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摘要:結(jié)合西安地鐵五號(hào)線深基坑施工項(xiàng)目,對(duì)鋼支撐施工工藝在項(xiàng)目中具體應(yīng)用展開探討,其中涉及拼裝、架設(shè)、預(yù)加軸力及拆除等步驟,并對(duì)施工期間安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,由此提出具體的管控措施,旨在保障的地鐵的安全施工。
1.工程概況
西安地鐵五號(hào)線TJSG-13標(biāo)主要施工內(nèi)容為岳家寨和榮家寨兩個(gè)車站的土建施工。其中,岳家寨站總長(zhǎng)219m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度21.2m,設(shè)計(jì)為地下明挖兩層局部三層站,車站基坑深18~24m,內(nèi)支撐分別采用φ609mm和φ800mm自上而下四道鋼支撐。榮家寨站總長(zhǎng)150m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度22.24m,設(shè)計(jì)為地下明挖三層站,車站基坑深24m,第二至第四道支撐分別采用φ609mm和φ800mm自上而下三道鋼支撐。
2.鋼支撐施工工藝
鋼支撐是保證深基坑安全的主要措施,根據(jù)基坑土方開挖進(jìn)度,在鋼支撐拼裝場(chǎng)地內(nèi)提前備齊預(yù)開挖段所需的鋼支撐、鋼圍檁及托架等材料,并將鋼支撐管節(jié)拼裝成型到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。等待鋼圍檁安裝工作面挖出后進(jìn)行安裝,必須做到先撐后挖以保證在開挖期間車站基坑的安全。
2.1鋼支撐拼裝及架設(shè)
鋼支撐拼裝及架設(shè)工藝流程如下所示:鋼支撐拼裝及編號(hào)→鋼圍檁托架安裝→鋼圍檁就位及安裝→防墜落托板安裝→鋼支撐對(duì)號(hào)吊運(yùn)及安放→鋼支撐就位校正→施加預(yù)應(yīng)力→緊固鋼楔→拆除液壓千斤頂→鋼支撐防墜落鋼絲繩安裝。(1)支撐拼裝連接:在鋼支撐就位前,先在地面預(yù)拼裝到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。一般整根的鋼支撐由固定端、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、調(diào)節(jié)節(jié)和活絡(luò)端組成,單節(jié)鋼支撐間通過法蘭和高強(qiáng)螺栓連接成整體。(2)安裝鋼圍檁:在支撐位置進(jìn)行土方開挖作業(yè),并對(duì)開挖段圍護(hù)樁體表面整平,安裝圍檁托架及鋼圍檁,將圍檁固定在托架上并在圍護(hù)樁打孔單獨(dú)設(shè)置防墜落措施。(3)起吊就位:鋼支撐在地面拼裝完成后,將鋼支撐從拼裝位置吊運(yùn)至鋼圍檁上方。(4)鋼支撐安裝:鋼支撐吊裝至指定點(diǎn)位,將液壓千斤頂放入活絡(luò)端頂壓位置,做好施加預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)備工作。
2.2鋼支撐預(yù)加軸力
(1)液壓千斤頂必須有計(jì)量裝置,加壓作業(yè)由專人進(jìn)行,并定期對(duì)設(shè)備及壓力表進(jìn)行維護(hù)校驗(yàn),正常情況下每半年校驗(yàn)一次,若使用中出現(xiàn)設(shè)備損壞或異常現(xiàn)象時(shí)要重新進(jìn)行校驗(yàn)。(2)鋼支撐安裝完畢后,及時(shí)檢查螺栓的連接狀況,檢查合格后方可施加軸力。(3)施加軸力要分級(jí)、重復(fù)進(jìn)行,預(yù)加軸力達(dá)設(shè)計(jì)值時(shí),應(yīng)對(duì)各螺栓緊固情況再次進(jìn)行檢查,及時(shí)緊固松動(dòng)螺栓,持荷至軸力穩(wěn)定后使用鋼楔對(duì)活絡(luò)端進(jìn)行鎖定,保證緊密接觸,防止預(yù)應(yīng)力損失,最后液壓千斤頂卸載并移走。(4)鋼支撐軸力加載完成后應(yīng)進(jìn)行軸力監(jiān)測(cè),12h內(nèi)觀察軸力變化及樁體水平位移情況,如軸力損失較大或軸力超過設(shè)計(jì)值允許范圍,應(yīng)立即對(duì)其分析原因,找到原因后根據(jù)情況在進(jìn)行加載或卸載,直至預(yù)加設(shè)計(jì)值。(5)在下一道鋼支撐軸力施加后,上一道鋼支撐的軸力可能發(fā)生變化。此時(shí),根據(jù)軸力監(jiān)測(cè)情況對(duì)上一道支撐軸力采取加載或卸載措施,直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(6)施加軸力控制應(yīng)按嚴(yán)格照設(shè)計(jì)圖紙要求分級(jí)逐步實(shí)施。
