高速公路人工挖孔樁施工安全控制措施研究★

李俊琪 謝 政 倪曉陽(yáng)

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074)

高速公路人工挖孔樁施工安全控制措施研究★

李俊琪 謝 政 倪曉陽(yáng)

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074)

對(duì)宜巴高速公路某標(biāo)段的自然地質(zhì)條件及人工挖孔樁施工難點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)其進(jìn)行了施工危險(xiǎn)辨識(shí)，從施工準(zhǔn)備、巖堆體清理、施工過(guò)程等角度提出了施工安全控制應(yīng)對(duì)措施，以保證施工的順利進(jìn)行。

地質(zhì)，人工挖孔樁，危險(xiǎn)辨識(shí)，安全，措施

0 引言

由于人工挖孔樁具有單樁承載力高、沉降量小、質(zhì)量可靠，施工不需大型機(jī)械設(shè)備、技術(shù)含量不高，施工操作簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度快[1]、造價(jià)低廉、抗震性能好、無(wú)噪聲污染等優(yōu)點(diǎn)，從而在民用建筑及公路工程中得到廣泛使用。但同時(shí)由于挖孔樁井下作業(yè)條件差、環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大[2]、操作人員安全意識(shí)淡薄、安全管理不到位等原因使得施工過(guò)程中的安全事故時(shí)有發(fā)生。2010年8月23日9時(shí)30分左右，益陽(yáng)市安化縣東坪鎮(zhèn)錦苑鑫城工程項(xiàng)目在進(jìn)行人工挖孔樁清理施工過(guò)程中，發(fā)生一起窒息事故。2004年4月9日，湖北鄂東樁基工程公司承建的武漢市武昌中南路工行廣場(chǎng)基礎(chǔ)工程，在進(jìn)行人工挖孔樁護(hù)壁作業(yè)時(shí)，因突發(fā)泥漿涌入，導(dǎo)致工人被埋入6 m深挖孔樁井內(nèi)。因此，施工技術(shù)及安全問(wèn)題就顯得尤為重要。基于此，本文結(jié)合工程實(shí)例，提出了有針對(duì)性的安全控制措施，以保證施工的安全順利進(jìn)行。

1 工程概況

宜巴高速某標(biāo)段位于湖北省巴東縣沿渡河鎮(zhèn)西邊淌村14組，全長(zhǎng)7.1 km。挖方1 479 255 m3、填方1 009 923 m3、防護(hù)及排水98 657.9 m3。本合同段基樁共有392根，其中鉆孔灌注樁60根(樁徑有1.0 m，1.2 m，1.5 m)，其余332根為挖孔樁(樁徑分別為1.2 m，1.5 m，1.8 m，2.0 m，2.2 m)。項(xiàng)目區(qū)地處鄂西北中低山區(qū)，山高坡陡，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，巖體破碎，加之氣候濕潤(rùn)多雨，滑坡、崩塌較發(fā)育，特別是區(qū)內(nèi)發(fā)育的煤系地層及白堊、侏羅系軟質(zhì)巖，易發(fā)生滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

本標(biāo)段基樁工程，樁徑種類(lèi)多樣，樁身長(zhǎng)短不一，且施工范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，山坡陡峭，由于受到地形限制，樁位多處于陡坡，鉆機(jī)成孔難度較大。人工挖孔比機(jī)械成孔的適應(yīng)性要廣泛得多，它不僅適用于山區(qū)丘陵土質(zhì)等比較堅(jiān)硬、地形地貌變化較大的地區(qū)，也可應(yīng)用于軟土地基。因此，結(jié)合工程實(shí)際情況，優(yōu)先考慮選用人工挖孔施工方案，除非特殊條件限制情況下，才考慮采用鉆機(jī)鉆孔施工。

2 挖孔樁施工難點(diǎn)

根據(jù)上節(jié)工程地質(zhì)情況并結(jié)合工程特性，本標(biāo)段施工難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

1)工程量大，工期短；

2)工程建設(shè)均處于山坳內(nèi)，逢陰雨天氣四周山體落水均流向施工點(diǎn)，遇大風(fēng)天氣溝道內(nèi)風(fēng)勢(shì)較大，便道線(xiàn)路長(zhǎng)、路況差，地材供應(yīng)緊張，雨后多日都不能正常施工，影響工程進(jìn)展；

3)區(qū)域性斷裂發(fā)育，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)發(fā)育的煤系地層及白堊、侏羅系軟質(zhì)巖，加之氣候濕潤(rùn)多雨，易發(fā)生滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)發(fā)育的奧陶系、石炭系灰?guī)r巖溶發(fā)育，可形成溶洞、暗河等，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜；

