斜拉橋超寬掛籃施工安全風險分析與控制

李　然

(交通運輸部科學研究院交通工程檢測中心　北京　100013)

斜拉橋超寬掛籃施工安全風險分析與控制

李然

(交通運輸部科學研究院交通工程檢測中心北京100013)

摘要為研究公路斜拉橋超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工的安全風險，以武漢四環線高速漢江特大橋為研究案例，介紹了斜拉橋主梁采用的超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工情況，采用系統安全工程的方法對施工過程中可能發生的風險進行分析。根據分析結果，運用LEC評價法，最終確定施工風險防控的重點是坍塌和高處墜落事故。針對風險防控重點，制定了風險控制措施。

關鍵詞斜拉橋風險分析風險控制前支點掛籃懸臂澆筑施工

斜拉橋具有跨越能力強和造型優美等優點，近年來，在我國大跨度的橋梁建設中得到了廣泛應用。目前國內混凝土斜拉橋主梁的施工一般采用前支點掛籃分段懸臂澆筑施工，該掛籃結構簡單，承載能力大，主要是將斜拉索錨固在掛籃的前端形成一個前支點，與掛籃的中支點和后支點錨固共同組成了約束系統，見圖1。由于此種掛籃規模較大，并存在高處作業、交叉作業等，導致掛籃懸臂澆筑施工過程中的施工安全風險較大，屬于斜拉橋施工過程中的重大風險源。在橋梁工程施工安全風險研究方面，國內外學者進行了很多深入的研究。

圖1　前支點掛籃基本構造

Sexsmith和Reibd[1]對橋梁工程施工過程中采用的臨時設施進行風險管理研究，分析了在施工過程中臨時設施對橋梁主體結構的安全性影響。H .G.Melhem和SenakaAturaliya[2]采用專家系統工具CLIPS(C language integrated production system)建立了橋梁施工安全的總體風險評估程序。黃興等[3]在高速公路橋梁施工安全監管因素分析的基礎上，建立高速公路橋梁施工安全評估指標體系，分析了基于可拓理論的安全評估方法，建立了橋梁施工安全評估模型。陸新鑫等[4]引用管道風險評價領域運用相對成熟的肯特指數法，結合橋梁施工風險評價指標對其進行改進，建立基于肯特指數法的橋梁風險評價模型，并將該模型運用到某橋梁轉體施工風險評估案例中。婁峰等[5]構建了關于公路橋梁施工總體安全風險評估指標體系，基于蒙特卡洛抽樣技術，運用k-s法對該評估指標體系總體分布進行有效檢驗，并對總體安全風險等級閾值進行界定劃分。

國外對風險的研究已經比較全面，施工企業在實際的工程管理中，能根據項目特點建立項目風險管理的框架和控制預防體系，對施工過程中可能出現的風險進行管控，制定防控措施指導項目施工，基本形成一個動態的系統風險管理。我國在風險研究的領域起步較晚，與國外還存在較大差距，單純從斜拉橋建設施工風險分析與控制的研究上來看，我國學者大多數的研究主要集中在具體的施工技術，很少把整個斜拉橋或斜拉橋的關鍵部分工程，從定性到定量對施工期間的風險進行系統的分析與控制研究。斜拉橋主梁采用前支點掛籃懸臂澆筑施工，因此對該橋掛籃懸臂澆筑施工安全風險的控制研究顯得非常必要。

1工程概況

武漢四環線漢江特大橋為五跨一聯雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，全長714 m，主跨360 m，主橋橋面寬度為43.6 m，引橋為3×65 m跨預應力混凝土連續箱梁橋。該橋橋面寬度為國內同類橋梁之最，故主梁采用的是超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工，標準節段長6 m，該掛籃由設置在主梁兩邊腹板上的輔助縱梁、梁底中軸線的牽索縱梁、前后下橫梁、底模平臺、側模及錨固和走行系統組成。掛籃承載能力要求為700 t，空掛籃控制重量280 t(包括模板和其他施工荷載)，其中，中支點距已澆梁段前端0.5 m，作用4 000 kN垂直向下的力，后錨點距中支點的距離為6 m，作用1 200 kN垂直向上的力。

2風險分析

風險分析主要是采用系統安全工程的方法對風險源可能發生的事故進行全面的分析，找出潛在的事故類型、可能受傷害人員、致害物、事故原因等，確定主要物的不安全狀態和人的不安全行為。

(1) 致險因子分析。致險因子的分析從作業人員、機械設備、材料、施工工藝、作業環境等方面對可能導致事故的致險因子進行分析。

(2) 受傷人員類型、傷害程度分析。可能受到事故傷害的人員類型分為作業人員本身、同一作業場所的其他作業人員及周圍其他人員；人員傷害程度分為死亡、重傷和輕傷。

(3) 不安全狀態、不安全行為分析。在《企業職工傷亡事故分類》(GB 6441)[6]，不安全狀態分為4大類，不安全行為分為13大類，每一大類又進行了細分。

根據以上風險分析方法，結合武漢四環線漢江特大橋現場實際，對該橋的超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工進行了風險分析，確定出潛在的事故類型包括坍塌、機械傷害、物體打擊、高處墜落事故，具體風險分析結果見表1。

