钻孔灌注桩基础施工安全技术

8.2　钻孔灌注桩基础施工安全技术

8.2.1　施工方案

南塔采用群桩基础，单桩直径为2.8m，桩长98m。承台下顺桥向布设5排，每排8～10根桩，共46根，桩基为摩擦桩。

1.施工方法综述

在筑岛平台上用30cm厚C20混凝土硬化后，形成桩基施工平台，用13m长φ310mm×1.4cm钢护筒一次性全部沉入到位，在硬化层下用φ63mm×0.8cm钢管焊接泥浆循环管路。用GYD-300全液压动力头回旋钻机反循环成孔，钢筋笼在钢筋加工区胎膜上加工成型，轨道平移法运至承台边，用一台WD120T桅杆式起重机和一台150T履带吊进行钻机的场内移动和钢筋笼吊装，混凝土在拌和站拌和用混凝土运输车运至现场，由汽车泵将混凝土输入布料台中，布料口对准导管进行灌注。

钻孔灌注桩施工工艺流程图如图8－3所示。

2.施工准备

（1）平面布置

筑岛平台南北长121.64m，东西长126.3m，平台顶标高＋5.0m，平台平均填筑高度2.0m，平台四周构筑1.0m×0.5m（高×宽）石砌止堰（边坡）。止堰顶设钢管栏杆并涂刷红白反光油漆。平台内围堰四周设环形通道。平台东侧布置一台WD120型桅杆吊机和6个泥浆处理器。平台西侧设现场办公区、钢筋加工厂及配电区。平台南侧是施工便道及栈桥码头，施工便道及栈桥码头路面标高为＋6.0m。平台北面布置泥浆循环池。

（2）筑岛平台施工

对原地面进行处理和基层填筑后，浇筑15～20cm厚度的C20混凝土，施工时预先用水准仪精确控制高程和混凝土厚度，用滑模法分块按顺序施工，保证混凝土振捣密实、顶面平整并设1%排水坡度。

（3）钢护筒的加工和沉设

图8－3　钻孔灌注桩施工工艺流程图

护筒直径为3.1m，壁厚1.4cm，长度为13m，材质为Q235，在工厂内制作完成后运至现场。履带式起重机将钢护筒放入导向架进行精确就位。使用大型振动锤将钢护筒下沉到位。

钢护筒沉设施工示意图如图8－4所示。

3.施工过程

（1）钻机就位

钻机的精确就位对控制桩孔平面位置和垂直度非常重要。钻机根据护筒上标出的桩中心点就位，并使钻机顶部的起吊天轮中心、转盘中心、桩孔中心在同一铅垂线上。然后测量钻机底盘顶面四角的高差，根据测量结果对钻机底盘进行调平，使底盘四角高差控制在2mm内。

图8－4　钢护筒沉设施工示意图

（2）泥浆制备及循环系统

根据钻进地层的特点，为保证钻孔质量，选用不分散、低固相、高粘度聚丙烯酰胺泥浆（PHP泥浆）。钻孔过程采用气举反循环方式排渣，将沉淀池的新制浆或经过滤的循环排浆输入储浆池，通过预埋的泥浆循环管路再流至护筒。

泥浆循环管路布置图如图8－5所示。

图8－5　泥浆循环管路布置图

（3）钢筋笼加工和安装

桩基钢筋笼长度为101.3m，自重43t（扣除浮力），在胎架上分节加工成3个24m标准节段和1个29.3m调整节段。钢筋笼利用主、副两台起重设备吊起一定高度后，再利用主起重设备缓慢地吊入桩孔。

（4）混凝土灌注

在后场混凝土拌和站进行混凝土拌制，搅拌运输车运至现场后，通过汽车式输送泵进行灌注，混凝土通过无缝钢管制成的导管输入孔内。

8.2.2　危险性分析与控制措施

1.筑岛平台

（1）危险性分析

筑岛平台主要为土方施工和栈桥码头搭设，涉及机械作业、起重作业、电气焊作业、水上作业和高处作业。可能存在的危险有害因素为：违章驾驶机械、违章指挥或无人指挥，导致机械伤人、碰撞或倾覆；未按设计要求进行土方压实，导致土方坍塌或局部塌陷；无道路防尘措施，导致严重的扬尘现象；钢丝绳断裂、起重设备安全装置失灵、指挥失误、作业人员未配备个人劳动防护用品或佩戴不正确、高空和水上作业安全防护设施不到位、电气设备绝缘和接地失效。可能引起的事故为：车辆伤害、起重伤害、触电、淹溺、坍塌、高处坠落和尘肺等。

（2）控制措施

①土方施工过程中现场设专人负责施工总体组织和协调，运输车辆集中区域采用循环进出管理，车辆和人员便道分开设置，道路交叉口和上下坡等区域设置警示标示牌，非施工车辆禁止入内。施工便道安排专人进行清扫，定时洒水除尘。

②栈桥码头搭设过程中，加强吊装钢丝绳、索具和起重设备的检查，支撑钢管就位精确，高处作业和水上作业人员分别配备并正确使用安全带和救生衣，最外侧钢管桩上涂刷红黄相间的荧光漆，安装红色警示灯和照明灯，保持夜间或大雾等恶劣天气情况下能正常工作。