4)施工區(qū)內(nèi)的特大橋7號(hào)墩～14號(hào)墩位存在巖堆體，因巖堆體位于31°左右的坡面，下伏坡體巖層自然產(chǎn)狀與坡面傾角一致，且?guī)r體破碎，裂隙高度發(fā)育，層間結(jié)合力差，存在潛在滑動(dòng)危險(xiǎn)。

3 挖孔樁施工危險(xiǎn)辨識(shí)

對(duì)施工過(guò)程中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行辨識(shí)與分析，是制定施工管理控制措施的前提和保障。只有先辨識(shí)出施工進(jìn)程中的各種危險(xiǎn)有害因素，找出觸發(fā)條件，才能制定有效的控制對(duì)策，避免安全事故的發(fā)生。下面結(jié)合工程地質(zhì)情況及施工過(guò)程，從常見(jiàn)事故類(lèi)型的角度辨識(shí)危險(xiǎn)有害因素。

1)高處墜落事故。來(lái)往人員以及地面工作人員意外墜入樁孔中；樁孔內(nèi)的工作人員在上下樁孔時(shí)因失穩(wěn)、未使用軟扶梯或提升裝置發(fā)生故障而墜落孔底。

2)物體打擊事故。地面上器物掉入樁孔內(nèi)，樁孔內(nèi)升降的裝置、吊籃中器物掉下以及因吊繩斷裂、吊籃脫鉤而落入樁孔底，擊打到孔底的工作人員?；蚩變?nèi)爆破后不足15 min，人員向孔內(nèi)張望，如遇遲響的炮恰在此時(shí)響，會(huì)對(duì)人身造成極大傷害[3]。或因地處山坳，施工區(qū)巖堆體的石塊因爆破作業(yè)滑落，砸中地面或孔底工作人員。

3)機(jī)械傷害事故。作業(yè)人員在使用鋼筋機(jī)械、起降、攪拌等設(shè)備時(shí)未嚴(yán)格按操作規(guī)程或機(jī)械本身?yè)p壞造成作業(yè)人員發(fā)生事故。

4)淹溺事故。區(qū)內(nèi)發(fā)育的奧陶系、石炭系灰?guī)r，富含巖溶水；煤系地層發(fā)育，可形成滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,因此施工過(guò)程中可能存在涌水涌泥及瓦斯突出現(xiàn)象，若沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，極易造成孔內(nèi)工作人員被淹沒(méi)、掩埋。

5)坍塌事故。區(qū)內(nèi)存在大面積的巖堆體，下伏坡體巖層自然產(chǎn)狀與坡面傾角一致，裂隙高度發(fā)育，層間結(jié)合力差，存在潛在滑動(dòng)危險(xiǎn)。施工中對(duì)巖體產(chǎn)生擾動(dòng)和破壞，使本身穩(wěn)定性不良的坡體巖堆產(chǎn)生滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)或即使不滑動(dòng)巖堆體對(duì)護(hù)壁的側(cè)應(yīng)力過(guò)大，使得護(hù)壁強(qiáng)度不支發(fā)生坍塌；施工人員上下孔時(shí)，對(duì)護(hù)壁擾動(dòng)造成坍塌；護(hù)壁不放鋼筋導(dǎo)致塌孔；護(hù)壁強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)定急于拆模造成坍塌；孔底爆破時(shí)用藥量過(guò)大或炮眼布置不當(dāng)，震碎或擊損護(hù)壁造成坍塌；孔底擴(kuò)頭時(shí)孔壁失穩(wěn)或擴(kuò)底后未及時(shí)澆筑樁身混凝土造成坍塌；施工時(shí)孔壁沒(méi)有護(hù)壁支護(hù)或支護(hù)不當(dāng)造成坍塌砸傷甚至活埋操作工人。

6)觸電事故。由于施工場(chǎng)地經(jīng)常變動(dòng)，用電線(xiàn)路的架設(shè)多為臨時(shí)性的，電線(xiàn)電纜左拉右接，時(shí)有老化或絕緣差，漏電保護(hù)失靈；機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸車(chē)輛來(lái)回走動(dòng)把電源電纜壓壞，另外電源電纜被拖動(dòng)到地面潮濕或有水的地方，容易造成觸電事故。

7)窒息事故。該標(biāo)段有發(fā)育的白堊、侏羅系軟質(zhì)巖，奧陶系、石炭系灰?guī)r等巖層，極有可能存在瓦斯，CO,SO2,H2S或其他有毒氣體。工作人員沒(méi)有進(jìn)行有毒有害氣體探測(cè)就直接下孔，導(dǎo)致中毒昏迷甚至死亡；地上工作人員盲目下孔進(jìn)行施救造成不必要的人員傷亡；工作人員沒(méi)有進(jìn)行足夠的通風(fēng)，導(dǎo)致孔中有害氣體超標(biāo)，造成窒息事故。

