桥梁基础施工危险源分析及深基坑安全监测技术

李德强

（中交一公局第三工程有限公司，北京 101102）

1 引言

桥梁工程的建设条件复杂，加之桥梁结构多样、细节多，施工企业面临诸多挑战。安全防控是桥梁工程顺利推进的基本前提，加强危险源分析有利于从源头保障工程安全。同时，深基坑施工期间可能有基坑变形、失稳等问题，需做好监测工作。诸如危险源识别、深基坑监测，均是桥梁工程中重要的安全防护措施，要求施工单位予以高度重视，采取科学的方法进行桥梁基础施工危险源分析及深基坑安全监测。

2 桥梁施工的风险评估体系

2.1 风险识别

风险识别是风险评估体系的基础，做好风险识别对后续风险相关工作的开展有推动作用，可以采用查阅资料、现场调查、询问专家等方法收集风险因素。在增加风险识别因素的数量后，风险覆盖面扩宽，风险评估结果更具准确性，有利于风险防控的精准进行。

2.2 风险估计

获取风险因素后，经计算分析，客观评估工程的风险状况。风险估计应着重考虑影响面广等因素，以便加强对关键隐患的处理。为保证风险估计结果的可比性，宜采用风险量进行表示，即风险发生概率与风险损失的乘积。

2.3 风险评价

在风险估计的基础上，综合考虑主体应对风险的态度和风险承担能力，确定风险的危害程度。至此，完成风险评估体系运作全流程的前期工作，后续针对风险评估结果采取控制措施。

2.4 风险控制

风险控制从如下两方面着手：（1）风险决策，根据风险评价结果和风险承担能力确定适宜的风险控制措施，为风险控制的进行提供引导；（2）风险监控，根据监控结果评估风险因素的实际状况，适时采取处置措施。风险控制时需分析风险对策的适应性，结合风险状况进行选择，如规避风险、缓解风险等。

3 桥梁施工的风险评估方法

3.1 定性的风险评估方法

凭借评估人员的专业知识、职业态度、工作经验等综合素养进行风险评估，常见方法包含外观检查分析法、安全检查表法等。定性的风险评估方法的操作便捷，无须投入过多的成本；不足之处在于高度依赖人工，风险评估结果受制于参与者的主观态度，若评估人员的专业能力不足或工作态度不端正，均会影响评估结果的可靠性，且在面对大规模的风险评估工作时，参与者可能产生厌倦心理，难以获得真实的评估结果，不利于风险控制。

3.2 定量的风险评估方法

以数据为主要的分析对象，从数据中剖析信息，客观评估风险。定量的风险评估方法需要采用数学模型和计算机模型，涉及的分析方法包含敏感性分析法、蒙塔卡洛法等，常结合定性分析方法协同进行，以定量分析结果为主，定性分析结果为辅，获得更具真实性的风险评估结果。定量分析法对数据的需求量大，计算复杂度提升，因此，在应用定量的风险评估方法时需注重对数据计算方法的合理选择。

3.3 定性与定量相结合的风险评估方法

综合应用定性和定量两种分析方法，获得更加可靠的风险评估结果。定性与定量结合的风险评估方法涉及风险矩阵法、LEC法、层次分析法等多项细分方法，应用时先做定性分析，识别风险因素，由专家打分，筛选出关键风险因素；而后进入定量分析环节，结合数据揭示的信息做风险评估[1]。

以LEC法为例，L指事故发生的可能性，E指员工暴露在危险环境的频率，C指由于出现风险事故引发的损失。风险评价时，先为L、E、C三要素打分，确定各自的数值后获得乘积D，用于反映风险的危险性系数，据此评估由于风险产生的损失等级，根据风险类型、影响程度等制定应对策略，落实到位后，实现对风险的有效控制。

4 基于工程实例的应用

4.1 工程概况

某桥梁拟建场地主要地表水为闽江水口水库，地下水以基岩裂隙水和孔隙性潜水居多。桥梁全长288.68 m，上部结构为预应力简支T梁，设矩形盖梁柱式墩和薄壁桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。由于桥梁的建设，建立起两村落在空间上的沟通渠道，对当地社会经济的发展有推动作用，但桥梁建设环境复杂多变，安全隐患多，需加强风险评估，保证桥梁的施工安全。

4.2 风险因素的获取

采用如下3种方法收集风险因素：（1）邀请不少于5名专家填写风险因素调查表；（2）以“施工风险调查”为专题，组织讨论会；（3）从工程建设条件出发，寻找类似的工程，从中获得参考数据。为便于分析，将收集的风险因素划分为技术、环境、管理、社会4个层面的因素。

4.3 施工风险的估计

制定风险因素表后，由专家对LEC法中的L、E、C三要素打分，确定D值，评估风险等级。

4.4 施工风险的评价

在各类风险因素中，混凝土浇筑和高空作业的风险等级最高；重大风险源主要有基坑的开挖和便桥的搭建；大型设备、现场管理、噪声控制、经济环境的风险等级均为1，发生后造成的损失相对较小。

