基于LEC法涉铁桥梁施工安全风险评估

摘要：涉铁桥梁的建设对既有铁路线路运营具有极大风险，因此，在涉铁桥梁施工前，必须对项目进行安全风险评估。首先，通过识别初始风险形成风险源清单，采用LEC法定性评估各风险发生概率并确定风险等级，进而制定相应防范方案和措施。其次，采用midasGTSNX对涉铁桥梁施工中引起的铁路路基位移进行计算，计算结果最大附加沉降位移为2.041mm、最大附加水平位移为0.177mm。综合定性和定量分析可知，涉铁桥梁工程施工及运营会对铁路路基变形产生一定影响，但影响值满足规范控制要求。

关键词：涉铁桥梁安全风险评估LEC法位移

SafetyRiskAssessmentofRailwayBridgeConstructionBasedonLECMethod

MORong1，2LIUXu1，2WANGYu1，2ZHUZewen1，2

1.JiangxiTransportationInstituteCo.，Ltd.，NanchangCity，JiangxiProvince，330200China;2.TransportationEngineeringCo.，Ltd.，JiangxiTransportationInstituteCo.，Ltd.，NanchangCity，JiangxiProvince，330200China

Abstract：Theconstructionofrailwaybridgesposesgreatriskstotheoperationofexistingrailwaylines.TherefobImwyr1ykYIZ/tt1EfVl+GnbGgnhjW9vw9f/uW7iNT4=re，itisimperativetoconductasafetyriskassessmentoftheprojectpriortothecommencementofconstruction.Firstly，arisksourcelistiscompiledbyidentifyinginitialrisks，andtheLEC（Likelihood，Exposure，Consequence）methodisadoptedtoqualitativelyevaluatetheprobabilityofoccurrenceofeachriskanddeterminetherisklevel，followedwiththeformulationofcorrespondingpreventionplansand&5NtslRBFSdweHcGOaGliNvqbszWFc/q0rZVeDsCAXtw=nbsp;measures.Secondly，themidasGTSNXsoftwareisutilizedtocalculatetherailwaysubgradedisplacementcausedbytheconstructionofrailwaybridges.Thecalculationresultsindicateamaximumadditionalsettlementdisplacementof2.041mmandamaximumadditionalhorizontaldisplacementof0.177mm.Throughacomprehensivequalitativeandquantitativeanalysis，itcanbeconcludedthatwhiletheconstructionandoperationofrailwaybridgeswillhaveacertainimpactonthedeformationofrailwaysubgrades，theimpactvaluesmeettheregulatorycontrolrequirements.

KeyWords：Railwaybridge;Safetyriskassessment;LECmethod;Displace

铁路作为城市重要交通基础设施和大众化交通工具，承担着繁重的客运任务，是社会公共安全的重点领域，行业安全风险高。铁路线安全事关人民群众的生命财产安全、事关社会稳定。铁路线安全管理必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。工程安全风险涉及两个方面的问题：一是新建涉铁工程自身的安全；二是新建涉铁工程的建设与运营对既有铁路线路运营期的安全影响。涉铁工程必须采取安全和可靠的结构形式、施工方案和施工工艺，确保绝对安全。工程的安全风险与地质和环境等自然条件、工程设计和施工组织方案、建设管理经验及交通等有关，安全风险在设计、建设、运营等各阶段和各环节都不同程度存在。实行安全风险评估制度、进行安全风险评估工作是强化安全风险意识、保证工程建设方案安全、降低事故概率、减少经济损失的一项重要措施。

本项目在涉铁桥梁墩台及梁体施工期和建成运营期均有可能对既有铁路路基产生影响，从而危及铁路的行车运营。在铁路路基周边开挖、堆载、打桩、重型机械碾压等引起的地层应力和变形是造成附近结构和设施承受附加荷载和产生附加变形的根本原因之一。因此，有必要在施工前开展安全评价，慎重考虑设计及施工影响，以确保铁路运营的安全。

1项目概况

某上跨铁路桥梁跨径是20m+29m+29m的连续梁桥，上部结构采用预应力钢筋混凝土先简支后连续的小箱梁，桥面标准宽度为42m，其中，左幅标准宽度20.5m，右幅第一孔为变宽，第二、三孔为等宽（用湿接缝宽度调整）。所属道路等级为城市次干道，设计荷载为城A级，设计时速为40km/h。桥墩采用盖梁圆柱墩，单个墩身直径为1.6m，墩间距为6.65m，墩顶设盖梁，截面为2.2m×2m。桩基础采用圆柱墩，单个桩身截面直径为1.8m，桩顶设地系梁连接，桩顶系梁截面为1.3m×1.5m，桩基础均按照嵌岩桩进行设计。桥台采用扶壁式桥台，台帽宽1.8m、高0.8m；台身共设置5片扶壁，扶壁厚度为0.8m，前墙厚度为等厚1m，实体承台宽7.5m、高2.5m；承台下方采用10根φ1.5m钻孔灌注桩。

2安全定性评估分析

安全风险评估主要的方法有安全检查表法、工程类比法、专家评议法、事故分析法、作业条件危险性评价法（LikelihoodExposureConsequence，LEC）等[1]。LEC是一种简单易行的评价作业条件危险性的方法，研究人员能够利用该方法对潜在危险性环境作业的危险性进行定量评价，危险级别划分相对比较清晰，在各工程中均有广泛的应用[2-7]，因此，本项目采用该法对涉铁桥梁进行安全性评估。

