余姚江特大橋深水高墩施工安全風險管控研究

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，中國鐵路高速發展，逢山開道，遇水架橋，隧道、橋梁等施工技術飛速發展。與此同時安全風險隨著建設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行安全風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險管控的案例，對鐵路橋梁臨近營業線水中墩施工安全風險管控進行較為全面的分析和總結，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，設計起于莊橋站南側、麗江西路北側，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跨簡支鋼桁梁結構形式，設置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；承臺結構尺寸為9 m（縱）×18.9 m（橫）×3 m（高），圍堰尺寸根據鎖口鋼管樁排布為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%。寧波市的主要災害性天氣有低溫連陰雨、伏旱、臺風、暴雨洪澇、雷雨大風、霜凍、寒潮等。

2.2 地質情況

橋址區由上到下分別為雜填土，流塑、軟塑狀黏土及粉質黏土，中密、密實粉砂、粉土及中粗砂，強風化、弱風化泥質粉砂巖。未發現滑坡、泥石流等不良地質，均分布有淤泥質粉質黏土、淤泥質黏土和流塑狀粉質黏土，具高壓縮性、高靈敏度，工程性質差、強度低等特性。

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置水上作業平臺及圍堰的施工方法，圍護結構采用鎖口鋼管樁圍護。

總體施工工序：按設計序打設鎖口鋼管樁→抽水至第一道圍欄下1 m，施工第一道支撐及圍檁→搭設鉆孔樁平臺→埋設鋼護筒、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→放水至內外水位標高一致，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→采用砂或質粉質黏土回填至三道支撐下1 m，拆除第三道支撐→采用砂或質粉質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→回抽水保持內外水位相同→拔出鎖口鋼管樁。

4 風險分析及應對措施

4.1 風險分析

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險分析主要從兩方面來進行：水中墩本身施工和周邊環境存在的風險以及其所處環境對工程本身帶來的風險。

按這個思路對工程進行主要風險分析，主要風險如下：①鋼圍堰結構失穩坍塌；②臨時作業平臺承載力不足，坍塌或變形；③鉆樁引起圍護結構失穩；④基坑開挖支撐安裝不及時，基坑坍塌；⑤臨近營業線施工。

4.2 應對措施

針對以上5個主要風險，必須采用有針對性的措施進行風險管控。

4.2.1 加強設計核對

鋼圍堰施工前必須對施工涉及的地區進行仔細的地質核對，在技術層面確保鋼圍堰圍護體系適合工程的地質情況，從而確保鋼圍堰的穩定性。

4.2.2 嚴格按照設計圖紙和方案施工保證圍護結構施工質量

鋼管樁從上游側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，不得強行施打，損壞鎖口。

4.2.3 及時設置臨時支撐

圍堰內共設置四道支撐，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確，確保安裝質量

為確保質量，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制加工。對控制點進行復核，復測鋼管樁頂標高，高度超過設計標高進行切割，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，交底圍護樁插打鋼管樁設計標高，經標高測量后對鋼管樁頭進行切割。型鋼底部與鋼管樁采用電焊連接穩固。

4.2.5 按方案要求順序鉆樁，準確定位、及時澆筑

14#、15#樁基要求跳樁施工，嚴禁并排施工。對施工機械做好防傾覆措施。采用直徑12 mm的鋼絲繩，上部連接鉆機門架頂端，下方連接施工平臺，垂度不大于0.01L（L為長度）；纜風繩與地面夾角不宜大于60°。機具移位時，首先將纜風繩留出適量余長，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

以兩側加寬平臺做為基坑帶水開挖施工平臺，采用吸泥機進行基坑帶水開挖，并及時安裝內支撐。

開挖到位后及時澆筑封底混凝土，厚2.5 m，采用C40混凝土。圍堰封底導管采用樁基灌注用導管，圍堰內共布置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，接縫嚴密防止漏漿。

承臺基礎混凝土為C30，為大體積混凝土，采用低水化熱水泥，利用φ50×1.5 mm冷卻管預埋澆筑后通水降溫。當砼的強度達到75%的強度要求，且芯部砼與表面砼之間、表面砼與環境砼之間的溫差不大于20℃時，方可進行拆模。

承臺施工完成后應及時進行夯實回填，盡量縮短承臺開挖至回填施工的作業時間，保證既有線路基穩定。

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平臺，施工作業平臺寬1.2 m。施工作業平臺采用角鋼加鋼筋網片制作，平臺滿鋪鋼絲網片。工作平臺周圍設置安全網作為防護。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。墩身模板與營業線相對關系如圖7所示。

圖7 墩身模板與營業線相對關系

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固性等進行檢驗，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 加強臨近營業線施工管理，確保營業線安全

加強資源投入，施工安全、防護等管理人員應配置充足，“四員一長”經培訓考試合格后執證上崗，并加強和設備管理單位、行車組織單位的溝通和協調。

加強與路局設備管理單位、行車組織單位、業主、設計單位現場配合人員的溝通。內部做好人員崗前安全教育培訓、班前安全講話，將安全生產意識牢牢地灌輸到每個作業人員頭腦中。

施工過程中嚴格按照上海局集團審批后的方案進行實施。加強既有設備的位移觀測，落實各項安全防護措施，執行“一機一人”專職防護，嚴禁超計劃施工，管理人員與施工人員每天按規定路徑上下班同進出。

在每處施工工點位置安裝全角度高清視頻監控系統，實現24 h無縫銜接盯控視頻，現場出現違規施工，監控人員立即上報，現場管理人員立即制止違規行為。

杜絕違章施工、超范圍超計劃作業，擅自動用、拆卸設備，挖斷光電纜，影響營業線行車、設備安全。

4.2.9 加強監控，防患于未然

監測點布置在視野開闊、不影響施工、內力和變形的關鍵特征位置。測點標志應穩固、明顯。

4.2.9.1 基坑及支護結構

鋼管樁頂部的水平和豎向位移監測點應沿基坑周邊布置，橫橋向每側按間距（2.57+6.60+3.30+6.60+2.57）m處布置監測點（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 內支撐的內力

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

圖9 監測點布置示意圖

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 圍堰內地下水位監測

水位監測點布置在基坑中央和周邊拐角處。監測工作如圖10所示。

5 應急措施

5.1 應急救援組織機構

成立應急領導小組，下設個應急小組，分別為搶險救援組、技術支持組、綜合協調組、后勤保障組。明確職責，配足資源。

5.2 分級響應機制

應急預案響應分為三個層級，分別對應發生（可能發生）事故等級決定，分為一般事故預案響應、重大事故預案響應、特大及以上事故預案響應。

5.3 定期演練制度

為保證體系的有效性，每季度進行專項演練一次，每半年進行一次綜合演練。

6 結語

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行了主要風險分析，并在深入分析的基礎上進行了風險管控，保證了施工安全。施工中還建立了應急組織機構，完善了分級響應機制，進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。