山區(qū)特大懸索橋施工風(fēng)險(xiǎn)分析

■周 云

(中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣州 510290)

懸索橋施工具有工期長、難度大、設(shè)備多、變化快、環(huán)境惡劣、風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)。其依靠主纜承受主要荷載，并通過主纜將拉力傳給錨固體系，加勁梁僅僅起到局部承受荷載、傳遞荷載的作用；采用地錨時(shí)，加勁梁中不受軸向力作用，由加勁梁自重引起的恒載內(nèi)力較小。大跨度懸索橋在施工過程中會(huì)面臨各種各樣風(fēng)險(xiǎn)和安全事故。

1 橋梁風(fēng)險(xiǎn)分析方法

在實(shí)際工程中，工程風(fēng)險(xiǎn)通常被定義為工程在建造的各個(gè)階段，預(yù)期目標(biāo)與實(shí)際結(jié)果之間的誤差及這種誤差發(fā)生時(shí)給實(shí)際工程帶來的損失。常見的風(fēng)險(xiǎn)分析有定性、定量及定性與定量相結(jié)合的分析方法[1]。在進(jìn)行實(shí)際工程的分析過程中，我們必須根據(jù)工程實(shí)際情況、可用信息量和分析方法的特點(diǎn)選擇合適有效的風(fēng)險(xiǎn)分析方法。在具體的工程實(shí)踐中，定量分析的精準(zhǔn)性難以得到有效提高，也很難確保分析的結(jié)果一定符合實(shí)際情況，這是因?yàn)樵诜治鲞^程中依據(jù)的數(shù)據(jù)的可靠性，計(jì)算參數(shù)的假設(shè)與實(shí)際工程情況的匹配度不夠高。所以在實(shí)際工程應(yīng)用中一般采用定性分析作為風(fēng)險(xiǎn)分析的主要方法。

2 懸索橋施工風(fēng)險(xiǎn)的分類

根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際情況，懸索橋施工風(fēng)險(xiǎn)如圖1所示。

施工質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)主要是由材料和結(jié)構(gòu)線性的質(zhì)量好壞兩大部分構(gòu)成。其中水泥混凝土制備過程中的質(zhì)量控制、電焊工人對于焊接作業(yè)的質(zhì)量控制、鋼材的質(zhì)量及鋼束在施工過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題構(gòu)成材料質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。隨著GDP水平及交通量的日益提高，不斷增加的橋梁跨度和各種各樣的橋梁結(jié)構(gòu)給實(shí)際工程中的橋梁施工造成了很大的麻煩，大幅度增加了施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。主要的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素包括導(dǎo)航，水文，地質(zhì)，地震和氣象。

圖1 橋梁施工階段主要風(fēng)險(xiǎn)源的劃分

3 懸索橋施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

懸索橋的施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、施工組織風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)可以通過加強(qiáng)對實(shí)際工程施工全過程的管理和建立發(fā)生緊急情況時(shí)所采用的備案進(jìn)行規(guī)避[2]。

3.1 錨碇基坑施工風(fēng)險(xiǎn)

經(jīng)常性降雨、周圍惡劣的環(huán)境、堆載及較長的基坑開挖時(shí)間這些因素在一定程度上會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[3]。同時(shí)在實(shí)際工程中如果基坑開挖場地條件較為惡劣的情況下，一定程度上會(huì)提高安全事故發(fā)生的概率。對策：為降低安全事故發(fā)生的概率，在施工前需要制定出一套詳細(xì)的施工標(biāo)準(zhǔn)，對基坑周圍的樁荷載、水平支撐樁荷載、降水設(shè)施和監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)等應(yīng)制定嚴(yán)格的規(guī)定和可靠的預(yù)計(jì)劃措施?；娱_挖和支護(hù)施工應(yīng)按照分層、分步、對稱、平衡和工期的原則進(jìn)行。在每一層中，分段開挖并且盡可能的減少基坑外壁在未被支撐的時(shí)間，并嚴(yán)格控制基坑開挖時(shí)間。

3.2 橋塔施工風(fēng)險(xiǎn)

(1)基礎(chǔ)施工風(fēng)險(xiǎn)?；A(chǔ)形式的的選擇取決于工程地質(zhì)條件。對于鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，除了挖掘深度很淺的樁，深度一般很大，再加上如果工程所處的地質(zhì)條件不是很好，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。對于較少數(shù)量的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，施工所帶來的風(fēng)險(xiǎn)更大；若實(shí)際工程處于深水軟弱地基上，一般可以考慮采用沉箱基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式，但是這種基礎(chǔ)會(huì)帶來的一個(gè)弊端就是由于基底下面土層粘性土含量很高，需要很長時(shí)間進(jìn)行固結(jié)，沉降速度較為緩慢，這會(huì)導(dǎo)致施工完成后仍然會(huì)產(chǎn)生一定的沉降，產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。若采用墩位筑島的方式施工，有很大的可能受到惡劣氣候環(huán)境影響，同時(shí)在基礎(chǔ)下沉過程中有一定幾率造成施工事故。如在具體工程的實(shí)際施工過程中遇到井身位置發(fā)生偏斜等突發(fā)情況。對策：在施工技術(shù)和裝備的研發(fā)方面加大投入，推動(dòng)新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展。

