据株洲市渌口区水环境综合治理一期工程PPP项目，其J线排水雨污分流改造工程中包含需穿越污水处理厂、场区道路、现状沟渠等，且靠近污水处理厂新建构筑物的新建市政道路污水管。此段采用顶管作业共156m，管径为d1000mm，工作井及接收井均为钢筋混凝土逆作法施工，沉井深5.04～6.28m，属深基坑超危大工程。
顶管作业安全风险分析
地质水文条件不良风险
地质条件对顶管作业的影响较大，若前期勘察阶段对施工区域地质条件掌握不足，可能造成施工工艺和施工参数选择失误。本项目顶管段地层包括人工填基层、第四系全新统冲洪积层、第四系上更新统冲洪积层等，顶管段位于砾砂层，掘进方向可能遇到不良地质，如出现孤石等障碍物，顶管机头需克服摩擦力增大、顶进压力升高的困难，容易造成顶进困难。本项目顶管作业要通过排水明渠，且工作范围离湘江较近，地下水位较高，可能出现渗水及管涌现象。
原有管线和周围建（构）筑物破坏风险
顶管作业为地下工程，具有一定隐蔽性。本项目经过污水处理厂以及污水处理厂新建建筑物的施工区域，若前期对地下管线勘察不到位或者地下管线交底不清，遗漏相关权属单位，极易导致顶管工作井制作过程中破坏既有地下管线问题，不仅影响原有地下基础管线设施，也存在较大安全隐患。同时，顶管工作井处于污水处理厂新建构筑物附近，若工艺工法选择不合理或过程管理不严格，容易在顶进过程中造成周边土体扰动，导致在建构筑物的开裂或地基不均匀沉降等问题。
深基坑风险
顶管工程一般埋深较大，工作井和接收井均为深基坑，基坑积水后将降低坑底岩土层工程性能，基坑侧壁填土层遇水冲刷也易失稳。若开挖和支护方式不合理，或者施工现场道路布置、材料堆放不符合荷载设计要求等情况，可能引起基坑坍塌。工作井临边防护及上下护笼爬梯布置不到位等情况，也极易造成施工人员高空坠落、物体打击等事故。
设备故障风险
顶进过程中，若设备不满足工程要求，出现安全功能失效、设备带病作业、机头传动故障等情况，不仅会影响土体切削效率，甚至可能导致掘进停止。遇到注浆管道堵塞、注浆设备电机故障等情况，容易因补浆量不足未能达到足够的泥水压力，出现地面塌陷。同时在顶管机油缸及配套设施安装拆除作业中也可能存在缸底脱落、油腔失压问题，导致缸筒弹出等意外能量释放风险。
人为操作失误风险
顶管埋深大，地下狭小受限空间作业管道线性控制难度高。若顶进速度设置过快，前方土层切削后来不及排出导致顶进压力增高，容易造成地面隆起或者管材破裂而发生坍塌事故；若在顶力较小情况下进行注浆，则易导致管道与土层之间摩擦力降低造成顶管后退。当施工人员未及时准确地根据监测反馈数据进行管道顶进纠偏操作，使偏差持续加大，产生超挖或欠挖，不仅可能因对周围土体的挤压和扰动打破原始土压平衡而导致地面沉降或隆起，还可能使管道受力不均，造成管道变形破裂、管间密封性破坏。
有限空间作业风险
顶管作业进程中通常会经过淤泥层环境，极易聚集有毒、有害气体，并且由于管道顶进距离较长，管道内氧气稀薄。如果存在管道内通风不良、防护不到位等情况，在管道内长时间作业后施工人员容易出现身体不适，甚至中毒窒息。
顶管作业安全技术措施
加强前期勘察与分析
作为地下施工工程，在施工前做好勘察与分析是极为重要的。通过全面勘察地质情况，掌握需要穿过的地层类型、地下水位、地质构造以及水文情况等，并对地上地下管线、建（构）筑物、障碍物、其他设施和周边环境进行核实确认，分析研究特殊的地质水文和环境可能带来的施工风险，特别是在经过含水砂层、复杂困难地层或临近水体，提出相应的顶管洞口加固、止水密封处理、排除或避开地下设施或潜在障碍物等安全防范措施。
本项目顶管作业范围离湘江较近，地下水位较高，工作井、接收井的开挖深度范围位于杂填土、素土等软土层中。为保证基坑开挖过程中的基坑侧壁不渗水，采用高压旋喷桩进行支护，形成一个封闭的止水帷幕圈，顶管洞口施加洞口加固桩，单个洞口6根，平均桩长6m，为顶管入洞和出洞阶段提供稳固条件。在顶管口附近设置集水坑，并配置排水泵，确保降排水措施到位。
严控设备选型与操作管理
顶管作业应根据土质情况、地下水位、周边环境、施工要求等合理选用顶管机型，通常根据平衡原理分为泥水平衡式、土压平衡式、挤压式、复合式等。作业前需全面检查和维护顶管机，及时更换磨损的刀具，确保刀盘的切削能力，并进行试运转确保无故障，同时液压系统、电气系统等关键部位需配备备用部件，以便在出现故障时能够快速修复。本项目根据地质勘探资料揭露出的地质情况，顶管段位于砾砂层，采用普通泥水平衡式顶管难以完成，因此，在施工中采用复合型顶管保证顶管质量和安全。
