高速公路人工挖孔桩施工安全控制措施研究★

李俊琪 谢 政 倪晓阳

(中国地质大学，湖北 武汉 430074)

高速公路人工挖孔桩施工安全控制措施研究★

李俊琪 谢 政 倪晓阳

(中国地质大学，湖北 武汉 430074)

对宜巴高速公路某标段的自然地质条件及人工挖孔桩施工难点进行了分析，并对其进行了施工危险辨识，从施工准备、岩堆体清理、施工过程等角度提出了施工安全控制应对措施，以保证施工的顺利进行。

地质，人工挖孔桩，危险辨识，安全，措施

0 引言

由于人工挖孔桩具有单桩承载力高、沉降量小、质量可靠，施工不需大型机械设备、技术含量不高，施工操作简单、施工进度快[1]、造价低廉、抗震性能好、无噪声污染等优点，从而在民用建筑及公路工程中得到广泛使用。但同时由于挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大[2]、操作人员安全意识淡薄、安全管理不到位等原因使得施工过程中的安全事故时有发生。2010年8月23日9时30分左右，益阳市安化县东坪镇锦苑鑫城工程项目在进行人工挖孔桩清理施工过程中，发生一起窒息事故。2004年4月9日，湖北鄂东桩基工程公司承建的武汉市武昌中南路工行广场基础工程，在进行人工挖孔桩护壁作业时，因突发泥浆涌入，导致工人被埋入6 m深挖孔桩井内。因此，施工技术及安全问题就显得尤为重要。基于此，本文结合工程实例，提出了有针对性的安全控制措施，以保证施工的安全顺利进行。

1 工程概况

宜巴高速某标段位于湖北省巴东县沿渡河镇西边淌村14组，全长7.1 km。挖方1 479 255 m3、填方1 009 923 m3、防护及排水98 657.9 m3。本合同段基桩共有392根，其中钻孔灌注桩60根(桩径有1.0 m，1.2 m，1.5 m)，其余332根为挖孔桩(桩径分别为1.2 m，1.5 m，1.8 m，2.0 m，2.2 m)。项目区地处鄂西北中低山区，山高坡陡，构造运动强烈，岩体破碎，加之气候湿润多雨，滑坡、崩塌较发育，特别是区内发育的煤系地层及白垩、侏罗系软质岩，易发生滑坡崩塌等地质灾害。

本标段基桩工程，桩径种类多样，桩身长短不一，且施工范围内地质构造复杂，山坡陡峭，由于受到地形限制，桩位多处于陡坡，钻机成孔难度较大。人工挖孔比机械成孔的适应性要广泛得多，它不仅适用于山区丘陵土质等比较坚硬、地形地貌变化较大的地区，也可应用于软土地基。因此，结合工程实际情况，优先考虑选用人工挖孔施工方案，除非特殊条件限制情况下，才考虑采用钻机钻孔施工。

2 挖孔桩施工难点

根据上节工程地质情况并结合工程特性，本标段施工难点有以下几个方面：

1)工程量大，工期短；

2)工程建设均处于山坳内，逢阴雨天气四周山体落水均流向施工点，遇大风天气沟道内风势较大，便道线路长、路况差，地材供应紧张，雨后多日都不能正常施工，影响工程进展；

3)区域性断裂发育，构造运动强烈，区内发育的煤系地层及白垩、侏罗系软质岩，加之气候湿润多雨，易发生滑坡崩塌等地质灾害。区内发育的奥陶系、石炭系灰岩岩溶发育，可形成溶洞、暗河等，地质环境复杂；

4)施工区内的特大桥7号墩～14号墩位存在岩堆体，因岩堆体位于31°左右的坡面，下伏坡体岩层自然产状与坡面倾角一致，且岩体破碎，裂隙高度发育，层间结合力差，存在潜在滑动危险。

3 挖孔桩施工危险辨识

对施工过程中的危险因素进行辨识与分析，是制定施工管理控制措施的前提和保障。只有先辨识出施工进程中的各种危险有害因素，找出触发条件，才能制定有效的控制对策，避免安全事故的发生。下面结合工程地质情况及施工过程，从常见事故类型的角度辨识危险有害因素。

1)高处坠落事故。来往人员以及地面工作人员意外坠入桩孔中；桩孔内的工作人员在上下桩孔时因失稳、未使用软扶梯或提升装置发生故障而坠落孔底。

2)物体打击事故。地面上器物掉入桩孔内，桩孔内升降的装置、吊篮中器物掉下以及因吊绳断裂、吊篮脱钩而落入桩孔底，击打到孔底的工作人员。或孔内爆破后不足15 min，人员向孔内张望，如遇迟响的炮恰在此时响，会对人身造成极大伤害[3]。或因地处山坳，施工区岩堆体的石块因爆破作业滑落，砸中地面或孔底工作人员。

