大跨度连续钢桁梁公轨两用桥施工安全风险评价研究.pdf

76第3 8 卷2023年第8 期CONSTRUCTiONSAFETY桥梁与隧道二建筑容全大跨度连续钢桁梁公轨两用桥施工安全风险评价研究王妍蒙张毅毅朱宝明？文刘希2王旭东1赵炳震3（1 西安建筑科技大学资源工程学院，陕西西安7 1 0 0 5 5；2.陕西建工机械施工集团有限公司，陕西西安710032;3.陕西建工控股集团有限公司，陕西西安710003)摘要：随着桥梁建设数量的增加，大跨度复杂钢结构桥梁的施工风险逐步受到广泛的关注和重视。为进一步研究大跨度连续钢结构桥梁施工中所存在的风险，以西安市地铁1 0 号线一期二标段的公轨合建段跨渭河大桥工程为例，采用基于改进LEC法识别分析了安装桥梁钢结构构件时施工过程中所存在的危险源。结果表明重大危险源主要集中在构件的吊装作业过程中，高危占比达6 2.5%，其次是顶推作业和支架搭设作业，然后是用电作业、高处作业和水上作业，最后是焊接作业，并根据危险源提出了相关的风险管控措施，为实际项目的安全施工提供科学合理的理论依据。关键词：改进LEC法；风险评估；危险源辨识；钢桁梁桥中图分类号：X947文献标志码：A0引言随着现代化进程的加快，我国桥梁工程发展突飞猛进，桥梁联长与跨度一再突破极限，跨江跨海大桥的建设数量不断增多。与此同时，为探明大跨度桥梁在施工过程中的重大风险因素，减少相关事故的发生，保障施工人员的生命财产安全，其施工风险的安全评价和研究逐渐受到国内外广大学者们的重视。2 0 2 3年,Simoncelli等 1 综合考虑腐蚀现象，量化并讨论了对钢桁梁桥的安全评估；2 0 2 2年,ZHU等 2 创新性地提出了一种基于DTs-RF的预应力钢结构安全影响因素分析法，对结构的安全判断提供依据；2 0 2 2 年，黄荣洲 3 介绍了大跨度连续梁桥的主要施工工艺，并采取了一系列风险防控措施保证项目安全、经济、高效地完成；2 0 2 1 年，王巍等 4 探讨了在复杂刚构桥施工过程中的相关力学及技术问题及其对结构安全的影响；2 0 2 1 年，胡频等 5 构建起基于改进人为因素分析及分类系统与贝叶斯网络的施工安全评价体系；2 0 1 8 年，朱小林等 6 分析大跨度钢连桥简易滑移施工中的主要危险源;2 0 1 4年，罗立胜等 7 引入可靠度调整系数对目标钢结构构件进行安全性评定;2 0 1 1 年，罗尧治等 8 提出了适用于大跨度空间结构的预警评估指标体系。然而，就针对于大跨度连续钢桁梁结构桥的整个施工过程和阶段来说，研究的全面性相对缺乏，没有综合考虑各类作业活动的危险源。本文基于改进的作业条件危险性评价法（LEC)并依托实际工程,对大跨度钢结构桥梁施工安装时的重大危险源进行识别分析，对施工过程中的各作业活动划分风险等级和综合评价，并对危险源的管控提出一系列举措，为指导实际项目的安全施工提供有力保障。1工程概况西安市地铁十号线跨渭河大桥项目为大跨度连续钢桁梁桥公轨双层合建段工程，创新性地采用步履机与滑块相结合的新型顶推工艺进行施工,共设九孔一联，主跨径长达1 41 2 m，工程概况图如图1所示，钢构件主要分为主桁上下弦杆、桥面板、腹图1工程概况图作者简介：王妍蒙，1 9 9 9 年生，女，硕士研究生，研究方向为钢结构领域安全风险评价。E-mail：w a n g y a n me n g 1 0 0 3 1 6 3.c o m77王妍蒙，等梁公轨两用桥施工安全风险评价研究车钢杯杆、加劲拱、桥面横联等，全桥用钢量高达6 0 0 0 t，施工过程存在较大的风险隐患。2施工风险评估及危险源分析2.1LEC安全评价法LEC评价法是由美国安全专家GrahamKJ和Kinney GF9提出的用于评价操作人员在具有潜在危险性环境中作业时的危险性、危害性的方法。