某高速公路大中桥人工挖孔桩施工安全控制技术

某高速公路大中桥人工挖孔桩施工安全控制技术摘要：人工挖孔灌注桩是指主要采用人工挖孔成桩,具有施工机具操作简单,占有施工场地小,对周围建筑物影响小,桩质量可靠,可全面展开,缩短工期,造价较低等优点。近年来在工程中得到广泛应用。但挖孔桩在施工过程中,工人在井下作业,劳动条件差,安全事故多,桩基施工中发生安全事故以挖孔桩为最多。所以在实际施工中要针对以上情况采取必要的措施,防止事故的发生。做好开工前的人工挖孔桩从诞生之日起就与安全事故联系在了一起,由于施工环境的恶劣性和不可预见性,使从事这一工作的人员始终处于高度危险状态之下,加之现场安全措施的不健全,使得这种形式的桩体在施工时尤其需要加以安全方面的预防。笔者通过对人工挖孔桩施工安全控制来分析如何预防这类安全事故的发生。关键词: 高速公路 人工 挖孔桩 安全施工 安全技术1 工程概况大庆至广州高速公路湖北省麻城至浠水段第03合同段K23+920K38+701.112全长14.781公里，本合同段桩基基本上为挖孔桩基，桩径为1.2m、1.5m和1.8m三种，桩长为938m，其中1520m长的桩占多数。大部分桩分布的地质情况一般为：表层为种植土，上部为较密实的亚粘土，中、下部为全风化片麻岩和强风化片麻岩，持力层为弱风化片麻岩，基本无地下水或有少量孔隙渗水。因此，上述地质条件和地下水情况适合采用人工挖孔成孔工艺。2、挖孔灌柱桩的施工的施工方法2.1挖孔灌柱桩的施工程序场地整平放线、定桩位挖第一节桩孔土方支模浇筑第一节混凝土护壁在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线安装垂直运输架、卷扬机、吊桶、排水、通风、照明设施等第二节桩身挖土清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径拆上节模板，支第二节模板，浇注第二节混凝土护壁重复第二节挖土、支模、浇注混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度检查持力层清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层吊放钢筋笼就位浇注桩身混凝土。2.2 同一墩台各桩开挖顺序本合同段大中桥桩基，除有个别桥台为双排桩外，其余墩台一般为单排桩，每排为46根，桩与桩之间的中心距一般为6.87.2m。开挖时，根据现场实际地形和地质情况，位于旱地或山坡地上的桩基，可安排同时开挖；位于水田或水塘中，淤泥、软土层较厚，可先安排开挖地下渗水量较大的桩孔，集中抽水，降低其他孔的水位。2.3人工挖孔在地面按衬砌处理挖深1m，安放模板，浇筑C20混凝土形成井圈，井圈上口即井台座比周围地面高出20-30cm 以避免井口进水。挖孔由人工自上而下逐层用镐、锹进行，遇坚硬土层用锤、钎破碎；挖土次序为先挖中间部分后挖周边，允许尺寸误差+0.5cm，扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土成扩底形。弃土装入吊桶。垂直运输，在孔上口安装提升架，用1t慢速卷扬机提升,吊至地面上后,用手推车运出。当开挖中遇到岩石可采用风钻或凿岩机钻炮眼小药量电引爆的浅眼爆炸法施工，要在炮眼附近加强支护，防止震坍孔壁，爆破后再采用人工清凿继续开挖，以这种方式循环进行施工，直至桩底设计标高。每次混凝土衬砌浇筑前都要将内模定位一次，以保证桩的垂直度和水平位置。2.4混凝土护壁为防止坍孔和保证操作安全，桩孔设混凝土护壁，每节高1.0m，护壁厚10cm，加配适量6光圆钢筋，钢筋间距30cm，混凝土用C20。如桩孔围岩完整性比较好，不易坍孔，则不设混凝土护壁。