浅谈供热管道顶管工程安全措施

孙浩

（太原市第二热力有限责任公司，山西 太原 030000）

机械顶管施工法是不同于传统开挖的管道埋设施工技术，在施工过程中，尽量去减少开挖，所以此种方法的使用，能有效较少传统开挖技术所产生的大量土方，节约施工用地。简单来说，其主要施工就是在地下工作坑内，借助顶进设备的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管子逐渐顶入土中，并将阻挡管道向前顶进的土壤，从管内用人工或机械挖出。完成一节管子顶入土层之后，再放置第二根管子，如此依次形成目标管道。目前，顶管施工主要包括对顶法、对拉法、中继法、后顶法、牵引法、深覆土减摩顶进法等。

顶管法施工属于暗挖工程属于危险性较大的分部分项工程，在施工过程中存在一定的风险，如何保证顶管施工的安全是摆在施工面前的一道难题。

1 工程概况

供热管道沉井顶管工程穿越西干渠、滨河西路，东西走向，顶管管径为D2000mm，顶管为两道，每道长约60m，在顶管沿线设工作井、接收井各1座，工作井深为7.35m，接收井深为8.8m。工作井、接收井采用钢筋混凝土沉井，工作井：方形，内径10*8m，壁厚下层1000mm、中层900mm、上层500mm，刃脚1.8m；接收井：方形，内径10*6m，壁厚下层1000mm、中层900mm、上层500mm，刃脚1.8m。顶管施工工艺，顶管采用泥水平衡顶管工艺，DN2000mm砼管，每节2m。

2 周边环境调查及危险源识别

顶管穿越西干渠、滨河西路，滨河西路为南北走向，滨河西路车辆较多，为防止扰动路面基础沉降、塌陷，管顶埋深需和路面保证足够安全距离，管径的2.5倍 （6m），管顶距西干渠渠底为2m。顶管平面、剖面图见图1。

图1 顶管平面、剖面图

顶管施工危险源是在生产过程中可能对生命财产造成损失的不安定因为，在施工过程中的危险源种类繁多，也非常复杂，它们在施工过程中造成的危害程度不同，根据危害因素、可能导致的危害以及危险源等级。对危害源种类进行了划分，见表1。

表1 危险源种类划分

3 施工安全保证措施

3.1 组织保证措施

遵守国家相关的安全生产的法律法规，在施工过程中做好施工现场的安全施工操作和防范，制定安全可行的施工方案，避免施工的发生。

抓好安全教育，对参建职工进行岗前安全培训，合格后持证上岗，并在施工过程中坚持定期进行安全技术教育，每日由班长或安全员进行班前交底，详细介绍生产过程中应该注意的事项和具体操作要求，确保生产过程的安全。

实行安全生产岗位责任制和逐级负责制，明确责任，层层负责，把安全工作落实到每个人。

施工现场做到布局合理，场地平整，机械设备安置牢固，材料堆放整齐，用电设备安装出点保护，为安全生产创造良好的环境。施工现场设置醒目的安全标语和安全警示标识。施工便道稳定，并设置必要防护。

3.2 安全技术措施

3.2.1 井周回填及雨季排水

为避免施工期间，因降水地表水倒流入沉井内，沉井下沉完毕后，对沉井井壁采用砖砌墙砌高，高出地面30cm，并及时对井壁四周进行回填。四周设置挡水坝，采用编织袋装土进行堆码：宽50cm、高50cm，长度按现场工程量确定。在井两侧和施工便道两侧修筑排水渠，排水渠宽70cm、深50cm，积水沿排水渠流出。

竖井井底设置一个100*100*100cm集水坑，竖井内水由工作面流向竖井井集水坑，再用潜水泵排出地面。

3.2.2 井周临边防护和爬梯

防护栏由上、下两道栏杆、栏杆柱和防护网构成，上、下两道栏杆离地距离分别为1.2m和0.6m，栏杆柱间距1.5～2.0m。

为保证沉井、顶管施工安全，需在井内设爬梯、井四周做临边防护，爬梯采用20@500mm钢筋。

3.3 管材堆放场地、吊车支腿、施工便道地基处理

为防止顶管设备及管材存放导致井周边路面下沉，需将工作井外侧周边4m宽度范围内进行硬化处理：铺设30cm碎石加20cmC20砼；吊车站位处 （距沉井外壁15m范围即15m*15m范围）采用30cm碎石基础，20cm砼处理，以防止吊车工作时造成基础破坏，形成安全隐患，确保吊装顺利进行；进管材、机械设备的施工便道采用30cm（宽6m）碎石基础；待施工完成后恢复原貌。

3.4 西干渠围堰、截流、抽水施工

西干渠内有大量积水，且顶管区域地层为砂层，顶管管顶距西干渠底为2m，为防止西干渠内积水、流沙涌入管道内，导致西干渠渠底沉降、塌陷，确保顶管施工和质量，需在顶管区域西干渠上游、下游进行围堰、截留，并对顶管区域西干渠内积水进行抽排。

3.5 顶管照明、通风

管内施工采用带网罩的36V安全电压的照明灯。照明线要采用绝缘胶线。所用的强电、弱电的线缆应固定悬挂在管道内，严禁随意敷设。

在管道内施工时，应保持良好的空气质量，在施工过程中需通过机械排风把混浊的空气从管道内排出，再把新鲜空气送入管道内在管内设置200PVC通风管道，随着管段的顶管面逐增风管，向管内输送新鲜空气，保证管道内有足够的新鲜空气。通风目的是排除有害气体，送入氧气，保持一个良好的通风环境。

