鐵路橋梁特殊地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)與安全管理探討

王龍

摘 要：鐵路橋梁施工環(huán)境較為特殊，跨越線路較長，在樁基礎(chǔ)施工中會(huì)遇到各種不同的特殊地質(zhì)，由此增大施工難度和安全事故發(fā)生率?；诖?，選擇合適的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，加強(qiáng)安全管理力度，合理應(yīng)對(duì)地質(zhì)多變的環(huán)境，保障施工質(zhì)量和安全性。并對(duì)鐵路橋梁樁基礎(chǔ)施工常見特殊地質(zhì)進(jìn)行分析，提出了施工技術(shù)要點(diǎn)和安全管理策略，以期為樁基礎(chǔ)施工提供參考意見。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；特殊地質(zhì)；樁基礎(chǔ)；施工技術(shù)；安全管理

中圖分類號(hào)：TU475? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2024）02-0064-03

0引言

樁基礎(chǔ)是橋梁施工的基礎(chǔ)，由于鐵路橋梁所承受的荷載力以及沖擊力較大，行車密度較高，為此對(duì)樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量的要求較高。如果樁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，會(huì)嚴(yán)重影響橋梁工程的整體穩(wěn)定性，縮短橋梁工程使用壽命。特殊地質(zhì)是樁基礎(chǔ)施工中的首要難題，與普通地質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，處理難度更大，在施工時(shí)極易出現(xiàn)突發(fā)問題，給現(xiàn)場(chǎng)施工活動(dòng)帶來影響。相關(guān)人員需要對(duì)特殊地質(zhì)類型進(jìn)行分析，對(duì)施工技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)安全管理策略進(jìn)行調(diào)整，做好地質(zhì)處理，以此來減輕特殊地質(zhì)給鐵路橋梁工程帶來的影響。

1 鐵路橋梁樁基礎(chǔ)施工常見特殊地質(zhì)

鐵路橋梁是為了在鐵路工程中安全跨越河流、湖泊、海峽、山谷或其他障礙物，構(gòu)建立體交叉鐵路交通系統(tǒng)所修建的工程項(xiàng)目。

常見的樁基礎(chǔ)施工特殊地質(zhì)類型如下：①巖溶。西南部溶洞發(fā)達(dá)區(qū)域容易遇到巖溶地質(zhì)，有一定概率同時(shí)伴有流沙、流泥等特殊地質(zhì)條件，增加了施工難度。由于巖溶傾斜度變化較多，在施工時(shí)會(huì)誘發(fā)樁基偏位，突發(fā)情況會(huì)導(dǎo)致樁基出現(xiàn)塌孔、擴(kuò)孔或者灌注夾層質(zhì)量不高的問題，影響施工質(zhì)量[1]。②流沙。流沙流動(dòng)性較強(qiáng)，擴(kuò)散速度快，在施工過程中難以及時(shí)進(jìn)行清理，會(huì)影響泥漿護(hù)壁穩(wěn)定，通常于老舊河道以及地下水流經(jīng)區(qū)域出現(xiàn)。③流泥。流泥多數(shù)出現(xiàn)在地下水系發(fā)達(dá)區(qū)域，會(huì)給鉆孔環(huán)節(jié)帶來影響，施工時(shí)易引發(fā)坍塌或者縮徑的問題。④涌水。涌水在臨建河道、庫區(qū)、河灘等區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)，在施工時(shí)樁基礎(chǔ)工程較深容易誘發(fā)涌水，因反壓而導(dǎo)致其涌入樁體內(nèi)，涌水速度快、水量大，會(huì)對(duì)泥漿進(jìn)行稀釋，從而使塌孔概率較高。⑤斜巖、孤石。多出現(xiàn)于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)頻繁的海相沉積平原區(qū)，受強(qiáng)烈的斷裂、褶皺、巖漿侵入、火山噴發(fā)、熱動(dòng)力變質(zhì)作用，造成花崗巖基巖面起伏較大、花崗巖球狀風(fēng)化，形成斜巖、孤石。

