大型高塔斜拉橋施工安全管理難點(diǎn)與對(duì)策分析

彭濤

（廣東省南粵交通投資建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510101）

近年來(lái)，盡管國(guó)內(nèi)大型高速公路橋梁建設(shè)技術(shù)發(fā)展迅猛，但仍然普遍存在著施工困難、施工條件和環(huán)境惡劣等難題，尤其是在斜拉橋、懸索橋等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型橋梁施工中因?yàn)槭┕だщy、各類隱患和違規(guī)作業(yè)極易引發(fā)安全事故，受到政府和社會(huì)的高度重視。本文以廣東省懷集至郁南段高速公路（以下簡(jiǎn)稱“懷郁高速”）西江特大橋施工安全過(guò)程管理為實(shí)例，分析和探討高塔斜拉橋的現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管技術(shù)問(wèn)題及難點(diǎn)，為斜拉橋的安全施工提出有效的改進(jìn)措施。

一、工程概況

懷郁高速西江特大橋總跨徑為730m，中間最大跨徑為360m，索塔總高為154m，包含主橋、南引橋、北引橋，采用雙塔斜拉的技術(shù)建造而成，屬大型大跨徑高塔斜拉橋。

主橋主要通過(guò)預(yù)應(yīng)力混凝土主梁與154m高的獨(dú)柱式索塔固結(jié)。索塔塔柱分為無(wú)索區(qū)、錨固區(qū)和裝飾塊三個(gè)區(qū)段。無(wú)索區(qū)塔柱為實(shí)心截面，截面中心設(shè)置人洞，直徑1.2m；錨固區(qū)塔柱截面尺寸為10m×5m的雙室空心塊；塔柱裝飾塊高為5m；主橋墩基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁。

南引橋起止樁號(hào)k96+100～k96+187.1，橋長(zhǎng)87.1m，跨徑組合為2×42.5+2.1（耳墻）。上部結(jié)構(gòu)采用42.5m的T梁；北引橋起止樁號(hào)k94+615.5～k95+370，橋長(zhǎng)1114.5m，跨徑組合為4（耳墻）+19×39.5，上部結(jié)構(gòu)采用39.5m的T梁。南引橋橋臺(tái)采用分離式座板臺(tái)，北引橋橋臺(tái)采用分離式柱式臺(tái)，單座橋臺(tái)均下設(shè)鉆孔樁，北引橋水中區(qū)4-18#和南引橋墩身采用花瓶實(shí)心墩+蓋梁的形式，墩頂蓋梁為全預(yù)應(yīng)力；承臺(tái)采用矩形承臺(tái)。

二、高塔斜拉橋施工特性分析

斜拉橋施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，工種多，機(jī)械設(shè)備種類繁多，人與施工機(jī)械接觸頻繁，施工技術(shù)困難，實(shí)際操作難度大，且深水作業(yè)和高空作業(yè)等多重施工風(fēng)險(xiǎn)疊加，極大提升了生產(chǎn)安全事故概率。

（一）水上作業(yè)運(yùn)輸通道和施工平臺(tái)施工

西江特大橋橫跨西江干流，過(guò)往船只密集，通航水域棧橋不能連通，水上作業(yè)運(yùn)輸困難。另外，汛期水位高，水流湍急，橋梁被船只碰撞或被洪水摧毀的風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，如何保障施工棧橋安全，確保有效打通建筑材料、機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)運(yùn)通道和施工人員進(jìn)出通道，是全橋正式施工前急需解決的難題。

（二）深水承臺(tái)下部結(jié)構(gòu)施工

斜拉橋水中承臺(tái)施工主要涉及水上操作、起重機(jī)械操作、潛水機(jī)械操作、電焊等施工，易發(fā)生淹溺、物體打擊、墜落和觸電等事故，是橋梁下部結(jié)構(gòu)施工安全管理的一大難點(diǎn)。另外，如何在深水中安全開展主墩承臺(tái)鋼套箱整體下放和封底，是施工安全技術(shù)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。懷郁高速西江特大橋承臺(tái)鋼套管箱尺寸為37.2m×24.1m，采用底板、反力梁和內(nèi)撐，總重560t。承臺(tái)鋼套箱重量大、面積廣、水上吊裝難度大，在施工過(guò)程中，如果不嚴(yán)格控制封底混凝土的施工質(zhì)量，容易造成薄弱部位底部漏水，造成重大安全質(zhì)量隱患。

