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盾构施工安全事故案例分析研究

摘 要:分析了盾构隧道施工风险诱因及机理,并对国内近 5 年盾构施工中出现的安全事故案例进行了统计,按事故发生类型进行了分类,并通过事故案例及现阶段盾构施工行业存在的共性问题进行了分析总结,提出了施工及管理方面的经验亮点及建议,可为从事盾构风险管理人员提供一定的借鉴。
  目前,应用于我国基础设施建设中的各式盾构机数量在 1 600 台以上。在盾构施工中除其自身具有多种优势外,安全管理问题仍为不可忽视的重要因素,如盾构机操作、状态监测及落实、盾构掘进参数管理、掘进技术管理、开挖换刀管理、盾尾刷管理、备品备件管理和盾构停机管理、施工组织及应急预案制定、设备选型等,如果管理不到位,就会埋下安全隐患,甚至危及人员的生命安全和财产损失。
1 盾构施工安全风险机理
1. 1 盾构施工风险诱因
  在风险的识别和分类中,还必须考虑危险事件发生的一般因素。 例如:
  1)运用技术的复杂性和成熟性;
  2)有害地质和地下水;
  3)技术上或是管理上的缺陷;
  4)人为因素;
  5)缺乏足够的交流与合作;
  6)单个事件的发生对工程无太大影响,但是几个事件一起发生便会造成危险。
1. 2 盾构施工的主要风险
  盾构施工的主要风险有:地质预报准 确性、盾构机适应性和可靠性、盾构进出洞施工、开挖面失稳、盾尾密封失效、在软硬不均且差异性较大的地层施工、较大的地层损失及不均匀沉降引发其他事故、开挖面有障碍物影响出渣及造成刀具磨损、瓦斯等有害气体、隧道上浮及轴线偏差、联络通道施工、轨道运输及垂直吊装。
1. 3 盾构施工安全风险管理政策性文件
  盾构施工主要发展于地铁工程,目前除 GB 50446—2017《盾构法隧道施工及验收规范》外,我国还没有针对盾构施工安全方面的专业性规范,一般是从地铁工程或隧道工程施工中予以借鉴。 经统计,我国地铁工程施工安全相关政策性文件和规范有表 1 中所列的几种。 我国地铁工程安全风险管理发展历程见表 1。

2 近 5 年我国盾构施工安全事故案例(见表 2)
2. 1 案例总结
  笔者通过对我国近 5 年发生的盾构施工过程中安全事故的统计,得到 16 条案例信息,并将其分为一、二类事故类型。
2. 2 盾构施工事故照片(见图 1)
3 现阶段盾构施工中的共性问题
3. 1 设备管理制度方面
  1)项目部对集团公司、子分公司发布的管理制度、办法不清楚,导致集团及子分公司相关要求不能得到
贯彻和落实。
  2)项目部制定的机械设备管理制度覆盖面不全,无法实现对进场施工设备全过程管理。
  3)制度要求与现场管理脱节,管理要求与现场实际操作脱轨。
  4)关键岗位职责不明确。 如盾构主司机、值班工程师、测量工程师、工班长和生产副经理、技术负责人等主要岗位职责分工不清,多级审核未落实。 如案例 3 就是测量工程师和技术负责人未认真复核而造成的。
3. 2 设备现场管理方面
  1)设备进场验收评估资料不齐全,特别是自有设备的调拨,无设备履历和进场评估验收资料。
  2)设备的操作、维护和巡检要求不完善,检查不细致、安全措施不到位。 如:钢丝绳日检和断丝记录缺失、钢丝绳合格证没有存档;龙门吊行程限位器失效、开关损坏,端头限位器没有固定等。
  3)特种设备管理不到位,如储气罐安全阀没有定期检测,储气罐做为压力容器未列入特种设备台账。
  4)现场施工设备存在带病作业现象,油水检测台账不齐全、检测资料不完整。
  5)盾构掘进参数记录不详实,掘进参数警戒值不明确。
3. 3 技术管理方面
  1)专项方案台账缺失,专项方案和技术交底脱节,技术交底不齐全,针对性、操作性差。 如盾构项目缺少土仓压力、出渣方量的参数交底。
  2)刀盘、回转接头螺栓紧固、始发架安装 无验收记录,盾尾刷焊接和验收资料不齐全,尾刷焊接和洞门密封安装技术交底缺失等。
