公路工程支架現澆箱梁的施工及其安全風險分析

蔡吉宗

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

公路工程是各級政府優先發展的重要基礎設施，不僅能夠助力當地經濟實力的提升，也給人們的生產生活帶來了極大便利[1]。為了在特殊地形條件（如溝壑、水灘等）下延長公路的通行里程，需要架設橋梁[2]。公路橋梁施工技術復雜，一方面需要保證承力性能不因為建筑結構形式的改變而受到影響，另一方面需要契合當地特殊的地理環境特點[3]。

近年來，支架現澆箱梁在公路工程建設中獲得了越來越多的應用[4]。這種橋梁多數采用鋼管支架貝雷梁等作為支架方式，在貝雷梁的上部采用滿堂碗扣支架，結合澆筑箱梁結構組成橋梁的主體，具有承力性能突出、抗風壓載荷強度大、使用壽命長等特點[5]。劉熙結合中外公路工程建設實例，調研了支架現澆箱梁在工程項目中的應用情況[6]；張志強研究了滿堂支架現澆箱梁在高速公路施工中的應用[7]；張林鵬等人研究了支架現澆箱梁施工中提升預應力的關鍵步驟，通過工程實例論證了這種橋梁的高結構強度[8]；黃龍研究了改進公路工程支架現澆箱梁施工工藝技術，通過優化施工流程使該種橋梁的建設工期大幅縮短[9]?？偨Y以上學者的研究成果可以發現，雖然當前關于該種橋梁施工技術的研究成果較多，但是很少結合施工風險評估進行綜合考慮。也就是說，開展公路橋梁施工技術研究，一定要兼顧評估其安全風險，這是提升建筑科學技術的重要內容[10]。本文結合特殊地理環境中的工程項目建設實際，研究支架現澆箱梁的施工技術，并進行施工安全風險分析，為支架現澆箱梁工程應用的順利實施提供理論支撐與借鑒。

1 工程概況

1.1 基本情況

選擇昆（明）楚（雄）高速公路項目某標段（K84+950～K97+537.501）內支架現澆箱梁作為本文的研究對象。該公路工程項目主線路起于云南昆明，止于楚雄；其中，被本文選作研究對象的標段為橋梁密集區，線路全長12.612km，設有橋梁8座、總長約1280.6m。橋梁多數采用支架現澆箱梁形式結合當地自然地質特點設計并建造，為研究該類型橋梁的施工技術與安全風險評估提供了很好的樣本。

1.2 環境特點

所選標段內公路穿行于復雜的地理環境中，很多溝壑或者涉水處需要修建支架現澆箱梁，施工技術難度大、安全風險隱患多。

（1）水文地質條件復雜。地表水系較發育，多呈樹枝狀展布，屬于金沙江和紅河水系。多處河面寬度達6m以上，水深達0.5m左右，流速超0.4m/s。此外，線路途經段內還有多條溪流及上述河流之支流，且沿線沖溝發育，沖溝內多有地表水徑流。上述河流及溪流、沖溝等的流量和水位受季節影響較明顯，雨季時，由于河流、沖溝兩側山體匯水面積較大，會形成短時洪水?？傊?，復雜水文地質造成橋梁建設環境惡劣，增加了施工的技術難度和安全風險。

（2）氣象條件復雜多變。該標段地處北亞熱帶季風氣候區，冬季干旱少雨、夏秋多雨濕潤，年降雨量充沛（平均898.9mm）。整個工程項目建設周期長，密集降雨給其中的關鍵工序，如砼澆筑、鋼筋綁扎、地基夯實等帶來了不良影響。為了不延誤工期，亟需探索能夠應對復雜氣候的橋梁建設措施。

2 施工流程及注意事項

2.1 施工流程

鑒于本項目所處地理環境復雜，水文地質和氣候條件等給施工帶來了較大難度和安全風險，加上橋梁工程量大、需要參與的施工隊伍多，為此，根據“嚴格控制沉降、減少上部結構變形、保證受力均衡與持久、提高結構整體剛度”的原則，制定了公路支架現澆箱梁施工施工流程，見圖1所示。

圖1 公路支架現澆箱梁施工流程

2.2 施工注意事項

（1）做好扣式滿堂支架搭設工作，這樣才能給施工提供一個穩定的基礎。支架搭設工序見圖2所示。

圖2 支架搭設工序

在圖2中，采用反向反饋的思想，當各方格的規則性不符合技術指標要求時，返回繼續調整基準的平整度和垂直度，直至規整性合格之后再進行架體搭設。

（2）做好支架的預壓與觀測工作，基于觀測數據進行支架預拱度設計。進行支架加載前觀測時，合理選擇觀測點，一般在支座中心點沿左右向均勻間距選擇，依據觀測數據計算模板標高，結合基礎沉降與變形情況進行壓載，壓載后繼續進行觀測，直到連續兩天頂壓且支架沉降不超過2.5mm為止再進行卸載，從而為預拱度設置提供符合要求的穩定計算平臺。