其采用与系统风险率相关的3种因素指标值之积来评价系统中人员伤亡的风险大小：发生事故或危险事件的可能性L;暴露于危险环境的频繁程度E；事故一旦发生可能产生的后果C;风险分值为D,其三者关系如式（1）所示：D=LXExC(1)由式（1)可知,D值的大小与风险程度成正比，D值越大说明其系统危险性越大，当评估达到一定临界值时需采取相关措施进行隐患排查、安全防控，尽可能地将事故或危险的发生概率降至最低。2.2量化分值标准量化标准是分析的首要条件，通过L、E、C 以及D值进行可能性分值的预估，有效直观地识别出重大危险源，从而达到工程中风险控制的总目标。事故或危险事件发生可能性L的分值见表1；关于暴露于潜在危险环境频繁程度E的分值见表2；发生事故或危险事件的可能结果C的分值见表3；危险性D的分值见表4。表1事故或危险事件发生可能性L的分值等级分值事故或危险情况发生可能性110.0完全会被预料到26.0有较大可能发生33.0不经常，但可能发生41.0完全意外，极少可能发生50.5可以设想，但高度不可能发生60.1实际上不可能发生表2暴露于潜在危险环境频繁程度E的分值等级分值暴露于危险环境的频繁程度110.0连续在危险环境中暴露26.0每日工作时间内暴露33.0每周一次或偶然暴露42.0每月一次暴露51.0每年几次暴露60.5非常罕见暴露表3发生事故或危险事件的可能结果C的分值等级分值可能结果110010人以上死亡24039人死亡31512人死亡47严重53重大、致残61引人注目表4危险性D的分值等级分值风险等级危险程度1320五级极高危险2161 320四级高度危险371 160三级显著危险420 70二级一般危险520一级稍有危险同样的，在采用专家问卷调查时综合考虑各位专家的职业资质、工作年限、项目职位和学历职称四方面的因素，建立专家可信度；分级表，如表5所示。表5专家可信度分级等级I级级级IV级国家注册一级建造师；从事专业工作不少于1 0 年；满足I级标准满足I级标准满足I级标准标准项目总工或项目经理；的3项条件的2 项条件的1 项条件研究生学历1.00.90.80.678第3 8 卷2023年第8 期CONSTRUICTiONSAFETY二程桥梁与隧道建筑安全基于专家可信度修正后的L、E、C 项取值按照式(2)1 0 进行计算。LIE,C.7L2E2C2L,E,C=1,2,LLECn(2)式中：n为专家人数，1,2，,为权向量W。专家的组内权重；计算公式如式（3）所示。(3)i1+W2+.+n通过查阅相关文献并由专家经验可知，当D值低于2 0 分时表明现场危险性较低，能够普遍被人们接受，属于低风险施工；当D值在2 0 1 6 0分时可能存在一般危险源，需要工作人员和管理人员时刻注意，事故发生范围较小，属于中风险施工；当D值高于1 6 0 分时存在重大危险源，工人工作环境和发生事故危险的可能性显著提高，危险程度增加，风险等级高达四级、五级，应立即提出整改方案并及时采取相关安全措施，属于高风险施工。2.3危险源识别在实际大跨度连续钢桁梁桥安装施工过程中主要涉及七大危险作业：起重吊装作业、用电作业、高处作业、焊接作业、水上作业、支架搭设作业、钢桁梁顶推作业等。在进行项目安全评估前，首先通过实际调研，根据施工现场所发现的问题和各个环节设备工艺所存在的缺陷梳理出可能导致危险发生的事件，将钢桁梁顶推安装施工过程中所存在的89个危险源汇总于表6。表6 铁钢梁安装施工危险源清单序号作业活动危险源可能导致的事故1大型吊装作业无方案A1起重伤害2大型吊装作业方案未经审批A2起重伤害3大型吊装作业未填写吊装令A3起重伤害4大型吊装作业前，人员未进行安全技术交底A4起重伤害5起重吊机由无安装资质的队伍安装和拆除As起重伤害6起重机未取得准用证A6起重伤害7吊机操作人员无证上岗A7起重伤害8吊机指挥人员无证上岗A起重伤害9起重吊装区域无警戒标志或警戒区域过小A。