顶管施工技术安全管理管控要点综合分析

顶管施工技术安全管理管控要点综合分析

穆青 张锐 浦波伊 陈博轩  杨坤

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司 成都 610041

摘要: 施工安全管理是为了确保工人安全、建筑施工质量而采取的一些列管理措施。随着非开挖式的管道施工技术的成熟，顶管施工在市政基础设置、道路建设及水利工程中具有广泛的应用，可进行归纳总结形成具备该类施工特点的安全管理思路。我们基于对顶管施工的工作流程、工艺工法、施工环境等方面的考虑，从安全管理的视角来综合探讨了顶管施工过程中的安全管控要点，安全管理思路以供借鉴。

关键词：顶管施工；安全管理；市政工程；水利工程

1引言

顶管施工作为一种非开挖铺设技术，在市政、水利、道路工程中铺设管道得以广泛应用，相对于开挖技术—明挖沟槽，顶管施工基本不受限于地表人类生产活动、房屋道路设施等环境因素，也可以在各类管道设施交叉的环境下正常开展工程建设。在人口密集的城镇范围内施工，顶管施工可以明显地减小对人们生产、生活的干扰，同时又能不破坏管道途径的原始生态结构，符合环保施工的要求[1]。

安全工作以施工工艺为前提，不同的顶管施工工艺所对应的安全管控措施存在不同。机械顶管施工具有高效、低事故风险的特点，但是其应用仅限于地质条件较好的情况，面对复杂地质情况，容易偶遇孤石出现“机头抱死”卡bug，而人工顶管施工即可应对复杂地质的情况，相应的问题迎刃而解，但是人工顶管施工的安全风险系数较高，安全管控便成为重中之重[2]。二者的安全管控有着共同之处，均涉及工作井（接收井）开挖、顶管施工作业、检查井修建的施工作业流程，存在高处作业、有限空间作业等安全风险管控。亦有所不同，对于机械顶管施工，对机械设备的安全管理是重点，人工顶管施工的顶管施工是靠人工开挖掌子面，涉及到的人身安全是施工作业安全风险管控的要点。

本文首先根据顶管施工的主要工作流程梳理了相应的安全管理措施，然后根据不同顶管施工工艺的差异总结了安全管控的不同之处，最后对本文阐述的安全管理思路做总结，供顶管施工作业安全管理工作借鉴。

2顶管施工流程与安全管理措施

对顶管施工的安全事故致因机理分析，从环境因素、人员因素、材料与设备因素、技术因素五个方面构建顶管施工安全影响因素体系，该体系可为顶管施工的安全管理提供借鉴参考[3]。本节遵循顶管施工流程，在此基础上梳理和强调了顶管施工中的安全管理措施，具体如下：

（1）施工准备阶段。该阶段的工作重点是熟悉工程、安全策划。根据工程主要内容、收集的地质和水文条件、测量放线以及地下管线调查工作来制定安全技术方案，便于后期施工安全管理和安全技术交底。

（2）人、材、机进场。该阶段需要对新近入场的工人做好安全教育，重点培训工人掌握高处作业、有限空间、机械伤害的安全操作规范，然后涉及到入场机械设备包括材料运输设备、挖机设备、等以及用电设备是否满足安全规范，收集相关人员、机械的资质材料并审核，组织入场验收，做好安全技术交底工作。

（3）场地布置。材料入场时，应先关注场地的合理布置，如吊装材料时应与高压电线保持安全距离，以及重点关注材料的卸载、堆码是否安全，组织安全人员进行旁站监督。

（4）工作井（接收井）开挖及支护。开挖的方式多采用沉井开挖，支护方式通常采用分层逆作护壁。由于是垂直开挖，与放坡开挖不同，需要关注地下土质或岩层或地下水的变化，及时支护以防止坑壁出现坍塌。在开挖深度超过2m时，作为深基坑工程，应对井口及时做临边防护以防止高处坠落或物体打击。如果存在其他管线时，应防止挖断或者挖伤管线。在设置工作井爬梯时，须保证爬梯牢实可靠，设置护笼，安装防坠器，工人严格佩戴五点式安全带上下爬梯。另外，开挖的土方需及时清理，防止堆积过多、过高影响井壁。在开挖深度达到要求时，在竖井底部设立集水坑及时排水，防止积水过多软化井底影响后期的顶管作业。

