浅谈机械顶管施工安全技术

浅谈机械顶管施工安全技术摘要：本文通过中梁山车辆段DN1200污水迁改顶管工程施工为实例，从施工准备、工作井开挖及顶管机掘进施工，详细阐述了机械顶管施工工艺流程及施工安全技术控制措施，总结施工经验，为类似工程施工提供建议。

关键词：机械顶管；安全；施工；技术

0引言

随着城市建设的快速发展，地下管线越来越多且错综复杂，顶管施工具有占地面积小、噪音小、对地面活动影响低等对周边环境影响小的优点而被广泛应用于地下管线施工。人工顶管因其安全风险高，对地质要求高，适用条件受限等缺点而逐渐被机械顶管取代。

1工程概况

中梁山车辆段DN1200污水迁改工程全长1838m，埋深7.2m～17.2m，除过河段采用明挖施工外，其余均采用岩盘破碎式机械顶管施工。检查井设计采取永临结合，共设工作井10座，接收井13座，顶管施工完成后，将其改建成检查井，共设检查井23座，单侧顶管最长106m。工作井、接收井为圆形结构，内直径分别为6.0m、4.0m，土质地段分别采用厚35㎝、30㎝钢筋砼护壁，岩石段不需护壁支护，井底为钢筋砼封底。

2施工工艺流程及安全控制要点

2.1施工工艺流程

施工准备→测量放样→工作（接收）井施工→顶进设备安装及进洞准备→进洞（顶管机出工作坑）→正常顶进→测量、纠偏→下一节管安装、接口安装→出洞（顶管机进接收坑）→砌检查井→闭水试验→工作井、接收井回填→竣工验收。

2.2施工安全技术控制要点

2.2.1施工准备阶段控制要点

⑴进场后依据建设单位提供的地勘报告等资料，调查掌握基坑开挖及影响范围内的各种管线及地下建筑物现状，如施工年限、使用状况、位置及埋深等信息；标注在施工平面图上，并在现场做好标记；

⑵对资料反映不详或现场不符的，应向规划或产权单位查询，必要时坑探查明现状；

⑶结合调查、坑探等资料，做好施工方案及安全保护措施。

2.2.2工作井（接收井）作业控制要点

⑴开工前编制安全专项施工方案，组织专家论证并完成审批；进行教育培训并考核合格，特殊工种持证上岗；完成安全技术交底等；

⑵在基坑顶四周设截排水沟，护壁锁扣高出原地面30㎝，防止地表水进入基坑；

⑶布置监控量测点，严格按照监测频率进行监测工作。当监测数据出现异常时立即停止施工，待数据稳定或会同相关方制定处治方案后方能进行下步施工；

⑷井口作业区设置两道防护。外层作为作业范围防护，将施工区、碴土及机械设备存放区等分开；内层作为井口防护，采用1.2m高标准防护栏杆。建立人员出入工作井登记制度，非施工人员禁止入内；

⑸设置人员上下爬梯，作业人员必须从规定的通道上下。对深度大于5m的井，设置间距50㎝防护圈，防护圈外挂安全密目网，井口上方设置防坠器，人员上下时将安全带系在防坠器上，确保人员上下安全；

⑹井孔每节开挖深度以1m为宜，循环进行。原则上工作井开挖及支护应连续作业，支护必须按要求边挖边支，下层开挖需等上层护壁砼强度达设计强度80%及以上，护壁接头不宜留在岩石分层、土石分界处；当土层开挖稳定性差时，应根据地质情况缩短开挖分节高度，必要时采取加密钢筋、加厚护壁等，确保施工安全；

