高速公路簡(jiǎn)支橋梁施工技術(shù)及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

高鵬飛

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都 610091)

0 引言

高速公路橋梁工程施工涉及諸多設(shè)備及建材,具有施工環(huán)境及橋型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參建單位多、施工技術(shù)煩瑣、管理手段多樣等特點(diǎn),建設(shè)難度較高,特別是橋梁交錯(cuò)高速公路施工將增加施工安全風(fēng)險(xiǎn),影響建筑施工的順利開展。任意施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)降低橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性,引發(fā)安全事故,造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。為保障橋梁施工的順利進(jìn)行,需開展安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,掌握施工安全影響因素,根據(jù)各要素關(guān)聯(lián)性確定風(fēng)險(xiǎn)源,計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)概率及可能造成的損失,完善應(yīng)對(duì)策略。

高速公路橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程包括:①記錄、分析橋梁工程信息。開展橋梁工程施工前,全面了解項(xiàng)目工程信息,分析橋梁施工技術(shù)、施工環(huán)節(jié)及框架種類,充分掌握各項(xiàng)基礎(chǔ)信息以指導(dǎo)后續(xù)施工。②明確橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)因子。明確施工策劃、預(yù)期,觀察施工期間是否存在影響工程穩(wěn)定性的因素,深入剖析施工風(fēng)險(xiǎn)。③識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)模式?；陲L(fēng)險(xiǎn)因子,分析安全風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因,如橋梁框架種類、人為因素、施工承受力等。④分類、排序風(fēng)險(xiǎn)事態(tài),明確橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)源頭及關(guān)鍵影響因素。⑤填寫風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別報(bào)告,包括危險(xiǎn)因素、施工信息等內(nèi)容[1]。

1 施工風(fēng)險(xiǎn)方案的識(shí)別

施工期間,可通過(guò)以下方案識(shí)別施工風(fēng)險(xiǎn):①層次分析方案。對(duì)橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行統(tǒng)一定量、定性分析,將復(fù)雜工程體分解為遞階框架附屬體系后再深入剖析,以明確各施工環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素,進(jìn)行匯總整理。②核查表方案。此方案適用于分析、概括已發(fā)生的施工危機(jī),有利于創(chuàng)新危機(jī)管理模式。對(duì)已完成的施工過(guò)程進(jìn)行分析,結(jié)合危機(jī)歸屬標(biāo)準(zhǔn)整理信息。但此方法適應(yīng)性不佳,只適用于特定工程項(xiàng)目的危機(jī)識(shí)別。③模糊層次分析方案。根據(jù)建筑模型數(shù)據(jù),利用權(quán)重判斷矩陣,對(duì)比剖析各危機(jī)因素。此方法具有層次性、條理性等特征,得到的結(jié)論具有可追溯性。

2 施工風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別

除了水文氣象、地形條件等客觀因素會(huì)影響施工作業(yè)進(jìn)度外,以下幾方面也可能存在風(fēng)險(xiǎn)因素:①路基工程,包括軟基工程、土石方工程、路面工程、路基填筑等。開展土石方施工時(shí),若鄰近區(qū)域埋有燃?xì)夤芫€,應(yīng)注意地下管道保護(hù)。②橋梁特性。受橋梁跨線交叉多、新舊橋梁分界施工難度高等因素的影響,潛在風(fēng)險(xiǎn)較多。③機(jī)械設(shè)備。高速公路項(xiàng)目施工需要多設(shè)備同時(shí)運(yùn)行,如橋梁預(yù)制現(xiàn)澆施工,需應(yīng)用混凝土運(yùn)輸車、起重機(jī)械、鋼筋機(jī)械、焊機(jī)、泵車等設(shè)備。由于工期較長(zhǎng),可能存在設(shè)備損壞問(wèn)題,如部件損壞、設(shè)備倒塌等。施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備過(guò)多可能存在觸電、卷入、夾入、碰撞等潛在的風(fēng)險(xiǎn)。④施工技術(shù)。包括施工設(shè)計(jì)是否合理、施工計(jì)劃是否高效、施工設(shè)備是否匹配等。若建設(shè)場(chǎng)地處理不當(dāng),則存在沉降、積水風(fēng)險(xiǎn)。若設(shè)備配置不足、消防管理松懈,還可能導(dǎo)致火災(zāi)隱患。

3 高速公路簡(jiǎn)支橋梁施工技術(shù)要點(diǎn)

1)基礎(chǔ)施工。施工前要先擴(kuò)大基礎(chǔ),主要擴(kuò)大區(qū)域?yàn)闃蚨盏俨繙\埋基礎(chǔ)。結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告,分析巖層巖性,根據(jù)設(shè)計(jì)需求明確開挖深度,形成持力層。結(jié)合規(guī)范規(guī)定開展嵌巖處理,預(yù)留襟邊,以保護(hù)簡(jiǎn)支橋梁基礎(chǔ)。

