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关键词:风险评估;风险管理;桥梁施工
引言
伴随着我国交通事业的快速发展,公路网密度不断提高,既有公路上的桥梁建设也日益增多。因此,在施工过程中,既要加快进度,又要尽量减少干扰既有公路的正常通行时间,保证既有公路的交通畅通和行车安全,同时也要考虑到桥梁本身的施工安全,施工难度,施工风险。因此施工单位要用现代化的风险评估手段,加强风险管理,确保工程项目的安全、质量和进度。
1工程概况
某城市公路桥梁是由96+175+96m组成的连续结构。因该段地质条件良好,施工期间未发现不良地质现象。但就施工环境而言,该区属低山地貌,地壳间歇性上升,水平运动较弱,预计今后一段时期将出现弱震[1]。整体上看,该项目施工难度较大,施工过程中存在诸多风险。本文以本工程为例进行风险评估,并提出风险管理对策。
2桥梁施工的风险评估与风险管理对策
2.1风险评估
2.1.1风险评估内容(1)本工程整体风险评估:在评估项目整体风险时,应综合考虑所有的因素。施工前,施工单位应根据桥梁所在区域的工程地质条件、预计施工规模和结构特点,分析项目可能存在的不利影响因素,进行安全风险评估,确定其静态安全风险等级。(2)本工程专项风险评估:在进行一系列科学评估后,所有有风险的施工活动都应加以识别,根据评估结果,总体风险级别达到了高风险水平的加以重点关注,对危险因素的风险源进行分析,最后综合各因素得出最终结果。
2.1.2风险评估流程(1)风险识别①组建专业技术队伍,参与施工方案设计和现场管理,通过小组讨论,找出方案中存在的不足及可能出现的问题,特别是要结合现场实际,与已有的施工经验和事故案例进行比对,对风险进行预警和控制,针对复杂的大事故隐患,建立事故树,层层分析引发事故的原因,排除小风险源,防范更大风险[2]。②参考有关工程技术和管理规范,采用相应的试验技术,从施工开始就确定风险源,可采取的方法有:利用各种测量仪器识别施工误差,分析误差产生的原因及危害;对材料性能进行试验验证,确保符合规范要求;建立风险模型,推算工程实际及未来状况,判断施工中的决策失误和不当。③通过施工风险分析和计算,找出桥梁结构施工中的薄弱环节,全面识别施工风险,有针对性地提出风险控制措施。④对桥梁工程施工现场的周边环境、施工区域的气候条件、施工单位的现场施工情况进行调查研究,总结风险事件。跟踪调查施工现场情况,随时掌握施工现场工程进度等情况的变化,及时发现新的风险事件。(2)风险评估①通过对历史资料的分析,运用多种数学方法,对桥梁施工中可能发生的事故及其造成的经济损失和影响进行定量估计的过程,主要采用风险概率法和风险影响法。②通过对其他桥梁工程实际发生的事故资料,结合估价人员的经验、预感和直觉进行综合分析,得出桥隧工程事故风险概率估计[3]。采用概率树和蒙特卡洛方法进行风险影响评估。③概率树是研究桥梁施工过程中各不确定因素在各不确定条件下的概率分布规律,从而得出各不确定因素对桥梁工程经济效益的影响。④用随机模拟的方法对可靠性预测值进行近似计算,该方法由计算机实现,理论分析表明,试验次数与结果的正确率成正比。(3)风险评价①对风险等级进行评价,以主观评价为主,在经过专家分析评估后,得出整体风险程度,这样操作和使用都很方便,评价的可信度主要取决于评价标准和评价结果。②模糊评价法主要是对桥梁施工过程中的整体风险进行分析,然后建立模型,推算,确定风险等级。③层层分析法主要是建立模型,对模型进行图表分析,并逐个检验。(4)风险处理①强化施工过程控制,在确定施工现场的环境条件后,才能对工程项目实施控制。如本桥梁工程施工中,对混凝土施工、灌注桩等施工技术进行了详细分析,说明相关设备的使用和操作方法,使所有施工人员能够心中有数,在施工过程中能够严格按照技术标准操作。在工程实施过程中,技术人员要随时深入现场,给予技术指导,确保工程质量[4]。②强化施工人员的风险防范意识,施工单位是项目的直接参与者,其风险意识影响着整个公路桥梁工程的施工风险程度。因此,本工程项目中的项目经理、监理等人员应发挥各自的作用,实行严格的施工风险管理,要求所有施工人员进入工地前必须穿戴好安全防护用品,定期对其进行质量检查,及时更换防护用品损坏的地方,避免安全事故的发生。③与当地气象部门建立联系,了解天气信息,一旦有关天气变化的信息,应采取包括混凝土保温、原材料入库等措施,以避免因原材料受潮而造成损坏,并确保施工质量。④公路桥梁定期检测和维护可以降低桥梁的安全隐患,延长其使用寿命。公路桥梁在投入使用后,会对道路产生磨损等破坏作用,其他因素,如自然因素等,也会对桥梁造成一定的损害,从而增加桥梁的安全隐患,因此应定期进行检查和维护,以减少桥梁的破坏程度,从而减少安全隐患。
2.2风险管理