同时为保证空气环境满足人员操作的需要，施工人员都佩带气体检测仪器，检测各种可能的有害气体含量和氧气含量，当不达标准时，仪器报警，停止施工，加大通风量，当空气质量满足施工时再继续施工作业。

为防止有毒气体进入造成人员损伤，必须保证管内的通风顺畅，做到专人值班和守护。保持管内和管外的联系，必要时配备相应的通讯设备。

3.6 减阻措施

本段工程顶管施工采用注浆和在管材外壁涂刷工业石蜡工艺进行减阻，同时在工作井洞口设有黄油出口容器，使混凝土管在进入土层时外表面覆盖一层黄油，进一步减少管节与土体的摩擦阻力。

3.7 浆液置换

顶管完成后，砼管外壁和土体存有空隙，为防止路面基础不均匀沉降引起管道变形、脱节，施工完毕后进行浆液置换，通过套管顶部预留的注浆孔，利用高压注浆泵把膨润土泥浆用水泥浆液置换，确保套管周边土壤的密实。

3.8 监控监测措施

监测内容包括沉井、路面沉降等。顶管上方地表类别为二级：地面最大沉降量≤0.006H，且≤50mm。工作坑监测等级为二级，沉井执行基坑围护结构设计标准值：地面最大沉降量≤0.003H，且≤2.5mm。

3.8.1 监测点布置

1）沉井监测点布置。工作坑的每个角处布点，每个工作坑设置四个监测点；2）路面监测点布置。顶管下穿路面，每间距5m对称布设观测点。观测点采用道钉埋设，以便每天能观察到沉降点的沉降情况，控制在-30mm～+10mm的沉降量，见图2。

图2 监测点平面布置图

3.8.2 监测手段 （见表2）

表2 监测手段

3.8.3 监测频率和监测记录 （见表3）

表3 监测频率和监测记录

3.9 用电安全技术措施

现场没有施工用电，且施工标段跨距较远，电缆敷设费用比使用发电机费用较高，故使用发电机供电，50KW生活沉井施工用电，200KW顶管施工用电。

1）施工暂设的输电线路必须按规定架设，不得在架空输电线路下立支架，在特殊环境下敷设强电线缆时，需征得供电部门的同意，架设的高度应按照相关规定执行。

2）不得使用不符合要求的线缆和闸箱，闸箱应具备防雨防潮的功能，总配电箱必须加上灵敏的漏电保护功能，并做好接地保护，保护零线和工作零线应分开设置。

3）停止作业时，应拉闸断电、箱门加锁、箱内无杂物。

4）存在安全隐患的灯具严禁用于井内，井内一般使用低电压的安全灯具，其架设高度不低于2.5m，附近不准存放易燃物，灯具、线缆与支架之间应绝缘良好，并设置接地保护。通常井内照明安全电压为36V，管内潮湿环境下，安全电压不高于12V。

5）各种电器设备采用的线缆都不得采用金属丝，应采用绝缘线良好的材质固定在金属体上，导线应无破损、老化等现象。

6）顶管操作机动平台的人员应培训后固定专人作业，严禁非机电人员擅自动用机电设备。

7）长距离顶管作业，管内设备的电源必须用完好无损的橡套缆线，同时，要有可靠的防触电安全措施；缆线的敷设每节管均应固定牢固，有防止电缆脱落和人、机碰伤的措施，电缆接头处应绝缘良好，有保护措施；机头部分和中继间电器设备的照明电压应采用不大于36V的安全电压，配电箱按纽盒等必须有良好的密封性能。

8）平时及施工过程中都应加强机械设备的检查及保养，机电设备的检查及保养应由专业人员操作，特别注意用电安全，防止电负荷超载。

9）顶管井的电器设备拆除后，要及时进行维修，新的顶管工作井，电器设备安装前，应对其进行检查和摇测绝缘等工作，确认良好好，方可安装使用，严禁安装使用不符合安全规定的电器设备。

3.10 起重机吊装构件安全技术措施

1）起重机设备的操作需要持有相关证件的专业人员上岗操作，严禁疲劳操作和无证操作。

2）施工现场必须佩戴安全帽，同时正确使用相关的劳动保护用品。

3）吊装前，做好安全技术交底工作。

4）起重机严禁超过本机额定起重量工作。

5）起重机使用需要具备相应的使用环境，有以下情况发生时紧张起吊作业：①信号不清时；②重量不明时；③所吊重物离开吊点有一段距离需斜拉时；④所吊重物超过起重机的起重能力时；⑤重物捆绑不牢及起吊后不稳时；⑥露天作业遇有六级以上大风及大雾等恶劣天气时；⑦钢丝绳严重磨损，出现断股时。

6）起重机指挥人员工作要求：①指挥手势要清晰，信号要明确；②起吊作业时，应注意检查捆绑是否牢固，起吊重心要精准、起吊要平稳，起吊过程中不许起吊物品产生扭、弯、曲、斜等现象。

7）吊装作业范围内，拉设警示绳，挂设警示牌，专职安全员进行监管，无关人员严禁入内。

8）装卸车应选择平坦、坚实的路面为装卸地点。

4 结语

顶管施工是非开挖施工的一种，属于危险性较大的分部分项工程，具有多种危险源的存在，容易造成人员伤亡和经济损失。为了加强本工程的安全管理，保证良好的安全环境，给工程施工创造出一个良好的条件，保障人身和财产的安全，针对不同的危险源给出了解决问题的相应措施，确保顶管施工安全。