黄河铁路大桥跨越京广线既有线施工风险研究

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【摘要】本文根据A公司实施郑焦城际铁路暨京广改线黄河桥项目跨京广改线工程施工实践，运用风险管理的理论、方法和技术，探索研究出与具有'急、难、险'特点工程项目的施工风险管理模式，丰富了桥梁施工风险管理理论。

【关键词】跨越京广线既有线；施工安全风险；识别；分析；评价

项目风险评估和风险管理技术是近几年发展起来的管理技术，它综合了经济学、管理学、行为科学、运筹学、概率计算、计算机科学、系统论、控制论等多学科知识，在现代工程技术的基础上发展起来的交叉学科，它既涉及一些数理概念，又涉及大量的非数理的文理观点，形成了对项目风险事态评估、预测、监控和管理的综合体系。是在桥梁工程建设方面，我国正在逐步尝试桥梁规划、设计阶段的风险评估和风险管理研究，对于桥梁施工过程的风险评估和管理问题，由于施工过程中受各种复杂条件影响，需要考虑评估桥梁的动态变化过程，难度很大，相关研究成果更是鲜见报道。

铁路既有线桥梁施工项目既要保证工程施工安全顺利进行，又要确保铁路行车万无一失，安全风险很大，稍有不慎，就会造成重大事故。桥梁既有线施工复杂多边，涉及到施工准备期，钻孔桩施工，承台施工，墩身施工，桥面施工，施工环境影响及人员职业安全等各个方面，潜在的重大风险隐患大量存在，一旦发生事故，极有可能会影响京广大动脉的营运，不但会导致重大经济损失和人员伤亡，而且还造成其他间接的影响甚至恶劣的社会影响。本文根据A公司实施郑焦城际铁路暨京广改线黄河桥项目跨京广改线工程施工实践，运用风险管理的理论、方法和技术，探索研究出与具有'急、难、险'特点工程项目的施工风险管理模式，丰富了桥梁施工风险管理理论。

1. 郑焦城际跨京广既有线施工安全风险识别

1.1项目介绍。

新建郑州黄河大桥为郑州至焦作客运专线铁路暨改建京广铁路跨越黄河的公用桥梁，为四线铁路特大型桥梁。大桥位于黄河大景观区东北侧，黄河下游河道的最上端，距既有京广铁路郑州黄河大桥下游110～190m 处，线路走向与既有京广线夹角约2°。主桥上部结构大跨度为钢梁，采用顶推法施工，采用四线合建形式，引桥部分郑焦线与京广线分行。郑焦线与京广改线新建黄河大桥引桥采用3跨（40+64+40）m连续梁桥式并行跨京广铁路。新建桥位处既有京广线上下行线间距为6.27m，具有既有线施工中工期任务紧（急）、施工难度高（难）、安全隐患大（险）的显著特点，对施工过程中的安全、质量、进度和文明施工等各施工要素的控制要求很高。

1.2风险初步识别。

（1）在风险管理理论的发展过程中出现了多种风险识别方法，可以采用的方法有流程图法、德尔菲法、头脑风暴法、风险分析问讯法、核对表法等。但每中方法都存在缺陷和不足，实际应用中还存在大量的问题，风险识别过程必须综合几种方法。从项目风险管理目标出发，通过风险调查和信息分析，专家咨询和实验论证等手段，在对项目开展的过程进行多维分解，认识项目风险，建立项目风险清单。本文主要采用德尔菲法、工作分解结构法和流程图法，并结合以前类似项目的经验和教训进行风险识别。项目风险的识别离不开与项目有关的信息，其识别依据包括：工程项目的概况，资源原材料和公用设施条件，桥址的水文、气象和工程地质条件，对临近环境的可能影响评估，各种合同和有关批文等条件，工程项目的设计方案，工程项目实施计划和进度要求，资金来源和筹措方案，工程项目管理组织机构，同类工程项目的经验及数据等。

