CALM單點系泊浮筒建造有限空間作業(yè)安全管理研究

徐振振工程師 袁 野工程師 武星昊工程師

(1.中國石油集團海洋工程(青島)有限公司，山東 青島 266555；2.中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司華北物探處，河北 滄州 062550)

0 引言

懸鏈錨腿系泊裝置(Catenary Anchor Leg Mooring，CALM)單點系泊系統(tǒng)是國際上使用較多的海上輸油終端，具有結(jié)構(gòu)簡單、不占用岸線資源、投資省、建設(shè)周期短、安全環(huán)保等優(yōu)點。但在浮筒建造過程中，由于有限空間作業(yè)多，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，且與腳手架等存在交叉作業(yè)，因此，施工風(fēng)險大。其中，浮筒建造有限空間作業(yè)風(fēng)險較高，容易發(fā)生人員傷亡事故，事故類型包括中毒、窒息、火災(zāi)、爆炸、觸電等，其中以中毒、窒息、燃爆為主。一旦發(fā)生事故，如果救援人員盲目施救，極易造成更多的人員傷亡，因此如何做好有限空間作業(yè)過程管控和應(yīng)急救援是單點系泊浮筒建造安全管理的重點。

1 單點系泊浮筒建造

單點系泊源于英文“Single Point Mooring”，是指海洋工程船舶通過單點形式系泊在另一個固定式或浮式結(jié)構(gòu)物上，船舶圍繞該結(jié)構(gòu)物可以隨風(fēng)浪流作360°回轉(zhuǎn)，由于風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，被系泊船舶將會停泊在環(huán)境力最小的方位上。CALM單點系泊系統(tǒng)，如圖1。單點系泊浮筒是用于系泊船舶，確保船舶可以360°回轉(zhuǎn)的浮式結(jié)構(gòu)物，如圖2。

圖1 CALM單點系泊示意圖Fig.1 The schematic diagram of CALM single point mooring

圖2 單點系泊浮筒示意圖Fig.2 Schematic diagram of single point mooring buoy

單點系泊浮筒的建造涉及結(jié)構(gòu)、管線、機械、電氣、儀表、防腐和安全等多個專業(yè)，其中以結(jié)構(gòu)專業(yè)為主。主要包括以下幾個部分：固定部分(浮筒筒體、軸承支撐)；旋轉(zhuǎn)部分(轉(zhuǎn)臺、錨固平臺、管線平臺、下水平臺)；管線系統(tǒng)；輔助設(shè)備。單點系泊浮筒建造流程，如圖3。

圖3 單點系泊浮筒建造流程Fig.3 The construction process of single point mooring buoy

單點系泊浮筒的筒體為一個筒形鋼結(jié)構(gòu)，被6個隔艙板和1個圓筒分為6個水密艙室和1個中間井(如圖4)，轉(zhuǎn)臺由1個環(huán)形艙室和若干小艙室組成,如圖5。建造過程中筒體每個水密艙有上、下2個進出人孔，直徑約0.6m，艙室高約5m，進出艙室使用爬梯，艙室內(nèi)搭有腳手架等臨時設(shè)施，中間井上下相通，不形成封閉空間；轉(zhuǎn)臺環(huán)形艙室空間狹長，有3個進出人孔，直徑約0.6m，小艙室空間狹窄，有一個進出人孔，直徑約0.6m。筒體水密艙和轉(zhuǎn)臺艙室進出不便，艙室內(nèi)作業(yè)空間受限，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于有限空間作業(yè)，且同時涉及高處作業(yè)、腳手架作業(yè)等，作業(yè)風(fēng)險及應(yīng)急救援難度較大。

