解析桥梁设计阶段安全风险

尹秋实

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210000）

解析桥梁设计阶段安全风险

尹秋实

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210000）

为了更好地对桥梁建设中遇到的各种风险进行预防，综合提高桥梁工程设计的风险管理水平，本文结合实例对桥梁设计阶段的各种风险因素进行了分析，并提出了相应的桥梁设计阶段安全风险控制对策。

桥梁设计；安全风险；风险控制

引言

在桥梁建设飞速发展的今天，桥梁的设计、施工以及管理的水平成为了人们关注的重点，大家开始思考如何让桥梁工程的决策尤其是工程关键问题的决策可以更加的合理并且科学，其中比较有代表性并且意义重大就是如何及时发现桥梁建设和使用过程中出现的各类事故的原因，以及相应的应对措施。近年来风险评估的方法应运而生，帮助我们解决了桥梁工程中一系列较为复杂的决策问题，如今基于风险管理的基础上来解决这些问题，已经逐渐成为了解决问题的新思路。

桥梁结构的风险并不仅存在于桥梁建设的某一环节，而是贯穿于桥梁设计、施工及运营的全过程中，各个阶段的行为都会给桥梁结构带来影响，例如规划阶段桥位选择不合理抑或是桥梁方案不够完善、施工阶段使用的施工工艺、使用阶段自然灾害以及人为行为给桥梁造成的破坏等。风险评估工作可以更好地对桥梁生命周期中的各种风险进行评估，并且提出具有指导性的建议。

1 我国桥梁设计阶段安全风险类型

1.1 质量事故

设计阶段是建设项目进行全面规划和具体描述实施意图的过程，是处理技术与经济关系的关键性环节，是保证建设项目质量和控制建设项目造价的关键性阶段。设计阶段的质量事故有很多种，如设计阶段时间紧迫导致施工图纸质量较差，而图审又流于形式，出现总体部分图纸标高甚至轴线尺寸都不一致，一系列问题在施工过程中逐步暴露出来，造成施工单位停工待图，甚至有些设计问题是部分工程施工完毕后才发现，必须拆除重做，严重影响工程进度，无形中导致工程费用的增加。

1.2 意外事故

意外事故是指那些由于操作不当或管理疏忽而导致的人员伤亡、工程偏离预期目标以及工期延误的风险事态，例如施工现场发生火灾、电力使用事故以及高空作业人员出现伤亡等都可以归纳入意外事故中。要积极开展安全教育，严格安全检查等，降低风险等级。

1.3 自然灾害

自然灾害是指由于自然原因而产生的人员伤亡、桥梁结构损伤和工期的延误等，自然灾害也有不同种类，例如洪水、泥石流、地震、滑坡等地质水文灾害以及台风、飓风、暴风雪、龙卷风、酷热、严寒等气象灾害。尽量通过气象预报等方法对其进行预知，以便采取相应的措施来降低自然灾害带来的损失，同时降低风险等级。

1.4 其他风险

除了以上三类风险外其他的风险事态类型可以被统称为其他风险，比如环境污染事故等，随着经济的发展，我国对于环保的意识也不断增强，社会各界都对环境保护越来越重视，并设立了相关的法律条款来进行约束。在施工中排放有害物质、带来噪音污染和水土污染等行为，都会受到法律的严惩。这种风险事态虽然不会直接对桥梁工程结构造成破坏，或是带来人员以及时间的损伤，无法用量化的指标来表达，但是对于自然环境会带来不利的影响。

2 桥梁设计阶段安全风险案例分析

2.1 工程项目概况

某高速公路的桥梁需要跨越一级阶地、河流河谷和河漫滩，在符合通航要求的前提下兼顾河流大堤的综合布置，该桥梁应该在满足150m单孔双向主通航要求的同时满足75m单孔单向副通航孔要求。方案一：桥身全长396m，为（248+148）m独塔斜拉桥，桥梁为独塔双索面塔墩固结体系。主副通航孔由主跨跨越，南岸大堤由边跨跨越。主梁采用钢箱梁，全宽33m，中央为镂空分隔带；边跨采用预应力混凝土箱梁，主塔结构为独柱方形混凝土桥塔，采用群桩基础。方案一的总造价为11590万元。方案二：三跨变截面连续刚构桥，跨径布置为（100+180+100）m，桥体全长380m。主副通航孔分开，主通航孔主跨跨越，副通航孔由边跨跨越。采用群桩基础，主墩为薄壁实体墩，其中两个主墩处于深水区，过渡墩为单排双柱式桥墩。方案二造价为9518万元。本文对上述两个施工方案中设计阶段桥梁在不同寿命周期的风险因素进行风险评估，得出最后的安全风险水平。

2.2 风险评估方法——专家调查法

风险评估的基本构成有：风险定义、风险识别、风险估计、风险评价以及风险控制，其中最主要的是风险估计，风险估计又包括三个方面的工作，即风险概率估计、风险损失估计和风险量测。

我们使用风险评估方法中的专家调查法来对两个方案进行风险评估。专家调查法是一种定性分析方法，以专家为中心来进行信息索取，然后依靠专家自身的知识和经验来对其进行调查研究，最后对问题进行判断、评估和预测，其具体风险评估流程如图一所示：

图一 风险评估流程

确定需要进行风险评估的项目后，首先去了解桥梁的各种建设条件，例如地质、水文、气候和交通量等，同时结合桥梁的设计标准、施工工艺等设计方案来进行风险因素识别。在初步的风险识别工作完成后，分析和判断各种风险事态发生的可能性以及结构的安全风险损失，并且形成风险矩阵。根据专家调查分析的结果确定各种风险因素在矩阵中所处的位置，然后明确应对各种风险的对策。同时制定详细的定量分析给那些位于矩阵中不可接受区域的风险，对于安全风险最低合理可行状态（ALARP）区域的风险也不能完全忽视，要进行适当的分析研究。

