鐵路橋梁特殊地質樁基礎施工技術與安全管理探討

王龍

摘 要：鐵路橋梁施工環境較為特殊，跨越線路較長，在樁基礎施工中會遇到各種不同的特殊地質，由此增大施工難度和安全事故發生率。基于此，選擇合適的樁基礎施工技術，加強安全管理力度，合理應對地質多變的環境，保障施工質量和安全性。并對鐵路橋梁樁基礎施工常見特殊地質進行分析，提出了施工技術要點和安全管理策略，以期為樁基礎施工提供參考意見。

關鍵詞：鐵路橋梁；特殊地質；樁基礎；施工技術；安全管理

中圖分類號：TU475? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）02-0064-03

0引言

樁基礎是橋梁施工的基礎，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，為此對樁基礎施工質量的要求較高。如果樁基礎工程施工質量不達標，會嚴重影響橋梁工程的整體穩定性，縮短橋梁工程使用壽命。特殊地質是樁基礎施工中的首要難題，與普通地質結構相比，處理難度更大，在施工時極易出現突發問題，給現場施工活動帶來影響。相關人員需要對特殊地質類型進行分析，對施工技術和現場安全管理策略進行調整，做好地質處理，以此來減輕特殊地質給鐵路橋梁工程帶來的影響。

1 鐵路橋梁樁基礎施工常見特殊地質

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，構建立體交叉鐵路交通系統所修建的工程項目。

常見的樁基礎施工特殊地質類型如下：①巖溶。西南部溶洞發達區域容易遇到巖溶地質，有一定概率同時伴有流沙、流泥等特殊地質條件，增加了施工難度。由于巖溶傾斜度變化較多，在施工時會誘發樁基偏位，突發情況會導致樁基出現塌孔、擴孔或者灌注夾層質量不高的問題，影響施工質量[1]。②流沙。流沙流動性較強，擴散速度快，在施工過程中難以及時進行清理，會影響泥漿護壁穩定，通常于老舊河道以及地下水流經區域出現。③流泥。流泥多數出現在地下水系發達區域，會給鉆孔環節帶來影響，施工時易引發坍塌或者縮徑的問題。④涌水。涌水在臨建河道、庫區、河灘等區域經常出現，在施工時樁基礎工程較深容易誘發涌水，因反壓而導致其涌入樁體內，涌水速度快、水量大，會對泥漿進行稀釋，從而使塌孔概率較高。⑤斜巖、孤石。多出現于地質構造運動和巖漿活動頻繁的海相沉積平原區，受強烈的斷裂、褶皺、巖漿侵入、火山噴發、熱動力變質作用，造成花崗巖基巖面起伏較大、花崗巖球狀風化，形成斜巖、孤石。

2 鐵路橋梁特殊地質樁基礎施工技術要點

2.1 特殊地質樁基礎施工技術

2.1.1 施工準備

正式開工前，組織人員對設計文件進行現場核實，包括地形、地貌及與既有結構物平立面位置關系，論證施工組織設計的技術可行性及經濟合理性。建立測量控制網，標記施工用地范圍并清理場內各種雜物，如果發現施工區域有坑洼現象需要及時回填，將凸起的土堆挖除，提升施工區域的平整性及整潔性。對進場設備及時檢修并報驗。

2.1.2 測量定位

根據平面放線情況完成定位，明確樁位位置，并做好護樁。孔位偏差不大于5 cm，傾斜度不大于1%，鉆進過程中利用護樁隨時檢查是否有偏移問題。

2.1.3 護筒埋設

根據地質及水文情況確定護筒埋設深度，在埋設完畢后利用黏土對護筒四周進行回填固定，并檢查護筒的中心位置及垂直度。鋼護筒厚度在6～12 mm，護筒內徑根據選用鉆機類型適當加大，選用旋挖鉆機時，護筒內徑比設計樁徑大10 cm，選用旋挖鉆機時大20 cm。

2.1.4 鉆機就位

沖擊鉆機保持平穩，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，利用吊線對垂直度核對，保證沖擊錘和護筒二者中心處于對準狀態，中心偏差控制在20 mm以內[2]。

2.1.5 沖擊成孔

沖擊鉆機開孔過程中應按照“小沖程、勤松繩”原則進行，初始應低錘密擊，錘高在0.4～0.6 m為宜，當鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后方可進行正常鉆進。沖孔作業中重視清理孔底殘渣，每沖擊1～2 m清理一次以保證鉆頭能沖擊新鮮地層，并對成孔垂直度實施檢查，做好補漿，持續到達到施工要求深度，此時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變化。

