大跨徑懸索橋施工階段風險評估

叢霄，賈麗君，肖汝誠

(同濟大學土木工程學院，上海200092)

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大跨徑懸索橋施工階段風險評估

叢霄，賈麗君*，肖汝誠

(同濟大學土木工程學院，上海200092)

摘要：針對大跨度懸索橋施工過程，提出一種簡化的基于模糊層次分析法的風險評估方法。按懸索橋的施工過程劃分層次，普查可能出現的風險源，基于模糊層次分析法結合專家調查評分計算各風險源權重。根據權重篩選風險因素，對權重較大的風險因素提出可行的現場應對方案，以便用于施工方現場處理。該方法將模糊數學方法引入大跨度懸索橋施工階段的風險評估，對施工中可能面對的風險源進行定量評估的同時又減輕了層次分析的復雜性。

關鍵詞：大跨度懸索橋；風險評估；施工階段；模糊層次分析法；風險源普查

近年來，隨著經濟的發展，我國橋梁工程發展迅猛，橋梁建設的速度和能力均處于國際領先地位。但由于橋梁工程從投資、設計、施工到全壽命周期的運營管理，具有周期長、涉及面廣、各種風險因素錯綜復雜等特點，近年來自然災害(地震、颶風等)和人為因素(船撞、爆炸、設計錯誤、施工誤差等)導致的橋梁事故頻頻發生，造成了惡劣的社會影響[1]。懸索橋作為跨越能力最強的橋型，施工周期更長，技術難度高，風險源眾多且對橋梁施工安全性的影響程度參差不齊。為了在施工過程中更好的規避風險，最大程度降低施工成本、提高施工進度，建立橋梁工程風險評估體制、研究橋梁工程風險評估理論和方法、進行施工過程的風險管理是十分必要的[2]。對此，國內外不少學者也做過較多探索研究，且在幾座大型橋梁上得到過應用[3-6]。

工程風險評估中普遍采用的評估流程為：風險因素識別、通過風險概率和風險損失評價風險等級、確定風險是否可接受并判斷進一步的處理方法。評估過程中需具體給出每個致險因素的風險概率和損失程度[7-12]。然而，懸索橋施工過程中引起工程風險的因素多而繁雜，若概括地評判不能起到實質性的指導作用，但若對每一個致險因素的風險概率和損失進行準確評判，難度很大并且可操作性不高。本文基于可操作性，針對大跨徑懸索橋施工階段提出一種簡化的風險評估方法：詳細普查施工風險源，通過模糊層次分析方法直觀地計算出各致險因素對施工風險影響的權重，根據權重對各風險源的重要程度進行把握，提出預防或改進措施。

1懸索橋施工過程的風險評估方法

1.1步驟

評估步驟為：

1)風險源普查；

2)基于模糊層次分析法的風險因素識別；

3)根據風險因素的重要程度給施工方提出可行性意見。

1.2方法

采用模糊層次分析法評估懸索橋施工過程中的風險[13-15]。模糊層次分析法是指運用模糊數學工具，對多種因素進行綜合考慮，對分析目標做出某種決策。將某個實際問題層次化，構造出一個層次分析的結構模型，將復雜問題分解成基本元素指標，同時這些元素又可根據需要分成若干子組，形成不同層次。同一層次的元素作為準則對下一層次的某些元素起支配作用，同時又受到上一層次元素的支配[16]。

1)模糊層次分析模型

2.1 4組血清中CRP、IL-6水平 細菌感染組的CRP、IL-6水平顯著高于混合感染組、其他感染組及對照組，混合感染組的CRP、IL-6水平顯著高于其他感染組和對照組，其他感染組的CRP、IL-6水平顯著高于對照組，其差異均具有統計學意義(均P<0.05)。見表1。

設U={u1,u2,…,un}為描述評價對象的n種因素的集合。則優先關系判斷矩陣[17-18]

由r可以得到模糊一致判斷矩陣

利用模糊層次分析法的最終目的是求出指標層D上各元素對總目標A的相對權重。而求解過程需在相鄰層次之間進行，從上至下，直到指標層，得到下一層次對上一層次的權重向量

2)專家調查法

專家調查法也稱專家評估法，是以專家作為獲取信息的對象，依靠專家的知識和經驗，由專家通過調查研究對問題做出判斷、評估和預測的一種方法[19-20]。由于懸索橋施工中的風險源眾多，短時間內很難通過實際可行的計算得到風險結果，在這種情況下專家調查法是比較可行的調查方法。

2案例分析

2.1層次設置

地錨式懸索橋的施工可以分為錨錠、橋塔、纜索系統、貓道和加勁梁5個部分，因而懸索橋的施工風險也可以由此劃分。在此僅以懸索橋施工中最重要、也最有特色的纜索系統施工為例進行計算分析。

纜索系統施工可以分為主纜施工、索夾和吊索施工兩大部分，而主纜施工又分為主纜安裝、緊纜、纏絲涂裝3個步驟，索夾吊索施工分為索夾安裝和吊索安裝兩個部分。層次設置如圖1所示。其中A層為施工風險；B層為錨錠、橋塔、纜索系統、貓道、加勁梁；C層為主纜、索夾、吊索；D層為安裝主纜、緊纜、纏絲涂裝、安裝索夾、安裝吊索；E為D層的子項風險源分項。

