悬索桥沉井施工安全控制要点分析

发表时间:2019/3/8   来源:《基层建设》2018年第36期   作者:姜新港
[导读] 摘要:大型桥梁的沉井施工,在桥梁施工中,属于难度系数较大,可控性较差的主体工程,因此其施工危险性较大。
        温州瓯江口大桥有限公司
        摘要:大型桥梁的沉井施工,在桥梁施工中,属于难度系数较大,可控性较差的主体工程,因此其施工危险性较大。本文以笔者实际工程案例为例,对南锚碇沉井施工危险源进行剖析并对安全控制要点进行分析,供大家参考。
        关键词:沉井;施工;安全控制;分析
        1.工程概况及沉井简介
        瓯江北口大桥主桥采用三塔四跨连续双层钢桁梁悬索桥。土建工程主要工程内容为:南引桥、南塔及基础、南锚碇、南塔附属设施及检查通道等工程。其中南锚碇为重力式锚碇,基础采用沉井结构形式。沉井顶面高程+4.0m,沉井底标高-63.5m,置于密实卵砾石层;沉井顺桥向长度70m,横桥向宽63.0m。沉井共分十三节,除第一节为钢壳混凝土沉井外,其余十二节均为钢筋混凝土沉井。其竖向高度划分:第一节沉井高8m,第二节沉井高6m,第三节沉井高4m,第四~十一节沉井高5m,第十二节沉井高3.5m,第十三节沉井高6.0m。沉井共分30个仓室,标准节段井孔顺桥向长度10m,横桥向10.84m;沉井标准井壁厚2.0m,隔墙标准壁厚1.2m;顶板厚6.0m;封底厚度10m。
        2.工程安全技术特点及难点
        1)此沉井规模大,地基承载力较低,沉井易突沉、倾斜等,沉井下沉速度和姿态控制难度大。
        2)沉井尺寸大,重量大,施工人员及设备量巨大,交叉作业频繁,安全把控难度大。
        3)本工程位于台风多发区域,极易受台风的影响,将对工程建设的组织和安全带来不利的因素,增大工程施工的风险和难度。
        3.施工工艺情况
        南锚碇为重力式锚碇,基础采用沉井结构形式,沉井终沉地层为卵石层。沉井长宽高分别为70×63×67.5m,首节沉井为钢壳混凝土结构,其余节段为钢筋混凝土结构,被隔墙划分为30个仓。
        由于沉井基础原装地表均为淤泥,砂桩无法直接进入施工,将沉井基础先进行地表2m砂垫层换填,换填完成后进行砂桩施工。砂桩施工完成后将砂垫层因淤泥挤入而破坏的挖除并重新填筑,再填筑上面1m砂垫层,完成基础处理。钢沉井在专业加工厂加工,用3台履带吊进行拼装,钢沉井边拼装边绑扎刃脚钢筋,并预留混凝土分块浇筑的堵头模板。拼装完成后对钢沉井注水预压,预压完成后钢沉井分4次对称浇筑混凝土,顶口预留0.6m与第二节段混凝土同时浇筑。沉井分四次接高四次下沉,混凝土沉井共十二节段:沉井钢筋施工采用劲性骨架进行定位,用钢模作为混凝土模板,单节段混凝土一次浇筑。沉井下沉采用挖掘机干挖取土、抓斗、高压水冲吸、潜水钻钻吸等方式取土下沉。沉井下沉到位后进行清基处理,采用分2次4个区域对称浇筑方式进行封底。封底完成后浇筑填仓混凝土、安装沉井顶板底模梁和盖板。沉井盖板分四次进行钢筋绑扎和混凝土浇筑,完成沉井盖板施工,进入锚体施工。
        4.安全控制要点
        4.1组织措施
        项目经理部建立以项目经理为现场安全保证体系第一责任人的安全生产领导小组。本安全生产管理体系规定的安全活动由项目经理负管理职责,项目部管理层其他人员负责配合。
        项目经理部应确保各级人员理解安全生产管理体系并贯彻执行,对本项目部的任何部门都偏离本“体系”的现象进行抵制,并对“体系”的实施情况进行管理和跟踪。
        4.2技术措施
        (1)结合本工程特点,编制切实可行的施工细则,对关键工序编制详细的施工实施细则和作业指导书。严格做好施工前的技术交底工作,要求每个施工人员都了解施工流程、施工方法。(2)严格实行三级安全技术交底,交底需简明扼要,结合施工工艺视频对施工工艺进行交底,使交底更加清晰。(3)现场技术管理人员,应当对沉井施工进行指导和检查,确保施工人员按照方案落实施工。(4)根据已经分析的安全风险源制定相应的安全技术措施。


        4.2.1沉井接高风险技术措施
