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摘要:基于對危險源的概念、引發機理等理論調研和分析,結合實際工程,系統分析四川仁沐新高速公路馬邊河2號橋樁基施工中可能出現的危險源,主要包括邊坡坡腳拌合站附近裂縫、儲料倉墻體裂縫、邊坡清方后坡表溜坍、隧道洞口上方危巖等重大危險源,以及影響施工安全的從業人員等其他各種復雜因素,相關研究可為下一步的施工安全保障措施制定提供參考。
關鍵詞:陡坡,危險源,安全因素
1研究目的和意義
國家“兩縱兩橫”“五縱七橫”“7918”等公路發展戰略帶來了我國公路建設的突飛猛進發展。特別是在高速公路建設方面,總里程已經超過了10萬km大關,代表著我國的公路發展速度已經走在了世界的最前列,同時公路里程的增加也造成了施工安全問題日益突出。尤其是西南地區受限于地質地形因素影響,施工過程中有關安全事故的報道屢見不鮮。為了保障在各種不同的復雜的地質地貌情況下施工的安全,需要工程師們全面考慮影響施工安全的因素,進而才能因地制宜的采取安全保障措施[1]。如國外學者Smith[2]認為要保障施工安全,首先是對施工期間的危險源進行辨識;我國在此方面也制定了相關國家標準,如GB/T13816—2009生產過程和危險因素分類代碼[3]、GB6441—86企業職工傷亡事故分類[4]等將危險和危險因素、危險源等進行分類,以便于施工過程中制定相應的安全保障措施,減少安全事故的發生。基于此,本文通過文獻研究,施工資料調閱,現場實地觀察等手段,系統分析了陡坡環境大橋樁基施工中可能出現的危險源,以期為下一步的施工安全保障技術研究提供指導。
2依托工程概述
G4216線仁壽經沐川至屏山新市(含馬邊支線)段高速公路(以下簡稱仁沐新高速公路)地處四川南部,由南向北經過宜賓、樂山以及眉山。項目影響區域內,仁壽縣為四川省擴權強縣試點縣,蘊藏的發展潛力巨大,經濟發展空間十分大。馬邊河2號大橋跨越馬邊河,橋梁與河流交角約80°,馬邊河寬80m,兩岸橫坡較陡,上部陡坎處出露部分為厚層砂巖,中下部堆積部分為崩坡積,厚2m~5m,下伏基巖為侏羅系中統自流井組粉砂質泥巖夾砂巖,巖層產狀350°∠6°,巖層傾向坡內,整體穩定。原設計沐川岸斜坡坡表第四系崩坡積角礫土、含碎石粉質粘土層采用清除處治,清方范圍為橋梁左右邊線外側各15m,清方側按1∶2.0放坡,坡面菱形網格護坡處治。
3危險源的定義及引發機理
3.1危險源的定義
危險源表示的是在一個系統中因能量釋放或物質因素可能造成人員傷亡、物質財產損失、環境破壞或這些后果的組合的根源,其在一點的條件下可能會被觸發造成安全事故[5]。危險源主要有三個構成要素:潛在危險性、存在條件和觸發因素。
3.2施工危險源引發機理
1)能量意外釋放理論。該理論由吉布森(Gibson)于1961年提出,理論表示事故是由于能量不正常或者不合期望的釋放,這些能量的意外釋放是形成各種施工傷害的直接原因,所以控制事故發生的有效方法就是控制能量或者控制能量載體來防止事故發生[5]。在此基礎上,1966年哈登(Haddon)完善了這個理論[6],他指出事故造成傷亡是因為能量發生了轉移,并將所造成的傷害分成兩類:第一類指能量轉移至人體,超過了人體所能承受的極限;第二類指人與外界能量交換受到了限制,主要指中毒窒息和凍傷。