2.3鋼支撐拆除
(1)鋼支撐拆除施工工藝。吊住鋼支撐→拆除防墜落鋼絲繩→安裝千斤頂施加預(yù)應(yīng)力→拆除鋼楔→移除千斤頂→吊出鋼支撐→拆除鋼支撐防墜落托板→拆除防墜落措施及鋼圍檁→拆除鋼圍檁托架。(2)鋼支撐拆除方法。鋼支撐的拆除隨車站主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)程分段分層拆除,拆除時(shí)用吊裝設(shè)備將鋼支撐托起,在鋼支撐活絡(luò)端設(shè)置2臺(tái)液壓千斤頂,同步施加軸力使鋼楔松動(dòng)后取出,將千斤頂?shù)蹼x要拆除的鋼支撐,使用吊裝設(shè)備將鋼支撐吊出基坑,在拼裝場(chǎng)地拆分成管節(jié)然后裝車退場(chǎng)。
3.鋼支撐施工危險(xiǎn)源分析
(1)吊裝作業(yè):由于鋼圍檁及鋼支撐的安裝都需要進(jìn)行吊裝步驟,鋼支撐長(zhǎng)度大且在施工時(shí)基坑內(nèi)人員密集,易出現(xiàn)交叉作業(yè),同時(shí)隨著基坑下挖深度的增加,起重司機(jī)的視線盲區(qū)逐漸增大,因此在吊裝作業(yè)中存在起重傷害、物體打擊等安全風(fēng)險(xiǎn)。(2)高空作業(yè):在鋼圍檁焊接固定、鋼支撐安裝、施加軸力、軸力調(diào)整以及后期支撐拆除過程中,高空作業(yè)都是不可避免的。人員在作業(yè)時(shí)將鋼圍檁上部作為操作平臺(tái),平臺(tái)寬度僅有45cm,施工中作業(yè)人員存在墜落的安全風(fēng)險(xiǎn)。(3)施工擾動(dòng):深基坑施工期間吊裝作業(yè)、混凝土泵車送料管造成對(duì)鋼支撐的碰撞、基坑邊堆載、自然沉降以及重載車輛在基坑邊行駛均會(huì)對(duì)鋼支撐造成影響,鋼支撐出現(xiàn)受力方向改變或軸力變化將會(huì)造成鋼支撐失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。
4.鋼支撐施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施
根據(jù)鋼支撐的施工特點(diǎn),主要危險(xiǎn)源集中在吊裝作業(yè)和高空作業(yè)過程中,項(xiàng)目有針對(duì)性地采取了安全管控措施以降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。
4.1吊裝作業(yè)安全管控措施
嚴(yán)格控制吊裝的人員組成,執(zhí)行設(shè)備“一機(jī)一人”制度,項(xiàng)目配備機(jī)修工和設(shè)備管理員,對(duì)起重設(shè)備進(jìn)行檢修、保養(yǎng)和檢查,要求作業(yè)隊(duì)固定信號(hào)司索工,以便與起重司機(jī)密切配合,在吊裝前由項(xiàng)目部設(shè)備管理員、專職安全員、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、起重司機(jī)、信號(hào)司索工對(duì)吊繩、吊具、吊裝設(shè)備及所吊物件進(jìn)行檢查。為了確保吊裝安全,項(xiàng)目根據(jù)門吊使用頻率和鋼絲繩磨損程度及時(shí)更換龍門吊的鋼絲繩,并選用高級(jí)別的吊繩、吊具,最大限度地降低吊具出現(xiàn)疲勞損傷而造成的安全隱患。吊裝前,項(xiàng)目部要求信號(hào)司索工、起重司機(jī)通過對(duì)講機(jī)進(jìn)行溝通,確保起吊后信息準(zhǔn)確,指令統(tǒng)一,安全員、技術(shù)員組織吊運(yùn)路線上的作業(yè)人員疏散撤離。吊裝時(shí),信號(hào)工發(fā)出起吊信號(hào),起重司機(jī)設(shè)備鳴笛警示。另外,在基坑開挖過程中,要嚴(yán)格執(zhí)行基坑開挖方案,將馬道兩側(cè)作為鋼圍檁施工預(yù)留作業(yè)平臺(tái),規(guī)避因土方超挖造成的基坑變形風(fēng)險(xiǎn),降低吊裝作業(yè)時(shí)鋼圍檁的起吊高度,同時(shí)避免高空作業(yè)人員懸空,不僅可提高作業(yè)效率,而且減少了危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)。