为防止坍孔和保证操作安全，桩孔设混凝土护壁，每节高1.0m，护壁厚10cm，加配适量6光圆钢筋，钢筋间距30cm，混凝土用C20。如桩孔围岩完整性比较好，不易坍孔，则不设混凝土护壁。本标段桥梁人工挖孔桩采取分段挖土、分段护壁的方法施工,以保证操作安全。分段现浇混凝土护壁厚度,一般取受力最大处,即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力,确定其厚度。施工过程中地面不均匀堆土产生偏压力的影响可不考虑。护壁施工采取一节组合式钢模板拼装而成，拆上节支下节，循环周转使用，模板用U形卡连接，上下设两半圆组成的钢圈顶紧，不另设支撑，混凝土用吊桶运输人工浇注，上部留100mm高作浇注口，拆模后用砖砌或混凝土堵塞，混凝土强度达1MPa即可拆模。2,5孔内通风在地面上采用鼓风机或风扇，通过50 的塑料管不断的将新鲜空气运到孔底，中间停工再复工前将井底的空气也要彻底抽换。每次爆破后应随即进行通风排烟清孔15分钟，并由负责人检查孔内无毒后，施工人员再下孔操作。孔深超过10m 时，我们经常检查孔内二氧化碳浓度，当超过0.3%，将加大通风力度，将通风管径加大至80。2.6 排水当孔内渗水量不大，采用人工排水，当挖到桩底时，可在桩位的一角挖一0.6*0.5*0.5 的集水坑，用潜水泵抽水，当渗水较大时边施工边采用抽水坑抽水，当同一墩台有几个桩孔同时施工，我们安排超前井挖，使地下水集中在一孔内排除。一般说来混凝土衬砌有较好的防水作用，是我们挖孔桩护壁支撑的首选施工方案。2.8挖孔桩竖井爆破设计(桶形掏槽爆破)(说明：上图为竖井掏槽爆破布孔图，图中尺寸单位为cm；有数字编号的钻孔为爆破孔，其中编号8-15为扩槽孔；无数字编号的两个孔，为不装药的钻孔；H-为掏槽爆破深度m。)（1） 钻孔孔径两个空孔孔径42 mm（2） 孔距a、排距b ,设定参数，我们具体根据爆破效果进行调整。（3） 掏槽深度H竖井掏槽爆破自上而下分层，逐层进行钻爆，每层掏槽深度H，设定为H2m ，最后一层为钻孔不得进入建基面。以爆破效果进行调整。（4） 单孔装药量Q1单孔装药量Q1设定为：中心掏槽17号孔，单孔Q1=200g ；8-15号扩槽孔，单孔装药量为150g。（5） 起爆分段中心17号掏槽孔为毫秒1段（ms1），扩槽815号孔为毫秒3段（ms3） 3 人工挖孔桩施工各环节的安全控制3.1 人工挖孔桩施工人员的安全控制我们要求所有作业人员都必须配戴安全帽、安全绳。挖孔工作暂停时，孔口必须加盖。在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或无其他防护设施的钻孔中处理故障，当必须下入护筒或其他防护设施的钻孔时，我们认真检查孔内有害气体，并备齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后进行。挖孔桩采用C20砼护壁，我们视桩孔岩质情况，进行适当深度的护壁支撑,项目部专职安全员每天进行例行安全监督检查，深入现场纠“三违”，对违章指挥、违章作业、违反劳动纪律的行为，予以制止，按有关规定对责任人进行处罚。下井作业时施工人员必须系好安全带、戴好安全帽乘坐钢吊桶下井，下井缆绳必须牢固。人员上下、出碴利用卷扬机吊桶配合，卷扬机制动器、钢丝绳在每班开工前例行检查、定期保养，人员上下另佩安全绳，在上下时，安全绳带劲随人员上下。井下人员工作时，井上必须有人员观察井下人员防止意外发生，防止落物伤人、防止中暑、防止缺氧中毒等事故发生。孔内作业时，我们对人员勤轮换，要求连续作业时间不宜超过2小时，以防止疲劳引发安全事故。 