4.5 施工风险的应对策略

经过风险评价后，着重考虑基坑开挖、混凝土浇筑、高空作业几项风险等级≥3的因素，制定应对策略，着重从规避风险和转移风险方面采取措施。

1）施工组织设计并审核，保证可行性。

2）强化员工的安全意识，引导员工按照规范佩戴安全帽及各类安全防护用品。

3）注重施工便桥的设计，保证结构尺寸、受力性能方面的合理性。

4）基坑开挖时采取截水、排水、支撑措施，维持基坑的稳定性。

5）在电力设施集中区域以及各类存在安全隐患的区域设标志牌，起到警示作用。

6）高空作业的安全隐患多，为此设置防护栏、防护网；加强对施工人员的管理，禁止高空抛物。

7）制订消防方案，以备不时之需。

8）按设计要求搭设支架、支设模板，混凝土浇筑时注重对周边结构的防护。

9）建立健全保险体系，实现风险损失的转移。

10）注重风险的源头防控，避免由于小隐患未及时处治而诱发大规模的安全事故[2]。

5 深基坑安全监测技术

边坡、围护桩（顶部位移、倾斜变形）、地下水位是深基坑安全监测领域的重点指标，具体做如下分析。

5.1 边坡稳定性的监测

基坑放坡开挖时严格控制开挖坡度，防止边坡失稳。基坑边坡由于开挖而滑塌时，易导致断桩，因此，必须加强对边坡稳定性的监测，利用监测数据指导基坑边坡的安全开挖。观测点沿基坑边线布设，间距约为30 m，必要时适当加密；为获得全面的基坑边坡观测结果，在各特殊位置布点。各观测点均采用长1.0~1.5 m的螺纹钢筋，顶部外露3~5 cm，剩余部分埋入地下。观测点布设到位后，加强防护，避免偏位、受损。

5.2 围护桩的监测

5.2.1 围护桩顶部位移的监测

受基坑开挖的影响，围护桩具有向基坑位移和沉降的变化趋势，以较快的速度位移时，易威胁围护结构的稳定性，为确保围护结构维持稳定状态，需加强对围护桩顶部的位移观测。沿围护桩顶部按15 m的间距依次布点，无论两拐点的间距如何，均有必要在两者间布设观测点，原因在于中间观测点对位移更为敏感，观测数据可更加及时地反映围护桩顶的变化情况。布设观测点时，用射钉器向混凝土中射入观测标志，或在桩顶部打入道钉并用砂浆浇结。

5.2.2 围护桩的倾斜变形监测

受桩背土的作用，围护桩具有向基坑位移的变化趋势，且各点的位移量存在差异，导致围护桩具有倾斜变形现象。一般情况下，位移最大部位主要集中在开挖底面深度周边，位移量超出围护桩可承受的范围时，维护体系失稳，因此，加强对围护桩的测斜具有必要性。测定桩身不同深度的位移，基于实测数据绘制倾斜曲线，根据曲线直观分析围护桩的倾斜变形程度。测点布设位置规划在沿深基坑周围各边的中点，紧贴桩外侧钻深度为20 m的φ110 mm观测孔，向孔内放置PVC测斜管，用于观测。取适量黄砂、泥球，用于填充管壁与孔壁的间隙，保证测斜管的稳定性。此外，直接在钻孔灌注桩内设置测斜管也是可行的方法[3]。

5.3 基坑内外地下水位的观测

地下水位未得到控制时，基坑将遭到水侵蚀作用，完整性和稳定性大幅下降，易诱发质量问题和安全问题，因此，需安排地下水位观测，根据观测数据判断地下水的分布情况，采取基坑内疏干降水措施。基坑内、外的地下水位均是重点观测对象，需在基坑内部、外侧布设测点，坑外测点数量比坑内多一倍较为合适。将基坑开挖深度加5 m作为钻孔深度，配套合适规格的带过滤功能的进水管，置入钻进成型的孔内，用粗砂回填管壁与孔壁的间隙。经过观测点的布设后，及时安排观测，采集基坑内外部的地下水位数据，动态采取水位控制措施。

5.4 监测结果及分析

本工程的深基坑监测项目、监测方法及结果见表1。

表1 监测项目、监测方法及结果

根据表1可知，实际监测结果的最大值约为报警值的1/2或1/3，边坡稳定性、桩顶位移、围护桩位移、地下水位均得到有效的控制，施工质量和施工安全性均得到保证，表明工程采取的深基坑施工方法具有可行性。

6 结语

综上所述，经过本文关于工程实例的分析，提出LEC法在桥梁风险评估中的应用要点，同时阐述深基坑安全监测项目及具体方法，用监测数据反馈现场施工情况、验证施工方法的可行性。在后续的桥梁工程中，相关单位应以安全施工为基本要求，选用科学的方法做危险源分析，识别危险因素后妥善处理；同时高度重视深基坑施工安全，采取围护桩防护、地下水位控制等措施，根据边坡稳定性、桩顶位移等监测数据适时优化安全防护方法，保障深基坑的施工安全。