尹秋實

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

解析橋梁設(shè)計階段安全風(fēng)險

尹秋實

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

為了更好地對橋梁建設(shè)中遇到的各種風(fēng)險進(jìn)行預(yù)防，綜合提高橋梁工程設(shè)計的風(fēng)險管理水平，本文結(jié)合實例對橋梁設(shè)計階段的各種風(fēng)險因素進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的橋梁設(shè)計階段安全風(fēng)險控制對策。

橋梁設(shè)計；安全風(fēng)險；風(fēng)險控制

引言

在橋梁建設(shè)飛速發(fā)展的今天，橋梁的設(shè)計、施工以及管理的水平成為了人們關(guān)注的重點，大家開始思考如何讓橋梁工程的決策尤其是工程關(guān)鍵問題的決策可以更加的合理并且科學(xué)，其中比較有代表性并且意義重大就是如何及時發(fā)現(xiàn)橋梁建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)的各類事故的原因，以及相應(yīng)的應(yīng)對措施。近年來風(fēng)險評估的方法應(yīng)運(yùn)而生，幫助我們解決了橋梁工程中一系列較為復(fù)雜的決策問題，如今基于風(fēng)險管理的基礎(chǔ)上來解決這些問題，已經(jīng)逐漸成為了解決問題的新思路。

橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)險并不僅存在于橋梁建設(shè)的某一環(huán)節(jié)，而是貫穿于橋梁設(shè)計、施工及運(yùn)營的全過程中，各個階段的行為都會給橋梁結(jié)構(gòu)帶來影響，例如規(guī)劃階段橋位選擇不合理抑或是橋梁方案不夠完善、施工階段使用的施工工藝、使用階段自然災(zāi)害以及人為行為給橋梁造成的破壞等。風(fēng)險評估工作可以更好地對橋梁生命周期中的各種風(fēng)險進(jìn)行評估，并且提出具有指導(dǎo)性的建議。

1 我國橋梁設(shè)計階段安全風(fēng)險類型

1.1 質(zhì)量事故

設(shè)計階段是建設(shè)項目進(jìn)行全面規(guī)劃和具體描述實施意圖的過程，是處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)關(guān)系的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是保證建設(shè)項目質(zhì)量和控制建設(shè)項目造價的關(guān)鍵性階段。設(shè)計階段的質(zhì)量事故有很多種，如設(shè)計階段時間緊迫導(dǎo)致施工圖紙質(zhì)量較差，而圖審又流于形式，出現(xiàn)總體部分圖紙標(biāo)高甚至軸線尺寸都不一致，一系列問題在施工過程中逐步暴露出來，造成施工單位停工待圖，甚至有些設(shè)計問題是部分工程施工完畢后才發(fā)現(xiàn)，必須拆除重做，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，無形中導(dǎo)致工程費(fèi)用的增加。

1.2 意外事故

意外事故是指那些由于操作不當(dāng)或管理疏忽而導(dǎo)致的人員傷亡、工程偏離預(yù)期目標(biāo)以及工期延誤的風(fēng)險事態(tài)，例如施工現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)、電力使用事故以及高空作業(yè)人員出現(xiàn)傷亡等都可以歸納入意外事故中。要積極開展安全教育，嚴(yán)格安全檢查等，降低風(fēng)險等級。

1.3 自然災(zāi)害

自然災(zāi)害是指由于自然原因而產(chǎn)生的人員傷亡、橋梁結(jié)構(gòu)損傷和工期的延誤等，自然災(zāi)害也有不同種類，例如洪水、泥石流、地震、滑坡等地質(zhì)水文災(zāi)害以及臺風(fēng)、颶風(fēng)、暴風(fēng)雪、龍卷風(fēng)、酷熱、嚴(yán)寒等氣象災(zāi)害。盡量通過氣象預(yù)報等方法對其進(jìn)行預(yù)知，以便采取相應(yīng)的措施來降低自然災(zāi)害帶來的損失，同時降低風(fēng)險等級。