⑺挖出的渣土及时运离井口，不得堆放在井口四周2m范围内，施工机具及运输车辆最外着力点距工作井边缘距离不得小于1.5m；

⑻工作（接收）井开挖及作业注意事项：

①下井作业前，需检查井口作业环境及护壁等是否安全。孔口附近严禁堆放机具，人员上下安全爬梯是否牢固；检查提升碴土的吊桶、吊钩、钢丝绳、龙门吊等吊装机具；

②操作人员应戴安全帽，人员上下必须系安全带并固定在防坠器上，井下不得超过2个人作业；

③采用对讲机或摇铃建立井孔上下人员呼应机制，防止井下作业人员发生意外；

④暂停施工时，井口必须将内层防护栏杆进行全封闭；

⑤井内照明采用24V安全电压，灯具须防水和加装保护灯罩；

⑥垂直起吊时应信号明确，井下人员及时避让，确认安全后方能进行作业。吊装时应绑紧系牢，确保不溜脱坠落；

⑦建立领导带班和交接班制度，并做好记录；严禁在没有监护人员的情况下下井作业，且监护人员不得进入井内。

⑧对未进行钢筋砼护壁的岩石段井孔，根据监测数据及观察存在安全隐患或坍塌时，可采取挂防抛网进行井壁的安全防护加固。

⑼遵循“先通风、再检测、后作业”的原则，在作业人员下井作业前半小时，需先向井内送风。严禁未经通风、检测或通风、检测不合格就下井作业。须正确佩戴个人防中毒窒息等防护用品，在醒目处设置警戒区和警示标志。过程中应加强通风管理，定时进行有毒气体检测，以每2小时监测一次为宜，监测数据变化明显时应加大监测频率。作业中断超过30分钟应重新进行监测分析，对可能释放有害物质的受限或密闭空间，应连续监测，情况异常时立即停止作业并撤离人员，经对现场处理并取得分析合格后方可恢复作业。

⑽对地下水位进行监测，遇地下水位较高时，采取管井降水和明排降水相结合的降水措施，使工作井达到安全作业要求。

2.2.3进出洞及顶进控制要点

⑴进洞时要防止井外的泥水大量涌入井内，以防塌方和流砂，须做好洞口止水环节。先在预埋钢盒上焊接钢套环（法兰），然后在套环上安装25㎜厚橡胶法兰，用10㎜厚钢压板通过M20螺栓压紧。当发现有地下水和泥砂流入工作井内时，可收紧橡胶法兰和压板上的螺栓，达到止水效果。

⑵顶管机出洞前，当地质较差时，在顶管机到达接收井前，需对洞口土体进行注浆加固，防止顶管机出洞后水土沿工具管与井圈之间的建筑空隙涌入接收井内。加固范围宜为洞口前5m，洞口四周距管道外侧2～3m。

⑶顶管机出洞时，在接收井护壁破坏后应迅速、连续顶进管节，缩短出洞时间。顶管机整体出洞后把机头和混凝土管节尽快分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。

⑷项进施工过程中注意事项：

①顶进时遵循“先挖后顶，随挖随顶”的原则。当顶管机停止工作时，须防止泥水从土层或洞口及其它地方流失，尤其是在进洞段更应防止洞口止水圈漏水；

②顶进中，注意观察地下水压力、泥水仓水压力的变化，确保挖掘面的平衡稳定；

③顶进中，要常检查泥水浓度和相对密度是否正常，注意进排泥泵的流量及压力是否正常。防止排泥泵的排量过小而造成排泥管淤泥堵塞现象；

④顶进完成后，对管节上的压浆孔进行封堵；每段完成后及时压浆处理；

⑤顶进阻力过大时，在管节外壁与土体之间注入触变泥浆，形成泥浆套，减少管节外壁与围岩之间的摩擦阻力。

⑸进入检修时，要求进入管道前须先停止主机作业，带压管道须进行卸压，由专职操作人员负责盯控监控画，随时掌握检修人员在管道内工作状况，确保主机不被意外启动。同时对管道内空气进行检测并保持连续通风，检修人员必须佩戴防毒面具携带对讲机，在管道口的监护人员监护下才允许进入到管道内；

⑹严格信息化施工，动态管理。施工过程中及时收集监测数据，用监测数据来指导现场施工生产。

3结束语

本顶管工程及工作井开挖均属超过一定规模危险性较大分部分项工程，其施工安全是项目管控的重难点。目前通过上述保障措施及施工过程中强化信息化管理，该工程已顺利实施完成，实现了安全零事故的目标。在条件具备的