起重伤害10起重吊装人员无安全立足点A10起重伤害11吊装作业前未将不安全因素清除或采取有效保护措施A11起重伤害起重吊装12吊点位置与设计或方案不符A12起重伤害作业A13被吊物吊重情况不明A13起重伤害14起吊钢丝绳选用不当A14起重伤害15钢丝绳磨损或断丝超标A15起重伤害16吊物棱角处与钢丝绳之间未加衬垫A16起重伤害17起重吊臂下违章作业A17起重伤害18吊装支点承载不牢固A18起重伤害19吊装作业无专人指挥A19起重伤害20吊装作业指挥信号不明确A20起重伤害21大型起重吊装作业时无专人监护A21起重伤害22大跨度龙门吊两边支腿走行不一致A22机械倾覆23龙门吊支腿两侧轨道标高不一致A23机械倾覆79王妍蒙，等公轨两用桥施工安全风险评价研究续表6-1序号作业活动危险源可能导致的事故24吊机钢丝磨损超标未更换A24起重伤害25吊机站位不当A25起重伤害26吊机吊距不当A26起重伤害27吊重超载A27起重伤害28起重吊装吊装时人员站位不当、旋转半径内站人、吊物下有人员经过或者停留A28起重伤害作业A29吊装时斜拉硬拽A29起重伤害30吊物上站人或有其他浮置物A30起重伤害31零碎材料或工具吊装时无容器A31起重伤害32起吊危险物品无专用吊篮A32起重伤害33操作人员未经过培训和无电工操作证B1设备、人员伤害34同一供电系统中，零地线混接B2触电35施工用电不符合三级配电两级保护B3设备损坏、触电36使用不满足规范要求的配电箱B4设备损坏、触电37用电设备未执行“一机、一闸、一漏、一箱”Bs触电38配电箱无门无锁或门锁损坏、无防雨措施B。触电、火灾39电作业未按规定穿戴绝缘防护用品B，触电40停电检修未挂警示牌和无人监护B：触电41线路过道无保护措施B。用电触电42作业B配电箱接线混乱B10触电43门式或塔式起重机与外电线路的安全距离不符合规定Bll触电44自备发电机不按制度操作B12设备损坏、触电45自备发电机和外电之间无连锁装置B13触电、火灾46消防通道不畅通B14触电、火灾47绝缘和接地保护损坏B15触电、火灾48无警示标志和遮栏B16触电49中小型施工机械安装后未经验收使用B17机械伤害50中小型施工机械安装后未按规定做接零或接地保护B18机械伤害51高处作业未戴安全带C高处坠落52高处作业上抛下掷C2物体打击53高处作业前施工人员未进行安全教育C3高处坠落54高处作业无防护栏杆或栏杆破损C4高处坠落55物料堆放不稳固Cs物体打击高处56直爬梯无防护笼C。高处坠落作业C57悬空作业未设置防护栏网或其它防护设施C高处坠落58高处作业无安全走道Cs高处坠落59使用不符合规定和要求的脚手板C。高处坠落60高处作业时脚手板未绑扎牢固C10高处坠落、物体打击61高处作业脚手板有探头板Cu高处坠落、物体打击80CONSTRUCTiONSAFETY第3 8 卷工程2023年第8 期桥梁与隧道二建筑容全续表6-2序号作业活动危险源可能导致的事故62无特种作业操作证进行焊接作业D，火灾、爆炸63气瓶压力表失效或损坏D2火灾、爆炸64可燃气瓶未安装防回火发生器D3火灾、爆炸65氧气、可燃气气管老化未更换D4火灾、爆炸66氧气、可燃气管接头未用夹具夹牢D，火灾、爆炸焊接67氧气、可燃气管接头用铅丝绑扎D。火灾、爆炸作业D68电焊工在电焊过程中不戴防护面罩D，其他伤害69电焊工在焊接过程中不穿戴个人防护用品D：其他伤害70氧气瓶与乙炔气瓶放置不足5 mD。火灾、爆炸71动火点距离气瓶不足1 0 mD10o火灾、爆炸72消防设施的失灵、失效D1火灾73水上作业人员未进行安全技术交底E，机械设备、人员伤害74水上平台、车舶周围未设置带绳索救生圈E2溺水75水上平台夜间无警示灯E，溺水、撞车76水上平台四周无防护栏杆E4溺水77作业人员未穿戴救生衣E，溺水水上78未按规定配足救生设备E。溺水作业E79未按规定配足消防设备或配置不合理E，火灾80作业平台无防护措施E。溺水81车舶锚泊时无专人值守E。