山區高速公路橋隧連接工程陡坡樁基礎人工挖孔施工安全風險要點管理

■鄭培林

(漳州通平漳武高速公路有限公司，漳州 363000)

1 概述

福建省較多區域為山嶺區域、丘陵地帶，高速公路修建采用的隧道與橋梁規模與數量占比高。 山區地形復雜、地質結構多樣化、山體落差較大，在橋隧連接工程無法避免，橋梁樁基分布于陡坡上更是屢見不鮮[3]。由于橋梁樁基礎所穿越的環境、地理位置復雜多變，且受施工和自然水文地質條件影響產生失穩，導致橋梁樁基礎在施工過程中出現塌孔、傾斜、倒塌、樁基外露及滑坡等工程事故，對處于陡坡地段的樁基礎影響較大，嚴重威脅到施工人員的安全及施工進度[1]。 因此需要對施工中的風險點進行評估。

2 橋隧連接工程陡坡樁基施工特點

山嶺區域、 丘陵地帶陡坡段橋梁樁基施工主要有以下幾個特點：

(1)交通運輸極為不便，大型機械設備的運輸、安裝難度較大；

(2)山區地址結構較為復雜，存在大量的石塊、深溝、懸崖等傾斜巖面， 在鉆孔過程中容易造成偏孔、 成孔困難、卡鉆等諸多問題；

(3)取水困難，鉆孔灌注樁設備進場施工便道開辟復雜，安全隱患高；

(4)建立一個較平緩、施工施工便捷的平臺難度大，且不利于施工周邊環境保護。

目前較常采用人工挖孔樁基施工工藝， 開挖前應該做好相應的安全措施，防止流砂、涌水、管涌等安全事故。

山區陡坡樁基人工挖空施工具有很大的難度。 現階段存在忽視山區陡坡地形地質的復雜特性， 盲目照搬平地橋梁樁基的施工工藝、管理措施，難免出現各種工程病害，存在各類安全風險點，直接影響工程進度，同時給后續施工和運營埋下安全隱患[1]。

3 工程概況

某高速公路A2 標段共有樁基988 根， 其中涉及高陡邊坡需要采用人工挖孔工藝的樁基為740 根，具體：樁長20m 以下的樁基253 根； 樁長20m～30m 的樁基312根；樁長30m～40m 的樁基190 根；樁長40m 以上的樁基35 根。 該項目某橋樁基分布立面示意如圖1 所示。

(1)地形地貌及氣象特征

本標段跨越地貌單元主要有低山山地、丘陵、殘疾臺地、山間凹地、河谷等，河谷區域多狹長陡峻,植被茂盛,水資源豐富。

(2)工程地質特性

本區域為第四系地層發育，廣泛分布于山間低洼、河流階地及沖洪積平原區, 主要有更新同殘坡積層和全新同沖洪積層。

(3)工程水文特征

圖1 項目某橋現場樁基分布立面示意圖

本工程范圍內水系屬九龍江水系, 主要河流為九龍江花山溪支流及船廠溪支流。 區域內河谷形態變化大,山區多呈“V”型,山間凹地多呈“U”型,且河曲發育。

4 人工挖空施工工藝

人工挖孔樁作業流程主要有測量放樣、清理地表、精確放樣、砌筑孔口施工平臺、搭設施工支架、開挖、終孔、下鋼筋籠、澆注混凝土。 具體施工流程圖見圖2。

圖2 樁基礎人工挖空施工流程圖

5 施工安全風險要點管理

本項目部分橋梁樁基擬采用人工挖孔。 人工挖孔樁風險防控應重點考慮孔壁坍塌、孔內昏厥、窒息、中毒、涌水、高墜、物打等。 主要防控措施及建議如下：

(1)在開挖過程前根據不同地址情況做好護壁方案設計，在開挖過程中必須認真復核地質情況，根據不同地址條件嚴格做好孔壁防護工作。 在施工過程中嚴格按照施工方案做好護壁。

