新疆某水工隧洞TBM施工安全及其管理措施

杨建明

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 隧洞工程概况

某引水隧洞全长30.69km，上游6.5km长洞段采用钻爆法施工，下游24.19km长洞段采用全断面双护盾TBM自隧洞出口向上游掘进。TBM施工段设计开挖直径为6.79m，预制钢筋混凝土管片衬砌结构，管片宽1.6m，厚28cm，衬砌后内径6.0m。

2 TBM设备及施工工序

2.1 TBM设备

本工程采用的TBM主机由德国制造，辅助及配套设备主要由国内制造。TBM主机按功能可分为刀盘、盾体区域、驱动、前进、管片安装机、超前钻探、皮带输送机、管片天车、液压机组及液压回路、循环水路、压缩气体系统、电气等组成部分。TBM按系统分为开挖系统、前进系统、卸料系统、安全系统和管片安装机。辅助设备有:超前钻机、自动导向系统、瓦斯探测系统等。后配套主要由台车及其台车上的双线轨道、组合道岔、卸料小车等组成。后配套辅助设备有:管片天车及材料运输系统、除尘系统、二次通风系统、压缩空气系统、供水系统、排水系统、注浆系统、豆砾石充填系统等。

2.2 TBM施工主要工序

隧洞TBM施工主要由开挖、运输(材料、出渣)、管片衬砌、豆砾石回填和水泥灌浆、TBM日常维护(检修)等工序组成。

3 TBM施工安全

3.1 环境安全

3.1.1 作业环境

(1)场地:必须保持场地的干净、清洁，避免跌倒造成的伤害。对可能造成滑落危险的部件以及工具必须远离车道、安全通道和工作面。

(2)照明:灯光照明必须符合要求。

(3)噪音:根据有关规定，工作区域的噪音值不允许超过85Db/A。

(4)粉尘:隧洞气流最低必须达到0.3－0.5m/s。TBM施工时，始终用二台大功率供风机向洞内送风，提供新鲜空气。

(5)有害气体:经施工期的定期观测，洞内瓦斯气含量为零;氡气射线远远低于限定值111Bq/m3。

3.1.2 作业区域

(1)主机区域:刀盘TBM工作时，刀盘处于旋转状态，靠近将产生危险和伤害。管片安装区域管片安装时，禁止非作业人员进入此工作区域;

(2)后配套区域:安全通道必须保持畅通无阻和清洁。要清除杂物和泥泞，以防人员绊倒、滑倒而产生伤害。不得在安全通道上方悬挂物件，及时清理二层工作平台的零散物件和通道周围可能的易坠物，以防发生坠落伤害。二层工作平台是回填豆砾石、灌水泥浆以及2#以后皮带机的主要工作区域。

(3)皮带输送机区域:本工程TBM设备皮带输送机由主机皮带机、1#和2#皮带机组成。皮带输送机运距长，工作人员不得将手、身体和衣物靠近皮带机，否则将会有人员掉入、被夹或扯挂产生危险和伤害。一方面是在皮带机的主要部位上设置防护罩，其次，未设防护的部位，在运行过程中严禁人员横跨或踏踩。检修皮带机时必须停机、锁定，才能维修。

3.2 TBM系统安全和设备安全

3.2.1 电力系统

隧洞内TBM主机采用20kv高压(电缆)供电、一般设备和照明采用常压(220～380v)供电。电缆防护及其绝缘性，变电柜、开头灯具及保护柜的保护、仪表和VMT主控屏显示参数的可靠性等即电力系统的安全性至关重要，一旦发生过流、漏电、短路、触电等事故，将对施工设备和施工人员造成极大的危害。

3.2.2 液压系统

TBM主机的掘进和前进主要靠液压系统控制，因此，液压系统是TBM设备的核心之一。有爆炸性地漏油可以导致系统损坏和人员伤亡事故，液压系统故障可能导致电源故障和火灾;由于液压油高温、高压，一旦泄漏，将对人员产生灼烫、撞击等伤害。

