混凝土拱橋拱架法施工風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策

劉家奎，羅 浩，杜 斌

(1.貴州順康路橋咨詢有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.貴州大學(xué) 土木工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

0 引 言

2011年5月5日，交通運(yùn)輸部發(fā)布文件《關(guān)于開(kāi)展公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估試行工作的通知》(交質(zhì)監(jiān)發(fā)[2011]217號(hào))，明確在開(kāi)工前要對(duì)跨徑大于或等于150 m的鋼筋混凝土拱橋進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度，并試行《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》[1]。

目前我國(guó)正處于橋梁建設(shè)飛速發(fā)展時(shí)期，橋梁工程技術(shù)工藝復(fù)雜，若發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故，會(huì)造成巨大的人員、財(cái)產(chǎn)損失及惡劣的社會(huì)影響。目前我國(guó)對(duì)斜拉橋、懸索橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等大跨度橋梁施工期間的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究較多，但對(duì)于懸拼拱架現(xiàn)澆施工的鋼筋混凝土拱橋施工期間的風(fēng)險(xiǎn)分析研究較少[2-4]。而在拱架懸拼、拱架預(yù)壓及主拱圈混凝土澆筑施工過(guò)程中均存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，對(duì)該類橋型的施工安全有重要意義。

筆者結(jié)合已經(jīng)完成的3座不同跨徑的拱橋進(jìn)行施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)分析，3座橋梁信息如表1。

表1 橋梁工程概況Table 1 Bridge engineering overview

(續(xù)表1)

橋名馬嶺河特大橋金沙源石大橋三家寨大橋拱架預(yù)壓荷載底板混凝土重量×1.2底板混凝土重量×1.2(拱圈底板+腹板混凝土澆筑重量)×1.1項(xiàng)目類型地方建設(shè)地方建設(shè)高速公路拱架使用情況舊拱架舊拱架舊拱架

1 橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)分析方法

分析風(fēng)險(xiǎn)有多種分析方法，包括定性分析方法、定量分析方法、定性定量綜合分析法，有時(shí)只需采用其中的1種，而有時(shí)則要采用2種或3種方法相結(jié)合。這些方法各具特色，互相補(bǔ)充，但彼此并不能替代[5-6]。

2 橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)

《公路橋梁和隧道工程設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》給出了部分重大風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)估指標(biāo)體系及人為因素或施工管理引發(fā)的事故可能性的評(píng)估指標(biāo)體系，將評(píng)估指標(biāo)分值通過(guò)公式M=A+B+C+D+E+F+G+H進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算分值對(duì)照表2找出折減系數(shù)γ，再計(jì)算事故可能性。

表2 安全管理評(píng)估指標(biāo)分值與折減系數(shù)對(duì)照Table 2 Safety management assessment indicator score andreduction coefficients

典型重大風(fēng)險(xiǎn)源事故可能性等級(jí)劃分見(jiàn)表3，其中P=R×γ，其中R為各重大風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)分指標(biāo)分值累加之和，按四舍五入計(jì)算取整。根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)，建立風(fēng)險(xiǎn)水平等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣，見(jiàn)表4。

表3 典型重大風(fēng)險(xiǎn)源事故可能性等級(jí)劃分Table 3 Classification level of typical major risk sources incidents

表4 風(fēng)險(xiǎn)水平等級(jí)矩陣Table 4 Risk level matrix

3 大跨度拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估指標(biāo)體系制定

參照《公路橋梁和隧道工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》原則與思路制訂評(píng)估指標(biāo)，見(jiàn)表5～表8。

表5 拱架搭設(shè)施工風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估指標(biāo)體系Table 5 Risk probability assessment index system for arch erection construction

表6 拱架預(yù)壓施工風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估指標(biāo)體系Table 6 Risk probability assessment index system for arch preloading construction risk

表7 拱圈混凝土澆筑施工風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估指標(biāo)體系Table 7 Risk probability assessment index system for arch concrete pouring construction

表8 拱架橫移及拆除施工風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估指標(biāo)體系Table 8 Risk probability assessment index system for arch traversing and demolition construction

4 基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣法風(fēng)險(xiǎn)分析

前面所述采用拱架法施工的3座鋼筋混凝土拱橋均為已經(jīng)施工完成，以下結(jié)合施工過(guò)程中的施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)情況及實(shí)際安全管理情況對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。首先結(jié)合表5～表8施工風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行事故可能分值計(jì)算，如表9。

表9 事故可能性分值計(jì)算表Table 9 Calculation table of accident probability scores

考慮安全管理后的事故可能性分值如表10。

表10 考慮安全管理后的事故可能性分值Table 10 Accident probability scores after considering securitymanagement

查表3知可能性概率等級(jí)如表11。

表11 風(fēng)險(xiǎn)事件概率等級(jí)表Table 11 Risk event probability scale

查表4得風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，如表12～表14。

表12 馬嶺河特大橋施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估Table 12 Evaluation of construction risk grade of Maling River Bridge

