京哈高速綏中(冀遼界)至盤錦段改擴建工程中橋梁施工安全風險分析與防控

王 聰

(遼寧省交通建設管理有限責任公司 沈陽市 110005)

京哈高速公路改擴建項目位于我國東北地區，項目存在人為環境、工序復雜、里程長、工程節點多等多方面因素。從建設條件、結構方案、施工技術以及保通施工等方面識別橋梁施工中的關鍵風險點并進行分析防控，進而達到降低安全責任事故概率、減少損失的目的。

1 施工主要風險源識別

1.1 設計風險

橋涵結構設計風險應是次要風險源。項目橋梁設計均為鋼箱組合梁、小跨徑裝配式鋼板組合梁、預應力混凝土連續T梁，公路全線沒有高風險施工結構物，總體設計思路較為傳統，滿足 《公路工程技術標準》等相關規范，意外風險很小。

1.2 工程地質風險

沿線不良地質應是次要風險源。路線所經地區地質條件較簡單，沿線存在軟土、礦區、季節性凍土等不良地質，特別是進入盤錦市境內有長約20km的濕地地區，增加了施工作業難度，有發生不均勻沉降的風險。

1.3 自然氣候風險

冬季施工風險是主要施工風險源。項目路線所經地區屬暖溫帶季風氣候地區。夏季炎熱潮濕多雨，冬季寒冷，多年氣溫在-35℃和40℃之間，季節溫差較大，氣候因素對項目混凝土橋梁施工有一定影響，考慮到該項目位于東北地區，且項目施工期短，可能存在冬季施工，業主和施工單位往往為了趕工期會采用很多辦法來延長施工時間，這些辦法雖然能延長作業時間，但對混凝土結構物的使用壽命很不利，鋼結構焊接質量也難以保證。

1.4 施工過程風險

(1)舊橋拆除風險是施工主要風險源。項目舊橋拆除[1]分為兩部分：項目主線既有橋梁采用整體拆除重建。項目沿線天橋采用在舊橋旁新建的方式，新橋建成達到通車條件后，再將舊橋進行拆除，原有天橋為預應力混凝土連續箱梁。沿線天橋舊橋拆除過程中，對于非跨路橋部分采用整體切割下放然后破碎鑿除，運離現場；對于跨路橋部分采用搭設支架上安裝頂推裝置頂推平移至非跨路橋孔再下放拆除。

全線橋梁拆除重建工程量大，工程作業面多，高空作業多、舊橋結構應力指標難以估計，橋梁拆除過程中的風險難以控制，安全隱患較大。

(2)吊裝施工風險是施工主要風險源。日常橋梁施工作業中，起重機吊梁吊裝作業是危險系數最高的施工環節，一旦吊梁過程中角度、機械配重、起重機性能、吊裝設備、人員操作中有任何一點失誤，都可能造成大量人員、設備的傷亡、毀壞，事故后果及影響難以估量。

(3)鋼箱梁頂推施工風險是施工主要風險源。鋼箱梁頂推施工，一般都伴隨著跨鐵路、電力、軍用光纜等交叉作業，施工環境復雜，既存在著頂推軸向偏移風險、施工高空落物威脅鐵路運行風險、與電力電纜交叉作業觸電風險等現場風險，又存在著鐵路、電力部門審批困難、施工作業窗口期短、延誤工期等人為風險，鋼梁頂推作業往往是制約項目整體施工期的關鍵節點工程。

1.5 交通組織風險

保通施工車輛風險是施工主要風險源。繁忙的交通可能會引起車輛對中分帶處橋墩的撞擊。車輛撞擊墩柱直接威脅著上跨、下穿高速橋梁的安全。一旦車輛撞擊橋梁將造成巨大的、不可估量的直接經濟損失和人員車輛傷亡風險。同時，項目主線存在多次調流。在主線“3+2”半幅保通階段，行車道調整、臨時隔斷措施敷設等均存在行駛車輛與施工機具、人員的撞擊風險；主線下穿分離式立交橋頂推施工時，存在車輛與臨時支撐、拼裝平臺的撞擊風險。