(2)挖出的土方應隨出隨運，暫時不能運走的應堆放在距離孔口邊緣1.0m 以外區域， 且堆土高度不應超過1.0m； 孔內有人作業時，3.0m 以內不得有機動車輛行駛或停放，大型振動設備停止作業。

(3)護壁混凝土應按配合比進行攪拌，粗骨料粒徑不要過大。 施工時要用機械攪拌，澆筑時必須用錘、鐵釬將混凝土振搗密實，使混凝土的坍落度、和易性、均勻性和密實度達到設計要求。

(4)對于需要砼防護的孔壁，嚴格按規定的進尺開挖，一般不大于1.0m(土質不好時應適當減少)，并隨挖隨護。嚴格控制拆模前護壁質量， 確保護壁混凝土強度滿足設計要求。

(5)多孔同時施工時，應采取間隔挖孔方法，相鄰樁不能同時挖孔、成孔，必須待相鄰樁孔澆灌完成混凝土之后才能挖孔，以保證土壁穩定。 如孔壁土松軟，護壁與孔壁粘結力不夠，可采取錨釘法固壁。

(6)如遇致密堅硬，硬度較大很難用風鎬進行人工挖掘的巖石，可以采用爆破技術對巖石進行爆破處理。采用爆破方法擴孔內孤石或開挖孔底巖層時， 應精心編制爆破施工方案，宜采用淺眼松動爆破法，嚴格控制炸藥用量并在炮眼附近加強支護。 充分考慮爆破對孔壁體及護壁產生的不利影響，避免爆破引起塌孔。平時施工時要留意孔內各種動態，特別是孔內爆破以后，如發現孔壁開裂變形或出現流沙、漏水等不良預兆時，施工作業人員應迅速撤離工作面，并報告工地領導采取措施妥善處理。

孔樁爆破時在孔樁井口處采用鋼筋網、 彈簧片加鋼板及沙袋的多重覆蓋防護，采用Φ20 鋼筋焊接成間距為20cm 的矩形(L=B≥2.1m)的鋼筋網架，然后在鋼筋網上面再鋪設彈簧片(床墊的，緩沖作用)，然后鋪膠簾，最后在上面壓沙袋固定住覆蓋層。 具體爆破安全防護示意圖可參考圖3。

圖3 爆破安全防護示意圖

(7)質量安全。人工挖空結束后，必須要對成孔質量進行檢查，確保質量安全。 根據規范[4]，需要符合表1 中的要求。

表1 成孔檢測質量標準符合

6 常見安全問題及其成因分析

(1)成孔前期

存在因建立施工平臺過度開挖引起的生態環境破壞，進而造成坡體滑塌、溜塌等安全問題，過度開挖見圖4。

圖4 過度開挖引起的安全隱患

(2)成孔期間

安全問題匯總及其成因分析見表2。

表2 成孔期間安全問題匯總

圖5 塌孔事故現場照片

(3)成樁后

成孔后的安全問題及其成因分析見表3。

表3 成孔后安全問題分析

圖6 樁側巖土體垮塌現場照片

(4)樁基礎灌注期間

樁基礎灌注期間， 主要的安全隱患是樁基礎的成樁完成性與施工人員安全，主要因素有：①施工人員安全意識淡薄，沒有嚴格遵循規章制度；②施工人員進入孔內分層振搗時，孔口未設置安全人員。

7 結語

(1)山區陡坡樁基礎施工過程中，要建立完善的組織結構，對工作人員進行安全教育，按照既定的管理制度，確定安全管理原則，在施工執行階段，對每個施工程序及樁基施工安全點進行嚴格審核；

(2)山區陡坡樁基礎人工挖孔施工具有其特殊性，要在施工中掌握不同的施工工藝， 按照既定的管理要點和執行方式進行施工，避免出現施工質量等問題；

(3)山區陡坡樁基礎施工過程中存在的安全風險比較大，要保證施工工作的順利進行，必須對安全風險要點進行管理，按照計劃執行施工工藝。