对于具有潜在危险性的作业条件，一般认为影响危险性的主要因素有3个：（1）发生事故或危险事件的可能性；（2）暴露于这种危险环境的情况；（3）事故一旦发生可能产生的后果。用公式（1）来表示：

2.1基本程序

首先，对初始风险进行识别，形成风险源清单表。其次，对初始风险进行评价，对各个风险因素评价其发生的概率和后果等级，并最终确定出初始风险等级。再次，依据风险评价结果和风险接受准则，制定相应的防控方案和措施。最后，对风险进行再评估，提出残留风险等级。

2.2初始风险因素

通过分析，本项目的重大危险源主要有桩基成孔、承台基坑施工、梁体施工、运营铁路、临近营业线超重吊装及安装拆卸、拆除施工等的自身风险及上跨既有城市道路等交叉点的环境风险。结合本工程设计过程中所确定的设计方案、采取的措施、施工方法等因素，本工程方案设计阶段各风险因素如表1所示。根据本工程地质情况、设计情况及风险因素表，本工程风险清单如表2所示。根据施工风险因素核对表和风险清单表，确定本工程的初始风险等级如表3所示。

2.3残余风险评估

通过对本工程地质情况、设计情况及采取的工程措施的分析，列举了本工程可能存在的风险源，通过采取相应的对策措施，并根据《铁路建设工程风险管理技术规范》（Q/CR9006-2014）中规定的风险接受准则，在采取相应对策措施后，本工程可能存在的风险的残余风险等级达到低度或中度，如表4所示，说明本工程实施中的风险因子已达到可接受的水平，对铁路桥梁安全影响可控。

在地基上进行开挖、填埋或钻孔施工会引起相邻已建建筑物较大的附加沉降及不均匀沉降、土体水平位移、桩侧负摩阻力等一系列岩土工程问题。桥墩基础施工也会不可避免地干扰附近地层原有的平衡状态，引起附近地层应力重分布和变形，构成对周边既有结构和设施的附加荷载，使其发生附加变形。为了保证铁路的安全，以下针对涉铁桥梁方案进行岩土分析，分析本项目施工期间对铁路的影响及桥梁投入运营后对铁路的影响。

3安全定量评估分析

3.1涉铁工程限界分析

本工程以桥梁形式上跨铁路，采用两幅并行上跨铁路方案，左、右幅桥梁梁底距离轨顶最小值为9.3m，满足铁路设计技术标准要求。参考《建筑基坑支护工程技术规程》

（DBJ/T15-20-97）中对一般地基的扰动区划分界定，一般来讲，基坑深度1倍范围属受扰动区域、2倍范围属受扰动较小区域、3倍范围为基本不受扰动区域，其划分如图1所示。涉铁桥梁施工时，铁路股道中心线距离承台基坑25m，基坑开挖深度为3.4m，铁路路基位于Ⅲ区基本不受扰区。但实际影响大小取决于基坑卸载量，因此，应结合数值分析结果综合分析。

3.2桥梁临近营业线施工岩土数值分析

3.2.1模型建立

本次采用大型有限元程序midasGTSNX分析涉铁桥梁施工对铁路营业线的影响。计算过程中，土体应力应变的本构理论采用Mohr-Coulomb弹塑性模型，其余部件如桥桩基础和承台均采用线弹性模型。另外，各种结构物与土体竖直面采用surface-tosur-face-contact，用硬接触规定其法相约束行为、用罚函数规定其切向行为，水平接触面由于位移协调采用tie约束规定其行为。对该桥梁进行建模分析，结合施工顺序，评估其施工过程中铁路营业线水平向和垂直向位移变化。计算分以下6个步骤进行：（1）施加重力，初始场地应力平衡；（2）既有铁路运营分析；（3）位移清零；（4）涉铁桥梁桩基施工；（5）涉铁桥梁墩台施工；（6）涉铁桥梁主梁施工。各施工步骤图如图2所示。

3.2.2计算结果分析

既有铁路共有单股道，股道中心距桥梁1和2号墩边缘分别为11.28m和15.87m，

通过有限元数值计算分析，涉铁桥梁施工中引起铁路路基最大附加沉降为2.041mm，最大附加水平位移0.177mm，均小于4mm，满足规范要求。

4 结论

根据设计文件及相关规范，采用LEC定性评估及midas定量计算分析该工程对铁路运行安全的影响，得到主要结论如下。

（1）通过对初始风险进行识别，形成风险源清单，对各个风险因素评价其发生的概率和后果等级，确定出初始风险等级，制定相应的防控方案和措施后，残留风险等级符合要求。

（2）通过有限元数值计算分析，涉铁桥梁施工中引起铁路路基最大附加沉降2.041mm，最大附加水平位移0.17mm，均小于4mm，满足规范要求。

综上所述，涉铁桥梁工程施工及运营会对铁路路基产生一定影响。在考虑其影响后，铁路路基沉降、位移等计算结果满足规范要求，涉铁桥梁建设方案总体可行；建议根据对涉铁桥梁的设计、施工方案等进行修改、完善，以进一步减小对铁路的影响。

参考文献

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