混凝土拱橋拱架法施工風險分析及對策

劉家奎，羅 浩，杜 斌

(1.貴州順康路橋咨詢有限公司，貴州 貴陽 550000；2.貴州大學 土木工程學院，貴州 貴陽 550025)

0 引 言

2011年5月5日，交通運輸部發布文件《關于開展公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估試行工作的通知》(交質監發[2011]217號)，明確在開工前要對跨徑大于或等于150 m的鋼筋混凝土拱橋進行風險評估制度，并試行《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南》[1]。

目前我國正處于橋梁建設飛速發展時期，橋梁工程技術工藝復雜，若發生風險事故，會造成巨大的人員、財產損失及惡劣的社會影響。目前我國對斜拉橋、懸索橋、連續剛構橋等大跨度橋梁施工期間的安全風險評估研究較多，但對于懸拼拱架現澆施工的鋼筋混凝土拱橋施工期間的風險分析研究較少[2-4]。而在拱架懸拼、拱架預壓及主拱圈混凝土澆筑施工過程中均存在較大的施工風險，對其進行安全風險評估分析，對該類橋型的施工安全有重要意義。

筆者結合已經完成的3座不同跨徑的拱橋進行施工過程中的風險分析，3座橋梁信息如表1。

表1 橋梁工程概況Table 1 Bridge engineering overview

(續表1)

橋名馬嶺河特大橋金沙源石大橋三家寨大橋拱架預壓荷載底板混凝土重量×1.2底板混凝土重量×1.2(拱圈底板+腹板混凝土澆筑重量)×1.1項目類型地方建設地方建設高速公路拱架使用情況舊拱架舊拱架舊拱架

1 橋梁施工風險分析方法

分析風險有多種分析方法，包括定性分析方法、定量分析方法、定性定量綜合分析法，有時只需采用其中的1種，而有時則要采用2種或3種方法相結合。這些方法各具特色，互相補充，但彼此并不能替代[5-6]。

2 橋梁施工風險分析指標

《公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南》給出了部分重大風險源評估指標體系及人為因素或施工管理引發的事故可能性的評估指標體系，將評估指標分值通過公式M=A+B+C+D+E+F+G+H進行計算。根據計算分值對照表2找出折減系數γ，再計算事故可能性。

表2 安全管理評估指標分值與折減系數對照Table 2 Safety management assessment indicator score andreduction coefficients

典型重大風險源事故可能性等級劃分見表3，其中P=R×γ，其中R為各重大風險源評分指標分值累加之和，按四舍五入計算取整。根據不同的風險發生概率等級和風險損失等級，建立風險水平等級評價矩陣，見表4。

表3 典型重大風險源事故可能性等級劃分Table 3 Classification level of typical major risk sources incidents

表4 風險水平等級矩陣Table 4 Risk level matrix

3 大跨度拱橋施工風險可能性評估指標體系制定

參照《公路橋梁和隧道工程安全風險評估指南》原則與思路制訂評估指標，見表5～表8。

表5 拱架搭設施工風險可能性評估指標體系Table 5 Risk probability assessment index system for arch erection construction

表6 拱架預壓施工風險可能性評估指標體系Table 6 Risk probability assessment index system for arch preloading construction risk

表7 拱圈混凝土澆筑施工風險可能性評估指標體系Table 7 Risk probability assessment index system for arch concrete pouring construction

表8 拱架橫移及拆除施工風險可能性評估指標體系Table 8 Risk probability assessment index system for arch traversing and demolition construction

4 基于風險矩陣法風險分析

前面所述采用拱架法施工的3座鋼筋混凝土拱橋均為已經施工完成，以下結合施工過程中的施工監控數據情況及實際安全管理情況對其進行風險分析。首先結合表5～表8施工風險可能性評估指標進行事故可能分值計算，如表9。

表9 事故可能性分值計算表Table 9 Calculation table of accident probability scores

考慮安全管理后的事故可能性分值如表10。

表10 考慮安全管理后的事故可能性分值Table 10 Accident probability scores after considering securitymanagement

查表3知可能性概率等級如表11。

表11 風險事件概率等級表Table 11 Risk event probability scale

查表4得風險等級評估，如表12～表14。

表12 馬嶺河特大橋施工風險等級評估Table 12 Evaluation of construction risk grade of Maling River Bridge

表13 金沙源石大橋施工風險等級評估Table 13 Evaluation of construction risk grade of JinshayuanStone Bridge

表14 三家寨大橋施工風險等級評估Table 14 Evaluation of construction risk grade of Sanjiazhai Bridge

