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关键词:水利水电工程;电气施工;不安全因素;处理措施
当前,水利水电工程发展势头良好,然而施工安全事故仍时有发生,并因此导致人员伤亡和财产损失,可见提高安全生产水平、保障施工安全已成为各参建单位无法回避的问题。电气施工工艺复杂,技术要求高,施工中的安全风险与土建等专业相比具有不同的特点,这就要求根据电气施工特点制定有针对性的安全技术措施。有鉴于此,本文基于电气施工中常见的不安全因素,探讨了提高施工安全水平的处理措施。
1水利水电工程电气施工中常见的不安全因素分析
1.1管理的不安全因素
水利水电工程电气施工中的管理不安全因素包括安全管理机构设置与人员配备不充足、安全生产管理制度不健全、安全生产教育与培训不到位、安全生产监督与检查不落实、安全技术措施制定与交底不理想、职业安全与健康管理体系不完善、安全费用投入不够等。目前,承包单位对施工进度和质量比较重视,因为它们直接关系到企业效益,但对安全管理关注不够。一个人尽皆知的逻辑是,只要不出现安全事故,安全管理做得差也不能说一定有问题;一旦出现安全事故,安全管理再严格也必然是有问题的。所以承包企业对安全管理抱着“只要不出事、能省尽量省”的思想,书面文件尽量做得没有漏洞,至于是不是真正落实了仅凭文件是看不出来的。例如安全管理人员配备可以采取挂靠方式,名单上是有资格证的人员,现场从事管理的却是另一些人员。因此,安全管理方面的问题是难以忽视的不安全因素。
1.2人的不安全因素
水利水电工程大都建于偏远山区,交通不便,生活条件差,人为因素的影响变得更加突出。例如从20世纪60年代到90年代,人为因素失误从20%增加到80%以上[1],所以人的不安全因素正变得愈来愈重要。在电气施工中,由于用电管理规章制度不落实,安全生产责任不明确,安全教育与安全培训不到位,人员安全意识淡漠,容易在工作中疏忽大意,触电事故是最常见的。另外高处坠落、物体打击等安全事故也时有出现。
1.3设备的不安全因素
随着科技发展,在工程建设过程中越来越依赖设备,几十年前人拉肩抗的场面愈来愈少见。加上南方潮湿多雨,夏季炎热,电气设备受影响较大,不少施工设备在这样的环境中使用一段时间后绝缘性能就会下降,甚至防护能力完全失效,电气施工人员暴露在不安全的电气设备面前,就很容易发生安全事故。电气施工所使用的安全用具、仪表、设备也可能校验不及时,性能达不到要求,给施工人员带来伤害。
1.4环境的不安全因素
水利水电工程建设的核心是对水流的控制,所以常在河流峡谷上建设,水文、气象、地质、地形等环境因素的影响非常大,加上建设周期长,作业环境艰苦,增大了安全事故发生的可能性。尤其电气设备和线路受到风吹、日晒、雨淋、水溅、粉尘等不利条件影响,绝缘防护能力下降。施工人员工作时身受雨淋、水溅及潮湿环境影响,身体阻抗下降,也易受到触电伤害。
1.5临用电的不安全因素
工程现场用电必须严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005),但是在工程现场执行不到位的情况也很常见,例如配电箱内放置杂物(如焊条)、配电箱无系统接线图、一闸多机、配电箱不上锁、配电箱进口处无防护措施、开关箱电源进线端采用活动连接、动力开关与照明开关同箱、配电箱无防雨防尘措施等[2]。这些问题集中反映了用电管理人员安全意识差,责任感不强,将作业人员暴露于触电伤害风险之中。
2提高水利水电工程电气施工安全水平的处理措施
2.1规范安全管理,强化责任机制
