人工挖孔桩安全施工方案.docx
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人工挖孔桩安全施工方案
人工挖孔桩安全专项施工方案
一、工程概况
1.1工程简介
**至**高速公路**至**段第二合同段,左线施工里程为：
ZK26+005～ZK47+845，全长21.84km,右线施工里程为：
K25+965～K47+860,全长21.89km。
路线均位于云南**县境内，起于**镇，经**镇至**镇，途径三镇八个行政村。
主要技术指标为高速公路，设计时速80Km/h，双向4车道。
标段内桥梁单线总长8.336Km，占19.12%,左右幅共32座桥梁，其中特大桥1794m/2座，大桥6219.84m/25座，中桥322.12m/5座。
特殊结构物1座：
（100+180+100）m连续刚构桥。
根据现场实际情况考虑工程范围不能采取机械成孔或无地下水，地下水较少的桩基础施工，均采用人工挖孔成孔灌注砼桩施工工艺，桩径2.2m、2.0m、1.9m、1.8m、1.7m、1.6m、1.5m、1.4m，具体桩基数量表如表1-1桩基工程数量表。
桩基混凝土采用集中拌和，罐车运至现场直接浇筑。
采用超声波方法检测。
表1-1桩基工程数量表
型号
Φ1.4
（根/m）
Φ1.5
（根/m）
Φ1.6
（根/m）
Φ1.7
（根/m）
Φ1.8
（根/m）
Φ1.9（
根/m）
Φ2.0
（根/m）
Φ2.2
（根/m）
数量
66/1320
256/5168
160/3616
10/200
70/1400
14/280
120/2400
36/720
总量
总长15104m
混凝土33501.6m3
1.2水文地质条件
1.2.1地形地貌
本合同段位于**县**镇、**镇境内，地形切割较大，高程1200-2000m，相对高差500-700m。
出露地层岩性主要为二叠系（P）～三叠系（T）的砂岩、泥岩、页岩等非可溶岩。
山体总体走势与构造线基本一致，呈近北东向，地势起伏较大，斜坡较陡，局部地段见陡崖，上坡植被发育，水土流失严重。
1.2.2工程地质
据区域地质资料和沿线调查，路线区出露地层有：
第四系全新统（Q4）松散堆积层、三叠系（T）、二叠系（P）、奥陶系（O），出露地层不全，缺失较多。
本项目穿行于山区与河谷之中，地形地质条件复杂，各种不良地质发育。
经调查本路线段不良地质主要有：
滑坡、危岩、崩坍、岩堆、泥石流和岩溶等。
滑坡：
集中分布于牛场镇和坪上镇河谷岸坡地带；围岩落石、崩塌、岩堆：
主要分布在牛场河谷两岸（K34+200-K36段）；泥石流：
坪上隧道进洞口段（K35+500-K36+000）顺沟谷穿行，该沟谷具有发生泥石流的条件；岩溶：
大致分布于本标段的标尾位置，里程为K47+100-K47+860。
1.2.3水文地质
本合同段处于**县境内，属于亚热带高原季风气候，近十年平均气温11.3℃，最冷月平均气温1.2℃，最热月平均气温20.5℃，最高气温为33.4℃，最低气温为-11.9℃，霜雪期较长。
平均降雨量为913.4mm；历年平均雨日数130天，历年平均蒸发量1154.3mm。
该区由于长时间高频率降雨，气候变化大，对地质灾害的发生起着重要的促进作用。
项目区域地表水系较发育，呈树枝状分布，路线经过区所跨河流均属小型河流或冲沟。
区内西部分布的大水沟（牛场河）、坪上河（铜厂沟）属于金沙江支流—白水江水系。
二、编制说明
2.1编制依据
《**至泸州高速公路彝良至**段桥梁施工设计图（送审稿）》；
《云南省高速公路施工标准化实施要点》；
《云南省公路施工安全生产管理指南》
《公路桥涵施工技术规范》（JTG_TF50-2011）
《公路工程施工安全技术规程》（JTGF90—2015）
