橋梁基礎(chǔ)施工危險(xiǎn)源分析及深基坑安全監(jiān)測技術(shù)

李德強(qiáng)

（中交一公局第三工程有限公司，北京 101102）

1 引言

橋梁工程的建設(shè)條件復(fù)雜，加之橋梁結(jié)構(gòu)多樣、細(xì)節(jié)多，施工企業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)。安全防控是橋梁工程順利推進(jìn)的基本前提，加強(qiáng)危險(xiǎn)源分析有利于從源頭保障工程安全。同時(shí)，深基坑施工期間可能有基坑變形、失穩(wěn)等問題，需做好監(jiān)測工作。諸如危險(xiǎn)源識(shí)別、深基坑監(jiān)測，均是橋梁工程中重要的安全防護(hù)措施，要求施工單位予以高度重視，采取科學(xué)的方法進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)施工危險(xiǎn)源分析及深基坑安全監(jiān)測。

2 橋梁施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系

2.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的基礎(chǔ)，做好風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別對(duì)后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)工作的開展有推動(dòng)作用，可以采用查閱資料、現(xiàn)場調(diào)查、詢問專家等方法收集風(fēng)險(xiǎn)因素。在增加風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別因素的數(shù)量后，風(fēng)險(xiǎn)覆蓋面擴(kuò)寬，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果更具準(zhǔn)確性，有利于風(fēng)險(xiǎn)防控的精準(zhǔn)進(jìn)行。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)

獲取風(fēng)險(xiǎn)因素后，經(jīng)計(jì)算分析，客觀評(píng)估工程的風(fēng)險(xiǎn)狀況。風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)應(yīng)著重考慮影響面廣等因素，以便加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵隱患的處理。為保證風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)結(jié)果的可比性，宜采用風(fēng)險(xiǎn)量進(jìn)行表示，即風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率與風(fēng)險(xiǎn)損失的乘積。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的基礎(chǔ)上，綜合考慮主體應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度和風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)能力，確定風(fēng)險(xiǎn)的危害程度。至此，完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系運(yùn)作全流程的前期工作，后續(xù)針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果采取控制措施。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)控制

風(fēng)險(xiǎn)控制從如下兩方面著手：（1）風(fēng)險(xiǎn)決策，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果和風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)能力確定適宜的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，為風(fēng)險(xiǎn)控制的進(jìn)行提供引導(dǎo)；（2）風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)因素的實(shí)際狀況，適時(shí)采取處置措施。風(fēng)險(xiǎn)控制時(shí)需分析風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策的適應(yīng)性，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行選擇，如規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、緩解風(fēng)險(xiǎn)等。

3 橋梁施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

3.1 定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

憑借評(píng)估人員的專業(yè)知識(shí)、職業(yè)態(tài)度、工作經(jīng)驗(yàn)等綜合素養(yǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，常見方法包含外觀檢查分析法、安全檢查表法等。定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的操作便捷，無須投入過多的成本；不足之處在于高度依賴人工，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果受制于參與者的主觀態(tài)度，若評(píng)估人員的專業(yè)能力不足或工作態(tài)度不端正，均會(huì)影響評(píng)估結(jié)果的可靠性，且在面對(duì)大規(guī)模的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作時(shí)，參與者可能產(chǎn)生厭倦心理，難以獲得真實(shí)的評(píng)估結(jié)果，不利于風(fēng)險(xiǎn)控制。

3.2 定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

以數(shù)據(jù)為主要的分析對(duì)象，從數(shù)據(jù)中剖析信息，客觀評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法需要采用數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模型，涉及的分析方法包含敏感性分析法、蒙塔卡洛法等，常結(jié)合定性分析方法協(xié)同進(jìn)行，以定量分析結(jié)果為主，定性分析結(jié)果為輔，獲得更具真實(shí)性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。定量分析法對(duì)數(shù)據(jù)的需求量大，計(jì)算復(fù)雜度提升，因此，在應(yīng)用定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法時(shí)需注重對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算方法的合理選擇。

3.3 定性與定量相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

綜合應(yīng)用定性和定量兩種分析方法，獲得更加可靠的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。定性與定量結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法涉及風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、LEC法、層次分析法等多項(xiàng)細(xì)分方法，應(yīng)用時(shí)先做定性分析，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素，由專家打分，篩選出關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素；而后進(jìn)入定量分析環(huán)節(jié)，結(jié)合數(shù)據(jù)揭示的信息做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[1]。

