LEC法在變截面連續梁施工危險源識別與風險評價中的應用

晁鐵彥,王旭東,張新華,代小影,史榮耀

(陜西華山路橋集團有限公司,陜西 西安 710026)

0 引言

作業條件危險性評價法也叫LEC法,是由美國安全管理學專家提出的簡易安全風險評價方法,可用于水利、地鐵、橋梁、隧道等工程施工條件危險性辨識與評價,可根據危險性辨識與評價結果提出相應的防控措施,保障工程施工安全。

已有學者對LEC法的工程應用進行了研究,楊凱等[1]依托九寨溝縣白河防洪治理項目,基于改進LEC法對水利工程的安全風險進行了評價研究,提出了19個危險源指標。張曉萌[2]基于危險源理論對深圳地鐵8號線施工階段的安全風險進行評價,構建了基于危險源的風險評價指標體系。栗海軍[3]以浙北高等級航道網集裝箱運輸通道建設工程市場路大橋項目為背景,綜合采用LEC法和矩陣法構建了針對橋梁工程邊通航邊施工的風險識別評價指標體系。成威[4]以樺皮嶺隧道工程為例,采用LEC法設計了全新的隧道施工安全風險評估方法,在評價中全面考慮安全管理模式、施工水平等因素的影響,提高了隧道工程施工的安全性,降低了風險源對施工人員人身安全造成的影響。羅飛飛等[5]以施工工序為基礎對港口工程施工危險源進行劃分,利用LEC法進行了危險源評估及分級,為分級管控港口工程施工中的危險源提供理論依據。朱寶亮[6]通過LEC法評價高層建筑施工中危險因素風險等級,評價結果表明,高層建筑施工中有重大施工風險的項目主要為腳手架搭設和深基坑施工,施工現場的機械設備是風險控制重點內容。張慶祥[7]采用LEC法對城市及道路照明工程施工安全風險的危害程度進行評價,對城市及道路照明工程施工安全風險進行了分類,確定了主要風險。吳佳莉[8]針對修井作業中設備多、工序復雜、作業環境惡劣等特點,對修井作業中存在的危險源進行辨識,并用LEC法進行評價研究。孫守平等[9-10]將LEC法應用到一般巖土爆破工程安全管理中,對識別出的危險源進行定量評價分析,提出改進爆破作業安全的技術和管理措施,以控制一般巖土爆破的施工安全。

本文以銅川新區青崗嶺一級公路項目石川河大橋為例,首先對大橋工程施工作業程序進行分解,確定危險源辨識范圍。結合工程實際情況,對掛籃懸臂澆筑變截面連續梁施工危險源進行辨識,采用LEC法對危險源進行評估,并根據風險值進行風險等級劃分,最后根據危險源識別與風險評價結果提出危險源防控措施。

1 LEC法基本原理

在LEC法中,每個危險源的危險性D由3種因素決定,分別為事故或風險事件發生的概率L、操作人員暴露在危險環境中的頻次E、安全事故發生后產生的嚴重程度C[6]。根據以往類似工程施工事故統計數據及相關工程經驗,首先確定3種因素的不同等級及對應的分值,然后利用3個分值的乘積評價作業條件危險性大小,表達式如下:

D=LEC

(1)

由于LEC法為半定量的評價方法,需要在評價前結合自身相關經驗,依據工程項目特點和現場實際情況進行評價等級劃分,對每個等級規定出不同的分值,D值越大,相關作業的危險性越高[6]。

2 工程概況

石川河大橋中心樁號為K2+122,橋梁長度982m,主線前進方向與河流流向右偏角為90°,上跨梅覓路、梅七鐵路、石川河及咸銅鐵路。橋梁上部結構為(5×20+8×40)m裝配式預應力混凝土箱梁+(68+120+68)m預應力混凝土剛構箱梁+(4×40+7×20)m裝配式預應力混凝土箱梁。橋梁下部結構橋臺采用樁基接蓋梁橋臺,橋墩采用柱式墩及薄壁空心墩,全橋采用鉆孔灌注樁基礎。橋梁墩臺徑向布置,縱斷面位于-0.3%及1.314%的豎曲線上。

主橋上部結構采用3跨預應力混凝土變截面連續梁,箱梁采用單箱單室截面,采用縱、橫、豎向預應力體系。橋寬12.15m,箱梁根部梁高7.2m,跨中梁高2.8m,箱梁高度按1.8次拋物線變化。箱梁頂板寬12.15m,底板寬7.0m,翼緣板懸臂長2.575m。箱梁頂板設橫坡,底板橫橋向為水平。