圖1　層次設置圖

2.2風險源普查

對D層的子項風險源進行普查[21]，羅列出5個分項的風險源，將該風險源層定為E層。

2)緊纜(D2)。①緊纜機就位之前沒有放松南北邊跨的抗風索系統；②沒有拆除主纜外層索股上的纏包帶和緊纜機百米以內的成形裝置；③沒有及時調整平衡架，緊纜機框架與主纜不相垂直；④緊纜過程中，每次操作移動緊纜機，沒有對主纜的周長、垂直直徑和水平直徑進行詳細檢查測量，導致誤差過大；⑤緊纜機上的千斤頂壓力過大，機器壽命受到影響；⑥緊壓過程中施工人員經驗不足，沒有同時敲打主纜，造成外層鋼絲分布不均勻；⑦索夾的位置沒有加密緊壓導致拆除鋼帶安裝索夾時，主纜尺寸無法控制；⑧主纜孔隙率過小導致索夾安裝到位時螺桿達不到要求的張力；⑨由于大風、暴雨等天氣原因導致控制測量的參數不精確而造成安裝位置的偏差。

4)索夾安裝(D4)。①沒有在溫度較恒定的情況下安裝索夾；②測量索夾基準點時未能將主纜從貓道上松開；③測量位置、溫度存在誤差；④出現夾絲現象，且沒有及時處理；⑤攜帶索夾的天吊索工作車在主跨的兩半跨同時行駛造成安全事故；⑥去除捆綁鋼帶之后索股出現橫向擴展損傷、擠出鋼絲；⑦施工過程中沒有控制和緊固索夾螺桿的張力；⑧安裝兩側鞍座、收緊索夾后主纜頂底部出現間隙，導致螺桿張拉后螺桿彎曲、索夾變形。

5)吊索安裝(D5)。①水流、不利氣候等原因導致裝載吊索的駁船定位困難；②起吊速度過快導致放線架出現故障；③施工人員指揮控制不當導致索頭碰撞事故或駁船漂移量過大；④沒有做好貓道清理工作，上下交叉作業導致安全事故；⑤轉向滑輪架及其他吊裝設備部件松動導致吊裝事故；⑥吊裝過程中臨時保護措施不到位導致PE護套損傷；⑦安裝遇雨天且沒在工廠預先完成上錨頭防水工作，導致雨水進入吊索；⑧6級以上大風或夜間、霧天等惡劣天氣下施工；⑨索夾涂裝前沒有清理干凈表面油脂、灰塵；⑩涂裝時的空氣條件不能滿足要求。

2.3專家調查

通過專家調查方法確定優先判斷關系矩陣，限于篇幅，僅選取緊纜對施工風險的影響，建立各層次之間的優先關系判斷矩陣

2.4計算分析

運用上述層次分析法計算出E層(風險因素)對A層(施工風險)的影響程度，如圖2所示，其中，橫坐標標號對應風險源普查羅列的風險因素；縱坐標為各風險因素對應權重與最大權重的比。

根據圖2，以“纏絲及涂裝”項為例，風險因素4、6、10影響權重較小，風險因素5、7、8、9、11影響權重較大，在給施工方的意見中應分情況予以說明。針對分析結果，給施工方編制詳實的施工手冊，對于施工中出現可能性較大且影響權重大的風險源，應給出切實可行的處理意見。對于在施工設計中即可避免的問題，應明確列出并提示施工方及時避免(如涂裝中使用的溶劑能相互溶解導致涂裝之后鼓泡的問題)；而對于某些較難避免的問題(如調索中主鞍邊跨端和散索鞍錨跨端的鼓絲問題)，應羅列出經驗性處理方案，便于施工方在現場控制與處理。

3結論

1)懸索橋施工過程中致險因素多，因而施工過程的風險評估至關重要。

2)通過模糊層次分析法可以直觀地計算出各風險源因素對施工風險影響的權重，便于施工方把握各風險因素的重要性程度，做出決策。

a)主纜安裝風險因素權重比　　　　　　　　b)緊纜風險因素權重比　　　　c)纏絲及涂裝風險因素權重比

d)索夾安裝風險因素權重比　　　　　　e)吊索安裝風險因素權重比圖2　風險因素的影響權重比

3)根據計算給施工方編制施工手冊，羅列出容易出現但在施工設計時可以避免的問題以及難以避免但可以提供相關解決措施的問題，給施工方進行風險規避和應對提供借鑒。

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(責任編輯：郎偉鋒)

Risk Assessment of Long-Span Suspension Bridge During Construction Period

CONGXiao,JIALijun,XIAORucheng

(CollegeofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Abstract:A simplified method based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP) for risk assessment of a long-span suspension bridge during construction period is presented. Weighing various factors is calculated based on FAHP according to the dividing hierarchy of construction process, the possible risk factors in the general investigation and combining with the expert investigation. Then, the risk factors are selected based on the weight and practical solutions are put forward to the risk factors with higher weight, which is easy for the construction side to operate. For this method, the fuzzy mathematics method introduced into the risk assessment of the construction period of the long-span suspension bridge can make the quantitative evaluation of the possible risk factors in the construction and reduce the complexity of the analytic hierarchy process.

Key words:long-span suspension bridge; risk assessment; construction period; fuzzy analytic hierarchy process; general risk factors investigation

中圖分類號：U445.4

文獻標志碼：A

文章編號：1672-0032(2016)01-0047-06

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.01.009

作者簡介：叢霄(1993—)，女，江蘇南通人，碩士研究生，主要研究方向為大跨度橋梁，E-mail:shcongxiao@163.com.*通訊作者：賈麗君(1966—)，女，浙江上虞人，工學博士，副教授，主要研究方向為大跨度橋梁,E-mail:jialj@tongji.edu.cn.

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃(2013CB036300)

收稿日期：2016-01-14