2.2.1风险回避(1)将风险的影响降至最低,如果在风险识别阶段对风险进行回避,可能导致施工单位重大损失,管理人员不能有效地控制风险。(2)在采取规避风险的策略之前,首先要对各种风险因素有清楚的了解。尽管规避风险是一种非常普遍的方法,但在实际应用中却有其局限性,风险不可能永远避免,否则可能会带来新的风险。
2.2.2风险转移风险转移就是运用各种经济和技术手段,把风险转移到其他地方。在这种情况下,投资可以把风险转移出去,但其带来的收益也会被转移出去,风险转移法是桥梁建设项目中广泛采用的方法。风险转移有两种形式:(1)非保险的或非合同的风险转移;通常是通过协商或签订合同将风险转移给设计方、承包商等。(2)工程合同的转移。保险合同签订后,承包人或业主向保险人支付保险费,保险人按合同约定支付保险费。
2.2.3风险缓解通过预先设定或临时采取相应的措施,可以有效地控制已存在的风险,挽回损失或减少风险的扩散[5]。建立应急机制,特别是应对紧急情况中的风险,并采用一般做法,以应对一般风险,通过在初始阶段逐个控制解决问题,以预防风险。
2.2.4风险自留(1)当风险无法避免、转移和减轻时,通过经济手段处理因风险造成的事故损失是一种经济对策,只有运用经济对策,才能实现风险自留。(2)由于项目风险造成的损失由项目负责人承担。这是一种无意识的、被动的、无计划的风险管理方法,也可以是一种主动的、有意识的、有计划的风险管理方法。当项目经理发现某些风险无法避免或转移时,他们只能采用自我控制的管理方式。2.2.5风险监控(1)风险监测的内容包括:根据最新监测信息,判断实际已确定的风险情况是否与预期相符,并预测未来风险变化;判断风险对计划措施实现程度的影响,以决定是否已采取其他对策;分析工程施工环境是否已发生重大变化及其对总体目标的影响[6];预测风险变化趋势,包括可能出现的新的风险因素。(2)工期、质量和成本是项目风险管理三个重要目标。工程进度监测采用横道图、线图;工程质量监测采用控制图;工程成本监测采用横道图、挣值法。
关键词:风险评估;山区桥梁;专家调查法;风险概率;风险损失
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
山区高速公路地形地质复杂,构造物多,桥梁隧道总长占路线长度的比例大。受地形条件影响,山区高速公路桥梁中弯坡桥多,高墩大跨多,墩台形式多,设计中不仅要协调好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系[1],还要考虑到施工场地条件的限制等多方面的影响[2]。针对山区高速公路桥梁以上特点,在设计过程中对特殊桥梁进行安全风险评估就显得尤为重要。
1 工程概况
东溪河特大桥跨越东溪河,桥梁沿着山坡倾斜方向布设,桥位处基岩,上部危岩及岩溶发育,桥下跨越X520县道,该县道距离设计桥面约249m。
地形地质条件
桥址区属中高山构造剥蚀地貌,大桥横跨东溪河,河流在此由东转向北又转向东,河谷形态呈‘V’字型峡谷,河床底部堆积碎石及卵石,两岸为基岩山坡,植被发育。河谷左岸坡面植被发育,坡形较完整,近坡脚处为乡村级公路。河谷右岸下陡上缓,坡面较平直。
桥址区出露地层岩性主要为三叠系大冶组(T1d)灰岩,少量第四系残坡积(Qel+dl)粉质粘土(耕植土)。大桥处主要构造为龙泉向斜,于东溪河处斜跨龙泉向斜核部,与龙泉向斜小角度相交。在河流右岸陡壁上,可见岩层挤压紧密具层间褶曲现象,坡顶处仅见有少量掉块现象。根据现场观测,左岸公路开挖断面上,可见沿节理裂隙面岩块垮落现象,裂隙发育深度15-20m。
工程方案简介
(1)连续刚构桥方案
本方案跨径布置为(3x30+110+200+110)m,总长420m,见图1,主桥上部采用单箱单室箱型断面。主桥采用对称悬臂挂篮施工,两边现浇梁段根据地形、地质条件采用支架施工或者托架施工。下部结构主墩为空心薄壁墩,墩梁固结,基础采用承台和群桩基础,嵌岩桩设计,桥台均为重力U型桥台。
图1 连续刚构桥桥型布置图
(2)叠合梁斜拉桥方案
本方案跨径布置为(200+320)m,长520m,边跨设置辅助墩,采用半漂浮体系,见图2。主梁采用叠合梁结构,桥总宽32.8m,钢主梁梁高2.9m,混凝土厚26cm,主梁标准梁段长度为12m。桥塔柱均采用空心箱型结构断面,高300m,辅助墩采用空心薄壁墩,高64m。主桥上部结构施工采用主梁工厂预拼装后运输到现场,通过以主塔做依托搭设的吊机按顺序起吊,然后通过主梁桥面拼装小车悬臂拼装构件,并搭设预制混凝土板,最后进行斜拉索的张拉。
图2 叠合梁斜拉桥桥型布置图
2 风险源识别
初步设计阶段一般采用专家调查法进行风险评估,评估的流程为先通过资料收集、现场调研、专家咨询等确定风险源,然后通过专家调查评级评估风险源发生概率,最后对调查表进行整理、统计确定风险等级并提出相应的应对措施[3] [4]。根据评估指南的要求,风险源主要包括以下几方面。