《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ-46-2005）
2.2编制目的
为了贯彻落实“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，规范人工挖孔桩现场施工安全管理，有效防止因人工挖孔“三违”作业引发安全事故，最大限度的避免安全事故造成的人身伤亡和财产损失，切实保障员工生命安全和社会安定，特制定本方案。
2.3适用范围
本专项方案仅适用于**高速公路*标段桥梁人工挖孔桩施工。
三、施工方法
3.1钢筋混凝土锁口施工、孔口围护
确定桩位后，在孔口四周用2mm钢板为模，浇筑厚30cm、深130cm的C30砼锁口井圈，露出地面30cm，防止地表水或杂物掉进孔内。
在锁口外1m位置上设置防护栏，护栏立柱采用钢管，并设置安全警示标志。
3.2设置护桩
锁口顶通过测量准确设置四个控制点，以钉子做标记，通过这四个控制点校核孔中心位置和垂直度。
3.3卷扬机架设
出渣采用卷扬机，由于该设备比较轻，故施工前必须在尾部加以配重，对各个材料焊接饱满程度进行检查。
配重下的平台浇筑混凝土找平，不得用石头堆码。
同时对该设备的自身运转情况进行全方位检查，排除各种安全隐患。
钢板桶的吊环吊耳采用ф20圆钢，吊耳的焊缝长度不得小于10cm，并采用双面焊。
卷扬机钢丝绳采用6*19、直径6.2mm。
卷扬机必须设有限位器、防脱钩器等装置，并且自刹系统良好。
本项工程挖孔所使用起重的工具有：
卷扬机、钢丝绳、铁吊桶等。
为了避免在施工过程中发生高处坠落、倾覆等事故，特进行以下验算，确保安全。
（1）钢丝绳容许拉力计算
根据作业队施工工作实际及吊桶承载力，吊桶出土的允许最大重量为100KG（含吊桶重量），即1000N。
卷扬机采用6×19类公称抗拉强度1400N/mm2、直径为6.2mm的钢丝绳作业。
钢丝绳允许承受的最大拉力是有一定限度的,超过这个限度,钢丝绳就会被破坏或拉断,因此在工作中需对钢丝绳的受力进行计算。
钢丝绳允许拉力按下列公式计算：
（《建筑施工手册》）
[Fg]＝αFg/K
式中[Fg]——钢丝绳的允许拉力（KN）；
Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和，（KN）按表3-16×19钢丝绳的主要数据取用；
α——换算系数，按表3-2钢丝绳破断拉力换算系数取用；
K——钢丝绳的安全系数，按表3-3钢丝绳的安全系数取用。
表3-16×19钢丝绳的主要数据
直径
钢丝总
断面积
参考
重量
钢丝绳公称抗拉强度（N/mm2）
钢丝绳
钢丝
1400
1550
1700
1850
2000
钢丝破断拉力总和
（mm）
（mm2）
（kg/100m）
（KN）不小于
6.2
0.4
14.32
13.53
20.0
22.1
24.3
26.4
28.6
7.7
0.5
22.37
21.14
31.3
34.6
38.0
41.3
44.7
9.3
0.6
32.22
30.45
45.1
49.9
54.7
59.6
64.4
11.0
0.7
43.85
41.44
61.3
67.9
74.5
81.1
87.7
12.5
0.8
57.27
54.12
80.1
88.7
97.3
105.5
114.5
14.0
0.9
72.49
68.50
101.0
112.0
123.0
134.0
144.5
15.5
1.0
89.49
84.57
125.0
138.5
152.0
165.5
178.5
17.0
1.1
103.28
102.3
151.5
167.5
184.0
200.0
216.5
18.5
1.2
128.87
121.8
180.0
199.5
219.0
238.0
257.5
20.0
1.3
151.24
142.9