2 鐵路橋梁特殊地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 特殊地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

2.1.1 施工準(zhǔn)備

正式開工前，組織人員對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，包括地形、地貌及與既有結(jié)構(gòu)物平立面位置關(guān)系，論證施工組織設(shè)計(jì)的技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)合理性。建立測(cè)量控制網(wǎng)，標(biāo)記施工用地范圍并清理場(chǎng)內(nèi)各種雜物，如果發(fā)現(xiàn)施工區(qū)域有坑洼現(xiàn)象需要及時(shí)回填，將凸起的土堆挖除，提升施工區(qū)域的平整性及整潔性。對(duì)進(jìn)場(chǎng)設(shè)備及時(shí)檢修并報(bào)驗(yàn)。

2.1.2 測(cè)量定位

根據(jù)平面放線情況完成定位，明確樁位位置，并做好護(hù)樁?？孜黄畈淮笥? cm，傾斜度不大于1%，鉆進(jìn)過程中利用護(hù)樁隨時(shí)檢查是否有偏移問題。

2.1.3 護(hù)筒埋設(shè)

根據(jù)地質(zhì)及水文情況確定護(hù)筒埋設(shè)深度，在埋設(shè)完畢后利用黏土對(duì)護(hù)筒四周進(jìn)行回填固定，并檢查護(hù)筒的中心位置及垂直度。鋼護(hù)筒厚度在6～12 mm，護(hù)筒內(nèi)徑根據(jù)選用鉆機(jī)類型適當(dāng)加大，選用旋挖鉆機(jī)時(shí)，護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大10 cm，選用旋挖鉆機(jī)時(shí)大20 cm。

2.1.4 鉆機(jī)就位

沖擊鉆機(jī)保持平穩(wěn)，在底座處利用鋼管支墊，通過水平尺檢查擺放是否處于水平狀態(tài)，利用吊線對(duì)垂直度核對(duì)，保證沖擊錘和護(hù)筒二者中心處于對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，中心偏差控制在20 mm以內(nèi)[2]。

2.1.5 沖擊成孔

沖擊鉆機(jī)開孔過程中應(yīng)按照“小沖程、勤松繩”原則進(jìn)行，初始應(yīng)低錘密擊，錘高在0.4～0.6 m為宜，當(dāng)鉆進(jìn)深度超過鉆頭全高加正常沖程后方可進(jìn)行正常鉆進(jìn)。沖孔作業(yè)中重視清理孔底殘?jiān)?，每沖擊1～2 m清理一次以保證鉆頭能沖擊新鮮地層，并對(duì)成孔垂直度實(shí)施檢查，做好補(bǔ)漿，持續(xù)到達(dá)到施工要求深度，此時(shí)一旦有孔洞傾斜或者塌孔問題立即停止施工，觀察是否有特殊地質(zhì)變化。

黏土層施工鉆進(jìn)時(shí)，可以利用原有土體進(jìn)行造漿，如果遇到沙層可以選擇膨潤土制備泥漿，或者于孔內(nèi)加入適量黏土，提升泥漿性能。護(hù)筒底部以下2 m處選擇小沖程，泥漿比重在1.1～1.4，如果遇到軟弱土體加入黏土塊、小片石。黏土層選擇小沖程、中沖程，鉆孔時(shí)適當(dāng)泵入清水，清除鉆頭處泥塊，避免影響后續(xù)鉆進(jìn)。粉砂、中粗砂層選擇中沖程，加入黏土塊，并及時(shí)做好清渣工作。

如果在施工時(shí)，遇到軟弱土層或者有塌孔問題需要進(jìn)行回填、重復(fù)鉆進(jìn)施工，應(yīng)當(dāng)選擇小沖程進(jìn)行持續(xù)沖擊。成樁后進(jìn)行孔位、孔深、孔徑、垂直度檢測(cè)，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后進(jìn)入下道工序施工。

