陡坡環(huán)境下大橋樁基施工安全因素分析

雷 俊 鋒

(中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710065)

1 研究目的和意義

國家“兩縱兩橫”“五縱七橫”“7918”等公路發(fā)展戰(zhàn)略帶來了我國公路建設(shè)的突飛猛進(jìn)發(fā)展。特別是在高速公路建設(shè)方面，總里程已經(jīng)超過了10萬km大關(guān)，代表著我國的公路發(fā)展速度已經(jīng)走在了世界的最前列，同時(shí)公路里程的增加也造成了施工安全問題日益突出。尤其是西南地區(qū)受限于地質(zhì)地形因素影響，施工過程中有關(guān)安全事故的報(bào)道屢見不鮮。為了保障在各種不同的復(fù)雜的地質(zhì)地貌情況下施工的安全，需要工程師們?nèi)婵紤]影響施工安全的因素，進(jìn)而才能因地制宜的采取安全保障措施[1]。如國外學(xué)者Smith[2]認(rèn)為要保障施工安全，首先是對(duì)施工期間的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)；我國在此方面也制定了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 13816—2009生產(chǎn)過程和危險(xiǎn)因素分類代碼[3]、GB 6441—86企業(yè)職工傷亡事故分類[4]等將危險(xiǎn)和危險(xiǎn)因素、危險(xiǎn)源等進(jìn)行分類，以便于施工過程中制定相應(yīng)的安全保障措施，減少安全事故的發(fā)生?；诖?，本文通過文獻(xiàn)研究，施工資料調(diào)閱，現(xiàn)場實(shí)地觀察等手段，系統(tǒng)分析了陡坡環(huán)境大橋樁基施工中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)源，以期為下一步的施工安全保障技術(shù)研究提供指導(dǎo)。

2 依托工程概述

G4216線仁壽經(jīng)沐川至屏山新市(含馬邊支線)段高速公路(以下簡稱仁沐新高速公路)地處四川南部，由南向北經(jīng)過宜賓、樂山以及眉山。項(xiàng)目影響區(qū)域內(nèi)，仁壽縣為四川省擴(kuò)權(quán)強(qiáng)縣試點(diǎn)縣，蘊(yùn)藏的發(fā)展?jié)摿薮?，?jīng)濟(jì)發(fā)展空間十分大。

馬邊河2號(hào)大橋跨越馬邊河，橋梁與河流交角約80°,馬邊河寬80 m，兩岸橫坡較陡，上部陡坎處出露部分為厚層砂巖，中下部堆積部分為崩坡積，厚2 m～5 m，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)自流井組粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖，巖層產(chǎn)狀350°∠6°，巖層傾向坡內(nèi)，整體穩(wěn)定。原設(shè)計(jì)沐川岸斜坡坡表第四系崩坡積角礫土、含碎石粉質(zhì)粘土層采用清除處治，清方范圍為橋梁左右邊線外側(cè)各15 m，清方側(cè)按1∶2.0放坡，坡面菱形網(wǎng)格護(hù)坡處治。

3 危險(xiǎn)源的定義及引發(fā)機(jī)理

3.1 危險(xiǎn)源的定義

危險(xiǎn)源表示的是在一個(gè)系統(tǒng)中因能量釋放或物質(zhì)因素可能造成人員傷亡、物質(zhì)財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境破壞或這些后果的組合的根源，其在一點(diǎn)的條件下可能會(huì)被觸發(fā)造成安全事故[5]。危險(xiǎn)源主要有三個(gè)構(gòu)成要素：潛在危險(xiǎn)性、存在條件和觸發(fā)因素。

3.2 施工危險(xiǎn)源引發(fā)機(jī)理

1)能量意外釋放理論。該理論由吉布森(Gibson)于1961年提出，理論表示事故是由于能量不正?；蛘卟缓掀谕尼尫?，這些能量的意外釋放是形成各種施工傷害的直接原因，所以控制事故發(fā)生的有效方法就是控制能量或者控制能量載體來防止事故發(fā)生[5]。在此基礎(chǔ)上，1966年哈登(Haddon)完善了這個(gè)理論[6]，他指出事故造成傷亡是因?yàn)槟芰堪l(fā)生了轉(zhuǎn)移，并將所造成的傷害分成兩類：第一類指能量轉(zhuǎn)移至人體，超過了人體所能承受的極限；第二類指人與外界能量交換受到了限制，主要指中毒窒息和凍傷。

2)軌跡重疊理論。該理論由日本勞動(dòng)省于20世紀(jì)60年代提出[7]，理論認(rèn)為當(dāng)人的不安全行為與物的不安全狀態(tài)發(fā)生交叉重疊時(shí)，就會(huì)引發(fā)事故。由理論可知，當(dāng)人的不安全行為與物的不安全狀態(tài)在時(shí)間或空間上分隔開來，就可控制事故發(fā)生。具體可從限制人的不安全行為、消除物的不安全狀態(tài)以及同時(shí)對(duì)兩者進(jìn)行控制和采取隔離措施四種防止安全事故發(fā)生的方法。

