混凝土拱桥拱架法施工风险分析及对策

刘家奎，罗 浩，杜 斌

(1.贵州顺康路桥咨询有限公司，贵州 贵阳 550000；2.贵州大学 土木工程学院，贵州 贵阳 550025)

0 引 言

2011年5月5日，交通运输部发布文件《关于开展公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估试行工作的通知》(交质监发[2011]217号)，明确在开工前要对跨径大于或等于150 m的钢筋混凝土拱桥进行风险评估制度，并试行《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》[1]。

目前我国正处于桥梁建设飞速发展时期，桥梁工程技术工艺复杂，若发生风险事故，会造成巨大的人员、财产损失及恶劣的社会影响。目前我国对斜拉桥、悬索桥、连续刚构桥等大跨度桥梁施工期间的安全风险评估研究较多，但对于悬拼拱架现浇施工的钢筋混凝土拱桥施工期间的风险分析研究较少[2-4]。而在拱架悬拼、拱架预压及主拱圈混凝土浇筑施工过程中均存在较大的施工风险，对其进行安全风险评估分析，对该类桥型的施工安全有重要意义。

笔者结合已经完成的3座不同跨径的拱桥进行施工过程中的风险分析，3座桥梁信息如表1。

表1 桥梁工程概况Table 1 Bridge engineering overview

(续表1)

桥名马岭河特大桥金沙源石大桥三家寨大桥拱架预压荷载底板混凝土重量×1.2底板混凝土重量×1.2(拱圈底板+腹板混凝土浇筑重量)×1.1项目类型地方建设地方建设高速公路拱架使用情况旧拱架旧拱架旧拱架

1 桥梁施工风险分析方法

分析风险有多种分析方法，包括定性分析方法、定量分析方法、定性定量综合分析法，有时只需采用其中的1种，而有时则要采用2种或3种方法相结合。这些方法各具特色，互相补充，但彼此并不能替代[5-6]。

2 桥梁施工风险分析指标

《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》给出了部分重大风险源评估指标体系及人为因素或施工管理引发的事故可能性的评估指标体系，将评估指标分值通过公式M=A+B+C+D+E+F+G+H进行计算。根据计算分值对照表2找出折减系数γ，再计算事故可能性。

表2 安全管理评估指标分值与折减系数对照Table 2 Safety management assessment indicator score andreduction coefficients

典型重大风险源事故可能性等级划分见表3，其中P=R×γ，其中R为各重大风险源评分指标分值累加之和，按四舍五入计算取整。根据不同的风险发生概率等级和风险损失等级，建立风险水平等级评价矩阵，见表4。

表3 典型重大风险源事故可能性等级划分Table 3 Classification level of typical major risk sources incidents

表4 风险水平等级矩阵Table 4 Risk level matrix

3 大跨度拱桥施工风险可能性评估指标体系制定

参照《公路桥梁和隧道工程安全风险评估指南》原则与思路制订评估指标，见表5～表8。

表5 拱架搭设施工风险可能性评估指标体系Table 5 Risk probability assessment index system for arch erection construction

表6 拱架预压施工风险可能性评估指标体系Table 6 Risk probability assessment index system for arch preloading construction risk

表7 拱圈混凝土浇筑施工风险可能性评估指标体系Table 7 Risk probability assessment index system for arch concrete pouring construction

表8 拱架横移及拆除施工风险可能性评估指标体系Table 8 Risk probability assessment index system for arch traversing and demolition construction

4 基于风险矩阵法风险分析

前面所述采用拱架法施工的3座钢筋混凝土拱桥均为已经施工完成，以下结合施工过程中的施工监控数据情况及实际安全管理情况对其进行风险分析。首先结合表5～表8施工风险可能性评估指标进行事故可能分值计算，如表9。

表9 事故可能性分值计算表Table 9 Calculation table of accident probability scores

考虑安全管理后的事故可能性分值如表10。

表10 考虑安全管理后的事故可能性分值Table 10 Accident probability scores after considering securitymanagement

查表3知可能性概率等级如表11。

表11 风险事件概率等级表Table 11 Risk event probability scale

查表4得风险等级评估，如表12～表14。

表12 马岭河特大桥施工风险等级评估Table 12 Evaluation of construction risk grade of Maling River Bridge

表13 金沙源石大桥施工风险等级评估Table 13 Evaluation of construction risk grade of JinshayuanStone Bridge

表14 三家寨大桥施工风险等级评估Table 14 Evaluation of construction risk grade of Sanjiazhai Bridge

根据多种事故后果同时产生时以就高原则确定事故等级，综上所述可知马岭河特大桥及金沙源石大桥风险等级为Ⅲ级(高度风险)，三家寨大桥为Ⅱ级(中度风险)。

5 风险对策

针对上述5个施工技术方面的风险源事件，根据评估结果及参考文献[7-8]，采取的技术控制措施如下：

1)拱架搭设施工方应委托有资质且经验丰富的单位对拱架的整体强度、刚度和稳定性进行详细验算；尽量加大钢拱架尺寸和适当布置横向缆风以保证钢拱架的刚度和稳定性；拱架拼装过程中加强对缆索吊装系统的扣索索力、拱架应力监测，定期对缆索吊装系统的后锚，缆风绳和拱架连接节点跟踪观测；拱架拼装过程中，加强对拱架线形的测量，提高拱架的拼装精度。