黏土層施工鉆進時，可以利用原有土體進行造漿，如果遇到沙層可以選擇膨潤土制備泥漿，或者于孔內加入適量黏土，提升泥漿性能。護筒底部以下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，鉆孔時適當泵入清水，清除鉆頭處泥塊，避免影響后續鉆進。粉砂、中粗砂層選擇中沖程，加入黏土塊，并及時做好清渣工作。

如果在施工時，遇到軟弱土層或者有塌孔問題需要進行回填、重復鉆進施工，應當選擇小沖程進行持續沖擊。成樁后進行孔位、孔深、孔徑、垂直度檢測，滿足設計及規范要求后進入下道工序施工。

2.1.6 鋼筋籠及導管安裝

鋼筋籠在加工場集中制作，分節運輸、吊裝。安裝過程中注意鋼筋及聲測管接頭連接質量，注意不能使其出現變形的問題，不可以強行插入，防止和孔壁出現碰撞。導管進場后先進行水密性試驗檢測并按順序編號，安裝過程中加強導管長度及接頭質量控制。

2.1.7 混凝土灌注

在灌注前應當對樁孔進行檢查，對沉渣厚度、樁孔深度參數進行分析和檢測，在每項指標滿足要求后灌注混凝土。混凝土到達現場后進行和易性檢驗，灌注時要做到連續灌注混凝土，并適當對導管埋深情況進行調整，埋深應當控制在2～6 m，樁頂混凝土超灌0.5～1 m。

2.2 特殊地質條件施工注意事項

2.2.1 巖溶地質條件下

巖溶地質經常會出現成樁質量差以及難度大的問題，在單一應用沖擊鉆實施樁基礎施工時會因沖擊力過大，將巖溶頂板鉆透，且軟弱層泥漿護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，大規模溶洞采用鋼護筒跟進法進行施工，避免軟弱土層以及巖溶地質給施工活動帶來嚴重影響，提升成樁效率，防止樁基位置變動[3]。

鋼護筒應是以12 mm厚度鋼板制作，護壁內徑大于樁體直徑，至少超過20 cm。關注相鄰樁基結構是否因受力不均勻出現變化，在鄰孔混凝土強度達5 MPa后方可施工。巖溶地質較為復雜，具有較多的安全隱患，不適合使用人工挖孔、旋挖鉆機施工技術進行施工，適合采取沖擊鉆施工。

2.2.2 流沙、流泥、涌水地質條件下

這一類特殊地質條件均出現于水系發達區域，如果發現突發狀況應當立即停止沖擊鉆進施工，避免由于地質變化導致護壁坍塌、塌孔、縮徑。在施工時需要關注鉆進情況，針對鉆進速度進行隨時調整，結合特殊地質表現改變泥漿稠度，確保護壁不會出現坍塌的問題。

清渣環節要求隨時保持水頭，使泥漿比重和施工質量要求保持一致。觀察孔內地質是否有異常表現，在有涌水表現時及時采取降水措施，控制涌水量。在遇到流沙、流泥地質條件時需要改變護壁形式，選擇護筒跟進法施工。

2.2.3 斜巖、孤石地質條件下

斜巖、孤石地質在海相沉積平原區出現較多，若沖擊鉆在鉆進的過程中發現錘頭偏位，應立即停錘。在孔內回填大塊礫石或水下灌注低標號混凝土后，繼續進行沖擊作業，以便對樁基垂直度及時進行糾偏。糾偏鉆進時，注意控制沖擊的揚程，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，再正常鉆進施工。

若孤石本身強度較高或因為四周地質較軟造成卸力而進尺較慢時，應采用旋挖鉆機加裝牙輪鉆頭，以取芯的方式鉆進。也可采用旋挖鉆機配合沖擊鉆的方式，進行斜巖、孤石地質地區的樁基施工作業。

3 鐵路橋梁特殊地質樁基礎施工安全管理策略

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開展的重要因素。在橋梁工程施工前，應當對本次鐵路橋梁樁基礎施工難點和風險點進行分析，由技術管理和安全管理人員綜合評估特殊地質條件特點以及容易遇到的施工問題，對施工管理制度內容進行調整，明確安全管理要點，適當增加安全巡視次數，保證安全管理制度和工程建設安全需求保持一致。