2.1 建设条件风险
因两个方案均处于同一桥位区,所以两者的建设条件风险基本一致,主要从以下几个方面进行评估。
(1)地质条件风险:主要存在高边坡风险、危岩风险以及地震风险。
(2)气象条件风险:主要存在寒潮、大雾以及峡谷风的风险。其中风荷载为主要风险源。
(3)水文条件风险:山洪将对桥梁施工造成一定的影响。对施工设备如施工支架造成冲击,存在施工结构毁坏、经济损失及工期延迟的风险。
(4)通行运输条件及施工环境风险:桥址附近有山间公路,但等级低,运输条件差;山势陡峻,不易修筑施工便道,可能延误工期。另外大桩号侧的弃渣运输问题也是该桥位区尤为重要的问题。对于叠合梁的斜拉桥施工,需要考虑预制场地的设置问题。
2.2 结构方案风险
连续刚构桥方案:连续刚构桥结构形式和跨度的不断创新和突破,在施工和运营中大跨径预应力混凝土桥梁出现的病害屡见不鲜,结合山区桥梁高墩的特点该方案结构风险主要体现在混凝土主梁开裂、混凝土主梁下挠和桥墩墩身失稳三个方面风险。
叠合梁斜拉桥方案:随着斜拉桥跨度的增大,成桥阶段的稳定性问题成为结构设计中存在的风险之一。另外,对于该桥型方案来说,混凝土桥面板开裂,钢结构腐蚀和斜拉索失效也是存在的风险源。
2.3 施工方案风险
连续刚构桥方案:存在主梁混凝土和钢筋工程施工风险、挂篮施工风险、支架失效风险、体系转换风险、施工便道风险、桥墩基础施工风险、意外事故风险和施工监控风险等。
叠合梁斜拉桥方案:存在钢主梁加工制作缺陷风险、桥面板施工风险、施工措施风险、索塔及基础施工风险、意外事故风险和施工监控风险等。
该桥位于山谷区,两侧地形陡峭,人迹罕至,地形条件十分复杂,桥梁两端均与隧道相接,桥址区地貌属中高山构造剥蚀地貌,小桩号侧陡坡上岩层挤压紧密,可见少量层间褶曲,坡顶处见有少量掉块现象,因此在施工过程中应注意桥隧连接施工风险和桥下道路安全防护风险。
由于施工条件的限制,须在隧道贯通后才能进行两侧桥台的施工,因此施工时若桥台施工无法完成,将导致桥梁结构处于大悬臂浇筑阶段,无法合拢,结构受气温、风、地震等荷载因素影响较大,影响施工工期。
2.4 运营管理风险
一般来讲,大桥在运营管理期的风险是多样化的,桥梁与环境之间的相互作用是长期的,同时也具有较大的偶然性,各种不利因素均可能对大桥未来运营造成影响,本桥两个方案存在的风险主要包括汽车超载风险、危险品运输风险、灾害天气风险、养护风险和车辆撞击风险[5]。
3风险评估结果
参照《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估》中的安全风险发生概率等级标准和安全风险损失等级标准,通过专家调查法,向桥梁工程领域的10位专家发出的问卷调查表得到初步评估结果,并进行整理和分析,得出各个桥型不同风险源的风险等级。
表1连续刚构桥方案风险评估表
表2叠合梁斜拉桥方案风险评估表
由表1和表2可知,连续刚构桥方案和叠合梁斜拉桥方案各风险因素的安全风险水平大部分集中在Ⅰ级和Ⅱ级。Ⅱ级为中风险,风险水平有条件接受,工程有进一步实施预防措施以提升安全性的必要。
4 风险应对措施
根据以上分析,两个方案风险评估结果均为Ⅱ级。针对相应的风险,拟采取以下应对措施。
(1)建设条件风险:施工前清除危岩、加强边坡稳定情况评估,查明裂隙带发育情况对桥墩处的影响;对地质条件复杂区域可采取锚索及喷射砼方式进行防护;对桥梁结构施工状态的抗风性能进行深入分析,进一步验证悬臂施工的抗风稳定性,并提出相应的风险控制措施;山区桥梁施工存在一定难度和风险,施工场地及施工道路关系到施工安全和效率,通过临时道路改造,可改善场地及运输条件。
(2)结构方案风险:充分重视结合段的重要性,根据已有同类桥梁结合段缺陷,采取有针对性的设计、施工措施;设计中应控制结构的应力水平,并对应力集中区域在设计角度上应考虑相应的构造措施或应力调整措施来避免因应力集中造成的混凝土结构开裂;通过改变拉索形状、采用结构措施等达到抑制拉索振动的目的。
(3)施工方案风险:挂篮运至工地后,应先试拼以发现由于制作不精确及运输中发生变形造成的问题;为保证支架的稳定性,刚度及强度,消除支架非弹性变形,需采用支架预压措施;做好施工便道地勘,掌握不良地质路段,做好施工便道设计,做好施工监管;与隧道在工期上进行衔接,力保先贯通隧道,保证桥台在最大悬臂前施工完成;对于桥下道路在施工区域应进行安全遮挡防护。
(4)运营管理风险:建立大桥的健康监测系统,及时发现超载、超限车辆对桥梁产生的威胁和病害,并及时进行加固维修处理;在大桥运营过程中,装有危险品的车辆过桥时,应严加控制;加强施工管理,能见度低禁止高空和危险作业;大雾天气限速或限行;设计融冰、除冰措施,限制通行。
参考文献
[1] 黄怿民.山区高速公路桥梁设计[J].长沙:公路与汽运,2009(3):114-116.