圖4 筒體艙室示意圖Fig.4 The schematic diagram of buoy body cabin

圖5 轉(zhuǎn)臺艙室分布圖Fig.5 Distribution diagram of turntable cabin

2 單點系泊浮筒有限空間作業(yè)風(fēng)險分析

單點系泊浮筒建造過程中涉及的有限空間作業(yè)主要為在狹窄的艙室內(nèi)進行組對、焊接、打磨、噴漆等作業(yè)。采用風(fēng)險矩陣方法，用危險事件發(fā)生的可能性(或頻率)和后果嚴(yán)重程度來判斷風(fēng)險等級，主要風(fēng)險包括：作業(yè)過程中使用的乙炔、丙烷等可燃?xì)怏w在艙室內(nèi)泄漏濃度達到爆炸極限遇明火、靜電等發(fā)生閃爆；艙室內(nèi)進行噴漆作業(yè)揮發(fā)氣體濃度達到爆炸極限遇明火、靜電等發(fā)生閃爆；作業(yè)過程中使用的二氧化碳及氬氣等惰性氣體在艙室內(nèi)泄漏導(dǎo)致人員缺氧窒息；焊接作業(yè)過程中產(chǎn)生的氮氧化物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳等煙塵達到一定濃度導(dǎo)致人員中毒、窒息；由于艙室內(nèi)濕度較大、電氣線路保護不到位、接地不良、未采用安全電壓等，造成人員觸電事故；艙室進出人孔位置不便、艙室內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、作業(yè)空間狹窄等導(dǎo)致人員磕碰、跌落等人身傷害；部分艙室在高處，存在高處作業(yè)，且與腳手架等存在交叉作業(yè)，增加作業(yè)風(fēng)險。

通過對以往有限空間事故案例進行分析，在單點系泊浮筒建造有限空間作業(yè)過程中存在以下問題：未針對單點系泊浮筒的特點，編制可行的作業(yè)方案，未進行艙室作業(yè)風(fēng)險辨識或風(fēng)險辨識不到位；作業(yè)前和作業(yè)過程中，在未采取有效通風(fēng)、氣體檢測等措施的情況下進入浮筒艙室進行作業(yè)；未編制應(yīng)急預(yù)案，在艙室內(nèi)作業(yè)遇險時，不能夠采取有效的救援措施，或盲目施救，擴大傷亡。

3 單點系泊浮筒有限空間作業(yè)安全管理

單點系泊浮筒建造有限空間作業(yè)安全管理流程，如圖6。

圖6 有限空間安全管理流程Fig.6 Safety management process for confined space

3.1 有限空間作業(yè)計劃的制定和批準(zhǔn)

3.1.1 作業(yè)方案

作業(yè)之前技術(shù)人員編制單點系泊浮筒有限空間作業(yè)方案，方案切合實際，有針對性和可操作性。方案制定完成后組織進行討論、修改和審批。審批完成后對參與有限空間作業(yè)、救援的人員進行方案交底，確保所有人員熟悉作業(yè)的流程和注意事項。

3.1.2 作業(yè)前安全分析

針對單點系泊浮筒各艙室有限空間作業(yè)的特點，結(jié)合作業(yè)方案，編制有限空間作業(yè)前安全分析(Job Safety Analysis，JSA)，識別作業(yè)過程中存在的風(fēng)險，制定合理可行的預(yù)防控制措施，并組織現(xiàn)場負(fù)責(zé)人及作業(yè)、救援和安全管理人員參加JSA審核會，逐步分析，補充遺漏的風(fēng)險和控制措施，并采用風(fēng)險矩陣法等風(fēng)險評價方法定量分析，直至將風(fēng)險控制在可接受范圍內(nèi)。

JSA審核修改完成后，組織所有參與有限空間作業(yè)的人員進行宣貫，確保所有人員熟悉作業(yè)過程中存在的風(fēng)險及預(yù)防控制措施。作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)新增風(fēng)險或制定新的預(yù)防控制措施，應(yīng)及時更新JSA并傳達，做到有限空間作業(yè)風(fēng)險的動態(tài)管控。JSA流程，如圖7。

圖7 作業(yè)前安全分析(JSA)流程Fig.7 Pre-job safety analysis process

3.1.3 作業(yè)許可

進入艙室作業(yè)前辦理有限空間作業(yè)許可，作業(yè)人員、安全人員、負(fù)責(zé)人逐級對作業(yè)現(xiàn)場進行檢查，確保落實各項預(yù)防控制措施后簽字確認(rèn)，允許作業(yè)。作業(yè)過程中做好旁站監(jiān)督，作業(yè)完成后及時關(guān)閉作業(yè)許可。

3.1.4 應(yīng)急預(yù)案

針對單點系泊浮筒建造的施工步驟，制定合理可行的有限空間應(yīng)急救援方案，配備救援三腳架、擔(dān)架等應(yīng)急救援器材，制定應(yīng)急演練計劃，施工過程中按計劃開展應(yīng)急演練。