2.3 风险因素识别

本文对于桥梁的各种风险事态分析主要是从桥梁建设条件和桥梁施工方面这两个方面来进行的，并且结合了工程的可行性研究阶段以及初步设计阶段的相关文件和风险情况。桥梁建设条件方面包含的内容众多，如工程的水文和地质情况、地震、气候条件、通航量、交通量和船撞以及施工环境等都属于其中。桥梁所采用的建筑材料、设计标准、结构计算、结构构造、新技术新工艺以及施工方案等都属于设计施工方案。

2.3.1桥梁建设条件

桥区内总体的环境条件比较良好，四季分明气候温和，降雨量适中，光照充足，拥有较长的无霜期，总体来说各方面的自然资源都比较丰富，同时基本不会受到暴风雨灾害的影响。但是汛期河流水位会有较大提升并且将河岸两侧的低洼地区淹没。根据有关部门提供的水文资料我们得知汛期会在一定程度上影响桥梁施工，冲击施工设备等破坏施工结构，存在一定的经济损失以及延长工期的风险。

同时桥梁的通航等级如果按照单孔双向的标准，净高10m净宽150m，并且主通航孔左侧满足单孔单向的要求，净高10m净宽75m，那么在建成后可能会出现船撞风险。

2.3.2设计施工方案

斜拉桥和连续刚构桥因为其桥梁形式和构造上的差异，在风险源的识别上也有很大的不同。这两个施工方案中主桥桥墩的撞击力设计都比我国规范规定的Ⅲ级航道的标准取值略低，所以存在一定的桥墩设计撞击力不足的风险。

两者中连续刚构桥在桥梁结构设计方案这方面来说比较占有优势，具有相对成熟的结构计算理论，但是对于那些跨径大于160m的大跨连续钢桥的一些部分的理论分析对策仍然不完善，所以采用大跨连续刚构桥方案也存在风险。而独柱独塔混合梁斜拉桥的结构形式复杂，一方面要考虑钢结构的腐蚀情况，另一方面钢桥面部分也存在疲劳风险以及铺装破坏风险。同时由于主梁刚度的突变点是钢和混凝土的结合部分，所以结构以及应力分布情况都十分复杂，疲劳问题和强度问题严重，从结构体系来说是一个很大的弱点。

从桥梁施工方案来说，斜拉桥方案中基础采用的是双壁钢围堰施工，塔柱的施工方法是分阶段爬模施工，用托架以及满堂支架现浇施工来建造混凝土主梁，这些方面都存在桥梁基础施工、混凝土索塔施工以及拉索施工风险。连续刚构桥方案中基础和斜拉桥一样为双壁钢围堰施工，施工平衡悬臂抓段浇筑法来进行全桥主梁的施工，也存在桥梁基础施工和预应力混凝土连续梁悬臂施工等风险。

2.4 专家调查法评价结果

我们首先让十位专家对该桥梁的方案设计进行风险评估，让专家根据自己收集到的材料来在调查问卷表上进行打分，并提出自己的预测意见。在经过两轮的意见收集以及信息反馈之后将专家意见综合在一起，形成了各风险因素安全风险水平，具体见表一。

由表一我们得知这两种设计方案中多为Ⅱ级和Ⅲ级安全风险水平，其中Ⅱ级风险等级为中，为保证安全性应该采取预防措施，而Ⅲ级为高风险，应该尽快采取措施来降低风险。

3 加强桥梁设计阶段安全风险控制的对策

想要更好的进行安全风险控制，就要找准桥梁建设中的风险源并且尽最大能力来消除，具有有如下措施：

桥梁的使用寿命会受到桥梁周围的自然环境影响，所以要在工程中进行相应的防腐措施，确保桥梁在使用寿命年限内的安全性；对桥梁工程地区的地质情况进行详细分析，预测会不会出现严重的自然灾害，并采取适当监控措施做到防患于未然；建立大桥建设和运营期间的气象环境监测系统，设计合理的参数来保证桥梁有足够良好的抗风设计；采用合理科学的地质勘测手段，根据不同的地质条件来对工程情况进行调整，或是使用工程技术措施进行改善。

表一 风险评估

结束语

桥梁设计阶段存在的安全风险对于桥梁的质量有着重要的影响，虽然不同桥型方案的风险各不相同，但是不管是哪一种，都应该引起我们的重视，积极的采取防范和监控措施，提高桥梁设计的风险管理水平，更好地改善桥梁质量。

[1]杨延培,杨军慧.道路桥梁设计中存在的安全风险与有效优化措施探讨[J].建筑工程技术与设计,2014,(17)∶556-556.

[2]赵未未.如何解决桥梁设计存在的隐患[J].交通世界（运输车辆）,2013,(5)∶112-113.

[3]路杨,于利存.基于动态环境因素的桥梁运营安全风险评估研究[J].筑路机械与施工机械化,2014,31(7)∶87-89.

[4]黎立新,何智勇.高速公路山区桥梁选型及安全风险评估[J].公路,2011,(7)∶145-148.

[5]陶小兰,王鹏.桥梁设计方案风险评估分析[J].公路交通技术,2011,(2)∶86-90.

[6]何晓东,李永飞,马宝灵等.桥梁设计阶段安全风险评估研究[J].建筑工程技术与设计,2014,(23)∶967-967.

[7]吴晓明.跨江大桥危化品运输风险及预防机制研究[J].城市道桥与防洪,2012,(6)∶137-140.

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