水利水电工程施工企业应根据《水利水电工程施工安全管理导则》(SL721-2015)要求,规范安全管理行为,提高安全管理水平。按照该导则要求,施工企业应根据项目安全生产总体目标、年度目标,制定本企业的安全生产总体目标、年度目标,其内容包括安全事故控制目标、安全生产投入目标、安全生产教育培训目标、事故隐患排查目标、重大危险源监控目标、应急管理目标及人员、设备、环境、职业健康等方面的控制指标。在安全生产管理机构与职责部分有专门针对安全生产责任制的规定。而在《水电水利工程施工通用安全技术规程》(DL/T5370-2007)中有专门针对施工用电的规定,在《水电水利工程金属结构与机电设备安装安全技术规程》(DL/T5372-2007)中有关于各种电气设备安装的规定,在《水电水利工程施工作业人员安全技术操作规程》(DL/T5373-2007)中有关于各类电气作业人员资格条件、操作技术方面的规定。上述文件为规范电气施工安全管理提供了依据,施工企业应参照这些规定查找不足,完善安全管理制度,加强电气安全教育与技术培训,制定应急救援、专项应急预案,并进行定期演练,以减少电气施工伤亡事故的发生率。
2.2增强保护意识,加强过程管控
水利水电工程电气施工内容包括变压器/电抗器安装、铁塔/构架安装、开关设备安装、母线安装、厂用电系统安装、线路/电缆安装、电气试验、接地系统测试等内容,安装过程复杂,工艺技术要求高,为了保障安装质量与施工人员的健康安全,除了加强安全教育与培训之外,还应在安装前做好安全交底,强化安全意识,并在施工过程中加强管控,提高安全操作水平[3,4]。
2.3重视设备管理,提高安全水平
为应对水利水电工程现场各种不利自然条件,应选购适应工地条件的配电设备、电气机具,如满足IEC标准相关条件。其次,应定期对电气设备进行检测,如绝缘性能测试、耐压试验、漏电检测等。还应加强电气施工现场的巡查、监督工作,以提高电气设备的安全水平。
2.4做好环境规划,减小安全风险
对水利水电工程电气施工面临的环境风险,应加强危险源的辨识、评价和管理,并运用PDCA循环方法加强对危险源的管控。辨识作业环境的危险源,可采用直观经验法和系统安全分析法,其中直观经验法又分为类比推断法和对照分析法,系统安全分析法中包括安全检查表法、事故树分析法、危险指数法等,应该通过动态辨识,将环境安全风险减至最低。
2.5加强临用电管理,消除安全隐患
对于临用电管理,应严格执行JGJ46-2005规定,按照“三级配电,两级保护”“一机、一闸、一箱、一漏”的原则,编制施工临时用电设计方案,严格按规范要求敷设线路和安装电气设备,并安排专人对临时用电设施进行监督和检查,以确保工地用电安全。
3结束语
水利水电工程电气施工中的不安全因素很多,归纳起来不外乎管理、人员、设备、环境、用电几方面,只要认真对待,严格管理,电气施工中的不安全因素就能做到可控、可管、可追溯。随着电气技术的发展,安全管理的内容也在变化,需要在实践中不断总结经验教训,这样安全水平才能水涨船高,步步高升。
参考文献
[1]孙开畅,徐小峰,张耀,等.水利工程施工安全人为因素重要度分析[J].人民长江,2016,47(9):80-83,114.
[2]侯占杰.施工现场临时用电隐患[J].劳动保护,2013(9):48-49.
[3]陶宁.水电站电气一次设备安装施工安全及质量控制[J].技术与市场,2013,20(9):43-44.
关键词:暗涵;衬砌台车;施工工艺;经济效益分析
中图分类号:U412.1 文献标识码:A
1 工程概况
南水北调中线京石段应急供水工程(北京段)西四环暗涵设计流量为30m3/s,加大流量为35m3/s,本标段全长1857.893m,为双线隧洞。采用浅埋暗挖法施工,暗涵为外径ф5200mm、内径ф4000mm的圆形,其初期支护为300mm厚C30喷射钢筋混凝土,二次模注结构为C30W8F150的防水钢筋混凝土。该区间段暗涵左右线全部穿越砂卵石地层,施工中遇到最大的卵石达700 mm。
由于是输水暗涵,且地面建筑物较多,所以要求衬砌一次浇筑成型,以减少结构防水的薄弱环节。为了在施工技术上有所突破,设备方面,除了采用比较成熟的全园穿行式台车,还自行研制了一种浮力自平衡式全断面衬砌台车。本文简要论述新型浮力自平衡式全断面衬砌台车的构造、工作原理及施工工艺。
2 浮力自平衡式台车施工技术
2.1 浮力计算原理
浮力自平衡式模板台车借鉴了盾构管片的结构形式,充分利用了砼浇筑过程中产生的浮力。灌注前模板台车的重量由环模下部的销柱来支撑,当砼灌注到一定高度时,拔出销柱,利用砼的自浮力支撑模板台车。销柱的抽出时机应选在局部商砼液面提高至其产生的浮力足以支持住钢模自重时。结合图1,由浮力计算公式可知:
其中:G-模板轴向单延米自重;A-轴向单延米长模板表面积;ρ-商混密度;h -商混在浇筑中的液面高。
h值可很容易求出,当钢模加工完成后自重即为已知,再加上外部载荷,即可得出G值。用上式求出h值,即为下部销柱的抽拔时机,这一环节可在浇筑过程中,由振捣窗观测掌握。
本台车特点是重量轻,结构简单。台车自带模板拆装设备,能够实现半机械化操作,具有拆装速度快,安全性能高的优点。在局部进行模板的拼、拆工作,每次拼装的构件重量相对比较小,所以对已施工完的防水板及钢筋的保护工作十分有利。
2.2 构造
(1)主体结构为环状散拼模板:按二衬的设计要求每次浇筑10m计,故钢模板设计成每仓10.7m(其中有一环是嵌在已浇注二次衬砌内),共由11环环状钢模组成。每一环钢模板分为7块:圆心角60°的4块,56°的2块,8°的1块(为楔形块,便于拆、装),见图2
经过计算:模板面板厚采用6mm厚钢板,肋板采用10mm厚钢板卷制而成,模板的径向和轴向联接使用M14铰孔螺栓连成一个整体。这样模板本身就可以承受砼浇筑时产生的压力,不用再加拱架支撑体系了。
(2)模板在初衬结构中的定位:依靠安装在每环模板上面的抗浮力可调整、收缩支撑柱(以下简称:销柱)来完成。销柱直径Ф100mm,由无缝钢管(为的是减轻自重)制成。每一环模板上共设置了8根销柱(如上图),下面的销柱主要用于定位和承重,上面的销柱用于定位和抵抗浮力。每一根销柱都可以抽回并由销钉定位,定位后,销柱的下端面将与模板外圆弧面平齐,成为封堵面。销柱结构见图3。
(3)模板的装拆:由安装于环模之中的台车来完成。台车的前后端分别装有两台模板拆装装置(以下简称:机械臂),该机械臂可绕轴作360°旋转。转盘上的油缸用来举升模板。台车的自重由下部两块模板提供支持,该模板上装有轻型钢轨,台车在该轨面上沿隧道的轴向行走。行走动力来自安装在台车下面的一台油缸。该机械臂转盘的驱动马达使用了外制动器,油缸使用了双向液压锁,用以保证操作时的安全。
(4)模板的前后输送由装在台车上面的滑车来完成,滑车无动力装置,由人力完成。
(5)模板的端头封堵:由一环较窄的模板来完成。该环模板不在11环之数内。它的功能是封堵端面,固定环向橡胶止水带,利用12点丝杠千斤顶顶住初衬结构,用来作为模板台车在销柱全部收缩之后的定位之用。
(6)“水”字支撑模板的组合、紧固全部完成之后,在环模内施以“水”字型支撑,该支撑杆使用Ф80水煤管,节点处锁紧,以提高支撑杆的稳定性,环模内共设10组米字支撑,支撑牢固之后方可浇筑混凝土。
(7)砼注入口设置在偏前端位置,意图是使商混在模板外呈斜面堆积长高,使商混以上的空气沿一个方向排出,不至于出现困气造成空鼓。为进一步保证排气顺畅,在两侧纵向止水带上方,对应模板上予置放气孔管,原理类似潜望镜,让止水带被混凝土包严包实。浇筑时以该管出浆,并达到一定的封拱压力,作为撤除该管的抽拔时机。
(8)预留环模:每一仓的11环钢模之轴向浇筑长度为10m,其中两个端头位置环模的宽度(轴向长度)为73cm,中间的9套环模每套宽度(轴向长度)为103cm,全长共1073cm。使用中每完成一仓混凝土浇筑后,翻模时均留一仓(73cm)不拆,作为下一仓的固定支持点,同时也利用这一环模完成水平或铅直方向的折角。
2.3 施工工艺
(1)上一仓混凝土浇筑完毕,6小时后拆掉堵头模板,开始绑扎下环钢筋。钢筋验收完毕之后,开始进行模板拆装。
已浇筑完毕一仓的最后一环不拆,作为下仓的起始。从第二环模板开始,模板由后端机械臂拆掉后进行打磨,打磨后用模板运送滑车送到台车前机械臂下进行安装,每一环模板安装都和前一环用螺栓进行安装,同时也进行了定位。随着每环模板的安装,台车就前进一环。后端模板拆完之时,前端模板也即安装完毕。
(2)两端封堵(第一仓),钢模加固(米字支撑)。
(3)接泵管、开始浇筑。由下部观测抽拔下销柱,并加强销柱部位的振捣,商混液面没过振捣窗后即开启上部附着式振捣器,抽拔上部销柱。放气孔部位出浆即抽出放气孔管,商混液面达到端封观测孔时即关闭观测孔。适当加压、至端封板顶部见浆止,封堵注入孔,拆卸管道。清洗商混输送管,清理现场。
