公路工程支架現(xiàn)澆箱梁的施工及其安全風險分析

蔡吉宗

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

公路工程是各級政府優(yōu)先發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，不僅能夠助力當?shù)亟?jīng)濟實力的提升，也給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大便利[1]。為了在特殊地形條件（如溝壑、水灘等）下延長公路的通行里程，需要架設(shè)橋梁[2]。公路橋梁施工技術(shù)復(fù)雜，一方面需要保證承力性能不因為建筑結(jié)構(gòu)形式的改變而受到影響，另一方面需要契合當?shù)靥厥獾牡乩憝h(huán)境特點[3]。

近年來，支架現(xiàn)澆箱梁在公路工程建設(shè)中獲得了越來越多的應(yīng)用[4]。這種橋梁多數(shù)采用鋼管支架貝雷梁等作為支架方式，在貝雷梁的上部采用滿堂碗扣支架，結(jié)合澆筑箱梁結(jié)構(gòu)組成橋梁的主體，具有承力性能突出、抗風壓載荷強度大、使用壽命長等特點[5]。劉熙結(jié)合中外公路工程建設(shè)實例，調(diào)研了支架現(xiàn)澆箱梁在工程項目中的應(yīng)用情況[6]；張志強研究了滿堂支架現(xiàn)澆箱梁在高速公路施工中的應(yīng)用[7]；張林鵬等人研究了支架現(xiàn)澆箱梁施工中提升預(yù)應(yīng)力的關(guān)鍵步驟，通過工程實例論證了這種橋梁的高結(jié)構(gòu)強度[8]；黃龍研究了改進公路工程支架現(xiàn)澆箱梁施工工藝技術(shù)，通過優(yōu)化施工流程使該種橋梁的建設(shè)工期大幅縮短[9]。總結(jié)以上學(xué)者的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，雖然當前關(guān)于該種橋梁施工技術(shù)的研究成果較多，但是很少結(jié)合施工風險評估進行綜合考慮。也就是說，開展公路橋梁施工技術(shù)研究，一定要兼顧評估其安全風險，這是提升建筑科學(xué)技術(shù)的重要內(nèi)容[10]。本文結(jié)合特殊地理環(huán)境中的工程項目建設(shè)實際，研究支架現(xiàn)澆箱梁的施工技術(shù)，并進行施工安全風險分析，為支架現(xiàn)澆箱梁工程應(yīng)用的順利實施提供理論支撐與借鑒。

1 工程概況

1.1 基本情況

選擇昆（明）楚（雄）高速公路項目某標段（K84+950～K97+537.501）內(nèi)支架現(xiàn)澆箱梁作為本文的研究對象。該公路工程項目主線路起于云南昆明，止于楚雄；其中，被本文選作研究對象的標段為橋梁密集區(qū)，線路全長12.612km，設(shè)有橋梁8座、總長約1280.6m。橋梁多數(shù)采用支架現(xiàn)澆箱梁形式結(jié)合當?shù)刈匀坏刭|(zhì)特點設(shè)計并建造，為研究該類型橋梁的施工技術(shù)與安全風險評估提供了很好的樣本。

1.2 環(huán)境特點

所選標段內(nèi)公路穿行于復(fù)雜的地理環(huán)境中，很多溝壑或者涉水處需要修建支架現(xiàn)澆箱梁，施工技術(shù)難度大、安全風險隱患多。

（1）水文地質(zhì)條件復(fù)雜。地表水系較發(fā)育，多呈樹枝狀展布，屬于金沙江和紅河水系。多處河面寬度達6m以上，水深達0.5m左右，流速超0.4m/s。此外，線路途經(jīng)段內(nèi)還有多條溪流及上述河流之支流，且沿線沖溝發(fā)育，沖溝內(nèi)多有地表水徑流。上述河流及溪流、沖溝等的流量和水位受季節(jié)影響較明顯，雨季時，由于河流、沖溝兩側(cè)山體匯水面積較大，會形成短時洪水。總之，復(fù)雜水文地質(zhì)造成橋梁建設(shè)環(huán)境惡劣，增加了施工的技術(shù)難度和安全風險。

（2）氣象條件復(fù)雜多變。該標段地處北亞熱帶季風氣候區(qū)，冬季干旱少雨、夏秋多雨濕潤，年降雨量充沛（平均898.9mm）。整個工程項目建設(shè)周期長，密集降雨給其中的關(guān)鍵工序，如砼澆筑、鋼筋綁扎、地基夯實等帶來了不良影響。為了不延誤工期，亟需探索能夠應(yīng)對復(fù)雜氣候的橋梁建設(shè)措施。

2 施工流程及注意事項

2.1 施工流程

鑒于本項目所處地理環(huán)境復(fù)雜，水文地質(zhì)和氣候條件等給施工帶來了較大難度和安全風險，加上橋梁工程量大、需要參與的施工隊伍多，為此，根據(jù)“嚴格控制沉降、減少上部結(jié)構(gòu)變形、保證受力均衡與持久、提高結(jié)構(gòu)整體剛度”的原則，制定了公路支架現(xiàn)澆箱梁施工施工流程，見圖1所示。

圖1 公路支架現(xiàn)澆箱梁施工流程

2.2 施工注意事項

（1）做好扣式滿堂支架搭設(shè)工作，這樣才能給施工提供一個穩(wěn)定的基礎(chǔ)。支架搭設(shè)工序見圖2所示。

圖2 支架搭設(shè)工序

在圖2中，采用反向反饋的思想，當各方格的規(guī)則性不符合技術(shù)指標要求時，返回繼續(xù)調(diào)整基準的平整度和垂直度，直至規(guī)整性合格之后再進行架體搭設(shè)。