3.2.3 供水系统

TBM运行期间要连续地通过供水系统供应冷却水，缺水将造成设备的损坏，要经常性检查管路的畅通、水位的变化和水质的稳定性。供水管道要随着TBM前进而延伸，管道延长时，机体和隧洞壁上的闸阀必须关闭。供水管道是有压的，减压后才可安装新管道，否则，打开被加压的供水管道或管道破损将造成设备损坏和对人员伤害。

3.2.4 供风和压缩空气系统

供风系统是向施工隧洞补充新鲜空气的设备，其控制点是风量、风速和风筒的完好性。TBM施工期间，豆砾石是通过压缩空气回填到管片与岩(土)洞壁之间的。压缩空气系统的危险性在于压缩气体管道是加压的，打开被加压的压缩空气管道、管道破损、灌注管口无意对着人、高压气流和飞出的豆砾可能对人员造成伤害。压缩空气泵及管路必须保持良好状态。打开管道前或拆卸前管道必须减压到安全状态，灌注管口不得对人。

3.2.5 通讯系统

通讯系统是隧洞TBM施工安全生产管理的主控系统之一。线路是否畅通、能否快速报警呼救、信号系统的有效性等是通讯系统安全性控制重点。

3.3 安全设备

3.3.1 紧急停车开关

本工程使用的TBM设备，其不同类型的钥匙开关和维护开关都安装在TBM控制面板上，且机器的自动保护系统安全性极佳，出现异常状态，自动保护系统即启动工作。

3.3.2 警示灯、警告汽笛

TBM管片安装机和主机皮带机输送机开始工作前，即闪烁警示灯，鸣响警告汽笛，提示人员注意安全。

3.3.3 灭火器

在TBM机头、操作控制室及机尾分别放置了若干适应不同火种的灭火器，以满足防火的需要。灭火器应置于人员及可能发生火灾区域的中间，它们应容易取放，通道应不被堵塞，装在托架上的灭火器应该不需工具就能取下。

3.3.4 有害气体测量装置

鉴于本工程的地质预报，在主机固定部位安装了瓦斯测量设备，超过极限值时会发出信号;在主机前部，设置了氡气监测装置，安全员每天若干次进行数据观测。

3.4 安全防护和作业安全

3.4.1 安全防护

在护盾区域和后配套区域作业人员，要采取的防护有:听力保护、安全帽、防护手套、防护服、安全鞋。在TBM区域作业，要求作业人员禁带火种，衣服必须紧身，松散的领带末端应塞进去，长发必须戴发网，严禁穿拖鞋和高跟鞋，禁止佩戴首饰(包括戒指)，作业时必须穿戴防护装备和防护服(不得穿化纤服装)，高空作业，必须使用安全绳和安全系统保护，必须遵守作业规程和TBM操作相关的安全规定。

3.4.2 作业安全

(1)TBM操作。操作手必须亲自检查是否有人进入刀盘和刀盘驱动的危险区域。刀盘操作前，要进行安全检查，并且在启动前要提前10s开启警报和警灯。掘进期间的危险主要是撑靴和TBM部件相对位移而产生的危险、刀盘或护盾之间相对位移而产生的危险以及推进油缸、设备支架及其上部结构之间相对位移而产生的危险。管片安装前，要对管片抓手进行检查，看是否磨损现象;管片安装时，禁止其他人员在管片安装区域停留;未安装时，管片安装上持有管片时不能悬空，必须放下。

(2)吊装运输。管片吊运前，要检查天车的稳定性和安全性，防止管片天车抓卡不稳而管片坠落伤及人员和设备;吊运过程中，严禁在吊运的管片下部有人;要经常检查管片管片天车的刹车性能，这也是安全隐患最大的地方;在管片吊运过程中，喂片机上严禁有人。豆砾石罐(斗)从小火车豆砾石罐车吊到支架过程中要注意支架的稳定性，注意电动吊葫芦的安全性。

