解析橋梁設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)

尹秋實(shí)

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

解析橋梁設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)

尹秋實(shí)

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

為了更好地對(duì)橋梁建設(shè)中遇到的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防，綜合提高橋梁工程設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)管理水平，本文結(jié)合實(shí)例對(duì)橋梁設(shè)計(jì)階段的各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的橋梁設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策。

橋梁設(shè)計(jì)；安全風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)控制

引言

在橋梁建設(shè)飛速發(fā)展的今天，橋梁的設(shè)計(jì)、施工以及管理的水平成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)，大家開始思考如何讓橋梁工程的決策尤其是工程關(guān)鍵問(wèn)題的決策可以更加的合理并且科學(xué)，其中比較有代表性并且意義重大就是如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁建設(shè)和使用過(guò)程中出現(xiàn)的各類事故的原因，以及相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。近年來(lái)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法應(yīng)運(yùn)而生，幫助我們解決了橋梁工程中一系列較為復(fù)雜的決策問(wèn)題，如今基于風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)上來(lái)解決這些問(wèn)題，已經(jīng)逐漸成為了解決問(wèn)題的新思路。

橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)并不僅存在于橋梁建設(shè)的某一環(huán)節(jié)，而是貫穿于橋梁設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程中，各個(gè)階段的行為都會(huì)給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)影響，例如規(guī)劃階段橋位選擇不合理抑或是橋梁方案不夠完善、施工階段使用的施工工藝、使用階段自然災(zāi)害以及人為行為給橋梁造成的破壞等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作可以更好地對(duì)橋梁生命周期中的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并且提出具有指導(dǎo)性的建議。

1 我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)類型

1.1 質(zhì)量事故

設(shè)計(jì)階段是建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全面規(guī)劃和具體描述實(shí)施意圖的過(guò)程，是處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)關(guān)系的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是保證建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量和控制建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)的關(guān)鍵性階段。設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量事故有很多種，如設(shè)計(jì)階段時(shí)間緊迫導(dǎo)致施工圖紙質(zhì)量較差，而圖審又流于形式，出現(xiàn)總體部分圖紙標(biāo)高甚至軸線尺寸都不一致，一系列問(wèn)題在施工過(guò)程中逐步暴露出來(lái)，造成施工單位停工待圖，甚至有些設(shè)計(jì)問(wèn)題是部分工程施工完畢后才發(fā)現(xiàn)，必須拆除重做，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，無(wú)形中導(dǎo)致工程費(fèi)用的增加。

1.2 意外事故

意外事故是指那些由于操作不當(dāng)或管理疏忽而導(dǎo)致的人員傷亡、工程偏離預(yù)期目標(biāo)以及工期延誤的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，例如施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)、電力使用事故以及高空作業(yè)人員出現(xiàn)傷亡等都可以歸納入意外事故中。要積極開展安全教育，嚴(yán)格安全檢查等，降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1.3 自然災(zāi)害

自然災(zāi)害是指由于自然原因而產(chǎn)生的人員傷亡、橋梁結(jié)構(gòu)損傷和工期的延誤等，自然災(zāi)害也有不同種類，例如洪水、泥石流、地震、滑坡等地質(zhì)水文災(zāi)害以及臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)、暴風(fēng)雪、龍卷風(fēng)、酷熱、嚴(yán)寒等氣象災(zāi)害。盡量通過(guò)氣象預(yù)報(bào)等方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)知，以便采取相應(yīng)的措施來(lái)降低自然災(zāi)害帶來(lái)的損失，同時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1.4 其他風(fēng)險(xiǎn)

除了以上三類風(fēng)險(xiǎn)外其他的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)類型可以被統(tǒng)稱為其他風(fēng)險(xiǎn)，比如環(huán)境污染事故等，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于環(huán)保的意識(shí)也不斷增強(qiáng)，社會(huì)各界都對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，并設(shè)立了相關(guān)的法律條款來(lái)進(jìn)行約束。在施工中排放有害物質(zhì)、帶來(lái)噪音污染和水土污染等行為，都會(huì)受到法律的嚴(yán)懲。這種風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)雖然不會(huì)直接對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)造成破壞，或是帶來(lái)人員以及時(shí)間的損傷，無(wú)法用量化的指標(biāo)來(lái)表達(dá)，但是對(duì)于自然環(huán)境會(huì)帶來(lái)不利的影響。