2 施工主要風險分析

2.1 冬季施工風險

沈山改擴建項目位于我國北方地區，冬季嚴寒，凍害極為嚴重。

施工單位在進行冬季混凝土類施工時，過低溫會造成混凝土在凝結和凍結兩種化學物理變化中相互沖突。若受低溫影響水結冰，混凝土中的硅酸鹽不能與水充分融合發生水化反應，無法與砂石形成膠凝材料，凍結后的水泥混凝土整體強度將大幅下降。而水分子在凍結成冰后發生物理膨脹，極易造成混凝土結構物凍脹，造成表面蜂窩麻面、甚至混凝土開裂。此外環境的溫度過低對鋼材的焊接質量會產生一定影響，無法保證焊縫飽滿完整，給結構的安全帶來較大的隱患。

2.2 保通施工車輛風險

車輛撞擊可能帶來的風險因素：

(1)橋梁部件損壞，直接影響橋梁正常使用和車輛通行。

(2)社會人員生命財產損失。

(3)在重要時間內由于交通運輸破壞引起的商貿和公益方面的損失。

(4)車輛撞擊施工作業防護腳手架造成支架坍塌，發生作業人員墜落、行人被高空墜落重物砸傷風險。

2.3 構件在起吊作業過程中主要存在危險因素

(1)起重機在起吊重物時，起吊吊鉤沒有防掉落裝置、起吊固定位置角度不合理、起重機所在地基承載力不足等隱患造成起吊機傾覆。

(2)起吊機吊裝用鋼絲繩因鋼絲繩本身質量問題、使用年限過長、鋼絲繩缺乏保養造成起吊鋼絲繩銹蝕、脫絲、脆斷、彎曲變形、打結導致安全系數過低；鋼絲繩在使用過程中不齊及捆綁不牢靠，在起吊重物施工作業時發生吊繩斷裂造成安全事故。

(3)現場施工起重機沒有經特種設備檢驗部門年檢合格，起重機性能不能承擔相關作業，起重機進入施工現場前未報監理審查備案，作業時造成安全事故。

(4)起重機駕駛司機無駕駛執照，上崗前沒有進行專業安全交底、崗前培訓，施工作業現場沒有安全監督人員指揮，現場安全防護用具不足，造成人員傷亡事故。

(5)起重機吊裝作業過程中，沒有及時設置吊裝警戒區域隔離帶，吊裝作業與其他工程作業同步進行，人員沒有安全防范意識，在吊裝區活動或穿越時被起吊構件砸傷。

(6)在強風、大雨、大霧、夜間照明不足或其他極端天氣為趕進度進行違規作業造成安全責任事故發生 。

2.4 鋼梁頂推風險

鋼箱梁頂推施工主要的危險源包括：頂推關鍵設備風險，頂推啟動、運行、合龍控制風險，材料風險等。

(1)鋼箱梁屬于較為復雜特殊的非常規施工方法，頂推過程中采用的關鍵設備直接影響著施工期間的安全及橋下運營公路的安全；鋼箱梁拼裝平臺既是頂推施工的作業平臺，也是頂推過程的主要受力構件；導梁是頂推施工過程中的直接受力構件；拼裝平臺和導梁是鋼梁頂推作業的關鍵設備。

拼裝平臺風險包括：拼裝平臺剛度強度要提前驗算滿足受力構件的理論最大值；拼裝平臺搭設時，地基承載力需要提前預加載，觀察是否有不均勻沉降風險；拼裝平臺完成后是否產生過大擾度。

導梁時頂推風險包括：導梁與鋼梁不匹配，導梁在剛度、長度及重量上的選擇不合理，在實際頂推過程中承載力不足導致滑道變形；導梁提升與拆卸時與墩、系梁相撞造成損失；在實際使用中受鐵路、電力、占地等外界影響，導梁拆解預留空間不足。