机械伤害、其他伤害82车舶行驶时无专人膝望E10机械伤害、溺水83车舶锚泊未显示相应的信号灯E机械伤害、溺水84支架搭设设计缺陷F，支架倾覆85作业F搭设不合格F2支架倾覆86顶推设备安装不规范G1失稳倾覆87钢桁梁顶推顶推操作不规范G2失稳倾覆88作业G支墩承载力不够G3失稳倾覆89顶推控制不同步G4失稳倾覆2.4风险分析风险分析的分析流程图如图2 所示。否专家评分确定是否达修正分析LIEIC并赋是危险源成一致计算结果相应权重图2风险分析流程邀请5 位专家共同组成评审组对上述风险源进行打分，其中含I级1 位，级2 位，级1 位，IV级1 位，按照公式（3）计算各专家的组内权重并得到权向量W=0.24,0.21,0.21,0.19,0.14，由于篇幅限制，以“大型吊装作业无方案A，”为例进行计算，计算结果如表7 所示，并最终得到如表8所示的风险等级达四级以上重大危险源清单。由表8 所得出的危险性D值可知，等级达四级及以上的重大危险源主要集中在钢结构的起重吊装过程，含2 0 项；其次是包含4项的用电作业；然后是各含2 项的高处作业、水上作业和顶推作业；最后是含1 项的支架结构作业。且通过计算各高81王妍蒙，等公轨两用桥施工安全风险评价研究危作业的占比程度，如表9 所示，分析得出吊装作业的高危程度达6 2.5%，支架搭设作业和顶推作业高危程度达5 0%，远远高于其他作业步骤。由于自身质量过重且龙门吊的操作施工属于危大工程的范畴，其对作业人员造成起重伤害的安全隐患尤为突出，因此要根据起重工安全操作流程进行培训管理并在发现危险源时及时采取相对应的安全管控措施。表7大型吊装作业无方案LEC计算结果专家1专家2专家3专家4专家5修正结果风险因素D值LECLECLECLECLECLEC等级A36153615367661563153.965.5213.17287.894级表8四级以上重大危险源清单序号作业活动危害因素LECD风险等级1大型吊装作业无方案3.965.5213.17287.8942大型吊装作业方案未经审批4.235.9412.21306.7943大型吊装作业前，人员未进行安全技术交底3.695.9413.73300.9454起重吊机由无安装资质的队伍安装和拆除4.174.9514.85306.5345起重机未取得准用证4.175.3113.73304.0246吊机操作人员无证上岗4.895.5214.85400.8457吊机指挥人员无证上岗4.805.3112.21311.2148吊点位置与设计或方案不符5.525.3110.29301.6149被吊物吊重情况不明4.025.9413.17314.48410起重起吊钢丝绳选用不当4.895.949.73282.624吊装11作业钢丝绳磨损或断丝超标4.115.9411.49280.51412起重吊臂下违章作业5.945.9414.85523.96513吊机支点承载不牢固5.525.9414.85486.91514吊装作业无专人指挥4.745.9411.25316.75415大跨度龙门吊两边支腿走行不一致5.946.7814.85598.06516龙门吊支腿两侧轨道标高不一致5.526.7814.85555.77517吊机钢丝绳磨损超标未更换4.745.9411.25316.75418吊机吊距不当4.955.9420.10591.00519吊重超载4.326.5010.29288.94420起吊危险物品无专用吊篮5.946.7818.58748.28521操作人员未经培训和无电工操作证4.955.9419.60576.30522用电施工用电不符合三级配电两级保护3.605.9412.93276.50423作业门式或塔式起重机与外电线路的安全距离不符合规定3.606.5012.93302.56424自备发电机和外电之间无连锁装置3.605.9412.93276.50425高处高处作业未戴安全带4.955.2211.81305.16426作业高处作业无防护栏杆或栏杆破损4.175.9412.21302.44427水上作业人员未穿戴救生衣3.605.9414.85317.55428作业车舶行驶时无专人瞭望3.605.9413.73293.604支架搭29搭设不合格5.525.9414.85486.915设作业30顶推顶推操作不规范4.956.5018.35590.41531作业顶推控制不同步5.526.7814.85555.77582第3 