（5）顶管顶进施工。顶进施工是顶管施工的核心环节，在该阶段，最易发生坍塌、中毒及窒息、起重伤害、物体打击、触电、高处坠落等事故。在进行安全管理时，应做好安全交底工作。在顶管的掌子面开挖过程中，应密切关注顶管的顶进速度，做到随挖随顶，严格按照施工要求进行作业。顶管管道施工属于有限空间作业，应密切关注洞内的空气质量，做好通风工作，定时监测洞内的有毒气体含量，工人进入管道施工时，应佩戴防毒面罩，避免出现工人中毒或昏厥，另外需备好氧气瓶、安全绳等应急物品，做好应急预备工作，也可以通过开展有限空间作业应急演练来提高工人的安全意识，梳理项目部的应急流程。

（6）各管节接缝处理。在顶进工作完成后需处理各管节之间的接缝，涉及的安全问题与顶管顶进工作类似，存在有限空间作业，高处作业等风险。如果在嵌缝过程中用到化学止水材料，极易出现中毒事故，须严格佩戴防毒面具。如遇事故发生，应做好应急措施，切忌盲目施救。

（7）检查井施工。顶管顶进完成后，将对工作井（接收井）做浇筑收口制作检查井，一般采用混凝土浇筑，在此过程中，存在的安全问题与模板安装、混凝土浇筑相关，也需要注意高处作业、交叉作业等防坠、防物体打击的工作。在井室内，须设置安全网防坠。

（8）勾头及回填。该阶段属于顶管施工的收尾阶段。需注意机械伤害、高处坠落、触电、坍塌等安全风险，土石方回填时应关注混凝土壁的状态，严格安全四周均匀、对称回填的方式进行，防止受力不均影响检查井壁的质量，在夯实的过程中，会用到打夯机，操作人员需穿戴绝缘手套和绝缘鞋。

（9）竣工验收。在下井验收质量时，相关工作人员需严格佩戴安全装备上下检查井，在工作前，应对管道内进行通风处理，待气体监测合格后，方可下井检查，并按照有限空间作业要求进行安全防护。

3不同施工工艺下顶管施工的安全管控要点差异

顶管法根据管前端掘进方式差异，可将顶管施工大致分为机械顶管施工（图1）和人工顶管施工（图2）两大类：机械顶管施工顾名思义，用顶管机开挖掌子面；人工顶管施工是指人工用钻机开凿掌子面。

图1 机械顶管施工示意图

图2 人工顶管施工示意图

机械顶管和人工顶管的区别主要在于开凿掌子面的差异，在安全管理方面侧重点不同。机械顶管施工安全重点是维护顶进机的机械免受损坏，需加强机械的维护工作以及及时关注掌子面的地层变化以防机头抱死；人工顶管施工安全重点关注掌子面施工工人的人身安全，需要加强有限空间作业，及时顶进顶管防止掌子面坍塌，一般机械顶管施工在机头抱死后容易造成周边地层扰动、变形和地面坍塌，而人工顶管可通过对地层周边采用注浆治水措施，安全性能较好[4]。

4总结

顶管施工技术能适应城镇化地下管道错综、不破坏地表建筑、地质环境复杂等情况，在城市更新、市政配套基础建设、水利管网建设中发挥了重要的作用，同时也符合当下环保施工的要求。本文综合分析了顶管施工安全管理要点，安全管理思路可以为顶管施工安全所借鉴。

【参考文献】

[1]韩显达.水利工程建设中顶管施工技术的应用研究[J].地下水,2022,44(05):270-272.

[2]程庆阳.复杂地质条件下顶管施工效率及影响因素研究[J].智能城市,2020,6(03):176-177.

[3]张勇,霍江涛.长距离输水管道顶管施工安全事故致因机理[J].工程经济,2022,32(04):61-68.

[4]刘才平,杨圆,段景尧等.淤泥质地层人工顶管锚索处理施工技术[J].云南水力发电,2021,37(12):194-200.