1.4 其他風(fēng)險

除了以上三類風(fēng)險外其他的風(fēng)險事態(tài)類型可以被統(tǒng)稱為其他風(fēng)險，比如環(huán)境污染事故等，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對于環(huán)保的意識也不斷增強(qiáng)，社會各界都對環(huán)境保護(hù)越來越重視，并設(shè)立了相關(guān)的法律條款來進(jìn)行約束。在施工中排放有害物質(zhì)、帶來噪音污染和水土污染等行為，都會受到法律的嚴(yán)懲。這種風(fēng)險事態(tài)雖然不會直接對橋梁工程結(jié)構(gòu)造成破壞，或是帶來人員以及時間的損傷，無法用量化的指標(biāo)來表達(dá)，但是對于自然環(huán)境會帶來不利的影響。

2 橋梁設(shè)計階段安全風(fēng)險案例分析

2.1 工程項目概況

某高速公路的橋梁需要跨越一級階地、河流河谷和河漫灘，在符合通航要求的前提下兼顧河流大堤的綜合布置，該橋梁應(yīng)該在滿足150m單孔雙向主通航要求的同時滿足75m單孔單向副通航孔要求。方案一：橋身全長396m，為（248+148）m獨塔斜拉橋，橋梁為獨塔雙索面塔墩固結(jié)體系。主副通航孔由主跨跨越，南岸大堤由邊跨跨越。主梁采用鋼箱梁，全寬33m，中央為鏤空分隔帶；邊跨采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，主塔結(jié)構(gòu)為獨柱方形混凝土橋塔，采用群樁基礎(chǔ)。方案一的總造價為11590萬元。方案二：三跨變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為（100+180+100）m，橋體全長380m。主副通航孔分開，主通航孔主跨跨越，副通航孔由邊跨跨越。采用群樁基礎(chǔ)，主墩為薄壁實體墩，其中兩個主墩處于深水區(qū)，過渡墩為單排雙柱式橋墩。方案二造價為9518萬元。本文對上述兩個施工方案中設(shè)計階段橋梁在不同壽命周期的風(fēng)險因素進(jìn)行風(fēng)險評估，得出最后的安全風(fēng)險水平。

2.2 風(fēng)險評估方法——專家調(diào)查法

風(fēng)險評估的基本構(gòu)成有：風(fēng)險定義、風(fēng)險識別、風(fēng)險估計、風(fēng)險評價以及風(fēng)險控制，其中最主要的是風(fēng)險估計，風(fēng)險估計又包括三個方面的工作，即風(fēng)險概率估計、風(fēng)險損失估計和風(fēng)險量測。

我們使用風(fēng)險評估方法中的專家調(diào)查法來對兩個方案進(jìn)行風(fēng)險評估。專家調(diào)查法是一種定性分析方法，以專家為中心來進(jìn)行信息索取，然后依靠專家自身的知識和經(jīng)驗來對其進(jìn)行調(diào)查研究，最后對問題進(jìn)行判斷、評估和預(yù)測，其具體風(fēng)險評估流程如圖一所示：

圖一 風(fēng)險評估流程

確定需要進(jìn)行風(fēng)險評估的項目后，首先去了解橋梁的各種建設(shè)條件，例如地質(zhì)、水文、氣候和交通量等，同時結(jié)合橋梁的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝等設(shè)計方案來進(jìn)行風(fēng)險因素識別。在初步的風(fēng)險識別工作完成后，分析和判斷各種風(fēng)險事態(tài)發(fā)生的可能性以及結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險損失，并且形成風(fēng)險矩陣。根據(jù)專家調(diào)查分析的結(jié)果確定各種風(fēng)險因素在矩陣中所處的位置，然后明確應(yīng)對各種風(fēng)險的對策。同時制定詳細(xì)的定量分析給那些位于矩陣中不可接受區(qū)域的風(fēng)險，對于安全風(fēng)險最低合理可行狀態(tài)（ALARP）區(qū)域的風(fēng)險也不能完全忽視，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鲅芯俊?/p>