[2] 田小勇,王国清,周刚.特大桥的桥梁初步设计安全风险评估[J].武汉:中国水运,2011(5):171-173.
[3] 连文峰,路继平.桐山溪特大桥安全风险评估[J].武汉:公路交通科技,2012(6):313-317.
关键词:高速公路桥梁;工程事故;安全风险评估;应对措施
Abstract: in the highway bridge project construction process, any link error or negligence, will reduce the safety of the structure, multiple risk factors of the coupling often leads to all kinds of engineering accident, cause irreparable social influence and economic loss. Combining with the Beijing dense road projects, and the highway bridge engineering safety risk assessment and analysis of the possible risk source, and put forward the corresponding measures, for the actual bridge engineering construction to provide the reference.
Keywords: highway bridge; Engineering accident; Safety risk assessment; measures
中图分类号:U447 文献标志码:A
一.研究背景
随着高速公路建设的发展,建设难度逐渐增加,公路施工安全面临着严峻的考验。在项目施工过程中,影响的因素越来越多,不确定的因素的越来越多,实现工程建设的又快又好发展,并不能只靠增加投资来实现。风险评估,就是通过深入讨论风险发生机理,辨识风险源,并利用概率论和数理统计的方法测算风险事故发生的概率及其损失程度,然后制定应对策略,降低风险发生的概率及其可能导致的损失。
二.项目概况
京密路是北京雁栖湖生态发展示范区对外联络通道的重要组成部分。北京雁栖湖生态发展区是承担首都国际交往职能、具有国际峰会举办能力的重要功能区,京密路的建成,将实现中心城、首都国际机场到达雁栖湖生态发展区的全高速通道,为其提供便捷的交通环境。
京密路工程划分为五个标段:第一标段为京承高速立交,第二标段为大秦铁路箱涵,第三标段为京密路主线高架桥段,第四标段为怀昌路立交,第五标段为开放路环岛立交。第三、四、五标段为桥梁工程。京密路主线高架桥除第七联在跨越怀河处为连续钢箱梁外,其余均为现浇单箱三室斜腹板预应力混凝土连续梁。
三.施工安全风险评估
项目施工安全风险评估大体流程包括风险识别,风险分析和风险评价三个阶段。三个阶段关系密切,只有较好地完成三个阶段的工作,才能保证项目施工安全风险评估的准确性。京密路工程初步设计阶段风险评估流程如图3-1所示。
图3-1 风险评估流程
3.1风险识别
风险识别的方法有多种,包括定性方法、定量方法、半定量方法等,这些方法各具特色,彼此并不能替代。根据本项目具体情况,本项目采取专家调查、层次分析等方法,结合历史数据和专家咨询成果,定性分析结合定量分析,进行风险识别、排序、量化、分析评估的过程。
3.1.1专家调查法
专家调查法又称德尔斐法,就是根据经过调查得到的情况,凭借专家的知识和经验,直接或经过简单的推算,对研究对象进行综合分析研究,寻求其特性和发展规律,并进行预测的一种方法。
在应用专家调查法时,首先调查了解研究对象和有关事物的历史与现状以及它们之间的相互关系,是做出准确分析和预测的基础。然后选择本领域各方面的专家,采取独立填表选取权数的形式,然后将他们各自选取的权数进行整理和统计分析,最后确定出各因素,各指标的权数。
(1)权值设置
评估过程中需要对专家学识、经验进行加权处理,本次评估拟采用由专家填写的研究领域及年限、职称等确定相关权值。
(2)调查结果统计
本次评估过程中,共邀请了12位专家对各主要风险的发生概率和预期造成的损失进行判定,并收回了12份调查表。在收集完成反馈意见后,对调查结果进行了统计整理。本项目采用如下公式进行统计:
式中,
3.1.2层次分析方法
层次分析法是一种定性定量综合方法,其整个过程能够体现出人的决策思维的基本特征,即分解、判断与综合,简单实用。利用专家评分方法构造各级风险因素的判断矩阵,对同层因素间的相对重要性给出评判,可求出各因素的权重值。
根据风险概率分级表和风险损失分级表以及风险水平等级矩阵表,由专家打分法确定底层各风险因素的风险水平等级。最后,计算各层次风险因素及整个项目的风险等级,从而确定分级及排序。
层次分析法的工作步骤和内容大致包括如下几点:
(1) 明确问题;
(2) 划分和选定有关因素;
(3) 建立层次;
(4) 构造各层次指标权重;
3.2风险分析
从风险评估角度对方案从结构安全、施工安全、运营管理安全等各方面进行风险分析。桥梁施工安全风险较多,应予以足够的重视。
