山區(qū)特大懸索橋施工風險分析

■周 云

(中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣州 510290)

懸索橋施工具有工期長、難度大、設(shè)備多、變化快、環(huán)境惡劣、風險大的特點。其依靠主纜承受主要荷載，并通過主纜將拉力傳給錨固體系，加勁梁僅僅起到局部承受荷載、傳遞荷載的作用；采用地錨時，加勁梁中不受軸向力作用，由加勁梁自重引起的恒載內(nèi)力較小。大跨度懸索橋在施工過程中會面臨各種各樣風險和安全事故。

1 橋梁風險分析方法

在實際工程中，工程風險通常被定義為工程在建造的各個階段，預(yù)期目標與實際結(jié)果之間的誤差及這種誤差發(fā)生時給實際工程帶來的損失。常見的風險分析有定性、定量及定性與定量相結(jié)合的分析方法[1]。在進行實際工程的分析過程中，我們必須根據(jù)工程實際情況、可用信息量和分析方法的特點選擇合適有效的風險分析方法。在具體的工程實踐中，定量分析的精準性難以得到有效提高，也很難確保分析的結(jié)果一定符合實際情況，這是因為在分析過程中依據(jù)的數(shù)據(jù)的可靠性，計算參數(shù)的假設(shè)與實際工程情況的匹配度不夠高。所以在實際工程應(yīng)用中一般采用定性分析作為風險分析的主要方法。

2 懸索橋施工風險的分類

根據(jù)工程建設(shè)實際情況，懸索橋施工風險如圖1所示。

施工質(zhì)量的風險主要是由材料和結(jié)構(gòu)線性的質(zhì)量好壞兩大部分構(gòu)成。其中水泥混凝土制備過程中的質(zhì)量控制、電焊工人對于焊接作業(yè)的質(zhì)量控制、鋼材的質(zhì)量及鋼束在施工過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題構(gòu)成材料質(zhì)量風險。隨著GDP水平及交通量的日益提高，不斷增加的橋梁跨度和各種各樣的橋梁結(jié)構(gòu)給實際工程中的橋梁施工造成了很大的麻煩，大幅度增加了施工技術(shù)風險。主要的環(huán)境風險因素包括導(dǎo)航，水文，地質(zhì)，地震和氣象。

圖1 橋梁施工階段主要風險源的劃分

3 懸索橋施工技術(shù)風險

懸索橋的施工質(zhì)量風險、施工組織風險和環(huán)境影響風險可以通過加強對實際工程施工全過程的管理和建立發(fā)生緊急情況時所采用的備案進行規(guī)避[2]。

3.1 錨碇基坑施工風險

經(jīng)常性降雨、周圍惡劣的環(huán)境、堆載及較長的基坑開挖時間這些因素在一定程度上會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[3]。同時在實際工程中如果基坑開挖場地條件較為惡劣的情況下，一定程度上會提高安全事故發(fā)生的概率。對策：為降低安全事故發(fā)生的概率，在施工前需要制定出一套詳細的施工標準，對基坑周圍的樁荷載、水平支撐樁荷載、降水設(shè)施和監(jiān)測點的保護等應(yīng)制定嚴格的規(guī)定和可靠的預(yù)計劃措施。基坑開挖和支護施工應(yīng)按照分層、分步、對稱、平衡和工期的原則進行。在每一層中，分段開挖并且盡可能的減少基坑外壁在未被支撐的時間，并嚴格控制基坑開挖時間。

3.2 橋塔施工風險

(1)基礎(chǔ)施工風險?；A(chǔ)形式的的選擇取決于工程地質(zhì)條件。對于鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，除了挖掘深度很淺的樁，深度一般很大，再加上如果工程所處的地質(zhì)條件不是很好，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。對于較少數(shù)量的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，施工所帶來的風險更大；若實際工程處于深水軟弱地基上，一般可以考慮采用沉箱基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式，但是這種基礎(chǔ)會帶來的一個弊端就是由于基底下面土層粘性土含量很高，需要很長時間進行固結(jié)，沉降速度較為緩慢，這會導(dǎo)致施工完成后仍然會產(chǎn)生一定的沉降，產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。若采用墩位筑島的方式施工，有很大的可能受到惡劣氣候環(huán)境影響，同時在基礎(chǔ)下沉過程中有一定幾率造成施工事故。如在具體工程的實際施工過程中遇到井身位置發(fā)生偏斜等突發(fā)情況。對策：在施工技術(shù)和裝備的研發(fā)方面加大投入，推動新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展。