主橋中跨合龍段采用吊架現澆施工,邊跨現澆段在墩旁托架上或現澆支架上現澆施工。主橋上部結構箱梁采用懸臂掛籃法施工,引橋上部采用預制吊裝施工。

3 基于LEC法的危險源識別及風險評價

3.1 施工作業程序分解

本工程上部結構施工內容包括0號塊和1號塊施工、懸臂節段施工、跨鐵路線掛籃施工防護、邊跨現澆段施工、合龍段施工、橋面系及附屬施工等,其中0號塊和1號塊施工包括托架設計(見圖1)、托架預壓(見圖2)、模板支設、鋼筋綁扎、預應力管道安裝、混凝土施工、預應力筋施工、馬道布置(見圖3)等,懸臂節段施工包括掛籃設計(見圖4)、掛籃拼裝及預壓(見圖5)、懸澆段施工等,跨鐵路線掛籃施工包括連續梁0號塊施工防護(見圖6)、掛籃封閉施工防護(見圖7)等,邊跨現澆段施工包括模板安裝、支架預壓、支座安裝、鋼筋和預應力筋加工與布設、混凝土澆筑等,合龍段施工包括16號塊段施工、懸臂端臨時荷載清理、掛籃前移安裝模板和綁扎鋼筋、設置平衡配重(見圖8)、頂推(見圖9)、勁性骨架焊接并張拉合龍段臨時預應力束、合龍段混凝土澆筑養護、張拉鋼絞線、壓漿等,橋面系及附屬施工包括防撞護欄施工、橋面鋪裝施工等。

圖1 托架布置Fig.1 Bracket layout

圖2 托架預壓Fig.2 Bracket preloading

圖3 馬道立面布置Fig.3 Facade layout of bridle path

圖4 掛籃設計結構Fig.4 Hanging basket design structure

圖5 掛籃預壓示意Fig.5 Hanging basket preloading

圖6 0號塊施工防護Fig.6 Block 0 construction protection

圖7 掛籃封閉施工防護Fig.7 Hanging basket closed construction protection

圖8 合龍段施工配重示意Fig.8 Construction counterweight of closure section

圖9 鎖定勁性骨架及頂推預埋鋼板Fig.9 Locking stiff skeleton and pushing embedded steel plate

為提高橋梁施工安全評價結果的真實性,以會議形式的過程分析法作為危險源辨識方法,即召開評審會議,以工作任務實施步驟或施工工藝流程為主線,進行危險源辨識時,需綜合考慮施工全過程的辨識要求,對存在的傷害源、受傷害的主體、傷害發生原因、過程和結果等進行分析,將主要施工作業程序進行分解,如表1所示。邊跨梁段模板支撐架結構如圖10所示。

表1 石川河大橋主要施工作業程序分解結果Table 1 Decomposition results of main construction procedures of Shichuan river bridge

圖10 邊跨梁段模板支撐架結構Fig.10 Side span beam section formwork support structure

3.2 危險源識別及風險評價

3.2.1危險源辨識范圍

危險源辨識范圍包括以下內容:①常規施工活動;②非常規施工活動;③緊急狀況;④所有進入施工現場的人員活動;⑤所有施工現場設施工作情況。

3.2.2事故或風險事件發生的概率L賦值

事故或風險事件發生的可能性與事故發生的概率有關,分析系統的危險性時,一定不發生事故是不正確的[5],因此,將實際不可能的情況分值定為0.1,將完全可以預料的分值定為10[10],其他事件根據概率大小確定對應的分值,如表2所示。

表2 事故或風險事件發生的概率L賦值Table 2 Assignment of probability of accident or risk event

3.2.3操作人員暴露在危險環境中的頻次E賦值

操作人員暴露在危險環境中的時間對系統傷亡的風險影響較大[5],連續在潛在危險環境中暴露的分值為10,非常罕見的暴露分值為0.5[10],其他情況根據操作人員暴露情況進行細分并相應地取值,如表3所示。

表3 操作人員暴露在危險環境中的頻次E賦值Table 3 Assignment of frequency of operator exposure to hazardous environment

3.2.4安全事故發生后產生的嚴重程度C賦值

安全事故發生后產生的后果主要為人身傷害或財產損失[5],因此,將引人注目、不利于基本安全衛生要求的分值定為1,將大災難、許多人死亡或造成重大財產損失的分值定為100[10],其他情況根據安全事故發生后產生的嚴重程度進行細分并取對應值,如表4所示。

表4 安全事故發生后產生的嚴重程度C賦值Table 4 Assignment of severity after safety accident

3.2.5危險性D標準的劃分

由評價小組專家共同確定每個危險源的各項分值,按照式(1)計算得到危險性分值,根據表5規定標準進行危險性等級劃分。

表5 危險性等級劃分Table 5 Risk classification

3.3 結果分析

3.3.1危險源辨識結果

通過采用過程分析并確定合理的危險源辨識范圍,得到危險源辨識結果,如表6所示。

表6 危險源辨識結果Table 6 Hazard identification results

本研究劃分了多種危險源,鋼筋制作與安裝的危險源包括特種作業人員無證作業、防護缺失、設備缺陷、管理缺陷等,0號塊施工的危險源包括焊接質量不合格、臨邊堆物、設備缺陷等,變截面連續箱梁掛籃施工的危險源包括掛籃結構剛度強度不符合設計要求、行走未及時錨固或錨固不到位、設備缺陷等,邊跨現澆段施工的危險源包括焊接質量不合格、設備缺陷、臨邊堆物等,塔式起重機安裝與拆除的危險源包括無臨邊防護或臨邊防護損壞、高處作業人員未系安全帶、臨邊堆物等。危險源可能導致的事故主要包括高處墜落、起重傷害、機械傷害、物體打擊、觸電、火災/容器爆炸和坍塌,對于危險源存在的方式,以正常和人的行為為主,兼有非正常、其他人為因素、設備設施和材料。

