基于LEC法涉鐵橋梁施工安全風險評估

摘要：涉鐵橋梁的建設對既有鐵路線路運營具有極大風險，因此，在涉鐵橋梁施工前，必須對項目進行安全風險評估。首先，通過識別初始風險形成風險源清單，采用LEC法定性評估各風險發生概率并確定風險等級，進而制定相應防范方案和措施。其次，采用midasGTSNX對涉鐵橋梁施工中引起的鐵路路基位移進行計算，計算結果最大附加沉降位移為2.041mm、最大附加水平位移為0.177mm。綜合定性和定量分析可知，涉鐵橋梁工程施工及運營會對鐵路路基變形產生一定影響，但影響值滿足規范控制要求。

關鍵詞：涉鐵橋梁安全風險評估LEC法位移

SafetyRiskAssessmentofRailwayBridgeConstructionBasedonLECMethod

MORong1，2LIUXu1，2WANGYu1，2ZHUZewen1，2

1.JiangxiTransportationInstituteCo.，Ltd.，NanchangCity，JiangxiProvince，330200China;2.TransportationEngineeringCo.，Ltd.，JiangxiTransportationInstituteCo.，Ltd.，NanchangCity，JiangxiProvince，330200China

Abstract：Theconstructionofrailwaybridgesposesgreatriskstotheoperationofexistingrailwaylines.TherefobImwyr1ykYIZ/tt1EfVl+GnbGgnhjW9vw9f/uW7iNT4=re，itisimperativetoconductasafetyriskassessmentoftheprojectpriortothecommencementofconstruction.Firstly，arisksourcelistiscompiledbyidentifyinginitialrisks，andtheLEC（Likelihood，Exposure，Consequence）methodisadoptedtoqualitativelyevaluatetheprobabilityofoccurrenceofeachriskanddeterminetherisklevel，followedwiththeformulationofcorrespondingpreventionplansand&5NtslRBFSdweHcGOaGliNvqbszWFc/q0rZVeDsCAXtw=nbsp;measures.Secondly，themidasGTSNXsoftwareisutilizedtocalculatetherailwaysubgradedisplacementcausedbytheconstructionofrailwaybridges.Thecalculationresultsindicateamaximumadditionalsettlementdisplacementof2.041mmandamaximumadditionalhorizontaldisplacementof0.177mm.Throughacomprehensivequalitativeandquantitativeanalysis，itcanbeconcludedthatwhiletheconstructionandoperationofrailwaybridgeswillhaveacertainimpactonthedeformationofrailwaysubgrades，theimpactvaluesmeettheregulatorycontrolrequirements.

KeyWords：Railwaybridge;Safetyriskassessment;LECmethod;Displace

鐵路作為城市重要交通基礎設施和大眾化交通工具，承擔著繁重的客運任務，是社會公共安全的重點領域，行業安全風險高。鐵路線安全事關人民群眾的生命財產安全、事關社會穩定。鐵路線安全管理必須堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針。工程安全風險涉及兩個方面的問題：一是新建涉鐵工程自身的安全；二是新建涉鐵工程的建設與運營對既有鐵路線路運營期的安全影響。涉鐵工程必須采取安全和可靠的結構形式、施工方案和施工工藝，確保絕對安全。工程的安全風險與地質和環境等自然條件、工程設計和施工組織方案、建設管理經驗及交通等有關，安全風險在設計、建設、運營等各階段和各環節都不同程度存在。實行安全風險評估制度、進行安全風險評估工作是強化安全風險意識、保證工程建設方案安全、降低事故概率、減少經濟損失的一項重要措施。

本項目在涉鐵橋梁墩臺及梁體施工期和建成運營期均有可能對既有鐵路路基產生影響，從而危及鐵路的行車運營。在鐵路路基周邊開挖、堆載、打樁、重型機械碾壓等引起的地層應力和變形是造成附近結構和設施承受附加荷載和產生附加變形的根本原因之一。因此，有必要在施工前開展安全評價，慎重考慮設計及施工影響，以確保鐵路運營的安全。

1項目概況

某上跨鐵路橋梁跨徑是20m+29m+29m的連續梁橋，上部結構采用預應力鋼筋混凝土先簡支后連續的小箱梁，橋面標準寬度為42m，其中，左幅標準寬度20.5m，右幅第一孔為變寬，第二、三孔為等寬（用濕接縫寬度調整）。所屬道路等級為城市次干道，設計荷載為城A級，設計時速為40km/h。橋墩采用蓋梁圓柱墩，單個墩身直徑為1.6m，墩間距為6.65m，墩頂設蓋梁，截面為2.2m×2m。樁基礎采用圓柱墩，單個樁身截面直徑為1.8m，樁頂設地系梁連接，樁頂系梁截面為1.3m×1.5m，樁基礎均按照嵌巖樁進行設計。橋臺采用扶壁式橋臺，臺帽寬1.8m、高0.8m；臺身共設置5片扶壁，扶壁厚度為0.8m，前墻厚度為等厚1m，實體承臺寬7.5m、高2.5m；承臺下方采用10根φ1.5m鉆孔灌注樁。

2安全定性評估分析

安全風險評估主要的方法有安全檢查表法、工程類比法、專家評議法、事故分析法、作業條件危險性評價法（LikelihoodExposureConsequence，LEC）等[1]。LEC是一種簡單易行的評價作業條件危險性的方法，研究人員能夠利用該方法對潛在危險性環境作業的危險性進行定量評價，危險級別劃分相對比較清晰，在各工程中均有廣泛的應用[2-7]，因此，本項目采用該法對涉鐵橋梁進行安全性評估。