对于京密路工程的施工,其安全风险主要蕴藏于以下几个施工阶段:桥墩基础施工,墩身、承台施工浇注,支架搭设、预压,模板的安装,模板、钢筋及预应力管道施工,钢筋及波纹管施工,混凝土的浇注、养护,梁体预应力施工,落架及拆模,钢箱梁顶推施工,桥面系的施工。除此之外,沿线高压线,施工期间的交通安全,雨季施工也存在安全风险。从施工过程中容易导致的结构损失及其造成的其他间接损失出发,即已形成京密路工程施工风险评价因素集。
3.3施工风险评价
在施工中需要对各施工环节进行安全风险评价。需通过与建设、施工单位相关人员的座谈与调查,得到各指标的权重。基础施工中重要指标有基础密实、地基加固、护筒的选择和埋设及清孔;墩身、承台施工中重要指标有模板变形误差、混凝土浇筑技术、混凝土养护;支架搭设中重要指标有地基处理、支架搭设;现浇混凝土箱梁施工中重要指标有混凝土浇筑和混凝土养护;落架及拆模施工中重要指标有支架卸落和模板拆除;预应力钢束施工中重要指标有钢束张拉时滑丝、断丝和预留孔道位置偏差;钢箱梁顶推施工中重要指标有顶推过程中梁体平衡和顶推到位后的线形;桥面系施工中重要指标有混凝土浇筑、混凝土养护和伸缩缝施工;沿线高压线施工中重要指标有施工设备是否碰触高压线;施工期间交通影响中重要指标有施工与现状交通互相干扰和汽车碰撞导致支架倒塌;雨季施工中重要指标有钢筋锈蚀和混凝土防雨。
四.施工安全风险应对措施
当前设计方案所采取的应对措施是完成风险等级估测和制定进一步应对措施的基础,本项目考虑了两个方面的应对措施:
(1)目前设计文件中已经明确的应对措施。
(2)正常情况下,施工和运营将会采取的一般性措施。
(1)设计文件已经明确的应对措施
1)预应力箱梁采用支架现浇施工,施工前对支架进行预压,要考虑支架产生的竖向位移;
2)浇注大体积混凝土时应采取有效的措施防止混凝土早期裂缝产生;
3)对桥梁耐久性进行设计。
(2)正常情况下将采取的措施
1)施工时要严格控制墩身及承台的变形,防止其出现偏斜、弯曲等几何缺陷而使结构的稳定性大大降低,甚至出现整体失稳的严重后果;
2)混凝土的收缩徐变是引起结构开裂和长期变形的一大因素,选用更佳的水泥、骨料等以及混凝土配合比,达到减小收缩徐变的目的;
3)大体积混凝土浇筑时要有明确有效的浇注降温措施;
4)为保证现浇梁线形和尺寸,在支架预压、卸载、混凝土浇筑、张拉和拆除支架过程中均进行观测,确保箱梁线形;
5)为防止施工期间现状道路交通车辆撞击满堂支架,要求在支架周围有防撞措施;
6)为保证施工设备不触碰横跨桥梁的高压电线,要求在选用施工设备时保证设备高度和伸臂长度不超过净空。
参考文献:
[1 ]赵焕臣,许树柏,和金生. 层次分析法―一种简易的新决策方法[M] . 北京:科学出版社,1986.
[2]张永清,冯忠居. 用层次分析法评价桥梁的安全性[J] . 西安公路交通大学学报,2001 , (3) :52 - 56.
[3]《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》(试行)
[4]《公路桥涵设计通用规范》( JTGD60-2004 )
[5]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》( JTGD62-2004 )
[6]《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ 074-94)
关键词:桥梁施工,安全评估,措施
中图分类号:TU997文献标识码: A
Abstract:Security risks exist in the construction of highway bridge has been the focus of supervision industry security. Establish safety risk assessment system in the construction phase, the construction safety of qualitative or quantitative risk estimate, can enhance security risk awareness, keep a major workplace accidents. This article to illustrate the importance of assessment on the construction of actual case, provide a reference for similar projects.
Key words:bridge construction, safety assessment, measures
1.概述
1.1施工安全风险评估简介
1.1.1评估的重要性
公路桥梁和隧道工程施工环境条件复杂,施工组织实施困难,作业安全风险高居不下,一直以来是行业安全监管的重点环节。在施工阶段建立安全风险评估制度,通过定性或定量的施工安全风险估测,能够增强安全风险防范意识,改进施工措施,规范预案预警预控管理,有效降低施工风险,严防重特大事故发生。
