特大桥钢箱梁顶推施工风险管理

第五章某特大桥钢箱梁顶推施工风险管理第一节钢箱梁顶推施工工程项目风险概况第二节顶推施工中的风险辨识第三节顶推过程风险评价模型的建立第四节施工期主要风险的防范措施第一节钢箱梁顶推施工工程项目风险概况

一、地形与地质概况二、施工环境条件一、地形与地质概况

某特大桥所处区域位于鲁西北帚状构造之济阳拗陷带南则，与鲁西隆起区至泰山—沂山毗连，受地域地质构造控制，场区下伏基岩为石炭系、二叠系，其上为100米至数百米的新生界沉积，第四系埋深约200米。主河道内以亚砂土、粉砂土、亚粘土、粘土为主，亚粘土含钙质胶结物，干密度大，为坚硬状态，具有较强的承载力。二、施工环境条件1、气候条件拟建桥地处山东半岛中部腹地，位于我国东部暖温带亚湿润大陆季风气候区，受海洋气候影响较小，区域内具有明显的大陆性气候特征，一年四季分明，春天气温回升快，风多雨少，气候干燥，；夏季高温多雨，雨量充沛集中，雨热同期，常有大风暴雨、冰雹、雷击等灾害性天气，冬季寒冷干燥，雨雪量减少。（1）气温。年平均气温13.0

~

13.6℃，1月平均气温为-4℃，7月平均气温为27.5℃，极端最低气温-14.9℃，极端最高气温42℃。（2）降雨。历年平均降水量为650mm,区域降水受季风影响明显，降水量分布不均匀，年际、年内变幅大，降水主要集中在6-8月，占全年降水量的75%以上。（3）风。冬季盛行西北风，北风、东北风，夏季盛行西南、南和东南风，春秋两季是过渡季节风向多变。全年平均大风天22.6天,桥位处百年一遇风速为28.6m/s,风压为0.6kN/㎡。（4）霜冻。历年平均初霜期为10月27日。最早出现在10月3日，最晚出现在11月10日，平均终霜冻期为4月13日；平均无霜期为198天。历年最大冻土深度为44㎝。（5）湿度。桥位所处区域属亚湿润地带，年平均相对湿度64%~66%，1964年最大为76%。全年8月较大，月均80.14%，2月较小，月平均60%，1977年2月年仅38%。（6）灾害性气候。桥位所处灾害性气候主要有暴雨、冰雹、雷暴、雾等，暴雨一般出现在5-9月，7-8月出现最多，历年年平均暴雨日数2.7天；冰雹最早出现在4月，最晚出现在10月，集中出现在4-8月，6月最多，历年年平均冰雹日数0.5天；雷暴最早出现在3月，最晚出现在11月，集中出现在6-8月，历年年平均雷暴日数24天。雾全年各月均有出现，10~次年2月最多，3-6月较少，历年年平均雾日数18.2天。2、河道（1）河道基本情况（2）河床演变（3）河道淤塞（4）河道冲刷3、水文条件（1）设计流量（2）滩槽流量分配比例（3）水位4、凌汛拟建桥位于泺口和利津之间，该河段槽狭窄，弯道多，两岸毗连对峙，极易卡冰阻水，形成严重凌汛，为历年凌汛最严重阶段。最大冰厚35㎝，最大冰速2.67m/s。桥位所处河段发生严重冰塞和冰坝在泺口附近，要合理确定桥孔跨度。5、地震地震危险性分析结果证明，工程场地地震基本烈度为Ⅵ度。6、交通条件桥位所在区域交通发达，通过本区域的铁路有京沪铁路、济邯铁路；干线公路有京沪（京福）高速公路、国道：104、220、308、309、济聊高速公路、省道101等，县乡公路及乡村道路网络密布，路况好，为施工队伍、施工机械进场、转移和地方性材料及外购材料的运输提供了良好的条件。主桥为60m＋60m＋160m＋386m的独塔双锁面扁平钢箱梁斜拉桥P74如图5-1所示。顶推法施工是桥梁施工中一种独特新颖的无支架自架设施工方法。顶推施工法因其具有安全、优质、快速、经济、不需支架、无干扰和场地少等优点，在国外的中等桥梁上得广泛应用。随着施工技术和设计水平的不断提高，顶推法已被逐渐用于建造大跨径桥梁，2004年竣工通车的法国米约大桥将顶推施工的最大跨度提高到了171m，最大跨径提高到了342m。第二节顶推施工中的风险辨识

