泥浆护壁成孔灌注桩施工安全风险分析与预防措施

一、引言

随着城市建设向深层地下空间发展，泥浆护壁成孔灌注桩因其适应复杂地质条件的优势被广泛应用。该工艺通过泥浆的静水压力平衡地层压力，在孔壁形成泥皮实现临时支护，但施工过程涉及多工序交叉作业，风险因素复杂多样。四川省《旋挖成孔灌注桩施工安全技术规程》(DBJ51/T 022-2013) 指出，近年桩基施工事故中，38% 源于孔壁坍塌， 27% 为吊装事故， 19% 涉及有毒气体中毒。传统依赖经验的管理模式已难以应对现代工程的安全需求，因此系统分析施工风险并制定针对性预防措施具有重要现实意义。

二、施工主要安全风险分析

（一）成孔阶段孔壁失稳风险

孔壁坍塌是成孔阶段最常见的恶性事故，主要诱因包括泥浆性能不达标与钻进参数失控。当泥浆比重低于1.1 或黏度小于 18s 时，无法形成有效护壁压力，在松散地层中易引发坍塌。施工数据显示，钻头提升速度超过 0.6m/s 时，孔内产生的负压会破坏泥皮完整性，导致孔壁失稳概率增加 3 倍。此外，护筒埋设深度不足（低于地面 0.3m）或泥浆液面波动过大，也会降低水头压力的稳定性。

（二）钢筋笼吊装机械伤害风险

钢筋笼吊装作业存在多重危险源，设备故障方面，钢丝绳断丝超标（超过允许最大断丝量）和吊钩保险装置失效占事故原因的 42% ；操作层面，无证吊装、指挥信号混乱及未执行试吊程序（吊离地面 20-50cm 检查）是主要隐患。环境因素中，六级以上大风天气仍强行作业的案例占吊装事故总数的 17% ，而地基不均匀沉降导致起重机倾覆的事故也时有发生。

（三）混凝土浇筑设备故障风险

混凝土灌注阶段的风险集中于设备失效与工艺缺陷。混凝土泵管堵塞会导致压力骤升，可能引发管道爆裂；搅拌机维护不当则会造成混凝土离析，影响桩身质量。统计显示，未配备备用电机的工程在设备故障时，处理时间平均延长 2.3 小时，增加了孔内塌方风险。此外，清孔不彻底（沉渣厚度超过 10cm）会导致钢筋笼上浮，进一步加剧施工危险。

（四）泥浆处理中毒风险

泥浆在循环过程中可能产生硫化氢等有毒气体，尤其在富有机质地层中。当空气中硫化氢浓度达到 20PPM时，会引发人员中毒；超过 100PPM 则危及生命。清理泥浆罐时，因氧气不足导致的窒息事故占密闭空间伤害的 31%，而违规未使用气体检测仪是主要管理漏洞。

三、安全预防措施

1.孔壁稳定性控制技术上：泥浆性能动态管理与钻进参数优化。严格控制泥浆比重在 1.1-1.5、黏度 18-28s、含砂率 ⩽4% ，通过采用膨润土添加剂改善泥皮质量；安装泥浆液面自动监测系统，确保护筒内液面高于地下水位 1.5m 以上。同时优化钻进参数，提钻速度不超过 0.6m/s ，下降速度 ⩽0.8m/s ；在松散地层采用减压钻进，单次钻进深度控制在 2m 以内；配备自动记录仪实时监控钻压与转速，出现超标情况自动报警。

2.吊装作业安全管理:设备管控与流程规范。执行 "日检 + 周检" 制度，重点检查钢丝绳断丝量、吊钩保险及支腿受力情况，维护记录存档备查；同时实施 "三级许可" 制度（技术部验算、安全员检查、项目经理审批），吊装前进行安全交底并划定警戒区。此外，遇六级以上大风或能见度不足时，立即停止作业并固定钢筋笼。

3.浇筑设备应急保障：建立设备 "双机备份" 机制，混凝土泵与搅拌机均配备备用设备，关键部件（如泵管、电机）储备量满足 2 次更换需求。制定故障应急处置流程，明确堵管处理的压力释放程序，定期组织演练确保30 分钟内恢复作业。灌注前二次清孔，确保沉渣厚度≤5cm（端承桩）或≤10cm（摩擦桩）。

4.有毒气体防护体系：监测与防护措施。在泥浆池、循环罐等区域设置硫化氢传感器，实时监测浓度并联动报警装置，一旦超标自动启动通风系统；同时，为作业人员配备正压式呼吸器，进入泥浆罐前需检测氧气含量（ (⩾19.5%) ，严格执行 “双人监护” 制度，单次作业时间不得超过 30 分钟。

四、预防措施的可行性与预期效果分析

（一）可行性分析

技术与经济可行性：本文提出的泥浆性能控制标准（比重 1.1-1.5、黏度 18-28s）符合《旋挖成孔灌注桩施工安全技术规程》（DBJ51/T 022-2013）要求，且国内膨润土添加剂、泥浆液面监测仪等设备技术成熟，采购渠道畅通；吊装 “三级许可” 制度及气体检测设备的应用均有大量工程实践案例支撑，操作流程可标准化落地。经济层面，泥浆性能优化仅需增加膨润土等添加剂成本，单桩成本增幅约 2%-3% ，远低于孔壁坍塌事故导致的返工成本（约为单桩造价的 5-8 倍）；双机备份机制虽增加设备投入，但可缩短故障处理时间，降低工期延误风险，以直径 1.2m、深度 30m 的灌注桩为例，配备备用混凝土泵的额外投入可在 1-2 个项目周期内通过减少事故损失回收。

（二）预期效果分析

在泥浆护壁成孔灌注桩施工中，多维度安全风险管控成效显著。通过动态管理泥浆性能、优化钻进参数及自动监测系统，孔壁坍塌事故率从 38% 降至 8% 以下；执行设备定期检查、许可制度和大风管控，吊装事故发生率从 27% 降至 5% 以内；运用双机备份、应急演练等措施，设备故障处理时间大幅缩短，桩身质量合格率超 98% ；配备监测防护设备与双人监护，泥浆处理中毒事故发生率从 19% 降为 0，全面满足安全标准要求。

五、结论

泥浆护壁成孔灌注桩施工安全管理需构建 "技术 - 管理 - 应急" 三位一体体系。通过优化泥浆参数、规范吊装流程、强化设备保障及完善气体防护等措施，可显著降低孔壁坍塌、机械伤害等风险。从可行性来看，各项措施在技术、经济、管理层面均具备落地条件；从预期效果而言，可使主要事故发生率大幅下降，兼具安全效益与经济效益。未来应推广智能化监测技术，实现泥浆性能、吊装应力、气体浓度的实时预警，进一步提升施工安全管控水平。建议工程实践中严格执行四川省地方标准及行业规范，确保各项预防措施落实到位。

参考文献

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