京哈高速绥中(冀辽界)至盘锦段改扩建工程中桥梁施工安全风险分析与防控

王 聪

(辽宁省交通建设管理有限责任公司 沈阳市 110005)

京哈高速公路改扩建项目位于我国东北地区，项目存在人为环境、工序复杂、里程长、工程节点多等多方面因素。从建设条件、结构方案、施工技术以及保通施工等方面识别桥梁施工中的关键风险点并进行分析防控，进而达到降低安全责任事故概率、减少损失的目的。

1 施工主要风险源识别

1.1 设计风险

桥涵结构设计风险应是次要风险源。项目桥梁设计均为钢箱组合梁、小跨径装配式钢板组合梁、预应力混凝土连续T梁，公路全线没有高风险施工结构物，总体设计思路较为传统，满足 《公路工程技术标准》等相关规范，意外风险很小。

1.2 工程地质风险

沿线不良地质应是次要风险源。路线所经地区地质条件较简单，沿线存在软土、矿区、季节性冻土等不良地质，特别是进入盘锦市境内有长约20km的湿地地区，增加了施工作业难度，有发生不均匀沉降的风险。

1.3 自然气候风险

冬季施工风险是主要施工风险源。项目路线所经地区属暖温带季风气候地区。夏季炎热潮湿多雨，冬季寒冷，多年气温在-35℃和40℃之间，季节温差较大，气候因素对项目混凝土桥梁施工有一定影响，考虑到该项目位于东北地区，且项目施工期短，可能存在冬季施工，业主和施工单位往往为了赶工期会采用很多办法来延长施工时间，这些办法虽然能延长作业时间，但对混凝土结构物的使用寿命很不利，钢结构焊接质量也难以保证。

1.4 施工过程风险

(1)旧桥拆除风险是施工主要风险源。项目旧桥拆除[1]分为两部分：项目主线既有桥梁采用整体拆除重建。项目沿线天桥采用在旧桥旁新建的方式，新桥建成达到通车条件后，再将旧桥进行拆除，原有天桥为预应力混凝土连续箱梁。沿线天桥旧桥拆除过程中，对于非跨路桥部分采用整体切割下放然后破碎凿除，运离现场；对于跨路桥部分采用搭设支架上安装顶推装置顶推平移至非跨路桥孔再下放拆除。

全线桥梁拆除重建工程量大，工程作业面多，高空作业多、旧桥结构应力指标难以估计，桥梁拆除过程中的风险难以控制，安全隐患较大。

(2)吊装施工风险是施工主要风险源。日常桥梁施工作业中，起重机吊梁吊装作业是危险系数最高的施工环节，一旦吊梁过程中角度、机械配重、起重机性能、吊装设备、人员操作中有任何一点失误，都可能造成大量人员、设备的伤亡、毁坏，事故后果及影响难以估量。

(3)钢箱梁顶推施工风险是施工主要风险源。钢箱梁顶推施工，一般都伴随着跨铁路、电力、军用光缆等交叉作业，施工环境复杂，既存在着顶推轴向偏移风险、施工高空落物威胁铁路运行风险、与电力电缆交叉作业触电风险等现场风险，又存在着铁路、电力部门审批困难、施工作业窗口期短、延误工期等人为风险，钢梁顶推作业往往是制约项目整体施工期的关键节点工程。

1.5 交通组织风险

保通施工车辆风险是施工主要风险源。繁忙的交通可能会引起车辆对中分带处桥墩的撞击。车辆撞击墩柱直接威胁着上跨、下穿高速桥梁的安全。一旦车辆撞击桥梁将造成巨大的、不可估量的直接经济损失和人员车辆伤亡风险。同时，项目主线存在多次调流。在主线“3+2”半幅保通阶段，行车道调整、临时隔断措施敷设等均存在行驶车辆与施工机具、人员的撞击风险；主线下穿分离式立交桥顶推施工时，存在车辆与临时支撑、拼装平台的撞击风险。

2 施工主要风险分析

2.1 冬季施工风险

沈山改扩建项目位于我国北方地区，冬季严寒，冻害极为严重。

施工单位在进行冬季混凝土类施工时，过低温会造成混凝土在凝结和冻结两种化学物理变化中相互冲突。若受低温影响水结冰，混凝土中的硅酸盐不能与水充分融合发生水化反应，无法与砂石形成胶凝材料，冻结后的水泥混凝土整体强度将大幅下降。而水分子在冻结成冰后发生物理膨胀，极易造成混凝土结构物冻胀，造成表面蜂窝麻面、甚至混凝土开裂。此外环境的温度过低对钢材的焊接质量会产生一定影响，无法保证焊缝饱满完整，给结构的安全带来较大的隐患。

