高原地區(qū)鐵路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)淺析

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摘要：高原地區(qū)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(gè)方面對(duì)某特大橋安全隱患進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并以風(fēng)險(xiǎn)值的方式對(duì)施工安全進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明：風(fēng)險(xiǎn)值25.62、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ級(jí)，屬于可接受范圍。文中的研究對(duì)特大橋梁施工安全控制，特別是對(duì)高原地區(qū)橋梁施工具有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鐵路；橋梁；施工控制：安全評(píng)估

0引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，鐵路施工安全事故時(shí)有發(fā)生，特別是在特大型鐵路橋梁施工過(guò)程中存在施工難度大、人員安全意識(shí)淡薄、操作不規(guī)范等因素，一旦發(fā)生安全事故造成垮塌和嚴(yán)重?fù)p傷的概率均達(dá)到75%以上，對(duì)施工質(zhì)量、工期等均存在較大影響［1］。本文以高原地區(qū)某鐵路特大橋?yàn)槔摌蛉L(zhǎng)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(dá)400mm，最小月降水量小于30mm；從自然因素和人為因素兩個(gè)方面詳細(xì)概述了特大橋梁施工過(guò)程中存在的安全隱患及應(yīng)對(duì)措施。

1安全隱患分析及應(yīng)對(duì)措施

在施工過(guò)程中必須認(rèn)識(shí)到：安全只是相對(duì)的，危險(xiǎn)是絕對(duì)的。在施工過(guò)程中無(wú)論理論如何完備、操作如何謹(jǐn)慎、事故預(yù)防措施做得如何到位，安全事故仍然存在發(fā)生的可能。文中從自然因素、人為因素兩個(gè)方面通過(guò)危險(xiǎn)源識(shí)別、危險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)對(duì)措施三個(gè)部分闡述了高原地區(qū)特大橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的安全施工控制方法。

1.1自然因素

施工過(guò)程中對(duì)施工安全產(chǎn)生威脅的自然因素有地震、泥石流、洪水、風(fēng)災(zāi)等，自然因素隱患具有破壞性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)，開工前需針對(duì)此類安全隱患編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，每半年進(jìn)行一次應(yīng)急演練。1.1.1地震災(zāi)害。施工所在地區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度。該特大橋位于山谷盆地中，三面環(huán)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(fā)生地震主要危險(xiǎn)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(xiàn)表明當(dāng)?shù)卣鹆叶葹棰?jí)時(shí)，特大橋梁破壞等級(jí)為基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)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(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一般風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對(duì)措施主要包括：（1）與當(dāng)?shù)貧庀蟮卣鸩块T取得聯(lián)系，關(guān)注其發(fā)布的地質(zhì)活動(dòng)預(yù)報(bào)信息，現(xiàn)如今地震預(yù)測(cè)技術(shù)逐漸趨于成熟，能夠提前1~2分鐘預(yù)報(bào)地震信息，可以迅速組織施工人員前往安全區(qū)域做好防震準(zhǔn)備；（2）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員宣貫地震預(yù)防知識(shí)、識(shí)別地震危險(xiǎn)源、按時(shí)組織緊急撤離和救援演練。1.1.2洪水災(zāi)害。該地區(qū)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(dá)50mm，且特大橋施工區(qū)域地形為山谷盆地，三面環(huán)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(chǔ)范圍僅有0~20m，其中32#、33#橋墩位于河流中。降雨時(shí)雨水迅速匯集到河流，水位多次達(dá)到3m超過(guò)河壩（河壩高于地面1m）且流速達(dá)到5m/s。主要風(fēng)險(xiǎn)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(tái)基底被掏空、墩臺(tái)被沖歪倒、山體發(fā)生泥石流或滑坡。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為顯著風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)對(duì)措施主要包括：（1）雨季施工過(guò)程中安排專人關(guān)注氣象單位預(yù)報(bào)，暴雨過(guò)程中及雨后時(shí)刻監(jiān)測(cè)河流水位情況，一旦水位超過(guò)安全線應(yīng)迅速組織人員撤離。（2）旱季時(shí)安排人員、機(jī)械對(duì)河道進(jìn)行疏通、擴(kuò)建。（3）對(duì)靠近施工現(xiàn)場(chǎng)一側(cè)的山體進(jìn)行邊坡防護(hù)，防止發(fā)生泥石流或滑坡。1.1.3風(fēng)災(zāi)。該地區(qū)一年中10月至來(lái)年4月間常有7~9級(jí)大風(fēng)天氣，風(fēng)速最大為22.5m/s，雖然不會(huì)對(duì)橋梁工程設(shè)施造成破壞，但是值得關(guān)注的是該特大橋位于山谷地帶風(fēng)速更快，且墩臺(tái)共計(jì)36個(gè)其中高于30m墩身有30個(gè)，最大墩高達(dá)45m。危險(xiǎn)源包括：大風(fēng)導(dǎo)致的墩身模板高空掉落、梯籠傾覆、高空作業(yè)人員的墜落、吊車吊裝作業(yè)時(shí)吊裝物脫落或吊車傾覆、混凝土泵車的傾覆。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為顯著風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)對(duì)措施主要包括：（1）對(duì)墩身薄板進(jìn)行大風(fēng)天氣下的有限元模擬，特別是在模板連接處細(xì)化連接方式并且網(wǎng)格劃分要細(xì)以便提高模擬精度，通過(guò)觀察其應(yīng)力、位移云圖選擇合適的連接方式，確保大風(fēng)天氣下模板不會(huì)因?yàn)闊o(wú)法承載風(fēng)力導(dǎo)致連接處斷裂，進(jìn)而引發(fā)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(dá)46m，屬細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，特別是大風(fēng)天氣下，需通過(guò)有限元模擬驗(yàn)算其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，特別是梯籠底座、高強(qiáng)螺絲連接處、與墩身的固結(jié)方式、固結(jié)間距都須經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，以防發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。（3）高空作業(yè)人員必須正確佩戴安全帶。（4）當(dāng)風(fēng)速大于15m/s時(shí)，嚴(yán)禁進(jìn)行吊裝作業(yè)、混凝土灌注作業(yè)。

