大型地下水封洞庫系統(tǒng)性安全管理分析及對策

劉建立，彭振華

（1.惠州國儲石油基地有限責任公司，廣東 惠州 516000；2.中海油石化工程有限公司，山東 青島 266000）

大型地下水封洞庫大多受到地質(zhì)條件和施工條件的制約，具有建造技術(shù)復(fù)雜、施工難度大、時間跨度長、不可預(yù)見因素多和社會影響大等特點。同一工程的不同地質(zhì)段，也會存在局部地質(zhì)情況惡化的情況，出現(xiàn)涌水、巖爆、坍塌等安全風(fēng)險，易引發(fā)人員傷亡、設(shè)備損壞、建構(gòu)筑物倒塌等安全事故[1]。這類事故不僅會造成巨大經(jīng)濟損失，而且一旦管控不力，很容易引發(fā)群死群傷或者次生災(zāi)難。作為新時代的水封洞庫建設(shè)者，安全工作不容懈怠，全面深入理解水封洞庫特點，認清安全風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)和把握相關(guān)規(guī)律，完善安全風(fēng)險管理體系，推行工程現(xiàn)代化、精細化的安全管理，有效減少水封洞庫事故的機率，是我們義不容辭的責任。本文結(jié)合作者參與某大型地下洞室群工程建設(shè)經(jīng)驗，談一些水封洞庫安全管理方面的有益實踐。

1 地下水封洞庫的工程特點

由于地下水封洞庫埋深較大，所以其往往具有地質(zhì)條件復(fù)雜、施工環(huán)境惡劣以及對勘察與監(jiān)測工作要求高等工程特點，這些均對安全管理提出了諸多挑戰(zhàn)。

1.1 地質(zhì)條件的復(fù)雜性

水封洞庫與地上工程的顯著區(qū)別在于地質(zhì)條件的限制較大，地質(zhì)條件的好壞決定了建設(shè)的難易程度、安全風(fēng)險的級別，甚至是項目建設(shè)的成敗[2]。在圍巖情況揭露之前，地質(zhì)條件具有不確定性，含水豐富的地層、自穩(wěn)差的淤泥層、砂層、堅硬的花崗巖層、軟硬不均的巖土交界地層、溶土洞、暗流、液化砂層、有毒氣體等不良地層對水封洞庫的施工安全造成極大威脅。隨著施工作業(yè)面的推移，地質(zhì)條件可能會發(fā)生不盡相同的變化，項目跨度越大、里程越長，地質(zhì)差異越明顯[3]。地質(zhì)條件的不確定性決定了工程建設(shè)全過程需要動態(tài)設(shè)計，需要持續(xù)對安全措施等做出優(yōu)化調(diào)整。

1.2 施工環(huán)境的惡劣性

地下水封洞庫深埋在地表以下，受到多方面因素的限制，施工環(huán)境普遍較差。一是水封洞庫作業(yè)環(huán)境昏暗、潮濕、泥濘。二是環(huán)境悶熱，尤其夏天更為突出。封閉的作業(yè)空間，大量機具運轉(zhuǎn)以及爆破作業(yè)的實施，都導(dǎo)致巷道、隧洞內(nèi)悶熱，整個施工期的溫度與濕度難以下降；三是空氣質(zhì)量差。水封洞庫具有典型的密閉、受限空間作業(yè)環(huán)境特征，導(dǎo)致地下空氣置換難度大，對施工人員的健康造成嚴重危害[4]；在實際工程中，往往是多種不利因素疊加，安全狀況復(fù)雜而嚴峻。構(gòu)成了由滲流水、高空、高溫、有限空間等幾種危險作業(yè)疊加而成的重大安全風(fēng)險，對采取安全措施和強化管理帶來挑戰(zhàn)。

1.3 勘察與監(jiān)測的重要性

由于地質(zhì)條件具有不確定性，因此勘察與監(jiān)測工作作為能有效認知地下的“眼睛”，具有相當重要的地位，應(yīng)該貫穿項目的全過程[5]。項目選址需要開展地質(zhì)勘察，這是水封洞庫極其重要的先決工作。要利用勘察技術(shù)手段，對區(qū)域穩(wěn)定性進行分析，明確區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，搞清楚斷裂構(gòu)造和結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況[6]。不僅要在預(yù)可研、可研階段開展勘察工作，還要在基礎(chǔ)設(shè)計、施工圖設(shè)計階段進行更加詳細的勘察作業(yè)，各階段勘察貫徹水封洞庫建設(shè)的全過程。