3.2 有限空間作業(yè)前準(zhǔn)備

3.2.1 艙室編號

對單點系泊浮筒的筒體艙室和轉(zhuǎn)臺艙室進行編號，在各艙室入口處張貼艙室編號，并為各艙室提供合格的進出口通道。

3.2.2 隔離、清洗及置換

對可能存在易燃易爆氣體、有毒有害物質(zhì)、惰性氣體的艙室，在作業(yè)之前應(yīng)首先將與艙室相通的管道采用插入盲板或拆除一段管道的方法進行隔離，避免作業(yè)過程中釋放、泄漏易燃易爆氣體、有毒有害物質(zhì)或惰性氣體，然后對艙室進行清洗、置換，并在作業(yè)開始前使用通風(fēng)設(shè)備進行持續(xù)通風(fēng)，確保作業(yè)環(huán)境的安全。

3.2.3 氣體檢測

作業(yè)前30min，對艙室進行氣體檢測，確保作業(yè)環(huán)境滿足要求。氣體檢測作業(yè)由經(jīng)過培訓(xùn)合格的氣體檢測員完成。作業(yè)條件仍不滿足要求的通過置換、通風(fēng)等措施降低有限空間可燃?xì)怏w、有毒有害氣體濃度到可接受范圍，為作業(yè)人員提供充足的氧氣。當(dāng)被測可燃?xì)怏w或蒸汽的爆炸下限大于或等于4%時，其被測濃度應(yīng)不大于0.5%(體積分?jǐn)?shù))；當(dāng)被測可燃?xì)怏w或蒸汽的爆炸下限小于4%時，其被測濃度應(yīng)不大于0.2%(體積分?jǐn)?shù))。有毒有害氣體、物質(zhì)的濃度不得超過國家規(guī)定的“車間空氣中有毒物質(zhì)的最高允許濃度”指標(biāo)。氧氣濃度應(yīng)控制在19.5%～23.5%之間。

3.2.4 人員和裝備

進入艙室的作業(yè)人員、監(jiān)護人員以及救援人員要經(jīng)過有限空間專項培訓(xùn)，培訓(xùn)由理論、實踐2部分組成，培訓(xùn)合格的人員發(fā)放胸卡，未進行培訓(xùn)的人員不得參與進入艙室的相關(guān)作業(yè)。

進入艙室作業(yè)的人員除了配備基本的勞動保護用品外，還應(yīng)根據(jù)氣體檢測結(jié)果佩戴適用的呼吸器、便攜式氣體檢測儀、防爆通訊設(shè)備、符合安全電壓要求的照明設(shè)備。為方便應(yīng)急救援，現(xiàn)場應(yīng)放置進入有限空間所需要的正壓式呼吸器等裝備，作業(yè)人員應(yīng)穿戴與安全繩相連的全身式安全帶，安全繩另一端則由有限空間外的監(jiān)護人員控制，在發(fā)生緊急情況時對作業(yè)人員進行救援。

3.3 有限空間作業(yè)過程控制

有限空間作業(yè)過程控制，如圖8。

圖8 有限空間作業(yè)過程控制Fig.8 Process control for confined space

3.3.1 有限空間登記表

作業(yè)人員進、出艙室時需要在有限空間登記表上進行簽字確認(rèn)，標(biāo)明進出時間，登記表應(yīng)張貼在現(xiàn)場。進入艙室的作業(yè)人員應(yīng)將胸卡存放在對應(yīng)艙室編號的文件袋內(nèi)，并根據(jù)各艙室的特點和作業(yè)內(nèi)容明確作業(yè)時限，避免長時間作業(yè)，作業(yè)人員從艙室出來后取走胸卡，便于對各艙室的人員進行清點和控制。

3.3.2 通風(fēng)設(shè)備

艙室作業(yè)過程中，根據(jù)艙室的實際情況采取自然或強制方式對有限空間進行通風(fēng)，降低可燃?xì)怏w、有毒有害物質(zhì)的濃度，確保氧氣含量滿足作業(yè)要求，為作業(yè)人員提供合格的工作環(huán)境。