施工安全风险评估是公路桥梁和隧道工程设计风险评估在实施阶段的深化和落实,根据项目施工组织设计内容,寻找、辨识和评价该工程施工过程中可能存在的风险源的种类和程度,提出合理可行的安全对策及建议。其基本目的是贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,为公路桥梁和隧道工程施工阶段的安全管理提供科学依据,确保建设项目施工期间实现安全生产,使事故和危害引起的损失最少。
1.1.2评估原则
本次评估以国家现行的有关安全生产的法律、法规及技术标准为依据,以《铜南宣高速公路复工阶段缺陷修复及变更设计两阶段施工图设计》、《各合同段项目施工组织设计》为基础,用科学的评估方法和规范的评估程序,遵循《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南(试行)》有关要求[1],坚持政策性、科学性、公正性、针对性等原则,以严肃的科学态度开展该工程的施工安全风险评估工作。
1.1.3评估内容
公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估包括总体风险评估和专项风险评估两项内容。
总体风险评估是在桥梁和隧道工程开工前,根据桥梁或隧道工程的地质环境条件、建设规模、结构特点等孕险环境与致险因子,估测桥梁或隧道工程施工期间的整体安全风险大小,确定静态条件下的安全风险等级。
专项风险评估是当桥梁或隧道工程总体风险评估等级达到Ⅲ级(高度风险)及以上时,将其中高风险的施工作业活动(或施工区段)作为评估对象,按照施工组织设计所确定的施工工法,分解施工作业程序,结合工序(单位)作业特点、环境条件、施工组织等致险因子及类似工程事故情况,进行风险源普查,并针对其中重大风险源进行量化评估,提出相应的风险控制措施。
2 评估过程和评估方法
2.1 风险评估过程
2.1.1风险评估总体要求
根据相关规定,风险评估过程一般包括以下几个步骤:
1)准备阶段
(1)成立专项评估小组,明确职责分工,其中小组负责人应当具有5年以上工程管理经验;
(2)明确评估对象和范围,收集国内外相关法律和标准,了解同类工程的事故情况;
(3)现场查勘评估对象的地理、水文、气象条件,收集工程建设有关资料。
2)开展总体风险评估
根据设计阶段风险评估结果(若有),以及类似结构工程安全事故情况,用定性和定量相结合的方法初步分析本项目孕险环境与致险因子,估测施工中发生重大事故的可能性,确定项目总体风险等级。
3)确定专项风险评估范围
总体风险评估等级达到Ⅲ级(高度风险)及以上的桥梁或隧道工程,应进行专项风险评估。其他风险等级的桥梁或隧道工程可视情况开展专项风险评估。
4)开展专项风险评估
(1)按照施工组织设计所确定的施工工法,分解施工作业程序;
(2)选择合适的评估方法,结合工序(单位)作业特点、环境条件、施工组织等致险因子,辨识施工作业活动中典型事故类型,建立风险源普查清单;
(3)对风险源进行风险分析和估测,确定重大风险源及其风险等级。
5)确定风险控制措施
根据风险接受准则的相关规定,明确重大风险源的监测、监控、预警措施及应急预案[2]。
2.2风险评估方法
2.2.1 桥梁施工总体风险评估方法
按照《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估制度与指南解析》推荐的桥梁施工总体风险评估方法,桥梁工程施工安全风险总体评估主要考虑桥梁建设规模、地质条件、气候环境条件、地形地貌、桥位特征及施工工艺成熟度等评估指标[3]。
桥梁工程施工安全总体风险大小计算公式为:R=A1+A2+A3+A4+A5+A6,其中,
A1指桥梁建设规模所赋分值;
A2指工程所处地质条件所赋分值;
A3指工程所处气候环境条件所赋分值;
A4指工程所处地形地貌所赋分值;
A5指桥位特征所赋分值;
A6指施工工艺成熟度所赋分值。
评估指标体系中各指标所赋分值应结合工程实际,综合考虑各种因素的影响程度而定,数值应取整数。评估指标也可以根据工程实际进行相应的增加或删减,同时风险分级标准也须进行相应调整[4]。计算得到总体风险值R后,对照下表确定桥梁工程施工安全总体风险等级。
表2-2-2 桥梁工程施工安全总体风险分级标准
风险等级 计算分值R
等级Ⅳ(极高风险〕 14分及以上
等级Ⅲ(高度风险) 8-13分
等级Ⅱ(中度风险) 5-8分
等级Ⅰ(低度风险) 0-4分
对总体风险等级在III级(高度风险)及以上的桥梁工程,纳入专项风险评估范围。评估小组应根据总体风险评估情况,提出专项风险评估中需要重点评估的风险源。其他风险等级的桥梁工程,视情况确定是否开展专项风险评估。
3.安全评估案例
3.1某桥梁工程概况
(1)交通运输情况
本线所经地区地表水系属长江水系,地表和地下水丰富。根据区域水文地质资料及沿线部分工点的水质分析资料可知,地下水对混凝土无腐蚀性。本线路靠近国道,施工机械、物资等均可由国道引入施工现场,交通方便。公路自然区划为属Ⅳ3、Ⅳ5区长江中游平原中湿区、江南丘陵多湿区。
(2)地形、地质条件