(2)承臺施工風險。施工過程中鋼圍堰有一定幾率遭受大型船舶的撞擊。對策：在承臺施工期間，根據(jù)實際情況采取相應(yīng)交通管制措施，加強航道監(jiān)管，從而規(guī)避各種大型船舶與鋼圍堰相撞事故的產(chǎn)生；提高鋼圍堰所用材料的質(zhì)量，達到抵抗船舶撞擊的效果。經(jīng)常性降雨所帶來的荷載導(dǎo)雙壁鋼圍堰輕微下沉、偏歪。對策：在實際工程中設(shè)計鋼圍堰時，需要考慮相應(yīng)的洪水荷載，避免汛期施工，并掌握流速數(shù)據(jù)。鋼圍堰封底失敗。對策：鋼圍堰封底失敗的主要原因是混凝土澆筑不合格，因此需要一定程度上提高用于封底的混凝土的質(zhì)量和厚度。

3.3 主纜施工風險

(1)貓道的風振風險。在具體工程的實際施工過程中，由于貓道剛度、質(zhì)量較小的特點，易受到工程所處周圍環(huán)境惡劣天氣的影響，這會在具體工程的實際施工過程中增加發(fā)生重大安全事故的概率。對策：在具體工程的實際施工過程中，懸索橋貓道的重力、剛度將直接決定貓道是否會受到風振影響及能否保持穩(wěn)定。因此在進行設(shè)計時，需要保證貓道的剛度及重力并滿足施工使用要求；為使懸索橋擁有足夠的減振效果，在實際工程的具體施工過程中，可在橫梁上設(shè)置阻力減振滑輪來實現(xiàn)[4]。為提高貓道在實際應(yīng)用中的抗風能力及避免貓道受到風振的影響，可以在貓道之間加設(shè)一定數(shù)量的橫向通道。

(2)主纜架設(shè)風險。扭轉(zhuǎn)、松動的電線和電纜股的表面劃痕是主纜架設(shè)的主要風險，這些風險極大程度地影響了主纜索股的安裝質(zhì)量和安全性能。

對策：在索股牽引的施工過程中，為避免索股松弛受到風振影響，可以使用卷揚機始終保持索股一定的張力；保證合適的托滾間距，在實際工程的具體施工中，在不影響懸索橋施工完成后實際使用時性能的條件下，適當加大托滾直徑并將滑輪邊角打磨圓滑，在一定程度上達到減少對索股表面損傷的效果。

4 案例分析

4.1 工程背景

某山區(qū)大跨度懸索橋全長2000多米，主橋設(shè)計為1200m雙塔單跨鋼桁梁懸索橋，東岸主塔高243.5m，西岸主塔高228.5m，該橋梁橋塔較高且跨度長，施工難度大，如圖2所示。

圖2 特大懸索橋

4.2 預(yù)防措施

懸索橋施工具有工期時間長、施工難度大、施工設(shè)備多、變化快、環(huán)境氣候惡劣、施工風險大的特點。然而，在施工前對有一定概率出現(xiàn)的重大風險進行合理評估，有助于建立完整的安全組織，在大橋的實際建設(shè)過程中實行標準化管理，實現(xiàn)安全管理和控制，從而有效減少錨地、主塔等安全事故的發(fā)生。在特大懸索橋的實際施工過程中，可采用前文所提及的對策，大幅度降低施工過程中可能面臨的施工技術(shù)風險。

而且可以通過加強對實際工程施工全過程的管理和建立發(fā)生緊急情況時所采用的備案避免懸索橋的施工質(zhì)量風險、施工組織風險和環(huán)境影響風險，最終保證該特大懸索橋的施工如期順利完成[5]。

5 結(jié)語

山區(qū)大跨度懸索橋在實際工程的整個施工環(huán)節(jié)會遇到各種各樣的風險及可能面臨的事故。本文結(jié)合某特大懸索橋的結(jié)構(gòu)、施工特點及施工工藝復(fù)雜、施工程序多帶來的不利影響，對施工過程中可能遇到的風險提出了較為精準、詳盡的預(yù)防措施，對今后類似特大型懸索橋梁的設(shè)計、施工建設(shè)具有一定程度的指導(dǎo)意義。