大型高塔斜拉橋施工安全管理難點與對策分析

彭濤

（廣東省南粵交通投資建設有限公司，廣東 廣州 510101）

近年來，盡管國內大型高速公路橋梁建設技術發展迅猛，但仍然普遍存在著施工困難、施工條件和環境惡劣等難題，尤其是在斜拉橋、懸索橋等結構復雜的大型橋梁施工中因為施工困難、各類隱患和違規作業極易引發安全事故，受到政府和社會的高度重視。本文以廣東省懷集至郁南段高速公路（以下簡稱“懷郁高速”）西江特大橋施工安全過程管理為實例，分析和探討高塔斜拉橋的現場安全監管技術問題及難點，為斜拉橋的安全施工提出有效的改進措施。

一、工程概況

懷郁高速西江特大橋總跨徑為730m，中間最大跨徑為360m，索塔總高為154m，包含主橋、南引橋、北引橋，采用雙塔斜拉的技術建造而成，屬大型大跨徑高塔斜拉橋。

主橋主要通過預應力混凝土主梁與154m高的獨柱式索塔固結。索塔塔柱分為無索區、錨固區和裝飾塊三個區段。無索區塔柱為實心截面，截面中心設置人洞，直徑1.2m；錨固區塔柱截面尺寸為10m×5m的雙室空心塊；塔柱裝飾塊高為5m；主橋墩基礎均采用鉆孔灌注樁。

南引橋起止樁號k96+100～k96+187.1，橋長87.1m，跨徑組合為2×42.5+2.1（耳墻）。上部結構采用42.5m的T梁；北引橋起止樁號k94+615.5～k95+370，橋長1114.5m，跨徑組合為4（耳墻）+19×39.5，上部結構采用39.5m的T梁。南引橋橋臺采用分離式座板臺，北引橋橋臺采用分離式柱式臺，單座橋臺均下設鉆孔樁，北引橋水中區4-18#和南引橋墩身采用花瓶實心墩+蓋梁的形式，墩頂蓋梁為全預應力；承臺采用矩形承臺。

二、高塔斜拉橋施工特性分析

斜拉橋施工現場環境復雜，工種多，機械設備種類繁多，人與施工機械接觸頻繁，施工技術困難，實際操作難度大，且深水作業和高空作業等多重施工風險疊加，極大提升了生產安全事故概率。

（一）水上作業運輸通道和施工平臺施工

西江特大橋橫跨西江干流，過往船只密集，通航水域棧橋不能連通，水上作業運輸困難。另外，汛期水位高，水流湍急，橋梁被船只碰撞或被洪水摧毀的風險更大。因此，如何保障施工棧橋安全，確保有效打通建筑材料、機械設備的轉運通道和施工人員進出通道，是全橋正式施工前急需解決的難題。

（二）深水承臺下部結構施工

斜拉橋水中承臺施工主要涉及水上操作、起重機械操作、潛水機械操作、電焊等施工，易發生淹溺、物體打擊、墜落和觸電等事故，是橋梁下部結構施工安全管理的一大難點。另外，如何在深水中安全開展主墩承臺鋼套箱整體下放和封底，是施工安全技術控制的關鍵環節。懷郁高速西江特大橋承臺鋼套管箱尺寸為37.2m×24.1m，采用底板、反力梁和內撐，總重560t。承臺鋼套箱重量大、面積廣、水上吊裝難度大，在施工過程中，如果不嚴格控制封底混凝土的施工質量，容易造成薄弱部位底部漏水，造成重大安全質量隱患。

（三）索塔施工

索塔式塔梁斜拉橋的總體施工設計是我國高塔塔梁斜拉橋施工設計過程中的一個重要關鍵環節，良好而準確的施工設計方案可有效防止高梁塔橋由于自重或者橋梁施工時荷載壓力增加等引起的橋梁過大彎矩，以防止高于塔柱的橋梁根部由于承受不了更大的拉力而造成橋梁開裂折斷。索塔的設計高度通常結合主跨長度予以考慮，主梁最大設計跨度與塔高的比值一般為3.1～6.3。懷郁高速西江特大橋索塔塔身上下柱截面變化大，為異形連體結構，內力和線型控制復雜，預埋件和預埋鋼筋較多，很多情況下需要搭設和加固內腔室作業平臺，施工難度大。

