城市地下箱涵改造工程的安全管理难点及对策

宋 凯（上海华城工程建设管理有限公司，上海 200233）

0 引 言

城市地下箱涵改造工程施工作业面往往非常有限，属于有限空间作业。有限空间，又被称作受限空间或密闭空间，是指封闭或部分封闭的，进出口狭窄有限的，作业人员不能长时间在内工作的，自然通风不良的，易造成有毒有害、易燃易爆物质集聚或氧含量不足的空间。有限空间作业是指作业人员进入有限空间实施的作业活动。有限空间作业所涉及的行业领域广泛、所处的环境复杂、所面临的不确定因素众多，如果防范措施不到位，极有可能发生中毒、窒息、触电、燃爆和淹溺等安全生产事故；如果作业人员遇险，盲目施救或救援方法不当，也很容易导致伤亡人数扩大。国家安全生产监督管理总局的统计数据显示，仅在 2001年—2009年，在有限空间实施作业过程中发生一次死亡3人及以上的事故总数为 668 起，死亡人数共 2 699 人，每年平均死亡人数 300 余人。据不完全统计，2020年，截至 4月初，全国在有限空间作业中发生安全事故已达5起，累计造成9人死亡、3人失联、2 人受伤。从以上统计可以看出，有限空间作业极易造成安全事故。

当前，随着城市规模的不断扩张，城市地下管网规模也迅速扩大，地下管网的施工与修复工程项目大量涌现。这类工程的有限空间作业势必会成为未来安全风险监控的重点之一。本文以上海某地下箱涵改造工程的项目施工为例，介绍了有限空间作业的特点和难点，有针对性地提出了相应措施和对策，以期为类似工程提供有益的参考。

1 项目简介

上海某地下箱涵改造工程，箱涵尺寸分 2 400 mm×1 800 mm 和 2 200 mm×2 000 mm两种，共分5段，累计长度为2 250 m。工程施工涉及 3 条轨交线、沿线 4 座泵站及周边其他重要构筑物。由于老箱涵年久失修以及管理上的缺失，箱涵内部积淤深度超过 1 m，内壁腐蚀严重，基本已失去城市排污干线的使用价值。因此，必须对该地下箱涵进行改造，以恢复其使用功能。

结合类似工程经验，最终决定箱涵的修复采取以下方式：底板浇注无机防腐砂浆、锚栓固定、顶板植筋、焊接与喷射高强砂浆、顶板与侧壁出不锈钢板焊接等。结合施工现场的情况，最终确定箱涵修复施工工艺的主要流程，具体如下：交通组织→平面布置→临排系统布置（临泵井施工、入流井施工、临排管施工）→箱涵封堵→投料通风井施工→闸门压力井改建→通风照明→沉积厚度检测→清淤→CCTV（Closed Circuit Television，闭路电视）检查及结构复核检测→内壁凿毛→顶板修复（植筋、焊接钢筋网片、顶板喷涂高强砂浆）→不锈钢安装焊接→底板修复→支模灌浆→CCTV 检测→闭水试验→临排系统拆除→场地恢复。

2 工程特点和安全管理的难点分析

本工程地下箱涵修复工程，地下箱涵尺寸为 2.4 m×1.8 m、2.2 m×2.0 m，施工作业面狭小，空气流通性不好，箱涵淤积的污泥、污水及废气极易造成施工人员中毒与窒息；施工环境潮湿多水，施工采用大量电器，电器漏电可能造成施工人员触电事故；施工机械伤害与有毒有害气体爆炸并引起火灾都有可能发生。另外，工程地处市区，工地附近有轨交线、泵站及重要构筑物。尽管地下箱涵修复工程是在箱涵内部，但是，地下箱涵修复过程中，可能引起地基产生较大变形，从而危及轨交、泵站等构筑物的安全。

3 安全管理的针对性措施

3.1 强化安全教育

通过对历年来有限空间作业事故原因进行分析，结合本项目的实际情况可知：中毒窒息、电器漏电、作业伤害以及火灾爆炸发生的概率较大，且一旦发生安全事故，将出现群死群伤的现象。施工单位组织施工作业人员，针对本工程大力开展有限空间危险作业安全宣传教育。结合事故案例分析，使作业人员了解事故发生的类型，以及事故的危险性和危害因素。通过教育，提高作业人员的自我保护意识和安全防范技能，同时制定有针对性的安全技术措施和紧急状态下的应急救援措施，并进行应急救援演练（桌面推演），通过演练进一步总结经验。

3.2 强化安全管理

分析历年来有限空间作业事故原因得知，监管不力往往也是造成有限空间作业安全事故的主要原因之一。因此，必须强化有限空间作业的安全管理，以保证作业的安全实施。

施工单位高度重视有限空间危险作业的安全管理，除制定规程、编制方案外，尤其加强有限空间作业的准备工作，同时执行“先通风，再检测，后作业”的原则。

在进入有限空间作业之前先通风，然后要对其中的气体成分进行检测，并且要在非接触情况下按以下顺序进行检测：确保氧气浓度不低于国家相关规定，不存在易燃、易爆气体；有毒气体的浓度低于国家相关规定。在进行非接触检测并确认空间安全可以进入后，检测人员发放进入许可证，允许员工进入有限空间进行作业。