项目沿线为沿江丘陵平原区,由一级阶地、二级阶地两个个微地貌形态组成。本标段无不良地质情况。区域地层区划属扬子地层分区,工程沿线出露的地层为下古生界、上古生界、中生界及新生界地层,缺失前志留系地层,岩浆活动强烈,分布广泛,主要为燕山晚期形成,主要岩体有:高岭刘岩体。本项目内的褶皱形成于印支期,燕山期,喜山早期凹陷盆地也较发育。褶皱轴向为北东向,背斜则相对紧密,向斜及坳陷盆地多开阔。
(3)气候
本项目属于亚热带温润季风气候区,气候特征是:气候温暖湿润,四季分明,雨量充沛集中,光照充足。年平均气温15.7-16.0℃,年极端最高气温41.7℃,年极端最低气温-16.7℃。多年平均降水量1280-1370,降雨年季、年内分配不均,年最小降水量760.8,年最大降水量2100,一日最大降水量为249.9。
(4)地震
根据多年地震资料记载,评估区内未发生破坏性地震。评估区主要受中强地震影响所致。评估区地震活动的强度、频度相对比较低,属于弱发震区。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区属地震动反应谱特征周期为0.35s,地震动峰加速度分区为0.05g(地震烈度Ⅵ度区),桥隧构造物按Ⅶ度设防。
3.2该桥梁总体风险评估
表3-2-1桥梁总体风险评价情况[5]
评估指标 分类标准 标准分值 在建工程实际情况 评估
分值
建设规模(A1) 单孔跨径LK (总长L)超过或达到国内外同类桥型最大单孔跨径LK(总长L) 6-8 桥梁全长336米,单孔跨径30米。 1
LK<150米或L>1000米 3-5
100米≤L≤1000米或40米≤LK≤150米 1-2
L<100米或LK<40米 0-1
地质条件(A2) 不良地质灾害多发区域(包括岩溶、滑坡、泥石流、空区、强震区、雪崩区、水库坍岸区等) 4-6 桥址区没有对路线有直接影响崩塌、滑坡、泥石流及断裂构造等不良地质现象,区内总体工程地质条件较好,基本不影响施工安全因素。 1
存在不良地质灾害,但不频发或存在特殊性岩土,影响施工安全及进度 1-3
地质条件较好,基本不影响施工安全因素 0-1
气候环境条件(A3) 极端气候事件多发区域〔洪水、强风、雨雪、台风等) 4-6 I类环境,属于温带季风气候 1
气候环境条件一般,可能影响施工安全,但不显著 2-3
气候条件良好,基本不影响施工安全 0-1
地形地貌条件(A4) 山岭区 峡谷、山间盆地、山口等险要区域 4-6 平原微丘区 1
一般区域 0-3
平原区 0-1
桥位特征(A5) 跨江、河、海湾 通航等级1级-3级 4-6 跨河,无通航要求 1
通航等级4级-6级 2-3
通航等级7级及等外 0-1
陆地 跨线桥〔公路、铁路等)及其他特殊桥 3-6
施工工艺成熟度(A6) 新技术、新工艺,新设备国内首次应用 2-3 施工工艺十分成熟,国内有相关应用,本项目的技术人员大部分都参与过类似桥梁的施工。 0
施工工艺较成熟,国内有相关应用 0-1
根据桥梁工程安全总体风险大小计算公式计算风险值R:
R=A1+A2+A3+A4+A5+A6=5
根据桥梁工程施工安全总体风险分级标准,该大桥为等级为Ⅱ级,属中度风险。不需要进行专项风险评估[6]。
4.结语
通过对该桥梁建设资料进行梳理的基础上,根据同类或相似工程建设过程中发生的若干安全事故特点,辨识该桥梁施工过程中各项作业活动、作业环境、施工设备、危险物品等所潜在的风险,并对其进行定性、定量分析,明确各类危险源的种类及危害程度,进而从安全技术和组织管理等方面提出可行的安全对策和实施措施,提高工程项目施工期间的安全度,实现安全生产。
参考文献:
1.张磊.成安渝高速公路龙泉山二号隧道安全风险评估分析.[J].《路基工程》,2013年.O3期:142~147
2.董路钰.复杂地质条件下轨道交通隧道施工风险评估研究.[D].2012年.重庆大学
3.郭东尘钢--混结合连续梁桥施工阶段风险评估研究.[D].2012年.北京交通大学
4.《建筑工程安全生产管理条例》.[S].(中华人民共和国国务院令【2003】第393号)
关键词:桥梁施工安全;模糊综合评价方法
桥梁施工中的安全施工事故,不仅会给工程现场的工作人员带来安全隐患,还会造成较为恶劣的社会影响与生命财产损失。但是由于桥梁施工具有较强的不确定性与复杂性,事故引发的安全问题将会达到不同规模的危害程度。桥梁工程的施工项目作为一项较为复杂的系统性工程,应当重点考虑其施工安全与风险规避等问题,并认识到风险经常发生的工作环节。桥梁施工中的风险贯彻施工全过程,主要是指结构损坏与人员伤亡,就是桥梁施工中具有代表性的风险来说,风险发生的条件能够有效减少风险产生的概率,进而使施工安全得到充分保证。
1模糊综合评价方法概述
桥梁施工中中应用模糊综合评价方法展开桥梁施工中的风险评估工作,能够有效进行施工的风险概率评定工作。是一项价值较高的数学计算方法,所以将其应用至桥梁施工的风险评估中具有很强的现实意义[1]。模糊综合评价又可以称作是模糊评判,是通过模糊数学的引导使模糊信息定量化,在此基础上选择更加适合的值域大小。通过传统数学方式的引导得出各种因素的定量评价,进行更加科学评论的一种方式。模糊综合法的判定过程是:建立评价指标系统;构建评价因素及,明确各项评价指标中的隶属值。在依照模糊矩阵与单因素评价的方法得到相关的数学模型个,在依照最大隶属度的标准判定综合评价指标。