8 卷2023年第8 期CONSTRUICTiONSAFETY二程桥梁与隧道二建筑写全表9高危作业占比程度作业类型非重大危险源/%重大危险源/%起重吊装作业37.5062.50顶推作业50.0050.00支架搭设作业50.0050.00用电作业77.7822.22高处作业81.8218.18水上作业81.8218.182.5风险措施对于大跨度连续钢梁桥在施工过程中的安全问题，项目管理人员及现场施工人员都要随时关注，一旦发现问题必须做到三个“及时”、两个“转变”：及时反馈、及时解决、及时落实，将高危转变为低危，将缺陷转变为完美，建立健全安全管理体系，完善各项施工方案，做到有效三级交底，最大限度地保障人员、物资以及设备的安全，保证工程项目在工期内高效、高质、高标地圆满完成。3结束语本文基于改进LEC法对大跨度钢结构桥梁在施工过程中所存在的风险隐患进行了较为全面的识别和部析，通过分析和计算表明在各项安装作业过程中吊装作业存在的重大危险源最多且高危程度最大，是整个施工过程着重加强管理的流程之一，其次是顶推作业和支架搭设作业。同时提出风险管理措施三及时和两转变，为项目的安全施工提供了较为科学的理论依据，同时也为行业中其他类似工程积累了宝贵经验。当然，本文的研究内容具有一定的局限性，打分的主观性相对较强，在后续的研究中要基于更精准的记录数据来确保研究结果更加真实客观。参考文献1SIMONCELLI Marco,ALOISIO Angelo,ZUCCA Marco,et al.Intensity and Location of Corrosion on the Reliabi-lity of A Steel Bridge J.Journal of Constructional SteelResearch,2023,206.2ZHU H L,WANG Y S.Intelligent Analysis for Safety-In-fluencing Factors of Prestressed Steel Structures Basedon Digital Twins and Random Forest J.Metals,2022,12(4):646-646.3黄荣洲.跨级航道大跨度连续梁桥施工关键技术J.建筑安全,2 0 2 2,37（1 2：8 1-8 5.4王巍，邓涛，袁梦雄，等.大跨度连续刚构桥悬臂施工挂篮设计与计算J.建筑安全，2 0 2 1,36（5）：2 3-27.5胡频，李超，李宗亮，等.大跨度钢结构施工安全风险评价IHFACS-BN模型及应用 J.中国安全科学学报,2 0 2 1,31(8):1 47-1 5 4.6朱小林，殷兆敬，李伟.室内大跨度钢连桥简易滑移施工技术及现场安全管理J.建筑安全，2 0 1 8，33(2):26-30.7罗立胜，罗永峰，郭小农.既有钢结构构件安全性评定分析方法 J.湖南大学学报（自然科学版）,2 0 1 4，41(3):20-25.8罗尧治，苑佳谦.大跨度空间结构安全预警评估技术研究 J.空间结构,2 0 1 1,1 7(0 3）：6 1-6 8.9GRAHAM K J,KINNEY G F.A Practical Safety Analy-sis System for Hazards ControlJ.Journal of Safety Re-search,1980,12(1):13-20.10李艺彤，郭永成，司马艳，等.基于改进LEC评价法的高层建筑施工危险源评估与管控 J.三峡大学学报（自然科学版）,2 0 1 9,41（4）：5 5-5 9.（本文收稿：2 0 2 3-0 2-0 9)