2 橋梁設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)案例分析

2.1 工程項(xiàng)目概況

某高速公路的橋梁需要跨越一級(jí)階地、河流河谷和河漫灘，在符合通航要求的前提下兼顧河流大堤的綜合布置，該橋梁應(yīng)該在滿足150m單孔雙向主通航要求的同時(shí)滿足75m單孔單向副通航孔要求。方案一：橋身全長(zhǎng)396m，為（248+148）m獨(dú)塔斜拉橋，橋梁為獨(dú)塔雙索面塔墩固結(jié)體系。主副通航孔由主跨跨越，南岸大堤由邊跨跨越。主梁采用鋼箱梁，全寬33m，中央為鏤空分隔帶；邊跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，主塔結(jié)構(gòu)為獨(dú)柱方形混凝土橋塔，采用群樁基礎(chǔ)。方案一的總造價(jià)為11590萬(wàn)元。方案二：三跨變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為（100+180+100）m，橋體全長(zhǎng)380m。主副通航孔分開，主通航孔主跨跨越，副通航孔由邊跨跨越。采用群樁基礎(chǔ)，主墩為薄壁實(shí)體墩，其中兩個(gè)主墩處于深水區(qū)，過(guò)渡墩為單排雙柱式橋墩。方案二造價(jià)為9518萬(wàn)元。本文對(duì)上述兩個(gè)施工方案中設(shè)計(jì)階段橋梁在不同壽命周期的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出最后的安全風(fēng)險(xiǎn)水平。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法——專家調(diào)查法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本構(gòu)成有：風(fēng)險(xiǎn)定義、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及風(fēng)險(xiǎn)控制，其中最主要的是風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)，風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)又包括三個(gè)方面的工作，即風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)量測(cè)。

我們使用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中的專家調(diào)查法來(lái)對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。專家調(diào)查法是一種定性分析方法，以專家為中心來(lái)進(jìn)行信息索取，然后依靠專家自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)查研究，最后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行判斷、評(píng)估和預(yù)測(cè)，其具體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程如圖一所示：

圖一 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

確定需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的項(xiàng)目后，首先去了解橋梁的各種建設(shè)條件，例如地質(zhì)、水文、氣候和交通量等，同時(shí)結(jié)合橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝等設(shè)計(jì)方案來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別。在初步的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別工作完成后，分析和判斷各種風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)發(fā)生的可能性以及結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)損失，并且形成風(fēng)險(xiǎn)矩陣。根據(jù)專家調(diào)查分析的結(jié)果確定各種風(fēng)險(xiǎn)因素在矩陣中所處的位置，然后明確應(yīng)對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策。同時(shí)制定詳細(xì)的定量分析給那些位于矩陣中不可接受區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于安全風(fēng)險(xiǎn)最低合理可行狀態(tài)（ALARP）區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)也不能完全忽視，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鲅芯俊?/p>

2.3 風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別

本文對(duì)于橋梁的各種風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)分析主要是從橋梁建設(shè)條件和橋梁施工方面這兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行的，并且結(jié)合了工程的可行性研究階段以及初步設(shè)計(jì)階段的相關(guān)文件和風(fēng)險(xiǎn)情況。橋梁建設(shè)條件方面包含的內(nèi)容眾多，如工程的水文和地質(zhì)情況、地震、氣候條件、通航量、交通量和船撞以及施工環(huán)境等都屬于其中。橋梁所采用的建筑材料、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、新技術(shù)新工藝以及施工方案等都屬于設(shè)計(jì)施工方案。

2.3.1橋梁建設(shè)條件

橋區(qū)內(nèi)總體的環(huán)境條件比較良好，四季分明氣候溫和，降雨量適中，光照充足，擁有較長(zhǎng)的無(wú)霜期，總體來(lái)說(shuō)各方面的自然資源都比較豐富，同時(shí)基本不會(huì)受到暴風(fēng)雨災(zāi)害的影響。但是汛期河流水位會(huì)有較大提升并且將河岸兩側(cè)的低洼地區(qū)淹沒。根據(jù)有關(guān)部門提供的水文資料我們得知汛期會(huì)在一定程度上影響橋梁施工，沖擊施工設(shè)備等破壞施工結(jié)構(gòu)，存在一定的經(jīng)濟(jì)損失以及延長(zhǎng)工期的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)橋梁的通航等級(jí)如果按照單孔雙向的標(biāo)準(zhǔn)，凈高10m凈寬150m，并且主通航孔左側(cè)滿足單孔單向的要求，凈高10m凈寬75m，那么在建成后可能會(huì)出現(xiàn)船撞風(fēng)險(xiǎn)。

