浅析树木岭隧道进口明挖段深基坑施工

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnxmyuandong
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   摘要:在铁路建设工程施工中,临近营业线施工造成营业线设备损坏或施工侵限等导致营业线不能正常运营的事件时有发生,有些甚至造成铁路交通事故,这些事件或事故不但严重干扰了铁路正常运输秩序,也给国家和人民群众生命财产带来很大损失,因此,铁路建设工程临近营业线施工中如何有效确保营业线安全,是每一位铁路建设工程参建者值得深思的问题。
  关键词:深基坑 , 临近营业线,施工 ,防护
  Abstract: in the railway construction engineering construction, near the construction equipment damage caused by order order or construction invade leads to limit the normal operation of the order cannot incidents, some even result in railway traffic accidents, these events or not only the serious accident to interfere with the normal order of the railway transport, and also to the state and the people's life and property to bring the very big loss, therefore, railway construction engineering construction in order to effectively near in order to ensure the safety, are each railway construction project the cooperated-builing problem worth pondering.
  Keywords: deep foundation pit, near the order, construction, protection
  
  
  中圖分类号:TV551.4文献标识码:A 文章编号:
  
  一、工程简介
  树木岭隧道进口明挖段(DK1+440~DK1+800)位于京广长沙客外线与长沙东站之间,其中:DK1+440起点处基坑深4.5m,宽15m,左距既有长沙东站围墙约25m,右距客外上行线路肩约28m;DK1+780~+800为树木岭隧道杨~树区间盾构工作井,长宽深为19.5×30×18.9m,左距长沙东站围墙约30m,右距客外上行线路肩约7m(见图-1)。树木岭隧道进口明挖段地质依次为:填土层,厚约6.4m;粉质粘土层,厚约6m;砂砾层,厚约2.5m;泥质粉砂岩层,厚约4m(见图2)。基坑开挖采用“旋喷止水桩+围护桩+格构柱+冠梁+砼支撑+钢围檩+钢支撑”形式防护。
  