③栈桥码头桥面采用防滑花纹钢板制作，钢板铺设平整且焊接牢靠。采用竖向隔离设施将人行道和车道分开，设置车辆限速限载标志。码头采用浮箱固定后停靠交通船，上下钢爬梯为活动式，便于浮箱晃动和随水位升降。栈桥码头四周设置1.2m高钢管护栏，下横杆0.6m，涂刷红白相间荧光漆，配备若干救生圈和救生衣。

④钻孔区钢平台搭设。在筑岛平台C20混凝土面层上铺25mm钢板，钢板上铺设双拼HM58.8型钢作钻孔平台。为确保平台的稳定，型钢与钢板焊接，钢板与面层内的预埋件焊接固定。桩基施工大型起重设备均布置在承台以外，因此钻孔平台的荷载仅有钻机重量，钻机最大重量约100t，钻机底盘通过型钢对地面的有效接触面积为12m²，钻机对基底产生应力为83kPa，小于地基允许承载力150kPa，地基能够满足要求。另外，为防止钻机发生局部沉降，将整个承台的HM58.8型钢连成整体。

⑤筑岛平台四周采用高速公路护栏网进行全封闭式围挡，临江侧边坡采用素混凝土进行加固，在进场便道口设置门卫和门栏，实行封闭式现场管理，做好防火防盗工作。

钻孔平台平面布置及钻孔平台断面图如图8－6所示。

图8－6　钻孔平台平面布置及钻孔平台断面图

2.钻孔

钻孔作业为地下隐蔽工程，施工过程中存在各种不确定性因素，很容易出现串孔、塌孔等钻孔事故。钻孔危险因素产生原因、预防措施和处理办法如表8－1所示。

表8－1　钻孔危险因素识别与控制措施

续表8－1

3.钢筋工程

（1）危险因素分析

本作业工序主要的作业内容有：钢筋笼制作和吊运，钢筋笼入孔和接长。施工过程中涉及起重作业、高处作业和电气焊作业，可能存在重大危害因素有：钢筋笼吊装过程中滑落、钢丝绳断裂、起重机械安全装置失灵、指挥失误、托架或临时操作平台安装不牢固等。可能引起对人员的伤害风险主要有：起重伤害、高处坠落、物体打击等，可能导致钢筋笼变形或散架等。

（2）控制措施

①钢筋笼在固定式标准胎架上进行定型制作，单根桩钢筋笼长度为101.3m，分节加工成3个24m标准节段和1个29.3m调整节段。由于单阶段钢筋笼长度较长且重量较大，主筋施工过程中配合人员较多，要求施工人员在作业过程中要协调统一、行动一致和配合默契，不得同时进行抬重和电焊作业。

②在进行钢筋吊运前，对钢筋笼的所有焊接和绑扎部位进行检查，确保牢靠。然后对吊具及钢丝绳进行详细检查，确认吊具完好，钢丝绳断丝不超过《起重作业安全技术规范》要求，方可吊运。钢筋笼上根据受力计算设置专用吊点，两台起重设备将钢筋笼由横向转为竖向的过程中，专人指挥，转换过程应缓慢，确保平稳，防止吊运过程中出现钢筋笼变形、起重设备受力不均衡或单台设备受力过大等现象。

③钢筋笼入孔时，钢筋套筒接长人员必须站立在稳固的临时操作平台上进行作业，且不得位于起重设备吊臂下，平台上脚手板要满铺，并绑扎牢固；当进入钢筋笼内侧进行接长作业时，作业人员要系好安全带，防止作业过程中发生人员坠落桩孔事故。

④钢筋笼接长时或最后入孔后，临时固定不得依靠起重设备，采用符合要求的型钢穿过钢筋笼横架在钢护筒上，型钢强度和刚度必须满足设计要求。

4.混凝土浇筑

（1）危险因素分析

混凝土工程的作业内容主要有：布料台固定、导管的安装、固定和提升、混凝土搅拌、泵送等，主要涉及车辆作业、起重作业、高处作业。可能存在的重大危害因素有：车辆碰擦和伤人、堵管断管以及导管提升过程中钢丝绳断裂、起重机械安全装置失灵、指挥失误等。可能引起对人员的伤害风险主要有：车辆伤害、起重伤害、高处坠落等。

（2）控制措施

①导管首次使用前应进行水密和承压试验，必须达到设计要求。加压试验过程中，导管四周不得站人，加压和减压过程应缓慢。导管使用完毕后及时清洗，妥善存放，不得碰、撞、压，防止导管损坏。导管接头处的螺纹丝口、密封圈和连接箍应完好，配套使用。

②现场划分混凝土运输搅拌车运行专用线路，设专人进行指挥。混凝土泵车使用前应对液压装置、臂杆、电气线路和送料仓等主要部位进行检查，支撑腿基础坚实。布料台放料阀门处设置操作平台和上下爬梯，放料过程应连续。

③导管提升拆节过程中，专人对起重设备进行指挥，提升过程应缓慢、匀速，在提升困难的情况下不得强行硬提，防止导管断裂。混凝土浇筑完毕后对孔口进行临时封闭，防止坠落。