桥梁设计阶段安全风险评估研究

1、桥梁设计阶段安全风险评估研究【摘要】为了提高桥梁工程建设的风险管理水平， 有效地防范桥梁在建设过程中的各种风险。因此，本文以某 大桥为工程依托，针对桥梁设计阶段风险特点，对比国内外 风险管理理论研究，采用现场调研、理论分析和数值计算等 手段，从风险识别，风险评估以及控制措施等方面，通过必 选桥梁设计阶段三种方案，进而对桥梁工程风险评估进行系 统的研究。【关键词】桥梁工程；设计阶段；安全风险评估工程规划设计阶段实施施工安全的风险评估，实质上是 “全过程安全管理”理念的体现。所谓工程规划设计阶段施 工风险评估，指自工程构想形成至发包之前，预先进行工程 建设的施工风险评估，即将建设现场施工的安全责任

2、范围扩 大至工程规划设计阶段。通过上述在规划设计阶段对安全事 项的考虑及有效传递，使工程相关单位的安全权责得以有效 地落实，形成完整的“安全一体化管理”，以提升建设工程 安全水平，降低工程事故发生率，维持社会稳定。一、国内桥梁工程施工安全现状（一）建设发展及施工安全现状桥梁工程常设于濒临河川、海岸，或于道路乃至既有建 筑物的上方通过，具备高度技术性、高能量作业、环境敏感 性等特点，是安全事故高发的领域。近年来，我国桥梁工程 建设发展非常迅速，江阴大桥是我国第一座千米跨越的悬索 桥，苏通大桥又实现了千米斜拉桥的跨越。江苏境内建设中 的桥梁工程就包括泰州大桥、长江四桥、崇启大桥等。与此 同时，随着

3、建设工程规模的逐步加大，桥梁工程建设领域安 全事故起数和伤亡人数一直居高不下，施工现场安全生产情 况仍然十分严峻1。近年来，桥梁工程安全事故频发，典 型的如湖南凤凰县堤溪沱江大桥垮塌事故，以及近期的昆明 新机场引桥工程支架垮塌事故、南京城区匝道桥钢箱梁倾倒 事故、杭州钱塘江三桥桥面塌落事故等，都造成了巨大的财 产损失和群死群伤现象，这无疑给桥梁工程安全工作敲响了 警钟。上述事故，除了施工中存在问题，如管理缺位、违章 操作、偷工减料等，都或多或少可以追溯到规划设计上的不 足。以南京城区匝道桥钢箱梁倾倒事故为例，若能在设计阶 段充分考虑到钢箱梁倾倒的安全风险，通过合理选择施工方 法、施工顺序，合理

4、配置施工机具、安全措施，以及改善钢 箱梁与墩台的连接、固定的设计，将完全能够避免倾倒事故 的发生2。可以看出，从规划设计阶段就开始考量施工安 全风险，使规划设计单位的安全责任得以有效地落实，将能 够明显降低桥梁工程的安全事故发生率。（二）崇启大桥案例分析崇启大桥是是江苏境内特大跨江大桥，其施工过程中采 用了 185m大节段连续钢箱梁整体吊装，这在国内尚属首 次，其运输、吊装过程中安全风险很大，施工安全面临严峻 的考验。1. 大节段钢箱梁吊装概况崇启大桥主桥为多跨连续钢箱梁结构，设计的最大节段 梁长185m、宽33. 2m、厚9m,最大重量约2455t,最大起 吊高度约46m。钢箱梁为变高等宽断

5、面，分为左右两幅，总 共6跨，跨度布置为102 +185 x4 + 102 = 944m,如图1 所示。而大节段钢箱梁采用2艘起重船起吊，由北岸向南岸 依次逐段吊装。2. 施工安全风险的分析崇启大桥建设过程中，大节段钢箱梁的运输和吊装都存 在很大风险，对大型施工机械设备要求很高，需要多方面的 综合配合，其吊装难点主要体现为：梁段水上运输安全: 钢箱梁的体积大、重量大，对运输所采用的水上航道要求较 高，如对航道水的深度、宽度，还有潮汛、天气，以及是否 存在暗礁等。 运输船和吊装船的抛锚定位：运输船和吊 装船均需在桥位横向抛锚定位，如此大的横向定位国内还是 首次。吊点受力的均衡性：钢箱梁抬吊时若吊