  图1:树木岭隧道进口段与既有线平面位置图
  
  
  图2:树木岭隧道进口明挖段工作井与既有线剖面图
  二、基坑施作影响临近客外线安全的危险源分析
  由于邻近京广长沙客外正线,根据《铁路运输安全保护条例》(国务院令第430号)和《铁路营业线施工安全管理办法》(铁办〔2008〕190号)、《铁路营业线施工安全管理补充办法》(铁运〔2010〕51号)、《铁路营业线施工安全管理补充办法》(铁运〔2011〕63号)等相关规定,树木岭隧道进口明挖段深基坑施工达到临近营业线施工标准,因此,为确保临近客外线设备安全和列车正常运行,必须对基坑施作过程中可能影响客外线安全的危险源进行全面调查分析,制定对策,及时消除危险源因素或降低危险源风险等级。通过现场调查分析并结合设计文件资料,基坑施作影响客外线安全的危险源因素如下:
  1、施工影响范围内铁路既有管线。由于基坑邻近客外正线和长沙东站,且位于填土区,地下管线标识已填埋,因此,基坑施作前须查清影响范围内地下管线情况。
  2、施工机械作业侵限。由于施作围护桩使用旋挖钻机和吊车,而基坑西侧部分围护桩紧临客外线,其中距路肩最短距离只有约7.5m,因此,一旦发生机械倾覆倒向客外线一侧,很可能损坏客外线设备和侵限。
  3、施作旋喷止水桩对客外正线路基的影响。基坑开挖前须采取旋喷止水措施,而旋喷止水桩位于围护桩外侧,当施作旋喷止水桩时,由于压浆压力最高可达30MPa,很可能会造成周边地表隆起,特别是客外线路基,进而影响列车安全运行。
  4、基坑开挖不规范、支护不到位、不及时造成基坑发生变形、坍塌等,进而导致临近客外线路基发生沉降位移。
  5、基坑渗漏水破坏周边地下水压平衡,造成客外线路基局部发生沉降变形。
  6、支撑拆除不规范造成基坑失稳。
  三、消除危险源因素或降低危险源风险等级的措施
  为确保临近客外线设备安全和列车正常运行,针对以上存在的危险源因素,现场采取以下措施,及时消除了危险源因素或降低了危险源风险等级:
  1、管理措施
  (1)及时对涉及营业线或临近营业线施工工点的施工、监理单位参建人员开展营业线和临近营业线施工安全知识培训考核。该项工作主要从三方面入手:①施工前,由建设单位牵头组织施工单位项目部(含项目分部或工区项目部)领导层、管理层的主要负责人员和作业层的关键岗位人员参加铁路局或铁路局有关部门举办的营业线施工安全知识培训考核,做到培训考核合格持证上岗。②对涉及营业线或临近营业线施工工点的监理单位,其监理站主要管理人员和相关驻地监理一同纳入强制培训人员范畴,做到考核合格持证上岗。③监理单位参加,建设单位监督,由施工单位定期邀请铁路局安全监察室、设备管理单位或行车组织单位的业务骨干对参建施工、监理单位有关人员开展营业线或临近营业线施工安全知识专题讲座。讲座具针对性,包含不同层次和岗位人员(含劳务工、施工机械操作人员等),重点讲授营业线和临近营业线施工的定义、“天窗”的定义及作用、限界的定义及分类、临近营业线施工应注意的事项、如何正确使用防护信号备品(含手信号等)、工地防护员和驻站联络员的应知应会、如何初步判别是否侵限、临近营业线施工应遵循的工作程序、危及营业线安全时如何采取正确处理措施等,做到全员培训。
  (2)制定一套营业线和临近营业线施工安全检查和事故预防卡控措施,落实人员安全岗位职责,确保客外线安全有序可控。
  (3)建立一套有针对性、切实可行的安全应急预案,确保发生意外时能及时正确处理,降低事件影响。
  (4)建立一套与设备管理单位和行车组织单位的信息互通机制,确保发现危及客外线安全隐患时能及时联合处理。
  2、施工措施
  (1)消除管线影响。为避免设计提供管线资料出现差、错、漏造成施工影响既有管线安全,施工前应做好以下工作: ①由建设单位与路局安监室沟通后发电报,建设单位与路局安监室共同主持,邀请铁路管线单位及其上级业务主管部门派员对施工、设计、监理单位进行现场踏勘交底,明确施工影响范围内管线数量、位置和产权属性等。②对经核实存在、但详细位置不清且无法有效探明和防护的管线,一律纳入迁改。③对受影响又难以迁改、但采取防护措施后可有效规避或降低风险的管线,由施工单位与设备管理单位签订施工安全协议,按照《铁路营业线施工安全管理补充办法》(铁运〔2010〕51号)文件规定进行管理。④管线受影响地段施工必须严格遵守“先迁改、后施工”、“先联系、后动土”和“先防护、后作业”的原则。正式施工前(不少于三天),施工单位必须将施工位置、内容、施工方法、可能影响、现场负责人等信息以电报或函件形式通知相关设备管理单位及其上级业务主管部门和路局安监室,并提请施工安全协议单位派员现场监督。