211.5
234.0
257.0
279.5
302.0
21.5
1.4
175.40
165.8
245.5
271.5
298.0
324.0
350.5
23.0
1.5
201.35
190.3
281.5
312.0
342.0
372.0
402.5
24.5
1.6
229.09
216.5
320.5
355.0
389.0
423.5
458.0
26.0
1.7
258.63
244.4
362.0
400.5
439.5
478.0
517.0
28.0
1.8
289.95
274.0
405.5
449.0
492.5
536.0
579.5
31.0
2.0
357.96
338.3
501.0
554.5
608.5
662.0
715.5
34.0
2.2
433.13
409.3
306.0
671.0
736.0
801.0
37.0
2.4
515.46
487.1
721.5
798.5
876.0
953.5
40.0
2.6
604.95
571.7
846.5
937.5
1025
1115
43.0
2.8
701.60
663.0
982.0
1085
1190
1295
46.0
3.0
805.41
761.1
1125
1245
1365
1490
注：
表中，粗线左侧，可供应光面或镀锌钢丝绳，右侧只供应光面钢丝绳。
表3-2钢丝绳破断拉力换算系数
钢丝绳结构
换算系数
6×19
0.85
6×37
0.82
6×61
0.80
表3-3钢丝绳的安全系数
用途
安全系数
用途
安全系数
作缆风
3.5
作吊索、无弯曲时
6~7
用于手动起重设备
4.5
作捆绑吊索
8~10
用于机动起重设备
5~6
用于载人的升降机
14
根据以上公式可得：
[Fg]=0.85×20÷6=2.83KN＞1000N
故挖孔桩施工卷扬机采用6.2mm直径6×19类公称抗拉强度1400N/mm2钢丝绳是安全的。
在使用过程中应经常检查钢丝绳完好情况，如有断丝、磨损应进行报废处理。
（2）卷扬机的抗倾覆力
为了保障挖孔桩施工中卷扬机不发生倾覆事故，在实际操作中我们采取用砂石包配重的方法保持卷扬机两端平衡。
卷扬机工作原理如下简图。
在实际操作中，卷扬机通过定滑轮改变方向从桩孔中提升渣土。
根据现场实际情况及能量守恒原理，卷扬机的受力情况即为实际重量（100Kg）。
为了保障卷扬机在使用过程中不发生倾覆，根据实际情况取2的保障系数即，实际配重为：
100×2=200Kg。
因此，在实际操作中只需配重200Kg（卷扬机自重忽略不计）卷扬机就不会发生倾覆事故。
3.4挖孔及护壁
（1）挖孔
挖孔通过土层时，采用人工开挖，通过硬度较大的岩层时，采用浅眼松动爆破法，辅以人工清渣进行。
采用毫秒微差爆破法，采取先中间后周边的浅孔松动爆破，孔内爆破后应先通风排烟15min并经检查无有害气体后，施工人员方可以进入孔内清渣，并进行修边处理。
挖孔过程中要经常引用护桩检查桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾斜情况，如有偏差应随时纠正。
为安全起见，挖深超过10m时,要用鼓风机连续向孔内送风,使孔内空气质量达到工作标准，以保证施工人员身体健康。
风管口要求距孔底2m左右,孔内照明采用防爆灯泡,灯炮离孔底2m。
孔内操作人员利用安全软爬梯上下作业，每个孔内放一安全绳至孔底，孔口捆绑于爬梯预埋件上。
施工过程中，孔下作业人员每隔2小时需出孔休息15min或轮班下孔作业。
出渣采用卷扬机吊运至井口，手推车运土至距离孔口2m以外的弃土场。
每次孔内爆破后，应先通风排烟15min并经检查无有害气体后，施工人员方能下井作业。
孔桩开挖一定深度后，为保证孔内作业人员的安全，在桩孔附近安装通风设备，向孔内通风。