(2)承臺(tái)施工風(fēng)險(xiǎn)。施工過程中鋼圍堰有一定幾率遭受大型船舶的撞擊。對策：在承臺(tái)施工期間，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)交通管制措施，加強(qiáng)航道監(jiān)管，從而規(guī)避各種大型船舶與鋼圍堰相撞事故的產(chǎn)生；提高鋼圍堰所用材料的質(zhì)量，達(dá)到抵抗船舶撞擊的效果。經(jīng)常性降雨所帶來的荷載導(dǎo)雙壁鋼圍堰輕微下沉、偏歪。對策：在實(shí)際工程中設(shè)計(jì)鋼圍堰時(shí)，需要考慮相應(yīng)的洪水荷載，避免汛期施工，并掌握流速數(shù)據(jù)。鋼圍堰封底失敗。對策：鋼圍堰封底失敗的主要原因是混凝土澆筑不合格，因此需要一定程度上提高用于封底的混凝土的質(zhì)量和厚度。

3.3 主纜施工風(fēng)險(xiǎn)

(1)貓道的風(fēng)振風(fēng)險(xiǎn)。在具體工程的實(shí)際施工過程中，由于貓道剛度、質(zhì)量較小的特點(diǎn)，易受到工程所處周圍環(huán)境惡劣天氣的影響，這會(huì)在具體工程的實(shí)際施工過程中增加發(fā)生重大安全事故的概率。對策：在具體工程的實(shí)際施工過程中，懸索橋貓道的重力、剛度將直接決定貓道是否會(huì)受到風(fēng)振影響及能否保持穩(wěn)定。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證貓道的剛度及重力并滿足施工使用要求；為使懸索橋擁有足夠的減振效果，在實(shí)際工程的具體施工過程中，可在橫梁上設(shè)置阻力減振滑輪來實(shí)現(xiàn)[4]。為提高貓道在實(shí)際應(yīng)用中的抗風(fēng)能力及避免貓道受到風(fēng)振的影響，可以在貓道之間加設(shè)一定數(shù)量的橫向通道。

(2)主纜架設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。扭轉(zhuǎn)、松動(dòng)的電線和電纜股的表面劃痕是主纜架設(shè)的主要風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)極大程度地影響了主纜索股的安裝質(zhì)量和安全性能。

對策：在索股牽引的施工過程中，為避免索股松弛受到風(fēng)振影響，可以使用卷揚(yáng)機(jī)始終保持索股一定的張力；保證合適的托滾間距，在實(shí)際工程的具體施工中，在不影響懸索橋施工完成后實(shí)際使用時(shí)性能的條件下，適當(dāng)加大托滾直徑并將滑輪邊角打磨圓滑，在一定程度上達(dá)到減少對索股表面損傷的效果。

4 案例分析

4.1 工程背景

某山區(qū)大跨度懸索橋全長2000多米，主橋設(shè)計(jì)為1200m雙塔單跨鋼桁梁懸索橋，東岸主塔高243.5m，西岸主塔高228.5m，該橋梁橋塔較高且跨度長，施工難度大，如圖2所示。

圖2 特大懸索橋

4.2 預(yù)防措施

懸索橋施工具有工期時(shí)間長、施工難度大、施工設(shè)備多、變化快、環(huán)境氣候惡劣、施工風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)。然而，在施工前對有一定概率出現(xiàn)的重大風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理評估，有助于建立完整的安全組織，在大橋的實(shí)際建設(shè)過程中實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)安全管理和控制，從而有效減少錨地、主塔等安全事故的發(fā)生。在特大懸索橋的實(shí)際施工過程中，可采用前文所提及的對策，大幅度降低施工過程中可能面臨的施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

而且可以通過加強(qiáng)對實(shí)際工程施工全過程的管理和建立發(fā)生緊急情況時(shí)所采用的備案避免懸索橋的施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、施工組織風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)，最終保證該特大懸索橋的施工如期順利完成[5]。

5 結(jié)語

山區(qū)大跨度懸索橋在實(shí)際工程的整個(gè)施工環(huán)節(jié)會(huì)遇到各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)及可能面臨的事故。本文結(jié)合某特大懸索橋的結(jié)構(gòu)、施工特點(diǎn)及施工工藝復(fù)雜、施工程序多帶來的不利影響，對施工過程中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)提出了較為精準(zhǔn)、詳盡的預(yù)防措施，對今后類似特大型懸索橋梁的設(shè)計(jì)、施工建設(shè)具有一定程度的指導(dǎo)意義。