（2）做好支架的預(yù)壓與觀測工作，基于觀測數(shù)據(jù)進行支架預(yù)拱度設(shè)計。進行支架加載前觀測時，合理選擇觀測點，一般在支座中心點沿左右向均勻間距選擇，依據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算模板標高，結(jié)合基礎(chǔ)沉降與變形情況進行壓載，壓載后繼續(xù)進行觀測，直到連續(xù)兩天頂壓且支架沉降不超過2.5mm為止再進行卸載，從而為預(yù)拱度設(shè)置提供符合要求的穩(wěn)定計算平臺。

3 施工技術(shù)分析

3.1 樁基礎(chǔ)的施工

樁基礎(chǔ)施工是整個橋梁工程建設(shè)的重點控制工序，需要進行靜態(tài)力學(xué)分析，確保承力性能完全符合設(shè)計要求。基礎(chǔ)施工時，基坑開挖采取人工/機械挖掘與松動爆破相結(jié)合的方式，巖層部分以下以爆破為主，開挖坡度隨地質(zhì)情況的變化而動態(tài)調(diào)整；基坑內(nèi)采用鉆孔灌注樁為主要承力部件，采用旋轉(zhuǎn)鉆+沖擊鉆成孔工藝，泥漿護壁，長鋼筋籠下放后采用導(dǎo)管法進行混凝土灌注。此外，本工程多處穿越深淺不一的河流，河流內(nèi)部的橋梁樁基采用筑島及鋼板樁圍堰法進行施工，之后對成型樁基進行塊石拋填防護。

3.2 承臺的施工

不同于多數(shù)陸地公路工程橋梁施工，本項目公路穿越多處復(fù)雜且富水巖土體。為了保持穩(wěn)固，除了需要采用大體積承臺外，還必須考慮到地下水位較高時的施工技術(shù)。這種復(fù)雜承臺施工的基本工序安排如圖3所示。

圖3 承臺施工關(guān)鍵技術(shù)工序

圖3中，陸地施工時承臺混凝土澆筑采用常規(guī)方法進行，地下水位較高時需采用鋼筋混凝土套箱配合施工。

3.3 水中墩臺的施工

本項目中橋梁墩臺采用分結(jié)構(gòu)多技術(shù)工藝制作而成，具體施工技術(shù)如表1所示。

表1 墩臺制作工藝

3.4 上部結(jié)構(gòu)的施工

考慮到本項目中橋梁多位于橫向風勢較強的區(qū)域，且所處地理環(huán)境相對復(fù)雜，所以，對于橋梁上部結(jié)構(gòu)施工多采用最有利于提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的工藝進行。蓋梁采用鋼棒法施工，包括分支架搭設(shè)、鋼筋和模板施工、砼澆筑和養(yǎng)生三個關(guān)鍵工序；現(xiàn)澆箱梁施工時，滿堂式支架選用Q345疊合Q235鋼材并采用新型盤扣式支撐系統(tǒng)作為主架構(gòu)，選擇Ф180mm鉬鉻合金作為穿芯鋼棒梁的主要受力構(gòu)件，采用主龍骨+次龍骨+竹膠板的結(jié)構(gòu)作為內(nèi)箱梁模板。

4 安全風險分析

4.1 風險辨識

為了有效統(tǒng)計本項目支架現(xiàn)澆箱梁建設(shè)過程中有可能引發(fā)施工安全的風險因素，項目部組織技術(shù)骨干和施工一線人員開展“頭腦風暴”活動，從人員、機械、材料、工序、技法、環(huán)境等多角度對致險因子進行分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 施工致險因子分析結(jié)果

4.2 風險評估

對于辨識所得的施工致險因子，結(jié)合工程項目的推進，采用LEC方法進行定量迭代評估。

（1）對事故發(fā)生可能性和事故后果嚴重程度建立量化評分標準，如表2所示。

表2 風險程度劃分標準

（2）根據(jù)表2所示的風險等級，對所有致險因子進行LEC打分并計算最終的總分值（總分值=L×E×C），依據(jù)風險總分值進行風險等級劃分，最終結(jié)果如表3所示。

表3 風險等級評估結(jié)果

4.3 防控措施

（1）建立科學(xué)分級風險防控體系。針對辨識出的致險因子，必須要進行準確的評估與打分，依據(jù)分值劃分為不同的等級，從而有差別地制定應(yīng)急預(yù)案，確保各項措施有較強的針對性，同時避免避險資源的浪費。

（2）構(gòu)建風險動態(tài)監(jiān)控制度。隨著工程項目的推進，識別出的致險因子在動態(tài)變化，工程項目部需要積極深入施工一線，對當前風險變化情況進行充分調(diào)研，根據(jù)當前狀態(tài)調(diào)整致險因子的風險等級，改進風險防控措施，實現(xiàn)對風險的動態(tài)管控，提升風險管控效果。

5 結(jié)束語

隨著支架現(xiàn)澆箱梁在公路工程項目中的推廣應(yīng)用，需要根據(jù)工程所在地的地理環(huán)境并圍繞項目建設(shè)目標科學(xué)合理地制定施工方案。本文通過在昆楚高速公路項目中探索支架現(xiàn)澆箱梁的施工技術(shù)方案與風險防控措施，為類似項目的實施提供了可參考的樣本。在后續(xù)的研究中，應(yīng)該進一步研究提高現(xiàn)澆箱梁承力穩(wěn)定性的方法，同時建立完善的施工安全風險防控體系，通過施工技術(shù)的進步減少施工風險的發(fā)生，通過合理規(guī)劃施工防控風險的投入，實現(xiàn)資源向施工技術(shù)上聚焦，最終完成技術(shù)升級與風險防控雙重目標的順利實現(xiàn)。