對于具有潛在危險性的作業條件，一般認為影響危險性的主要因素有3個：（1）發生事故或危險事件的可能性；（2）暴露于這種危險環境的情況；（3）事故一旦發生可能產生的后果。用公式（1）來表示：

2.1基本程序

首先，對初始風險進行識別，形成風險源清單表。其次，對初始風險進行評價，對各個風險因素評價其發生的概率和后果等級，并最終確定出初始風險等級。再次，依據風險評價結果和風險接受準則，制定相應的防控方案和措施。最后，對風險進行再評估，提出殘留風險等級。

2.2初始風險因素

通過分析，本項目的重大危險源主要有樁基成孔、承臺基坑施工、梁體施工、運營鐵路、臨近營業線超重吊裝及安裝拆卸、拆除施工等的自身風險及上跨既有城市道路等交叉點的環境風險。結合本工程設計過程中所確定的設計方案、采取的措施、施工方法等因素，本工程方案設計階段各風險因素如表1所示。根據本工程地質情況、設計情況及風險因素表，本工程風險清單如表2所示。根據施工風險因素核對表和風險清單表，確定本工程的初始風險等級如表3所示。

2.3殘余風險評估

通過對本工程地質情況、設計情況及采取的工程措施的分析，列舉了本工程可能存在的風險源，通過采取相應的對策措施，并根據《鐵路建設工程風險管理技術規范》（Q/CR9006-2014）中規定的風險接受準則，在采取相應對策措施后，本工程可能存在的風險的殘余風險等級達到低度或中度，如表4所示，說明本工程實施中的風險因子已達到可接受的水平，對鐵路橋梁安全影響可控。

在地基上進行開挖、填埋或鉆孔施工會引起相鄰已建建筑物較大的附加沉降及不均勻沉降、土體水平位移、樁側負摩阻力等一系列巖土工程問題。橋墩基礎施工也會不可避免地干擾附近地層原有的平衡狀態，引起附近地層應力重分布和變形，構成對周邊既有結構和設施的附加荷載，使其發生附加變形。為了保證鐵路的安全，以下針對涉鐵橋梁方案進行巖土分析，分析本項目施工期間對鐵路的影響及橋梁投入運營后對鐵路的影響。

3安全定量評估分析

3.1涉鐵工程限界分析

本工程以橋梁形式上跨鐵路，采用兩幅并行上跨鐵路方案，左、右幅橋梁梁底距離軌頂最小值為9.3m，滿足鐵路設計技術標準要求。參考《建筑基坑支護工程技術規程》

（DBJ/T15-20-97）中對一般地基的擾動區劃分界定，一般來講，基坑深度1倍范圍屬受擾動區域、2倍范圍屬受擾動較小區域、3倍范圍為基本不受擾動區域，其劃分如圖1所示。涉鐵橋梁施工時，鐵路股道中心線距離承臺基坑25m，基坑開挖深度為3.4m，鐵路路基位于Ⅲ區基本不受擾區。但實際影響大小取決于基坑卸載量，因此，應結合數值分析結果綜合分析。

3.2橋梁臨近營業線施工巖土數值分析

3.2.1模型建立

本次采用大型有限元程序midasGTSNX分析涉鐵橋梁施工對鐵路營業線的影響。計算過程中，土體應力應變的本構理論采用Mohr-Coulomb彈塑性模型，其余部件如橋樁基礎和承臺均采用線彈性模型。另外，各種結構物與土體豎直面采用surface-tosur-face-contact，用硬接觸規定其法相約束行為、用罰函數規定其切向行為，水平接觸面由于位移協調采用tie約束規定其行為。對該橋梁進行建模分析，結合施工順序，評估其施工過程中鐵路營業線水平向和垂直向位移變化。計算分以下6個步驟進行：（1）施加重力，初始場地應力平衡；（2）既有鐵路運營分析；（3）位移清零；（4）涉鐵橋梁樁基施工；（5）涉鐵橋梁墩臺施工；（6）涉鐵橋梁主梁施工。各施工步驟圖如圖2所示。

3.2.2計算結果分析

既有鐵路共有單股道，股道中心距橋梁1和2號墩邊緣分別為11.28m和15.87m，

通過有限元數值計算分析，涉鐵橋梁施工中引起鐵路路基最大附加沉降為2.041mm，最大附加水平位移0.177mm，均小于4mm，滿足規范要求。

4 結論

根據設計文件及相關規范，采用LEC定性評估及midas定量計算分析該工程對鐵路運行安全的影響，得到主要結論如下。

（1）通過對初始風險進行識別，形成風險源清單，對各個風險因素評價其發生的概率和后果等級，確定出初始風險等級，制定相應的防控方案和措施后，殘留風險等級符合要求。

（2）通過有限元數值計算分析，涉鐵橋梁施工中引起鐵路路基最大附加沉降2.041mm，最大附加水平位移0.17mm，均小于4mm，滿足規范要求。

綜上所述，涉鐵橋梁工程施工及運營會對鐵路路基產生一定影響。在考慮其影響后，鐵路路基沉降、位移等計算結果滿足規范要求，涉鐵橋梁建設方案總體可行；建議根據對涉鐵橋梁的設計、施工方案等進行修改、完善，以進一步減小對鐵路的影響。

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