在施工过程中风险源众多，风险涉及面广，各因素交叉，层次复杂，本章结合济南黄河某特大桥钢箱梁顶推施工的特点，在有关规范和资料的基础上，对钢箱梁各主要分项工程进行系统的总结、归纳，采用层次分析法对工程项目施工阶段的多重风险进行分类分层识别，对每一项分项工程进行风险分析，找出各分项工程影响施工的主要风险事故。一、钢箱梁顶顶推施工工的风险险特征钢箱梁施施工中，，箱梁及及导梁在在桥面进进行焊接接拼装，，如果焊焊接施工工控制不不合理，，产生焊焊接质量量问题，，各梁段段及导梁梁连接处处存在强强度缺陷陷，则有有可能为为此后的的顶推施施工工作作埋下隐隐患；如果箱梁梁底部预预制不够够平整，，滑道顶顶部不够够光洁，，滑道几几支坐存存在标高高误差，，则可能能造成厢厢底板应应力集中中，增加加顶推的的摩擦阻阻力，影影响顶推推的顺利利进行。。顶推施工工时如不不能保证证钢箱梁梁运动的的连续性性，造成成钢箱梁梁的“爬爬行”运运动现象象，对临临时墩造造成反复复冲击，，如顶推推不同步步，会产产生负载载集中现现象，加加重先启启动千斤斤顶负担担，会使使墩发生生过大偏偏移，甚甚至超出出允许值值，造成成危险。。二、风险险识别过过程及依依据在风险管管理理论论发展的的过程中中出现多多种风险险识别方方法，如如：风险险分析问问询法、、财务报报表法、、流程图图法，P76如图5-2所示。风险识别别离不开开与项目目有关的的信息，，其实别别依据包包括：（1）工程项项目的概概况（2）资源原原材料及及公用设设施条件件（3）建设地地点的水水文、气气象和工工程地质质条件（4）工程对对邻近环环境的可可影响评评估（5）各项合合同和有有关批文文等条件件（6）工程项项目的设设计方案案（7）工程项项目的实实施计划划和进度度要求（8）资金筹措方方案（9）工程项目的的外部组织结结构（10）同类工程项项目的经验及及数据三、钢箱梁顶顶推过程风险险分类风险因素是指指引起或促进进使风险事故故发生的条件件以及风险事事故发生时，，致使损失增增加或扩大的的条件。风险因素是风风险事故发生生的潜在条件件。风险因因素按按不同同的分分类标标准有有不同同的分分解方方法。。针对桥桥梁工工程项项目，，参照照第二二章的的分类类方法法，将将钢箱箱梁顶顶推施施工风风险分分类P76如图5-3所示四、钢钢箱梁梁顶推推过程程风险险的分分解工程项项目的的庞大大复杂杂使得得对项项目风风险的的分解解变得得比不不可缺缺少。。先按按图5-2中对项项目风风险分分类，，进而而对本本项目目施工工管理理。（一））投标标风险险（1）采采用用固固定定价价格格带带来来的的风风险险（2）工工程程款款支支付付条条款款中中的的风风险险（3）合合同同条条款款不不完完善善（4）标标准准不不明明确确所所带带来来的的风风险险（5）投投低低标标致致使使项项目目亏亏损损风风险险（6）投投标标前前的的现现场场勘勘查查风风险险（7）其其他他不不可可预预见见风风险险（二二））钢钢箱箱梁梁顶顶推推过过程程设设计计风风险险（1）设设计计单单位位级级别别的的影影响响。。（2）设设计计和和施施工工脱脱节节。。（3）设设计计失失误误导导致致的的施施工工失失败败。。（4）研究思思路方面面。