(4)混凝土浇筑:在环模两侧开10对振捣窗,振捣窗以下部分的振捣用插入式振捣器,由操作工人解决;振捣窗以上的部位由附着式振捣器解决。
2.4 各工序时间(见表2)
3 经济效果、质量及施工安全分析
3.1 经济效益比较
(1)设备造价:全断面穿行式液压衬砌台车的总重量约为40t,再加上液压系统,造价为30-40万元/套;而浮力自平衡式模板台车的重量约为20吨,加上两套机械臂,造价则为20-30万元/套,后者能节省近1/3的资金投入。
(2)节省劳动力:两相比较,全断面穿行式液压衬砌台车铺设底模时需劳动力即为比浮力自平衡式模板台车安装时多出的劳动力,大概为8人工作一天。
(3)工效增加:全断面穿行式液压衬砌台车衬砌速度为10m/4d,每月可完成70m左右;浮力自平衡式模板台车衬砌速度为10m/3d,每月可完成100m左右,后者每月可增加30m工程量。
3.2 施工质量比较
衬砌砼表面板逢整齐划一,平面平整,拱圈衬砌轮廓圆顺;
3.3 施工安全比较
由于浮力自平衡式模板台车的支撑系统比较简单,操作空间比较大,所以施工过程当中的安全性较高。
参考文献
水库安全鉴定是水库除险加固工作的前提,没有安全鉴定就没有除险加固。我处接到天津市水务局下达的《关于做好水库大坝安全鉴定的通知》,为搞好安全鉴定工作,根据通知精神,我处立即组建了尔王庄水库安全鉴定领导小组,全面负责我处大坝安全鉴定工作。
安全鉴定领导小组的成立为水库安全鉴定工作的顺利开展奠定了基础,领导小组成立后立即着手做了以下工作:一是详细调查水库建立以来的工程建设、运行管理、工程完善配套、工程维修、工程监测、工程检查、各项科研专题活动等各方面资料,为安全鉴定提供基础资料;二是按照国家有关规定确定承担水库安全鉴定的单位,本着高质量完成水库安全鉴定的基本原则,经过筛选,确定由水利部天津水利水电勘测设计研究院承担水库安全鉴定工作。
天津市水务局下发了《关于尔王庄水库大坝安全鉴定立项的批复》,根据《批复》规定,我处立即组织编写工作大纲,水务局组织本市范围内有关专家组成“尔王庄水库安全鉴定专家组”,对《安全鉴定工作大纲》进行审定。
根据《天津市尔王庄水库首次安全鉴定工作大纲》工作内容,为做好水库大坝安全鉴定工作,我处委托水利部天津水利勘测设计院对水库安全鉴定负总责,天津市水利科学研究所和天津大学合作,负责水库安全鉴定的技术工作。
在有关单位的积极配合下,经过充分讨论、分析,同时多次到现场实地查勘情况,尔王庄水库安全鉴定《综合评价报告》、《设计复合报告》、《工程质量评价报告》、《现场安全检查报告》、《运行管理评价报告》、《尔王庄水库安全鉴定补充地质勘察报告》作为正式报告,《尔王庄水库1#、2#涵闸检测评估报告》作为附件提交到天津市水务局。
市水务局组织专家召开尔王庄水库大坝安全鉴定会,对尔王庄水库大坝安全状况进行了鉴定,根据专家组充分审议,依据《水库大坝安全鉴定办法》及《水库大坝安全评价导则》,尔王庄水库被鉴定为3类坝。
2.认真做好尔王庄水库除险加固工程初步设计和实施设计方案
由于尔王庄水库大坝已鉴定为3类坝,按照水利部有关规定,必须对水库大坝进行除险加固。按市水务局要求,我处委托水利部天津院开展对尔王庄水库大坝除险加固工程初步设计,我处将《天津市引滦工程尔王庄水库除险加固工程初步设计》上报市水务局审批。
水利部海委对初步设计进行审查。审查会上专家组本着除险加固工程必须彻底、通过除险加固工程应摘掉“病险水库”的帽子的原则,就防浪墙加高、围堤防渗加固、截渗沟清淤及护砌等问题提出意见。
根据专家组意见,我处会同水利部天津院对初步设计进行了修订。
为做好水库除险加固工作,根据上级安排除险加固分两期实施,其中1期工程主要内容包括:
对桩号8+900~9+350及9+650~11+200段共计2000m渗透破坏相对较严重堤段进行防渗加固处理;对0+000~7+500段截渗沟进行清淤,使其恢复到原设计断面,清淤量为110400m?;对整个围堤存在的纵横裂缝采取开挖回填和灌浆的措施进行处理,确保围堤安全,同时加固环库公路2km。
