公路工程支架现浇箱梁的施工及其安全风险分析

蔡吉宗

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

公路工程是各级政府优先发展的重要基础设施，不仅能够助力当地经济实力的提升，也给人们的生产生活带来了极大便利[1]。为了在特殊地形条件（如沟壑、水滩等）下延长公路的通行里程，需要架设桥梁[2]。公路桥梁施工技术复杂，一方面需要保证承力性能不因为建筑结构形式的改变而受到影响，另一方面需要契合当地特殊的地理环境特点[3]。

近年来，支架现浇箱梁在公路工程建设中获得了越来越多的应用[4]。这种桥梁多数采用钢管支架贝雷梁等作为支架方式，在贝雷梁的上部采用满堂碗扣支架，结合浇筑箱梁结构组成桥梁的主体，具有承力性能突出、抗风压载荷强度大、使用寿命长等特点[5]。刘熙结合中外公路工程建设实例，调研了支架现浇箱梁在工程项目中的应用情况[6]；张志强研究了满堂支架现浇箱梁在高速公路施工中的应用[7]；张林鹏等人研究了支架现浇箱梁施工中提升预应力的关键步骤，通过工程实例论证了这种桥梁的高结构强度[8]；黄龙研究了改进公路工程支架现浇箱梁施工工艺技术，通过优化施工流程使该种桥梁的建设工期大幅缩短[9]。总结以上学者的研究成果可以发现，虽然当前关于该种桥梁施工技术的研究成果较多，但是很少结合施工风险评估进行综合考虑。也就是说，开展公路桥梁施工技术研究，一定要兼顾评估其安全风险，这是提升建筑科学技术的重要内容[10]。本文结合特殊地理环境中的工程项目建设实际，研究支架现浇箱梁的施工技术，并进行施工安全风险分析，为支架现浇箱梁工程应用的顺利实施提供理论支撑与借鉴。

1 工程概况

1.1 基本情况

选择昆（明）楚（雄）高速公路项目某标段（K84+950～K97+537.501）内支架现浇箱梁作为本文的研究对象。该公路工程项目主线路起于云南昆明，止于楚雄；其中，被本文选作研究对象的标段为桥梁密集区，线路全长12.612km，设有桥梁8座、总长约1280.6m。桥梁多数采用支架现浇箱梁形式结合当地自然地质特点设计并建造，为研究该类型桥梁的施工技术与安全风险评估提供了很好的样本。

1.2 环境特点

所选标段内公路穿行于复杂的地理环境中，很多沟壑或者涉水处需要修建支架现浇箱梁，施工技术难度大、安全风险隐患多。

（1）水文地质条件复杂。地表水系较发育，多呈树枝状展布，属于金沙江和红河水系。多处河面宽度达6m以上，水深达0.5m左右，流速超0.4m/s。此外，线路途经段内还有多条溪流及上述河流之支流，且沿线冲沟发育，冲沟内多有地表水径流。上述河流及溪流、冲沟等的流量和水位受季节影响较明显，雨季时，由于河流、冲沟两侧山体汇水面积较大，会形成短时洪水。总之，复杂水文地质造成桥梁建设环境恶劣，增加了施工的技术难度和安全风险。

（2）气象条件复杂多变。该标段地处北亚热带季风气候区，冬季干旱少雨、夏秋多雨湿润，年降雨量充沛（平均898.9mm）。整个工程项目建设周期长，密集降雨给其中的关键工序，如砼浇筑、钢筋绑扎、地基夯实等带来了不良影响。为了不延误工期，亟需探索能够应对复杂气候的桥梁建设措施。

2 施工流程及注意事项

2.1 施工流程

鉴于本项目所处地理环境复杂，水文地质和气候条件等给施工带来了较大难度和安全风险，加上桥梁工程量大、需要参与的施工队伍多，为此，根据“严格控制沉降、减少上部结构变形、保证受力均衡与持久、提高结构整体刚度”的原则，制定了公路支架现浇箱梁施工施工流程，见图1所示。

图1 公路支架现浇箱梁施工流程

2.2 施工注意事项

（1）做好扣式满堂支架搭设工作，这样才能给施工提供一个稳定的基础。支架搭设工序见图2所示。

图2 支架搭设工序

在图2中，采用反向反馈的思想，当各方格的规则性不符合技术指标要求时，返回继续调整基准的平整度和垂直度，直至规整性合格之后再进行架体搭设。

（2）做好支架的预压与观测工作，基于观测数据进行支架预拱度设计。进行支架加载前观测时，合理选择观测点，一般在支座中心点沿左右向均匀间距选择，依据观测数据计算模板标高，结合基础沉降与变形情况进行压载，压载后继续进行观测，直到连续两天顶压且支架沉降不超过2.5mm为止再进行卸载，从而为预拱度设置提供符合要求的稳定计算平台。

