道和高速客船推荐航线。据不完全统计，该水域每天来往的各类船舶达4 000艘次以上，年通航量达150多万艘次，通航安全风险大。

3)海上拖带时需8艘拖轮同时配合作业，一致性要求高，协同作业难度大。

4)由于海水重度的异常变化，可能造成管节沉放就位后的上浮风险。

5)管节在安装施工过程中，可能造成止水失控的安全风险。

2.2.3 控制措施

1)技术措施:①为避免沉管安装船与坞门墩或坞口航道岸坡碰撞，出坞前检查安装船绞车系统、电力系统、舾装件安装、远程控制系统等是否正常，工况是否良好，严格执行出坞步骤，按流程施工。②通过对水流力、风荷载和波浪力的计算，在总体气象窗口限制条件下选择出坞、浮运、系泊气象窗口。③建立完整的沉管安装决策执行体系，在浮运当月小潮汛前72 h召开管节浮运、安装决策会议。④加大管节沉放期间的抗上浮安全系数，即抗浮系数由原设计的1.01～1.02加大到1.05。⑤施工期间，防止止水失控，保证前端3道端封门不得开启。

2)教育措施:①进行管节正式浮运前的演练，熟悉沉管浮运线路及浮运操纵，调试检查浮运软件运行情况，演练航道转向、回旋水域转向和应急作业过程中的拖轮配合等。②明确人员分工及岗位职责。

3)强制措施:①每节管节出坞前根据出坞当天的潮流情况，提前24 h通知海事局和交管中心，并申请航道封航。②施工期间需要进行多次航道转换，由海事部门统一协调指挥，进行航道航路调整。③管节浮运过程中由海事沿途做好引航和护航等工作。

2.3 人工岛岛内深基坑开挖

2.3.1 施工概况

人工岛内软基加固效果满足设计要求后，为了后序沉管对接暗埋段施工，需要进行岛内卸载开挖。东、西人工岛开挖分两个阶段，并按开挖阶段进行1∶1.5坡比放坡护坡，东人工岛开挖总工程量为17.8万m3，西人工岛开挖总工程量10.98万m3(不包含西小岛)。

2.3.2 主要安全风险

1)基坑坍塌。

2)高处临边防护不及时，易引发高坠事故。

2.3.3 控制措施

1)技术措施:①通过埋设监测仪器，掌握基坑开挖过程边坡位移情况及基坑水位变化情况，从而防止基坑护坡结构失稳破坏和坑底发生突涌，保障基坑的安全稳定。水位监测主要是监测地下水位的变化过程，检验降水效果，防止发生坑底突涌。②做好边坡“截水”、“排水”处理，边坡与临时道路之间部分采用混凝土封闭。主要通过降水井进行水位观测和降水，确保水位低于坡脚。沿着钢圆筒内侧边缘线设置截水坎，在护坡完成后，坡脚设置排水沟、集水井和泄水孔。③测量岛内水位，若水位高于－12 m则需利用降水井降水。④基坑顶部边缘挖土开始以后，在基坑四周设置防护栏杆。

2)教育措施:做好安全技术交底，严格按开挖方案施工。

3)强制措施:①定期进行深基坑监测工作，做好数据分析，监测基坑内水位变化不得超出允许值，基坑底部隆起不超出设计允许范围。②做好预防、预警，定时观察基坑附近船舶航行状况、基坑安全状态、宽榫槽使用情况。

2.4 西人工岛现浇暗埋段施工

2.4.1 施工概况

港珠澳大桥岛隧工程通过设置东、西人工岛以实现桥隧转换，西人工岛岛上段分为减光段、敞开段、暗埋段(包括止推段)，其中现浇暗埋段是人工岛与预制沉管隧道对接，完成岛隧转换的过渡段。

2.4.2 主要安全风险

1)模板支架坍塌。

2)高空交叉作业频繁，容易导致高空坠物。

3)外海孤岛内高温高湿可能导致的中暑、猝死等。

4)暗埋段、止推段端头止水结构范围广、类型多，安全风险大。

2.4.3 控制措施

1)技术措施:①采用新型承插型盘扣式钢管支架，保证施工支架结构的强度、刚度和稳定性。②西小岛内暗埋段完成后，对止推段、止水墙扶壁、钢圆筒进行检测监控，做好灌水试验。

2)教育措施:①落实人员个体防护安全措施。②严格执行起重作业安全操作规程。

3)强制措施:①按《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》(JGJ 231—2010)验收要求，为保证承插型盘扣式钢管模板支架整体搭设质量，采取分阶段检查及验收的措施，保证了各个施工阶段支架的安全使用。②错开高温时段作业，做好防暑降温工作，设置岛上医务室，专职医师坐诊。

2.5 隧道管节内舾装件拆除施工

2.5.1 施工概况

隧道管节内舾装件拆除施工主要分五大部分:管节端封门拆除、压载水箱拆除、管系拆除、管节OMEGA止水带安装和钢剪力键安装。其中以管节钢端封门拆除危险性最大，钢端封门是实现暗埋段与止推段之间以及沉管管节接头之间封闭水密的临时辅助安装设施。为防止对钢端封门母材的损害，实现钢端封门重复利用，拆除方式采用碳刨。

2.5.2 主要安全风险

1)受限空间内拆除施工，存在起重伤害和狭窄空间交叉作业潜在的风险。

2)碳刨产生的有毒烟气对作业人员健康的危害。

3)管节内通风不畅，发生人员窒息事故。

2.5.3 控制措施

1)技术措施:①隧道管节内通风，通过安装风机与风管相连，向隧道内送风并置换污风，并及时检测隧道内空气质量。随着管节深度、长度不断加强，通风效果有待进一步评估。②进出的作业人员、施工设备和车辆的射频识别，在出入口电子显示屏显示。

2)教育措施:做好安全技术交底，严格按管内舾装件拆除方案施工。

3)强制措施:①钢端封门拆除时，对裸露的GINA止水带采取严格的保护措施。②作业人员佩戴防毒面具，做好个体防护。建立员工职业健康信息档案，定期进行体检，防止尘肺病。③进入隧道内作业的单位和个人，需提前登记，凭射频识别、穿反光背心进出，门禁管理人员24 h三班制，不得脱岗，严格交接班制度。