超前地質(zhì)預(yù)報作為勘察作業(yè)在施工階段的延續(xù)，可以揭露或探明前方施工范圍的地質(zhì)狀況，對現(xiàn)場安全作業(yè)具有重大的指導(dǎo)意義[7]。工程實施過程中，還要在建構(gòu)筑物上、重要結(jié)構(gòu)上布設(shè)監(jiān)控位移、應(yīng)變、應(yīng)力、水位的傳感器，開展監(jiān)測量測工作。對圍巖變形、位移、穩(wěn)定性以及支護結(jié)構(gòu)受力和變形、地質(zhì)環(huán)境等情況進行監(jiān)測，掌握周邊地質(zhì)變化或施工效果狀況，能為動態(tài)設(shè)計、質(zhì)量管理和安全預(yù)警提供依據(jù)[8]。

2 地下水封洞庫安全管理的不足

水封洞庫事故發(fā)生的直接原因總能歸結(jié)為人的不安全行為及物的不安全狀態(tài)，但究其原因是管理存在缺陷[9]。要抓好水封洞庫安全管理，必須全方位地認清影響安全的管理領(lǐng)域，這不僅僅包括常規(guī)的安全專業(yè)管理，也包括勘察、設(shè)計、監(jiān)理、施工、質(zhì)量、合同等方面的管理。很多工程正是因為未能對安全管理工作進行系統(tǒng)性的審視，造成“眉毛胡子一把抓”，結(jié)果往往卻是“顧此失彼”、“頭疼醫(yī)頭腳疼醫(yī)腳”[10]。其具體表現(xiàn)有：

（1）把控設(shè)計源頭的能力較弱。如果缺乏對水封洞庫建設(shè)規(guī)律的系統(tǒng)性認識，對設(shè)計源頭把控不嚴，將會從根源上導(dǎo)致嚴重的安全風(fēng)險，同時還會帶來質(zhì)量控制、費用控制等方面的困難[11]。比如設(shè)計規(guī)劃失誤，動態(tài)設(shè)計調(diào)整不及時、不到位等。

（2）放松了超前地質(zhì)預(yù)報的管理。為了貪圖進度和節(jié)省費用，擅自簡化、調(diào)整作業(yè)程序或要求，隨意調(diào)整超前地質(zhì)預(yù)報方案，導(dǎo)致預(yù)判不足或預(yù)判錯誤，增大了施工現(xiàn)場發(fā)生坍塌、涌水等惡性安全事故的風(fēng)險幾率[12]。

（3）缺乏規(guī)范的安全風(fēng)險管理體系。對安全風(fēng)險缺乏辨識，對重大風(fēng)險缺乏計劃性的管理，缺少重大風(fēng)險應(yīng)急機制，責任落實不到位，沒有應(yīng)對風(fēng)險的預(yù)案、措施以及相關(guān)資源上的統(tǒng)籌謀劃和安排[13]。

（4）缺少安全管理手段的創(chuàng)新?？茖W(xué)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，給地下水封洞庫帶來了許多新技術(shù)與新理念。與施工技術(shù)的快速發(fā)展相比，安全管理手段的創(chuàng)新明顯不足，對高新技術(shù)應(yīng)用較少，限制了安全管理的效率與水平。

（5）違背施工規(guī)律，忽略安全和質(zhì)量。近年來，很多大型工程都受阻于前期工作，征地、拆遷工作往往落后于計劃節(jié)點，但工程驗收運行的時間要求“后墻不倒”，所以要在施工中挖潛增效進行趕工。因此，出現(xiàn)了違背施工規(guī)律的作業(yè)，如：簡化技術(shù)交底、安全交底；強行增加工作面進行危險交叉作業(yè)[14]。這些趕工行為直接誘發(fā)了安全事故的發(fā)生。

（6）作業(yè)隊伍管理水平還與我國水封洞庫快速發(fā)展的需要不匹配。主要表現(xiàn)在：轉(zhuǎn)分包致使工程管理效率低，增加管理內(nèi)耗，項目管理體系難以逐級落實；轉(zhuǎn)分包中安全管理人員缺失或者不規(guī)范，專業(yè)水平參差不齊；層層的分包中，工程指令很難或很長時間才能得到落實，最終使安全隱患演變?yōu)榘踩鹿蔥15]。

