易明慧

廣西天然氣管道有限責任公司, 廣西 北海 536000

0 前言

在長輸天然氣管道建設(shè)過程中,存在長度長、地區(qū)跨越大、地貌特征復雜等特點,使得長輸天然氣管道的建設(shè)存在各種困難,其中河流穿越工程是長輸天然氣管道建設(shè)中的難點問題。紅水河沉管穿越是廣西天然氣管道工程建設(shè)過程中典型的河流穿越工程,該沉管穿越處于典型喀斯特地貌環(huán)境中,自然條件嚴苛,兩岸陡峭、水流湍急、溶洞密布,地質(zhì)情況極為復雜[1-2],管道接點間水平長度312.69 m,管道實長347.74 m,最大穿越深度51 m,具有跨距長且坡度大的特點,對于施工過程安全性極具考驗。

結(jié)合沉管穿越施工工序、各項安全隱患,對產(chǎn)生結(jié)果的嚴重性、可能性進行分析,本文從焊接質(zhì)量、漂管、沉管、起重作業(yè)、設(shè)備人員五個方面進一步闡述長輸天然氣管道在大型河流沉管穿越施工中的安全管控要點。

1 沉管穿越施工中的安全風險危害識別

根據(jù)紅水河沉管穿越總體施工工藝流程,在焊接、爆破、起重、漂管、橫管、管線翻轉(zhuǎn)及沉管、水上水下作業(yè)、連頭施工、水工保護(岸坡防護)等各個工序中,都可能發(fā)生質(zhì)量問題,一切質(zhì)量事故都可能衍變?yōu)榘踩鹿?因此安全管控的重點工作就是工序施工過程中的質(zhì)量控制。紅水河沉管穿越總體施工工藝流程見圖1。

圖1 紅水河沉管穿越總體施工工藝流程圖Fig.1 Flowchart of the overall construction process of Hongshui River immersed pipeline crossing

紅水河沉管穿越施工具有穿越長度長、縱向深度大、兩側(cè)坡度陡、水流速度高的特點,結(jié)合施工作業(yè)過程分析,其安全風險危害識別主要有:火災、用電安全、高空墜落物體、潛水作業(yè)、起重作業(yè)、船機故障、危險氣體的使用、汛期船舶設(shè)備及人員安全、缺氧、自然災害(如暴雨、大風、龍卷風、突風、地震等)、化學物及炸藥使用等。

2 沉管穿越施工中的安全管控

長輸天然氣管道施工是較成熟的建設(shè)工作,但對于沉管穿越大型河流還需謹慎嚴謹,紅水河沉管穿越段是典型的喀斯特地貌、地形復雜,加大了全過程的安全管控難度。焊接質(zhì)量、漂管、沉管、起重作業(yè)、設(shè)備人員,是施工過程中較重要的五個方面,抓好突出的管控要點,就能夠把風險降到最低[3-6]。

2.1 焊接質(zhì)量安全管控

影響管道對口焊接質(zhì)量的因素貫穿焊接的整個過程,因此必須對焊前、焊中、焊后進行全過程監(jiān)控。

管道對口焊接時,應以焊接工藝評定報告為依據(jù)編制焊接工藝規(guī)程,焊工施焊必須嚴格遵守焊接工藝規(guī)程。施焊前做好各項準備工作,將坡口及兩側(cè)各10 cm區(qū)域內(nèi)鋼管表面上的污物、雜物以及坡口內(nèi)側(cè)加工毛刺清除干凈,保證坡口及兩側(cè)各10 cm范圍內(nèi)的內(nèi)外表面露出金屬光澤。紅水河沉管穿越施工于2017年1月開始，冬季施工時應對建設(shè)管道預熱。預熱時需遵守焊接工藝規(guī)程，注意把控預熱溫度和層間溫度。當風速超過GB 50369-2014《油氣長輸天然氣管道工程施工及驗收規(guī)范》第10.1.5條規(guī)定或現(xiàn)場為雨雪天氣時，應采用防風棚，確保棚內(nèi)施工條件滿足焊接工藝規(guī)程。