2.3 風(fēng)險因素識別

本文對于橋梁的各種風(fēng)險事態(tài)分析主要是從橋梁建設(shè)條件和橋梁施工方面這兩個方面來進(jìn)行的，并且結(jié)合了工程的可行性研究階段以及初步設(shè)計階段的相關(guān)文件和風(fēng)險情況。橋梁建設(shè)條件方面包含的內(nèi)容眾多，如工程的水文和地質(zhì)情況、地震、氣候條件、通航量、交通量和船撞以及施工環(huán)境等都屬于其中。橋梁所采用的建筑材料、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、新技術(shù)新工藝以及施工方案等都屬于設(shè)計施工方案。

2.3.1橋梁建設(shè)條件

橋區(qū)內(nèi)總體的環(huán)境條件比較良好，四季分明氣候溫和，降雨量適中，光照充足，擁有較長的無霜期，總體來說各方面的自然資源都比較豐富，同時基本不會受到暴風(fēng)雨災(zāi)害的影響。但是汛期河流水位會有較大提升并且將河岸兩側(cè)的低洼地區(qū)淹沒。根據(jù)有關(guān)部門提供的水文資料我們得知汛期會在一定程度上影響橋梁施工，沖擊施工設(shè)備等破壞施工結(jié)構(gòu)，存在一定的經(jīng)濟(jì)損失以及延長工期的風(fēng)險。

同時橋梁的通航等級如果按照單孔雙向的標(biāo)準(zhǔn)，凈高10m凈寬150m，并且主通航孔左側(cè)滿足單孔單向的要求，凈高10m凈寬75m，那么在建成后可能會出現(xiàn)船撞風(fēng)險。

2.3.2設(shè)計施工方案

斜拉橋和連續(xù)剛構(gòu)橋因為其橋梁形式和構(gòu)造上的差異，在風(fēng)險源的識別上也有很大的不同。這兩個施工方案中主橋橋墩的撞擊力設(shè)計都比我國規(guī)范規(guī)定的Ⅲ級航道的標(biāo)準(zhǔn)取值略低，所以存在一定的橋墩設(shè)計撞擊力不足的風(fēng)險。

兩者中連續(xù)剛構(gòu)橋在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案這方面來說比較占有優(yōu)勢，具有相對成熟的結(jié)構(gòu)計算理論，但是對于那些跨徑大于160m的大跨連續(xù)鋼橋的一些部分的理論分析對策仍然不完善，所以采用大跨連續(xù)剛構(gòu)橋方案也存在風(fēng)險。而獨柱獨塔混合梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，一方面要考慮鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕情況，另一方面鋼橋面部分也存在疲勞風(fēng)險以及鋪裝破壞風(fēng)險。同時由于主梁剛度的突變點是鋼和混凝土的結(jié)合部分，所以結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力分布情況都十分復(fù)雜，疲勞問題和強(qiáng)度問題嚴(yán)重，從結(jié)構(gòu)體系來說是一個很大的弱點。

從橋梁施工方案來說，斜拉橋方案中基礎(chǔ)采用的是雙壁鋼圍堰施工，塔柱的施工方法是分階段爬模施工，用托架以及滿堂支架現(xiàn)澆施工來建造混凝土主梁，這些方面都存在橋梁基礎(chǔ)施工、混凝土索塔施工以及拉索施工風(fēng)險。連續(xù)剛構(gòu)橋方案中基礎(chǔ)和斜拉橋一樣為雙壁鋼圍堰施工，施工平衡懸臂抓段澆筑法來進(jìn)行全橋主梁的施工，也存在橋梁基礎(chǔ)施工和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工等風(fēng)險。

