高原地区铁路桥梁施工安全风险浅析

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摘要：高原地区气候条件特殊施工难度大，铁路特大桥施工安全控制显得尤为重要。文中从自然因素、人为因素两个方面对某特大桥安全隐患进行了详细的阐述，并以风险值的方式对施工安全进行了评估，结果表明：风险值25.62、风险等级Ⅱ级，属于可接受范围。文中的研究对特大桥梁施工安全控制，特别是对高原地区桥梁施工具有重要参考价值。

关键词：铁路；桥梁；施工控制：安全评估

0引言

近年来，随着我国基础设施建设规模进一步扩大，铁路施工安全事故时有发生，特别是在特大型铁路桥梁施工过程中存在施工难度大、人员安全意识淡薄、操作不规范等因素，一旦发生安全事故造成垮塌和严重损伤的概率均达到75%以上，对施工质量、工期等均存在较大影响［1］。本文以高原地区某铁路特大桥为例，该桥全长1141.262m、最大墩高45m、孔跨形式为：（1×24+32×32+1×24+1×32）m；该桥位于河滩卵石层地带，海拔3500m，全年分旱季和雨季，月降水量最大可达400mm，最小月降水量小于30mm；从自然因素和人为因素两个方面详细概述了特大桥梁施工过程中存在的安全隐患及应对措施。

1安全隐患分析及应对措施

在施工过程中必须认识到：安全只是相对的，危险是绝对的。在施工过程中无论理论如何完备、操作如何谨慎、事故预防措施做得如何到位，安全事故仍然存在发生的可能。文中从自然因素、人为因素两个方面通过危险源识别、危险评估、应对措施三个部分阐述了高原地区特大桥梁下部结构施工过程中的安全施工控制方法。

1.1自然因素

施工过程中对施工安全产生威胁的自然因素有地震、泥石流、洪水、风灾等，自然因素隐患具有破坏性强、持续时间短的特点，开工前需针对此类安全隐患编制专项应急预案，每半年进行一次应急演练。1.1.1地震灾害。施工所在地区地震基本烈度为Ⅷ度。该特大桥位于山谷盆地中，三面环山，山体高度为200~300m之间，一面为河流穿越山谷，河流宽度10m、水深0.5~3m，如若发生地震主要危险源包括梁片掉落、桥墩破坏、吊车梯笼倾覆、模板脚手架等物品高空坠落、山体滑坡、河水倒灌。已有文献表明当地震烈度为Ⅷ级时，特大桥梁破坏等级为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、毁坏的概率分别为61.56%、25.65%、6.93%、4.75%、1.11%。综上所述，地震灾害的风险等级为一般风险，应对措施主要包括：（1）与当地气象地震部门取得联系，关注其发布的地质活动预报信息，现如今地震预测技术逐渐趋于成熟，能够提前1~2分钟预报地震信息，可以迅速组织施工人员前往安全区域做好防震准备；（2）对现场施工人员宣贯地震预防知识、识别地震危险源、按时组织紧急撤离和救援演练。1.1.2洪水灾害。该地区按降雨量主要分为雨季和旱季，雨季月均最大降雨量虽然只有400mm，但是降雨主要以大暴雨为主单次降雨量最大可达50mm，且特大桥施工区域地形为山谷盆地，三面环山，山体仅有薄薄的一层草皮覆盖，一面为河流贯穿山谷且河流距离桥梁基础范围仅有0~20m，其中32#、33#桥墩位于河流中。降雨时雨水迅速汇集到河流，水位多次达到3m超过河坝（河坝高于地面1m）且流速达到5m/s。主要风险源为：洪水冲破堤坝造成人员溺亡或被水流冲走、冲毁路堤、墩台基底被掏空、墩台被冲歪倒、山体发生泥石流或滑坡。风险等级为显著风险。应对措施主要包括：（1）雨季施工过程中安排专人关注气象单位预报，暴雨过程中及雨后时刻监测河流水位情况，一旦水位超过安全线应迅速组织人员撤离。（2）旱季时安排人员、机械对河道进行疏通、扩建。（3）对靠近施工现场一侧的山体进行边坡防护，防止发生泥石流或滑坡。1.1.3风灾。该地区一年中10月至来年4月间常有7~9级大风天气，风速最大为22.5m/s，虽然不会对桥梁工程设施造成破坏，但是值得关注的是该特大桥位于山谷地带风速更快，且墩台共计36个其中高于30m墩身有30个，最大墩高达45m。危险源包括：大风导致的墩身模板高空掉落、梯笼倾覆、高空作业人员的坠落、吊车吊装作业时吊装物脱落或吊车倾覆、混凝土泵车的倾覆。风险等级为显著风险。应对措施主要包括：（1）对墩身薄板进行大风天气下的有限元模拟，特别是在模板连接处细化连接方式并且网格划分要细以便提高模拟精度，通过观察其应力、位移云图选择合适的连接方式，确保大风天气下模板不会因为无法承载风力导致连接处断裂，进而引发模板脱落危及人身安全。（2）梯笼横截面尺寸为2m×3m，高度最大可达46m，属细长构件，特别是大风天气下，需通过有限元模拟验算其结构稳定性，特别是梯笼底座、高强螺丝连接处、与墩身的固结方式、固结间距都须经过验算，以防发生结构失稳破坏。（3）高空作业人员必须正确佩戴安全带。（4）当风速大于15m/s时，严禁进行吊装作业、混凝土灌注作业。