  (2)围护桩施作。考虑到临近客外线且位于填土区,为确保钻机、吊车作业安全和围护桩成孔质量,现场作业要求如下:①平整碾压地面,增强土层密实度和地面平整度。②选取相对远离客外线的围护桩进行试桩,检验成孔质量和地表对钻机、吊车的承载情况,作为指导下一步施作围护桩的参照依据。③临近客外线地段施作围护桩时,必须对钻机和吊车司机、现场安全员、防护员等进行安全交底,明确车辆行进路线、停放位置、朝向、安全距离等,确保发生意外倾覆时不会侵限。④临近客外线施作围护桩时,必须先书面通知设备管理单位派员到场监督,并尽量利用“天窗”时间安排钻机就位或进行吊装作业,降低发生意外时对客外线的影响。
  (3)旋喷止水桩施作。先在相对远离客外线位置进行试桩,并收集总结旋喷压力达到计算最大值过程中桩芯周围15m范围内是否存在冒泡、冒浆和地表隆起等现象以及它们与桩芯的直线距离等信息,作为指导下一步施作旋喷止水桩的参照依据。在临近客外线地段施作时,须遵守以下作业要求:①严格执行《铁路营业线施工安全管理补充办法》(铁运〔2010〕51号)文件的相关规定。②必须先电报或函件书面通知设备管理单位派员现场监督。③对压浆员、安全员和防护员进行技术和安全交底,指定专人现场盯控客外线一侧地表情况,发现问题及时处理。④保持与设备管理单位信息沟通,确保发生意外时能及时处理。
  (4) 基坑开挖。基坑开挖应遵循“竖向分层、纵向分段、先撑后挖”的首要原则,步序由两头向中间开挖,相关要求为:①先施作格构柱、冠梁和第一道支撑。②施作基坑的降、截排水设施,并进行基坑降水。③开挖时严格按照分层、分段、分块挖土,每层厚度控制在2m以内,严禁大锅底开挖或无撑状态下开挖。④开挖第一、第二道支撑土层时,每段开挖宽度控制在6m左右,小段土方应在8小时内完成,并在随后8小时内安装好支撑和施加预应力;在第三道、第四道支撑的土层开挖中,每小段长度控制在3m左右,同样土方应在8小时内完成,并在随后8小时内安装好支撑和施加预应力,每层土方开挖面不得低于相应支撑底面以下80cm,同时严格控制每次分层段开挖时纵向土坡坡度在1:3以上,确保土坡稳定以及基坑安全。⑤基坑开挖时先挖中间土方,两侧预留土堤,以抵抗外侧土体主动土压力,防止基坑变形过快过大;然后开挖支撑下方土体并安装支撑,最后进行该层范围内土体的全面开挖。
  (5)基坑渗漏水。由于采用单排旋喷止水桩,受施作质量和地质因素影响,基坑开挖过程中坑壁可能会存在局部渗漏水,情况严重时影响基坑施作安全和临近客外线安全,因此,必须及时对渗漏水部位进行封堵或引流。
  (6)支撑拆除。支撑拆除应严格遵守以下技术要点:①对应板层结构混凝土达到设计强度85%后才能拆除支撑。②钢支撑拆除时,钢楔块应逐级取下,避免预加应力瞬间释放导致结构局部变形、开裂。
  (7)增设视频监控系统,确保基坑作业安全24小时在控。
  3、监测措施
  为确保基坑安全和客外线安全,必须对基坑施作实施全过程监控,其中直接用于监测临近客外线的监测项目有轨道几何尺寸、地表沉降、地下水位,间接(基坑)的有围护桩桩顶水平/竖向位移、围护桩桩体水平位移(测斜)、围护桩主筋应力、支撑轴力、孔隙水压力、侧向土压力、立柱(格构柱)沉降。监测分施工监测和第三方监测,其中施工监测由施工单位实施,第三方监测由业主委派单位实施,所有监测单位必须具有监测工作资质、具备类似监测工作经历、并经公开竞标择优录取。为确保监测项目完备,数据真实、及时,实施监测时,应做好以下工作:
  (1)审核监测项目是否完备、评价体系是否合理。通过审核设计单位提供的监测项目,现场对两个监测项目进行了优化:①轨道几何尺寸监测项目。由于轨道几何尺寸监测存在无法实现实时监测、尺寸变化不能直接反映施工影响和监测内容不全面等问题,现场将轨道几何尺寸监测项目优化为基床和接触网立柱的沉降位移监测为主、轨道几何尺寸监测为辅。优化后具有监测内容全面、真实反映施工影响和人员无须上道、实现实时监测等优点。②水位监测项目。因坑外地下水位受季节影响波动较大,其累计变化值或变化速率很容易达到报警值,因此,其评判标准不能只局限于单个点判定。
  (2)施工监测必须与基坑施作全程同步,其测点必须随着基坑施作的逐步实施而提前布設到位,并及时取得初始值。
