矮塔斜拉橋運營階段安全風險分析

王教才

摘 要：矮塔斜拉橋的運營階段存在著超載、船撞、銹蝕等風險的威脅，本文通過風險源辨識，篩選出5項主要風險源，并提出相應的應對措施，為依托項目及同類項目提供了參考價值。

關鍵詞：矮塔斜拉橋;運營管理;安全風險;風險辨識;風險控制

中圖分類號：U448.27 文獻標識碼：A

0 引言

矮塔斜拉橋因為結構新穎，綜合了連續梁橋和斜拉橋的優點，備受國內外橋梁設計師的青睞。隨著我國土木大建設如火如荼的開展，原來越多的矮塔斜拉橋建成通車，但是其在運營期出現了諸如：拉索銹蝕、汽車超載、船撞等各類事故問題，嚴重影響了矮塔斜拉橋的使用壽命[1]。

2021年1月，交通運輸部印發意見，進一步明確深化安全生產重大風險防范工作，從源頭上防范化解重大風險，提出建立健全安全風險研判機制，一同發布了包含42項重大風險的《交通運輸安全生產重大風險清單》。本文將依托實際項目，參考該清單及相關施工事故案例為矮塔斜拉橋的運營管理風險提出措施和建議[2]。

1 項目依托

S327臨泉泉河大橋為跨徑（95+170+95）m的雙塔單索面預應力混凝土矮塔斜拉橋，設計等級為一級公路，設計速度采用80 km/h標準。預計2021年8月合攏，年底通車。泉河大橋立面圖如圖1所示：

2 風險源分析

通過調研國內外類似事故案例及《交通運輸安全生產重大風險清單》，辨識出該橋運營階段的主要風險源如下：

2.1 超載風險

超載運輸的風險主要表現為：（1）車輛嚴重超限超載;（2）車輛非法改裝;（3）企業動態監管不到位，未及時發現和糾正駕駛員有關違規行為;（4）駕駛員駕駛應急處置能力不高。

橋梁結構所承受的交通荷載等都是動荷載，即使在正常荷載等級作用下，也會在結構內部產生循環變化的應力，不但會引起結構的振動，減弱構件連接，降低結構剛度，還會引起結構的累積疲勞損傷。嚴重的車輛超限超載、運輸不力都會影響結構的使用安全，尤其是對于修建較早、荷載等級較低的剛構橋結構，超載問題更會使橋梁結構產生是致命的“硬傷”：一方面可能引發疲勞問題，會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇;另一方面，由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復（如主梁裂縫等），將導致橋梁在正常荷載作用下的工作狀態發生變化，從而可能對橋梁的使用安全性構成了巨大的威脅，尤其對預應力混凝土主梁，裂縫開展后難以恢復。此外，伸縮縫、支座等橋梁附屬構件的損壞也都與此有關。事實上橋梁結構常常由于某些關鍵部位的局部疲勞失效而導致整個結構的失效。

超載運輸對橋梁產生著巨大的破壞作用，輕則造成橋梁的承載力下降，在橋梁使用早期就出現裂縫等各種病害，影響橋梁的正常運營，阻礙社會經濟的發展;重則發生橋梁坍塌事故，造成大量財產損失和人員傷亡。橋梁是公路的咽喉，一旦橋梁發生破壞，就需要對其進行加固甚至推倒重建。因此，超載問題需要相應的管控措施加以管控。

2.2 船撞風險

船撞的風險主要表現為：（1）通航水域橋梁助航標志設置不符合要求;（2）通航水域橋梁凈空尺度不夠;（3）橋梁通航孔橋墩未按要求設置或未按要求維護防撞設施;（4）橋梁設計防撞能力低于橋區正常通行船舶噸級;（5）橋區水域船舶通航秩序管控不到位;（6）對超出航道通航等級水平的船舶缺乏管控;（7）船員操作不當;（8）洪水引起船舶失控、斷纜、走錨而撞橋。