(2)鋼梁頂推施工工藝復雜精密，涉及機械配合作業較多，對施工隊伍的專業性和施工經驗有極高的要求，其風險表現出不確定性，可能發生的風險有：啟動的應力過大，產生構件破壞；頂推啟動時摩擦力不均產生受力方向誤差，引起軸向偏轉位移。

(3)進場原材料風險：原材料和成品半成品構件的供應不足；材料和成品半成品的質量不合格；

(4)鋼箱底板制造及滑道、支座安裝誤差，導致底板應力集中、摩擦力增大，導致頂推過程存在安全風險。

(5)導梁與鋼箱梁連接強度不足導致頂推過程存在安全風險。

2.5 舊橋拆除施工風險

舊橋拆除存在較大安全風險，主要風險源有：

(1)橋梁箱梁拆除過程中，箱梁整體下放系統支撐失穩、頂推系統失穩，導致局部或整體施工平臺坍塌，造成人員傷亡。

(2)舊跨線橋拆除施工過程中，梁體結構物切割施工引起的雜物掉落對橋下運營公路的安全影響。

(3)主線橋梁拆除過程中每幅舊橋在拆除中對外側新建橋梁及對側正在運營的橋梁安全存在一定的安全風險隱患。

(4)在天橋拆除重建部分可能存在對外側可利用部分舊梁造成破壞及損傷，導致利用舊梁存在安全風險隱患。

3 風險防控措施

3.1 施工方案風險防控措施

(1)盡量避開嚴寒期施工，如因特殊原因，必須冬季施工，在《公路橋涵施工技術規范》[2](JTG/T 3650—2020)第十四章中規定的冬季施工注意事項中，應按規范要求嚴格制定冬季施工方案，經建設單位和監理單位審批后方可實施。

(2)室外焊接溫度不應低于-10℃ ，否則應搭設保暖棚施工。

3.2 保通施工車輛風險防控措施

由于建橋過程中，施工作業需占部分公路路面，因此會給過往車輛造成一定的影響，而過往車輛若操縱不當，也會影響施工。為了確保橋區道路通行安全，施工前應發布通告，施工期間必須實行道路安全交通管制等措施。建設單位應提前與地方公路管理部門共同制定施工占道期間交通導改方案、安全防護方案和應急預案，確保施工期間社會車輛行人的通行安全。

(1)劃定橋梁施工作業區域、協調施工期車輛安全通過橋區。

(2)建設單位需指導施工單位嚴格落實企業全員安全生產責任制度，并承擔各方參建單位現場改建過程中的組織協調工作。

(3)建設單位應委托公路管理部門，按需要配置并維護臨時交通安全設施標志；同時建設單位和施工單位應配合公路管理部門根據施工需要及時設置或調整臨時交通安全設施。

(4)編制安全救援預案，協同社會救援力量對事故進行應急處理。

3.3 吊裝施工風險防控措施

(1)吊裝重型構件工作需要根據構件的幾何尺寸、重量制定相對的專項施工方案，在吊點、鋼絲繩、吊機、起吊路線等方面要給予充分的考慮，專項施工方案完成后須報監理審批完成后方可實施作業。

(2)進入施工作業現場的起重機及司機必須持特種設備檢驗合格證和特種設備職業資格證并報建設單位備案。

(3)在吊裝施工作業時，現場應按照沈山改擴建安全設計專章要求規范設置警戒線、警示標志牌等，導改調流車道應設置臨時指揮人現場指揮。吊裝作業禁止施工人員與重物隨同吊裝。

(4)在正式吊裝作業前需要對重物進行試吊，檢查吊鉤、起重機安全性能無誤后方可進行正式作業。

(5)在遇到大風、大霧、雨雪等極端天氣時不得進行吊裝作業，夜間禁止吊裝施工作業。

(6)吊裝作業施工過程中，起重機司機和吊臂、吊鉤操作員應熟知機械性能、操作方式步驟，作業人員應提前互相熟悉指揮信號，包括手勢、旗語等，起重機械一旦出現故障應立即停止吊裝作業疏散現場作業人員并進行安全防范操作。