2.2 保通施工车辆风险

车辆撞击可能带来的风险因素：

(1)桥梁部件损坏，直接影响桥梁正常使用和车辆通行。

(2)社会人员生命财产损失。

(3)在重要时间内由于交通运输破坏引起的商贸和公益方面的损失。

(4)车辆撞击施工作业防护脚手架造成支架坍塌，发生作业人员坠落、行人被高空坠落重物砸伤风险。

2.3 构件在起吊作业过程中主要存在危险因素

(1)起重机在起吊重物时，起吊吊钩没有防掉落装置、起吊固定位置角度不合理、起重机所在地基承载力不足等隐患造成起吊机倾覆。

(2)起吊机吊装用钢丝绳因钢丝绳本身质量问题、使用年限过长、钢丝绳缺乏保养造成起吊钢丝绳锈蚀、脱丝、脆断、弯曲变形、打结导致安全系数过低；钢丝绳在使用过程中不齐及捆绑不牢靠，在起吊重物施工作业时发生吊绳断裂造成安全事故。

(3)现场施工起重机没有经特种设备检验部门年检合格，起重机性能不能承担相关作业，起重机进入施工现场前未报监理审查备案，作业时造成安全事故。

(4)起重机驾驶司机无驾驶执照，上岗前没有进行专业安全交底、岗前培训，施工作业现场没有安全监督人员指挥，现场安全防护用具不足，造成人员伤亡事故。

(5)起重机吊装作业过程中，没有及时设置吊装警戒区域隔离带，吊装作业与其他工程作业同步进行，人员没有安全防范意识，在吊装区活动或穿越时被起吊构件砸伤。

(6)在强风、大雨、大雾、夜间照明不足或其他极端天气为赶进度进行违规作业造成安全责任事故发生 。

2.4 钢梁顶推风险

钢箱梁顶推施工主要的危险源包括：顶推关键设备风险，顶推启动、运行、合龙控制风险，材料风险等。

(1)钢箱梁属于较为复杂特殊的非常规施工方法，顶推过程中采用的关键设备直接影响着施工期间的安全及桥下运营公路的安全；钢箱梁拼装平台既是顶推施工的作业平台，也是顶推过程的主要受力构件；导梁是顶推施工过程中的直接受力构件；拼装平台和导梁是钢梁顶推作业的关键设备。

拼装平台风险包括：拼装平台刚度强度要提前验算满足受力构件的理论最大值；拼装平台搭设时，地基承载力需要提前预加载，观察是否有不均匀沉降风险；拼装平台完成后是否产生过大扰度。

导梁时顶推风险包括：导梁与钢梁不匹配，导梁在刚度、长度及重量上的选择不合理，在实际顶推过程中承载力不足导致滑道变形；导梁提升与拆卸时与墩、系梁相撞造成损失；在实际使用中受铁路、电力、占地等外界影响，导梁拆解预留空间不足。

(2)钢梁顶推施工工艺复杂精密，涉及机械配合作业较多，对施工队伍的专业性和施工经验有极高的要求，其风险表现出不确定性，可能发生的风险有：启动的应力过大，产生构件破坏；顶推启动时摩擦力不均产生受力方向误差，引起轴向偏转位移。

(3)进场原材料风险：原材料和成品半成品构件的供应不足；材料和成品半成品的质量不合格；

(4)钢箱底板制造及滑道、支座安装误差，导致底板应力集中、摩擦力增大，导致顶推过程存在安全风险。

(5)导梁与钢箱梁连接强度不足导致顶推过程存在安全风险。

2.5 旧桥拆除施工风险

旧桥拆除存在较大安全风险，主要风险源有：

(1)桥梁箱梁拆除过程中，箱梁整体下放系统支撑失稳、顶推系统失稳，导致局部或整体施工平台坍塌，造成人员伤亡。

(2)旧跨线桥拆除施工过程中，梁体结构物切割施工引起的杂物掉落对桥下运营公路的安全影响。

(3)主线桥梁拆除过程中每幅旧桥在拆除中对外侧新建桥梁及对侧正在运营的桥梁安全存在一定的安全风险隐患。

(4)在天桥拆除重建部分可能存在对外侧可利用部分旧梁造成破坏及损伤，导致利用旧梁存在安全风险隐患。

3 风险防控措施

3.1 施工方案风险防控措施

(1)尽量避开严寒期施工，如因特殊原因，必须冬季施工，在《公路桥涵施工技术规范》[2](JTG/T 3650—2020)第十四章中规定的冬季施工注意事项中，应按规范要求严格制定冬季施工方案，经建设单位和监理单位审批后方可实施。

(2)室外焊接温度不应低于-10℃ ，否则应搭设保暖棚施工。

3.2 保通施工车辆风险防控措施

由于建桥过程中，施工作业需占部分公路路面，因此会给过往车辆造成一定的影响，而过往车辆若操纵不当，也会影响施工。为了确保桥区道路通行安全，施工前应发布通告，施工期间必须实行道路安全交通管制等措施。建设单位应提前与地方公路管理部门共同制定施工占道期间交通导改方案、安全防护方案和应急预案，确保施工期间社会车辆行人的通行安全。