（四）主梁施工

在主梁施工中，特別是掛籃懸澆作業時，如現場監管不力，易造成施工人員操作不當或違規操作，盲目趕進度，危大工程不按專項施工方案實施，從而導致出現諸多安全隱患。如掛籃采用精軋螺紋鋼作為前吊帶；后錨精軋螺紋鋼未套pvc管；開口銷用盤條取代或沒有被外滑梁劈開；外滑梁彎曲變形未及時發現；反壓橫梁未按規定安裝，影響掛籃行走安全；臨時用電線路亂搭亂接；現場未配備消防滅火器；施工工人在高處或臨邊作業時未按要求佩戴個體防護用具等。

（五）斜拉索施工

高塔斜拉橋上的斜拉索大多數采用高強平行鋼絞線索，不僅安裝和施工困難，而且在設計、制作、運輸等過程中也困難重重。因為斜拉索的牽引力和拉應變會對整個主梁造成很大影響，如何有效地保證其運動狀態指標的準確性也是施工中需要控制的一個難點。

三、高塔斜拉橋施工安全對策分析

針對以上高塔斜拉橋施工中存在的安全問題，分析安全技術方面的對策。

（一）鋼棧橋水上作業平臺

從本質安全方面考慮，提高鋼棧橋水上作業平臺的設計剛度。一方面，要求鋼棧橋水上作業平臺不僅能夠滿足承載重型履帶吊機和大噸位混凝土運輸車的安全通行荷載要求，還應具備較大安全儲備；另一方面，對鋼棧橋水上作業平臺的基礎設計剛度要求能承受較大的水流和漂浮物的撞擊。

為解決通航水域運輸問題，南北兩岸棧橋采取錯位布置的形式，北岸棧橋設置在上游23.25m處，南岸棧橋設置在下游23.25m處，通航孔的21#、22#和23#墩則僅設置水上施工平臺。所有平臺均按使用功能分區劃分為作業平臺和輔助平臺，作業平臺主要以能滿足旋挖鉆機作業的要求設置，輔助平臺以滿足材料堆放、運輸、吊裝等要求設計。

（二）水中承臺施工

為確保主墩承臺鋼套箱封底的施工質量和安全，封底混凝土分兩層澆筑完成。封底澆筑前，應按3m×3m的原則布設測點并在澆筑時做好測深記錄，在套箱轉角處應增設測點，同時加大測深頻率，嚴格控制鋼筋混凝土澆筑厚度，準確掌握混凝土向導管擴散情況，為混凝土導管的移位和使用提供依據，且及時復核封底混凝土方量。嚴格控制新型密閉式多層封底結構鋼筋混凝土的整體澆筑施工質量，確保其均勻性好，不得在澆筑施工中出現任何薄弱滲漏部位，以免施工造成較大滲漏。

（三）高處作業

斜拉橋施工過程中大多是高處作業，必須保證作業區域的人員和設施設備安全。如已搭設支架，應在支架外側設置密網安全網和兜底平臺，可將所有施工作業在安全網或平臺內進行；各類垂直運輸設備的所有安全裝置應齊全有效，且應一定程度上能抵抗雷擊、強風、暴雨等不利因素對施工作業的影響。在日常安全管理中，注意嚴格檢查及驗算塔吊、電梯、支架等各種施工設備在安裝、使用、拆卸各個階段的強度及穩定性，加強施工安全技術保障。

（四）索塔施工

斜拉橋索塔的塔座、塔柱、橫梁等部位結構的強度和穩定性確保索塔施工安全的重點。懷郁高速西江特大橋根據橋梁結構特點，設計中索塔的上下塔柱都要求安裝雙層剛勁性骨架，以此有效保證鋼筋的穩固性。索塔施工時采用液壓爬模方式實施，主要采取以下安全技術管控措施：

