特大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工安全風(fēng)險評估

王江龍 李揚

摘要：本文以懸臂澆筑施工連續(xù)剛構(gòu)橋的正常設(shè)計、正常施工為基礎(chǔ)，從施工方案、現(xiàn)場調(diào)查及自然因素3個方面對初步設(shè)計提出的多孔150m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工方案開展安全風(fēng)險評估，為特大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工安全風(fēng)險評估積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋；施工安全風(fēng)險評估；

0 引言

2010年，交通運輸部正式通過了《關(guān)于在初步設(shè)計階段實行公路橋梁和隧道工程安全風(fēng)險評估制度的通知》，公路橋隧工程風(fēng)險評估工作由此在全國范圍內(nèi)逐漸展開，并選擇在工程建設(shè)條件、技術(shù)復(fù)雜的公路橋梁和隧道工程的初步設(shè)計階段率先推行風(fēng)險評估工作。近年來，利用風(fēng)險評估方法解決橋梁施工工程中的復(fù)雜決策問題，日益成為關(guān)注焦點?；陲L(fēng)險管理模式處理施工過程中的復(fù)雜問題，為橋梁施工提供借鑒經(jīng)驗，已迫在眉睫。

1 實橋工程概況

實橋依托工程全長1173m，主橋為5跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?？鐝讲贾脼榭鐝讲贾脼?2+3×150+82m。

圖1 主橋總體布置圖（單位：m）

1.1 主橋上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)，橋?qū)?×19.45米。箱梁為單箱單室截面，箱梁頂寬19.45米，底寬9.15米，墩頂處梁高10米，梁端及跨中梁高3.5米，箱梁梁高按1.6次拋物線變化。腹板厚從跨中至根部采用0.6、0.8、1.0米分3段漸變。從跨中至箱梁根部底板厚為0.32～0.9米，按1.6次拋物線漸變。箱梁頂板寬為19.45米，底板寬9.15米，翼緣板懸臂長5.15米。在0號塊、中跨合攏段和箱梁端部設(shè)橫隔板。

1.2 主橋下部結(jié)構(gòu)

主橋橋墩雙薄壁箱型墩身，群樁基礎(chǔ)。雙薄壁墩身外緣寬8.5米，單壁斷面尺寸9.15×2.4米，長邊厚0.6米，短邊厚0.8米，墩高40.5～46.5米，墩頂、墩底分別設(shè)置2m、2.5m實心段，橋墩高度中心設(shè)置一道橫隔板。

1.3 施工方案設(shè)計

箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，0號塊長10m，箱梁單T懸澆劃分為19對梁段，從根部至跨中箱梁縱向分段長度為：7×3.0+12×4.0m，邊、中跨合龍段長均為2.0m。懸澆梁段最大重量為262.0噸（2號塊），掛籃自重按100噸考慮。

對于本橋施工而言，由于跨徑較大、技術(shù)復(fù)雜且施工工序繁雜，具有一定施工難度。此外，橋址處大風(fēng)、地震及地質(zhì)災(zāi)害等因素對橋梁建設(shè)影響同樣巨大。因此，需要對本橋施工期間安全風(fēng)險源作識別評估。

2 風(fēng)險源識別

從施工方案、現(xiàn)場調(diào)查及自然因素3個方面對特大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工期間安全風(fēng)險源進行識別分析，為風(fēng)險評估及風(fēng)險控制前提條件。

2.1 施工方案

（1）單箱單室大懸臂風(fēng)險

基于本橋單箱單室大懸臂截面形式，需要考慮超載車輛通行風(fēng)險對主梁極限承載能力以及正常使用性能的影響，保證結(jié)構(gòu)整體具有一定安全冗余度。

（2）掛籃懸臂施工風(fēng)險

對于掛籃懸臂澆筑施工，需要注意掛籃桿件之間連接可靠性、掛籃行走系統(tǒng)及錨固裝置、掛籃安全管理等問題。此外，本橋由于懸臂澆筑塊段寬度大、重量重的特點，需要對施工掛籃進行特殊設(shè)計，并在施工前進行預(yù)加載試驗，保證掛籃在使用階段強度、剛度及穩(wěn)定性滿足要求。

（3）高墩施工風(fēng)險

本橋橋墩采用滑膜施工法，高墩施工時往往存在較多不確定因素，如大風(fēng)大雨對施工影響以及橋墩墩身垂直度的影響等，需要加強施工及應(yīng)急預(yù)案管理工作，使施工風(fēng)險處于可控范圍。

2.2 計算分析

通過對所建橋梁進行有限元模型進行計算分析，能夠掌握梁橋在施工階段主梁受力狀態(tài)，明確橋梁最不利受力工況，在該工況采取重點控制措施，保證橋梁施工期間安全可靠。有限元模型計算分析結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)在各個工況下應(yīng)力均勻，安全度較高，無重大設(shè)計風(fēng)險。

