余姚江特大橋深水高墩施工安全風(fēng)險管控研究

趙登平

（中鐵二局第二工程有限公司，四川 成都 610031）

近20年以來，中國鐵路高速發(fā)展，逢山開道，遇水架橋，隧道、橋梁等施工技術(shù)飛速發(fā)展。與此同時安全風(fēng)險隨著建設(shè)體量的增加也在不斷增大，如何有效、有針對性地對鐵路工程進(jìn)行安全風(fēng)險管控是鐵路施工中迫切需要解決的問題。本文通過寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線工程余姚江特大橋水中墩成功的安全風(fēng)險管控的案例，對鐵路橋梁臨近營業(yè)線水中墩施工安全風(fēng)險管控進(jìn)行較為全面的分析和總結(jié)，為此類工程施工提供有成功實例的借鑒。

1 工程概況

余姚江特大橋為寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線重難點控制性工程，設(shè)計起于莊橋站南側(cè)、麗江西路北側(cè)，跨過余姚江后，止于余姚江南岸。新建大橋位于既有杭深鐵路上行線余姚江特大橋上游約25 m處。

余姚江特大橋孔跨布置為2×32 m簡支梁+2×24 m簡支梁+1×22 m簡支梁+（1×32.45 m+1×48 m+1×32.45 m）連續(xù)梁+1×22 m簡支梁+4×32 m簡支梁+1－80 m鋼桁梁+1－128 m鋼桁梁+1－80 m鋼桁梁+2×24 m簡支梁+6×32 m簡支梁。特大橋跨越余姚江采用3跨簡支鋼桁梁結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置14#、15#水中墩，14#墩鎖口鋼管樁長度38 m、墩高17 m；15#墩鎖口鋼管樁長度30 m、墩高16.5 m；承臺結(jié)構(gòu)尺寸為9 m（縱）×18.9 m（橫）×3 m（高），圍堰尺寸根據(jù)鎖口鋼管樁排布為12.69 m（縱）×21.55 m（橫），與承臺邊緣凈空為92 cm。增建的余姚江特大橋橋址原貌如圖1所示。

圖1 增建的余姚江特大橋橋址原貌圖

2 地質(zhì)水文氣候情況

2.1 氣候情況

橋址所在地寧波四季分明，冬夏季長4個月，春秋季僅約2個月。主要雨季有3—6月的春雨連梅雨和8—9月的臺風(fēng)雨和秋雨，主汛期5—9月的降水量占全年的60%。寧波市的主要災(zāi)害性天氣有低溫連陰雨、伏旱、臺風(fēng)、暴雨洪澇、雷雨大風(fēng)、霜凍、寒潮等。

2.2 地質(zhì)情況

橋址區(qū)由上到下分別為雜填土，流塑、軟塑狀黏土及粉質(zhì)黏土，中密、密實粉砂、粉土及中粗砂，強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。未發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流等不良地質(zhì)，均分布有淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和流塑狀粉質(zhì)黏土，具高壓縮性、高靈敏度，工程性質(zhì)差、強(qiáng)度低等特性。

3 總體施工方案

14#墩、15#墩橋墩處于余姚江中，樁基、承臺及墩身施工采用設(shè)置水上作業(yè)平臺及圍堰的施工方法，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鎖口鋼管樁圍護(hù)。

總體施工工序：按設(shè)計序打設(shè)鎖口鋼管樁→抽水至第一道圍欄下1 m，施工第一道支撐及圍檁→搭設(shè)鉆孔樁平臺→埋設(shè)鋼護(hù)筒、鉆樁→鉆樁完成，拆除鉆樁平臺→抽水至第二道圍檁下1 m，施工圍檁及對撐→放水至內(nèi)外水位標(biāo)高一致，吸泥至封底混凝土底→澆筑封底混凝土2.5 m→抽水至第三道圍檁下1 m，施工圍檁及對撐→抽水至封底混凝土底，拆除護(hù)筒→施工承臺混凝土→承臺施工完成后，承臺四周回填2.5 m砂并夯實→澆筑承臺四周50 cm混凝土→第一次墩身施工8 m→澆筑墩身頂帽→采用砂或質(zhì)粉質(zhì)黏土回填至三道支撐下1 m，拆除第三道支撐→采用砂或質(zhì)粉質(zhì)黏土回填至二道支撐下1 m，拆除第二道支撐→回抽水至第一道支撐下1 m，拆除第一道支撐→回抽水保持內(nèi)外水位相同→拔出鎖口鋼管樁。

4 風(fēng)險分析及應(yīng)對措施

4.1 風(fēng)險分析

寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線工程余姚江特大橋水中墩風(fēng)險分析主要從兩方面來進(jìn)行：水中墩本身施工和周邊環(huán)境存在的風(fēng)險以及其所處環(huán)境對工程本身帶來的風(fēng)險。

按這個思路對工程進(jìn)行主要風(fēng)險分析，主要風(fēng)險如下：①鋼圍堰結(jié)構(gòu)失穩(wěn)坍塌；②臨時作業(yè)平臺承載力不足，坍塌或變形；③鉆樁引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；④基坑開挖支撐安裝不及時，基坑坍塌；⑤臨近營業(yè)線施工。