1.2人为因素

在桥梁结构施工过程中，人为因素引起的安全隐患具有潜伏时间长、有明显预兆、破坏性强、通过合理措施可消除隐患等特点。施工人员安全意识淡薄，操作不规范、不遵守现场施工安全条例、不按照施工方案施工等现象。危险源包括：触电、高空坠落、失足溺水、物体打击等。应对措施包括：（1）加强施工人员安全施工教育，正确使用安全防具，正确识别危险源。（2）加强现场管理，必须配置专职安全员。施工位于高原地区海拔3500m，具有气压低、氧气含量少、地下水具有H1侵蚀性等特点，施工过程中较平原地区对设备的损耗更大，对材料的性能要求更高。危险源包括：机械设备动力不足引发的事故如吊车吊装作业过程中发生坠物以及运输车辆在爬坡过程中溜车熄火等现象。应对措施包括：（1）针对机械设备动力不足的现象，使用过程中最大负载需按80%计算，如核载35t的卡车最大载重按28t装载。（2）机械设备每月必须进行安全检修。

2桥梁施工安全风险评估

采用风险值的方式对该特大桥施工安全进行评估，风险值R的计算方法为风险损失D乘以风险概率P，安全评估模型如图1所示。其中风险概率指数P=基本系数A×设计系数B×施工系数C［2］，基本计算方法如下：A=（A1+A2+A3）/a，B=（B1+B2）/b，C=（C1+C2+C3）/c。风险损失指数按照公司自2000年以来的施工安全记录进行估算，其中环境工期影响按工程实际施工情况考虑，得分情况如表1所示。风险概率指数中的施工系数按照表2施工指数计分原则考虑，其中分数比重、得分均通过专家打分结合工程实况确定。因为本文主要考虑施工阶段的安全问题，对于基本指数、设计指数均按照事故统计的分析结果结合施工系数进行确定。按上表计算施工指数如表3所示。按表3可知施工系数为1.05。由表4可知：环境因素占比10%，勘察设计因素占比9%，由风险概率系数计算公式可推算基本系数A×设计系数B≈1.22。风险值R=1.22×1.05×20=25.62。按风险接受准则该特大桥施工属于风险等级Ⅱ级，风险可接受，需按照现场施工现状采取相应风险管控措施。

3结语

本文从高原地区某特大桥施工现状出发，对项目施工过程中安全隐患进行分析并采取相应应对措施。然后采用风险值的方式对工程施工安全进行了评估，发现该桥施工属于安全可控状态。本文的研究可为后续特大桥梁施工特别是在高原地区施工提高参考和借鉴。

参考文献

［1］王飞球，黄健陵，符竞，等.基于BP神经网络的跨既有线高速铁路桥梁施工安全风险评估［J］.铁道科学与工程学报，2019，16，110（5）：23-30.

［2］阮欣，陈艾荣，石雪飞.桥梁工程风险评估［M］.北京：人民交通出版社，2008.

［3］刘斐.近期桥梁安全事故深度调查与分析［D］.长沙：中南大学，2014.

作者:黄纪祥 吴二楞 刘振奇 王刚 孔甲东 单位:中国建筑土木建设有限公司