顶管施工安全风险及管理措施

何自敬

（中交二航局成都城市建设工程有限公司，四川 成都 610000）

1 顶管施工原理及类型

在顶管施工的过程中，需要利用人工或者机械相配合的方式进行管材前端的土体挖掘作业，根据实际管材的口径和形状进行空腔挖掘，再通过顶进装置将管材推进空腔内。该作业形式不断循环，直至全部将管材推进设计的区域内。

从类型上看，可以根据顶管施工的掘进方式将其分为人工顶管及机械顶管两种类型,如图1、图2所示。人工顶管主要利用人工凿除的方式进行土体挖掘，而机械顶管则完全依赖机械机头。另外，在机械顶管施工领域又可以根据不同的顶进机械工作原理将其划分为气压平衡式、土压平衡式及泥水平衡式三种类型。施工方法和施工机械的选择需要根据不同的施工环境、地质条件、水文因素、施工成本、施工工期以及安全风险评估等多种因素进行综合考虑。整体顶管的施工流程分为前期的工作井施工以及后期的顶管施工，接收井的施工需要将施工工程划分为不同的施工段，施工段主要的作用是便于挖掘机械、顶进设备、顶管以及人员等进行安排布置。而在顶管施工过程中，又分为土体开挖、运输以及顶进作业。

图1 人工顶管

2 顶管施工工程案例

图2 机械顶管

为了进一步强化文章论述的重点内容，使其具备科学性，文章以成都市雁栖湖生态示范段项目、梓州大道南延线项目文创10路截污干管顶管工程作为工程案例展开分析。该项目呈东西走向，标准路幅为25.0m，截污干管中心线距离道路中心线9.0m，埋深6.824～20.243m，管内底高程一般介于443.625～444.899m，坡度为1.5‰，由东向西接入规划污水管。管道总长1083m，管径为1000～1400mm，埋深为6.824～20.243m，管道覆土超过6m，采用顶管施工工艺，顶管井基坑深度为8.802～22.215m。

根据相关规定，该工程顶管工作井基坑深度超过5m，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，采用逆作法施工，安全等级为一级。

3 顶管施工过程中常见的安全风险

3.1 水文、地质条件影响

根据钻探资料，该工程施工范围内地下水主要为孔隙水、基岩裂隙水两大类。地下水主要由大气降水、周边地表水及部分地下水补给。水位埋深位于现状地面以下0.40～12.10m，高程450.74～458.70m，水位埋深变化差7.96m，地下水位年变幅约为2.0～3.0m。该工程管道主要处于基岩中，岩性为泥岩、砂岩，以中风化为主，部分地段为强风化，富水性弱～中等，施工中局部会存在较大的渗漏水，需加强止水和防排水措施。工作井需穿过人工填土层、冲洪积层及坡残积层，卵石分布地段地下水较丰富，可能产生较大的渗漏水；强风化及部分中风化泥岩、砂岩地段，因风化裂隙、构造裂隙及层理较发育，可能产生较大的渗漏水。

3.2 深基坑影响

由于顶管施工的埋深通常较大，因此大部分的工作井以深基坑为主，这就要求在工作井施工的过程中必须及时有效落实支护措施，避免基坑出现坍塌情况。另外，在工作井施工完成之后，还需要严格控制工作井口临边防护设施的质量和井口材料、土方的堆放管理，并且确保人员上下爬梯稳固。一旦相关防护设施设置不规范，就有可能出现高空坠物等安全事故。

3.3 既有建构筑物、管线影响

施工前要调查清楚施工范围内既有建筑和管线的分布情况，并根据建筑设施的结构形式、位置等相关参数来制订针对性的加固方案。若未能探明周边既有构筑物或管线的实际情况，未能有效落实相关施工措施，则在施工过程中一旦出现顶进方向与构筑物相互影响的情况，就有可能出现构筑物开裂、垮塌或管线破坏等问题。

3.4 有毒有害气体影响

由于顶管施工区域受不同地层的影响，因此顶管施工过程中可能会穿越腐殖质层、淤泥层等，而这些常年存在于地下结构中的腐殖质层极有可能存在大量的有毒气体，若在施工过程中未能结合实际情况进行有毒有害气体检测，未能有效落实受限空间作业各项管控要求，作业环境的通风效果不佳，则极有可能发生中毒或窒息问题。

3.5 主观因素影响

主观因素主要是由作业人员导致的。当前基础设施不完善，施工队伍的水平和素质参差不齐，大部分施工人员可能对安全生产工作不重视或认识不准确，施工企业又未能及时开展安全意识培训以及施工技术交底工作，在实际的施工中很容易出现违章操作或者安全防护措施落实不到位的问题，进而进一步导致生产安全事故的发生。

4 顶管施工过程中的安全管控措施

4.1 构建安全保障体系

成立以项目经理为组长的安全生产领导小组，设立专职安全管理组织机构，逐级明确各岗位安全生产责任制。顶管施工前必须制订专项施工方案，并组织召开专家论证会对专项方案进行论证。开展安全教育培训和安全技术交底工作，让施工人员熟练掌握本工种的安全技术措施、操作规程和应急措施。

表1 主要技术风险分析及对策表

4.2 制订完善的安全技术措施

根据上文论述可知，在顶管施工的过程中可能会受到客观地质结构以及多种因素的影响，为了进一步完善技术安全保障体系，要在既有施工风险因素基础上进行针对性的分析。该工程率先通过施工现场地质勘测及施工环境既有风险因素分析，将主要技术风险及对策进行整合，如表1所示，并针对性地制定了解决措施。

5 结束语

综上所述，顶管施工本身会受到客观地理环境的影响，加之施工主体的质量无法集中管控，在实际的施工中便可能存在较多的安全隐患，为此要在技术安全保障体系的基础上进行安全防控，并坚持将安全管理工作做到位，利用安全教育进行主观意识培训，通过人员组织结构的调整来提升施工安全质量，如此才能使顶管施工得到基础保障，同时为整体工程的开展和应用奠定基础。