4.2 應(yīng)對措施

針對以上5個主要風(fēng)險，必須采用有針對性的措施進(jìn)行風(fēng)險管控。

4.2.1 加強(qiáng)設(shè)計核對

鋼圍堰施工前必須對施工涉及的地區(qū)進(jìn)行仔細(xì)的地質(zhì)核對，在技術(shù)層面確保鋼圍堰圍護(hù)體系適合工程的地質(zhì)情況，從而確保鋼圍堰的穩(wěn)定性。

4.2.2 嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙和方案施工保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量

鋼管樁從上游側(cè)圍堰中心開始打入第一根鋼管樁，然后逐步向兩邊插打，在下游合龍，最初的一、二根鋼管樁的打設(shè)位置和方向要確保精度，以起到樣板的作用。施打時控制好垂直度，不得強(qiáng)行施打，損壞鎖口。

4.2.3 及時設(shè)置臨時支撐

圍堰內(nèi)共設(shè)置四道支撐，均為Φ609 mm（t=16 mm）鋼管支撐。第一道支撐距頂之間中心間距為1.5 m，其余三道支撐之間中心間距為4 m。圍檁均采用雙拼H588×300×12×20。施工中要加強(qiáng)管控及時安裝支撐。鋼圍堰支撐如圖2所示。

圖2 鋼圍堰支撐示意圖

4.2.4 臨時施工平臺定位準(zhǔn)確，確保安裝質(zhì)量

為確保質(zhì)量，按吊裝能力將工字鋼、貝雷梁等需要加工的鋼材先在棧橋及加工場地加工完成預(yù)制加工。對控制點進(jìn)行復(fù)核，復(fù)測鋼管樁頂標(biāo)高，高度超過設(shè)計標(biāo)高進(jìn)行切割，安裝雙拼40工字鋼后在型鋼頂采用全站儀測量貝雷梁位置。鋼管樁施工時，交底圍護(hù)樁插打鋼管樁設(shè)計標(biāo)高，經(jīng)標(biāo)高測量后對鋼管樁頭進(jìn)行切割。型鋼底部與鋼管樁采用電焊連接穩(wěn)固。

4.2.5 按方案要求順序鉆樁，準(zhǔn)確定位、及時澆筑

14#、15#樁基要求跳樁施工，嚴(yán)禁并排施工。對施工機(jī)械做好防傾覆措施。采用直徑12 mm的鋼絲繩，上部連接鉆機(jī)門架頂端，下方連接施工平臺，垂度不大于0.01L（L為長度）；纜風(fēng)繩與地面夾角不宜大于60°。機(jī)具移位時，首先將纜風(fēng)繩留出適量余長，并至少保留2根，確保移位施工安全。

4.2.6 按方案要求開挖基坑，及時安裝支撐及封底

以兩側(cè)加寬平臺做為基坑帶水開挖施工平臺，采用吸泥機(jī)進(jìn)行基坑帶水開挖，并及時安裝內(nèi)支撐。

開挖到位后及時澆筑封底混凝土，厚2.5 m，采用C40混凝土。圍堰封底導(dǎo)管采用樁基灌注用導(dǎo)管，圍堰內(nèi)共布置6個灌入點。封底混凝土灌入點如圖3所示。

圖3 封底混凝土灌入點示意圖

4.2.7 及時施工承臺及墩身

4.2.7.1 承臺施工

水中墩承臺施工流程如圖4所示。

圖4 水中墩承臺施工流程圖

承臺采用2.0 m×1.5 m、2.0 m×1 m和1.0 m×0.5 m大塊組合鋼模，橫肋、豎肋加均布四道對拉螺桿支撐體系，確保澆筑安全，接縫嚴(yán)密防止漏漿。

承臺基礎(chǔ)混凝土為C30，為大體積混凝土，采用低水化熱水泥，利用φ50×1.5 mm冷卻管預(yù)埋澆筑后通水降溫。當(dāng)砼的強(qiáng)度達(dá)到75%的強(qiáng)度要求，且芯部砼與表面砼之間、表面砼與環(huán)境砼之間的溫差不大于20℃時，方可進(jìn)行拆模。

承臺施工完成后應(yīng)及時進(jìn)行夯實回填，盡量縮短承臺開挖至回填施工的作業(yè)時間，保證既有線路基穩(wěn)定。

4.2.7.2 墩身施工

水中墩墩身施工流程如圖5所示。

圖5 水中墩墩身施工流程圖

14#墩、15#墩墩高分別為17 m、16.5 m，由于墩身高度較高采用2次澆筑成型。第一次澆筑至門型2.5 m圓弧下0.5 m，第二次澆筑至墩頂。

墩身施工采用模板自帶平臺作為施工作業(yè)平臺，施工作業(yè)平臺寬1.2 m。施工作業(yè)平臺采用角鋼加鋼筋網(wǎng)片制作，平臺滿鋪鋼絲網(wǎng)片。工作平臺周圍設(shè)置安全網(wǎng)作為防護(hù)。墩身模板如圖6所示。