2.1.6 鋼筋籠及導(dǎo)管安裝

鋼筋籠在加工場(chǎng)集中制作，分節(jié)運(yùn)輸、吊裝。安裝過程中注意鋼筋及聲測(cè)管接頭連接質(zhì)量，注意不能使其出現(xiàn)變形的問題，不可以強(qiáng)行插入，防止和孔壁出現(xiàn)碰撞。導(dǎo)管進(jìn)場(chǎng)后先進(jìn)行水密性試驗(yàn)檢測(cè)并按順序編號(hào)，安裝過程中加強(qiáng)導(dǎo)管長度及接頭質(zhì)量控制。

2.1.7 混凝土灌注

在灌注前應(yīng)當(dāng)對(duì)樁孔進(jìn)行檢查，對(duì)沉渣厚度、樁孔深度參數(shù)進(jìn)行分析和檢測(cè)，在每項(xiàng)指標(biāo)滿足要求后灌注混凝土。混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行和易性檢驗(yàn)，灌注時(shí)要做到連續(xù)灌注混凝土，并適當(dāng)對(duì)導(dǎo)管埋深情況進(jìn)行調(diào)整，埋深應(yīng)當(dāng)控制在2～6 m，樁頂混凝土超灌0.5～1 m。

2.2 特殊地質(zhì)條件施工注意事項(xiàng)

2.2.1 巖溶地質(zhì)條件下

巖溶地質(zhì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)成樁質(zhì)量差以及難度大的問題，在單一應(yīng)用沖擊鉆實(shí)施樁基礎(chǔ)施工時(shí)會(huì)因沖擊力過大，將巖溶頂板鉆透，且軟弱層泥漿護(hù)壁的功能無法得到有效利用，卡鉆、樁基偏位問題常見。一般溶洞采用拋填水泥、黏土、片石等混合料填堵，大規(guī)模溶洞采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工，避免軟弱土層以及巖溶地質(zhì)給施工活動(dòng)帶來嚴(yán)重影響，提升成樁效率，防止樁基位置變動(dòng)[3]。

鋼護(hù)筒應(yīng)是以12 mm厚度鋼板制作，護(hù)壁內(nèi)徑大于樁體直徑，至少超過20 cm。關(guān)注相鄰樁基結(jié)構(gòu)是否因受力不均勻出現(xiàn)變化，在鄰孔混凝土強(qiáng)度達(dá)5 MPa后方可施工。巖溶地質(zhì)較為復(fù)雜，具有較多的安全隱患，不適合使用人工挖孔、旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)進(jìn)行施工，適合采取沖擊鉆施工。

2.2.2 流沙、流泥、涌水地質(zhì)條件下

這一類特殊地質(zhì)條件均出現(xiàn)于水系發(fā)達(dá)區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)突發(fā)狀況應(yīng)當(dāng)立即停止沖擊鉆進(jìn)施工，避免由于地質(zhì)變化導(dǎo)致護(hù)壁坍塌、塌孔、縮徑。在施工時(shí)需要關(guān)注鉆進(jìn)情況，針對(duì)鉆進(jìn)速度進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，結(jié)合特殊地質(zhì)表現(xiàn)改變泥漿稠度，確保護(hù)壁不會(huì)出現(xiàn)坍塌的問題。

清渣環(huán)節(jié)要求隨時(shí)保持水頭，使泥漿比重和施工質(zhì)量要求保持一致。觀察孔內(nèi)地質(zhì)是否有異常表現(xiàn)，在有涌水表現(xiàn)時(shí)及時(shí)采取降水措施，控制涌水量。在遇到流沙、流泥地質(zhì)條件時(shí)需要改變護(hù)壁形式，選擇護(hù)筒跟進(jìn)法施工。

