斜拉桥超宽挂篮施工安全风险分析与控制

李　然

(交通运输部科学研究院交通工程检测中心　北京　100013)

斜拉桥超宽挂篮施工安全风险分析与控制

李然

(交通运输部科学研究院交通工程检测中心北京100013)

摘要为研究公路斜拉桥超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工的安全风险，以武汉四环线高速汉江特大桥为研究案例，介绍了斜拉桥主梁采用的超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工情况，采用系统安全工程的方法对施工过程中可能发生的风险进行分析。根据分析结果，运用LEC评价法，最终确定施工风险防控的重点是坍塌和高处坠落事故。针对风险防控重点，制定了风险控制措施。

关键词斜拉桥风险分析风险控制前支点挂篮悬臂浇筑施工

斜拉桥具有跨越能力强和造型优美等优点，近年来，在我国大跨度的桥梁建设中得到了广泛应用。目前国内混凝土斜拉桥主梁的施工一般采用前支点挂篮分段悬臂浇筑施工，该挂篮结构简单，承载能力大，主要是将斜拉索锚固在挂篮的前端形成一个前支点，与挂篮的中支点和后支点锚固共同组成了约束系统，见图1。由于此种挂篮规模较大，并存在高处作业、交叉作业等，导致挂篮悬臂浇筑施工过程中的施工安全风险较大，属于斜拉桥施工过程中的重大风险源。在桥梁工程施工安全风险研究方面，国内外学者进行了很多深入的研究。

图1　前支点挂篮基本构造

Sexsmith和Reibd[1]对桥梁工程施工过程中采用的临时设施进行风险管理研究，分析了在施工过程中临时设施对桥梁主体结构的安全性影响。H .G.Melhem和SenakaAturaliya[2]采用专家系统工具CLIPS(C language integrated production system)建立了桥梁施工安全的总体风险评估程序。黄兴等[3]在高速公路桥梁施工安全监管因素分析的基础上，建立高速公路桥梁施工安全评估指标体系，分析了基于可拓理论的安全评估方法，建立了桥梁施工安全评估模型。陆新鑫等[4]引用管道风险评价领域运用相对成熟的肯特指数法，结合桥梁施工风险评价指标对其进行改进，建立基于肯特指数法的桥梁风险评价模型，并将该模型运用到某桥梁转体施工风险评估案例中。娄峰等[5]构建了关于公路桥梁施工总体安全风险评估指标体系，基于蒙特卡洛抽样技术，运用k-s法对该评估指标体系总体分布进行有效检验，并对总体安全风险等级阈值进行界定划分。

国外对风险的研究已经比较全面，施工企业在实际的工程管理中，能根据项目特点建立项目风险管理的框架和控制预防体系，对施工过程中可能出现的风险进行管控，制定防控措施指导项目施工，基本形成一个动态的系统风险管理。我国在风险研究的领域起步较晚，与国外还存在较大差距，单纯从斜拉桥建设施工风险分析与控制的研究上来看，我国学者大多数的研究主要集中在具体的施工技术，很少把整个斜拉桥或斜拉桥的关键部分工程，从定性到定量对施工期间的风险进行系统的分析与控制研究。斜拉桥主梁采用前支点挂篮悬臂浇筑施工，因此对该桥挂篮悬臂浇筑施工安全风险的控制研究显得非常必要。

1工程概况

武汉四环线汉江特大桥为五跨一联双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，全长714 m，主跨360 m，主桥桥面宽度为43.6 m，引桥为3×65 m跨预应力混凝土连续箱梁桥。该桥桥面宽度为国内同类桥梁之最，故主梁采用的是超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工，标准节段长6 m，该挂篮由设置在主梁两边腹板上的辅助纵梁、梁底中轴线的牵索纵梁、前后下横梁、底模平台、侧模及锚固和走行系统组成。挂篮承载能力要求为700 t，空挂篮控制重量280 t(包括模板和其他施工荷载)，其中，中支点距已浇梁段前端0.5 m，作用4 000 kN垂直向下的力，后锚点距中支点的距离为6 m，作用1 200 kN垂直向上的力。

2风险分析

风险分析主要是采用系统安全工程的方法对风险源可能发生的事故进行全面的分析，找出潜在的事故类型、可能受伤害人员、致害物、事故原因等，确定主要物的不安全状态和人的不安全行为。

(1) 致险因子分析。致险因子的分析从作业人员、机械设备、材料、施工工艺、作业环境等方面对可能导致事故的致险因子进行分析。

(2) 受伤人员类型、伤害程度分析。可能受到事故伤害的人员类型分为作业人员本身、同一作业场所的其他作业人员及周围其他人员；人员伤害程度分为死亡、重伤和轻伤。

(3) 不安全状态、不安全行为分析。在《企业职工伤亡事故分类》(GB 6441)[6]，不安全状态分为4大类，不安全行为分为13大类，每一大类又进行了细分。

根据以上风险分析方法，结合武汉四环线汉江特大桥现场实际，对该桥的超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工进行了风险分析，确定出潜在的事故类型包括坍塌、机械伤害、物体打击、高处坠落事故，具体风险分析结果见表1。