明確現場不同人員的安全管理職責，將施工技術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，提升施工環節安全管控效果。對全員安全生產責任制進行細化，針對不同崗位，明確各崗位的安全管理職責，提出在遇到安全問題時需要采取的懲處措施，一旦發生安全事故，按照制度要求進行責任追究，強化現場人員的安全管理意識。

3.2 加強施工現場人員的安全教育

制定完善的安全教育體系，使安全意識深入人心，對施工現場存在的安全隱患進行管控，盡可能規避安全事故。

對所有新進場的人員進行進場三級安全教育培訓，培訓時長不少于24學時，所有進場人員必須經過三級教育培訓并考試合格后方可上崗作業；每日上班前開展班前安全教育，根據本日工作內容提出相應的施工要求和安全注意事項；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，遵守操作規程，提醒在施工時容易出現哪些安全事故以及常用的安全防護措施。

分析安全事故出現原因和預防策略，使施工人員可以主動落實施工技術要點和安全要求，降低安全事故發生率。提出在遇到會威脅人身安全的問題時，采取哪些措施進行防護和自救，減少因安全事故所導致的人員傷亡和財產損失。

合理利用微信群實施安全教育宣傳，在微信群內發送有關于安全教育的文件，將不同施工隊伍分別放在不同的微信群內，實現針對性安全教育，切實提升施工安全效果。要求現場管理人員、施工班組現場負責人、班組長以及作業人員仔細閱讀文件，在文件中特別注明安全事故責任劃分，加強安全教育學習重視度。

3.3 建立信息化安全防控網絡

鐵路橋梁項目大多結構較為復雜，涉及的施工空間相對較大，如果只是利用人工巡視的方式實施安全管理會降低管理工作開展效率，容易導致部分安全隱患被遺漏。在施工現場需要安裝視頻監控系統，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域的施工情況。

視頻監控系統可以智能識別進入到視頻內的人員或者設備，如果發生安全事故，能夠第一時間進行報警和提示，有效減輕安全事故帶來的影響，同時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。運用信息化系統也可以對施工活動中存在的問題進行分析，了解各類數據的異常變化，在遇到緊急突發情況時，能夠及時采取策略進行應對。

3.4 提前制定事故應急預案

安全管理的要點在于提前做好預防措施，然而鐵路橋梁工程在施工過程中難免不會出現突發情況，此時一定要做好應急預案。應急預案有助于在發生安全事故后有效采取應急措施，減輕安全事故給現場施工帶來的不利影響。

除去考慮特殊地質條件外，也需要分析當地的自然環境變化情況。了解施工現場氣象變化情況，評估是否有暴雨、大風、暴雪等嚴重惡劣天氣，根據不同天氣下的安全應對措施進行適當調整。鐵路橋梁工程的建設環境普遍較為特殊，需要跨越不同類型的障礙物，地質環境復雜，在安全事故應急預案制定時，應當考慮到是否有地震、泥石流等自然因素的影響，明確在地質災害出現時相關人員的撤離線路。

3.5 加強機械設備隱患管理

機械設備的隱患是導致安全事故出現的主要因素之一，特別是在鐵路橋梁工程建設中所使用的機械設備數量較多、規模較大，一旦出現安全事故不僅會影響施工活動的開展，也會造成嚴重的財產損失。要定期對機械設備進行維護管理，檢查機械設備內部是否存在故障隱患，安排專門人員負責實施維護工作，提升機械設備檢查維護工作的專業化水平。通過專人負責的模式可以進一步提升機械設備管理質量，避免內部零件出現老化磨損的現象，可以及時對機械設備存在的安全隱患進行排查和處理，更換老化零件。要求負責操作機械設備的人員持證上崗并擁有專業能力和水平，了解機械設備的使用方式和流程，在實際工作中遵守操作規程和安全要求，避免因操作不當而引發安全事故。

4 結束語

樁基礎施工中經常出現各種意外事件，影響了施工活動的有序推進。在鐵路橋梁樁基礎施工中，應當對常見的特殊地質特點進行分析，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，積極開展安全培訓教育，加強重點環節安全防護，并利用信息化技術構建全面的安全管理網絡體系，切實提升安全管理質量水平，規避安全問題的出現。

參考文獻

[1] 陳杰聲.喀斯特地質條件下的鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工技術研究[J].工程技術研究，2022，7（7）：87-89.

[2] 杜偉光.公路橋梁沖孔樁施工及特殊地質條件下的施工方法[J].交通世界，2020（33）：88-89+149.

[3] 張浩.公路橋梁沖孔樁施工及遇特殊地質條件的施工方法[J].四川水泥，2019（2）：28.