（5）由于钢钢箱梁桥桥在顶推推规程中中控制的的安全因因素以局局部问题题为主，，与混凝凝土桥顶顶推完全全不同，，在钢箱箱梁的局局部受力力和局部部稳定方方面缺乏乏系统研研究。（6）采用顶顶推施工的的钢箱箱梁斜斜拉桥桥主梁梁设计计需要要同时时满足足成桥桥阶段段与施施工阶阶段的的要求求。（三））钢箱箱梁顶顶推关关键设设备风风险针对钢箱梁梁顶推推施工工的关关键设设备，，进行行风险险识别别。1、钢箱梁梁拼装装平台台2、导梁采用工工字钢钢、变变截面面、实实腹钢钢板钢钢导梁梁如如P78图5-4钢导梁梁立面面图在顶推推法施施工中中，导导梁的的作用用：①减少少主梁梁的悬悬臂长长度，，从而而大大大地主主梁悬悬臂的的弯曲曲峰值值；②引导导主梁梁上墩墩，便便于主主梁纠纠偏，，确保保施工工精度度。3、临时墩墩P78图5-5P79图5-6、图图5-74、滑动装装置5、横向导导向（（限位位）装装置控制钢钢箱梁梁顶推推和吊吊装过过程中中走向向的正正确性性，使使钢箱箱梁在在顶推推过程程中横横向偏偏位满满足不不大于于1cm的要求求。P80表5-2钢箱梁梁顶推推整体体偏位位记录录6、钢箱梁梁起落落（龙龙门提提升P80如图5-8图5-9）7、顶推推设备备P81如图5-10、5-11顶推电电动液液压系系统自自动控控制支支反力力的大大小以以此调调整顶顶推油油缸的的顶推推力，，顶推推钢箱箱梁前前进到到位。。（四）钢箱箱梁结构监监测、误差差限值风险险桥梁施工控控制的主要要目的是使使施工实际际状态最大大限度的与与理论设计计状态相吻吻合。施工监控的的目的有：：（1）确保顶推过程中中桥梁的稳稳定，不致致出现倾覆覆。（2）确保顶推就位后后的梁体线线形满足设设计要求。。（3）确保顶推过程中中主梁及墩墩桩含临时时支墩受力力不超过预预警范围。。对于大跨度度钢结构而而言，变形形监测主要要包括：（1）水平位移移监测（2）挠度监测测（2）沉降监测测可能出现的的问题有：：（1）顶推过程程中控制导导梁挠度超超出设计要要求范围。。（2）顶推过程程中箱梁、、导梁的横横向位移超超出设计要要求范围。。（3）顶推过程程中箱梁、、墩柱关键键截面以及及应力集中中点的应力力超出设计计要求范围围。（4）顶推过程程中个临时时墩竖向、、纵向位移移超出设计计要求范围围。（五）钢箱梁顶推推启动、运运行、合拢拢控制风险险1、钢箱梁顶顶推启动阶阶段对钢箱梁顶顶推启动阶阶段进行有有限元分析析，基本假假设有:P83（1）——（4）可能发生的的无风险有有如下两点点：（1）启动引发发的有效应应力过大，，产生构件件破坏（2）启动产生生顶推误差差，引起轴轴向偏移。。2、钢箱梁顶顶推运行阶阶段P84如图5-123、钢箱梁顶顶推合拢阶阶段（六）钢箱梁焊接接质量控制制风险（1）焊接施工控控制不合理理（2）焊接工艺不不当产生了焊焊接缺陷（3）焊接缺陷的的缺口效应（4）焊瘤、焊缝缝气孔、夹渣渣、未融合、、裂纹。（七）自然环环境风险（1）因黄河凌汛汛来势凶猛，，危害较大，，对临时墩冲冲击力较大，，引起临时墩墩变形及失稳稳。（2）根据2007年底冻雨对诸诸如输电线路路等线状物造造成的灾害影影响、考虑冻冻雨对悬索的的影响。（八）经济风风险（1）国家利息的的调整（2）建设单位延延付工程款（3）流动资金短短缺（4）材料或燃料料的价格上涨涨（5）设备租赁费费用和电力费费用的增加（6）施工管理费费用的增加（九）组织管管理协调风险险（1）项目负责人人的资本运作作能力（2）项目负责人人的决策能力力（3）项目负责人人的法制观念念（4）项目负责人人的建设经验验（十）人员风风险（1）一般人经验验技术、效率率、责任心等等。