水利工程安全隱患及影響水利工程施工安全的因素研究

1 引言

作為利國利民的基礎工程， 水利工程需要發(fā)揮水資源調配、 防洪排澇等功能， 工程建設水平事關人民的生命財產(chǎn)安全。 但水利工程建設受各種復雜因素的影響，容易遺留安全隱患，給工程使用帶來較大安全威脅。 本文從工程實踐出發(fā)對安全隱患及影響因素展開分析，提出有效的安全施工技術，對提高水利工程建設的安全性具有重要意義。

2 項目概況

某堤防護岸工程位于甘肅省，施工內容包含護岸工程、道路施工等， 護岸總長4.2 km， 需要在河道沿線岸坡上鋪筑長9.8 km 的人行道。 在水利工程中，堤防護岸需要發(fā)揮防洪排澇作用，要求選擇最優(yōu)護岸技術，降低堤岸受到的水流沖擊侵蝕影響，保障工程質量和安全。

3 工程安全隱患及影響施工安全的因素

3.1 安全隱患

堤防護岸施工安全問題主要考慮潰壩災害， 具體包含管涌破壞和軟弱壩基兩種情形。 首先，管涌破壞。 壩體土料受流體滲透力影響發(fā)生滲透變形，其中無黏性、大顆粒土壤將被流水帶走，形成大的孔隙，加速滲漏，向源頭侵蝕構成管狀通道，引發(fā)壩體失穩(wěn)、坍塌等破壞。 本工程位于黃河上游，結合河道年內洪水特性展開分析可知，河道在每年6~10 月間出現(xiàn)年最大流量，夏季伴有暴雨發(fā)生，出現(xiàn)次數(shù)較多，但量級不大。堤防護岸堤腳長期受河水沖刷，河岸容易出現(xiàn)不穩(wěn)和破壞問題，如在汛期河道水位較高，邊坡將出現(xiàn)裂縫、孔洞等，引發(fā)決堤風險。 其次，工程局部存在軟弱壩基。 土質顆粒間含水量較高且孔隙率較大，抗壓能力較差，流動性較強，如果承受上部荷載容易發(fā)生不均勻沉降， 引發(fā)周圍路基失穩(wěn)問題。 從工程地質條件來看，表層巖性為路基雜填土、砂卵礫石、回填碎石土，厚度為3.1~5.2 m，下層為洪積粉細砂、沙壤土，厚度為1.5~3.5 m，下部為全新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石層， 地下水埋深為1.5~3.5 m。受水文地質條件影響，沿線河岸的堤防、干砌石等防洪設施局部存在沉降、拉裂變形等現(xiàn)象。

3.2 影響施工安全的因素

結合工程水文地質等情況進行分析， 堤防護岸工程施工存在一定安全風險，需要通過做好堤基處理、堤防填筑等措施避免出現(xiàn)結構性破壞，保證水利工程施工取得理想效果。 但工程涉及多個施工環(huán)節(jié)，施工過程復雜，因此，施工安全將受到多重因素影響。

首先，工程施工步驟繁雜，需要經(jīng)歷施工測量、土體開挖、堤基整平、提防填筑等工序，在工程線路較長的情況下，多工種、多班組將在現(xiàn)場進行交叉作業(yè)，導致人員、機械、物資等頻繁進出，一旦人員操作不當將引發(fā)安全事故。 如在土石方開挖期間，人員隨意利用大型機械進行作業(yè)，未嚴格按照交通管理要求限制機械進出，將引發(fā)邊坡失穩(wěn)、土方坍塌、交通事故等安全事件。

其次，施工現(xiàn)場使用的物料較多，如鋼筋、混凝土等材料和各種工器具、燃料、成品等，未能得到科學管理也將引發(fā)安全威脅。 如在混凝土施工期間，使用的水泥、鋼筋等原材料發(fā)生受潮、 碰撞受損等情況， 投入使用后將導致堤壩承載力下降，給工程施工帶來較大危險性。

最后，水利工程施工將受到周圍環(huán)境、突發(fā)狀況等因素的影響，如惡劣天氣、工藝缺陷等，未提前做好施工組織安排和做好施工方案審核， 導致施工過程中出現(xiàn)安全操作規(guī)章不完善、現(xiàn)場安全防護不到位等問題，最終給工程帶來較大危害。

4 水利工程安全施工技術分析

4.1 土方開挖

按照工程施工流程， 在土方開挖前應確定河道上下游局部護坡情況，通過堤壩監(jiān)測、施工測量全面掌握河道深度等信息，精準確認拋石沖距。 考慮施工安全問題，應避開汛期和惡劣天氣作業(yè)，降低人員對投拋區(qū)水速、水深等進行實地測量時的安全風險。 開挖較深時，為避免出現(xiàn)邊坡滑坡、坍塌等安全事故，提前編制專項施工方案，提出深基坑支護等有效安全技術措施，并通過設置安全支撐設施保證機械和人員作業(yè)安全[1]。土方開挖同樣應避免雨天， 在作業(yè)前需要對各種安全支撐和防護設施進行檢查，保證符合施工要求。 工程開挖面積較大，在分區(qū)施工時為避免大型機械設備發(fā)生故障給相鄰區(qū)域人員、設備帶來傷害，設置施工圍擋加強安全防護，如圖1 所示。與此同時， 設置鋼支撐避免吊車等設備因缺少支撐而慢慢滑落至坑內。 考慮到工程施工周期較長，期間將出現(xiàn)降水情況，為避免邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)問題，土方開挖期間需進行實時監(jiān)測，確認坡度可以達到設計要求， 并結合土質變化確定是否采取保護措施，以防出現(xiàn)基坑坍塌等安全事故。