3.3.3 監(jiān)護人員

艙室作業(yè)過程中需在艙室外設(shè)置監(jiān)護人員。監(jiān)護人員與作業(yè)人員使用對講機保持良好溝通，不得參與艙室內(nèi)的作業(yè)。當(dāng)艙室內(nèi)作業(yè)人員發(fā)生緊急情況時，先使用安全繩對作業(yè)人員施救，并撥打應(yīng)急電話進行報告，以便采取進一步的救援措施。

3.3.4 氣體監(jiān)測

艙室作業(yè)過程中對艙室內(nèi)氣體進行定時監(jiān)測，至少每2h監(jiān)測一次，如監(jiān)測分析結(jié)果有明顯變化，則應(yīng)加大監(jiān)測頻率；作業(yè)中斷超過30min應(yīng)重新進行檢測分析，對可能釋放有害物質(zhì)的艙室，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。情況異常時應(yīng)立即停止作業(yè)，撤離人員，經(jīng)對現(xiàn)場處理并檢測合格后方可恢復(fù)作業(yè)。

3.3.5 警示隔離

艙室作業(yè)時，對作業(yè)區(qū)域進行警示隔離，張貼警示標(biāo)識，防止非授權(quán)人員進入。

3.3.6 交叉作業(yè)管控

針對部分艙室有限空間作業(yè)與高處作業(yè)、腳手架作業(yè)交叉的情況，每日組織召開交叉作業(yè)協(xié)調(diào)會，形成浮筒建造作業(yè)清單，明確每項作業(yè)的施工地點與時間段，規(guī)避交叉作業(yè)風(fēng)險。在筒體總裝建造期間，使用固定塔樓代替腳手架爬梯，為施工作業(yè)人員提供安全、便捷的登高通道，有效降低作業(yè)風(fēng)險，如圖9。

圖9 塔樓Fig.9 Tower

4 應(yīng)急救援

單點系泊浮筒艙室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且有腳手架等臨時設(shè)施，應(yīng)急救援難度大，現(xiàn)以模擬筒體艙室發(fā)生缺氧窒息事故為例，闡述單點系泊浮筒艙室有限空間的應(yīng)急救援方法。

(1)當(dāng)監(jiān)護人員發(fā)現(xiàn)筒體艙室人員暈倒時應(yīng)及時報告，同時加強對艙室的通風(fēng)，如圖10。

圖10 艙室通風(fēng)、氣體監(jiān)測Fig.10 Ventilation and gas detection of cabin

(2)氣體檢測人員持續(xù)對艙室進行監(jiān)測，同時應(yīng)急救援人員布置救援三腳架等設(shè)施。

(3)艙室內(nèi)氣體監(jiān)測合格后，救援人員進入艙室進行救援，將受傷人員通過三腳架、安全帶等設(shè)施救援到艙室外，并在救護車來臨之前立即對人員進行心肺復(fù)蘇，如圖11。

圖11 救援過程Fig.11 Rescue process

(4)救護車到達現(xiàn)場后，將受傷人員通過擔(dān)架吊運至地面，并送往醫(yī)院進行救治。

單點系泊浮筒有限空間應(yīng)急救援過程中應(yīng)注意以下事項：禁止盲目施工，在艙室氣體監(jiān)測合格之前任何人不得進入艙室實施救援工作；救援工作在高處進行，救援過程中應(yīng)做好防護措施，避免發(fā)生高處墜落等次生事故。

5 結(jié)論

有限空間作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，危險有害因素多，容易發(fā)生安全事故，造成嚴(yán)重后果，同時作業(yè)人員遇險時施救難度大，盲目施救或救援方法不當(dāng)，又容易造成傷亡擴大，因此有限空間作業(yè)安全措施和應(yīng)急救援措施一直是船舶海工行業(yè)安全管理研究和實踐的重點之一。本文結(jié)合實踐分析單點系泊浮筒建造過程中有限空間作業(yè)的特點，采取風(fēng)險矩陣法辨識作業(yè)的主要風(fēng)險，并從系統(tǒng)角度出發(fā)，對有限空間作業(yè)前的準(zhǔn)備、作業(yè)過程控制以及應(yīng)急救援等方面進行總結(jié)和探討，提出合理可行的安全管控措施，將風(fēng)險控制在可接受范圍內(nèi)，可以指導(dǎo)單點系泊浮筒建造過程有限空間作業(yè)的安全管理，為行業(yè)內(nèi)類似施工作業(yè)提供借鑒。