(7)如有可能，吊裝時盡量封閉交通，減小安全隱患。

3.4 鋼箱梁頂推施工風險防控措施

(1)拼裝平臺施工前，應提前檢測地基承載力能否滿足平臺需求，若承載力不足則需要進行加固處理，確保地基平整度，在平臺作業期間不發生不均勻沉降。

(2)在導梁焊接過程中，要對焊縫和拼接螺栓進行逐個檢查，保證導梁強度；多根導梁之間應使用鋼管進行橫向連接，保證導梁體系整體強度。導梁與鋼箱梁梁體采用焊接方式連接，保證導梁與鋼箱梁的連接強度。

(3)鋼箱底板制造及滑道、支座安裝：鋼箱梁底板制作及驗收中嚴格按照相關規范要求，保證底板底面平整度，鋼箱梁在現場吊裝就位后再次檢查底板；避免箱梁底板由于平整度不夠導致頂推過程中應力集中摩擦力增大；滑道安裝時頂面標高通過精確測量手段嚴格控 制，滑道固定牢固，滑道表面均勻涂抹四氟乙烯或其他潤滑劑減小摩擦力。

(4)在鋼梁頂推作業過程中，應嚴密監控鋼梁的橫向偏移位移量，建議聘請專業第三方電子監控進行實時動態監測，確保鋼梁頂推過程中橫向位移在誤差范圍內。

(5)鋼梁頂推現場應配備足夠的專職安全員和應急防護物品，現場施工人員必須佩戴安全帽，所有施工分項作業前應進行崗前培訓和安全交底，確保作業人員生命財產安全。

(6)要詳細制定機械操作人員輪崗交接制度，并加強人員管理，確保施工現場安全生產。

(7)涉及跨鐵路、電力、軍用電纜等特殊地區施工作業前，建設單位應與相關單位提前溝通協調，為施工作業創造良好作業環境。

3.5 舊橋拆除施工風險防控措施

(1)頂推支撐失穩的風險控制措施：為避免個別支撐點處于偏壓狀態，在個別頂推點某個鋼筒即將脫離箱體或進入箱梁底部時，在其他參與頂推的臨時鋼筒上加墊鋼板，平衡受力，待箱梁完全脫離或進入該頂推點后再將鋼板撤出。

(2)下放支撐失穩的風險控制措施：對箱梁切割前，主梁前進頂應進行最大受力測試，對全部頂推系統進行檢查；對下放系統安裝到切割下放的過程進行嚴格控制，嚴格執行系統進行驗收、結構物切割、結構物下放，過程應分步有序，并隨時調整；合理設置切割順序，切割斷面和各區域切割應盡量保持同步，減少偏壓造成安全隱患 。

(3)頂推施工前應對防護支架、頂推設備進行檢查，對人員進行安全、技術交底，施工人員必須持證上崗。

(4)跨線橋作業交叉部分應設置門型架通道，門型架采用雙層腳手桁架，桁架底層設置防塵網和防拋網，頂部安裝警示燈，通道兩側粘貼反光帶。

(5)原主線橋整體拆除重建：由于主線運營保通需要，主線舊橋拆除時，外側新建橋梁已完成建設，因此舊橋拆除時需要按照先橋面系、橋梁上部、墩臺的順序逐項拆除(不能進行整體爆破)，拆除過程中應單獨建立施工專項預案，搭設臨時防護措施，避免拆除過程中建筑垃圾落入運營車道，威脅社會車輛運行安全。

4 結語

京哈高速公路改擴建工程主要面臨的橋梁施工風險點是：冬季施工風險、保通施工車輛風險、吊裝施工風險、鋼箱梁頂推施工風險和舊橋拆除施工風險。掌握上述風險源識別分析和防控措施，制定相應的應急預案，做好工人崗前培訓教育，可以有效避免施工過程中安全生產事故的發生，為京哈高速公路改擴建工程創造安全平穩的施工作業環境。