（2）技术人员的的专业水平、、现场解决问问题的能力、、责任心等。。（3）管理人员的的组织、指挥挥能力。（4）建设单位和和监理工程师师合作情况。。（5）安全事故的的可能性。（十一）材料料风险（1）原材料和成成品半成品的的供应不足（2）原材料和成成品半成品的的品种和数量量的差别（3）原材料和成成品半成品的的质量和规格格不合格（4）运输、存储储和施工中的的损耗（5）材料的浪费费（6）材料料事故故的影影响（（如失失窃等等）第四节节施施工工期主主要风风险的的防范范措施施一、钢钢箱梁梁顶推推过程程设计计防范范措施施二、钢钢箱梁梁顶推推过程程关键键设备备防范范措施施三、钢钢箱梁梁顶推推过程程结果果监测测、误误差限限值防防范措措施四、钢钢箱梁梁顶推推启动动、运运行、、合拢拢控制制防范范措施施五、钢钢箱梁梁焊接接质量量控制制防范范措施施六、钢钢箱梁梁“爬爬行””现象象防范范措施施一、钢钢箱梁梁顶推推过程程设计计防范范措施施针对钢钢箱梁梁的有限元元分析析计算算过程，，结构构计算算封面面，国国内研研究侧侧重对对顶推推施工工斜拉拉桥的的主梁梁顶推推施工工过程程进行行分析析，没没有考考虑体体系转转换过过程中中主梁梁的受受力状状况，，分析析中需需要考考虑体体系转转换过过程中中主梁梁的受受力性性能。。所有pkpm里面的的计算算都是是有限限元分分析，，现在在所有有的软软件基基本都都是有有限元元的方方法进进行计计算分分析。。pkpm是以款款cad下属的的结构构计算算软件件，pkpm设计就就是指指用这这个软软件进进行结结构设设计。。顶推施工方方案设计主主要从以下下三个方面面考虑：（1）在满足使使用性能和和施工受力力的前提下下，尽量降降低顶推结结构的重量量，可以采采用在主梁梁顶推就位位后，再在在钢条梁上上安装行车车道板，这这种方案大大大降低了了顶推时候候的重量，，整体和局局部的受力力状况得到到了改善。。（2）对施工方方案进行修修改，如增增加临时墩墩的布置，，减少反力力；增大聚聚四氟乙烯烯板面积减减少局部应应力。（3）对截面的的基本形式式进行优化化设计，。。二、钢箱梁梁顶推过程程关键设备备防范措施施1、拼装平台（1）拼装平台台安装（2）基础处理理2、导梁P94（1）（2）3、临时墩为了将拼装装、焊接好好的钢箱梁梁顺利地顶顶推至主塔塔墩上，在在主跨内布布置临时墩墩，钢箱梁梁顶推共有有5处河中墩。。4、滑道控制P95（1）——（3）5、横向导向（（限位）装装置P96（1）（2）6、龙门提升P97（1）——（8）三、钢箱梁梁顶推过程程结果监测测、误差限限值防范措措施（一）对大大跨度钢结结构而言，，变形监测测主要项目目（1）水平位移移监测（2）挠度监测测（3）沉降监测测（二）钢箱箱梁安装过过程中测量量控制线的的确定顶推过程中中如钢箱梁梁横向偏移移、导梁中中线偏差、、各墩顶偏偏位超出设设计范围，，而为及时时发现调整整，都将会会导致顶推推施工风险险。要求横向偏偏位不大于于1cm.施工监测的的方法很多多，具体应应根据监测测对象、监监测目的、、监测频率率、监测时时间长短等等情况选项项最方便、、最可靠的的方法。监测方法：：几何形态监监测、结构构截面的应应力监测、、索力监测测、温度监监测等。P98（1）——（3）（三）对于于本钢箱梁梁顶推过程程按阶段进进行施工控控制第一阶段：：钢箱梁顶推推至1号临时墩1、钢箱梁的横横向控制2、钢箱梁的高高程控制第二阶段：：52~54号墩之间的的钢箱梁吊装装1、钢箱梁的横横向控制2、