2.3.2設(shè)計(jì)施工方案

斜拉橋和連續(xù)剛構(gòu)橋因?yàn)槠錁蛄盒问胶蜆?gòu)造上的差異，在風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別上也有很大的不同。這兩個(gè)施工方案中主橋橋墩的撞擊力設(shè)計(jì)都比我國(guó)規(guī)范規(guī)定的Ⅲ級(jí)航道的標(biāo)準(zhǔn)取值略低，所以存在一定的橋墩設(shè)計(jì)撞擊力不足的風(fēng)險(xiǎn)。

兩者中連續(xù)剛構(gòu)橋在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案這方面來(lái)說(shuō)比較占有優(yōu)勢(shì)，具有相對(duì)成熟的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，但是對(duì)于那些跨徑大于160m的大跨連續(xù)鋼橋的一些部分的理論分析對(duì)策仍然不完善，所以采用大跨連續(xù)剛構(gòu)橋方案也存在風(fēng)險(xiǎn)。而獨(dú)柱獨(dú)塔混合梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，一方面要考慮鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕情況，另一方面鋼橋面部分也存在疲勞風(fēng)險(xiǎn)以及鋪裝破壞風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)由于主梁剛度的突變點(diǎn)是鋼和混凝土的結(jié)合部分，所以結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力分布情況都十分復(fù)雜，疲勞問(wèn)題和強(qiáng)度問(wèn)題嚴(yán)重，從結(jié)構(gòu)體系來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的弱點(diǎn)。

從橋梁施工方案來(lái)說(shuō)，斜拉橋方案中基礎(chǔ)采用的是雙壁鋼圍堰施工，塔柱的施工方法是分階段爬模施工，用托架以及滿堂支架現(xiàn)澆施工來(lái)建造混凝土主梁，這些方面都存在橋梁基礎(chǔ)施工、混凝土索塔施工以及拉索施工風(fēng)險(xiǎn)。連續(xù)剛構(gòu)橋方案中基礎(chǔ)和斜拉橋一樣為雙壁鋼圍堰施工，施工平衡懸臂抓段澆筑法來(lái)進(jìn)行全橋主梁的施工，也存在橋梁基礎(chǔ)施工和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工等風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 專家調(diào)查法評(píng)價(jià)結(jié)果

我們首先讓十位專家對(duì)該橋梁的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，讓專家根據(jù)自己收集到的材料來(lái)在調(diào)查問(wèn)卷表上進(jìn)行打分，并提出自己的預(yù)測(cè)意見。在經(jīng)過(guò)兩輪的意見收集以及信息反饋之后將專家意見綜合在一起，形成了各風(fēng)險(xiǎn)因素安全風(fēng)險(xiǎn)水平，具體見表一。

由表一我們得知這兩種設(shè)計(jì)方案中多為Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)安全風(fēng)險(xiǎn)水平，其中Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中，為保證安全性應(yīng)該采取預(yù)防措施，而Ⅲ級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該盡快采取措施來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)。

3 加強(qiáng)橋梁設(shè)計(jì)階段安全風(fēng)險(xiǎn)控制的對(duì)策

想要更好的進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)控制，就要找準(zhǔn)橋梁建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)源并且盡最大能力來(lái)消除，具有有如下措施：

橋梁的使用壽命會(huì)受到橋梁周圍的自然環(huán)境影響，所以要在工程中進(jìn)行相應(yīng)的防腐措施，確保橋梁在使用壽命年限內(nèi)的安全性；對(duì)橋梁工程地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析，預(yù)測(cè)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，并采取適當(dāng)監(jiān)控措施做到防患于未然；建立大橋建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間的氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)合理的參數(shù)來(lái)保證橋梁有足夠良好的抗風(fēng)設(shè)計(jì)；采用合理科學(xué)的地質(zhì)勘測(cè)手段，根據(jù)不同的地質(zhì)條件來(lái)對(duì)工程情況進(jìn)行調(diào)整，或是使用工程技術(shù)措施進(jìn)行改善。

表一 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

結(jié)束語(yǔ)

橋梁設(shè)計(jì)階段存在的安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于橋梁的質(zhì)量有著重要的影響，雖然不同橋型方案的風(fēng)險(xiǎn)各不相同，但是不管是哪一種，都應(yīng)該引起我們的重視，積極的采取防范和監(jiān)控措施，提高橋梁設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)管理水平，更好地改善橋梁質(zhì)量。

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Safety risk analysis of bridge design stage

YIN Qiushi

(JSTI GROUP, Nanjing 210000,China)

In order to prevent all kinds of risks encountered in the bridge construction better, improve the comprehensive design of the bridge engineering risk management, combined with the examples of the various risk factors in bridge design stage are analyzed, And puts forward the safety risk control measures appropriate to the stage of bridge design.

bridge design; safety risk; risk control

TU7

：B

1007-6344（2015）06-0101-02