在橋梁施工期梁段吊裝等施工作業將占用一部分主航道，與工程相關的工程船和運料船舶往返也增加了船舶流量，必然會對其他船舶正常航行造成影響，同時也存在高空施工墜落物砸中過往船只的情況。船舶運輸的發展使得現在的通航船舶也開始變得愈來愈大，也愈來愈快。船撞橋事故也一直高居不下，可能導致橋梁損傷和人員傷亡風險。當水位較高或船舶水上高度超過通航凈空高度，最高點超過梁底高程，船舶撞擊到橋梁會對橋梁上部結構造成破壞，目前在我國國內，此類事故時有發生，如1988年廣東九江大橋運砂船撞擊導致橋面坍塌事故;2003年廣東省珠江大橋西橋貨船擦刮梁底事故和2008年的潤揚大橋北汊橋浮吊工程船擦刮梁底事故等。

隨著我國經濟的發展，船舶噸位和高度都會朝著大而高的方向發展，船撞風險不可忽視，需予以重視。

2.3 危險品運輸風險

危險品運輸的風險產生原因主要為以下幾點：（1）劇毒品、爆炸品、放射性物品等高危貨物運輸;（2）常壓液體危險貨物罐車存在罐體壁厚不達標、未按要求配備安全附件等安全隱患;（3）途經環境敏感區域、生態脆弱區、人員密集場所;（4）途經特大橋、特長隧道。

危險品運輸發生危險化學品泄漏、爆炸、火災之類的事故概率很小，但是并不為零。但是其發生不確定、處置難度高、事故后果影響大。這種事故一旦發生就可能導致橋梁損毀，給附近居民、其他車輛等帶來人員傷亡和財產損失，同時，危化品的泄漏對橋梁周圍水域的污染問題也不容忽視。例如：2020年浙江溫嶺槽罐車爆炸造成20人死亡，175人入院治療（其中24人重傷），直接經濟損失9 477.815萬元。

2.4 交通事故風險

交通事故風險主要表現為：（1）在未建設交通安全設施的跨江橋梁，臨崖路段行駛;（2）駕駛員突發疾病失能，導致車輛失控;（3）駕駛員應急處置能力不足，違規操作;（4）車輛超速;（5）駕駛員疲勞駕駛。

由于近年來交通量的不斷增大，交通事故發生的頻率越來越大。交通事故可能導致特大橋結構損傷、交通堵塞、人員傷亡等風險。

2.5 拉索銹蝕風險

運營期斜拉索存在銹蝕風險，且銹蝕程度較大時會降低疲勞強度，拉索產生應力損失，進而降低橋梁承載力。承載力的降低將會直接影響到橋梁結構壽命。另外，拉索的更換也存在著一定的風險，且會導致較大的經濟損失。

3 措施及建議

通過風險源辨識，本文針對臨泉泉河大橋的運營管理階段篩選出超載、船撞、危險品運輸、交通事故、拉索銹蝕等5個主要風險源，針對該風險源本文應該采取如下預防措施[3]加以應對：

（1）橋梁進行入口拒超，拒絕超限超載車輛駛入橋梁;

（2）設計橋墩防撞及抗撞方案，為大橋工程防船撞安全提供全面、可行、詳實的方案;

（3）運營期間嚴格控制危化品運輸車輛，通過安全檢查之后再放行;

（4）加強運營期的車輛管控和導流工作;

（5）加強橋梁管養工作，及時檢查修復可能導致交通事故的問題;

（6）做好斜拉索的防腐措施，比如涂漆防腐或除濕防腐。

風險源可運用風險的理論與技術對此加以決策管控，降低風險事故的發生的概率和損失程度，本文提出的預防措施為同類項目提供了參考價值。

參考文獻：

[1]阮欣，陳艾榮，石雪飛.橋梁工程風險評估[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]中華人民共和國交通運輸部.公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3]黃俊.橋梁工程風險管理與保險研究[D].上海：同濟大學橋梁工程系，2000.