3. 4 基础资料管理方面
  1)基础资料管理薄弱,人员素质和数量不能满足管理要求。
  2)台账管理不到位,设备租赁台账、特种设备台账不完整,不能及时进行更新。自有设备台账填写不规范,与现场实际不符。
  3)计划管理薄弱,设备维保、巡检计划流于形式;计划编制缺少针对性,不能满足进场设备实际需要。
3. 5 施工组织管理方面
  工期目标值发生较大改变、施工设计图发生重大变更、地质勘察不到位、现场施工环境和条件发生重大变化时未及时对实施的施工组织设计进行调整。 案例 1 就是由于对地质情况未进行有效的勘察、未提前做出技术准备所发生的。
3. 6 培训与教育方面
  1)培训计划过于笼统,不能按时间、专业 或工种进行分解。
  2)三级安全教育内容不完整,不能对各岗位进行有针对性的技术交底。
3. 7 安全风险管控方面
  1)重要危险源辨识未及时更新,应急预 案、措施不全;没有盾构下穿既有线、下穿河道的应急预案;应急预案不完善,事故应急处理措施缺乏针对性。
  2)应急物资配备不齐全,未按月进行检查。 应急物资清单与部分现场物资储备数量不对应。
  3)日常安全检查未落实到位,如案例 2 就是由于日常管理不到位,施工人员乘坐管片运输电瓶车造成的。
4 盾构施工管理经验
4. 1 管理体系方面
  1)加强对项目部层面设备管理系统的帮扶。 利用项目策划会、管理交底、专项检查的契机,加强集团及子分公司各类管理制度的宣贯,督导项目管理人员认真学习管理制度,协助项目部完善各类管理制度和办法。
  2)走出去,引进来。 对比标杆先进施工企业,学习先进设备管理理念,优化完善集团公司各类管理制度和办法,促使各类管理文件更接地气、更易执行。
  3)利用轮训、培训等各种方式,强化项目 部层面设备管理人员对设备基础管理的认识,提升项目部层面设备管理水平。
4. 2 现场设备管理方面
  1)强化设备维保,杜绝重设备使用、轻设 备管控的现象发生。 子分公司设备部应根据本公司实际特点,统一本公司内部的设备维保计划,加强对巡检记录、内业资料管理等基础资料的管理。
  2)落实专项方案和技术交底的编制和审批程序,并严格执行。 子分公司设备部应明确设备类相关专项方案评审、审批程序。
4. 3 盾构、TBM 选型方面
  1)新上盾构、TBM 项目必须履行设备进场前的选型和适应性分析论证,以便提升设备选型的科学性,使管控前移,规避盾构施工、TBM 施工进度、质量和安全三方面风险。
  2)细化盾构、TBM 选型和适应性分析的层次,明确各施工子分公司为新上盾构、TBM 项目设备选型和适应性分析的主体单位,严禁将相关责任推卸至工程项目部。
  3)盾构、TBM 设备选型和适应性分析要以拟上项目工程地质边界条件为基础,兼顾业主或招标文件要求,充分讨论,杜绝教条主义和形式主义,同时注意做好相关设备选型资料的整理归档工作。
4. 4 盾构、TBM 掘进安全管理方面
  1)明确各类专项方案需有对应的技术交底,以督导项目部严格按照技术交底要求进行施工。 强化盾构、TBM 施工风险管控。 盾构掘进、TBM 的吊装、始发、到达、停机、开仓等环节为施工过程中潜在风险隐患点,因此安全管理是重点。
  2)做好盾构、TBM 主司机、管片操作手、进仓作业人员等关键岗位人员的技术培训和安全教育,提升关键岗位技术人员对紧急事件的处理能力,以保证盾构、TBM 的施工安全。
  3)切实开展盾构、TBM 等大型专用设备状态监测,消除潜在的设备故障隐患;通过盾构施工大数据平台的应用,加强掘进基础数据收集和分析,为盾构掘进提供参考和依据。
5 结语
  总之,盾构施工安全风险管理经验是从生产一线一步步积累的,在盾构施工中施工项目部、上级公司只有做好各级管理工作,才能确保盾构施工安全可控。
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