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沟槽事故原因分析及救援处置程序研究.pdf
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1、减 灾 纵 横49CHINA EMERGENCY RESCUED R R O u t l o o k2024 年/第 1 期/总第 103 期沟槽事故原因分析及救援处置程序研究侯硕摘 要影响沟槽稳定性失衡从而引发坍塌事故发生的因素有很多,如土坡受到的荷载力发生变化、土体含水量的改变、重型工程设备产生的振动等。结合沟槽救援技术在我国的应用实际,阐述了沟槽救援行动相关原则及程序方法。关键词:沟槽 坍塌 稳定性 救援 支撑技术Analysis on the Causes of Trench Accidents and Study on the Rescue and Response Procedur
2、eHOU ShuoAbstract:There are many factors that affect the instability of trench and lead to collapse accidents,such as the change of load force on the slope,the change of water content of soil,the vibration of heavy engineering equipment and so on.Referring to the actual trench rescue technology in C
3、hina,the related principles and procedures of trench rescue action are expounded.Keywords:Trenches;collapse;stability;rescue;support techniques0 前言随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的不断加快,各种工程和基建项目日益增多,如排水、供电、供气等市政管道工程和建筑类地下施工项目等。各类沟槽坍塌事故发生的频率也直线上升,主要存在塌陷埋压、坠物砸伤、渗水溺亡等风险因素,极易造成伤亡事故。2018 年 12 月 6 日 11 时 10 分,河南省周口市郸城
4、县一排污渠在清淤时发生坍塌,2 名施工人员被埋,当地消防部门到场后将 2 名被困人员成功救出;3 名消防队员在从坑道底部撤出时,周边土方突然坍塌,造成消防队员被埋压,救出送医后,1 名消防员牺牲,2 名消防员受伤。2021 年 11 月 12 日 18 时 40 分,河北张家口市蔚县宋家庄镇大固城村至上苏庄村道路施工过程中,发生土方坍塌事故,1 名施工人员被埋压。18 时 45 分,沟槽南侧突然发生二次坍塌,将正在施救的另外 4 名施工人员掩埋。19 时 10 分蔚县消防救援大队 21 名队员到达现场进行施救,19 时 38 分先后将被困人员救出,立即送往蔚县人民医院救治,4 人抢救无效死亡;
5、1 人无生命危险。通过以上事故案例可知,沟槽坍塌事故是土木工程领域极易造成人员伤亡的一种事故类型,且发生事故的原因都极其相似,思想认识上的麻痹大意是导致沟槽坍塌事故的根本原因1。对于消防救援队伍而言,沟槽事故救援是消防救援中挑战性极强的一类特种事故救援,属于受限空间救援的一种类型(图 1)1;具有隐蔽性强、能见度低、送风供氧难、防水排水难、作业空间受限和救援困难的特点。目前,国内多数图 1 沟槽示意图中 国 应 急 救 援CHINA EMERGENCY RESCUE50 中 国 应 急 救 援减 灾 纵 横D R R O u t l o o k基层消防队站对于沟槽救援中所应用的专业装备配备不足
6、,且对于支护救援技术的掌握相对落后,这也随之衍生出许多实战救援中不可避免的风险难题。结合消防救援在我国的实际现状,对土方工程的施工特点以及造成土坡塌陷的原因进行研究与分析,并阐述沟槽救援行动中的相关原则以及在实际运用中的程序方法,旨在为消防救援队伍参与各类沟槽救援事故行动提供参考。1 沟槽事故原因分析影响沟槽稳定性失衡从而引发坍塌事故发生的因素有很多,如土坡受到的荷载力发生变化、土体含水量的改变、重型工程设备产生的振动等。而在国内各类土方工程项目施工现场,因设计或施工不当而导致土坡失去稳定性的情况仍然比较常见。经过研究对比,近些年来发生的沟槽事故案例中,现场周边未经挖掘的土壤在静态时都是相对稳