工人连续作业时间不宜超过2h。
相邻两孔一边浇筑时候，另外一边严禁开挖作业。
随进度做好地质记录，保存土质样品。
（2）护壁
锁口以下护壁采用现浇砼“梯套”护壁施工工艺。
井孔每下挖1.0m即浇注一次，一直浇注至孔底，砼标号与桩身相同，厚度为10cm,混凝土采用搅拌站集中搅拌，用混凝土罐车直接运输至现场,再用人工送至吊斗内，通过卷扬机下放到井内，再由人工送入模内。
护模采用自制的简易模板。
模板采用2mm厚钢板卷曲成上小下大的圆台形，内设加劲箍，高度为1.0m。
浇注砼时护模下口用木桩卡紧，上设置一道[8圈顶紧；钢圈由两半圆圈组成，不另设支撑。
砼浇注必须用振捣棒振捣密实。
孔桩挖掘与护壁两道工序要连续作业，不宜中途停顿以防止塌孔。
混凝土强度达到2.5MPa后方可拆模。
人工挖孔桩护壁结构如图3-2人工挖孔桩护壁结构图所示。
3.5孔内排水
人工挖孔桩采取分段开挖,每段高度1米，地质条件不好时根据情况开挖高度改为0.5米。
在地下水位以下施工时,要及时用吊桶将泥水吊出,当遇大量渗水时,在孔底一侧挖集水坑,用潜水泵将水排出，并立即浇筑混凝土护壁。
孔壁呈现点状涌水时，可以在护壁浇筑混凝土前设置排水管引出，人员撤出至地面并报工程管理部处置。
图3-2人工挖孔桩护壁结构图（单位：
cm）
3.6石质孔段开挖方法
孔内遇到岩层时，采用风镐挖除，用风镐凿岩至设计深度。
遇到硬岩，风镐不能施工时，采用浅埋松动小爆破，用20型高压风钻竖向钻炮眼，炮眼直径32mm～42mm。
炮眼的数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。
孔内爆破采用电引起爆，严格控制炸药用量，且不要封堵炮眼口，避免封堵后爆破威力过大而震坍桩孔护壁。
对于软岩石炮眼深度不超过80cm，硬岩石不超过50cm，最后30cm范围采用风镐开挖。
按照炮眼设计图确定的装药量自上而下分片分组进行，雷管对号安设，要定人、定位、定段别，不得乱装药。
由于采用多炮孔爆破，每孔装药孔深的1/3左右，并依据爆破效果作适当调整。
3.7桩基爆破参数
桩基入岩爆破参数应根据所爆破的孔桩直径、岩石的物理力学性能、岩石的风化程度、岩石的结构组分、内聚力、裂隙性、特别是岩石的变形性及其动力特性以及所用炸药的性能来确定。
（1）单位用药量系数
孔桩入岩爆破的岩石为中风化孔桩直径为1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m和2.2m，周边对所爆破岩石的约束力大。
根据孔桩工程入岩的爆破参数类比、修正，得出单位用药量系数K如表3-4各类岩层单位炸药用量表所示：
表3-4各类岩层单位炸药用量表
岩石类别
强-中风化
中风化
中-微风化
微风化
岩石坚固系数（f）
4～6
6～7
7～8
8～10
单位炸药用量K（kg/m³）
1.2～1.6
1.6～2
2～2.4
2.4～3
（2）炮眼间距
孔桩入岩采用手持式气动凿岩机钻眼，炮眼直径d=32～42mm，炮眼间距a=（15～20）d即a=500～800mm。
（3）炮眼深度与循环进尺
在小直径孔桩入岩爆破中，岩石的周边夹制力大，炮眼利用率低。
一般炮眼深度L取孔桩直径D的0.6-0.8倍。
其中掏槽眼应比周边眼加深100～200mm。
本标段常见孔径的炮眼深度取值如下表，其它桩基孔径以此类推，如表3-5各孔径桩基炮眼深度取值表所示：
表3-5各孔径桩基炮眼深度取值表
孔径类型
D140
D150
D160
D170
D180
D190
D220
炮眼深度（cm）
84～112
90～120
96～128
102～136
108～144
114～152
132～176
爆破炮眼利用率η一般可以达到85-95%，则循环进尺Lˊ=ηL。
例如本标段孔径为1.8m的循环进尺为108-128cm,孔径为1.5m的循环进尺为78-108cm。