圖6 墩身模板

14#墩及15#墩爬梯高度為18 m，爬梯擺放位置位于大里程或小里程線路中線上，與既有線梁邊緣的距離為24.55 m。墩身模板與營業(yè)線相對關(guān)系如圖7所示。

圖7 墩身模板與營業(yè)線相對關(guān)系

墩臺施工前，做好清理鑿毛和放樣工作。模板組裝完畢后，應(yīng)對模板的垂直度、平整度、錯臺、拉桿和螺栓的鏈接牢固程度以及支架的穩(wěn)固性等進(jìn)行檢驗，合格后澆筑混凝土。墩身混凝土澆筑如圖8所示。

圖8 墩身混凝土澆筑

4.2.8 加強(qiáng)臨近營業(yè)線施工管理，確保營業(yè)線安全

加強(qiáng)資源投入，施工安全、防護(hù)等管理人員應(yīng)配置充足，“四員一長”經(jīng)培訓(xùn)考試合格后執(zhí)證上崗，并加強(qiáng)和設(shè)備管理單位、行車組織單位的溝通和協(xié)調(diào)。

加強(qiáng)與路局設(shè)備管理單位、行車組織單位、業(yè)主、設(shè)計單位現(xiàn)場配合人員的溝通。內(nèi)部做好人員崗前安全教育培訓(xùn)、班前安全講話，將安全生產(chǎn)意識牢牢地灌輸?shù)矫總€作業(yè)人員頭腦中。

施工過程中嚴(yán)格按照上海局集團(tuán)審批后的方案進(jìn)行實施。加強(qiáng)既有設(shè)備的位移觀測，落實各項安全防護(hù)措施，執(zhí)行“一機(jī)一人”專職防護(hù)，嚴(yán)禁超計劃施工，管理人員與施工人員每天按規(guī)定路徑上下班同進(jìn)出。

在每處施工工點位置安裝全角度高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)24 h無縫銜接盯控視頻，現(xiàn)場出現(xiàn)違規(guī)施工，監(jiān)控人員立即上報，現(xiàn)場管理人員立即制止違規(guī)行為。

杜絕違章施工、超范圍超計劃作業(yè)，擅自動用、拆卸設(shè)備，挖斷光電纜，影響營業(yè)線行車、設(shè)備安全。

4.2.9 加強(qiáng)監(jiān)控，防患于未然

監(jiān)測點布置在視野開闊、不影響施工、內(nèi)力和變形的關(guān)鍵特征位置。測點標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固、明顯。

4.2.9.1 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)

鋼管樁頂部的水平和豎向位移監(jiān)測點應(yīng)沿基坑周邊布置，橫橋向每側(cè)按間距（2.57+6.60+3.30+6.60+2.57）m處布置監(jiān)測點（每邊4個點），縱橋向按間距（2.88+3.3+3.3+2.88）m布置監(jiān)測點（每邊3個點），樁頂四周共布置14個測點，均布置在鋼管樁頂。

4.2.9.2 內(nèi)支撐的內(nèi)力

內(nèi)支撐的內(nèi)力監(jiān)測點布置在第二道、第三道和第四道內(nèi)支撐上，三道支撐的監(jiān)測點在豎向上保持一致。每層支撐的內(nèi)力監(jiān)測點布置3個，布置在兩道斜撐和對撐上，測點布置在支撐的端頭。監(jiān)測點布置如圖9所示。

圖9 監(jiān)測點布置示意圖

4.2.9.3 坑底隆起

在基坑縱、橫向中心剖面線上，同一剖面上的測點不少于2點。

4.2.9.4 圍堰內(nèi)地下水位監(jiān)測

水位監(jiān)測點布置在基坑中央和周邊拐角處。監(jiān)測工作如圖10所示。

5 應(yīng)急措施

5.1 應(yīng)急救援組織機(jī)構(gòu)

成立應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)個應(yīng)急小組，分別為搶險救援組、技術(shù)支持組、綜合協(xié)調(diào)組、后勤保障組。明確職責(zé)，配足資源。

5.2 分級響應(yīng)機(jī)制

應(yīng)急預(yù)案響應(yīng)分為三個層級，分別對應(yīng)發(fā)生（可能發(fā)生）事故等級決定，分為一般事故預(yù)案響應(yīng)、重大事故預(yù)案響應(yīng)、特大及以上事故預(yù)案響應(yīng)。

5.3 定期演練制度

為保證體系的有效性，每季度進(jìn)行專項演練一次，每半年進(jìn)行一次綜合演練。

6 結(jié)語

寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線工程余姚江特大橋水中墩施工中，針對工程具體情況進(jìn)行了主要風(fēng)險分析，并在深入分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了風(fēng)險管控，保證了施工安全。施工中還建立了應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)，完善了分級響應(yīng)機(jī)制，進(jìn)一步保障了水中墩施工的施工安全，為此類工程提供了重要參考，具有較高的借鑒價值。