2期工程主要内容包括:
堤顶公路加固及迎水面护坡修整。对1期剩余的0+000~5+688之间5688m环库公路进行加固,对迎水坡面2743m?破损浆砌石进行维修。
围堤防渗加固。对水库围堤段0+400~2+850、3+400~4+200、6+800~7+100、8+100~8+900、11+400~11+900、12+400~14+000共计6450m进行防渗加固。
围堤基础防液化处理。范围为8+750~8+950、13+350~13+650,共计500m。
截渗沟护砌。对水库桩号0+000~0+400、2+850~3+400、4+200~6+800、7+100~水库二号路之间截渗沟和小白庄排干渠道坡面进行护砌。
观测设施完善。对原有测压管全部重新布设,共计22个观测断面、93个测点,全部采用自动化监测方式对测压管进行观测。
1#、2#涵闸金属结构、电器设备更新改造。对水库1#、2#涵闸机电设备进行更新改造。
除险加固分两期实施也是我处除险加固得以成功开展的有效经验。除险加固投资很大,在我处无任何经验,加上各个水库具体情况不同,可以说无任何经验可以借鉴,为确保不出现较大问题,每一步必须认真对待,除险加固分两期实施,其中1期工程的另外一个目的就是为了积累经验,也可以说1期工程也是个实验性施工,因此1期投资较小,是为2期设计打基础。时间证明这是正确的,通过1期工程,发现了各种问题,包括对施工道路和砌浆重视不够、对水库地质情况和渗漏的具体部位和程度了解不够等。
3.严格执行三项制度
尔王庄水库的安全直接关系到天津市人民的用水安全,关系到水库周围人民群众生命财产安全,水库除险加固工程项目多、工程量大、投资也大。为做好水库除险加固工作,我处认真落实项目法人制,招投标制,建设监理制和严格资金管理。
(1)实行项目法人责任制
水库除险加固工程初步设计批复以后,为确保工程的顺利进行,按照水利部《水利工程建设项目管理规定》(水建[1995]128号)有关规定,我处筹备组建尔王庄水库大坝除险加固工程项目管理处,并向市水务局上报了《关于“组建天津市尔王庄水库除险加固工程项目管理处”的请示》。为进一步加强公益性水利工程的建设管理,提高水利工程建设管理水平,确保工程质量和投资效益,按照建管一体的原则,组建项目管理处,明确法人代表,同时为加强水库除险加固工程建设管理,更好的完成工程建设,建立健全了各项规章制度,通过各项制度的制定和落实,保证了尔王庄水库除险加固工程的顺利实施。
(2)工程招投标制
按照《中华人民共和国招标投标法》的有关规定,水库除险加固工程需要进行招投标。为做好招标前准备工作,在市水务局有关处室的积极配合下,相应的规划文件、计划文件准备齐全,同时还组织完成了招标文件编写工作。我处委托天津普泽工程咨询有限责任公司负责尔王庄水库除险加固工程监理招投标和尔王庄水库除险加固1期工程招投标。由天津普泽工程咨询有限责任公司主持监理开标,经过评标委员会评审,除险加固工程项目管理处确认,确定监理中标单位由除险加固工程项目管理处同中标单位签订合同。
(3)建设监理制
按照监理职责分工天津市金帆工程建设监理有限公司(以下简称金帆公司)负责承担尔王庄水库除险加固工程监理工作;实施工程进度控制、施工质量控制、工程投资控制、施工安全监督等。
(4)严格资金管理
除险加固工程项目管理处的成立,为管好用好水利基本建设资金提供了先决条件,项目管理处对除险加固资金单独设立账户,独立支配资金使用,对除险加固资金使用、管理全面负责,法人代表负直接领导责任。在资金使用上,严格执行财政部印发的《基本建设财务管理规定》。工程款拨付严格执行了合同条款,并使用了工程价款审批单,根据工程进度,经监理、法人、主管、财务签字盖章后拨付资金。对各项费用开支进行了有效控制。各种票据严把审批审核关,对项目资金合理、有效、安全的使用起到监督保证作用。
4.质量管理
尔王庄水库除险加固工程质量管理由除险加固工程项目管理处负总责。为确保建设工程质量,我处按照招投标程序对除险加固工程实行招标,通过招标确定具有相应资质等级的承包商,同时严格禁止承包商转包、分包工程项目。