高原地區鐵路橋梁施工安全風險淺析

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摘要：高原地區氣候條件特殊施工難度大，鐵路特大橋施工安全控制顯得尤為重要。文中從自然因素、人為因素兩個方面對某特大橋安全隱患進行了詳細的闡述，并以風險值的方式對施工安全進行了評估，結果表明：風險值25.62、風險等級Ⅱ級，屬于可接受范圍。文中的研究對特大橋梁施工安全控制，特別是對高原地區橋梁施工具有重要參考價值。

關鍵詞：鐵路；橋梁；施工控制：安全評估

0引言

近年來，隨著我國基礎設施建設規模進一步擴大，鐵路施工安全事故時有發生，特別是在特大型鐵路橋梁施工過程中存在施工難度大、人員安全意識淡薄、操作不規范等因素，一旦發生安全事故造成垮塌和嚴重損傷的概率均達到75%以上，對施工質量、工期等均存在較大影響［1］。本文以高原地區某鐵路特大橋為例，該橋全長1141.262m、最大墩高45m、孔跨形式為：（1×24+32×32+1×24+1×32）m；該橋位于河灘卵石層地帶，海拔3500m，全年分旱季和雨季，月降水量最大可達400mm，最小月降水量小于30mm；從自然因素和人為因素兩個方面詳細概述了特大橋梁施工過程中存在的安全隱患及應對措施。

1安全隱患分析及應對措施

在施工過程中必須認識到：安全只是相對的，危險是絕對的。在施工過程中無論理論如何完備、操作如何謹慎、事故預防措施做得如何到位，安全事故仍然存在發生的可能。文中從自然因素、人為因素兩個方面通過危險源識別、危險評估、應對措施三個部分闡述了高原地區特大橋梁下部結構施工過程中的安全施工控制方法。

1.1自然因素

施工過程中對施工安全產生威脅的自然因素有地震、泥石流、洪水、風災等，自然因素隱患具有破壞性強、持續時間短的特點，開工前需針對此類安全隱患編制專項應急預案，每半年進行一次應急演練。1.1.1地震災害。施工所在地區地震基本烈度為Ⅷ度。該特大橋位于山谷盆地中，三面環山，山體高度為200~300m之間，一面為河流穿越山谷，河流寬度10m、水深0.5~3m，如若發生地震主要危險源包括梁片掉落、橋墩破壞、吊車梯籠傾覆、模板腳手架等物品高空墜落、山體滑坡、河水倒灌。已有文獻表明當地震烈度為Ⅷ級時，特大橋梁破壞等級為基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞、毀壞的概率分別為61.56%、25.65%、6.93%、4.75%、1.11%。綜上所述，地震災害的風險等級為一般風險，應對措施主要包括：（1）與當地氣象地震部門取得聯系，關注其發布的地質活動預報信息，現如今地震預測技術逐漸趨于成熟，能夠提前1~2分鐘預報地震信息，可以迅速組織施工人員前往安全區域做好防震準備；（2）對現場施工人員宣貫地震預防知識、識別地震危險源、按時組織緊急撤離和救援演練。1.1.2洪水災害。該地區按降雨量主要分為雨季和旱季，雨季月均最大降雨量雖然只有400mm，但是降雨主要以大暴雨為主單次降雨量最大可達50mm，且特大橋施工區域地形為山谷盆地，三面環山，山體僅有薄薄的一層草皮覆蓋，一面為河流貫穿山谷且河流距離橋梁基礎范圍僅有0~20m，其中32#、33#橋墩位于河流中。降雨時雨水迅速匯集到河流，水位多次達到3m超過河壩（河壩高于地面1m）且流速達到5m/s。主要風險源為：洪水沖破堤壩造成人員溺亡或被水流沖走、沖毀路堤、墩臺基底被掏空、墩臺被沖歪倒、山體發生泥石流或滑坡。風險等級為顯著風險。應對措施主要包括：（1）雨季施工過程中安排專人關注氣象單位預報，暴雨過程中及雨后時刻監測河流水位情況，一旦水位超過安全線應迅速組織人員撤離。（2）旱季時安排人員、機械對河道進行疏通、擴建。（3）對靠近施工現場一側的山體進行邊坡防護，防止發生泥石流或滑坡。1.1.3風災。該地區一年中10月至來年4月間常有7~9級大風天氣，風速最大為22.5m/s，雖然不會對橋梁工程設施造成破壞，但是值得關注的是該特大橋位于山谷地帶風速更快，且墩臺共計36個其中高于30m墩身有30個，最大墩高達45m。危險源包括：大風導致的墩身模板高空掉落、梯籠傾覆、高空作業人員的墜落、吊車吊裝作業時吊裝物脫落或吊車傾覆、混凝土泵車的傾覆。風險等級為顯著風險。應對措施主要包括：（1）對墩身薄板進行大風天氣下的有限元模擬，特別是在模板連接處細化連接方式并且網格劃分要細以便提高模擬精度，通過觀察其應力、位移云圖選擇合適的連接方式，確保大風天氣下模板不會因為無法承載風力導致連接處斷裂，進而引發模板脫落危及人身安全。（2）梯籠橫截面尺寸為2m×3m，高度最大可達46m，屬細長構件，特別是大風天氣下，需通過有限元模擬驗算其結構穩定性，特別是梯籠底座、高強螺絲連接處、與墩身的固結方式、固結間距都須經過驗算，以防發生結構失穩破壞。（3）高空作業人員必須正確佩戴安全帶。（4）當風速大于15m/s時，嚴禁進行吊裝作業、混凝土灌注作業。