对可能发的生生产安全事故时，我们制定了应急救授预案，项目部施工安全管理委员会和安全应急领导小组立即组织抢救，力争将损失减小到最小程度，以防止和避免由于组织不及时或不当造成损失和事故的扩大。3.2人工挖孔桩施工现场用电的安全控制对施工现场一切电源、电路的安装、拆除均由持证电工操作，施工现场电源、线路按“三相五线制”，TNS系统要求布置，并按“三级配电”，“二级漏电”分级分段保护，各孔井用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用，采用一机一闸一漏一箱进行敷设，对孔上电线电缆必须架空4米以上，孔内电线电缆采用护套等有防磨损，防潮，防断等保护措施，空中操作工均戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋，配电箱应有严密的防雨措施，安装位置合适，安装牢固。严禁拖地相埋压土中，孔内电缆、电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。孔中操作工应手戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋。 现场施工用电线路搭接按规范要求进行连接，禁止乱搭接线路，确保了现场施工用电安全。当施工用电采用380伏动力电源，设备用电采用电缆并装漏电断路器，线路架空，保证用电安全，节约用电。挖孔桩井下施工人员均配备停电应急灯，以防停电带来不便。停电时，井下作业人员必须停止施工，采用手动辘轳将井下作业人员迅速拉上地面。3.3 人工挖孔桩施工机械的安全控制施工前对升降系统进行安全检查，对卷扬机的运转情况、制动情况进行检查，对钢丝绳、导向滑轮、出料斗、吊笼、吊勾的使用情况进行安全检查，对不符合安全要求的设施及时更换。在挖孔桩挖孔作业时，现场配置手摇卷扬机。当突发性停止电源供应时，我们用手摇卷扬机将井下作业人员及时提上来。3.4 人工挖孔桩挖孔桩施工环境的安全控制在桩基井口我们做好安全防护工作，对每个井口必须设置安全防护栏。当天施工完毕后，对井口进行封盖，防止坠落事件发生。施工便道进出口、转变处及施工区内布置提示牌，危险区设置警示牌。挖孔桩施工做好坑洞的安全防护工作，在坑洞周围设置安全防护栏，防止非施工人员误闯正在施工的孔洞而出现意外；孔口设置的钢护筒或混凝土护筒要高出原地面2030cm，防止孔口落物砸伤人。施工区域内用隔离网及警示带进行隔离，并挂上安全牌。桩基挖出的土应及时运走，禁止堆在井口周围对孔壁产生额外压力。3.5人工挖孔桩挖孔桩施工孔中防毒的安全控制由于地下特殊地层中往往含有CO、SO2、H2S或其它有毒气体，在每次下孔前，我们对桩孔内气体进行抽样检测（用快速检测管），当发现有害气体含量超过允许值时，我们将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度的卫生标准，并采用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气（通风量不少于25L/S）等措施，以防止急性中毒事故的发生。对人工挖孔作业中发生的人员中毒、窒息等事故，我们在现场按应急措施规范要求实施抢救，根据情况及时送医院进一步抢救治疗，并报当地建设行政主管部门和劳动、卫生部门，以便采取相应措施。4人工挖孔桩施工爆破安全控制4.1爆破安全控制设计本工程爆破由于距离长，爆破附近区域民房多距离近，根据现场爆破环境的复杂情况和爆破的所带来的危害，我们项目部技术部门进行了精心设计，科学计算和现场的严格控制确保了工程爆破的安全实施。爆破危害主要是考虑爆破振动对附近建筑物的危害，爆破飞石的危害，爆破后有毒气体对人员的危害。对爆破安全管理严格按爆破安全规程执行。