3 施工技术分析

3.1 桩基础的施工

桩基础施工是整个桥梁工程建设的重点控制工序，需要进行静态力学分析，确保承力性能完全符合设计要求。基础施工时，基坑开挖采取人工/机械挖掘与松动爆破相结合的方式，岩层部分以下以爆破为主，开挖坡度随地质情况的变化而动态调整；基坑内采用钻孔灌注桩为主要承力部件，采用旋转钻+冲击钻成孔工艺，泥浆护壁，长钢筋笼下放后采用导管法进行混凝土灌注。此外，本工程多处穿越深浅不一的河流，河流内部的桥梁桩基采用筑岛及钢板桩围堰法进行施工，之后对成型桩基进行块石抛填防护。

3.2 承台的施工

不同于多数陆地公路工程桥梁施工，本项目公路穿越多处复杂且富水岩土体。为了保持稳固，除了需要采用大体积承台外，还必须考虑到地下水位较高时的施工技术。这种复杂承台施工的基本工序安排如图3所示。

图3 承台施工关键技术工序

图3中，陆地施工时承台混凝土浇筑采用常规方法进行，地下水位较高时需采用钢筋混凝土套箱配合施工。

3.3 水中墩台的施工

本项目中桥梁墩台采用分结构多技术工艺制作而成，具体施工技术如表1所示。

表1 墩台制作工艺

3.4 上部结构的施工

考虑到本项目中桥梁多位于横向风势较强的区域，且所处地理环境相对复杂，所以，对于桥梁上部结构施工多采用最有利于提升结构稳定性的工艺进行。盖梁采用钢棒法施工，包括分支架搭设、钢筋和模板施工、砼浇筑和养生三个关键工序；现浇箱梁施工时，满堂式支架选用Q345叠合Q235钢材并采用新型盘扣式支撑系统作为主架构，选择Ф180mm钼铬合金作为穿芯钢棒梁的主要受力构件，采用主龙骨+次龙骨+竹胶板的结构作为内箱梁模板。

4 安全风险分析

4.1 风险辨识

为了有效统计本项目支架现浇箱梁建设过程中有可能引发施工安全的风险因素，项目部组织技术骨干和施工一线人员开展“头脑风暴”活动，从人员、机械、材料、工序、技法、环境等多角度对致险因子进行分析，结果如图4所示。

图4 施工致险因子分析结果

4.2 风险评估

对于辨识所得的施工致险因子，结合工程项目的推进，采用LEC方法进行定量迭代评估。

（1）对事故发生可能性和事故后果严重程度建立量化评分标准，如表2所示。

表2 风险程度划分标准

（2）根据表2所示的风险等级，对所有致险因子进行LEC打分并计算最终的总分值（总分值=L×E×C），依据风险总分值进行风险等级划分，最终结果如表3所示。

表3 风险等级评估结果

4.3 防控措施

（1）建立科学分级风险防控体系。针对辨识出的致险因子，必须要进行准确的评估与打分，依据分值划分为不同的等级，从而有差别地制定应急预案，确保各项措施有较强的针对性，同时避免避险资源的浪费。

（2）构建风险动态监控制度。随着工程项目的推进，识别出的致险因子在动态变化，工程项目部需要积极深入施工一线，对当前风险变化情况进行充分调研，根据当前状态调整致险因子的风险等级，改进风险防控措施，实现对风险的动态管控，提升风险管控效果。

5 结束语

随着支架现浇箱梁在公路工程项目中的推广应用，需要根据工程所在地的地理环境并围绕项目建设目标科学合理地制定施工方案。本文通过在昆楚高速公路项目中探索支架现浇箱梁的施工技术方案与风险防控措施，为类似项目的实施提供了可参考的样本。在后续的研究中，应该进一步研究提高现浇箱梁承力稳定性的方法，同时建立完善的施工安全风险防控体系，通过施工技术的进步减少施工风险的发生，通过合理规划施工防控风险的投入，实现资源向施工技术上聚焦，最终完成技术升级与风险防控双重目标的顺利实现。