3)因果連鎖理論?，F(xiàn)代的事故連鎖理論是由伯德(Frank Bird)在研究海因里希因果連鎖理論的基礎(chǔ)之上提出來的[8]，理論提出事故發(fā)生過程為：管理失誤就會(huì)導(dǎo)致個(gè)人因素及工作條件產(chǎn)生不安全性，這時(shí)候由于人的不安全行為，加上外部工作條件的不安全狀態(tài)就會(huì)引發(fā)事故，進(jìn)一步造成傷亡。在陡坡環(huán)境下崩積層大橋樁基施工中因管理失誤而造成的不安全行為和不安全狀態(tài)普遍存在，例如施工管理中對(duì)施工人員安全教育程度不夠，安全意識(shí)不強(qiáng)，就會(huì)發(fā)生諸如工人不戴安全帽、不系安全帶等不安全行為；對(duì)危險(xiǎn)源的控制、防護(hù)不到位，就會(huì)造成一些起因物和加害物，如在樁基施工中沒有完善設(shè)置防護(hù)措施，那這個(gè)樁基就成了加害物。

4 依托工程現(xiàn)場安全因素分析

4.1 重大危險(xiǎn)源

對(duì)于在陡坡環(huán)境下崩積層大橋樁基施工這一特殊施工條件下，由于受山區(qū)地形地貌復(fù)雜，穩(wěn)定性差等安全因素影響，一般存在著明顯影響工程施工安全的重大危險(xiǎn)源?；谏鲜隼碚?，經(jīng)研究表明現(xiàn)場主要工程危害發(fā)生在拌合站儲(chǔ)料倉處裂縫、土質(zhì)邊坡清方后溜坍和洞口上方危巖。

1)邊坡坡腳拌合站附近裂縫。拌合站位于榮丁鎮(zhèn)喻家壩(K29+400處)，該處地質(zhì)是多年山體崩塌孤石及土體形成的較厚堆積體，并且拌合站儲(chǔ)料倉距離馬邊河最近處只有25 m，同時(shí)由于地勢(shì)為陡坡，很難形成平整場地，受山體及地表水影響，在外部荷載作用下，易形成滑坡體。修建拌合站過程曾出現(xiàn)過多次裂縫，嚴(yán)重威脅施工現(xiàn)場人身財(cái)產(chǎn)安全。拌合站的第一次裂縫發(fā)生在將清方土體堆砌壓實(shí)成坡體，準(zhǔn)備作為拌合站建設(shè)用地時(shí)，表現(xiàn)為坡體發(fā)生較大位移，產(chǎn)生很明顯的裂縫；坡體填土發(fā)生較大沉陷，在部分地方還出現(xiàn)了較大孔洞，嚴(yán)重影響正常施工，無法進(jìn)行拌合站建設(shè)，嚴(yán)重影響正常施工。第一次裂縫如圖1所示。第一次產(chǎn)生裂縫的原因經(jīng)勘察診斷確定為，坡體的堆載過大，并且壓實(shí)度不夠，導(dǎo)致了坡體滑動(dòng)和地表沉陷。針對(duì)此問題，現(xiàn)場提出了對(duì)坡體進(jìn)行削坡減載，之后再對(duì)坡體進(jìn)行壓實(shí)的整治方案。在經(jīng)過第一次修補(bǔ)整治幾個(gè)月之后，恰逢當(dāng)?shù)赜昙緛砼R，施工現(xiàn)場發(fā)生長時(shí)間強(qiáng)降雨，坡體整體發(fā)生了失穩(wěn)，地表再次產(chǎn)生了巨大的裂縫。如果產(chǎn)生進(jìn)一步滑動(dòng)，土體滑入下方河道，將會(huì)造成河道堵塞，嚴(yán)重影響上下游和施工場地安全。第二次裂縫如圖2所示。第二次產(chǎn)生裂縫的原因：壓實(shí)度不夠，表層沒有排水措施，降雨增加了坡體土的自重。針對(duì)第二次裂縫，施工現(xiàn)場繼續(xù)對(duì)坡體進(jìn)行削坡減載與壓實(shí)，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)場降雨，再對(duì)坡面與地表進(jìn)行掛網(wǎng)混凝土澆筑，并做好排水措施，以減少雨水滲透降低坡體的穩(wěn)定性。

2)坡腳儲(chǔ)料倉墻壁裂縫。邊坡坡腳拌合站裂縫附近經(jīng)第二次整治后，坡體處于較穩(wěn)定狀態(tài)，沒有發(fā)生明顯的安全問題，于是現(xiàn)場決定按計(jì)劃在此修建儲(chǔ)料倉。但在儲(chǔ)料倉建設(shè)完成一段時(shí)間之后，其墻壁出現(xiàn)裂縫，并且在靠馬邊河一側(cè)的墻背部的裂縫最大，如圖3所示。受持續(xù)降雨影響，裂縫有進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)。裂縫的原因：坡腳儲(chǔ)料倉墻壁未設(shè)置排水措施，降雨增加了土體的自重。