表13 金沙源石大橋施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估Table 13 Evaluation of construction risk grade of JinshayuanStone Bridge

表14 三家寨大橋施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估Table 14 Evaluation of construction risk grade of Sanjiazhai Bridge

根據(jù)多種事故后果同時(shí)產(chǎn)生時(shí)以就高原則確定事故等級(jí)，綜上所述可知馬嶺河特大橋及金沙源石大橋風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)(高度風(fēng)險(xiǎn))，三家寨大橋?yàn)棰蚣?jí)(中度風(fēng)險(xiǎn))。

5 風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

針對(duì)上述5個(gè)施工技術(shù)方面的風(fēng)險(xiǎn)源事件，根據(jù)評(píng)估結(jié)果及參考文獻(xiàn)[7-8]，采取的技術(shù)控制措施如下：

1)拱架搭設(shè)施工方應(yīng)委托有資質(zhì)且經(jīng)驗(yàn)豐富的單位對(duì)拱架的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算；盡量加大鋼拱架尺寸和適當(dāng)布置橫向纜風(fēng)以保證鋼拱架的剛度和穩(wěn)定性；拱架拼裝過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)纜索吊裝系統(tǒng)的扣索索力、拱架應(yīng)力監(jiān)測(cè)，定期對(duì)纜索吊裝系統(tǒng)的后錨，纜風(fēng)繩和拱架連接節(jié)點(diǎn)跟蹤觀測(cè)；拱架拼裝過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)拱架線形的測(cè)量，提高拱架的拼裝精度。

2)拱架預(yù)壓采用專用水袋加載進(jìn)行預(yù)壓；嚴(yán)格按照施工方案中的分段分環(huán)順序進(jìn)行對(duì)稱平衡加載；預(yù)壓過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)拱架撓度、橫向偏位及應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

3)嚴(yán)格按照施工方案規(guī)定的澆筑順序進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑拱圈底板混凝土?xí)r，嚴(yán)格監(jiān)控拱架的變形，如變形不滿足監(jiān)控要求，則需要調(diào)整澆筑順序，保證拱架安全；每次澆筑時(shí)，拱圈兩側(cè)必須同步進(jìn)行混凝土澆筑，確保拱架受力對(duì)稱。

4)拱架橫移頂推千斤頂和鏈條滑車盡量保持位移速率一致，且同時(shí)對(duì)拱架頂兩側(cè)進(jìn)行觀測(cè)，與拱架腳移位進(jìn)行比較，保證拱架偏心控制在可控范圍內(nèi)；預(yù)埋鋼管橫移軌道不能有變形、突起點(diǎn)，表面涂抹黃油和四氟粉保證橫移順暢；移動(dòng)過(guò)程要均速進(jìn)行，避免造成拱架上下大幅度的擺動(dòng)而失穩(wěn)。

5)拱架拆除必須嚴(yán)格按照起重吊裝作業(yè)規(guī)程進(jìn)行作業(yè)；在拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%時(shí)再拆除拱架，在拆除每片鋼拱架之前，必須將所有拱架節(jié)段捆綁牢固于拱圈上，防止拱圈突然下落；操作人員處于安全位置防止撞傷。

6 結(jié) 論

筆者結(jié)合實(shí)際施工情況對(duì)已經(jīng)完工的3座橋梁進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果可得出如下結(jié)論：

1)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般為工程實(shí)施前進(jìn)行的工作，但實(shí)際施工情況多存在和評(píng)估時(shí)的參考資料不符合的情況，如專業(yè)勞務(wù)資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)降低的現(xiàn)象(地方項(xiàng)目)，因此開(kāi)工前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估多存在評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)偏低的情況；對(duì)于地方上的項(xiàng)目評(píng)分時(shí)可取評(píng)分區(qū)間較大值(較不利)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于高速公路項(xiàng)目，對(duì)安全管理方面要求相對(duì)規(guī)范，可取評(píng)分區(qū)間較小值進(jìn)行評(píng)估。

2)對(duì)于特大跨徑拱橋施工一般可達(dá)到Ⅲ級(jí)(高度)風(fēng)險(xiǎn)，必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并制訂降低風(fēng)險(xiǎn)的措施。

3)對(duì)于地方建設(shè)的跨徑大于100 m的拱橋風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)已達(dá)到Ⅲ級(jí)(高度)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

4)對(duì)于高速公路施工項(xiàng)目由于相對(duì)規(guī)范，拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)明顯降低，大橋一般為(Ⅱ級(jí))中度風(fēng)險(xiǎn)。

5)跨徑越小風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)一般越低，但如果管控不力風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)會(huì)大幅提高。對(duì)地方項(xiàng)目進(jìn)行安全管理評(píng)估時(shí)，評(píng)估指標(biāo)(B～H)可根據(jù)實(shí)際參考資料情況降低一級(jí)考慮。

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