2)樁基礎(chǔ)施工。按照設(shè)計(jì)圖紙放樣、鉆孔。鉆孔時(shí)檢驗(yàn)?zāi)酀{黏度,使泥漿符合護(hù)壁要求。根據(jù)鉆孔設(shè)計(jì)深度進(jìn)行施工,清除泥渣,及時(shí)處理塌孔。鉆至標(biāo)高后清除孔內(nèi)雜物,安置鋼筋,澆筑混凝土。鉆孔灌注樁與人工挖孔樁不同,其樁深更大,多用于高水位地基施工中[2],需將樁頭破除,包括挖除樁頭四側(cè)土方,控制樁頂標(biāo)高,清除強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)不符的混凝土,再清掃樁頭。

3)橋墩施工?？蛇x擇的橋墩形式多樣,其中樁柱式橋墩較為常用。需綁定鋼筋,架設(shè)施工模板,澆筑混凝土。開展驗(yàn)收時(shí),橋墩質(zhì)量與施工要求相符方可開展后續(xù)施工。檢驗(yàn)通常以豎直度作為評(píng)估指標(biāo),需嚴(yán)格控制橋墩豎直度,以保障支座安裝精度。

4)橋臺(tái)施工。主要采用重力式橋臺(tái),其工藝簡(jiǎn)單,應(yīng)用廣泛。需先安裝臺(tái)身,灌注混凝土。后背回填方式選擇分層填土方案,灌注臺(tái)帽,完成橋臺(tái)施工。

5)梁板預(yù)制及安裝。梁板預(yù)制需在特定制梁場(chǎng)完成,其中T梁、箱梁、空心板梁應(yīng)用廣泛,可通過(guò)控制預(yù)應(yīng)力方式預(yù)制梁板。完成梁板預(yù)制后,檢驗(yàn)梁板混凝土強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo),利用架橋機(jī)、吊車運(yùn)輸梁板。檢驗(yàn)梁板穩(wěn)固度是否達(dá)標(biāo),焊接橫隔板鋼筋,利用混凝土填充梁體與橋面空隙[3]。安裝梁板前,需詳細(xì)核查各機(jī)械部件,涂抹潤(rùn)滑油,對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清洗,將框架運(yùn)至指定區(qū)域,結(jié)合設(shè)計(jì)方案對(duì)桁架、導(dǎo)梁進(jìn)行安裝。預(yù)制橋板安裝如圖1所示。

圖1 梁板預(yù)制及安裝圖Fig.1 Prefabrication and installation drawing of beam and plate

6)橋面施工。橋面施工包括路面、伸縮縫、排水系統(tǒng)、橋面鋪裝與護(hù)欄施工等。應(yīng)注意橋梁鋪裝層厚度、梁板尺寸、墊石標(biāo)高控制,保證混凝土護(hù)欄堅(jiān)實(shí)、無(wú)裂紋及平順連接。

4 高速公路簡(jiǎn)支橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)的控制策略

1)制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案。分析可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)事件,綜合評(píng)定工程概況,制定風(fēng)險(xiǎn)清單,進(jìn)行實(shí)地勘察,展開工程組織設(shè)計(jì),制定施工風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案,包括應(yīng)對(duì)預(yù)案與風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)措施等。

2)完善安全風(fēng)險(xiǎn)管控。針對(duì)不同橋梁工程項(xiàng)目,制定安全管控策略。若出現(xiàn)較大施工風(fēng)險(xiǎn),需結(jié)合實(shí)地勘測(cè)數(shù)據(jù)、施工圖紙分析施工方案,針對(duì)鉆孔灌注樁、橋墩施工等施工環(huán)節(jié)制定科學(xué)的施工方案[4]。若要變更施工設(shè)計(jì),需上報(bào)相關(guān)部門審批。針對(duì)觸電、高處墜落、物體打擊、機(jī)械傷害、起重傷害等施工隱患,需完善施工操作規(guī)范,懲處違規(guī)操作人員。

3)做好施工技術(shù)交底。要重點(diǎn)對(duì)鉆孔灌注樁施工進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,做好安全教育培訓(xùn),規(guī)范施工人員操作流程。定期維護(hù)、保養(yǎng)機(jī)械設(shè)備,由專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)指揮施工。如塔上作業(yè)、升降吊車、灌注混凝土等[5]。做好技術(shù)交底,減少施工安全事故風(fēng)險(xiǎn),避免經(jīng)濟(jì)損失。