3 加強地下水封洞庫安全管理的建議措施

安全管理是一項系統(tǒng)工程，這一點在水封洞庫中體現(xiàn)的更加突出。實現(xiàn)安全高效施工，不能僅著眼于安全專業(yè)，也不能只局限在施工現(xiàn)場的范圍，應(yīng)該從勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、安全專業(yè)管理、合同約束等方面，實施全方位的、全過程的、全員參與的管控，只強調(diào)安全專業(yè)來管安全，難免具有局限性，管住了點，卻管不了面，有時會忽視系統(tǒng)性的、根源性的重大風(fēng)險；要結(jié)合水封洞庫的特點，針對關(guān)鍵風(fēng)險點和重要安全環(huán)節(jié)，采取好的機制和得力措施，做好重大風(fēng)險管控，實施有效安全管理；要充分利用先進科技手段提升安全管理的效率和質(zhì)量，通過大力實施機械化作業(yè)，減少作業(yè)風(fēng)險，確保施工安全；要提高安全管理的專業(yè)水平，加強日常安全檢查、提升應(yīng)急響應(yīng)能力、組織安全競賽評比、約束轉(zhuǎn)分包行為，這些都是系統(tǒng)性抓好安全管理的重要方面。針對以上問題，從工程實際出發(fā)，提出了以下幾點建議。

3.1 抓好勘察設(shè)計工作

水封洞庫有其自身獨特的工程特點，工程地質(zhì)條件是先決條件，且制約工程全過程。如果地質(zhì)條件不明，或者動態(tài)設(shè)計沒有及時的跟進，安全管控就形同虛設(shè)，如同“無圖施工”，極有可能帶來未知的重大風(fēng)險。要抓實水封洞庫的安全管理，第一關(guān)就是要牢牢盯住勘察和設(shè)計工作，全過程充分發(fā)揮勘察和監(jiān)控量測的積極作用，并與設(shè)計環(huán)節(jié)緊密配合，實現(xiàn)良好有序的動態(tài)設(shè)計。這一點與地上石化、電力工程、建構(gòu)筑物工程有著本質(zhì)區(qū)別。

基于水封洞庫動態(tài)設(shè)計的理念，勘察、設(shè)計專業(yè)工程師需要全過程跟蹤掌握施工中揭露的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，結(jié)合安全監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，出具動態(tài)設(shè)計方案，對于重大設(shè)計方案需要召開專家審查會進行會審。

3.2 建立超前地質(zhì)預(yù)報巡查會商機制

目前我國水封洞庫超前地質(zhì)預(yù)報正處于快速發(fā)展階段，雖然還有很多不成熟的地方，但是它在安全預(yù)警、安全風(fēng)險辨識中發(fā)揮了不可替代的作用。在實際的工程中，要以實際地質(zhì)情況為基礎(chǔ)，選擇不同的探測手段相結(jié)合，

工程中應(yīng)建立地質(zhì)巡查會商機制，會商組成員要到現(xiàn)場巡查并召開現(xiàn)場會，對地下施工圍巖情況進行全方位分析，做到“每一個開挖掌子面要巡查會商，每一處異常地質(zhì)要巡查會商”，根據(jù)巡查的情況并結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報和監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行地質(zhì)會商，議定圍巖級別，明確爆破開挖方式，落實支護設(shè)計、灌漿設(shè)計及相關(guān)參數(shù)要求，制定施工開挖方案、特殊地質(zhì)應(yīng)對方案及異常情況的處理預(yù)案，將施工風(fēng)險降至最低，科學(xué)指導(dǎo)安全施工方法和質(zhì)量保障措施的制定。

3.3 實施預(yù)防性安全管理

為貫徹預(yù)防性安全管理的要求，水封洞庫實施之初就要對預(yù)估安全風(fēng)險進行登記管理，包括風(fēng)險名稱及描述、風(fēng)險類型、風(fēng)險等級、主責單位、警示信息、風(fēng)險評估情況、應(yīng)對措施等。要對重大風(fēng)險、典型風(fēng)險進行詳細辨識和預(yù)估，并采取有效的應(yīng)對措施和必要的應(yīng)急手段。首先在初步設(shè)計階段，設(shè)計人員要根據(jù)地質(zhì)勘察資料以及具體工程特征進行安全風(fēng)險識別和評價。其次要編制水封洞庫施工安全作業(yè)指導(dǎo)書，將安全管理納入其中，作為指導(dǎo)水封洞庫建設(shè)管理的一個必要組成部分。

3.4 建立智能識別預(yù)警系統(tǒng)

對于地下復(fù)雜洞室群建設(shè)，借助現(xiàn)代化的通信手段、智能識別預(yù)警系統(tǒng)，可以大大提高安全管理效率[16]，通過管理系統(tǒng)的運行實現(xiàn)全方位、實時在線安全管理。筆者參與的一個大型地下水封洞庫項目，項目組利用新興的通信技術(shù)在安全管理上實現(xiàn)新突破，創(chuàng)造性地提出“一個中心，四個系統(tǒng)”的安全管理系統(tǒng)建設(shè)思路，即：“一個安全監(jiān)控中心+有線電話調(diào)度系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員/車輛定位跟蹤系統(tǒng)、三維應(yīng)急管理系統(tǒng)”。