7、定的,几乎所有的事故都是由于沟槽开掘后导致土壤失去稳定性而发生坍塌造成的。1776 年法国科学家库伦(C.A.Coulomb)根据砂土试验,总结了土的破坏现象和影响因素,并提出了造成土壤稳定性失衡的最主要原因是土壤发生了剪切破坏力导致的,当土体内某个滑动面上的剪应力达到了土的抗剪强度2,便会使其稳定状态失衡,土体就会遭到破坏,严重时将产生滑坡与坍塌。因此影响沟槽坍塌、滑动失稳的原因主要有两个:一是外界荷载作用或土坡环境变化等导致土体内部剪应力加大,例如路堑或基坑的开掘;沟槽施工中上部填土荷载重量的增加;沟槽深度的增加;降雨导致土体饱和和增加重度;土体内部的渗透力、坡顶荷载过量;车辆行驶、重型工
8、程设备未关闭引起的振动等。二是各种因素影响导致土体的抗剪强度降低,促使土坡失稳破坏,例如孔隙水应力的升高;气候变化产生的干裂、冻融;黏土夹层雨水侵入而软化;黏性土蠕变导致的土体强度降低3;土体受力历史,包括暴露在外的管道设备周围的土壤和填装土壤;时间因素,比如剪应力作用时间越长,土的抗剪强度越低等。研究证明,各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的,已开掘的沟槽,其土体的密实度、含水量均会发生变化,都会导致其稳定性降低。因此,救援人员在执行沟槽救援任务时,应将所有开掘过的沟槽均视为不稳定的,要尽量避免不必要的振动、荷载产生。如沟槽内留有积水时,防排水措施也要及时介入,并根据不同的现场环境、不同的
9、沟槽深度,采取不同形式的支护措施。2 放坡系数的概念及应用在人工沟槽及基坑开掘施工过程中,如果土层深度较深,土质较差,为了有效防止土坡坍塌和确保工作人员安全,需要将沟槽或基坑边壁修整成一定的倾斜坡度,使其符合相应的施工标准,称之为放坡系数(图 2)。沟槽边坡坡度以挖沟槽或坑基的深度“H”与边坡宽度“B”之比表示,即:土方边坡坡度(1:m)H/B,通常以“”表示,式中 m=B/H 被称为放坡系数。其中 B 指土壁边坡厚度的底宽;H 为高度。关于起始放坡位置,各地的规定也有所不同,放坡的坡度大小一般由施工组织设计文件规定,当施工方没有相关规定时,应按土壤类别挖方实际深度执行工程量计算规则来实施(表
10、 1)。例如:一、二类土壤在挖掘深度超过1.2 米时就需要做放坡,如果是人工挖土的话,其放坡系数为 1:0.5。如果深度 H等于 4 米:B/H=m=0.5图 2 放坡系数表 1 土壤类别-放坡系数的规定-放坡高度、比例确认表土壤类别土壤名称放坡深度起点规定(m)高与宽之比人工挖土机械挖土坑内作业 坑上作业二类土(松软土、普通土)砂、腐殖土;黄土类、软盐渍土和碱土、松散而软的砾石、掺有碎石的砂和腐殖土等。超过 1.2 米1:0.51:0.331:0.75三类土(坚土)粘土或冰粘土纳雹、重壤土、粗砾石、干黄土或皮核掺有碎石的自然含水量黄土等。超过 1.5 米1:0.331:0.251:0.67四
11、类土(砂砾坚土)硬粘土、含碎石的重壤土、含巨砾的冰碛粘土、泥板岩等。超过 2 米1:0.251:0.11:0.33减 灾 纵 横51CHINA EMERGENCY RESCUED R R O u t l o o k2024 年/第 1 期/总第 103 期H=4 米B=40.5=2m,则边坡宽度B为2米。在常见救援事故案例中,例如农村灌溉井的救援现场,经常会使用此类放坡降险的救援方法开展救援行动,对灌溉井边缘的土体进行开掘,形成坡面或台阶,是减小塌陷危害的一种防护措施。对于救援人员需要注意的一点在于,放坡降险的救援方式适用于较为开阔的救援现场,救援耗时较长,程序相对复杂,且对受困人员会产生一定
12、的风险。3 沟槽救援的处置程序在土方坍塌事故中,消防救援人员抵达现场后,指挥员应遵循沟槽救援的基本运作程序,根据现场的具体情况对现场环境进行快速评估、做好任务分工,正确选择救援展开的形式,迅速投入现场救援工作中。沟槽救援行动开展的过程可以划分为四个阶段:3.1 第一阶段:现场评估3.1.1 主要评估3.1.1.1 安全检查救援人员到达救援现场后,应对所有进入现场进行初期勘察、作业的人员进行安全检查并做好信息登记,确认进入危险区域救援人员的个人防护装备佩戴齐全。3.1.1.2 危险识别 进入作业区域后,应尽快对现场环境存在的风险隐患进行全面评估,其中包括:沟槽顶部是否堆放较多的弃土堆;沟槽的深度
13、是否超过 1.5m;救援现场周边的重型机械设备是否关闭;沟槽边缘是否存在张力裂纹和裂缝;沟槽内有无暴露在外的公共设备管道;沟槽内的管道设备是否存在有毒有害气体;沟槽内是否存有积水等。3.1.1.3 确认受害者的位置、数量及身体状况寻找并询问现场的施工单位负责人或报警人,了解掌握沟槽内被困人员的位置、人数、埋压时间等信息,并迅速对被困人员做出大致的伤情评估。3.1.2 次要评估通过外部观察和询问工程技术人员,核实沟槽是否发生坍塌;通过初期侦查反馈的信息,判断救援现场是否需要通风和排水设备的介入,以及是否需要支撑稳固装置的介入。3.2 第二阶段:进入沟槽内实施救援行动前的准备工作3.2.1 设置警
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