2)軌跡重疊理論。該理論由日本勞動省于20世紀60年代提出[7],理論認為當人的不安全行為與物的不安全狀態發生交叉重疊時,就會引發事故。由理論可知,當人的不安全行為與物的不安全狀態在時間或空間上分隔開來,就可控制事故發生。具體可從限制人的不安全行為、消除物的不安全狀態以及同時對兩者進行控制和采取隔離措施四種防止安全事故發生的方法。3)因果連鎖理論。現代的事故連鎖理論是由伯德(FrankBird)在研究海因里希因果連鎖理論的基礎之上提出來的[8],理論提出事故發生過程為:管理失誤就會導致個人因素及工作條件產生不安全性,這時候由于人的不安全行為,加上外部工作條件的不安全狀態就會引發事故,進一步造成傷亡。在陡坡環境下崩積層大橋樁基施工中因管理失誤而造成的不安全行為和不安全狀態普遍存在,例如施工管理中對施工人員安全教育程度不夠,安全意識不強,就會發生諸如工人不戴安全帽、不系安全帶等不安全行為;對危險源的控制、防護不到位,就會造成一些起因物和加害物,如在樁基施工中沒有完善設置防護措施,那這個樁基就成了加害物。
4依托工程現場安全因素分析
4.1重大危險源
對于在陡坡環境下崩積層大橋樁基施工這一特殊施工條件下,由于受山區地形地貌復雜,穩定性差等安全因素影響,一般存在著明顯影響工程施工安全的重大危險源。基于上述理論,經研究表明現場主要工程危害發生在拌合站儲料倉處裂縫、土質邊坡清方后溜坍和洞口上方危巖。1)邊坡坡腳拌合站附近裂縫。拌合站位于榮丁鎮喻家壩(K29+400處),該處地質是多年山體崩塌孤石及土體形成的較厚堆積體,并且拌合站儲料倉距離馬邊河最近處只有25m,同時由于地勢為陡坡,很難形成平整場地,受山體及地表水影響,在外部荷載作用下,易形成滑坡體。修建拌合站過程曾出現過多次裂縫,嚴重威脅施工現場人身財產安全。拌合站的第一次裂縫發生在將清方土體堆砌壓實成坡體,準備作為拌合站建設用地時,表現為坡體發生較大位移,產生很明顯的裂縫;坡體填土發生較大沉陷,在部分地方還出現了較大孔洞,嚴重影響正常施工,無法進行拌合站建設,嚴重影響正常施工。第一次裂縫如圖1所示。第一次產生裂縫的原因經勘察診斷確定為,坡體的堆載過大,并且壓實度不夠,導致了坡體滑動和地表沉陷。針對此問題,現場提出了對坡體進行削坡減載,之后再對坡體進行壓實的整治方案。在經過第一次修補整治幾個月之后,恰逢當地雨季來臨,施工現場發生長時間強降雨,坡體整體發生了失穩,地表再次產生了巨大的裂縫。如果產生進一步滑動,土體滑入下方河道,將會造成河道堵塞,嚴重影響上下游和施工場地安全。第二次裂縫如圖2所示。第二次產生裂縫的原因:壓實度不夠,表層沒有排水措施,降雨增加了坡體土的自重。針對第二次裂縫,施工現場繼續對坡體進行削坡減載與壓實,在此基礎上,針對現場降雨,再對坡面與地表進行掛網混凝土澆筑,并做好排水措施,以減少雨水滲透降低坡體的穩定性。2)坡腳儲料倉墻壁裂縫。邊坡坡腳拌合站裂縫附近經第二次整治后,坡體處于較穩定狀態,沒有發生明顯的安全問題,于是現場決定按計劃在此修建儲料倉。但在儲料倉建設完成一段時間之后,其墻壁出現裂縫,并且在靠馬邊河一側的墻背部的裂縫最大,如圖3所示。受持續降雨影響,裂縫有進一步發展趨勢。裂縫的原因:坡腳儲料倉墻壁未設置排水措施,降雨增加了土體的自重。3)邊坡清方后坡表溜坍。