施焊過程應遵照焊接工藝規(guī)程,提高焊接質(zhì)量。嚴禁在坡口以外的管材表面上引弧和試驗電流。一旦出現(xiàn)電弧燒傷部位,應立即用砂輪進行打磨。紅水河沉管穿越采用Φ 813×17.5管道,打磨后管壁厚度不得低于原壁厚95%,即16.625 mm,否則該管段的質(zhì)量風險將迅速上升,需要采取有效手段將該管段切除來降低管道質(zhì)量風險。同時,在管道施焊過程中,焊條更換時應保證迅速快捷,在熔池冷卻前將焊條更換好再進行引弧。下向焊接應遵循“薄層多遍焊道”原則來提高焊接質(zhì)量。

焊口施焊完畢后,應整體進行外觀質(zhì)量檢查,檢查前應清除焊縫表面熔渣、飛濺等雜物。外觀質(zhì)量檢查合格后再進行焊縫的無損檢測,最大程度保障焊縫的施焊質(zhì)量。

2.2 漂管安全管控

紅水河沉管穿越施工具有施工條件差、施工環(huán)節(jié)多的工程建設(shè)特點[7-8],因此在施工過程中不僅要考慮管道建設(shè)質(zhì)量影響因素,還應對相關(guān)安全因素進行管控。

2.2.1 確保航道封航

為避免航道出現(xiàn)其他交叉作業(yè)影響,管道下潛前20 d,必須通過當?shù)睾Ｊ虏块T發(fā)出禁航公告,保證作業(yè)水面處于封航狀態(tài)。在橫擺前,需再次確認封航情況,確保管道橫擺期間,無船舶過往、其他施工等意外情況發(fā)生[9-11]。

2.2.2 管材安全保護

拖管下水時,要進行拖管沙袋(氣囊)鋪設(shè):從管道下水點起算到管道尾段,鋪上1組寬10 m的沙袋(氣囊),每組間隔5 m,共25組,使管道拖管時不對管身造成損傷,確保管材安全。

拖管作業(yè)時水面上由1艘拖船引導拖管,岸上管道每10 m設(shè)置1個吊點,即由岸上20臺挖掘機同時發(fā)送入水?，F(xiàn)場選擇同一回旋半徑的挖掘機,在拖管時挖掘機不動,通過挖掘機臂來進行拖管送管,當?shù)竭_挖掘機最大回旋半徑后停下,解開吊帶,移至下一吊點,再通過挖掘機臂進行拖管送管,如此循環(huán)直至管道全部下水。該拖管作業(yè)方式不僅確保挖掘機和操作人員的作業(yè)安全，而且最大程度地保護了預制管段的焊縫。

整段管道入水后,進行漂管。通過3艘牽引船和4艘布管船緊密配合,落實7艘船點線面規(guī)劃,在漂管過程中注意控制以防河水湍急造成的彎頭變形、管道橫移、不平穩(wěn)等問題的出現(xiàn)。

2.2.3 對抗較大流沖量的安全措施

紅水河沉管穿越點深度51 m、水流湍急速度2.86 m/s,增加了漂管作業(yè)和安全管控的難度。在管道下潛時考慮到流沖量,對作業(yè)平板船進行一定程度改造,布管船在船尾加裝固定裝置、滑輪、絞車和角度牽引纜,船頭加裝人字扒桿;牽引船在船頭加裝固定裝置、滑輪、絞車和角度牽引纜,船尾加裝人字扒桿,為保證強度要求,焊接部位增加補強板。現(xiàn)場根據(jù)吊力核算計算,使用800 t的平板船改造,符合施工安全要求，保證了船只工作穩(wěn)定性、增加了作業(yè)安全系數(shù)。

2.3 沉管安全管控

2.3.1 選用合適角度的牽引纜

紅水河水流湍急,在沉管穿越施工中使用可調(diào)整角度的牽引纜。在管道下潛過程中,需要適當調(diào)整牽引纜角度，保證管道下潛時位置始終在管道水下溝槽中心線的正上方。在選用角度時要考慮牽引纜的最大載荷,防止角度牽引纜發(fā)生斷裂。角度牽引纜使用白棕繩,白棕繩以劍麻為原料捻制而成,其抗拉力和抗扭力較強[12],耐磨損、耐摩擦、彈性好,突然受到?jīng)_擊載荷時不會發(fā)生斷裂。

