余姚江特大桥深水高墩施工安全风险管控研究

赵登平

（中铁二局第二工程有限公司，四川 成都 610031）

近20年以来，中国铁路高速发展，逢山开道，遇水架桥，隧道、桥梁等施工技术飞速发展。与此同时安全风险随着建设体量的增加也在不断增大，如何有效、有针对性地对铁路工程进行安全风险管控是铁路施工中迫切需要解决的问题。本文通过宁波枢纽庄桥至宁波段增建三四线工程余姚江特大桥水中墩成功的安全风险管控的案例，对铁路桥梁临近营业线水中墩施工安全风险管控进行较为全面的分析和总结，为此类工程施工提供有成功实例的借鉴。

1 工程概况

余姚江特大桥为宁波枢纽庄桥至宁波段增建三四线重难点控制性工程，设计起于庄桥站南侧、丽江西路北侧，跨过余姚江后，止于余姚江南岸。新建大桥位于既有杭深铁路上行线余姚江特大桥上游约25 m处。

余姚江特大桥孔跨布置为2×32 m简支梁+2×24 m简支梁+1×22 m简支梁+（1×32.45 m+1×48 m+1×32.45 m）连续梁+1×22 m简支梁+4×32 m简支梁+1－80 m钢桁梁+1－128 m钢桁梁+1－80 m钢桁梁+2×24 m简支梁+6×32 m简支梁。特大桥跨越余姚江采用3跨简支钢桁梁结构形式，设置14#、15#水中墩，14#墩锁口钢管桩长度38 m、墩高17 m；15#墩锁口钢管桩长度30 m、墩高16.5 m；承台结构尺寸为9 m（纵）×18.9 m（横）×3 m（高），围堰尺寸根据锁口钢管桩排布为12.69 m（纵）×21.55 m（横），与承台边缘净空为92 cm。增建的余姚江特大桥桥址原貌如图1所示。

图1 增建的余姚江特大桥桥址原貌图

2 地质水文气候情况

2.1 气候情况

桥址所在地宁波四季分明，冬夏季长4个月，春秋季仅约2个月。主要雨季有3—6月的春雨连梅雨和8—9月的台风雨和秋雨，主汛期5—9月的降水量占全年的60%。宁波市的主要灾害性天气有低温连阴雨、伏旱、台风、暴雨洪涝、雷雨大风、霜冻、寒潮等。

2.2 地质情况

桥址区由上到下分别为杂填土，流塑、软塑状黏土及粉质黏土，中密、密实粉砂、粉土及中粗砂，强风化、弱风化泥质粉砂岩。未发现滑坡、泥石流等不良地质，均分布有淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土和流塑状粉质黏土，具高压缩性、高灵敏度，工程性质差、强度低等特性。

3 总体施工方案

14#墩、15#墩桥墩处于余姚江中，桩基、承台及墩身施工采用设置水上作业平台及围堰的施工方法，围护结构采用锁口钢管桩围护。

总体施工工序：按设计序打设锁口钢管桩→抽水至第一道围栏下1 m，施工第一道支撑及围檩→搭设钻孔桩平台→埋设钢护筒、钻桩→钻桩完成，拆除钻桩平台→抽水至第二道围檩下1 m，施工围檩及对撑→放水至内外水位标高一致，吸泥至封底混凝土底→浇筑封底混凝土2.5 m→抽水至第三道围檩下1 m，施工围檩及对撑→抽水至封底混凝土底，拆除护筒→施工承台混凝土→承台施工完成后，承台四周回填2.5 m砂并夯实→浇筑承台四周50 cm混凝土→第一次墩身施工8 m→浇筑墩身顶帽→采用砂或质粉质黏土回填至三道支撑下1 m，拆除第三道支撑→采用砂或质粉质黏土回填至二道支撑下1 m，拆除第二道支撑→回抽水至第一道支撑下1 m，拆除第一道支撑→回抽水保持内外水位相同→拔出锁口钢管桩。