3.3.2危險源風險評價結果

基于LEC法得到的危險源風險評價結果,如表7所示,a表示消除,b表示替代,c表示工程控制措施,如執行相關法律法規和規范標準的規定,d表示標識、警告等,e表示發放個體防護裝備,f表示應急預案。

表7 基于LEC法得到的危險源風險評價結果Table 7 Risk assessment results of hazard sources based on LEC method

由表7可知,危險源風險等級包括三、四級,以三級居多,可知危險程度多為顯著危險,需要整改,制定管理方案,且大多數可能導致的事故有以往事例且有直觀感覺,現有控制措施中以消除、工程控制措施、應急預案為主。具體來看,掛籃懸臂澆筑變截面連續梁施工過程中高處墜落、起重傷害、坍塌、物體打擊、機械傷害、觸電屬于顯著風險,需采取預防控制措施;火災/容器爆炸屬于一般風險,需引起注意。

4 危險源防控措施

4.1 高處墜落預防控制措施

高處墜落預防控制措施主要如下:①嚴格遵守高空作業安全操作規程,正確佩戴安全防護用品;②設置臨邊臨水安全防護圍欄;③人員上下使用安全爬梯;④如需穿行工作平臺應快速通過,不得在工作平臺下休息、逗留;⑤工作臺架臨時移位時,由專人指揮。

4.2 起重傷害預防控制措施

起重傷害預防控制措施主要如下:①加強對起重機械的管理和維修保養;②在作業區域內規定的位置起吊,起吊前應停機檢查物體綁扎牢固程度等;③由專人指揮吊裝,工作完畢后將起重機停放在堅固地面,各部分處于非工作狀態;④不得在起重設備工作時進行檢查和維修作業,不得在有荷載的情況下調整起升、變幅機構的制動器等。

4.3 坍塌事故預防控制措施

坍塌事故預防控制措施主要如下:①嚴格按照專項方案施工,采取安全技術措施;②地面基礎須提前進行硬化或加固處理,合理引導排水;③架體搭設完成驗收合格后投入使用;④實時動態監測結構變形,發現問題立即處理。

4.4 觸電事故預防控制措施

觸電事故預防控制措施主要如下:①嚴格執行用電安全專項方案及管理制度;②施工電纜須架空或埋于地下,嚴禁隨意綁扎導線;③將防水尼龍繩(鋼絲繩)作為潛水泵受力活動索,涉水或潮濕工作環境使用防水電纜,使用安全電壓,動力、照明線分開安裝;④操作人員檢查設備絕緣情況。

4.5 機械傷害預防控制措施

機械傷害預防控制措施主要如下;①操作人員嚴格按照機械設備安全操作規程作業;②機械設備檢查驗收合格后投入使用,并定期維修保養;③非維修人員禁止對機械設備進行維修,維修設備時防止因誤動發生機械傷害;④在易傷人等設備部位裝設隔離裝置,裝設保險裝置。

4.6 物體打擊預防控制措施

物體打擊預防控制措施主要如下:①進入施工現場須佩戴勞動防護用品;②起重運輸機械工作時起重臂下嚴禁站人;③作業高度>2m時,周圍設置安全防護措施;④高處作業時嚴禁上下拋擲物件,材料堆放平穩。

4.7 火災/容器爆炸預防控制措施

火災/容器爆炸預防控制措施主要如下:①嚴格落實消防安全管理制度,設置足夠的消防器材并定期檢查;②點火時焊槍口不得對人,正在燃燒的焊槍不得隨意放置;③氧氣、乙炔等專儲專防,工作完畢后關閉氧氣瓶、乙炔瓶閥門并擰上安全罩;④不得立刻接觸施焊完成的金屬材料。

5 結語

橋梁施工過程中一旦發生安全事故,將會造成人員傷亡或一定經濟損失。橋梁施工安全事故之所以會發生,大多是因為對施工現場危險源的風險辨識不到位或對施工危險隱患的排查不到位。因此,在橋梁施工過程中應更加重視對危險源的風險辨識、評估和控制研究,以期在最大程度上降低安全事故發生概率。

本文依據危險源理論和風險管理基本理論知識,對銅川新區石川河大橋施工過程中可能出現的各類危險源因素進行了研究,并提出危險源防控措施,以保障橋梁工程施工安全,提高項目安全管理水平。