2.3.2 沉管穿越施工過程安全管控

為確保整管在下沉就位過程中的安全,首先檢查各設(shè)備吊點和輔助吊點的吊鉤與吊耳之間，吊鉤與吊繩之間的連接是否牢固;其次在管道下潛時必須考慮流沖量,各項工作準備就緒,現(xiàn)場必須統(tǒng)一指揮下達沉管指令[13]。此外,各吊點應統(tǒng)一協(xié)調(diào)、同步作業(yè),做到逐步松纜,每次下沉不得大于0.5 m,確保管道在下沉過程中受力、各吊點受力均在可控范圍內(nèi)。

2.4 起重作業(yè)安全管控

2.4.1 編制起重方案

項目部在起吊作業(yè)前,必須編制合格的起重方案,并獲審批;對于吊件重量大于40 t的起吊任務(wù),必須編制詳細的起重方案,并附上全部可接受的支持性計算,尤其是起吊索具必須通過計算確定,獲得批準后方可實施。

2.4.2 配備專業(yè)起重隊伍

項目部配備1名專業(yè)起重工程師,具體負責起重計劃和監(jiān)控起重操作,監(jiān)督操作員的選擇,檢查與維護、審核起重設(shè)備是否符合要求規(guī)范,并將起重物件的重量通知吊車司機。起重工程師還應注意施工過程中的物料堆放,確定堆放場所和堆放高度,防止物料滑落。

吊車司機必須通過專業(yè)培訓并了解職責,取得上崗證書,確保吊車在設(shè)計限制內(nèi)操作;吊車司機對所有起重過程詳細記錄,拒絕任何不符合安全規(guī)定的起重作業(yè)。

施工隊伍必須配備專職安全員,輔助起重工程師各項工作,專職負責起重作業(yè)時的安全管理。每次作業(yè)前,安全員應當確認索具保持良好狀態(tài)。起重過程中,安全員應當對旋轉(zhuǎn)半徑范圍加以妥善防護,以防人員接近或誤撞。

2.5 設(shè)備人員安全管控

紅水河沉管穿越施工時,應認真遵守內(nèi)河避碰規(guī)則，落實施工航行通告和施工信號懸掛要求；務(wù)必在規(guī)定區(qū)域內(nèi)施工[14]，注重人員設(shè)備安全管控力度的提高和現(xiàn)場全體人員素質(zhì)的提升。

2.5.1 勞保用品的保障

項目部應制定嚴格的勞保用品穿戴管理辦法，安排專人監(jiān)管，違規(guī)人員一律不得進入施工區(qū)域，并按規(guī)定處罰。施工人員穿戴齊全勞保用品后方可進入施工區(qū)域，包括：安全帽、勞保工裝、安全靴或安全鞋。特殊作業(yè)人員需穿戴全套勞保防護用品，包括：防噪耳機、護目鏡、面部保護裝置、救生衣、防護手套、絕緣靴、絕緣工裝、觸電個人保護、安全帶等[15]。

2.5.2 潛水員安全施工措施

潛水員必須遵守潛水規(guī)定，經(jīng)HSSE經(jīng)理、項目經(jīng)理、技術(shù)負責人開展班前安全技術(shù)交底后方可作業(yè)，交底過程中務(wù)必明確本次作業(yè)要求、科學減壓程序。同時,潛水員應遵守以下工作要求:

1)身體不適或體檢不合格嚴禁下潛。

2)下潛前檢查下潛設(shè)備、下潛人員著裝,不符合要求,嚴禁下潛。

3)務(wù)必沿入水繩上升出水，上升期間禁止屏氣。

4)作業(yè)期間突發(fā)呼吸困難等情況時，必須立即停止作業(yè)并加強通風，若未有效緩解應及時減壓出水。

5)確保有充足的通風量時方可采用通風式潛水裝備。供氣中斷或不足時，要善于借助頭盔內(nèi)余氣及時排除隱患。

6)電源開關(guān)應設(shè)置在電話員身旁，如遇需切斷電源或其他緊急情況，便于潛水員聯(lián)絡(luò)電話員進行緊急操作。

7)作業(yè)現(xiàn)場務(wù)必據(jù)實配備應急氣瓶和應急潛水員。

2.5.3 施工船舶安全管理措施

施工船舶務(wù)必在規(guī)定區(qū)域內(nèi)施工。根據(jù)現(xiàn)行《交通部沿海港口信號規(guī)定》，施工船舶應合理布置施工信號，錨鏈上應安裝浮標，必要時安設(shè)燈光[16]。施工船舶若拋錨作業(yè)，必須布置警戒錨標，明確錨纜和錨的方位，并選取醒目的號燈明確封航水域和可航水域。施工船舶應根據(jù)擬定航線航行[17]。安裝相關(guān)信號設(shè)備在施工區(qū)域，如：標準水路信號、危險標志信號、報警信號、安全及指示信號等。航行過程中輔助船舶應密切關(guān)注附近船舶，加強瞭望，為避免緊迫情況，及時調(diào)整至安全航速，盡早避讓[18-19]。