2)拱架预压采用专用水袋加载进行预压；严格按照施工方案中的分段分环顺序进行对称平衡加载；预压过程中加强对拱架挠度、横向偏位及应力监测。

3)严格按照施工方案规定的浇筑顺序进行混凝土浇筑，浇筑拱圈底板混凝土时，严格监控拱架的变形，如变形不满足监控要求，则需要调整浇筑顺序，保证拱架安全；每次浇筑时，拱圈两侧必须同步进行混凝土浇筑，确保拱架受力对称。

4)拱架横移顶推千斤顶和链条滑车尽量保持位移速率一致，且同时对拱架顶两侧进行观测，与拱架脚移位进行比较，保证拱架偏心控制在可控范围内；预埋钢管横移轨道不能有变形、突起点，表面涂抹黄油和四氟粉保证横移顺畅；移动过程要均速进行，避免造成拱架上下大幅度的摆动而失稳。

5)拱架拆除必须严格按照起重吊装作业规程进行作业；在拱圈混凝土强度达到设计强度100%时再拆除拱架，在拆除每片钢拱架之前，必须将所有拱架节段捆绑牢固于拱圈上，防止拱圈突然下落；操作人员处于安全位置防止撞伤。

6 结 论

笔者结合实际施工情况对已经完工的3座桥梁进行评估，通过风险分析结果可得出如下结论：

1)风险评估一般为工程实施前进行的工作，但实际施工情况多存在和评估时的参考资料不符合的情况，如专业劳务资质和经验降低的现象(地方项目)，因此开工前风险评估多存在评估风险等级偏低的情况；对于地方上的项目评分时可取评分区间较大值(较不利)进行评估，对于高速公路项目，对安全管理方面要求相对规范，可取评分区间较小值进行评估。

2)对于特大跨径拱桥施工一般可达到Ⅲ级(高度)风险，必须进行风险评估并制订降低风险的措施。

3)对于地方建设的跨径大于100 m的拱桥风险等级已达到Ⅲ级(高度)风险应进行风险评估。

4)对于高速公路施工项目由于相对规范，拱桥施工风险等级明显降低，大桥一般为(Ⅱ级)中度风险。

5)跨径越小风险等级一般越低，但如果管控不力风险等级会大幅提高。对地方项目进行安全管理评估时，评估指标(B～H)可根据实际参考资料情况降低一级考虑。

参考文献(References)：

[1] 中华人民共和国交通运输部.关于开展公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估试行工作的通知[Z].北京：交通运输部办公厅，2011.

Ministry of Transport of the People’s Republic of China.NoticeonthePilotWorkofCarryingoutSafetyAssessmentofHighwayBridgeandTunnelConstruction[Z]. Beijing: General Office of the Ministry of Transport, 2011.

[2] 邓可.悬拼拱架现浇拱桥施工控制及安全风险评估研究[D].长沙：长沙理工大学，2011.

DENG Ke.TheResearchonConstructionControlandSecurityRiskAssessmentofCantileverArchingCast-in-situArchBridge[D]. Changsha: Changsha University of Science and Technology, 2011.

[3] 牛宏.大跨度连续刚构桥建设期风险分析研究[D].西安：长安大学，2009.

NIU Hong.RiskAnalysisResearchforLong-spanContinuousRigid-frameBridgesduringConstruction[D]. Xi’an: Chang’an University,2009.

[4] 陈艾荣，阮欣.苏通长江大桥主梁和索塔施工期间施工方案风险评估报告[R].上海：同济大学，2005.

CHEN Yirong, RUAN Xin.RiskAssessmentReportonConstructionSchemeofMainGirderandPylonConstructionofSutongYangtzeRiverBridge[R]. Shanghai: Tongji University, 2005.

[5] 刘英富.桥梁施工风险评估方法研究[D].西安：长安大学，2005.

LIU Yingfu.RiskEvaluationofBridgeConstruction[D]. Xi’an: Chang’an University, 2005.

[6] 李燎菁.大跨径斜拉桥施工过程风险评估系统[D].上海：同济大学，2008.

LI Liaojing.Long-SpanCable-StayedBridgeConstructionProcessRiskAssessmentSystem[D]. Shanghai: Tongji University, 2008.

[7] 阮欣.桥梁工程风险评估体系及关键问题研究[D].上海：同济大学，2006.

RUAN Xin.RiskAssessmentSystemandKeyIssuesforBridgeEngineering[D]. Shanghai: Tongji University, 2006.

[8] 张杰.大跨度桥梁施工期间结构的风险分析与对策研究[D].上海：同济大学，2007.

ZHANG Jie.RiskAnalysisandCountermeasuresofStructureduringLong-SpanBridgeConstruction[D]. Shanghai: Tongji University,2007.