圖1 土方開挖安全防護技術

4.2 堤基處理

為保證堤壩穩(wěn)定性，應做好堤基處理，確保施工安全。 結合工程施工圖紙和基礎處理方案進行安全技術交底， 確保項目經(jīng)理、安全員、施工員等人員了解并掌握施工方案。 發(fā)現(xiàn)工程局部存在軟弱壩基后及時上報， 嚴格按照施工方案進行清理，保證落實安全技術措施。具體來講，就是按照300~500 mm邊線對壩基進行清理，將其中灰塵和雜草等雜物清理干凈，確認基礎邊線50 cm 范圍內不存在雜物，并將清理的土運輸?shù)街付ǖ攸c進行統(tǒng)一處理[2]。 對土體進行整平期間，需要做到逐層夯實，確保土壤干密度符合施工標準。 局部位置地下水位較高，土壤黏性大，在強夯作業(yè)前為避免出現(xiàn)失穩(wěn)情況，按規(guī)定在表面鋪設厚50~200 cm 砂礫或碎石墊層，保證人員作業(yè)安全。針對局部土體承載力不足的問題， 可以通過鋪設土工布對深層軟土進行處理，通過發(fā)揮土工織物作用增強土體適用性、密實度等，有效提升土體抗拉能力和承載性能，避免后期出現(xiàn)不均勻沉降情況。 此外，要求現(xiàn)場人員佩戴安全帽等防護用品，退到安全線以外，同時加強周圍土壤沉降變形監(jiān)測。 在現(xiàn)場施工期間，發(fā)現(xiàn)局部沉降情況，需要及時通知技術負責人，結合實際情況做好強夯參數(shù)調整，以免引發(fā)安全事故。

4.3 堤防填筑

在堤防填筑施工期間，建設枯水平臺進行人工拋石。 圖2為工程堤防填筑施工示意圖。 為保證施工安全，需要嚴格按照順序由上游向下依次分段、分層施工，要求通過局部修正保證拋石面平整，以免出現(xiàn)結構不穩(wěn)問題。 提前確定拋石區(qū)位置和開展投拋試驗，應加強現(xiàn)場管控，劃定危險區(qū)并設置圍擋、提示標語等，由專門負責人進行定崗定位管理，確保及時發(fā)現(xiàn)和消除現(xiàn)場安全隱患。 面向施工人員，需要提前進行安全培訓，確認人員掌握施工危險源位置和了解安全隱患， 嚴格按照施工技術方案和安全管理規(guī)定作業(yè)。

圖2 堤防填筑施工示意圖

按照由低到高方式進行土方回填施工， 回填土強度不足將導致堤壩承載力不足，給工程留下安全隱患。 因此，在回填階段應選擇黏性大的土壤，禁止使用軟土和彈簧土，以免影響堤基質量。 根據(jù)壓實機具種類，需要對鋪料厚度等參數(shù)進行調整，如表1 所示。

表1 不同壓實方式下鋪料厚和土塊直徑限制

通過試驗段方式， 可以確定分層回填厚度為200 mm，采用平碾機具和自卸汽車等進行攤鋪，應加強坡度、覆土厚的檢查控制，按照表2 回填施工技術標準作業(yè)，避免因單層回填過厚而引發(fā)邊坡滑移事故，帶來安全風險。 按照每段500 mm 間隔劃分施工單元，對各單元進行鋪料前，通過碾壓試驗確認土料含水量，確認偏差在-2%~3%，黏粒含量偏差不超20%，有機質含量偏差不超5%，通過嚴控物料質量防止結構出現(xiàn)失穩(wěn)事故。 使用壓力機對土料進行分層壓實，提前通過試驗確認機械噸位、碾壓次數(shù)等，將搭接位置寬度控制在0.5 m 以上，土體含水率控制在1%~3%， 通過加強施工質量管理提升工程安全性[3]。

表2 堤防回填施工技術標準

4.4 護岸施工

利用混凝土進行護岸澆筑，為消除安全隱患，需嚴控混凝土施工質量。 在保證水泥、砂石等原材料質量合格的基礎上，嚴格按照配比進行混凝土拌制， 通過抽樣送檢方式確保混凝土使用性能符合要求。 在混凝土澆筑期間，按照技術規(guī)程和施工要求作業(yè)，確認澆筑高度、振搗時間等參數(shù)符合要求。 為消除人員因素帶來的影響，施工過程中加強現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為立即制止，通過指導人員規(guī)范作業(yè)消除安全隱患。 此外，建立施工安全檔案對安全交底材料、安全檢查記錄、安全教育記錄等資料進行收集、歸檔，督促安全主管部門加強施工現(xiàn)場人員行為監(jiān)督，確保人員在用水、用電等過程中采取必要安全防護措施，有效降低安全事故發(fā)生概率，保證現(xiàn)場施工安全。

5 結語