2.2.3 斜巖、孤石地質(zhì)條件下

斜巖、孤石地質(zhì)在海相沉積平原區(qū)出現(xiàn)較多，若沖擊鉆在鉆進(jìn)的過程中發(fā)現(xiàn)錘頭偏位，應(yīng)立即停錘。在孔內(nèi)回填大塊礫石或水下灌注低標(biāo)號(hào)混凝土后，繼續(xù)進(jìn)行沖擊作業(yè)，以便對(duì)樁基垂直度及時(shí)進(jìn)行糾偏。糾偏鉆進(jìn)時(shí)，注意控制沖擊的揚(yáng)程，使錘頭剛剛撞擊斜巖面即收回，避免錘頭沿著斜巖面滑出再次偏孔，逐漸將斜巖與樁身相交的斜面位置沖平后，再正常鉆進(jìn)施工。

若孤石本身強(qiáng)度較高或因?yàn)樗闹艿刭|(zhì)較軟造成卸力而進(jìn)尺較慢時(shí)，應(yīng)采用旋挖鉆機(jī)加裝牙輪鉆頭，以取芯的方式鉆進(jìn)。也可采用旋挖鉆機(jī)配合沖擊鉆的方式，進(jìn)行斜巖、孤石地質(zhì)地區(qū)的樁基施工作業(yè)。

3 鐵路橋梁特殊地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工安全管理策略

3.1 制定完善的安全管理制度

安全管理制度是約束安全管理活動(dòng)開展的重要因素。在橋梁工程施工前，應(yīng)當(dāng)對(duì)本次鐵路橋梁樁基礎(chǔ)施工難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析，由技術(shù)管理和安全管理人員綜合評(píng)估特殊地質(zhì)條件特點(diǎn)以及容易遇到的施工問題，對(duì)施工管理制度內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，明確安全管理要點(diǎn)，適當(dāng)增加安全巡視次數(shù)，保證安全管理制度和工程建設(shè)安全需求保持一致。

明確現(xiàn)場(chǎng)不同人員的安全管理職責(zé)，將施工技術(shù)管理者以及施工人員納入到安全管理體系中，要求全員參與到安全管理中，提升施工環(huán)節(jié)安全管控效果。對(duì)全員安全生產(chǎn)責(zé)任制進(jìn)行細(xì)化，針對(duì)不同崗位，明確各崗位的安全管理職責(zé)，提出在遇到安全問題時(shí)需要采取的懲處措施，一旦發(fā)生安全事故，按照制度要求進(jìn)行責(zé)任追究，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)人員的安全管理意識(shí)。

3.2 加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)人員的安全教育

制定完善的安全教育體系，使安全意識(shí)深入人心，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患進(jìn)行管控，盡可能規(guī)避安全事故。

對(duì)所有新進(jìn)場(chǎng)的人員進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)三級(jí)安全教育培訓(xùn)，培訓(xùn)時(shí)長不少于24學(xué)時(shí)，所有進(jìn)場(chǎng)人員必須經(jīng)過三級(jí)教育培訓(xùn)并考試合格后方可上崗作業(yè)；每日上班前開展班前安全教育，根據(jù)本日工作內(nèi)容提出相應(yīng)的施工要求和安全注意事項(xiàng)；定期或不定期開展安全警示教育，通過播放安全事故視頻的方式警示施工人員遵章守紀(jì)，遵守操作規(guī)程，提醒在施工時(shí)容易出現(xiàn)哪些安全事故以及常用的安全防護(hù)措施。

分析安全事故出現(xiàn)原因和預(yù)防策略，使施工人員可以主動(dòng)落實(shí)施工技術(shù)要點(diǎn)和安全要求，降低安全事故發(fā)生率。提出在遇到會(huì)威脅人身安全的問題時(shí)，采取哪些措施進(jìn)行防護(hù)和自救，減少因安全事故所導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

合理利用微信群實(shí)施安全教育宣傳，在微信群內(nèi)發(fā)送有關(guān)于安全教育的文件，將不同施工隊(duì)伍分別放在不同的微信群內(nèi)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性安全教育，切實(shí)提升施工安全效果。要求現(xiàn)場(chǎng)管理人員、施工班組現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、班組長以及作業(yè)人員仔細(xì)閱讀文件，在文件中特別注明安全事故責(zé)任劃分，加強(qiáng)安全教育學(xué)習(xí)重視度。