表1　超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工风险分析表

3风险估测

根据风险分析结果，运用LEC评价法对超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工进行风险估测，该方法采用与系统风险率相关的3个方面指标值之积来评价系统中人员伤亡风险大小：L为发生事故的可能性大小；E为人员暴露在这种危险环境中的频繁程度；C为一旦发生事故会造成的损失后果。风险分值D=LEC，D值越大说明该系统危险性大，通过对风险分值进行分级，判断评价危险性的大小[7]。结合现场调研，得出风险估测结果，具体内容见表2，最终确定出超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工过程中应重点防范的风险是挂篮坍塌和高处坠落事故。

表2　LEC法风险估测结果汇总表

4风险控制措施

影响超宽前支点挂篮安全性的主要因素有挂篮施工工艺、挂篮设计不佳、挂篮材料不合格及工人技术水平，其中，挂篮的施工工艺及人员的技术水平是影响前支点挂篮施工安全的主要因素，风险防控的重点是坍塌和高处坠落事故，针对需要重点防控的事故，分别从安全技术措施和现场管理措施方面给出了具体的防控对策。

4.1　安全技术措施

(1) 挂篮坍塌事故

①要对挂篮进行专业设计，其强度、刚度、稳定性应满足施工各阶段最大荷载组合的要求。

②挂篮拼装、拆除应保持两端基本同时对称进行。

③挂篮组拼后，应进行全面检查，并做静载试验，发现问题及时整改。

④精确放出斜拉索锚固点位置，制作定位架控制拉索角度。

⑤使用大吨位液压千斤顶牵引挂篮行走，并在轨道上敷设黄油。

⑥挂篮对称前移，同时注意挂篮行走的同步性。

⑦在挂篮两侧设置横向千斤顶随时纠偏。

⑧制定混凝土浇筑方案，严格浇筑顺序，施工中应对称浇筑。

⑨对节段混凝土进行精确计算，混凝土浇筑时做好登记，严格在浇筑到一半时张拉斜拉索，并用索力动测仪复核索力。

(2) 高处坠落事故。作业平台临边应设置防护栏杆、安全网等安全设施。

4.2　现场管控措施

(1) 挂篮坍塌事故

①对现场施工技术人员进行技术交底；现场操作人员应进行岗前操作培训。

②挂篮拼装前，对进场各构件进行检查，与图纸尺寸、数量进行核对。

③挂篮应进行使用前的调试组拼，调试组拼后，要仔细地检查各部件联接是否牢固，各接头焊缝有没有开裂，杆件是否会变形等现象，各联接配件是否齐全，尺寸是否按设计要求，发现问题及时整改。

④检查挂篮施工所需的已预埋的锚杆、锚孔等，确保合格。

⑤行走过程中严格执行行走程序，行走过程由有经验的专职人员统一指挥。

⑥主塔两侧对称施工，其不平衡偏差应符合设计要求。

⑦挂篮调整时测量人员进行现场监控；在混凝土浇筑过程中，随时监测模板和挂篮的稳定状况。

(2) 高处坠落事故

①施工现场应设置明显的防坠落警告标志；

②用于高处作业的防护设施，不得擅自拆除；

③遇有六级(含六级)以上大风时，不得进行高处露天作业。

5结语

本文将风险分析与管理的基本知识与超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工技术相结合,对武汉四环线汉江特大桥施工中的安全风险进行了分析。在风险分析的基础上,根据以往超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工的实践经验、事故情况进行了风险估测,研究得到超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工过程中需要重点防控坍塌和高处坠落事故，并相应提出了防控措施建议。通过对桥梁工程超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工风险全面的分析，提出科学、可操作性的安全控制措施,将大大降低超宽前支点挂篮悬臂浇筑施工的安全事故发生。

参考文献

[1]SEXSMITH R G, REIBD S G.Safety factors for bridge faslework by risk management[J].Structural Safety,2003(25):227-243.

[2]HANI G M, SENAK A A. Bridge condition rating using an eigenvector of priority settings[J].Microcomputers in Civil Engineering,1996(11):421-432.

[3]黄兴，韩伟威，陈赟.高速公路桥梁施工安全评估及控制[J].公路与汽运，2013(6):210-214.

[4]陆新鑫,徐秀丽,李雪红,等.基于肯特指数法的桥梁施工安全风险评估[J].中国安全科学学报2013,23(6):165-171.

[5]娄峰,何勇,刘恒权,等.公路桥梁施工总体安全风险评估方法研究[J].中国安全科学学报，2010，20(11):159-163.

[6]GB 6441-1986企业职工伤亡事故分类[S].北京：中国标准出版社，1986.

[7]交通运输部工程质量监督局.公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估制度及指南解析[M].北京:人民交通出版社，2011.

收稿日期：2015-07-08

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.010