1.2人為因素

在橋梁結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，人為因素引起的安全隱患具有潛伏時(shí)間長(zhǎng)、有明顯預(yù)兆、破壞性強(qiáng)、通過(guò)合理措施可消除隱患等特點(diǎn)。施工人員安全意識(shí)淡薄，操作不規(guī)范、不遵守現(xiàn)場(chǎng)施工安全條例、不按照施工方案施工等現(xiàn)象。危險(xiǎn)源包括：觸電、高空墜落、失足溺水、物體打擊等。應(yīng)對(duì)措施包括：（1）加強(qiáng)施工人員安全施工教育，正確使用安全防具，正確識(shí)別危險(xiǎn)源。（2）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，必須配置專職安全員。施工位于高原地區(qū)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(diǎn)，施工過(guò)程中較平原地區(qū)對(duì)設(shè)備的損耗更大，對(duì)材料的性能要求更高。危險(xiǎn)源包括：機(jī)械設(shè)備動(dòng)力不足引發(fā)的事故如吊車吊裝作業(yè)過(guò)程中發(fā)生墜物以及運(yùn)輸車輛在爬坡過(guò)程中溜車熄火等現(xiàn)象。應(yīng)對(duì)措施包括：（1）針對(duì)機(jī)械設(shè)備動(dòng)力不足的現(xiàn)象，使用過(guò)程中最大負(fù)載需按80%計(jì)算，如核載35t的卡車最大載重按28t裝載。（2）機(jī)械設(shè)備每月必須進(jìn)行安全檢修。

2橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

采用風(fēng)險(xiǎn)值的方式對(duì)該特大橋施工安全進(jìn)行評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)值R的計(jì)算方法為風(fēng)險(xiǎn)損失D乘以風(fēng)險(xiǎn)概率P，安全評(píng)估模型如圖1所示。其中風(fēng)險(xiǎn)概率指數(shù)P=基本系數(shù)A×設(shè)計(jì)系數(shù)B×施工系數(shù)C［2］，基本計(jì)算方法如下：A=（A1+A2+A3）/a，B=（B1+B2）/b，C=（C1+C2+C3）/c。風(fēng)險(xiǎn)損失指數(shù)按照公司自2000年以來(lái)的施工安全記錄進(jìn)行估算，其中環(huán)境工期影響按工程實(shí)際施工情況考慮，得分情況如表1所示。風(fēng)險(xiǎn)概率指數(shù)中的施工系數(shù)按照表2施工指數(shù)計(jì)分原則考慮，其中分?jǐn)?shù)比重、得分均通過(guò)專家打分結(jié)合工程實(shí)況確定。因?yàn)楸疚闹饕紤]施工階段的安全問(wèn)題，對(duì)于基本指數(shù)、設(shè)計(jì)指數(shù)均按照事故統(tǒng)計(jì)的分析結(jié)果結(jié)合施工系數(shù)進(jìn)行確定。按上表計(jì)算施工指數(shù)如表3所示。按表3可知施工系數(shù)為1.05。由表4可知：環(huán)境因素占比10%，勘察設(shè)計(jì)因素占比9%，由風(fēng)險(xiǎn)概率系數(shù)計(jì)算公式可推算基本系數(shù)A×設(shè)計(jì)系數(shù)B≈1.22。風(fēng)險(xiǎn)值R=1.22×1.05×20=25.62。按風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則該特大橋施工屬于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Ⅱ級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)可接受，需按照現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)狀采取相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

3結(jié)語(yǔ)

本文從高原地區(qū)某特大橋施工現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程中安全隱患進(jìn)行分析并采取相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施。然后采用風(fēng)險(xiǎn)值的方式對(duì)工程施工安全進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)該橋施工屬于安全可控狀態(tài)。本文的研究可為后續(xù)特大橋梁施工特別是在高原地區(qū)施工提高參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

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［3］劉斐.近期橋梁安全事故深度調(diào)查與分析［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2014.

作者:黃紀(jì)祥 吳二楞 劉振奇 王剛 孔甲東 單位:中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司