2.4 專家調(diào)查法評價結(jié)果

我們首先讓十位專家對該橋梁的方案設(shè)計進(jìn)行風(fēng)險評估，讓專家根據(jù)自己收集到的材料來在調(diào)查問卷表上進(jìn)行打分，并提出自己的預(yù)測意見。在經(jīng)過兩輪的意見收集以及信息反饋之后將專家意見綜合在一起，形成了各風(fēng)險因素安全風(fēng)險水平，具體見表一。

由表一我們得知這兩種設(shè)計方案中多為Ⅱ級和Ⅲ級安全風(fēng)險水平，其中Ⅱ級風(fēng)險等級為中，為保證安全性應(yīng)該采取預(yù)防措施，而Ⅲ級為高風(fēng)險，應(yīng)該盡快采取措施來降低風(fēng)險。

3 加強(qiáng)橋梁設(shè)計階段安全風(fēng)險控制的對策

想要更好的進(jìn)行安全風(fēng)險控制，就要找準(zhǔn)橋梁建設(shè)中的風(fēng)險源并且盡最大能力來消除，具有有如下措施：

橋梁的使用壽命會受到橋梁周圍的自然環(huán)境影響，所以要在工程中進(jìn)行相應(yīng)的防腐措施，確保橋梁在使用壽命年限內(nèi)的安全性；對橋梁工程地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析，預(yù)測會不會出現(xiàn)嚴(yán)重的自然災(zāi)害，并采取適當(dāng)監(jiān)控措施做到防患于未然；建立大橋建設(shè)和運(yùn)營期間的氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)計合理的參數(shù)來保證橋梁有足夠良好的抗風(fēng)設(shè)計；采用合理科學(xué)的地質(zhì)勘測手段，根據(jù)不同的地質(zhì)條件來對工程情況進(jìn)行調(diào)整，或是使用工程技術(shù)措施進(jìn)行改善。

表一 風(fēng)險評估

結(jié)束語

橋梁設(shè)計階段存在的安全風(fēng)險對于橋梁的質(zhì)量有著重要的影響，雖然不同橋型方案的風(fēng)險各不相同，但是不管是哪一種，都應(yīng)該引起我們的重視，積極的采取防范和監(jiān)控措施，提高橋梁設(shè)計的風(fēng)險管理水平，更好地改善橋梁質(zhì)量。

[1]楊延培,楊軍慧.道路橋梁設(shè)計中存在的安全風(fēng)險與有效優(yōu)化措施探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2014,(17)∶556-556.

[2]趙未未.如何解決橋梁設(shè)計存在的隱患[J].交通世界（運(yùn)輸車輛）,2013,(5)∶112-113.

[3]路楊,于利存.基于動態(tài)環(huán)境因素的橋梁運(yùn)營安全風(fēng)險評估研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2014,31(7)∶87-89.

[4]黎立新,何智勇.高速公路山區(qū)橋梁選型及安全風(fēng)險評估[J].公路,2011,(7)∶145-148.

[5]陶小蘭,王鵬.橋梁設(shè)計方案風(fēng)險評估分析[J].公路交通技術(shù),2011,(2)∶86-90.

[6]何曉東,李永飛,馬寶靈等.橋梁設(shè)計階段安全風(fēng)險評估研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2014,(23)∶967-967.

[7]吳曉明.跨江大橋?；愤\(yùn)輸風(fēng)險及預(yù)防機(jī)制研究[J].城市道橋與防洪,2012,(6)∶137-140.

Safety risk analysis of bridge design stage

YIN Qiushi

(JSTI GROUP, Nanjing 210000,China)

In order to prevent all kinds of risks encountered in the bridge construction better, improve the comprehensive design of the bridge engineering risk management, combined with the examples of the various risk factors in bridge design stage are analyzed, And puts forward the safety risk control measures appropriate to the stage of bridge design.

bridge design; safety risk; risk control

TU7

：B

1007-6344（2015）06-0101-02