根據多種事故后果同時產生時以就高原則確定事故等級，綜上所述可知馬嶺河特大橋及金沙源石大橋風險等級為Ⅲ級(高度風險)，三家寨大橋為Ⅱ級(中度風險)。

5 風險對策

針對上述5個施工技術方面的風險源事件，根據評估結果及參考文獻[7-8]，采取的技術控制措施如下：

1)拱架搭設施工方應委托有資質且經驗豐富的單位對拱架的整體強度、剛度和穩定性進行詳細驗算；盡量加大鋼拱架尺寸和適當布置橫向纜風以保證鋼拱架的剛度和穩定性；拱架拼裝過程中加強對纜索吊裝系統的扣索索力、拱架應力監測，定期對纜索吊裝系統的后錨，纜風繩和拱架連接節點跟蹤觀測；拱架拼裝過程中，加強對拱架線形的測量，提高拱架的拼裝精度。

2)拱架預壓采用專用水袋加載進行預壓；嚴格按照施工方案中的分段分環順序進行對稱平衡加載；預壓過程中加強對拱架撓度、橫向偏位及應力監測。

3)嚴格按照施工方案規定的澆筑順序進行混凝土澆筑，澆筑拱圈底板混凝土時，嚴格監控拱架的變形，如變形不滿足監控要求，則需要調整澆筑順序，保證拱架安全；每次澆筑時，拱圈兩側必須同步進行混凝土澆筑，確保拱架受力對稱。

4)拱架橫移頂推千斤頂和鏈條滑車盡量保持位移速率一致，且同時對拱架頂兩側進行觀測，與拱架腳移位進行比較，保證拱架偏心控制在可控范圍內；預埋鋼管橫移軌道不能有變形、突起點，表面涂抹黃油和四氟粉保證橫移順暢；移動過程要均速進行，避免造成拱架上下大幅度的擺動而失穩。

5)拱架拆除必須嚴格按照起重吊裝作業規程進行作業；在拱圈混凝土強度達到設計強度100%時再拆除拱架，在拆除每片鋼拱架之前，必須將所有拱架節段捆綁牢固于拱圈上，防止拱圈突然下落；操作人員處于安全位置防止撞傷。

6 結 論

筆者結合實際施工情況對已經完工的3座橋梁進行評估，通過風險分析結果可得出如下結論：

1)風險評估一般為工程實施前進行的工作，但實際施工情況多存在和評估時的參考資料不符合的情況，如專業勞務資質和經驗降低的現象(地方項目)，因此開工前風險評估多存在評估風險等級偏低的情況；對于地方上的項目評分時可取評分區間較大值(較不利)進行評估，對于高速公路項目，對安全管理方面要求相對規范，可取評分區間較小值進行評估。

2)對于特大跨徑拱橋施工一般可達到Ⅲ級(高度)風險，必須進行風險評估并制訂降低風險的措施。

3)對于地方建設的跨徑大于100 m的拱橋風險等級已達到Ⅲ級(高度)風險應進行風險評估。

4)對于高速公路施工項目由于相對規范，拱橋施工風險等級明顯降低，大橋一般為(Ⅱ級)中度風險。

5)跨徑越小風險等級一般越低，但如果管控不力風險等級會大幅提高。對地方項目進行安全管理評估時，評估指標(B～H)可根據實際參考資料情況降低一級考慮。

參考文獻(References)：

[1] 中華人民共和國交通運輸部.關于開展公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估試行工作的通知[Z].北京：交通運輸部辦公廳，2011.

Ministry of Transport of the People’s Republic of China.NoticeonthePilotWorkofCarryingoutSafetyAssessmentofHighwayBridgeandTunnelConstruction[Z]. Beijing: General Office of the Ministry of Transport, 2011.

[2] 鄧可.懸拼拱架現澆拱橋施工控制及安全風險評估研究[D].長沙：長沙理工大學，2011.

DENG Ke.TheResearchonConstructionControlandSecurityRiskAssessmentofCantileverArchingCast-in-situArchBridge[D]. Changsha: Changsha University of Science and Technology, 2011.

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NIU Hong.RiskAnalysisResearchforLong-spanContinuousRigid-frameBridgesduringConstruction[D]. Xi’an: Chang’an University,2009.

[4] 陳艾榮，阮欣.蘇通長江大橋主梁和索塔施工期間施工方案風險評估報告[R].上海：同濟大學，2005.

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[7] 阮欣.橋梁工程風險評估體系及關鍵問題研究[D].上海：同濟大學，2006.

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[8] 張杰.大跨度橋梁施工期間結構的風險分析與對策研究[D].上海：同濟大學，2007.

ZHANG Jie.RiskAnalysisandCountermeasuresofStructureduringLong-SpanBridgeConstruction[D]. Shanghai: Tongji University,2007.