3)邊坡清方后坡表溜坍。施工單位已完成對(duì)馬邊河2號(hào)大橋橋下崩坡積體清除處治，但為便于馬邊河2號(hào)大橋橋梁樁基施工，在清方坡面開挖設(shè)置施工便道時(shí)，出現(xiàn)橋下邊坡基巖裸露狀況。清方邊坡處于整體穩(wěn)定狀態(tài),但在此期間坡面巖體破碎，呈碎塊狀，局部巖體已掉落，形成巖腔。在降雨及風(fēng)化作用下極易出現(xiàn)更大規(guī)模的掉塊甚至垮塌破壞，2號(hào)左線大橋0號(hào)臺(tái)與1號(hào)墩之間土質(zhì)邊坡由于前緣臨空已出現(xiàn)變形溜坍，坡表裂縫寬1 cm～5 cm,局部下挫0.3 m～0.5 m。清方后坡表如圖4所示。

4)隧道洞口上方危巖。隧道洞口以上陡坎出露基巖為巨厚層砂巖，危巖位于洞口正上方約40 m處，砂巖體中發(fā)育切穿整層的裂隙，臨空范圍內(nèi)裂隙張開達(dá)10 cm左右，下伏泥質(zhì)巖分化后形成凹腔，凹腔達(dá)1 m～2 m，進(jìn)一步降低了危巖穩(wěn)定性，該危體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需對(duì)其進(jìn)行加固。洞口危巖如圖5所示。

4.2 其他危險(xiǎn)源

工程施工由于其工作地點(diǎn)特殊，環(huán)境惡劣，施工難度大，工作量大，施工工期長等特點(diǎn)，所需工作人員、材料以及機(jī)械設(shè)備多，故影響施工安全的因素也很多很復(fù)雜。除前面所述的重大安全因素外，還存在的因素有：從業(yè)人員因素、機(jī)械設(shè)備因素、施工環(huán)境因素、組織管理因素等。

人作為具有很強(qiáng)的主觀能動(dòng)的對(duì)象，不僅在原有危險(xiǎn)源與人發(fā)生接觸時(shí)會(huì)觸發(fā)危險(xiǎn)事故，而且人自身的不安全行為也是導(dǎo)致事物出現(xiàn)不安全狀態(tài)的一個(gè)因素，因此研究和管理好從業(yè)人員因素，對(duì)預(yù)防和控制安全事故發(fā)生具有極其重要的意義。

施工現(xiàn)場引入機(jī)械設(shè)備，可以完成很多靠人員完成不了的工作，極大的提高施工效率，機(jī)械設(shè)備在現(xiàn)代化施工中的作用也越來越受重視。然后，很多施工單位在機(jī)械設(shè)備管理方面做得不到位，制度不完善，導(dǎo)致采用的機(jī)械設(shè)備落后，后期使用過程中的維護(hù)保養(yǎng)沒有落到實(shí)處，在施工現(xiàn)場造成了很多不安全狀態(tài)的產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅施工安全和施工質(zhì)量。

施工環(huán)境是直接影響施工的一個(gè)安全因素。施工環(huán)境因素除了施工場地內(nèi)天然的地質(zhì)地貌和水文條件等，還包括如雨季施工、冬季施工、夜間施工等特殊施工時(shí)間帶來的施工環(huán)境的改變對(duì)施工安全帶來的挑戰(zhàn)，還包括施工人員為提醒和警示工人注意安全在施工場地內(nèi)建設(shè)的安全圍護(hù)結(jié)構(gòu)和警示標(biāo)語等。

施工組織設(shè)計(jì)及施工管理是影響施工的關(guān)鍵因素，要保證施工過程的施工質(zhì)量和施工安全，一定要以施工組織管理作為切入點(diǎn)，構(gòu)建合理有效、安全的組織管理體系。

5 結(jié)語

本文基于對(duì)危險(xiǎn)源的概念、引發(fā)機(jī)理等理論調(diào)研和分析，結(jié)合實(shí)際工程，系統(tǒng)分析四川仁沐新高速公路馬邊河2號(hào)橋樁基施工中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)源，主要包括邊坡坡腳拌合站附近裂縫、儲(chǔ)料倉墻體裂縫、邊坡清方后坡表溜坍、隧道洞口上方危巖等重大危險(xiǎn)源，以及影響施工安全的從業(yè)人員因素、機(jī)械設(shè)備因素、施工環(huán)境因素、組織管理因素等各種復(fù)雜因素，相關(guān)研究可為下一步的施工安全保障措施制定提供針對(duì)性指導(dǎo)。