（2）风险因素指引起或促使风险发生的条件以及风险事故发生时，致使损失增加或扩大的条件。风险因素按不同的分类标准有不同的分类方法。针对郑焦城际铁路黄河桥跨京广特大桥工程项目，可通过流程图法、德尔菲法、工作分解结构法对风险因素进行识别，制作项目风险清单，确定风险因素。首先进行项目WBS结构分解。根据该跨线铁路桥工程项目实际，为更好的识别和控制项目风险，在项目中标后，在风险管理专家的指导下，项目部成立了项目风险管理小组。其次风险管理小组成立后，首先通过现场考察，并用工作分解结构法（WBS）对本桥梁建设项目进行了分解。其次进行初步识别。从工作分解结构图中可以看出，该桥分为施工准备、钻孔桩施工、 承台施工、墩身施工、防护棚施工、现浇梁施工、项目收尾七个施工阶段。然后，项目风险管理小组召开会议，采用头脑风暴法，针对每个施工阶段，参考收以往集和整理的类似项目施工过程中的经验和教训，运用流程图法对既有线施工风险进行识别，初步拟定了项目风险因素核查表。最后采用WBS法对风险归类。工程项目的庞大复杂及风险的多样性使得对项目风险的分类变得必不可少，风险管理小组根据桥梁工程的特点及本项目风险因素核查表，从人员、机械、材料、施工、设计、环境、管理等方面，将既有线施工风险共分为七大类，分别是技术风险、施工风险、管理风险、人员风险、材料风险、机械风险、自然环境风险，然后再将每一个风险因素进行归类，形成了本项目的风险因素初步核查表。

2. 郑焦城际跨京广既有线施工安全风险分析

为了保证既有线施工的特有风险因素不被遗漏和忽略，将不存在的风险删除。项目风险管理小组将初步形成的风险因素核查表、项目的相关资料发给专家组成员，请他们根据自己的经验和判断进行风险分析和评价，结合项目的背景和情况对上述风险进行初步的定性分析，确定每一种风险因素发生的可能性以及对项目施工安全的负面影响及其大小、可能性。本项目为施工实践，下面主要分析其施工风险。

2.1施工风险。

针对本既有线桥梁施工特点而言，经过项目风险管理小组的反复论证和讨论，主要对施工中安全风险因素影响较大的风险源点进行分析，如承台基坑施工的防护，菱形挂蓝的不稳定因素，防护棚的施工风险，0#块及管桩支架的风险，现浇梁施工的危险因素几个方面。

（1）承台基坑施工的防护。

本桥承台为两级承台，一级承台尺寸为14.5m×10.5m×3m，二级承台尺寸为11m×6.6m×1.5m。根据现场地形地况，为了满足施工条件，承台基坑开挖的尺寸大约为长16.5m×12.5m×5.5m。按照桥梁施工规范规定，基坑深度超过5米，为深大基坑，安全风险较大，需编制详细的施工方案，采取一定的安全防护措施。该桥址位于黄河滩内，地下水系丰富，基坑为渗水的土质基底，需采取相应的排水设施。该基坑距铁路运营线路不足两米，为防止既有线路基下陷，需在在承台四周插打锁口钢管桩，并设立纵横向连接系及横撑，确保保证承台开挖过程中，既有京广线路基的稳定。结合工程特点，在基坑施工中，对既有线路安全造成影响的主要有以下几种结果：一是可能引起京广既有线路路基下陷，二是对地下电缆造成损害，三是对地上架空电线线路造成损害，四是对运营列车造成损害。

（2）菱形挂蓝的不稳定因素。

首先在挂蓝设计中，要确保挂蓝的结构受力安全，并进行荷载试验。但是在施工过程中由于施工条件和人为因素的限制，挂蓝安全事故仍时有发生。为避免菱形挂蓝施工过程中发生倾覆给京广既有线路运行带来影响，需要对挂蓝的不稳定因素进行识别和重点监控。根据挂蓝施工的主要步骤，只要有“挂蓝在浇注过程中事故、挂蓝在行走过程中事故和挂蓝在拆除过程中事故”三个方面。根据本桥特点，挂蓝的不稳定因素主要有：一是挂蓝后锚固系统、支点、斜拉带、钢板吊带、精轧螺纹钢等主要受力点是否损伤。二是挂蓝试压风险。

（3）防护棚的施工风险。

在运营铁路上方搭设防护棚架的主要作用是防止设备侵限，高处坠物落入既有线，钢筋落入既有线造成线路部分区段短路。防护棚顶覆盖范围为63.7m×20.8m，棚顶距离铁路轨顶净高最低为8.373m，防护棚立柱中心线跨距为20m。防护棚结构自上而下分为顶棚、立柱顶分配梁、立柱、连接系、斜撑、基础。防护棚施工时人员设备需在既有运营线路临近或在其范围内施工，大型机械设备侵限、铁路设备受损、人员事故、影响铁路运输正常秩序等风险发生的机率很大。