（三）索塔施工

索塔式塔梁斜拉橋的總體施工設(shè)計(jì)是我國(guó)高塔塔梁斜拉橋施工設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，良好而準(zhǔn)確的施工設(shè)計(jì)方案可有效防止高梁塔橋由于自重或者橋梁施工時(shí)荷載壓力增加等引起的橋梁過(guò)大彎矩，以防止高于塔柱的橋梁根部由于承受不了更大的拉力而造成橋梁開裂折斷。索塔的設(shè)計(jì)高度通常結(jié)合主跨長(zhǎng)度予以考慮，主梁最大設(shè)計(jì)跨度與塔高的比值一般為3.1～6.3。懷郁高速西江特大橋索塔塔身上下柱截面變化大，為異形連體結(jié)構(gòu)，內(nèi)力和線型控制復(fù)雜，預(yù)埋件和預(yù)埋鋼筋較多，很多情況下需要搭設(shè)和加固內(nèi)腔室作業(yè)平臺(tái)，施工難度大。

（四）主梁施工

在主梁施工中，特別是掛籃懸澆作業(yè)時(shí)，如現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管不力，易造成施工人員操作不當(dāng)或違規(guī)操作，盲目趕進(jìn)度，危大工程不按專項(xiàng)施工方案實(shí)施，從而導(dǎo)致出現(xiàn)諸多安全隱患。如掛籃采用精軋螺紋鋼作為前吊帶；后錨精軋螺紋鋼未套pvc管；開口銷用盤條取代或沒有被外滑梁劈開；外滑梁彎曲變形未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；反壓橫梁未按規(guī)定安裝，影響掛籃行走安全；臨時(shí)用電線路亂搭亂接；現(xiàn)場(chǎng)未配備消防滅火器；施工工人在高處或臨邊作業(yè)時(shí)未按要求佩戴個(gè)體防護(hù)用具等。

（五）斜拉索施工

高塔斜拉橋上的斜拉索大多數(shù)采用高強(qiáng)平行鋼絞線索，不僅安裝和施工困難，而且在設(shè)計(jì)、制作、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中也困難重重。因?yàn)樾崩鞯臓恳屠瓚?yīng)變會(huì)對(duì)整個(gè)主梁造成很大影響，如何有效地保證其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指標(biāo)的準(zhǔn)確性也是施工中需要控制的一個(gè)難點(diǎn)。

三、高塔斜拉橋施工安全對(duì)策分析

針對(duì)以上高塔斜拉橋施工中存在的安全問(wèn)題，分析安全技術(shù)方面的對(duì)策。

（一）鋼棧橋水上作業(yè)平臺(tái)

從本質(zhì)安全方面考慮，提高鋼棧橋水上作業(yè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)剛度。一方面，要求鋼棧橋水上作業(yè)平臺(tái)不僅能夠滿足承載重型履帶吊機(jī)和大噸位混凝土運(yùn)輸車的安全通行荷載要求，還應(yīng)具備較大安全儲(chǔ)備；另一方面，對(duì)鋼棧橋水上作業(yè)平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)剛度要求能承受較大的水流和漂浮物的撞擊。

為解決通航水域運(yùn)輸問(wèn)題，南北兩岸棧橋采取錯(cuò)位布置的形式，北岸棧橋設(shè)置在上游23.25m處，南岸棧橋設(shè)置在下游23.25m處，通航孔的21#、22#和23#墩則僅設(shè)置水上施工平臺(tái)。所有平臺(tái)均按使用功能分區(qū)劃分為作業(yè)平臺(tái)和輔助平臺(tái)，作業(yè)平臺(tái)主要以能滿足旋挖鉆機(jī)作業(yè)的要求設(shè)置，輔助平臺(tái)以滿足材料堆放、運(yùn)輸、吊裝等要求設(shè)計(jì)。