  (3)监测数据必须进行日、周、月分析。对达到累计报警值或超过允许变化速率的监测数据,必须及时会审,影响临近客外线的,还必须立即通知相关设备管理单位参加,在确认安全或消除隐患后,才许下一步施工。
  (4)第三方监测必须与施工监测保持相互独立。除项目评判标准和监测频率与施工监测一致外,其布点数量、位置等必须独立于施工监测,确保双方监测数据的独立和相互印证。
  四、营业线或临近营业线施工存在的一些隐患
  铁路营业线或临近营业线施工应严格贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,通过分析铁路近十年来公布的建设工程营业线和临近营业线施工事故案例,无论是参建单位、还是运营管理单位,在确保营业线或临近营业线施工安全方面,还不同程度存在以下一些不足:
  1、部分施工单位严重缺乏营业线或临近营业线施工专业知识人员,尤其是施工员、安全员、防护员和驻站联络员等现场关键岗位人员,造成在营业线或临近营业线施工时不懂程序或不讲程序、蛮干乱干的现象。按照铁办〔2008〕190号文件规定,施工单位的施工员、安全员、防护员和驻站联络员等关键岗位人员必须经施工所在路局有关部门进行营业线相关知识培训考核合格持证上岗,但由于施工单位长期缺乏对这类关键岗位人员的系统培训和连贯实践,现场往往采取临时指定人员顶岗培训,而路局培训部门只颁发安全培训考核合格证,结果这些关键岗位人员实际上是无证上岗,其防护效果和应急处理能力很难胜任。
  2、部分监理单位监理人员、尤其是驻地监理严重缺乏营业线和临近营业线施工的相关专业知识。监理单位作为业主职能的延伸,代表业主现场履行“六位一体”控制目标,因此,必须具备相应的营业线安全知识技能。
  3、设计提供的调查资料不够全面准确或对临近营业线的防护措施不足也是影响营业线安全的一个因素。
  4、临近营业线施工是否执行营业线施工许可证制度的规定不明确。铁道部文件规定“临近营业线施工纳入营业线施工管理范畴”,但部分铁路局细化铁道部文件时未明确规定,造成临近营业线施工时,存在违规或违章的风险,尤其是涉及A、B类需封锁或慢行的施工。
  5、部分铁路局缺乏一套有效约束参建单位和设备管理单位、行车组织单位的机制。涉及营业线或临近营业线施工安全时,既靠参建单位把关,也需设备管理单位和行车组织单位把关,因此,如何有效监督双方及时履行安全职责、约束不当行为,是减少事故发生概率的一个重要因素。
  五、几条建议
  通过分析铁路建设工程中营业线或临近营业线施工事故案例,为适应当前铁路营业线或临近营业线施工安全的新变化和新要求,有如下三条建议:
  1、对竞标涉及营业线或临近营业线工点标段的施工单位,其施工员、安全员、防护员和驻站联络员等现场关键岗位人员应一并纳入主要履约人员,并在招标时约定其任职条件。
  2、对竞标涉及营业线或临近营业线工点标段的监理单位,招标时约定其一定量的监理人员应兼具营业线或临近营业线任职监理条件,同时应考虑将其纳入《铁路营业线施工安全管理办法》(铁办〔2008〕190号)文件中规定的强制培训人员范畴。
  3、由铁道部指定或授权某些机构或单位,负责对施工单位施工员、安全员、防护员和驻站联络员进行涉及营业线或临近营业线施工知识的培训考核和颁发执业资格证书,并约定其证书有效条件。
  六、结束语
  通过分析树木岭隧道进口明挖段深基坑对临近营业线的防护事例,希望对今后的临近营业线施工、尤其是深基坑施工有所启益,只有通过大家的共同参与和努力,才能最大限度减少营业线或临近营业线施工安全风险。
  
  
  
  参考文献:
  〔1〕《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)、《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)、《建筑变形测量规范》(GBJ8-2007)、《工程测量规范》(GB50026-2007)。
  〔2〕铁道部2003-2012年通报的营业线或临近营业线施工事故案例。
  〔3〕《铁路建设工程安全事故预警与卡控研究》(广建发〔2011〕27号)。
  
  注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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