3)机械伤害事故。作业人员在使用钢筋机械、起降、搅拌等设备时未严格按操作规程或机械本身损坏造成作业人员发生事故。

4)淹溺事故。区内发育的奥陶系、石炭系灰岩，富含岩溶水；煤系地层发育，可形成滑坡崩塌等地质灾害,因此施工过程中可能存在涌水涌泥及瓦斯突出现象，若没有及时发现并采取措施，极易造成孔内工作人员被淹没、掩埋。

5)坍塌事故。区内存在大面积的岩堆体，下伏坡体岩层自然产状与坡面倾角一致，裂隙高度发育，层间结合力差，存在潜在滑动危险。施工中对岩体产生扰动和破坏，使本身稳定性不良的坡体岩堆产生滑动，滑动时或即使不滑动岩堆体对护壁的侧应力过大，使得护壁强度不支发生坍塌；施工人员上下孔时，对护壁扰动造成坍塌；护壁不放钢筋导致塌孔；护壁强度未达到规定急于拆模造成坍塌；孔底爆破时用药量过大或炮眼布置不当，震碎或击损护壁造成坍塌；孔底扩头时孔壁失稳或扩底后未及时浇筑桩身混凝土造成坍塌；施工时孔壁没有护壁支护或支护不当造成坍塌砸伤甚至活埋操作工人。

6)触电事故。由于施工场地经常变动，用电线路的架设多为临时性的，电线电缆左拉右接，时有老化或绝缘差，漏电保护失灵；机械设备、运输车辆来回走动把电源电缆压坏，另外电源电缆被拖动到地面潮湿或有水的地方，容易造成触电事故。

7)窒息事故。该标段有发育的白垩、侏罗系软质岩，奥陶系、石炭系灰岩等岩层，极有可能存在瓦斯，CO,SO2,H2S或其他有毒气体。工作人员没有进行有毒有害气体探测就直接下孔，导致中毒昏迷甚至死亡；地上工作人员盲目下孔进行施救造成不必要的人员伤亡；工作人员没有进行足够的通风，导致孔中有害气体超标，造成窒息事故。

4 施工安全控制措施

人工挖孔桩施工属于高危工种，但只要采取科学有效的安全技术控制措施，安全事故是可以避免的。针对人工挖孔桩施工过程中可能出现的各种安全事故，结合宜巴高速29标段工程实例，制定以下安全技术措施：

1)施工前的准备措施。应掌握详细的施工场地工程地质及有关水文地质资料、设计图纸和技术要求，及时组织图纸会审和设计院图纸交底，现场的测量基准点资料，施工过程中所用到的有关报表、规范、技术资料等，根据工程实际特点提前考虑并做好安全控制方案。

2)岩堆体清理措施。岩堆体在施工中受到扰动易发生滑坡，施工中处于稳定运营期却发生滑坡，造成的损失更为严重，故需对岩堆体进行清理。沿坡体下方修筑临时浆砌片石挡墙防护，防止清理时产生滚(飞)石顺坡体冲出，伤及民房或行人。挡墙基础设在原坡面较稳定处，墙体长220 m，平均墙高3.5 m。第一条以施工便道为起点，沿桥位左侧山坡修筑至岩堆体上部，路宽4.5 m，作为清理岩堆体中上部通行道路；第二条沿桥位修筑4.5 m宽纵向临时运输道路通至岩堆体较厚的13号墩处，该道路接原修建的临时施工便道，作为清理岩堆体下部通行道路。岩堆体每次清理高度暂定为10 m，每次清理时，在清理区域底部设置一排用扣件式钢管支架固定的竹排作临时防护。岩堆体随挖随运，在坡面不得堆积大量挖松的岩石。现场必须有专人指挥，发现异常立即指挥施工人员、设备撤离。对清理后的坡面根据下伏岩层的稳定状态，结合后期工程运营需要制定处理方案。