（二）水中承臺(tái)施工

為確保主墩承臺(tái)鋼套箱封底的施工質(zhì)量和安全，封底混凝土分兩層澆筑完成。封底澆筑前，應(yīng)按3m×3m的原則布設(shè)測(cè)點(diǎn)并在澆筑時(shí)做好測(cè)深記錄，在套箱轉(zhuǎn)角處應(yīng)增設(shè)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)加大測(cè)深頻率，嚴(yán)格控制鋼筋混凝土澆筑厚度，準(zhǔn)確掌握混凝土向?qū)Ч軘U(kuò)散情況，為混凝土導(dǎo)管的移位和使用提供依據(jù)，且及時(shí)復(fù)核封底混凝土方量。嚴(yán)格控制新型密閉式多層封底結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土的整體澆筑施工質(zhì)量，確保其均勻性好，不得在澆筑施工中出現(xiàn)任何薄弱滲漏部位，以免施工造成較大滲漏。

（三）高處作業(yè)

斜拉橋施工過(guò)程中大多是高處作業(yè)，必須保證作業(yè)區(qū)域的人員和設(shè)施設(shè)備安全。如已搭設(shè)支架，應(yīng)在支架外側(cè)設(shè)置密網(wǎng)安全網(wǎng)和兜底平臺(tái)，可將所有施工作業(yè)在安全網(wǎng)或平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行；各類垂直運(yùn)輸設(shè)備的所有安全裝置應(yīng)齊全有效，且應(yīng)一定程度上能抵抗雷擊、強(qiáng)風(fēng)、暴雨等不利因素對(duì)施工作業(yè)的影響。在日常安全管理中，注意嚴(yán)格檢查及驗(yàn)算塔吊、電梯、支架等各種施工設(shè)備在安裝、使用、拆卸各個(gè)階段的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，加強(qiáng)施工安全技術(shù)保障。

（四）索塔施工

斜拉橋索塔的塔座、塔柱、橫梁等部位結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性確保索塔施工安全的重點(diǎn)。懷郁高速西江特大橋根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中索塔的上下塔柱都要求安裝雙層剛勁性骨架，以此有效保證鋼筋的穩(wěn)固性。索塔施工時(shí)采用液壓爬模方式實(shí)施，主要采取以下安全技術(shù)管控措施：

1.強(qiáng)化防護(hù)設(shè)施和平臺(tái)設(shè)計(jì)。為確保高空作業(yè)人員安全，需對(duì)作業(yè)平臺(tái)采用回形全封閉式外防護(hù)網(wǎng)，平臺(tái)板采用3mm厚花紋鋼板且下方帶肋；分別在主平臺(tái)、液壓平臺(tái)和吊平臺(tái)各設(shè)置一層翻板，并設(shè)擋腳板；各層平臺(tái)均設(shè)上下人孔，人孔周圍設(shè)護(hù)欄，人行通道采用不小于0.6m寬帶扶手定型爬梯，爬梯與平臺(tái)呈60°；為防止雜物從縫隙或接口處掉落，平臺(tái)與墻面接口處需采用合頁(yè)護(hù)欄，并采用定型翻板封堵縫隙。

2.嚴(yán)格管控外平臺(tái)模板移動(dòng)施工。外平臺(tái)模板移動(dòng)前應(yīng)及時(shí)調(diào)整模板傾斜角度；移動(dòng)結(jié)束后，為防止風(fēng)荷載引起平臺(tái)晃動(dòng)，需及時(shí)將后移裝置與主梁連接的銷軸插好就位。

3.限制操作平臺(tái)荷載。操作平臺(tái)上各類荷載必須均勻分布，不得超載。

4.統(tǒng)一指揮。爬升和拆除施工中必須統(tǒng)一指揮，指令只能由爬?？傊笓]一人發(fā)出，操作人員如發(fā)現(xiàn)不安全問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理，并立即向總指揮報(bào)告。

5.嚴(yán)控爬模拆除。爬模裝置拆除應(yīng)由上至下進(jìn)行，按“非承重結(jié)構(gòu)-承重結(jié)構(gòu)”順序拆除，所拆除材料不得隨意扔擲。拆下的模板等材料須堆碼整齊，場(chǎng)地需清理干凈，以防釘子傷人。