水封洞庫布設(shè)有線電話調(diào)度系統(tǒng)，電話調(diào)度系統(tǒng)使地上安全監(jiān)控中心與地下各施工點建立了有效的通訊聯(lián)系；

水封洞庫中布置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在作業(yè)掌子面、道路交叉口、炸藥暫存點等重點部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)布設(shè)攝像頭，實現(xiàn)對交通狀況、非法滯留、異常情況的智能識別和警示等。

水封洞庫區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了人員/車輛定位跟蹤全覆蓋。要求所有進入巷道內(nèi)的人員、車輛均隨身/車攜帶識別卡，識別卡與各巷道內(nèi)信號發(fā)生（接收）器進行通訊聯(lián)系，實現(xiàn)所有地下人員/車輛的精準定位以及跟蹤與報警管理。

水封洞庫建立了從施工到運營的全生命周期的數(shù)字化三維應(yīng)急管理系統(tǒng)。構(gòu)建與水封洞庫構(gòu)造情況完全一致的、基于GIS的三維數(shù)字顯示場景。將人員、車輛的實時定位信息再融合到三維系統(tǒng)中，24h直觀跟蹤定位動態(tài)。

地面設(shè)置一個安全監(jiān)控中心，由監(jiān)理人員24h值班，通過“一個中心，四個系統(tǒng)”的建設(shè)運行，實現(xiàn)了“三受控，一及時”（人員機具受控、爆破作業(yè)受控、工作環(huán)境受控、應(yīng)急反應(yīng)及時）的安全管控效果。

3.5 引入機械化施工

當前地下施工作業(yè)仍有很多工種勞動強度非常高，如風(fēng)鉆施工、人工注漿、噴錨和結(jié)構(gòu)施工中的模板、鋼筋及澆筑混凝土等。施工單位應(yīng)著眼于行業(yè)發(fā)展的科技趨勢，能實現(xiàn)機械代人的，要機械代人，不斷增強現(xiàn)場機械化施工的投入，盡量使用三臂鑿巖臺車、噴砼機械手、平臺作業(yè)車、側(cè)卸式裝載設(shè)備等現(xiàn)代化機械投入，既提高工作效率保障施工質(zhì)量，也能大大降低作業(yè)人員勞動強度，有效改善環(huán)境，降低安全風(fēng)險。

3.6 嚴格合同管理

落實合同中的約定，嚴格控制轉(zhuǎn)包分包，進廠前要全面核查，對項目部組織機構(gòu)和人員資質(zhì)進行檢查，原則上要保證約定的管理層人員一一到崗，重要管理人員變更要堅持“以高換低”的原則并要事先約定可落實的措施和要求，其他人員變更的管理程序也要嚴格抽查和考核。就施工安全投入而言，按照國家安全措施相關(guān)管理條例，建設(shè)工程要專列安全措施費。安全措施費用不僅僅要關(guān)注僅能預(yù)防一般性事故的安全措施，包括個人防護、臨邊防護及施工設(shè)備防護等，更重要的是要預(yù)防重大安全事故發(fā)生，這就需要在施工前編制更加可靠的方案并落實安全投入。因此，安全投入更應(yīng)反映在重大方案的措施費用上。

4 結(jié)語

水封洞庫安全管理要本著以人為本，重點研究本質(zhì)安全理念，針對水封洞庫建設(shè)的規(guī)律、特點和安全管理的主要問題，我們要從設(shè)計和方案入手，提高工程設(shè)計的安全系數(shù)；重視地質(zhì)超前預(yù)報，預(yù)防惡性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；采取預(yù)防性安全管理，預(yù)估并防范重大風(fēng)險與典型風(fēng)險；重視信息技術(shù)的應(yīng)用，提高安全管理的效率與水平；引入機械化作業(yè)，保障施工安全；嚴格施工隊伍管理，保障安全措施的嚴格執(zhí)行。我們既要針對“人、機、環(huán)、管”整個系統(tǒng)實施本質(zhì)安全化管控，還要充分辨識風(fēng)險根源、重大風(fēng)險、關(guān)鍵問題，做到重點防控，通過采取技術(shù)手段和管理措施，全面實現(xiàn)水封洞庫本質(zhì)安全管理的持續(xù)改進。