4 施工安全控制措施

人工挖孔樁施工屬于高危工種，但只要采取科學(xué)有效的安全技術(shù)控制措施，安全事故是可以避免的。針對(duì)人工挖孔樁施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種安全事故，結(jié)合宜巴高速29標(biāo)段工程實(shí)例，制定以下安全技術(shù)措施：

1)施工前的準(zhǔn)備措施。應(yīng)掌握詳細(xì)的施工場(chǎng)地工程地質(zhì)及有關(guān)水文地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)要求，及時(shí)組織圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)院圖紙交底，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)資料，施工過(guò)程中所用到的有關(guān)報(bào)表、規(guī)范、技術(shù)資料等，根據(jù)工程實(shí)際特點(diǎn)提前考慮并做好安全控制方案。

2)巖堆體清理措施。巖堆體在施工中受到擾動(dòng)易發(fā)生滑坡，施工中處于穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)期卻發(fā)生滑坡，造成的損失更為嚴(yán)重，故需對(duì)巖堆體進(jìn)行清理。沿坡體下方修筑臨時(shí)漿砌片石擋墻防護(hù)，防止清理時(shí)產(chǎn)生滾(飛)石順坡體沖出，傷及民房或行人。擋墻基礎(chǔ)設(shè)在原坡面較穩(wěn)定處，墻體長(zhǎng)220 m，平均墻高3.5 m。第一條以施工便道為起點(diǎn)，沿橋位左側(cè)山坡修筑至巖堆體上部，路寬4.5 m，作為清理巖堆體中上部通行道路；第二條沿橋位修筑4.5 m寬縱向臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆吠ㄖ翈r堆體較厚的13號(hào)墩處，該道路接原修建的臨時(shí)施工便道，作為清理巖堆體下部通行道路。巖堆體每次清理高度暫定為10 m，每次清理時(shí)，在清理區(qū)域底部設(shè)置一排用扣件式鋼管支架固定的竹排作臨時(shí)防護(hù)。巖堆體隨挖隨運(yùn)，在坡面不得堆積大量挖松的巖石?，F(xiàn)場(chǎng)必須有專(zhuān)人指揮，發(fā)現(xiàn)異常立即指揮施工人員、設(shè)備撤離。對(duì)清理后的坡面根據(jù)下伏巖層的穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)合后期工程運(yùn)營(yíng)需要制定處理方案。

3)施工過(guò)程中的控制措施。a.作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，下孔人員應(yīng)戴安全帽，系安全帶，必要時(shí)佩戴防塵面具，作業(yè)前應(yīng)檢查操作機(jī)具、電源電線(xiàn)電纜及安全用具是否完好無(wú)損，如有損壞，必須進(jìn)行更換。b.孔內(nèi)作業(yè)時(shí)，孔上必須有人員監(jiān)護(hù)，密切關(guān)注周?chē)鷰r體的異常情況，挖出的土方石要及時(shí)運(yùn)離孔口，不可堆在孔口周?chē)? m以?xún)?nèi)。c.下孔前進(jìn)行有毒有害氣體探測(cè)，若濃度超標(biāo)，用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣，做好防毒措施。如有人員在孔中作業(yè)時(shí)出現(xiàn)中毒窒息情況，須用鼓風(fēng)機(jī)向孔內(nèi)換氣并安排人員佩戴防毒面具后下孔進(jìn)行迅速施工，不可盲目下孔造成不必要人員傷亡。d.井深超過(guò)3 m時(shí)，必須設(shè)置半圓形防護(hù)板，隨挖掘深度逐層下移，并保證防護(hù)板與井底的距離不大于3.2 m[4]。提升物料時(shí)，孔中人員停止作業(yè)并站在防護(hù)板下方。e.開(kāi)挖過(guò)程中，若遇復(fù)雜地層要不時(shí)進(jìn)行孔底檢查，若發(fā)現(xiàn)涌水涌泥、護(hù)壁發(fā)生變形、出現(xiàn)異味氣體時(shí)，應(yīng)迅速撤離，采取措施后再開(kāi)始作業(yè)。f.在人工挖孔時(shí)，一定要確保每節(jié)護(hù)壁的同心度、垂直度、厚度以及直徑符合規(guī)定要求。每挖一節(jié)應(yīng)該及時(shí)建造護(hù)壁。先綁鋼筋支模后用護(hù)壁混凝土澆灌。將護(hù)壁混凝土均勻撒在模周?chē)⒄駬v密實(shí)，使其周邊同步上升，等混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度，便可拆去模具。挖孔較深時(shí)，如果不能及時(shí)澆灌護(hù)壁混凝土或模具過(guò)早拆除，由于壓力的作用，極易造成塌方引起事故。g.火藥爆破合理布孔，孔距、排距、深度和裝藥量須通過(guò)精確計(jì)算確定?？紤]到安全原因，爆破要以少藥量、多次為原則，防止沖擊波損害到護(hù)壁和周?chē)慕ㄖ?，為防止爆炸物飛出，井口要用砂袋覆蓋。爆破時(shí)停止一切孔內(nèi)作業(yè)，待所有作業(yè)人員撤離到安全距離以外，并由專(zhuān)人進(jìn)行統(tǒng)一指揮，通過(guò)某種方式警示周?chē)巳翰⒋_保安全后，再進(jìn)行起爆。h.在進(jìn)行井底抽水時(shí)，應(yīng)待挖孔人員都上到地面之后，再進(jìn)行抽水，抽水完畢后關(guān)閉電源，嚴(yán)格禁止帶電作業(yè)。抽水用電設(shè)備應(yīng)采用一臺(tái)機(jī)器一個(gè)電閘一套保險(xiǎn)的原則；應(yīng)采用YHS潛水電機(jī)和防水橡皮護(hù)套電纜，不允許有接口，架空且不得承受外界壓力，還要有防潮、防磨損、防斷的措施。末級(jí)電箱必須安裝漏電和接零設(shè)備保護(hù)；漏電保護(hù)器型號(hào)的選擇應(yīng)滿(mǎn)足動(dòng)作電流在15 mA以?xún)?nèi)，動(dòng)作時(shí)間在0.1 s以?xún)?nèi)。井孔內(nèi)作業(yè)采用不大于12 V的安全電壓，100 W防水帶罩燈泡，防水絕緣電纜引下進(jìn)行照明。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置發(fā)電機(jī)，孔內(nèi)設(shè)置安全礦燈或應(yīng)急燈以備停電應(yīng)急照明，以便井下人員能及時(shí)安全撤回地面。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該標(biāo)段人工挖孔樁工程的施工，得出以下結(jié)論：