6.強(qiáng)化臺(tái)風(fēng)季節(jié)安全檢查。在大風(fēng)和臺(tái)風(fēng)期間禁止塔身施工，必須將塔身模板與塔身混凝土錨固牢固，各平臺(tái)結(jié)構(gòu)也必須固定；臺(tái)風(fēng)過(guò)后必須細(xì)致開展安全檢查，若有任何損傷必須修復(fù)或補(bǔ)強(qiáng)后方能繼續(xù)施工。

7.在夜間、雷雨、六級(jí)大風(fēng)以上(含六級(jí))、大霧、大雪等視線不良及惡劣氣候環(huán)境情況下，不得開展爬模升降和模板移動(dòng)等危險(xiǎn)性較大的作業(yè)。

（五）主梁掛籃懸澆施工

為保障主梁施工的安全穩(wěn)定，施工時(shí)必須保證橫截面的平整度和穩(wěn)定性，主梁線形測(cè)量值應(yīng)與實(shí)際所測(cè)量值相符。對(duì)主梁采取掛籃懸澆法施工時(shí)，保證掛籃主桁安裝的穩(wěn)定性，主桁兩側(cè)需對(duì)稱拉設(shè)八字鋼絲繩，以防傾覆，注意在0#塊澆筑前應(yīng)事先預(yù)埋好鋼絲繩拉鉤。在掛籃前移行走必須緩慢進(jìn)行，掛籃后部各設(shè)一組溜繩；滑道必須鋪設(shè)平整、順直，不得偏移，并隨時(shí)注意觀察，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。同時(shí)，注意做好對(duì)掛籃施工不平衡荷載的控制措施，主梁懸澆時(shí)，混凝土澆筑必須對(duì)稱開展；已完成澆筑的橋面堆載材料必須對(duì)稱，禁止亂堆亂放；在已澆筑的邊、中跨兩測(cè)橋面設(shè)置測(cè)量監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控主梁前后左右四個(gè)點(diǎn)的高程變化，及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題。此外，在施工過(guò)程中，起重機(jī)械所有起重索具都必須達(dá)到六倍以上的安全系數(shù)；其他施工作業(yè)必須嚴(yán)格按專項(xiàng)施工方案和安全操作規(guī)程實(shí)施。

（六）斜拉索施工

斜拉索是保證斜拉橋安全運(yùn)行的關(guān)鍵部件，安裝前應(yīng)檢查拉索、防護(hù)和錨具質(zhì)量，安裝過(guò)程中不得撞擊，防止對(duì)索體及其防護(hù)套、索端錨頭及螺紋造成損傷。斜拉索錨具預(yù)埋管應(yīng)附有角度偏差修正裝置，以及時(shí)消除角度偏差。對(duì)斜拉索編束時(shí)，應(yīng)采用梳狀板，防止扭絞。斜拉索的牽引及張拉應(yīng)對(duì)稱于主塔，且對(duì)稱于橋中線均衡開展，索塔順橋向兩側(cè)的拉索和橫橋向的拉索必須對(duì)稱同步張拉。斜拉索安裝期間，應(yīng)按圖紙規(guī)定，在箱梁斜拉索錨具預(yù)埋管處，設(shè)置體外減震器連接裝置，以便加裝體外減震器，有效抑制各類風(fēng)致振動(dòng)。

四、結(jié)語(yǔ)

大型高塔斜拉橋施工持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、涉及技術(shù)多、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全技術(shù)控制直接影響橋梁整體結(jié)構(gòu)安全性能。隨著高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化要求的不斷提高，嚴(yán)控施工技術(shù)重難點(diǎn)，做好各項(xiàng)安全技術(shù)措施十分必要。施工單位可充分利用裝配化、智能化等“四新”技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化換人、科技化減人等手段，將更多工藝化、信息化、智能化的施工技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)管理、安全生產(chǎn)工作相結(jié)合，有效提高工作效率、降低施工成本，顯著降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。