（4）0#块及管桩支架的风险。

由于距离既有线运营铁路仅有1米多的距离，0#块及管桩支架施工风险很大。根据0#块施工的过程，结合风险管理的要求，0#块及管桩支架风险因素可以从三个方面进行分析：一是0#块垮塌的风险。0#块及管桩支架垮塌的原因主要有基础失稳、材料受力达不到设计要求、不按照图纸和规范施工等；二是机械和设备侵限的风险。主要有轮胎吊机、管桩、分配梁等设备的侵限等；三是高空坠落物的风险。主要有钢筋、小型设备、混凝土、施工垃圾等物体的坠落等方面。0#块及钢管桩支架施工对于既有线正常运营的风险很大，是我们在本桥及铁路既有线施工中需要关注的重点。

（5）现浇梁施工的危险因素。

现浇梁施工中的危险因素蕴含在施工的每一个施工工序中，对于既有线施工来说，由于现浇梁施工位于运营线路的上方，施工时列车不减速不停车，施工不能对运营线路造成丝毫的影响，必须保证施工的安全。通过对每个施工工序进行风险识别，其风险因素主要有：一是施工过程中，桥面物品坠落至桥下，造成桥下人员、车辆通行或正常工作的事故隐患。二是预应力锚具碎裂、夹片锚夹片弹出伤人或击打运营列车。三是底板在预应力张拉过程中崩裂，底板混凝土坠落在防护棚上，超出防护棚设计承受量而击穿防护棚，造成防护棚防护失效。

2.2设计风险。

根据工程特点和施工情况分析，施工中设计风险影响较大的主要有以下几个方面，如0#块现浇支架不均匀沉降等原因造成垮塌，现浇梁结构受力的复杂性认识不足造成梁体垮塌，防护棚设计不合理致使防护能力不足，挂蓝设计结构和构造不合理致使挂蓝在浇筑混凝土时达到承载极限垮塌，承台外观尺寸不合理致使施工风险增大等。

2.3管理风险。

本跨越既有线桥梁结构复杂，工序繁多，施工管理难度很大。并且临近或在既有线内施工，要搭设防护棚等防护措施，更是增加了施工特别是项目管理的难度。根据项目实际和目前的管理水平，管理风险主要体现在项目管理不规范、沟通渠道不畅通、组织机构不健全、规章制度不完善等方面的风险。

2.4人员风险。

施工人员是工程建设的主力军，也是决定力量，项目的成败和风险的大小与施工人员的能力、素质、水平、经验等方面密切相关。因此，人员风险因素也是项目安全风险控制的一个重要方面。人员风险体现在素质低下、频繁流动、配备力量不足结构不合理等方面。

2.5材料风险。

材料是桥梁施工中最重要的资源，它构成了工程的施工主体，材料风险的控制也是跨越既有线桥梁施工风险控制的重要方面。根据桥梁施工的特点，材料方面的风险有钢筋笼施工、材料机具等高空物体坠落、现场杂物侵入等方面的风险。

2.6机械风险。

由于机械设备原因引起的既有线安全事故是十分常见和普遍的，在本跨越既有线桥梁施工中，要使用到大量的施工机械，如吊机、挖掘机、汽车钻机、混凝土泵车、震动打桩锤等。由于本跨越既有线桥梁施工中大型设备过多，大大增加了施工的管理难度，也增加了既有线安全风险控制的难度。

2.7环境风险。

本桥所在地区属中温带干旱、半干旱气候区。以寒冷干燥，大陆型气候为特征。昼夜温差变化较大，表现为降水量少，蒸发量大，空气干燥，春秋季节多风，夏季短促而炎热，冬季漫长而寒冷。全年极端最低气温-22℃，极端最高气温44℃；年内降雨量集中，多在夏季6、7、8三月；风向季节性变化明显，多飓风，冬春季主导风为东北风和西北风，最大风速为20m/s。夏秋季多西南风、东北风，最大风速为19m/s。因此，需考虑飓风、暴雨雷电、夜间施工光线、地质水文等对既有线桥梁施工带来的影响。

3. 郑焦城际跨京广既有线施工安全风险评价

上节对郑焦城际跨京广既有线施工安全风险进行系统的总结、归纳、分类、识别，找出了影响既有线施工安全的风险因素，共7大类33项风险因素，并制定了风险识别表。下面借助模糊综合评判法这个分析工具，首先对各风险因素进行专家打分，结合调查分析，以获得影响项目的重要安全风险因素，建立风险评价指标体系。进而利用模糊综合评价原理，对项目的风险进行量化，结合本既有线施工项目情况，对整体风险或某类风险做出综合评价。