(1)划定桥梁施工作业区域、协调施工期车辆安全通过桥区。

(2)建设单位需指导施工单位严格落实企业全员安全生产责任制度，并承担各方参建单位现场改建过程中的组织协调工作。

(3)建设单位应委托公路管理部门，按需要配置并维护临时交通安全设施标志；同时建设单位和施工单位应配合公路管理部门根据施工需要及时设置或调整临时交通安全设施。

(4)编制安全救援预案，协同社会救援力量对事故进行应急处理。

3.3 吊装施工风险防控措施

(1)吊装重型构件工作需要根据构件的几何尺寸、重量制定相对的专项施工方案，在吊点、钢丝绳、吊机、起吊路线等方面要给予充分的考虑，专项施工方案完成后须报监理审批完成后方可实施作业。

(2)进入施工作业现场的起重机及司机必须持特种设备检验合格证和特种设备职业资格证并报建设单位备案。

(3)在吊装施工作业时，现场应按照沈山改扩建安全设计专章要求规范设置警戒线、警示标志牌等，导改调流车道应设置临时指挥人现场指挥。吊装作业禁止施工人员与重物随同吊装。

(4)在正式吊装作业前需要对重物进行试吊，检查吊钩、起重机安全性能无误后方可进行正式作业。

(5)在遇到大风、大雾、雨雪等极端天气时不得进行吊装作业，夜间禁止吊装施工作业。

(6)吊装作业施工过程中，起重机司机和吊臂、吊钩操作员应熟知机械性能、操作方式步骤，作业人员应提前互相熟悉指挥信号，包括手势、旗语等，起重机械一旦出现故障应立即停止吊装作业疏散现场作业人员并进行安全防范操作。

(7)如有可能，吊装时尽量封闭交通，减小安全隐患。

3.4 钢箱梁顶推施工风险防控措施

(1)拼装平台施工前，应提前检测地基承载力能否满足平台需求，若承载力不足则需要进行加固处理，确保地基平整度，在平台作业期间不发生不均匀沉降。

(2)在导梁焊接过程中，要对焊缝和拼接螺栓进行逐个检查，保证导梁强度；多根导梁之间应使用钢管进行横向连接，保证导梁体系整体强度。导梁与钢箱梁梁体采用焊接方式连接，保证导梁与钢箱梁的连接强度。

(3)钢箱底板制造及滑道、支座安装：钢箱梁底板制作及验收中严格按照相关规范要求，保证底板底面平整度，钢箱梁在现场吊装就位后再次检查底板；避免箱梁底板由于平整度不够导致顶推过程中应力集中摩擦力增大；滑道安装时顶面标高通过精确测量手段严格控 制，滑道固定牢固，滑道表面均匀涂抹四氟乙烯或其他润滑剂减小摩擦力。

(4)在钢梁顶推作业过程中，应严密监控钢梁的横向偏移位移量，建议聘请专业第三方电子监控进行实时动态监测，确保钢梁顶推过程中横向位移在误差范围内。

(5)钢梁顶推现场应配备足够的专职安全员和应急防护物品，现场施工人员必须佩戴安全帽，所有施工分项作业前应进行岗前培训和安全交底，确保作业人员生命财产安全。

(6)要详细制定机械操作人员轮岗交接制度，并加强人员管理，确保施工现场安全生产。

(7)涉及跨铁路、电力、军用电缆等特殊地区施工作业前，建设单位应与相关单位提前沟通协调，为施工作业创造良好作业环境。

3.5 旧桥拆除施工风险防控措施

(1)顶推支撑失稳的风险控制措施：为避免个别支撑点处于偏压状态，在个别顶推点某个钢筒即将脱离箱体或进入箱梁底部时，在其他参与顶推的临时钢筒上加垫钢板，平衡受力，待箱梁完全脱离或进入该顶推点后再将钢板撤出。

(2)下放支撑失稳的风险控制措施：对箱梁切割前，主梁前进顶应进行最大受力测试，对全部顶推系统进行检查；对下放系统安装到切割下放的过程进行严格控制，严格执行系统进行验收、结构物切割、结构物下放，过程应分步有序，并随时调整；合理设置切割顺序，切割断面和各区域切割应尽量保持同步，减少偏压造成安全隐患 。

(3)顶推施工前应对防护支架、顶推设备进行检查，对人员进行安全、技术交底，施工人员必须持证上岗。

(4)跨线桥作业交叉部分应设置门型架通道，门型架采用双层脚手桁架，桁架底层设置防尘网和防抛网，顶部安装警示灯，通道两侧粘贴反光带。

(5)原主线桥整体拆除重建：由于主线运营保通需要，主线旧桥拆除时，外侧新建桥梁已完成建设，因此旧桥拆除时需要按照先桥面系、桥梁上部、墩台的顺序逐项拆除(不能进行整体爆破)，拆除过程中应单独建立施工专项预案，搭设临时防护措施，避免拆除过程中建筑垃圾落入运营车道，威胁社会车辆运行安全。

4 结语

京哈高速公路改扩建工程主要面临的桥梁施工风险点是：冬季施工风险、保通施工车辆风险、吊装施工风险、钢箱梁顶推施工风险和旧桥拆除施工风险。掌握上述风险源识别分析和防控措施，制定相应的应急预案，做好工人岗前培训教育，可以有效避免施工过程中安全生产事故的发生，为京哈高速公路改扩建工程创造安全平稳的施工作业环境。