公路大深坑回填施工的安全管理研究

朱劭冬

（上海公路桥梁（集团）有限公司，上海 200433）

随着城市化进程的不断加快，农村区域范围内的公路工程项目不断增多。面对农村区域范围内遇到的大深坑，需要进行深坑回填地基处理，多采用强夯法、桩基础加固、换土回填、混凝土换填等方法[1-4]。本文结合实际工程情况，分析不同情况下大坑回填地基处理方法及安全管理措施。

1 工程概况

1.1 工程总述

案例项目位于保定市南郊村庄拆迁旧址及农田，主要建设园区中路、规划南北三路、规划南北七路三条城市主、次干路，如图1 所示。由于20 世纪90 年代的历史遗留问题，当地村民非法取土、挖沙而形成了三座大深坑，其中的两座大深坑已被当地利用村庄拆迁产生的建筑垃圾和生活垃圾进行了无组织填埋，剩余一座大深坑处于半填埋状态，三座大深坑总填埋量约360 万m3。其中的两座大深坑在承建的园区中路主干路和南北七路次干路红线范围内。

图1 项目路线

1.2 大深坑情况

南北七路道路红线范围内大坑处于未填埋状态，深度范围为5～14m，占地面积约为1.1 万m2。园区中路道路红线范围内大坑处于完全填埋状态，坑内存有少量生活垃圾，深度范围为5～20m，占地面积约为2.2 万m2。

（1）未填埋大深坑

南北七路位于保定市汽车产业园区，为南北向道路，道路等级为城市次干路（如图2 所示）。道路全长2218.174m，设计速度为40km/h，路幅宽为40m。道路西侧大坑填埋物质为建筑垃圾、生活垃圾等，建筑垃圾主要为拆房砖、砼碎料（部分粒径较大），以及部分装饰装修材料等，东侧未回填。根据大坑处理施工图设计要求，对路基填筑范围内的现状土坑进行削坡开挖、回填压实地基处理，主要采用强夯处理，强夯无法施工或者施工困难的位置采用振动碾压处理。

图2 南北七路现状大坑航拍照片

（2）完全填埋大深坑

园区中路为东西向道路，道路等级为城市主干路，沿线大坑地基处理段位于桩号K0+190～K0+520 范围内（如图3 所示）。园区中路道路全长2717.665m，设计速度为60km/h，设计净空高度为5.5m，路幅宽为50m。根据勘察单位地勘资料显示，园区中路沿线大坑范围已被建筑垃圾及生活垃圾无组织填埋，原大坑平均深度约18m。根据建设单位要求，对园区中路沿途现状建筑及生活垃圾填土坑进行开挖、柱锤冲扩桩（碎石挤密）进行地基处理。

图3 园区中路大坑区域航拍照片

2 主要施工方案和危险源识别

2.1 主要施工方案

（1）强夯施工方案

经现场勘察和施工设计图研究，采用强夯法组织南北七路现状大坑的地基处理。强夯法是由起重机将大吨位夯锤吊起一定高度后自由落下，通过强大的冲击能量促使土体压缩，使地基及填土密度增加、强度提高、沉降量降低。强夯法能很好地解决南北七路高填方路基填筑后期的沉降问题，有效提高地基承载力。

案例项目南北七路现状大坑地基处理分两阶段进行。第一阶段，按设计要求，由坑底向上分层填筑粗粒土，强夯至雨水管底标高。按照大坑实际深度，拟分两层进行强夯，强夯土体采用园区中路大坑内回填的建筑垃圾，强夯标高控制在大坑路段的雨水管底标高。第二阶段，从雨水管底标高向上依次分层回填、分层碾压合格素土至拟建道路路床底，继而施作水泥土路基工程。

（2）碎石桩施工方案

案例项目园区中路大坑采用柱锤冲扩桩进行特殊路基处理。该方法可以大幅度减少土石方开挖、外运及生活垃圾筛分等工作，通过施打柱锤冲扩碎石挤密桩，穿过生活垃圾层向下进入原状土，使得原状土作为持力层，可保证路基的整体稳定性，提供较高的地基承载力，明显缩短了施工工期。

园区中路大坑地基处理共分为四个段落进行处理。第一段落，采用开挖至污水管底以下20cm 的高程后，进行柱锤冲扩碎石桩处理，桩长12m，然后整平场地铺设20cm 碎石。第二段落桩长10m，第三段落桩长7m，其余施工工艺同第一段落。第四段落为建筑垃圾土分布区域，直接平整场地，挖除路床底以上建筑垃圾后换填合格素土。