4 风险分析及应对措施

4.1 风险分析

宁波枢纽庄桥至宁波段增建三四线工程余姚江特大桥水中墩风险分析主要从两方面来进行：水中墩本身施工和周边环境存在的风险以及其所处环境对工程本身带来的风险。

按这个思路对工程进行主要风险分析，主要风险如下：①钢围堰结构失稳坍塌；②临时作业平台承载力不足，坍塌或变形；③钻桩引起围护结构失稳；④基坑开挖支撑安装不及时，基坑坍塌；⑤临近营业线施工。

4.2 应对措施

针对以上5个主要风险，必须采用有针对性的措施进行风险管控。

4.2.1 加强设计核对

钢围堰施工前必须对施工涉及的地区进行仔细的地质核对，在技术层面确保钢围堰围护体系适合工程的地质情况，从而确保钢围堰的稳定性。

4.2.2 严格按照设计图纸和方案施工保证围护结构施工质量

钢管桩从上游侧围堰中心开始打入第一根钢管桩，然后逐步向两边插打，在下游合龙，最初的一、二根钢管桩的打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。施打时控制好垂直度，不得强行施打，损坏锁口。

4.2.3 及时设置临时支撑

围堰内共设置四道支撑，均为Φ609 mm（t=16 mm）钢管支撑。第一道支撑距顶之间中心间距为1.5 m，其余三道支撑之间中心间距为4 m。围檩均采用双拼H588×300×12×20。施工中要加强管控及时安装支撑。钢围堰支撑如图2所示。

图2 钢围堰支撑示意图

4.2.4 临时施工平台定位准确，确保安装质量

为确保质量，按吊装能力将工字钢、贝雷梁等需要加工的钢材先在栈桥及加工场地加工完成预制加工。对控制点进行复核，复测钢管桩顶标高，高度超过设计标高进行切割，安装双拼40工字钢后在型钢顶采用全站仪测量贝雷梁位置。钢管桩施工时，交底围护桩插打钢管桩设计标高，经标高测量后对钢管桩头进行切割。型钢底部与钢管桩采用电焊连接稳固。

4.2.5 按方案要求顺序钻桩，准确定位、及时浇筑

14#、15#桩基要求跳桩施工，严禁并排施工。对施工机械做好防倾覆措施。采用直径12 mm的钢丝绳，上部连接钻机门架顶端，下方连接施工平台，垂度不大于0.01L（L为长度）；缆风绳与地面夹角不宜大于60°。机具移位时，首先将缆风绳留出适量余长，并至少保留2根，确保移位施工安全。

4.2.6 按方案要求开挖基坑，及时安装支撑及封底

以两侧加宽平台做为基坑带水开挖施工平台，采用吸泥机进行基坑带水开挖，并及时安装内支撑。

开挖到位后及时浇筑封底混凝土，厚2.5 m，采用C40混凝土。围堰封底导管采用桩基灌注用导管，围堰内共布置6个灌入点。封底混凝土灌入点如图3所示。

图3 封底混凝土灌入点示意图

4.2.7 及时施工承台及墩身

4.2.7.1 承台施工

水中墩承台施工流程如图4所示。

图4 水中墩承台施工流程图

承台采用2.0 m×1.5 m、2.0 m×1 m和1.0 m×0.5 m大块组合钢模，横肋、竖肋加均布四道对拉螺杆支撑体系，确保浇筑安全，接缝严密防止漏浆。

承台基础混凝土为C30，为大体积混凝土，采用低水化热水泥，利用φ50×1.5 mm冷却管预埋浇筑后通水降温。当砼的强度达到75%的强度要求，且芯部砼与表面砼之间、表面砼与环境砼之间的温差不大于20℃时，方可进行拆模。

