現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制及安全風險評估研究

劉寶泉

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋在施工過程中受內外部影響較大，為保證達到既定的施工、安全管理目標，應采取科學的方法對其施工過程進行管理。

1 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制概述

1.1 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的意義

由于工程項目的施工特點導致在現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工過程中會受到諸多內外部因素的影響，這些因素的影響會在一定程度上導致橋梁施工偏離既定目標，為了避免偏差現象的產生，應采取科學的方法對其施工狀態進行實時監控、調整，及時找出施工過程中的各類偏差，使現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工處于可控狀態，從而保證橋梁施工滿足工期、質量、成本、進度及安全管理等目標的要求[1]。

1.2 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的內容

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的主要內容是對其施工過程進行控制，保證橋梁施工過程中的結構內力和變形量處于可控的范圍內，從而確保橋梁施工人員的人身安全。本文主要從宏觀的角度對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的內容進行闡述，主要包括以下幾個方面[1]：

1.2.1 變形控制

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋結構構件由于受各種因素的影響會產生不同程度的變形，同時在施工過程中會產生一定的偏差，這些變形偏差的累積如得不到有效的控制會導致結構受力及穩定問題。因此應采取相應的措施對橋梁施工過程進行嚴格的控制，減少結構尺寸與設計尺寸偏差，將其控制在合理的范圍內。

1.2.2 應力控制

應力控制是現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的關鍵因素，應采用結構應力的監測的方法對其施工過程所受的臨時受力情況和成橋狀態的受力情況進行合理的分析，如發現橋梁施工各部分實際所受應力與計算應力情況存在的偏差超出允許偏差范圍，應及時對施工過程進行檢查、處理，從而保證現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工過程中各結構構件所受應力符合設計要求。

1.2.3 穩定控制

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工穩定性控制是保證橋梁工程施工人員人身安全的關鍵因素，應對橋梁施工各個階段所形成的結構構件局部和整體穩定性進行嚴格的控制，因此在施工過程中通過采用科學的手段對各種不利情況進行預測，對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工過程中的支撐體系、支架等進行嚴格控制，從而確保現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工過程中的穩定性得以有效控制。

2 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險評估研究

2.1 橋梁工程安全風險的基本概念

橋梁工程風險是指在橋梁施工過程中由橋梁工程施工特點及自身因素影響導致各種不利后果產生的不確定性。橋梁工程風險一般等于橋梁施工風險事故發生概率與其造成后果乘積的代數和來進行表示[2]。

2.2 橋梁施工安全風險分析理論及方法

2.2.1 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險分析的概念及內容

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工風險分析是通過合理的分析手段找出橋梁工程施工過程中出現風險事件的位置及概率，并針對風險事件的發生制定合理的預防和處理措施，從而降低風險事件的危害程度。現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險分析的過程如圖1所示。

圖1 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險分析流程圖

2.2.2 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險分析方法

2.2.2.1 定性風險分析法

定性風險分析法是指通過借助相關領域專家的經驗、知識，采用小組討論、檢查列表、問卷法、頭腦風暴法、德爾菲法對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險進行分析和判斷，并根據對所獲取的信息進行總結、歸納得出分析結論。

2.2.2.2 定量風險分析法

定量風險分析法是指通過利用蒙特卡羅法、敏感性分析等數學計算方法對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險事件發生的概率和損失程度進行定量的計算，從而制定有效的應對措施。

2.2.2.3 定性定量綜合分析法

定性定量綜合分析法是指將定量分析與定性分析相互結合，從而彌補彼此在現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險分析的不足，提高風險分析的準確性。

2.2.3 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險識別

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險識別是指通過采用科學的方法對橋梁施工過程中所出現的風險因素進行識別、量化的過程。橋梁風險識別主要包括信息收集研究、不確定性因素的確認、風險模式因素識別、風險分析篩選、風險清單的建立，具體工作流程如圖2所示[2]。

圖2 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險識別流程圖

2.2.4 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工階段風險概率和損失估計

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工階段安全風險概率和損失估計是通過采用科學的方法對風險事件出現的概率及發生風險事件可能造成的損失進行估計的過程。一般來說安全風險事件發生的概率是通過對類似已完工工程風險事件進行分析、整理得到的。安全風險概率的確定主要是通過采用主觀概率法進行確定，并采用德爾菲法來進行誤差的修正[3]。

2.2.5 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工階段風險矩陣決策方法

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工階段風險矩陣是將橋梁工程施工過程中的各安全風險事件發生可能性及后果放到矩陣當中進行統一表示的方法，通常可根據《公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南》對安全風險事件發生概率和損失的評定標準，對橋梁工程風險事件等級進行劃分[3](具體見表1、表2)。

表1 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險發生概率等級判別標準表

表2 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險水平等級矩陣表

2.2.6 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工風險估計和評價方法

現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工風險估計和評價實際上是對工程實施過程的資料進行收集和整理，找出影響工程施工安全管理的各個因素，并按照風險因素的大小進行排序，利用層次分析模型求出影響現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險因素的權重，然后采用模糊綜合評價模型對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險估計和評價水平進行確定，如圖3所示[4]。

圖3 AHP-FCE綜合評價模型圖

2.2.7 構建層次結構模型

在進行現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工風險估計和評價時首先應建立合理評價體系。本文主要結合橋梁施工的基本特點及安全管理的相關知識將現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工風險估計和評價體系分為以下三層，如圖4所示[4]。

圖4 現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險估計和評價體系示意圖

2.2.8 構造判斷矩陣

通過對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險因素進行分析，可知現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險評價體系包括B1、B2、B3、B4、B5五個基本因素，用矩陣B=(bij)m×n表示。通過邀請采用1～9比例標度法可以得判斷矩陣為[4]：

本文采用1～9及其倒數1，1/2，…1/9法對各指標的重要程度進行比較，可通過查表各因素的相對重要程度表求得。

2.2.9 權重向量和最大特征值的求取[4]

2.2.10 一致性檢驗[4]

2.2.11 進行模糊綜合評價[4]

通過上文可得模糊評價矩陣：

(1)進行二級模糊評價：Xn=ω1×Pn(n=1，2，3，4，5)

(2)進行一級模糊評價：β=ω×Xn

(3)根據最大隸屬度原則，得出現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險評價水平為：

Sb=s×β

通過層次分析法及模糊綜合評價法的應用可以對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險進行綜合的評估，定量確定項目安全風險管理水平，從而有針對性地制定相應的預防、處理措施。

3 結語

本文首先介紹了現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的意義，從宏觀的角度闡述了現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工控制的主要內容和必要性，為后文的論述奠定了理論基礎。其次對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險評估的概念、內容、方法、流程進行明確。最后采用層次分析法及模糊綜合評價法對現澆鋼筋混凝土箱式拱橋施工安全風險評估進行定量的分析。