(3)小火车运输。小火车是隧洞TBM施工的主要危险源。小火车作业安全包括:运行调度的规范性，信号、指挥的准确性，小火车机头的良好状态，司机的状态、素质和规范操作，小火车的运行速度、小火车轨道沿线的安全状态(轨道的平整性及轨道范围的安全性)等。要规范运行调度和信号控制，加强小火车司机的管理，提高驾驶技术水平和安全责任心;严禁回填灌注人员和TBM施工人员在洞内轨道上行走，后配套台车上的作业人员要避让小火车。

(4)卡机处理。TBM施工由于塌顶、岩体卸荷或收敛变形造成卡机，通常采用化灌、水泥浆灌注、打旁洞等施工方法进行处理。进入现场的人员必须佩戴和正确使用安全防护用具，不稳定的洞顶和洞壁必须及时支护，保证通风安全，制定防火措施。工程技术人员在布置生产任务时，应同时进行技术和安全交底，专职安全员要在现场，查险情、隐患，发现问题立即请示汇报及时研究解决，及时监测有害气体浓度变化情况，一旦发现有害气体浓度超标，立即疏散人员迅速撤离现场。

4 TBM施工安全生产管理

4.1 建设单位的安全管理

鉴于TBM设备的系统性、作业工种的多样性、施工环境的复杂性以及地质条件的特殊性，建设管理单位始终将TBM施工安全管理放在各项工作的首位。首先，从设备采购，就坚持选择具有高安全性的双护盾机型;其次，在设计方案上，采取安全可靠的设计;再次，严格按照建设工程管理程序，坚持不懈地通过监理督促、强化承包商的TBM施工安全管理，包括监理机构的现场管理和监督承包商完善安全组织机构、规章制度和管理措施等。建设单位应明确TBM安全管理要点、抓关键环节和重要部位，实行三级安全管理;实行监理机构TBM施工安全旬报和承包商的危险源控制月报告制度;对于现场的问题以安全问题三联单的形式下发监理，要求承包商现场整改等措施。

4.2 监理单位的安全管理

监理单位主要在如下方面进行TBM施工安全监督管理:督促承包商及时处理现场的各种机械设备、施工作业和安全问题;对需要建设单位和承包商解决的各种问题提出合理化建议;现场监理在进行人员、设备、质量检查的同时，进行安全检查，内容有:小火车运输、供风除尘、掘进操作、管片吊装、皮带出渣、灌注系统、安全通道、安全防护、环境检测、消防设施、安全检查、事故情况及环境卫生等，及时记录现场问题，督促施工单位进行整改。

4.3 施工单位的安全管理

施工单位的TBM施工安全管理主要体现在组织机构、施工组织设计、制度管理等主要方面。组织机构施工单位建立安全领导小组和组织机构，配备专职安全副经理，设置安全处，配备足够的TBM施工专职安全员及兼职安全员。施工单位强化安全生产管理，重视制度建设，从安全生产管理职责、综合安全管理制度、安全技术管理制度、其它安全管理制度几方面建立安全生产管理制度。技术和安全交底施工单位随着施工的进展及时编制分部、分项工程安全技术交底文件，对作业人员进行分部、分项工程安全技术交底和工种安全操作规程交底。

危险源控制根据建设单位要求，每月自检，提交危险源控制报告，按高度危险、显著危险和可能危险分别进行整改。对重大事故隐患和突出的问题整改紧抓不放，把责任落实到人，隐患不消除不放过，对查出的事故隐患，下发隐患整改通知单，责成专人负责整改。

5 结语

安全生产管理是一个体系，TBM施工安全生产管理具有其特殊性和复杂性。经过本工程近几年的TBM施工安全生产管理实践，经过深入学习和不断摸索，对TBM施工安全有了初步的认识，并从建管、监理、施工三个层面进行TBM施工安全管理。在此过程中，无重伤以上安全事故发生，实践证明，本工程TBM施工安全生产管理，效果显著。

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