表1　超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工風險分析表

3風險估測

根據風險分析結果，運用LEC評價法對超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工進行風險估測，該方法采用與系統風險率相關的3個方面指標值之積來評價系統中人員傷亡風險大小：L為發生事故的可能性大小；E為人員暴露在這種危險環境中的頻繁程度；C為一旦發生事故會造成的損失后果。風險分值D=LEC，D值越大說明該系統危險性大，通過對風險分值進行分級，判斷評價危險性的大小[7]。結合現場調研，得出風險估測結果，具體內容見表2，最終確定出超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工過程中應重點防范的風險是掛籃坍塌和高處墜落事故。

表2　LEC法風險估測結果匯總表

4風險控制措施

影響超寬前支點掛籃安全性的主要因素有掛籃施工工藝、掛籃設計不佳、掛籃材料不合格及工人技術水平，其中，掛籃的施工工藝及人員的技術水平是影響前支點掛籃施工安全的主要因素，風險防控的重點是坍塌和高處墜落事故，針對需要重點防控的事故，分別從安全技術措施和現場管理措施方面給出了具體的防控對策。

4.1　安全技術措施

(1) 掛籃坍塌事故

①要對掛籃進行專業設計，其強度、剛度、穩定性應滿足施工各階段最大荷載組合的要求。

②掛籃拼裝、拆除應保持兩端基本同時對稱進行。

③掛籃組拼后，應進行全面檢查，并做靜載試驗，發現問題及時整改。

④精確放出斜拉索錨固點位置，制作定位架控制拉索角度。

⑤使用大噸位液壓千斤頂牽引掛籃行走，并在軌道上敷設黃油。

⑥掛籃對稱前移，同時注意掛籃行走的同步性。

⑦在掛籃兩側設置橫向千斤頂隨時糾偏。

⑧制定混凝土澆筑方案，嚴格澆筑順序，施工中應對稱澆筑。

⑨對節段混凝土進行精確計算，混凝土澆筑時做好登記，嚴格在澆筑到一半時張拉斜拉索，并用索力動測儀復核索力。

(2) 高處墜落事故。作業平臺臨邊應設置防護欄桿、安全網等安全設施。

4.2　現場管控措施

(1) 掛籃坍塌事故

①對現場施工技術人員進行技術交底；現場操作人員應進行崗前操作培訓。

②掛籃拼裝前，對進場各構件進行檢查，與圖紙尺寸、數量進行核對。

③掛籃應進行使用前的調試組拼，調試組拼后，要仔細地檢查各部件聯接是否牢固，各接頭焊縫有沒有開裂，桿件是否會變形等現象，各聯接配件是否齊全，尺寸是否按設計要求，發現問題及時整改。

④檢查掛籃施工所需的已預埋的錨桿、錨孔等，確保合格。

⑤行走過程中嚴格執行行走程序，行走過程由有經驗的專職人員統一指揮。

⑥主塔兩側對稱施工，其不平衡偏差應符合設計要求。

⑦掛籃調整時測量人員進行現場監控；在混凝土澆筑過程中，隨時監測模板和掛籃的穩定狀況。

(2) 高處墜落事故

①施工現場應設置明顯的防墜落警告標志；

②用于高處作業的防護設施，不得擅自拆除；

③遇有六級(含六級)以上大風時，不得進行高處露天作業。

5結語

本文將風險分析與管理的基本知識與超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工技術相結合,對武漢四環線漢江特大橋施工中的安全風險進行了分析。在風險分析的基礎上,根據以往超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工的實踐經驗、事故情況進行了風險估測,研究得到超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工過程中需要重點防控坍塌和高處墜落事故，并相應提出了防控措施建議。通過對橋梁工程超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工風險全面的分析，提出科學、可操作性的安全控制措施,將大大降低超寬前支點掛籃懸臂澆筑施工的安全事故發生。

參考文獻

[1]SEXSMITH R G, REIBD S G.Safety factors for bridge faslework by risk management[J].Structural Safety,2003(25):227-243.

[2]HANI G M, SENAK A A. Bridge condition rating using an eigenvector of priority settings[J].Microcomputers in Civil Engineering,1996(11):421-432.

[3]黃興，韓偉威，陳赟.高速公路橋梁施工安全評估及控制[J].公路與汽運，2013(6):210-214.

[4]陸新鑫,徐秀麗,李雪紅,等.基于肯特指數法的橋梁施工安全風險評估[J].中國安全科學學報2013,23(6):165-171.

[5]婁峰,何勇,劉恒權,等.公路橋梁施工總體安全風險評估方法研究[J].中國安全科學學報，2010，20(11):159-163.

[6]GB 6441-1986企業職工傷亡事故分類[S].北京：中國標準出版社，1986.

[7]交通運輸部工程質量監督局.公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估制度及指南解析[M].北京:人民交通出版社，2011.

收稿日期：2015-07-08

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.010