以LEC法為例，L指事故發(fā)生的可能性，E指員工暴露在危險(xiǎn)環(huán)境的頻率，C指由于出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)事故引發(fā)的損失。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，先為L、E、C三要素打分，確定各自的數(shù)值后獲得乘積D，用于反映風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)性系數(shù)，據(jù)此評(píng)估由于風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的損失等級(jí)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)類型、影響程度等制定應(yīng)對(duì)策略，落實(shí)到位后，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。

4 基于工程實(shí)例的應(yīng)用

4.1 工程概況

某橋梁擬建場地主要地表水為閩江水口水庫，地下水以基巖裂隙水和孔隙性潛水居多。橋梁全長288.68 m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力簡支T梁，設(shè)矩形蓋梁柱式墩和薄壁橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。由于橋梁的建設(shè)，建立起兩村落在空間上的溝通渠道，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有推動(dòng)作用，但橋梁建設(shè)環(huán)境復(fù)雜多變，安全隱患多，需加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，保證橋梁的施工安全。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)因素的獲取

采用如下3種方法收集風(fēng)險(xiǎn)因素：（1）邀請(qǐng)不少于5名專家填寫風(fēng)險(xiǎn)因素調(diào)查表；（2）以“施工風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查”為專題，組織討論會(huì)；（3）從工程建設(shè)條件出發(fā)，尋找類似的工程，從中獲得參考數(shù)據(jù)。為便于分析，將收集的風(fēng)險(xiǎn)因素劃分為技術(shù)、環(huán)境、管理、社會(huì)4個(gè)層面的因素。

4.3 施工風(fēng)險(xiǎn)的估計(jì)

制定風(fēng)險(xiǎn)因素表后，由專家對(duì)LEC法中的L、E、C三要素打分，確定D值，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

4.4 施工風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)

在各類風(fēng)險(xiǎn)因素中，混凝土澆筑和高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高；重大風(fēng)險(xiǎn)源主要有基坑的開挖和便橋的搭建；大型設(shè)備、現(xiàn)場管理、噪聲控制、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為1，發(fā)生后造成的損失相對(duì)較小。

4.5 施工風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)策略

經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)后，著重考慮基坑開挖、混凝土澆筑、高空作業(yè)幾項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)≥3的因素，制定應(yīng)對(duì)策略，著重從規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)方面采取措施。

1）施工組織設(shè)計(jì)并審核，保證可行性。

2）強(qiáng)化員工的安全意識(shí)，引導(dǎo)員工按照規(guī)范佩戴安全帽及各類安全防護(hù)用品。

3）注重施工便橋的設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)尺寸、受力性能方面的合理性。

4）基坑開挖時(shí)采取截水、排水、支撐措施，維持基坑的穩(wěn)定性。

5）在電力設(shè)施集中區(qū)域以及各類存在安全隱患的區(qū)域設(shè)標(biāo)志牌，起到警示作用。

6）高空作業(yè)的安全隱患多，為此設(shè)置防護(hù)欄、防護(hù)網(wǎng)；加強(qiáng)對(duì)施工人員的管理，禁止高空拋物。

7）制訂消防方案，以備不時(shí)之需。

8）按設(shè)計(jì)要求搭設(shè)支架、支設(shè)模板，混凝土澆筑時(shí)注重對(duì)周邊結(jié)構(gòu)的防護(hù)。

9）建立健全保險(xiǎn)體系，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)損失的轉(zhuǎn)移。

10）注重風(fēng)險(xiǎn)的源頭防控，避免由于小隱患未及時(shí)處治而誘發(fā)大規(guī)模的安全事故[2]。

5 深基坑安全監(jiān)測技術(shù)

邊坡、圍護(hù)樁（頂部位移、傾斜變形）、地下水位是深基坑安全監(jiān)測領(lǐng)域的重點(diǎn)指標(biāo)，具體做如下分析。

5.1 邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測

基坑放坡開挖時(shí)嚴(yán)格控制開挖坡度，防止邊坡失穩(wěn)。基坑邊坡由于開挖而滑塌時(shí)，易導(dǎo)致斷樁，因此，必須加強(qiáng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)基坑邊坡的安全開挖。觀測點(diǎn)沿基坑邊線布設(shè)，間距約為30 m，必要時(shí)適當(dāng)加密；為獲得全面的基坑邊坡觀測結(jié)果，在各特殊位置布點(diǎn)。各觀測點(diǎn)均采用長1.0~1.5 m的螺紋鋼筋，頂部外露3~5 cm，剩余部分埋入地下。觀測點(diǎn)布設(shè)到位后，加強(qiáng)防護(hù)，避免偏位、受損。