2桥梁施工阶段的风险特征
2.1基础施工奉献中的预测难度较大
在基础施工中桥梁施工会受到水文环境与地质条件的影响。但是,这些环境因素在某些时候的表现并不明显,并且会有一定的复杂特征。但是桥梁基础在桥梁施工中具有十分中的地位,其最终的施工成效决定了桥梁整体的施工质量,并对施工企业的经营效益息息相关。
2.2施工阶段中各风险因素
有关联性桥梁施工同许多工序相关,工序之间具有互相关联的作用,每一环节的工序风险都会对下一环节的工序产生一定影响。因此,风险的发生也会直接关系到多种风险相关的指标评价工作,所以,各风险因素在进行桥梁施工的风向评价工作时会具有一定相关性。
2.3施工阶段的风险因素有规律性
由于桥梁施工中的结构施工具有较大的工作难度,所以工序更加复杂。但是由于结构施工是在丰富的经验积累过程中形成的,因此其施工流程相对来说更加固定,这也使结构施工的工作有了很强的规律性,对规律的正确认识能够有效提升结构施工的风险。
2.险概率的估算工作难度更大
桥梁施工中的风险事件是很难在相似的事件作用下进行概率评估的,所以在风险概率的发生中有较强的不稳定性。针对这种状况,要在桥梁施工的风险评估工作中,使用定性、定量方法进行评估,其中定量评估工作在施工单位中应用更加广泛。
2.5施工过程中风险管理的受益更加突出
当前我国桥梁施工在风险管理方面还属于初期阶段,当前施工单位中管理人员的职业素质较低,在工程管理中的经验较少。所以,要将一定的管理成本投入到施工风险的控制工作中,施工管理将会有更加广阔的发展空间,最终收益也会更加明显。
3桥梁施工中较为常见的风险事故
桥梁施工中的风险一度通常可分成两种,即人为风险与自然风险、人为风险中包含员工疏忽、桥梁设计错误与违规操作;自然风险包括泥石流、海啸、寒冷酷热等。3.1主体结构与混凝土结构风险依照混凝土与钢筋的受力特征构建混凝土钢筋桥梁中的安全评价模型,在分析各层次下的影响因素大小。使用“加权平均型”的模糊综合评价法进行其阿亮结构安全等级的评估。桥梁主体的结构工程也属于基础工程,基础地基部分属于桥梁结构建设的核心。主题中的结构风险包含有地基的不均匀沉降、位置偏移、地基滑动、地基渗透破坏等。混凝土结构主要包含预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构。在混凝土结构中出现空洞、裂缝以及结构错位、强度不够、预应力存在施工中、施工工艺不准确等问题。3.2临时设施发生风险临时设施主要指施工作业平台设施、脚手架、桥梁施工通道、施工挂篮等潜在问题,在施工中由于脚手架引发的事故概率较多,因此施工中应格外注意脚手架部分的安全问题,防止脚手架塔罗、部件坠落等状况[2]。施工平台作为风险源头的组成部分,也应格外重视其稳定性的保障,并对施工挂篮、施工通道予以关注。3.3其他结构风险施工中的其他结构风险是指桥吊杆风险、钢结构风险等,钢结构风险中通常都是爱恨及质量的问题,如接口变形、断裂、结构松动等。砌石工程中的石料质量问题,例如砂浆质量不合格、桥吊杆、桥拉索问题等都会造成拉索质量、接口、以及拉索腐蚀现象。使桥梁在今后的使用过程中出现相关的安全风险。3.4意外风险桥梁施工中的意外风险是指火灾事故、高空坠落、环境污染、施工人员伤亡、设备损伤等意外风险问题,给家庭、社会带来严重损失。在近年来的事故发生中,环境污染属于其中的重要石鼓园,因此在施工中出现的废物污染,有害气体排放等问题都会导致现场出现安全问题。
4运用模糊综合评价的施工风险评估
模糊算法属于近年来备受关注的数学算法,但因为生活中诸多事物存在模糊性,因此不能单纯使用是或否这类硬性标准进行判断。所以就会有模糊集的定义引导,模糊集就是把整体具备模糊概念的对象属性进行整理集合,因此这类算法在桥梁施工的风险评估中意义重大。由于桥梁施工中风险源众多,风险源中的各类界限相对模糊,所以风险评估的工作标准不能过于绝对。设定集合u表示模糊综合判断的情况构成的结合,集合V表示评判结果代表的集合,再结合模糊矩阵K展开模糊变换,得出式子:XOK=Y,yi=si×kij[3]。其中o运算符号属于模糊合成运算,能够使用小中取大的模式展开,可能够通过直观的矩形乘法运算。在这些考虑的因素中,每种因素的影响效力并不相同,所以应当针对各种不同的影响条件分层分析。并针对各层次下的风险条件选择最终的风险合理系数,使得风险程度得到减轻。桥梁施工的风险状态主要包含前文中分析的各种因素,将各种因素统筹整理,就能够得出风险评估的结果。
5结语
引用模糊综合分析法至桥梁的施工建设中,能够对整个施工系统展开更加全面的安全系统评价,并为桥梁工程的建设工作提供更加有效的技术支持,使施工中的组织方案设计具备更加科学的理论依据。模糊综合评价分析法在桥梁施工中的应用具有很强的创新意义,同以往时间性更强的评估方式相比更加准确客观,在工程中的应用价值也更高。施工企业可以在对风险管理的基础上,有效控制桥梁建设中风险产生的可能性。
参考文献
[1]许德西.基于模糊综合评价的桥梁施工风险评估方法[J].企业技术开发月刊,2013,32(15):152~153.
[2]杨则英,曲建波,黄承逵.基于模糊综合评判和层次分析法的桥梁安全性评估[J].天津大学学报自然科学与工程技术版,2005,38(12):1063~1067.