承台施工完成后应及时进行夯实回填，尽量缩短承台开挖至回填施工的作业时间，保证既有线路基稳定。

4.2.7.2 墩身施工

水中墩墩身施工流程如图5所示。

图5 水中墩墩身施工流程图

14#墩、15#墩墩高分别为17 m、16.5 m，由于墩身高度较高采用2次浇筑成型。第一次浇筑至门型2.5 m圆弧下0.5 m，第二次浇筑至墩顶。

墩身施工采用模板自带平台作为施工作业平台，施工作业平台宽1.2 m。施工作业平台采用角钢加钢筋网片制作，平台满铺钢丝网片。工作平台周围设置安全网作为防护。墩身模板如图6所示。

图6 墩身模板

14#墩及15#墩爬梯高度为18 m，爬梯摆放位置位于大里程或小里程线路中线上，与既有线梁边缘的距离为24.55 m。墩身模板与营业线相对关系如图7所示。

图7 墩身模板与营业线相对关系

墩台施工前，做好清理凿毛和放样工作。模板组装完毕后，应对模板的垂直度、平整度、错台、拉杆和螺栓的链接牢固程度以及支架的稳固性等进行检验，合格后浇筑混凝土。墩身混凝土浇筑如图8所示。

图8 墩身混凝土浇筑

4.2.8 加强临近营业线施工管理，确保营业线安全

加强资源投入，施工安全、防护等管理人员应配置充足，“四员一长”经培训考试合格后执证上岗，并加强和设备管理单位、行车组织单位的沟通和协调。

加强与路局设备管理单位、行车组织单位、业主、设计单位现场配合人员的沟通。内部做好人员岗前安全教育培训、班前安全讲话，将安全生产意识牢牢地灌输到每个作业人员头脑中。

施工过程中严格按照上海局集团审批后的方案进行实施。加强既有设备的位移观测，落实各项安全防护措施，执行“一机一人”专职防护，严禁超计划施工，管理人员与施工人员每天按规定路径上下班同进出。

在每处施工工点位置安装全角度高清视频监控系统，实现24 h无缝衔接盯控视频，现场出现违规施工，监控人员立即上报，现场管理人员立即制止违规行为。

杜绝违章施工、超范围超计划作业，擅自动用、拆卸设备，挖断光电缆，影响营业线行车、设备安全。

4.2.9 加强监控，防患于未然

监测点布置在视野开阔、不影响施工、内力和变形的关键特征位置。测点标志应稳固、明显。

4.2.9.1 基坑及支护结构

钢管桩顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置，横桥向每侧按间距（2.57+6.60+3.30+6.60+2.57）m处布置监测点（每边4个点），纵桥向按间距（2.88+3.3+3.3+2.88）m布置监测点（每边3个点），桩顶四周共布置14个测点，均布置在钢管桩顶。

4.2.9.2 内支撑的内力

内支撑的内力监测点布置在第二道、第三道和第四道内支撑上，三道支撑的监测点在竖向上保持一致。每层支撑的内力监测点布置3个，布置在两道斜撑和对撑上，测点布置在支撑的端头。监测点布置如图9所示。

图9 监测点布置示意图

4.2.9.3 坑底隆起

在基坑纵、横向中心剖面线上，同一剖面上的测点不少于2点。

4.2.9.4 围堰内地下水位监测

水位监测点布置在基坑中央和周边拐角处。监测工作如图10所示。

5 应急措施

5.1 应急救援组织机构

成立应急领导小组，下设个应急小组，分别为抢险救援组、技术支持组、综合协调组、后勤保障组。明确职责，配足资源。

5.2 分级响应机制

应急预案响应分为三个层级，分别对应发生（可能发生）事故等级决定，分为一般事故预案响应、重大事故预案响应、特大及以上事故预案响应。

5.3 定期演练制度

为保证体系的有效性，每季度进行专项演练一次，每半年进行一次综合演练。

6 结语

宁波枢纽庄桥至宁波段增建三四线工程余姚江特大桥水中墩施工中，针对工程具体情况进行了主要风险分析，并在深入分析的基础上进行了风险管控，保证了施工安全。施工中还建立了应急组织机构，完善了分级响应机制，进一步保障了水中墩施工的施工安全，为此类工程提供了重要参考，具有较高的借鉴价值。