4.2 爆破振动安全控制根据爆破振动衰减规律公式及在类似进行的爆破试验所获得的有关参数:V=K（Q1/3/R）a=Krar=Q1/3/R 式中：V-质点峰值速度（cm/s） r-比例药包 Q-最大一段起爆药量（kg） R-测点至药包中心距离 K-速度规律中的常数 a-速度衰减指数 由于当地居民房屋离本工程爆破区最近距离50m，故爆破振动按50m距离进行校核。根据已往类似工程施工经验，K取100，a取2，一段起爆药量按100 g，R按100m校核。振动速度:V=K（Q1/3/R）a =100（1001/3/100）2=0.0002cm/s所以，能充分保证周围建筑物的安全。4.3 爆破飞石安全距离控制按公式Rf=40d 式中：d-钻孔直径，取1英寸。 所以 Rf=40d =401 =40m挖孔桩属地下开挖，爆破飞石对周围影响很小。4.4 有毒气体的防护 在本工程爆破采用炸药都为正氧平衡炸药，有毒气体爆后含量可以不予考虑。人工挖孔桩开挖爆破后在地面上用鼓风机或风扇，通过50 的塑料管不断的将新鲜空气运到孔底，将井底的空气也要彻底抽换。每次爆破后应随即进行通风排烟清孔15分钟，并由路桥施工工程师检查孔内无毒后，施工人员再下孔操作。4.5爆破现场的安全控制桩基进行爆破作业时我们严格遵守爆破安全规程和爆破安全管理规定。孔内遇到岩层须爆破时，我们采用浅眼爆破法，严格控制炸药用量并在炮眼附近加强支护。孔深大于5米时，采用电雷管引爆。爆破作业人员下井装药前，严禁带手机或对讲机下井进行装药操作，严禁在装药过程中使用电话或对讲机，防止通过静电流引爆雷管发生爆炸，起爆前，井口严格采用竹跳板等物进行覆盖。爆破作业人员必须做好警戒工作，撤离至安全部位才能进行起爆作业。爆破作业后采用空压机或鼓风机向井下送风，确定井下有害气体交换完毕（不小于30min），从上至下排险后方可下井施工。井下爆破作业时，所有人员（特别是其他孔的井下施工人员）均撤离至安全区域。本标段大中桥有部分桩基处于开挖高边坡坡脚，边坡岩石较破碎，为防止碎落物进入桩孔，在桩孔开挖过程中，均采用钢管排架配合竹跳板、安全网搭设简易防护墙（见下图），同时安排专人观察边坡稳定情况，如发现异常，立即通知井下作业人员撤离。 4.6爆破现场的安全管理我们在施工现场成立爆破指挥部，统一协调现场爆破指挥。装药完毕后，不允许与爆破无关人员进入爆区。现场操作人员必须持证上岗。操作过程中和结束后，爆破警戒人员必须佩戴警戒标志（袖章、红旗、口哨）。现场爆破警戒采用对讲机联系。确认警戒区无人员，设备已进行有效保护后，由爆破队长发布起爆命令后起爆。起爆后15分钟，在烟尘消散后，由炮工进入爆区进行爆后检查，确认爆,为保证爆区内人员、设备的安全，爆破警戒区所有人员、设备必须服从警戒人员指挥。爆破施工时选择在施工人员较少时的下班时段进行爆破，.爆破时间段规定为：上午11：0012：00下午17：0018：00选定此时间外界人员少,便于管理.4.7爆破作业在特殊情况下的安全控制当出现雷雨天气或附近杂散电流较大时；爆破可能危机建筑物、公共设施或人员安全的安全，地面无有效防护措施时；爆孔温度异常的；距工作面20m范围的的风流中瓦斯含量达到或超过1或有瓦斯突出征兆的；危险区边界未设警戒线的；光线不足、无照明或照明设施不符合国家规定的； 热带风暴或台风即将来临时；雷电、暴雨雪来临时；大雾天气，能见度不超过100m时；我们书面通知爆破作业队不能进行爆破作业。以确保安全生产。5结束语随着国民经济的发展，各类民用与工业建筑日益走向高层化，人工挖孔桩以其特有的大承载力优势得到许多设计单位、施工单位的认可。确实是一种经济适用的基础形式。人工挖孔灌注桩以施工简便、造价低廉、工期易控制、质量易于保证、持力层易把握、承载力高等优点，深得设计和施工单位欢迎人工挖孔桩具有施工操作工艺