2.2 主要危险源

基于强夯、碎石桩的地基处理施工方案，本节对案例项目中大深坑回填施工过程中的危险源进行识别和原因分析。

（1）强夯施工危险源

南北七路大坑强夯施工采用重量为21t 的夯锤进行夯击，强夯落距14.5m，采用两遍点夯、一遍满夯的夯击形式。在强夯施工过程中存在的危险源主要有：①夯锤超重、钢丝绳断丝可能会引起钢丝绳断裂；②吊机超吊或超出工作幅度、地基变形过大引起吊机失稳、吊车检测报告缺失引起强夯起吊设备倾覆；③吊车与架空电线安全距离不足、吊机吊臂受障碍物影响导致对周围环境造成不利影响；④强夯落距较高、涉及高空作业，缺少对施工人员的安全教育和交底，石子、土块飞起伤人可能造成人员作业的风险；⑤指挥管理失误、夯锤脱钩装置失控导致严重的物体打击事故，危及施工人员生命安全。如图4 所示。

图4 强夯施工危险源

（2）碎石桩施工危险源

园区中路大坑碎石桩施工锤型可选用φ377（mm）、长4.6m、质量为3.5t 的微凸形底柱锤桩，升降柱锤的设备选用26t 自行杆式起重机设备，通过柱锤反复自由下落冲击成孔，而后孔内填充碎石或砾石夯实，如此反复形成柱体。在碎石桩施工过程中存在的危险源主要有：①大坑内部为生活垃圾、建筑垃圾填筑，导致底部地基承载力过小，引起桩机位置倾斜；②施工过程中需要反复多次上下提放钢丝绳、钢丝绳断丝等原因，会导致钢丝绳的断裂；③卷扬机使用时需要人工进行填料，灌料斗下方可能未禁止人员进入，造成人身伤害；④桩机为大功率设备，现场存在电缆被机械碾压漏电的风险，一旦漏电容易引发触电事故；⑤大坑底部的垃圾填筑，垃圾区域可能会存在大量的沼气、有害气体，导致火灾、中毒事故。如图5 所示。

图5 碎石桩施工危险源

3 安全管理措施

3.1 做好施工准备工作

重视设备进场审批及方案验算工作。吊车进场需要严格执行报审流程，经过安全验收、检查、鉴定后方可进场。吊车进场前，施工区域的松软地基必须处理，提高地基承载力，保证吊车作业期间的稳定性。在起吊前需对起吊工况进行分析，验算钢丝绳承重能力，保证起吊重物必须在额定起重量以内，不得超载。对于周边环境中的障碍物及架空电线，需要进行安全距离验算，防止吊车工作过程中吊臂刮碰，减少不利因素的影响。

做好安全技术交底工作。强夯机作业前的安全技术交底内容包括强夯工艺、吊装夯锤、构件重量及注意事项。碎石桩作业前的安全技术交底内容包括柱锤冲扩桩工艺、成孔设备、成孔成桩顺序、材料及位置等。一方面，要加强施工前的施工组织安排，检查夯锤、柱锤脱钩装置的可靠性，确保其连接可靠，同时设置应急备用措施。另一方面，要提高施工人员的安全意识，加强安全技能管理及教育工作，通过应急演练、培训等形式培养施工人员的安全与应急技能，防患于未然。

3.2 重视施工现场管理

在施工过程中，合理利用试验检测手段，检测合格后再进行下一步施工。为保证大坑回填质量，要先组织专业检测单位对坑底的土质进行检验，检验合格后方可组织回填处理。为了增加路基的整体性，减少路基施工完成后的不均匀沉降，对大坑进行清废、分层碾压处理，分层回填摊铺，分层碾压密实，严格进行压实度试验检测。每层完成后及时检测压实度，发现压实度不合格的，及时采取措施进行处理。设置施工人员对大坑回填全过程进行指挥，对土体的平整度、压实度等参数进行实时监控，避免吊机、桩机倾斜，保证施工质量和施工安全。

加强现场管理，主要包括吊装管理、钢丝绳管理、临时用电管理三个部分。吊装前派专人清场，保证高空作业安全措施到位，人员的教育及交底应充分，相关人员的站位也必须在安全位置，避免高空作业及物体打击事故。检查钢丝绳是否存在变形、扭结、断丝、破损现象，钢丝绳接头连接是否牢固，极限设备使用过程中严禁用手触摸钢丝绳，避免发生事故。保证施工用电安全，落实“一机一闸、一漏一箱”，设置专人负责大功率机械设备用电管理，施工现场的临时用电应符合规范要求。

4 结语

公路大深坑地基常用强夯法、碎石桩法进行回填处理。在案例项目大深坑的处理过程中，本文针对强夯和碎石桩施工的过程，聚焦吊机、桩机等大型机械设备，分析了主要危险源及其产生的原因。本文总结了前期准备工作和现场管理工作的安全管理办法，以期为同类工程安全管理提供经验借鉴。