3)施工过程中的控制措施。a.作业人员应严格遵守操作规程，下孔人员应戴安全帽，系安全带，必要时佩戴防尘面具，作业前应检查操作机具、电源电线电缆及安全用具是否完好无损，如有损坏，必须进行更换。b.孔内作业时，孔上必须有人员监护，密切关注周围岩体的异常情况，挖出的土方石要及时运离孔口，不可堆在孔口周围1 m以内。c.下孔前进行有毒有害气体探测，若浓度超标，用鼓风机进行换气，做好防毒措施。如有人员在孔中作业时出现中毒窒息情况，须用鼓风机向孔内换气并安排人员佩戴防毒面具后下孔进行迅速施工，不可盲目下孔造成不必要人员伤亡。d.井深超过3 m时，必须设置半圆形防护板，随挖掘深度逐层下移，并保证防护板与井底的距离不大于3.2 m[4]。提升物料时，孔中人员停止作业并站在防护板下方。e.开挖过程中，若遇复杂地层要不时进行孔底检查，若发现涌水涌泥、护壁发生变形、出现异味气体时，应迅速撤离，采取措施后再开始作业。f.在人工挖孔时，一定要确保每节护壁的同心度、垂直度、厚度以及直径符合规定要求。每挖一节应该及时建造护壁。先绑钢筋支模后用护壁混凝土浇灌。将护壁混凝土均匀撒在模周围并振捣密实，使其周边同步上升，等混凝土达到要求强度，便可拆去模具。挖孔较深时，如果不能及时浇灌护壁混凝土或模具过早拆除，由于压力的作用，极易造成塌方引起事故。g.火药爆破合理布孔，孔距、排距、深度和装药量须通过精确计算确定。考虑到安全原因，爆破要以少药量、多次为原则，防止冲击波损害到护壁和周围的建筑物，为防止爆炸物飞出，井口要用砂袋覆盖。爆破时停止一切孔内作业，待所有作业人员撤离到安全距离以外，并由专人进行统一指挥，通过某种方式警示周围人群并确保安全后，再进行起爆。h.在进行井底抽水时，应待挖孔人员都上到地面之后，再进行抽水，抽水完毕后关闭电源，严格禁止带电作业。抽水用电设备应采用一台机器一个电闸一套保险的原则；应采用YHS潜水电机和防水橡皮护套电缆，不允许有接口，架空且不得承受外界压力，还要有防潮、防磨损、防断的措施。末级电箱必须安装漏电和接零设备保护；漏电保护器型号的选择应满足动作电流在15 mA以内，动作时间在0.1 s以内。井孔内作业采用不大于12 V的安全电压，100 W防水带罩灯泡，防水绝缘电缆引下进行照明。同时现场设置发电机，孔内设置安全矿灯或应急灯以备停电应急照明，以便井下人员能及时安全撤回地面。

5 结语

通过该标段人工挖孔桩工程的施工，得出以下结论：

1)人工挖孔桩作为高危工种，且该标段地质情况复杂，宜做好地质勘察工作及据此提前做好不良地质情况的安全控制方案，并在施工过程中进行实时监控。

2)对于影响施工安全的滑坡堆积体，结合专项清理方案并根据实际情况进行现场指挥，最终实现零伤亡的安全目标。

3)人工挖孔桩施工受诸多因素的影响，因此在该标段的施工中采取了以上几个方面的措施，做好施工过程中的安全细节，在施工中加以科学预防，安全、高效地完成了人工挖孔桩的施工。

本着“安全第一，预防为主”的安全方针在人工挖孔桩施工过程中做足做好各项准备工作，全面掌握地质条件资料，针对施工中的难点及复杂地质情况进行科学有针对性的控制措施，安全事故是完全可以避免的。

[1] 左 云,邹 森.人工挖孔桩施工的安全控制[J].工程与建设,2007,48(1):51-52.

[2] 杨璧泉.人工挖孔桩常见施工技术和安全措施[J].广东建材,2007,19(9):128-129.

[3] 胡 建.浅析人工挖孔桩施工中的危险因素及解决策略[J].城市建设理论研究,2012(28)：99.

[4] 段 浩.人工挖孔桩施工安全控制措施[J].山西建筑,2007,33(10):162-163.

Research on construction safety control measures for manual hole digging pile on expressways★

LI Jun-qi XIE Zheng NI Xiao-yang

(ChinaUniversityofGeoscience,Wuhan430074,China)

The paper analyzes the natural geological conditions at some section along Yichang-Badong expressway and the construction difficulties for the manual hole digging pile, undertakes the construction hazard identification, and points out some measures for the construction safety control from the construction preparation, cleaning of accumulation of rock mass, and construction process, so as to ensure the smooth construction.

geology, manual hole digging pile, hazard identification, safety, measures

1009-6825(2014)34-0064-02

2014-09-25★：湖北省交通运输厅科技项目“宜巴高速公路建设项目安全生产的评价与预警预报技术研究”

李俊琪(1990- )，男，在读硕士； 谢 政(1992- )，男，在读硕士； 倪晓阳(1970- )，女，副教授

TU473

A