5.2 圍護(hù)樁的監(jiān)測

5.2.1 圍護(hù)樁頂部位移的監(jiān)測

受基坑開挖的影響，圍護(hù)樁具有向基坑位移和沉降的變化趨勢，以較快的速度位移時(shí)，易威脅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定狀態(tài)，需加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)樁頂部的位移觀測。沿圍護(hù)樁頂部按15 m的間距依次布點(diǎn)，無論兩拐點(diǎn)的間距如何，均有必要在兩者間布設(shè)觀測點(diǎn)，原因在于中間觀測點(diǎn)對(duì)位移更為敏感，觀測數(shù)據(jù)可更加及時(shí)地反映圍護(hù)樁頂?shù)淖兓闆r。布設(shè)觀測點(diǎn)時(shí)，用射釘器向混凝土中射入觀測標(biāo)志，或在樁頂部打入道釘并用砂漿澆結(jié)。

5.2.2 圍護(hù)樁的傾斜變形監(jiān)測

受樁背土的作用，圍護(hù)樁具有向基坑位移的變化趨勢，且各點(diǎn)的位移量存在差異，導(dǎo)致圍護(hù)樁具有傾斜變形現(xiàn)象。一般情況下，位移最大部位主要集中在開挖底面深度周邊，位移量超出圍護(hù)樁可承受的范圍時(shí)，維護(hù)體系失穩(wěn)，因此，加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)樁的測斜具有必要性。測定樁身不同深度的位移，基于實(shí)測數(shù)據(jù)繪制傾斜曲線，根據(jù)曲線直觀分析圍護(hù)樁的傾斜變形程度。測點(diǎn)布設(shè)位置規(guī)劃在沿深基坑周圍各邊的中點(diǎn)，緊貼樁外側(cè)鉆深度為20 m的φ110 mm觀測孔，向孔內(nèi)放置PVC測斜管，用于觀測。取適量黃砂、泥球，用于填充管壁與孔壁的間隙，保證測斜管的穩(wěn)定性。此外，直接在鉆孔灌注樁內(nèi)設(shè)置測斜管也是可行的方法[3]。

5.3 基坑內(nèi)外地下水位的觀測

地下水位未得到控制時(shí)，基坑將遭到水侵蝕作用，完整性和穩(wěn)定性大幅下降，易誘發(fā)質(zhì)量問題和安全問題，因此，需安排地下水位觀測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)判斷地下水的分布情況，采取基坑內(nèi)疏干降水措施。基坑內(nèi)、外的地下水位均是重點(diǎn)觀測對(duì)象，需在基坑內(nèi)部、外側(cè)布設(shè)測點(diǎn)，坑外測點(diǎn)數(shù)量比坑內(nèi)多一倍較為合適。將基坑開挖深度加5 m作為鉆孔深度，配套合適規(guī)格的帶過濾功能的進(jìn)水管，置入鉆進(jìn)成型的孔內(nèi)，用粗砂回填管壁與孔壁的間隙。經(jīng)過觀測點(diǎn)的布設(shè)后，及時(shí)安排觀測，采集基坑內(nèi)外部的地下水位數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)采取水位控制措施。

5.4 監(jiān)測結(jié)果及分析

本工程的深基坑監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測方法及結(jié)果見表1。

表1 監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測方法及結(jié)果

根據(jù)表1可知，實(shí)際監(jiān)測結(jié)果的最大值約為報(bào)警值的1/2或1/3，邊坡穩(wěn)定性、樁頂位移、圍護(hù)樁位移、地下水位均得到有效的控制，施工質(zhì)量和施工安全性均得到保證，表明工程采取的深基坑施工方法具有可行性。

6 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過本文關(guān)于工程實(shí)例的分析，提出LEC法在橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用要點(diǎn)，同時(shí)闡述深基坑安全監(jiān)測項(xiàng)目及具體方法，用監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋現(xiàn)場施工情況、驗(yàn)證施工方法的可行性。在后續(xù)的橋梁工程中，相關(guān)單位應(yīng)以安全施工為基本要求，選用科學(xué)的方法做危險(xiǎn)源分析，識(shí)別危險(xiǎn)因素后妥善處理；同時(shí)高度重視深基坑施工安全，采取圍護(hù)樁防護(hù)、地下水位控制等措施，根據(jù)邊坡穩(wěn)定性、樁頂位移等監(jiān)測數(shù)據(jù)適時(shí)優(yōu)化安全防護(hù)方法，保障深基坑的施工安全。