1.2人為因素

在橋梁結構施工過程中，人為因素引起的安全隱患具有潛伏時間長、有明顯預兆、破壞性強、通過合理措施可消除隱患等特點。施工人員安全意識淡薄，操作不規范、不遵守現場施工安全條例、不按照施工方案施工等現象。危險源包括：觸電、高空墜落、失足溺水、物體打擊等。應對措施包括：（1）加強施工人員安全施工教育，正確使用安全防具，正確識別危險源。（2）加強現場管理，必須配置專職安全員。施工位于高原地區海拔3500m，具有氣壓低、氧氣含量少、地下水具有H1侵蝕性等特點，施工過程中較平原地區對設備的損耗更大，對材料的性能要求更高。危險源包括：機械設備動力不足引發的事故如吊車吊裝作業過程中發生墜物以及運輸車輛在爬坡過程中溜車熄火等現象。應對措施包括：（1）針對機械設備動力不足的現象，使用過程中最大負載需按80%計算，如核載35t的卡車最大載重按28t裝載。（2）機械設備每月必須進行安全檢修。

2橋梁施工安全風險評估

采用風險值的方式對該特大橋施工安全進行評估，風險值R的計算方法為風險損失D乘以風險概率P，安全評估模型如圖1所示。其中風險概率指數P=基本系數A×設計系數B×施工系數C［2］，基本計算方法如下：A=（A1+A2+A3）/a，B=（B1+B2）/b，C=（C1+C2+C3）/c。風險損失指數按照公司自2000年以來的施工安全記錄進行估算，其中環境工期影響按工程實際施工情況考慮，得分情況如表1所示。風險概率指數中的施工系數按照表2施工指數計分原則考慮，其中分數比重、得分均通過專家打分結合工程實況確定。因為本文主要考慮施工階段的安全問題，對于基本指數、設計指數均按照事故統計的分析結果結合施工系數進行確定。按上表計算施工指數如表3所示。按表3可知施工系數為1.05。由表4可知：環境因素占比10%，勘察設計因素占比9%，由風險概率系數計算公式可推算基本系數A×設計系數B≈1.22。風險值R=1.22×1.05×20=25.62。按風險接受準則該特大橋施工屬于風險等級Ⅱ級，風險可接受，需按照現場施工現狀采取相應風險管控措施。

3結語

本文從高原地區某特大橋施工現狀出發，對項目施工過程中安全隱患進行分析并采取相應應對措施。然后采用風險值的方式對工程施工安全進行了評估，發現該橋施工屬于安全可控狀態。本文的研究可為后續特大橋梁施工特別是在高原地區施工提高參考和借鑒。

參考文獻

［1］王飛球，黃健陵，符競，等.基于BP神經網絡的跨既有線高速鐵路橋梁施工安全風險評估［J］.鐵道科學與工程學報，2019，16，110（5）：23-30.

［2］阮欣，陳艾榮，石雪飛.橋梁工程風險評估［M］.北京：人民交通出版社，2008.

［3］劉斐.近期橋梁安全事故深度調查與分析［D］.長沙：中南大學，2014.

作者:黃紀祥 吳二楞 劉振奇 王剛 孔甲東 單位:中國建筑土木建設有限公司