1)人工挖孔樁作為高危工種，且該標(biāo)段地質(zhì)情況復(fù)雜，宜做好地質(zhì)勘察工作及據(jù)此提前做好不良地質(zhì)情況的安全控制方案，并在施工過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2)對(duì)于影響施工安全的滑坡堆積體，結(jié)合專(zhuān)項(xiàng)清理方案并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮，最終實(shí)現(xiàn)零傷亡的安全目標(biāo)。

3)人工挖孔樁施工受諸多因素的影響，因此在該標(biāo)段的施工中采取了以上幾個(gè)方面的措施，做好施工過(guò)程中的安全細(xì)節(jié)，在施工中加以科學(xué)預(yù)防，安全、高效地完成了人工挖孔樁的施工。

本著“安全第一，預(yù)防為主”的安全方針在人工挖孔樁施工過(guò)程中做足做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，全面掌握地質(zhì)條件資料，針對(duì)施工中的難點(diǎn)及復(fù)雜地質(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)有針對(duì)性的控制措施，安全事故是完全可以避免的。

[1] 左 云,鄒 森.人工挖孔樁施工的安全控制[J].工程與建設(shè),2007,48(1):51-52.

[2] 楊璧泉.人工挖孔樁常見(jiàn)施工技術(shù)和安全措施[J].廣東建材,2007,19(9):128-129.

[3] 胡 建.淺析人工挖孔樁施工中的危險(xiǎn)因素及解決策略[J].城市建設(shè)理論研究,2012(28)：99.

[4] 段 浩.人工挖孔樁施工安全控制措施[J].山西建筑,2007,33(10):162-163.

Research on construction safety control measures for manual hole digging pile on expressways★

LI Jun-qi XIE Zheng NI Xiao-yang

(ChinaUniversityofGeoscience,Wuhan430074,China)

The paper analyzes the natural geological conditions at some section along Yichang-Badong expressway and the construction difficulties for the manual hole digging pile, undertakes the construction hazard identification, and points out some measures for the construction safety control from the construction preparation, cleaning of accumulation of rock mass, and construction process, so as to ensure the smooth construction.

geology, manual hole digging pile, hazard identification, safety, measures

1009-6825(2014)34-0064-02

2014-09-25★：湖北省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目“宜巴高速公路建設(shè)項(xiàng)目安全生產(chǎn)的評(píng)價(jià)與預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)研究”

李俊琪(1990- )，男，在讀碩士； 謝 政(1992- )，男，在讀碩士； 倪曉陽(yáng)(1970- )，女，副教授

TU473

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