3 施工技術分析

3.1 樁基礎的施工

樁基礎施工是整個橋梁工程建設的重點控制工序，需要進行靜態力學分析，確保承力性能完全符合設計要求?；A施工時，基坑開挖采取人工/機械挖掘與松動爆破相結合的方式，巖層部分以下以爆破為主，開挖坡度隨地質情況的變化而動態調整；基坑內采用鉆孔灌注樁為主要承力部件，采用旋轉鉆+沖擊鉆成孔工藝，泥漿護壁，長鋼筋籠下放后采用導管法進行混凝土灌注。此外，本工程多處穿越深淺不一的河流，河流內部的橋梁樁基采用筑島及鋼板樁圍堰法進行施工，之后對成型樁基進行塊石拋填防護。

3.2 承臺的施工

不同于多數陸地公路工程橋梁施工，本項目公路穿越多處復雜且富水巖土體。為了保持穩固，除了需要采用大體積承臺外，還必須考慮到地下水位較高時的施工技術。這種復雜承臺施工的基本工序安排如圖3所示。

圖3 承臺施工關鍵技術工序

圖3中，陸地施工時承臺混凝土澆筑采用常規方法進行，地下水位較高時需采用鋼筋混凝土套箱配合施工。

3.3 水中墩臺的施工

本項目中橋梁墩臺采用分結構多技術工藝制作而成，具體施工技術如表1所示。

表1 墩臺制作工藝

3.4 上部結構的施工

考慮到本項目中橋梁多位于橫向風勢較強的區域，且所處地理環境相對復雜，所以，對于橋梁上部結構施工多采用最有利于提升結構穩定性的工藝進行。蓋梁采用鋼棒法施工，包括分支架搭設、鋼筋和模板施工、砼澆筑和養生三個關鍵工序；現澆箱梁施工時，滿堂式支架選用Q345疊合Q235鋼材并采用新型盤扣式支撐系統作為主架構，選擇Ф180mm鉬鉻合金作為穿芯鋼棒梁的主要受力構件，采用主龍骨+次龍骨+竹膠板的結構作為內箱梁模板。

4 安全風險分析

4.1 風險辨識

為了有效統計本項目支架現澆箱梁建設過程中有可能引發施工安全的風險因素，項目部組織技術骨干和施工一線人員開展“頭腦風暴”活動，從人員、機械、材料、工序、技法、環境等多角度對致險因子進行分析，結果如圖4所示。

圖4 施工致險因子分析結果

4.2 風險評估

對于辨識所得的施工致險因子，結合工程項目的推進，采用LEC方法進行定量迭代評估。

（1）對事故發生可能性和事故后果嚴重程度建立量化評分標準，如表2所示。

表2 風險程度劃分標準

（2）根據表2所示的風險等級，對所有致險因子進行LEC打分并計算最終的總分值（總分值=L×E×C），依據風險總分值進行風險等級劃分，最終結果如表3所示。

表3 風險等級評估結果

4.3 防控措施

（1）建立科學分級風險防控體系。針對辨識出的致險因子，必須要進行準確的評估與打分，依據分值劃分為不同的等級，從而有差別地制定應急預案，確保各項措施有較強的針對性，同時避免避險資源的浪費。

（2）構建風險動態監控制度。隨著工程項目的推進，識別出的致險因子在動態變化，工程項目部需要積極深入施工一線，對當前風險變化情況進行充分調研，根據當前狀態調整致險因子的風險等級，改進風險防控措施，實現對風險的動態管控，提升風險管控效果。

5 結束語

隨著支架現澆箱梁在公路工程項目中的推廣應用，需要根據工程所在地的地理環境并圍繞項目建設目標科學合理地制定施工方案。本文通過在昆楚高速公路項目中探索支架現澆箱梁的施工技術方案與風險防控措施，為類似項目的實施提供了可參考的樣本。在后續的研究中，應該進一步研究提高現澆箱梁承力穩定性的方法，同時建立完善的施工安全風險防控體系，通過施工技術的進步減少施工風險的發生，通過合理規劃施工防控風險的投入，實現資源向施工技術上聚焦，最終完成技術升級與風險防控雙重目標的順利實現。