3.3 建立信息化安全防控網(wǎng)絡(luò)

鐵路橋梁項(xiàng)目大多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涉及的施工空間相對(duì)較大，如果只是利用人工巡視的方式實(shí)施安全管理會(huì)降低管理工作開展效率，容易導(dǎo)致部分安全隱患被遺漏。在施工現(xiàn)場(chǎng)需要安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以做到24 h不間斷巡視，管理人員通過觀察屏幕即可了解不同區(qū)域的施工情況。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以智能識(shí)別進(jìn)入到視頻內(nèi)的人員或者設(shè)備，如果發(fā)生安全事故，能夠第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警和提示，有效減輕安全事故帶來的影響，同時(shí)也緩解了安全管理人員的工作壓力，提升了管理工作有效性。運(yùn)用信息化系統(tǒng)也可以對(duì)施工活動(dòng)中存在的問題進(jìn)行分析，了解各類數(shù)據(jù)的異常變化，在遇到緊急突發(fā)情況時(shí)，能夠及時(shí)采取策略進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

3.4 提前制定事故應(yīng)急預(yù)案

安全管理的要點(diǎn)在于提前做好預(yù)防措施，然而鐵路橋梁工程在施工過程中難免不會(huì)出現(xiàn)突發(fā)情況，此時(shí)一定要做好應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案有助于在發(fā)生安全事故后有效采取應(yīng)急措施，減輕安全事故給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來的不利影響。

除去考慮特殊地質(zhì)條件外，也需要分析當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境變化情況。了解施工現(xiàn)場(chǎng)氣象變化情況，評(píng)估是否有暴雨、大風(fēng)、暴雪等嚴(yán)重惡劣天氣，根據(jù)不同天氣下的安全應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。鐵路橋梁工程的建設(shè)環(huán)境普遍較為特殊，需要跨越不同類型的障礙物，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在安全事故應(yīng)急預(yù)案制定時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到是否有地震、泥石流等自然因素的影響，明確在地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)相關(guān)人員的撤離線路。

3.5 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備隱患管理

機(jī)械設(shè)備的隱患是導(dǎo)致安全事故出現(xiàn)的主要因素之一，特別是在鐵路橋梁工程建設(shè)中所使用的機(jī)械設(shè)備數(shù)量較多、規(guī)模較大，一旦出現(xiàn)安全事故不僅會(huì)影響施工活動(dòng)的開展，也會(huì)造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。要定期對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理，檢查機(jī)械設(shè)備內(nèi)部是否存在故障隱患，安排專門人員負(fù)責(zé)實(shí)施維護(hù)工作，提升機(jī)械設(shè)備檢查維護(hù)工作的專業(yè)化水平。通過專人負(fù)責(zé)的模式可以進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)備管理質(zhì)量，避免內(nèi)部零件出現(xiàn)老化磨損的現(xiàn)象，可以及時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備存在的安全隱患進(jìn)行排查和處理，更換老化零件。要求負(fù)責(zé)操作機(jī)械設(shè)備的人員持證上崗并擁有專業(yè)能力和水平，了解機(jī)械設(shè)備的使用方式和流程，在實(shí)際工作中遵守操作規(guī)程和安全要求，避免因操作不當(dāng)而引發(fā)安全事故。

4 結(jié)束語

樁基礎(chǔ)施工中經(jīng)常出現(xiàn)各種意外事件，影響了施工活動(dòng)的有序推進(jìn)。在鐵路橋梁樁基礎(chǔ)施工中，應(yīng)當(dāng)對(duì)常見的特殊地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，主要包括巖溶、流沙、流泥、涌水、斜巖孤石，在分析過后選擇合適的施工工藝。在安全管理方面需要制定完善的管理制度，積極開展安全培訓(xùn)教育，加強(qiáng)重點(diǎn)環(huán)節(jié)安全防護(hù)，并利用信息化技術(shù)構(gòu)建全面的安全管理網(wǎng)絡(luò)體系，切實(shí)提升安全管理質(zhì)量水平，規(guī)避安全問題的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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