顶管机掘进过程中要严控顶管顶力，其中进洞是顶管作业的关键工序，极易发生事故，因此顶管顶进过程中应合理控制顶进速度，在进入始发洞的初始速度不宜过高，可控制在20～40mm/min，降低出土量，避免破坏洞口土体。顶进过程中遇到障碍物时，要降低掘进速度，应控制在10mm/min以内并随时观察、调整，从而保证施工过程的安全性。
完善测量与纠偏
地下受限空间作业中管道线型控制难度大，因土质不均、遇障碍物、后背位移等都可能导致顶管方向偏移或旋转等情况。为保证能按照设计轴线顶进且误差在可控范围内，应严格遵守测量与纠偏工艺流程。通过激光经纬仪、测距仪、顶管机内传感器等实时测量监控，掌握顶管位置、设计轴线、顶管机姿态等数据，分析测量数据变化趋势，严格执行实时测量、动态纠偏、微调为主的原则。初始阶段顶进方位的准确性对后续管道轴线变化有重要影响，每节管道顶进300～600mm后应对机头姿态、掘进速度等进行测量。初始顶进过程以及遇到复杂地质或障碍物时应加密测量频次，严控纠偏角度，发现偏差过大时需查明原因并及时调整，最大限度减少管道偏差造成的土体扰动、管道变形等给后续带来的不利影响。
做好环境变形监测和控制
顶管施工过程中，对顶管及周围环境进行沉降及水平位移监测是确保施工安全的重要一环。应对顶管作业影响范围内的路面、管线周边土体、工作井附近进行监测，不定期校核监测点位置以防地面沉降等原因影响监测数据准确性。及时分析监测数据变化，判断形变是否可控，指导改进施工设计或施工工艺，控制形变。每日监测2次，停复工前要进行补测，遇强降雨、周边荷载突变等情况要增加监测频次，及时记录数据变化、异常情况，且应增加每日人工巡查作为仪器监测的补充。根据监测数据处理分析结果，建立分级反馈机制，当位移达到警戒值时，应暂停施工并加强监测，会同相关单位分析监测数据，及时调整设计和施工，避免位移进一步发展。
保证管道通风到位
顶管施工为地下工程，管道顶进过程中可能会遇到有毒有害气体逸出，影响作业人员安全。因此下井作业前必须严格执行通风30min以上，通风管应固定在侧壁边缘，确保不影响施工。使用气体检测仪重点检测含氧量、有害气体浓度等指标，确认安全后方可下井。管道内应安装有毒有害气体检测报警装置进行实时监控，或至少每2h检测1～2次，做好记录并口述，确保随时掌握气体环境变化。当出现预警情况，应立即撤离作业人员且严禁盲目施救。
顶管作业安全管理策略
严格作业准入管理
顶管具有施工综合性强、控制要求高、风险种类复杂等特点，对施工单位安全管理综合履职能力要求较高，强化准入管理尤为重要。合理地将安全职责、安全奖惩措施等纳入招标文件和合同文件，严格审查分包单位资质能力，对存在违规资质挂靠行为的单位坚决禁入，并列入黑名单管理。筛选经验丰富、人员资质合格、安全管理过硬的施工单位，为确保施工的安全和质量打下基础。
严控施工方案审批
顶管属于有限空间作业，受地质条件、地下管线、周边建筑等因素影响，存在较大的安全风险，因此方案的合理性、可执行性是施工安全的重要前提。应严格把关顶管施工工法比选，综合施工设备选型、技术成熟度、技术经济性等方面，确保本质安全性。严格按照危大工程安全管理规定履行审核、审批程序，超危大工程还应组织专家论证，安全技术交底合格后方可组织实施，过程中应有专职安全管理人员进行现场监督，确保顶管施工质量安全达到国家规定的标准。
严把设备管理
严格管理设备进场验收和试运行，确保顶管设备及其油缸、液压泵、进排泥泵等相关配件生产资质齐全合格，各系统等运行正常；安全阀、油管接头、活塞密封及焊缝等易损部位的安全性能良好；油缸缸底厚度是否满足安全要求，后靠背与油缸轴线是否垂直等，并按照操作规程要求进行顶管安装和拆卸。每日作业前应组织设备检查，定期进行设备维护，确保顶管设备的可靠性。
强化双重预防机制建设
对顶管作业的施工全过程开展双重预防机制建设。应从设备设施、生产工艺、作业环境、人员行为和管理体系、应急措施等方面实施高质量风险辨识和分级评估，实行隐患排查治理常态化，建立动态隐患数据库和管控清单，完善预警研判、处置防范机制。
推进科技化手段运用
针对顶管施工长距离、环境复杂性等特点，积极采用四新技术，深入推进机械化换人策略，可通过有效利用视频在线监控、无人机巡查等手段消除地域限制，实现对顶管各重点部位的实时远程监督；采用高精度传感器等新型设备助力提高掘进过程测量精度，有效增强工程建设本质安全水平。
结语
随着城市市政基础设施设备更新发展，顶管作业因具有非开挖、适应性强、效率高等特点而得到广泛应用，但具有复杂多样的安全风险。在实际工程中，要加强技术手段和管理策略的协同推进，不断加强前置性预防管理动作，加强安全监测和纠偏等，进一步提高顶管作业安全风险管理能力，为市政基础设施建设安全稳定发展奠定基础。
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