预制箱涵顶进施工与安全事故案例分析

【案例50】背景资料：某大型顶进箱涵工程为三孔箱涵,箱涵总跨度为22 m,高5 m,总长度为33.66 m,共分3节,需穿越5条既有铁路站场线；采用钢板桩后背,箱涵前设钢刃脚；箱涵顶板位于地面以下0.6 m；箱涵穿越处有一条自来水管需保护。地下水位于地面以下3 m。箱涵预制工作坑采用放坡开挖,采用轻型井点降水。

项目部编制了轨道加固方案,采用轨束梁加固线路,以保障列车按正常速度行驶；制订了顶进时对桥(涵)体各部位的测量监控方案,经项目部技术负责人批准后实施。按原进度计划,箱涵顶进在雨期施工前完成。开工后,由于工作坑施工缓慢,进度严重滞后。预制箱涵达到设计强度并已完成现场线路加固后,顶进施工已进入雨期。项目部加强了降排水工作后开始顶进施工。为抢进度保工期,采用轮式装载机直接开入箱涵孔内铲挖开挖面土体,控制开挖面坡度为1∶0.65,钢刃脚进土50 mm；根据土质确定挖土进尺为0.5 m,并且在列车运营过程中连续顶进。

箱涵顶进接近正常运营的第一条线路时,遇一场大雨。第二天,正在顶进施工时,开挖面坍塌,造成了安全事故。

【问题】

1.本工程工作坑降水井宜如何布置?根据背景资料,在顶进作业时应做哪些降排水工作?

2.箱涵穿越自来水管线时,可采用哪些保护方法?

3.指出项目部编制的轨道加固与测量监控方案及实施过程存在的问题,并写出正确做法。

4.结合项目部进度控制中的问题指出应采取的控制措施。

5.指出加固方案和顶进施工中引起列车颠覆的隐患。

6.根据背景资料分析,开挖面坍塌的可能原因有哪些?

【参考答案】

1.根据背景资料介绍,箱涵工作坑属面状基坑,降水井宜在坑外缘呈封闭状态布置,距坡线1～2 m。顶进作业应在地下水位降至基底以下0.5～1.0 m进行,雨期施工时应做好防洪及防雨排水工作。

2.箱涵穿越自来水管线时,可采用暴露管线和加强施工监测的保护法。

3.存在如下问题：

(1)大型箱涵采用轨束梁加固线路；

(2)仅对桥(涵)体各部位监控量测；

(3)方案批准手续不正确。

正确的做法：

(1)孔径较大的箱涵可用横梁加盖、纵横梁、工字轨束梁及钢板脱壳法加固；

(2)在顶进过程中,应对线路加固系统、桥(涵)体各部位、顶力系统和后背进行测量监控；

(3)测量监控方案应纳入施工组织设计或施工方案中,施工组织设计必须经上一级批准,有变更时要办变更审批。

4.项目部应逐级落实施工进度计划,最终通过施工任务书由班级实施；应监督进度计划的实施,当发现进度计划执行受到干扰时,采取调度措施；实施进度计划中出现偏差时,应及时调整。

5.引起列车颠覆的隐患有：线路加固方案不满足安全要求；加固方案中没限制列车速度；施工中箱涵连续顶进。

6.开挖坍塌的原因可能有：开挖面坡度大于1∶0.75,放坡过陡；采用铲车逆坡挖土；钢刃脚进土小于100 mm,超前挖土；雨水减小了开挖面稳定性；列车行驶增加了坡顶荷载。

【案例51】背景资料：某施工单位承建了一座桥梁工程,主桥为上承式钢管混凝土拱桥,跨度为220 m,左右分幅布置。每幅拱桥由两片拱肋组成,每片拱肋采用钢管混凝土桁架,拱肋桁架主管采用4根钢管,内灌C50混凝土。拱桥位于山间河流水库区域,桥梁设计按Ⅲ级航道净空控制。桥位处谷深狭窄,山体陡峻,呈“V”形,岸坡地段基岩浅埋或者裸露,出露或钻孔揭露的基岩为片麻岩、花岗片麻岩。

施工中发生如下事件：

事件一：施工单位在施工前进行了施工调查,根据桥位处水文、工程地质情况,拟采用缆索吊装主拱肋施工方案,主拱肋缆索吊装示意图如图2.39所示。(www.xing528.com)

图2.39　主拱肋缆索吊装示意图

事件二：施工单位根据自身资源及技术条件做了施工总体部署,其主要内容为：①项目的组织机构设置；②施工任务划分；③E；④主要项目施工方案；⑤F；⑥大型临时设施；⑦主要资源配置计划。

主拱肋施工方案中,拟采用的缆索吊装主要施工工序为：拱肋和拱上钢结构加工预制→陆运至桥位附近临时码头→船运分段拱肋至安装位置→G→用扣索对分段拱肋临时固定→安装平联单元→吊装其他分段拱肋→各段拱肋轴线调整→H→灌注主管内混凝土→安装拱上结构。

事件三：施工单位建立了应急预案体系,编制了应急预案,并进行了评审。

事件四：施工单位对拱肋施工质量进行了控制,钢管拱肋安装实测项目有轴线偏位、拱肋接缝错边、焊缝尺寸、焊缝探伤和高强度螺栓扭矩等。

管拱肋安装完成后,对拱肋安装进行了分项工程评定。

【问题】

1.说明事件一中施工单位采用缆索吊装方案的理由。

2.写出图2.39中A、B、C、D对应的设备或结构名称。

3.写出事件二施工总体部署中E、F对应的内容。

4.写出事件二拟采用的缆索吊装主要施工工序中G、H的内容。

5.写出事件三中应急预案体系的组成,应急预案评审人员除桥梁专家外还应包括哪些方面的专家?

6.补全事件四中钢管拱肋安装实测项目的缺项。根据现行《公路工程质量检验评定标准》,钢管拱肋安装质量评定合格应满足哪些规定?

【参考答案】

1.因该桥位于山间河流水库区域,有通航要求,两侧谷深狭窄,山体陡峻,呈“V”形,而缆索吊装施工适用于峡谷或水深流急的河段上,或在通航的河流上需要满足船只顺利通行的情形,所以施工单位采用了缆索吊装方案。

2.A为缆索吊机塔架；B为扣索；C为承重索；D为跑车。

3.E为施工顺序；F为主要施工阶段工期分析。

4.G为将拱吊运至安装位置；H为主拱圈合龙。

5.(1)应急预案体系组成：综合应急预案；专项应急预案；现场处置方案。

(2)还应包括的评审专家：安全生产方面的专家；应急管理方面的专家。

6.(1)实测项目缺项补充：拱肋高程；对称点相对高差。

(2)质量评定合格应符合下列规定：

①基本要求符合相关规范要求；

②检验记录应完整,即工程应有真实、准确、齐全、完整的施工原始记录、试验检测数据、质量检验结果等质量保证资料；

③实测项目应合格,其中,实测关键项目合格率≥95%,一般项目合格≥80%；

④外观质量应满足要求。