3.3 布设通风系统

施工单位将两个相邻投料通风井作为一段施工供风段，进入箱涵施工前，在该段箱涵两座投料通风井井口分别布置 1 台离心风机，一处风机送风，一处风机抽风，并在每个作业点配置 1 台轴流风机，保证箱涵内通风换气次数不小于 12 次/h，从而大大降低施工场地内可燃、有毒、窒息性气体的浓度。

3.4 布设临电系统

地上所有一级电箱及二级电箱接地桩采用角钢，埋入深度在 2.5 m 以上，接地线采用黄绿双色 PE 接地线。一、二级电箱配有熔断器，一、二、三级电箱均配有漏电保护器。施工用箱变为两路 200 kVA 电源，一路电源供潜水泵作临排用电，通过 YJV3×150＋2×70 电缆接入临泵动力柜，外套电缆保护管；一路电源供箱涵修复施工用电，通过YJV3×120＋2×70 电缆接入一级箱，外套电缆保护管，随后通过 YJV3×50＋2×25 电缆接入二级箱。一、二级箱均布置在井上，箱涵内施工用电通过 RVV4×4 电缆接入三级箱（供 380 V 电器用电）、RVV3×2.5 电缆接入三级箱（供220 V 电器用电），箱涵内 24 V 低压灯带通过井上变压器接电，所有三级箱电缆均挂在箱涵一侧布置。施工作业人员戴便携式头灯及 12 V 手持 LED 行灯进入箱涵内作业。

3.5 有限空间监控系统的应用

（1）作业区监测：下井作业的施工作业人员随身携带气体检测仪（M40）、对讲机、智能监测手环、氧气报警器以及针对各施工阶段的防护装备（如潜水服、空气呼吸机、护目镜等），地上监护人员利用电脑实时监控施工环境及下井作业人员的健康数据，一旦发生数据报警或氧气报警器报警，立即启动应急措施。同时，下井作业人员连续作业不超过 2 h，避免因人员疲劳、泄漏、毒气释放、温度变化等而发生机械伤害、燃爆、有毒气体伤害、窒息等安全事故。

（2）沿线轨交、泵站及构筑物监测：利用 BIM 手段，模拟施工路线，在沿线轨交、泵站及构筑物布设控制点，实时监测，数据通过后台汇入电脑。一旦出现报警，立即启动应急措施，落实相应保护措施，必要时暂停施工。

3.6 地面视频布设与运行

每块施工围挡场地内和箱涵内施工区域沿线均设置 1套高清视频监控系统，可实时观测施工场地内及箱涵内施工情况。安排专人对视频监控系统进行维护和视频收集，并做好相关记录，发现有限空间内有违规作业行为，立即通知作业班组人员停止作业进行整改，并做好截图记录、开具整改通知单，做到全过程严密监控，保证现场受控。

3.7 先进设备的采用

地下箱涵修复工程拟在工程箱涵内清淤以及钢板内衬焊接两个方面采用先进设备。考虑到本工程箱涵内淤塞不畅、空间狭小、环境恶劣，人工清淤施工困难，且极易造成有毒气体伤害或淹溺等安全事故，项目拟采用下水道清淤机器人进行箱涵的清淤工作。廊坊四条方涵清淤工程是国内首例下水道清淤机器人大型箱涵清淤工程。施工单位采用箱涵清淤机器人替代人工下井清淤的传统高危施工方法，在无需断水截流的工况下，通过全作业面视频及感应监控，完成箱涵清淤工作，且污泥运至地面后立即进行无害化处理，经除臭脱水控制，将改良后的无臭污泥直接运至污泥处置地，既加快了施工进度，又节约了工程开支，也避免了安全事故的发生。结合廊坊四条方涵清淤工程的成功经验，本项目在条件允许的工作面上也将采用下水道清淤机器人完成箱涵的清淤工作。

本工程需要对钢板内衬进行焊接，且焊缝要求达到三级标准，因而选用氩弧焊替代传统焊接工艺。在电弧的作用下，氩弧焊虽然也会产生氮氧化物、臭氧及金属烟尘，但是这些物质数量不大，且通过通风系统也将大大减小烟雾对人体的伤害。

4 实施效果

通过对地下箱涵修复工程的施工，可以发现：地下箱涵修复工程属于有限空间作业。有限空间作业的事故发生的原因多且复杂、事故发生率高，一旦发生事故极易导致群死群伤，造成的社会影响也比较大。本地下箱涵修复工程项目，由于采用的措施得当，经过 8 个月的精心施工，得以圆满完成；在有限空间作业过程中，也未出现人员伤亡以及危及周围建筑物的事故。

5 结 语

本文结合某城市地下箱涵修复工程施工，介绍了箱涵修复过程中有限空间事故的危害性。针对项目施工的难点，采取强化安全教育、强化安全管理等措施，并结合现场通风系统、临电系统、监控系统等设施，有效避免了有限空间作业时发生各类安全生产事故的可能，保障了作业人员以及周围建筑的安全。