（4）炮眼布置
在小直径孔桩爆破中，工作面通常按掏槽眼4个，周边眼7-13个。
其中掏槽眼按照锥形布置，倾角10°～15°；周边眼多用垂直眼，距孔桩护壁100-200mm均匀布置，但遇上有扩大头的孔桩，则周边应比扩大头倾角小5-10°，以保证扩大头围岩的稳定性及避免超挖。
每循环进尺所需用药量
Q=πKLD2/4
式中：
Q——每循环进尺用药量（g）
K——单位用药量系数（g/m3）
D——孔桩掘进直径（m）
L——炮眼的平均深度（m）
根据设计地质分层图本标段主要以强风化和中风化岩石为主。
根据不同的桩径采用不同的爆破用药量，以桩径1.8m挖孔桩（含护壁）为例：
炮眼深度L=1m，孔径为32~42mm，掏槽眼按菱形布置，辅助眼及周边眼按圆形布置，孔距为0.35m，排距为0.4m。
炮眼数N=16（掏槽眼4个，周边眼12个）。
强~中风化层每循环进尺炸药用量：
Q=πKLD2/4=3.14×1400×1×1.82/4=3560.76（g）
取单位体积的炸药用量K=1400g：
单孔装药量q=Q/N=222.55g
在单次循环进尺总药量不变的情况下掏槽眼桩药量比周边眼装药量多20%。
②弱风化层的每循环进尺炸药用量
Q=πKLD2/4=3.14×1800×1×1.82/4=4578.12（g）
取单位体积的炸药用量K=1800g：
单孔装药量q=Q/N=286.13g
在单次循环进尺总药量不变的情况下掏槽眼桩药量比周边眼装药量多20%。
装药量的分配
以φ1.8直径孔桩，地质为中风化岩层环境为例，一般情况下，掏槽眼的药量qt比周边眼药量qb多装20-25%qt=（1.2～1.25）q；qb=（0.85～0.95）q
式中qt——掏槽眼装药量（g）；qt=（1.2～1.25）×222.55g=267.06g～278.19g
qb——周边眼装药量（g）。
qb=（0.85～0.95）×222.55g=189.17g～211.42g
挖孔桩控制爆破设计装药参数见表3-6挖孔桩控制爆破设计装药参数表：
取qt=270g=0.27kg，qb=200g=0.2kg。
（5）爆破飞石距离计算及爆破安全警戒线设置
飞石安全距离计算：
R=20KAn²W
式中：
R——飞石距离.米
KA——安全系数.1.5
n——爆破作用指数.1.0
W——最小抵抗线0.90米
这样，飞石的最大距离为：
R=20×1.5×1.0²×0.90=27米
从计算结果可知，飞石只能稍出井口，经过钢筋网覆盖后，飞石完成可以控制在井内。
为确保孔桩爆破人员安全，现场我项目部按照相关爆破安全规程要求设置警戒线100米以上，距离地面3米以内的开口炮安全距离设置为300米。
表3-6挖孔桩控制爆破设计装药参数表
编号
炮孔名称
深度
孔数
毫秒雷管
单孔
装药
小计
药量
装药结构
M
个
段
枚
Kg
Kg
1
中心空眼
1.0
1
1
1
不装药
2
掏槽眼qt
1.2
4
3
4
0.27
1.08
连续装药
3
周边眼qb
1.0
12
9
11
0.2
2.2
连续装药
4
合计
17
16
3.28
开挖断面：
2.55㎡，计进尺1.0m，爆破石方2.55m³，总装药量3.28kg，炸药单耗1.28kg/m³。
说明：
①炸药炸药使用专用控制爆破乳化炸药圈直径φ32mm。
雷管采用塑料导爆管毫秒延期导爆管雷管。
②本设计参数适用于次坚石、坚石。
③在施工过程中可根据实际地质条件及爆破效果对爆破设计参数作适当的调整。
3.8出渣
出渣采用卷扬机吊运至井口，手推车运土至距离孔口2m以外的弃土场集中堆放，中风化和弱风化岩的出渣可用于施工便道的维修。
出渣时孔内人员与孔外人员用对讲机呼应，同时出渣桶内的渣样不宜过满，一般装至桶壁高的4/5即可，在桶内壁4/5高的位置用红油漆作记号。