4.2高空作業(yè)安全管控措施
鋼支撐吊裝、施加軸力及防脫落裝置安裝均依靠鋼圍檁為操作平臺(tái),但由于平臺(tái)空間狹小,高空墜落風(fēng)險(xiǎn)大,人員的安全防護(hù)措施尤為重要,為此項(xiàng)目在鋼圍檁托架打孔安裝時(shí),在鋼圍檁上部約1.5m高處每間隔20m打設(shè)防墜落鋼絲繩錨固點(diǎn),設(shè)置膨脹螺栓并安裝直徑10mm的沿基坑縱向貫通的防墜落鋼絲繩,作為高空作業(yè)人員的安全帶掛點(diǎn),此項(xiàng)措施被我項(xiàng)目稱為“生命線”。在整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工周期中,將防墜落鋼絲繩環(huán)繞基坑四周形成閉環(huán),人員作業(yè)過程中安全帶卡口在鋼絲繩上可自由活動(dòng),作業(yè)人員佩戴五點(diǎn)式雙掛鉤安全帶,遇到膨脹螺栓固定點(diǎn)時(shí)可用安全帶雙掛鉤逐個(gè)進(jìn)行更換掛點(diǎn),確保在變換安全帶掛點(diǎn)時(shí)有一個(gè)掛鉤在發(fā)揮防墜作用。以往施工的安全措施是將安全帶掛在鋼圍檁吊裝孔內(nèi),作業(yè)人員高于安全帶掛點(diǎn),不符合安全帶高掛低用的原則,并且由于掛點(diǎn)固定,作業(yè)范圍受限,在更換掛點(diǎn)位置時(shí),作業(yè)人員處于無防護(hù)狀態(tài),此項(xiàng)安全措施有效解決了安全帶無處掛設(shè)或掛設(shè)不規(guī)范的問題,施工作業(yè)人員的安全得到有效的保證。同時(shí)采用鋼絲繩環(huán)繞基坑四周作為安全帶掛點(diǎn)的方式,不僅提高了作業(yè)效率,而且安全投入較為合理,鋼絲繩也可重復(fù)利用,此安全措施明顯優(yōu)于以往方式。
4.3鋼支撐使用期間的安全管理
在鋼支撐安裝完成后,按照規(guī)定的頻次開展深基坑監(jiān)測(cè),如發(fā)現(xiàn)鋼支撐軸力變化較大時(shí)及時(shí)組織相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行原因分析,找到原因后在采取加載或卸載等應(yīng)對(duì)措施;并加強(qiáng)對(duì)鋼支撐巡視,如發(fā)現(xiàn)管節(jié)連接螺栓松動(dòng)、鋼支撐防脫落措施失效時(shí),及時(shí)對(duì)連接螺栓進(jìn)行復(fù)擰和增加防脫措施。為防止基坑內(nèi)材料吊裝或澆筑混凝土作業(yè)碰觸鋼支撐而造成支撐失穩(wěn),安排專人進(jìn)行指揮作業(yè)、要求安全員和技術(shù)員全過程旁站監(jiān)督,并在支撐上黏貼反光條,以防止夜間照明不足碰觸鋼支撐。
5.結(jié)束語
安全措施的落實(shí)是決定安全管理成敗的關(guān)鍵。項(xiàng)目準(zhǔn)確辨識(shí)鋼支撐施工存在的安全風(fēng)險(xiǎn),針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大的工序、環(huán)節(jié),制定了科學(xué)合理的安全管控措施,并在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行和落實(shí)各項(xiàng)措施,確保了整個(gè)鋼支撐施工作業(yè)環(huán)節(jié)的安全,進(jìn)一步提升了項(xiàng)目整體施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控能力。
參考文獻(xiàn):
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[2]陳奇宇.深基坑支護(hù)工程的安全施工與管理分析[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化,2017(10):79+81.
作者:孫毅 呂昭 單位:中交二公局鐵路工程有限公司