6、钩不同步, 或者由于吊索不能自动滑移致使吊点受力不均，都极易导致 吊钩断裂；吊装时两台起重船舶的同步性：若某一吊 装环节不够熟练、指挥或操作失误，导致两艘起重船起吊不 同步，均可能导致灾难性事故。二、创新思路（一）从在建工程的施工安全现状反推其规划设计以建设中的桥梁工程项目为对象，依据现行施工安全状 况及施工中存在的安全问题，反推其规划设计阶段对施工安 全考虑的合理性及不足，以探求规划设计阶段降低施工安全 风险的手段及方法。下面以建设中的泰州长江公路大桥为 例，说明施工安全风险评估反推规划设计的方法。泰州大桥位全长约62公里，核准总投资93. 7亿元, 建设工期5年半。主桥工程采用主跨2 x

7、1080m的“三塔 双跨”新型悬索桥结构，由北锚碇、北塔、中塔、南塔、南 锚碇五部分组成。泰州大桥建设根据风险评估结果，落实风 险防范措施，降低施工风险，其成功应用案例包括：1. 中塔基础结构形式的选择。泰州大桥中塔基础对沉井 和钻孔桩技术进行了深入比选，沉井基础的刚度、抗震及抗 船舶撞击能力要明显优于钻孔桩基础，且投资省，但施工安 全风险较大。通过研究，认为在各项措施到位的情况下是可 以实现的，因此最终决定采用沉井技术。在两年多的施工中, 没有发生一起安全生产事故，还节约投资1亿多元。2. 中塔钢塔吊装方式的选择。泰州大桥中塔为纵向人字 型、横向门式框架型钢塔，上塔柱最初拟采用大节段吊装，

8、但通过风险评估发现，如果采用这种方式，必须使用大型门 吊吊装，其设计、制造难度大，现场吊装作业风险很大，而 且大节段还需直立运输，运输安全风险也较大，综合考虑最 终采用了纵向分块、小节段吊装方案。3中塔防撞锚墩的设计。在风险评估结果的基础上，施 工时将中塔上下游施工锚墩改造为永久性的防撞墩，并在中 塔承台四周设置防撞套箱，降低船舶碰撞中塔墩基础的概率 50%以上，同时对撞击船舶也有保护作用3。（二）完善基础理论体系1.安全信息嵌入机理研究规划设计过程中安全信息的嵌入机理，提出规划设 计应纳入施工安全考虑的具体技术内容，通过对规划设计成 果进行安全审查及评估，从而不断完善规划设计成果4。 需嵌入

9、的安全信息包括：功能需求及工程选址安全分析、 规划方案的安全信息嵌入及审查、设计成果的安全信息嵌入 及评估等。2实务手册或操作指南在施工安全信息嵌入机理及信息传递机制研究的基础 上，编写操作实务手册或操作指南，明确实施的程序、方法、 要求及用表，使规划设计人员得以方便地参考运用。结束语：工程规划设计阶段实施施工安全风险评估，在公路、隧 道、铁路、建筑等其它工程建设领域均可借鉴。崇启大桥及 泰州大桥案例分析更加表明，安全是可“构建”的，通过规 划设计阶段的风险评估并进一步改善安全设计，能够有效降 低施工安全风险，从而减少施工过程中的人员伤亡或健康危 害。参考文献：1 夏规划，唐喜林.加入wto对我国建筑工程项目管理 的影响和对策科学进步与对策j. 2011, 17 (6)： 107-108.2 张圣坤，白勇