施工人员出孔离开或下班前应用钢筋网孔盖覆盖，并用条形锁与孔口预埋锁扣上锁，避免非工作人员擅自挪移。
四、工程危险源辨识及其危害分析
本标段桩基人工挖孔施工主要危险源有：
坠落、起吊设备、爆破、坍塌、触电、窒息或中毒等。
4.1坠落
4.1.1人员坠落
人工挖孔作业，属于井下作业，在施工过程中或当班作业结束后，稍有不慎，极易造成人员坠落事故。
因此，在施工过程中及当班作业结束后，应采取有效措施防止人员坠落。
造成人员坠落事故的具体原因主要有：
作业人员上下井过程中，起吊设备不牢靠，起吊钢丝绳突然断裂；上下井作业人员麻痹大意，没有系安全带；当班作业结束后，井盖没有盖，经过孔口的行人踏空；有井盖，但井盖质量差。
因此，在挖孔作业前必须进行安全技术交底及安全培训工作，并履行完善签字手续，施工中必须戴好安全帽、系好安全带。
4.1.2物件坠落
除了防止人员坠落外还应防止地面石块及杂物、吊桶等物件的坠落，井下作业物件坠落的具体原因主要有：
起吊钢丝绳突然断裂，吊桶坠落；吊桶与钢丝绳连接部不牢靠，吊桶承重后脱落下坠；提升过程中，桶内装土石太多，超出桶口边沿，石块坠落；挖孔弃土弃石在孔口堆积太高或离孔口太近；孔口砼护壁没有高出原地面30cm,孔口四周没有防护网，物件直接滚落入井中。
在施工中严格遵守操作规程，人员上下孔时采用爬梯，严禁乘坐吊桶，施工前孔口护壁必须高出孔口30cm以上。
4.2起吊设备
本段人工挖孔机电设备主要是电控提升设备，提升设备主要由钢支架、底座、滑轮组、电动机、制动装置、钢丝绳、吊桶等组成。
施工时可能会因为设备漏电、触电、制动失灵、提升设备故障、起吊设备配重不合理、操作不当等引起的起吊设备烧毁、坠落、倾翻、损坏、事故伤人等。
施工中必须加强机械设备的维修与保养工作。
4.3爆破
本工程因人工挖孔过程中要穿越岩层，不可避免要进行爆破作业，爆破采用浅孔爆破。
因在作业过程中，爆破作业人员违反爆破作业安全操作规程，警戒信号不明确、人员没有撤出到安全距离以外、爆破药量控制不当、爆破后立即下井作业等极易造成人员伤亡、损害作业人员身心健康、抛石伤人等事故。
所以在施工中必须指派专人监管，爆破时必须加强警戒，爆破完毕通风后再进行井下作业。
4.4坍塌
孔壁没有护壁设施，或未按土质情况采取防流沙、涌泥措施，孔壁坍塌，掩埋孔底作业人员。
4.5触电
人工挖孔配备的施工机具中有部分电动机具和照明设施，因漏电造成作业人员触电。
4.6窒息或中毒
标准空气中氧气量的体积比为20.95%。
体积比低于18%时为缺氧，此时人有疲劳感，注意力减退，动作极易失误。
空气中氧气体积比低于12%时，为严重缺氧，此时人有头痛、恶心、眼花、呕吐，甚至丧失意识、言行不能自主的症状。
空气中氧气的体积比低于6%时，为致命缺氧，此时人心跳微弱，血压大幅度下降，抢救不及时，就会因停止呼吸和心跳而死亡。
孔内还常常伴有某些有毒有害气体或惰性气体，人体因缺氧而窒息，吸入有毒有害气体会引起中毒缺氧，造成窒息，甚至瞬间死亡。
五、施工安全技术保障措施
5.1预防高处坠落的措施
5.1.1在工程施工前对所从事高处作业的人员进行安全基本知识，安全注意事项等安全技术交底。
5.1.2施工作业人员进场后，按不同层次（项目部、分部、班组）进行三级教育工作。
5.1.3凡患有高血压、心脏病及年龄超过60岁的人员，严禁参加挖孔作业工作。
5.1.4挖孔桩井口在不施工时必须覆盖，防止发生坠落事故，邻近路边的挖空桩必须设围栏，夜间停止作业时必须设安全警示灯，防止路人和车辆坠入孔内。
5.1.5为保证防护措施能真正起到应有的防护作用，除在具体实施过程中由项目负责人、安全专职人员及相关作用班组长，对防护设施进行必要的监督制作过程和验收外，还应按规定要求每周进行
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