施工單位已完成對馬邊河2號大橋橋下崩坡積體清除處治,但為便于馬邊河2號大橋橋梁樁基施工,在清方坡面開挖設置施工便道時,出現橋下邊坡基巖裸露狀況。清方邊坡處于整體穩定狀態,但在此期間坡面巖體破碎,呈碎塊狀,局部巖體已掉落,形成巖腔。在降雨及風化作用下極易出現更大規模的掉塊甚至垮塌破壞,2號左線大橋0號臺與1號墩之間土質邊坡由于前緣臨空已出現變形溜坍,坡表裂縫寬1cm~5cm,局部下挫0.3m~0.5m。清方后坡表如圖4所示。4)隧道洞口上方危巖。隧道洞口以上陡坎出露基巖為巨厚層砂巖,危巖位于洞口正上方約40m處,砂巖體中發育切穿整層的裂隙,臨空范圍內裂隙張開達10cm左右,下伏泥質巖分化后形成凹腔,凹腔達1m~2m,進一步降低了危巖穩定性,該危體處于不穩定狀態,需對其進行加固。洞口危巖如圖5所示。
4.2其他危險源
工程施工由于其工作地點特殊,環境惡劣,施工難度大,工作量大,施工工期長等特點,所需工作人員、材料以及機械設備多,故影響施工安全的因素也很多很復雜。除前面所述的重大安全因素外,還存在的因素有:從業人員因素、機械設備因素、施工環境因素、組織管理因素等。人作為具有很強的主觀能動的對象,不僅在原有危險源與人發生接觸時會觸發危險事故,而且人自身的不安全行為也是導致事物出現不安全狀態的一個因素,因此研究和管理好從業人員因素,對預防和控制安全事故發生具有極其重要的意義。施工現場引入機械設備,可以完成很多靠人員完成不了的工作,極大的提高施工效率,機械設備在現代化施工中的作用也越來越受重視。然后,很多施工單位在機械設備管理方面做得不到位,制度不完善,導致采用的機械設備落后,后期使用過程中的維護保養沒有落到實處,在施工現場造成了很多不安全狀態的產生,嚴重威脅施工安全和施工質量。施工環境是直接影響施工的一個安全因素。施工環境因素除了施工場地內天然的地質地貌和水文條件等,還包括如雨季施工、冬季施工、夜間施工等特殊施工時間帶來的施工環境的改變對施工安全帶來的挑戰,還包括施工人員為提醒和警示工人注意安全在施工場地內建設的安全圍護結構和警示標語等。施工組織設計及施工管理是影響施工的關鍵因素,要保證施工過程的施工質量和施工安全,一定要以施工組織管理作為切入點,構建合理有效、安全的組織管理體系。
5結語
本文基于對危險源的概念、引發機理等理論調研和分析,結合實際工程,系統分析四川仁沐新高速公路馬邊河2號橋樁基施工中可能出現的危險源,主要包括邊坡坡腳拌合站附近裂縫、儲料倉墻體裂縫、邊坡清方后坡表溜坍、隧道洞口上方危巖等重大危險源,以及影響施工安全的從業人員因素、機械設備因素、施工環境因素、組織管理因素等各種復雜因素,相關研究可為下一步的施工安全保障措施制定提供針對性指導。
參考文獻:
[1]黃浩.降雨對福建地區殘積土邊坡穩定性影響的監測與分析[D].福州:福建農林大學,2018.
[3]GB/T13816—2009,生產過程和危險因素分類代碼[S].[4]GB6441—86,企業職工傷亡事故分類[S].
[5]陳婧.高速公路施工危險源辨識及評價分級研究[D].長沙:長沙理工大學,2012.
[6]林俊勇.高速公路路塹高邊坡施工安全風險評估研究[D].廣州:華南理工大學,2017.
[7]袁冬.公路工程施工現場危險源識別及安全標志、防護設施設置[J].四川水泥,2018(12):33.
作者:雷俊鋒 單位:中國水電建設集團十五工程局有限公司