        (1)沉井接高施工中应严格控制混凝土对称浇筑,全断面同时浇筑,防止沉井倾斜,同时加强沉井顶板的监控。(2)沉井接高模板采用精轧螺纹钢,焊接时应注意对精轧螺纹钢进行隔离保护。(3)严格控制模板螺栓连接、对拉螺杆的安装质量,确保不遗漏,拉杆采用双螺帽。(4)沉井接高过程中应注意各层平台设计,包括钢筋绑扎平台、模板安装平台、及挂架平台(模板支撑平台),并注意采用临边防护。(5)各层平台应标明设计限重,严禁超载堆放。(6)沉井接高过程中存在大量预埋件作为基础,振捣时应加强,保证预埋基础的可靠性。
        4.2.2沉井排水及不排水下沉施工风险技术措施
        (1)沉井排水下沉采用十字开挖的方式,确保各分区隔墙位置支撑,减少沉井倾斜及开裂风险。(2)排水下沉时中应加强对周边地面土地的监控,放置出现涌砂等现象。(3)取土过程中应每天确定下沉指令,下沉取土应均匀,杜绝局部超取土现象。(4)与第三方监控应加强联动,做好沉井姿态控制,在沉井倾斜度较大不能采用塔吊进行吊装作业。(5)沉井下沉过程中对周边影响较大,沉井外单独设置3根独立钢管桩作为爬梯扶墙,底部设置挑梁保证接高安装。(6)不排水下沉施工过程中,应保证沉井内外水头差,沉井内部水头高度外部地下水位2m为宜。(7)沉井下沉施工设备数量多,人员联合作业,排专人负责指挥安排,协调作业。(8)下沉过程中如出现意外情况,应立即停止施工,疏散沉井井内施工人员等查明原因,制定好可靠方案后再继续进行施工。(9)下沉施工中应储备足够充分的助沉措施,包括空气幕、潜水转、射水孔、抓斗等,保证沉井均匀下沉。(10)沉井下沉施工中可能存在沉井下沉可能导致地质参数变化或地勘不符的情况,局技术中心安排专职计算人员对地质情况进行反演计算,并反复计算结构不同支撑情况下的应力变化,保证结构安全。
        4.2.3沉井封底及填仓施工风险技术措施
        (1)合理组织施工设备及现场布置。(2)选择适宜的施工时间组织施工。(3)作业前仔细检查各项施工设备,确定安全后方可使用。(4)做好沉井基地清理,确保全断面清基完成。(5)经分析沉井终沉为大锅底状态,确保抛石形成四锅底,必须要安排潜水员或水下摄像头观察基底情况。(6)封底分四次浇筑,未浇筑的区域应控制隔舱内水头差,控制基底承载力平衡。
        4.2.4沉井底模梁、板吊装施工风险技术措施
        (1)沉井底模梁、板吊装大量起重吊装设备,应确保设备的吊装性能。(2)起吊开始及下放最后阶段均应缓慢进行,确保无障碍物碰撞。(3)吊装过程中均按照起重作业人员的指令进行,并保证指令清晰可见。
        4.2.5施工通道技术保障措施
        由于沉井施工过程中对周边土地的干扰较大,人员上下通道采用独立扶墙,并随时关注地基沉降。爬梯基础采用独立的工63作为基础,与扶墙连接,防止爬梯下土地沉降导致爬梯倾覆。
        4.2.6沉井下沉过程坑底隆起及流砂分析
        (1)坑底隆起是由于井内土体开挖,开挖面释放了原有土体自重应力,使井底土体失去三维平衡条件,导致井外土涌入井内;(2)流砂是由于井内外存在水头差,在地下水动水压力作用下,井外砂土涌入井内。
        4.3其他安全保障措施
        在明确组织措施、落实技术措施之外,其他安全措施也必须同时布置落实到位。比如高处作业安全措施、安全用电措施、起重起吊安全措施、现场防火安全措施、防风防台安全措施等。同时必须落实现场施工过程中的安全监测,明确责任,落实到人。对有可能发生的事故必须提前做好相应的应急预案,有条件的还需提前做好演练工作。
        5.总结
        本文结合实际工程,针对施工过程中的安全风险点进行简要的分析,并提出了各类保障措施,实际施工过程中,尚需对以上提出的各类措施进行有效切实的分析,方能做到准确预防,希望能给读者以指导参考。
        参考文献
        [1]穆保岗/朱建民/龚维明.《大型沉井设计施工及监测》.中国建筑工业出版社.2015.12
        作者简介
        姜新港(1978.1-),工程师,温州瓯江口大桥有限公司,研究方向:土木工程施工。
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