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陡坡环境下的大桥桩基施工安全

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摘要:基于对危险源的概念、引发机理等理论调研和分析,结合实际工程,系统分析四川仁沐新高速公路马边河2号桥桩基施工中可能出现的危险源,主要包括边坡坡脚拌合站附近裂缝、储料仓墙体裂缝、边坡清方后坡表溜坍、隧道洞口上方危岩等重大危险源,以及影响施工安全的从业人员等其他各种复杂因素,相关研究可为下一步的施工安全保障措施制定提供参考。

关键词:陡坡,危险源,安全因素

1研究目的和意义

国家“两纵两横”“五纵七横”“7918”等公路发展战略带来了我国公路建设的突飞猛进发展。特别是在高速公路建设方面,总里程已经超过了10万km大关,代表着我国的公路发展速度已经走在了世界的最前列,同时公路里程的增加也造成了施工安全问题日益突出。尤其是西南地区受限于地质地形因素影响,施工过程中有关安全事故的报道屡见不鲜。为了保障在各种不同的复杂的地质地貌情况下施工的安全,需要工程师们全面考虑影响施工安全的因素,进而才能因地制宜的采取安全保障措施[1]。如国外学者Smith[2]认为要保障施工安全,首先是对施工期间的危险源进行辨识;我国在此方面也制定了相关国家标准,如GB/T13816—2009生产过程和危险因素分类代码[3]、GB6441—86企业职工伤亡事故分类[4]等将危险和危险因素、危险源等进行分类,以便于施工过程中制定相应的安全保障措施,减少安全事故的发生。基于此,本文通过文献研究,施工资料调阅,现场实地观察等手段,系统分析了陡坡环境大桥桩基施工中可能出现的危险源,以期为下一步的施工安全保障技术研究提供指导。

2依托工程概述

G4216线仁寿经沐川至屏山新市(含马边支线)段高速公路(以下简称仁沐新高速公路)地处四川南部,由南向北经过宜宾、乐山以及眉山。项目影响区域内,仁寿县为四川省扩权强县试点县,蕴藏的发展潜力巨大,经济发展空间十分大。马边河2号大桥跨越马边河,桥梁与河流交角约80°,马边河宽80m,两岸横坡较陡,上部陡坎处出露部分为厚层砂岩,中下部堆积部分为崩坡积,厚2m~5m,下伏基岩为侏罗系中统自流井组粉砂质泥岩夹砂岩,岩层产状350°∠6°,岩层倾向坡内,整体稳定。原设计沐川岸斜坡坡表第四系崩坡积角砾土、含碎石粉质粘土层采用清除处治,清方范围为桥梁左右边线外侧各15m,清方侧按1∶2.0放坡,坡面菱形网格护坡处治。

3危险源的定义及引发机理

3.1危险源的定义

危险源表示的是在一个系统中因能量释放或物质因素可能造成人员伤亡、物质财产损失、环境破坏或这些后果的组合的根源,其在一点的条件下可能会被触发造成安全事故[5]。危险源主要有三个构成要素:潜在危险性、存在条件和触发因素。

3.2施工危险源引发机理

1)能量意外释放理论。该理论由吉布森(Gibson)于1961年提出,理论表示事故是由于能量不正常或者不合期望的释放,这些能量的意外释放是形成各种施工伤害的直接原因,所以控制事故发生的有效方法就是控制能量或者控制能量载体来防止事故发生[5]。在此基础上,1966年哈登(Haddon)完善了这个理论[6],他指出事故造成伤亡是因为能量发生了转移,并将所造成的伤害分成两类:第一类指能量转移至人体,超过了人体所能承受的极限;第二类指人与外界能量交换受到了限制,主要指中毒窒息和冻伤。2)轨迹重叠理论。该理论由日本劳动省于20世纪60年代提出[7],理论认为当人的不安全行为与物的不安全状态发生交叉重叠时,就会引发事故。由理论可知,当人的不安全行为与物的不安全状态在时间或空间上分隔开来,就可控制事故发生。具体可从限制人的不安全行为、消除物的不安全状态以及同时对两者进行控制和采取隔离措施四种防止安全事故发生的方法。3)因果连锁理论。现代的事故连锁理论是由伯德(FrankBird)在研究海因里希因果连锁理论的基础之上提出来的[8],理论提出事故发生过程为:管理失误就会导致个人因素及工作条件产生不安全性,这时候由于人的不安全行为,加上外部工作条件的不安全状态就会引发事故,进一步造成伤亡。在陡坡环境下崩积层大桥桩基施工中因管理失误而造成的不安全行为和不安全状态普遍存在,例如施工管理中对施工人员安全教育程度不够,安全意识不强,就会发生诸如工人不戴安全帽、不系安全带等不安全行为;对危险源的控制、防护不到位,就会造成一些起因物和加害物,如在桩基施工中没有完善设置防护措施,那这个桩基就成了加害物。