4)加強(qiáng)工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 。選取權(quán)重方案評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn),為保障簡(jiǎn)支橋梁施工安全奠定基礎(chǔ)。橋梁項(xiàng)目單孔跨徑 Lk或總長(zhǎng)L≥同類橋型中最大Lk,評(píng)分為70～100;L>1 000 m或Lk>150 m,評(píng)分為50～74;100 m≤L≤1 000 m或40 m≤Lk≤150 m,評(píng)分為25～49;L<100 m或Lk<40 m,評(píng)分為34～66。施工區(qū)域存在滑坡、熔巖、雪崩等地質(zhì)災(zāi)害時(shí),評(píng)分為67～100;施工區(qū)域存在上述地質(zhì)災(zāi)害,但發(fā)生頻率小,評(píng)分為34～66;施工區(qū)域地質(zhì)條件對(duì)施工安全無(wú)影響時(shí),評(píng)分為0～33。施工區(qū)域存在強(qiáng)風(fēng)、洪水、暴雨等極端天氣時(shí),評(píng)分為67～100;施工區(qū)域氣候一般,可能對(duì)橋梁項(xiàng)目施工產(chǎn)生危害時(shí),評(píng)分為34～66;施工區(qū)域氣候不會(huì)對(duì)橋梁項(xiàng)目施工安全產(chǎn)生危害,評(píng)分為0～33。山嶺區(qū)開展橋梁項(xiàng)目施工時(shí),評(píng)分為50～100;平原區(qū)開展橋梁項(xiàng)目施工時(shí),評(píng)分為0～49。需結(jié)合工程實(shí)際情況、施工區(qū)域地質(zhì)條件、施工安全等進(jìn)行綜合評(píng)估[6]。此外,安全評(píng)估還涉及新材料、新工藝與新技術(shù)評(píng)估,可結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)給出50～100分。

5 工程應(yīng)用實(shí)例

以國(guó)道修復(fù)某工程項(xiàng)目為例,其長(zhǎng)138 km,預(yù)計(jì)行車速度100 km/h,為雙向兩車道,以瀝青混凝土材料鋪設(shè)路面,項(xiàng)目包含簡(jiǎn)支橋梁5座。其中,某座橋設(shè)計(jì)流量200 m3/s,流速3.54 m/s,全長(zhǎng)85 m,橋梁中心樁K0+450,交角90°。橋梁結(jié)構(gòu)上部為預(yù)制T梁,下部為重力式橋臺(tái),橋墩為薄壁式,存在擴(kuò)大基礎(chǔ)、灌注式樁基礎(chǔ)。對(duì)此簡(jiǎn)支橋梁施工建立安全預(yù)警機(jī)制并進(jìn)行危險(xiǎn)源管控。

1)健全預(yù)警機(jī)制。結(jié)合橋梁項(xiàng)目劃分安全等級(jí),若預(yù)警機(jī)制設(shè)置過(guò)于嚴(yán)格,頻繁的錯(cuò)誤警報(bào)會(huì)削弱施工人員的責(zé)任心,導(dǎo)致其放松警惕。若預(yù)警機(jī)制設(shè)置過(guò)于寬松,可能遺漏部分危險(xiǎn)因素。故而,根據(jù)橋梁施工項(xiàng)目設(shè)置4個(gè)等級(jí),結(jié)合事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),設(shè)置了紅色(100%發(fā)生安全事故)、橙色(99%發(fā)生安全事故)、黃色(95%發(fā)生安全事故)、綠色(90%發(fā)生安全事故)等不同安全等級(jí),對(duì)應(yīng)制定不同的管理方案,以防范施工安全事故[7]。

2)管控危險(xiǎn)源。①做好安全教育,加強(qiáng)施工人員安全宣傳,保障一線作業(yè)人員每年受教育時(shí)間超過(guò)20 h,從事危險(xiǎn)操作的人員每年受教育時(shí)間超過(guò)30 h。指派專人監(jiān)管施工,向上級(jí)匯報(bào)實(shí)際情況。②檢查腳手架,一旦發(fā)現(xiàn)破損、變形零部件及時(shí)更換,盡早發(fā)現(xiàn)施工問(wèn)題。③檢查安全網(wǎng),如發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)更換。④嚴(yán)格控制施工時(shí)間。一線施工人員持續(xù)工作時(shí)間≤3.5 h,建議每工作3 h休息0.5 h[8]。此外,夏季施工時(shí)要為施工人員準(zhǔn)備充足的避暑物品,定期為施工人員檢查身體。⑤如果路基施工中存在邊坡坍塌、基坑滲水風(fēng)險(xiǎn),需科學(xué)規(guī)劃降排水措施,合理安排開挖工期,編制專項(xiàng)施工方案,開挖>5 mm基坑時(shí),需經(jīng)專家論證。若橋梁起始點(diǎn)與河岸距離過(guò)近,存在涌水、坍塌風(fēng)險(xiǎn),或水中承臺(tái)施工、支撐施工不當(dāng),存在倒塌風(fēng)險(xiǎn),需在施工前制定水中承臺(tái)防水策略、降排水施工策略,科學(xué)規(guī)劃基坑開挖工期,規(guī)避汛期施工,以保障施工質(zhì)量。⑥施工前,對(duì)各個(gè)機(jī)械設(shè)備開展專項(xiàng)檢查,保障機(jī)械設(shè)備性能良好,定期檢測(cè)特種設(shè)備,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題盡早整改。⑦加強(qiáng)施工技術(shù)管理,若施工技術(shù)不符合建筑標(biāo)準(zhǔn),不僅消耗人力、物力、財(cái)力,還可能延誤工期,因此需對(duì)施工人員開展培訓(xùn),增強(qiáng)其專業(yè)技能,完善高速公路施工計(jì)劃,保障項(xiàng)目順利竣工。