1.強化防護設施和平臺設計。為確保高空作業人員安全，需對作業平臺采用回形全封閉式外防護網，平臺板采用3mm厚花紋鋼板且下方帶肋；分別在主平臺、液壓平臺和吊平臺各設置一層翻板，并設擋腳板；各層平臺均設上下人孔，人孔周圍設護欄，人行通道采用不小于0.6m寬帶扶手定型爬梯，爬梯與平臺呈60°；為防止雜物從縫隙或接口處掉落，平臺與墻面接口處需采用合頁護欄，并采用定型翻板封堵縫隙。

2.嚴格管控外平臺模板移動施工。外平臺模板移動前應及時調整模板傾斜角度；移動結束后，為防止風荷載引起平臺晃動，需及時將后移裝置與主梁連接的銷軸插好就位。

3.限制操作平臺荷載。操作平臺上各類荷載必須均勻分布，不得超載。

4.統一指揮。爬升和拆除施工中必須統一指揮，指令只能由爬模總指揮一人發出，操作人員如發現不安全問題應及時處理，并立即向總指揮報告。

5.嚴控爬模拆除。爬模裝置拆除應由上至下進行，按“非承重結構-承重結構”順序拆除，所拆除材料不得隨意扔擲。拆下的模板等材料須堆碼整齊，場地需清理干凈，以防釘子傷人。

6.強化臺風季節安全檢查。在大風和臺風期間禁止塔身施工，必須將塔身模板與塔身混凝土錨固牢固，各平臺結構也必須固定；臺風過后必須細致開展安全檢查，若有任何損傷必須修復或補強后方能繼續施工。

7.在夜間、雷雨、六級大風以上(含六級)、大霧、大雪等視線不良及惡劣氣候環境情況下，不得開展爬模升降和模板移動等危險性較大的作業。

（五）主梁掛籃懸澆施工

為保障主梁施工的安全穩定，施工時必須保證橫截面的平整度和穩定性，主梁線形測量值應與實際所測量值相符。對主梁采取掛籃懸澆法施工時，保證掛籃主桁安裝的穩定性，主桁兩側需對稱拉設八字鋼絲繩，以防傾覆，注意在0#塊澆筑前應事先預埋好鋼絲繩拉鉤。在掛籃前移行走必須緩慢進行，掛籃后部各設一組溜繩；滑道必須鋪設平整、順直，不得偏移，并隨時注意觀察，發現問題及時處理。同時，注意做好對掛籃施工不平衡荷載的控制措施，主梁懸澆時，混凝土澆筑必須對稱開展；已完成澆筑的橋面堆載材料必須對稱，禁止亂堆亂放；在已澆筑的邊、中跨兩測橋面設置測量監控點，監控主梁前后左右四個點的高程變化，及時解決出現的問題。此外，在施工過程中，起重機械所有起重索具都必須達到六倍以上的安全系數；其他施工作業必須嚴格按專項施工方案和安全操作規程實施。

（六）斜拉索施工

斜拉索是保證斜拉橋安全運行的關鍵部件，安裝前應檢查拉索、防護和錨具質量，安裝過程中不得撞擊，防止對索體及其防護套、索端錨頭及螺紋造成損傷。斜拉索錨具預埋管應附有角度偏差修正裝置，以及時消除角度偏差。對斜拉索編束時，應采用梳狀板，防止扭絞。斜拉索的牽引及張拉應對稱于主塔，且對稱于橋中線均衡開展，索塔順橋向兩側的拉索和橫橋向的拉索必須對稱同步張拉。斜拉索安裝期間，應按圖紙規定，在箱梁斜拉索錨具預埋管處，設置體外減震器連接裝置，以便加裝體外減震器，有效抑制各類風致振動。

四、結語

大型高塔斜拉橋施工持續時間長、涉及技術多、施工難度大、安全風險高，各關鍵環節的質量安全技術控制直接影響橋梁整體結構安全性能。隨著高速公路施工標準化要求的不斷提高，嚴控施工技術重難點，做好各項安全技術措施十分必要。施工單位可充分利用裝配化、智能化等“四新”技術，通過自動化換人、科技化減人等手段，將更多工藝化、信息化、智能化的施工技術與現場管理、安全生產工作相結合，有效提高工作效率、降低施工成本，顯著降低施工安全風險。