4依托工程现场安全因素分析

4.1重大危险源

对于在陡坡环境下崩积层大桥桩基施工这一特殊施工条件下,由于受山区地形地貌复杂,稳定性差等安全因素影响,一般存在着明显影响工程施工安全的重大危险源。基于上述理论,经研究表明现场主要工程危害发生在拌合站储料仓处裂缝、土质边坡清方后溜坍和洞口上方危岩。1)边坡坡脚拌合站附近裂缝。拌合站位于荣丁镇喻家坝(K29+400处),该处地质是多年山体崩塌孤石及土体形成的较厚堆积体,并且拌合站储料仓距离马边河最近处只有25m,同时由于地势为陡坡,很难形成平整场地,受山体及地表水影响,在外部荷载作用下,易形成滑坡体。修建拌合站过程曾出现过多次裂缝,严重威胁施工现场人身财产安全。拌合站的第一次裂缝发生在将清方土体堆砌压实成坡体,准备作为拌合站建设用地时,表现为坡体发生较大位移,产生很明显的裂缝;坡体填土发生较大沉陷,在部分地方还出现了较大孔洞,严重影响正常施工,无法进行拌合站建设,严重影响正常施工。第一次裂缝如图1所示。第一次产生裂缝的原因经勘察诊断确定为,坡体的堆载过大,并且压实度不够,导致了坡体滑动和地表沉陷。针对此问题,现场提出了对坡体进行削坡减载,之后再对坡体进行压实的整治方案。在经过第一次修补整治几个月之后,恰逢当地雨季来临,施工现场发生长时间强降雨,坡体整体发生了失稳,地表再次产生了巨大的裂缝。如果产生进一步滑动,土体滑入下方河道,将会造成河道堵塞,严重影响上下游和施工场地安全。第二次裂缝如图2所示。第二次产生裂缝的原因:压实度不够,表层没有排水措施,降雨增加了坡体土的自重。针对第二次裂缝,施工现场继续对坡体进行削坡减载与压实,在此基础上,针对现场降雨,再对坡面与地表进行挂网混凝土浇筑,并做好排水措施,以减少雨水渗透降低坡体的稳定性。2)坡脚储料仓墙壁裂缝。边坡坡脚拌合站裂缝附近经第二次整治后,坡体处于较稳定状态,没有发生明显的安全问题,于是现场决定按计划在此修建储料仓。但在储料仓建设完成一段时间之后,其墙壁出现裂缝,并且在靠马边河一侧的墙背部的裂缝最大,如图3所示。受持续降雨影响,裂缝有进一步发展趋势。裂缝的原因:坡脚储料仓墙壁未设置排水措施,降雨增加了土体的自重。3)边坡清方后坡表溜坍。施工单位已完成对马边河2号大桥桥下崩坡积体清除处治,但为便于马边河2号大桥桥梁桩基施工,在清方坡面开挖设置施工便道时,出现桥下边坡基岩裸露状况。清方边坡处于整体稳定状态,但在此期间坡面岩体破碎,呈碎块状,局部岩体已掉落,形成岩腔。在降雨及风化作用下极易出现更大规模的掉块甚至垮塌破坏,2号左线大桥0号台与1号墩之间土质边坡由于前缘临空已出现变形溜坍,坡表裂缝宽1cm~5cm,局部下挫0.3m~0.5m。清方后坡表如图4所示。4)隧道洞口上方危岩。隧道洞口以上陡坎出露基岩为巨厚层砂岩,危岩位于洞口正上方约40m处,砂岩体中发育切穿整层的裂隙,临空范围内裂隙张开达10cm左右,下伏泥质岩分化后形成凹腔,凹腔达1m~2m,进一步降低了危岩稳定性,该危体处于不稳定状态,需对其进行加固。洞口危岩如图5所示。

4.2其他危险源

工程施工由于其工作地点特殊,环境恶劣,施工难度大,工作量大,施工工期长等特点,所需工作人员、材料以及机械设备多,故影响施工安全的因素也很多很复杂。除前面所述的重大安全因素外,还存在的因素有:从业人员因素、机械设备因素、施工环境因素、组织管理因素等。人作为具有很强的主观能动的对象,不仅在原有危险源与人发生接触时会触发危险事故,而且人自身的不安全行为也是导致事物出现不安全状态的一个因素,因此研究和管理好从业人员因素,对预防和控制安全事故发生具有极其重要的意义。施工现场引入机械设备,可以完成很多靠人员完成不了的工作,极大的提高施工效率,机械设备在现代化施工中的作用也越来越受重视。然后,很多施工单位在机械设备管理方面做得不到位,制度不完善,导致采用的机械设备落后,后期使用过程中的维护保养没有落到实处,在施工现场造成了很多不安全状态的产生,严重威胁施工安全和施工质量。施工环境是直接影响施工的一个安全因素。施工环境因素除了施工场地内天然的地质地貌和水文条件等,还包括如雨季施工、冬季施工、夜间施工等特殊施工时间带来的施工环境的改变对施工安全带来的挑战,还包括施工人员为提醒和警示工人注意安全在施工场地内建设的安全围护结构和警示标语等。施工组织设计及施工管理是影响施工的关键因素,要保证施工过程的施工质量和施工安全,一定要以施工组织管理作为切入点,构建合理有效、安全的组织管理体系。

5结语

本文基于对危险源的概念、引发机理等理论调研和分析,结合实际工程,系统分析四川仁沐新高速公路马边河2号桥桩基施工中可能出现的危险源,主要包括边坡坡脚拌合站附近裂缝、储料仓墙体裂缝、边坡清方后坡表溜坍、隧道洞口上方危岩等重大危险源,以及影响施工安全的从业人员因素、机械设备因素、施工环境因素、组织管理因素等各种复杂因素,相关研究可为下一步的施工安全保障措施制定提供针对性指导。

参考文献:

[1]黄浩.降雨对福建地区残积土边坡稳定性影响的监测与分析[D].福州:福建农林大学,2018.

[3]GB/T13816—2009,生产过程和危险因素分类代码[S].[4]GB6441—86,企业职工伤亡事故分类[S].

[5]陈婧.高速公路施工危险源辨识及评价分级研究[D].长沙:长沙理工大学,2012.

[6]林俊勇.高速公路路堑高边坡施工安全风险评估研究[D].广州:华南理工大学,2017.

[7]袁冬.公路工程施工现场危险源识别及安全标志、防护设施设置[J].四川水泥,2018(12):33.

作者:雷俊锋 单位:中国水电建设集团十五工程局有限公司

陡坡环境下的大桥桩基施工安全责任编辑:张雨    阅读:人次
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