3 沉管穿越施工中的安全風險預防

安全風險預防應從提高安全意識、完善安全管理制度、建立應急救援機制、排查安全隱患等方面著手[20]。

3.1 提高安全意識

為減少或杜絕安全事故的發(fā)生，需要持續(xù)強化員工的安全意識，提升其專業(yè)技能和操作水平。

1)持續(xù)開展正面教育。讓員工清晰了解并處理好自身與安全、企業(yè)效益與安全的關(guān)系，有效激發(fā)安全意識能動性的作用。

2)不斷增強“三種意識”。一是制度的強制性意識，二是以人為本的意識，三是可持續(xù)發(fā)展意識。

3)重視典范宣傳作用。通過選先樹優(yōu)，在員工身邊產(chǎn)生榜樣效應。

3.2 完善安全管理制度

要實現(xiàn)各部門各崗位權(quán)責分明、員工各司其職、減少管理漏洞，就需要建立健全安全管理制度，避免出現(xiàn)爭功奪勞、相互推諉的情況。

1)項目部應汲取實踐經(jīng)驗，通過建立、完善、修訂等方式穩(wěn)步形成科學有效、穩(wěn)定成熟、規(guī)范可行的作業(yè)體系和安全管理制度。

2)對于不同項目的技術(shù)要求和施工環(huán)境，在原有安全管理制度的基礎(chǔ)上，做出針對性的調(diào)整、刪減、補充，有效保證制度的“立、改、廢”。

3.3 建立有效的應急救援機制

對于安全管控，即便投入足夠的財力、物力、人力，貫徹權(quán)威的安全管理制度，也無法保證零事故。應急救援機制能夠在安全事故發(fā)生時，有效減少損失。

1)以人為本，安全第一。救援首要任務(wù)是在確保應急救援人員做好安全防護的基礎(chǔ)上，全力保障員工的人身安全，盡可能減少人員傷亡，降低財產(chǎn)損失，縮小危害范圍。

2)預防為主，應急結(jié)合?；谧鳂I(yè)現(xiàn)場應急基礎(chǔ)的逐步提高，應大力結(jié)合預防工作與應急工作，不斷提升防范能力、安全風險辨識和評估水平，進一步將隊伍建設(shè)、物資儲備、應急演練等工作常態(tài)化。

3)分級應急響應。分級應急響應要根據(jù)事故的可控性、嚴重程度和波及范圍判斷，分級應急響應能夠高效準確傳遞信息和指令，確保應急救援機制得到有效執(zhí)行。

3.4 加強安全隱患排查

人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素多為事故發(fā)生的誘因，施工現(xiàn)場的安全管控效果可通過加強安全隱患排查得到進一步提升。不僅可以推動管理人員和專業(yè)技術(shù)隊伍各盡其責，還可以將先進的裝備和技術(shù)結(jié)合，運用到安全隱患排除作業(yè)中。

4 結(jié)論

廣西天然氣管道工程紅水河沉管穿越施工一次性沉管穿越成功,攻克了穿越深度51 m、兩岸坡度65°、水流速度2.86 m/s、穿越復雜喀斯特地貌等高難度技術(shù)問題,沉管穿越成功離不開施工中科學的技術(shù)作業(yè),更離不開嚴格的安全管控。為確保施工安全和質(zhì)量,本文著重總結(jié)了焊接質(zhì)量、漂管、沉管、起重作業(yè)、設(shè)備人員五個方面的安全管控要點,闡述了具體的控制措施和注意事項,在該沉管穿越施工實踐應用中獲得了較好的安全管理成果,相關(guān)安全管理經(jīng)驗可為其他類似項目提供借鑒，同時其他方面的安全管理經(jīng)驗仍值得進一步探索。