圖2 結(jié)構(gòu)有限元分析模型

2.3 現(xiàn)場調(diào)查

通過對施工現(xiàn)場實測調(diào)查，并總結(jié)以往同類型橋梁施工經(jīng)驗，可統(tǒng)計出施工期間橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險見表1。

表1 施工期間風(fēng)險源調(diào)查結(jié)果

序號 風(fēng)險源

1 預(yù)應(yīng)力張拉不到位

2 掛籃懸臂澆筑問題

3 高溫、低溫對施工影響

4 合龍高差過大

5 施工機械事故

6 邊跨現(xiàn)澆段支架失穩(wěn)

2.4 自然因素

此外，針對橋址所在處地理環(huán)境，需要考慮結(jié)構(gòu)尤其是大懸臂主梁風(fēng)致失穩(wěn)風(fēng)險，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險以及地震災(zāi)害風(fēng)險，這對橋梁極限承載能力以及正常使用性能均具有影響風(fēng)險。

3 風(fēng)險評估

對橋梁建設(shè)施工期間風(fēng)險源進行識別，進行風(fēng)險源調(diào)查，去除次要風(fēng)險源信息，最終形成風(fēng)險源列表。根據(jù)《公路橋梁和隧道工程設(shè)計安全風(fēng)險評估指南》，風(fēng)險估測結(jié)果見表2。

表2 風(fēng)險估測結(jié)果表

序號 風(fēng)險項 風(fēng)險估測結(jié)果

風(fēng)險發(fā)生概率級別 風(fēng)險損失級別 風(fēng)險級別

1 單箱單室大懸臂風(fēng)險 3 1 II

2 掛籃懸臂施工風(fēng)險 2 3 III

3 高墩施工風(fēng)險 1 4 III

4 塔吊失穩(wěn)風(fēng)險 2 2 II

5 邊跨現(xiàn)澆段支架失穩(wěn)風(fēng)險 1 3 II

6 合龍高差過大 2 3 III

7 0號塊開裂風(fēng)險 3 4 III

8 結(jié)構(gòu)風(fēng)致失穩(wěn)風(fēng)險 1 3 II

9 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險 2 2 II

10 地震災(zāi)害風(fēng)險 1 3 II

從表中可以看出，掛籃懸臂施工風(fēng)險、高墩施工風(fēng)險、合龍高差過大及0號塊開裂風(fēng)險為III級風(fēng)險，需加以重點關(guān)注。其余風(fēng)險，如單箱單室大懸臂風(fēng)險、塔吊失穩(wěn)風(fēng)險、邊跨現(xiàn)澆段支架失穩(wěn)風(fēng)險及結(jié)構(gòu)風(fēng)致失穩(wěn)風(fēng)險等為II級風(fēng)險，需采取相應(yīng)處理措施并加以控制。

4 風(fēng)險控制措施

針對風(fēng)險源識別及等級估測，應(yīng)提出相對應(yīng)風(fēng)險控制措施，以有效預(yù)防風(fēng)險危害發(fā)生，降低工程施工危險性。其中主要風(fēng)險控制措施包括：

（1）箱梁設(shè)置縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力，并在中跨設(shè)置備用鋼束，作為安全儲備，在橋梁使用階段對其應(yīng)力及撓度進行監(jiān)測。

（2）橋梁主跨跨中設(shè)置橫隔板，橋墩中間設(shè)置橫隔梁，提高橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度，減小其長期撓度。

（3）進行預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計。

（4）對橋梁合龍段合龍前進行頂推，有效抑制橋梁跨中下?lián)稀?/p>

（5）保證掛籃、托架具有足夠強度、剛度及穩(wěn)定性，測量其彈性與非彈性變形。

（6）增加橋梁施工期間臨時抗風(fēng)措施，避免橋梁在大懸臂狀態(tài)下大風(fēng)期間施工。在大風(fēng)天氣下車輛限制車速，并在一定等級風(fēng)速下關(guān)閉交通。

（7）橋梁抗震設(shè)防等級為8級。

以上僅列出施工期間主要風(fēng)險控制措施，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際施工進展情況，不斷提出進一步控制措施建議，調(diào)整與完善風(fēng)險控制內(nèi)容。

5 結(jié)論

綜上所述，各種風(fēng)險源不利因素對特大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋建設(shè)影響較大，均存在一定安全風(fēng)險。因此，需要結(jié)合當(dāng)前技術(shù)手段，全面考慮各項不利因素，準(zhǔn)確評估項目風(fēng)險程度，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，最大程度減少風(fēng)險發(fā)生導(dǎo)致的損失，提高工程的安全性。

參考文獻：

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