橋梁風(fēng)險(xiǎn)理論與運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)控制

時(shí)間:2022-10-12 09:02:07

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橋梁風(fēng)險(xiǎn)理論與運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)控制

摘要:本文對(duì)我國(guó)人民過去的工程風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)及現(xiàn)代橋梁技術(shù)發(fā)展歷史進(jìn)行了簡(jiǎn)單回溯,在總結(jié)橋梁風(fēng)險(xiǎn)事故產(chǎn)生原因基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)的橋梁風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行了分析。針對(duì)運(yùn)營(yíng)期橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)控制的內(nèi)容,指出了公路橋梁運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的控制措施??隙诉\(yùn)營(yíng)期間橋梁風(fēng)險(xiǎn)控制的重要性,最后對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)控制措施進(jìn)行了總結(jié)期望。

關(guān)鍵詞:橋梁;風(fēng)險(xiǎn);公路橋梁;控制

1古代人民對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事故的認(rèn)識(shí)

自古以來,我國(guó)偉大的勞動(dòng)人民就充分認(rèn)識(shí)到建設(shè)工程的風(fēng)險(xiǎn)所在。早在一千多年前,工匠們?cè)诓糠址鹚男拗^程中,就已經(jīng)在塔體周圍設(shè)置了防護(hù)網(wǎng),以保證施工的安全進(jìn)行。十七世紀(jì),我國(guó)古代科學(xué)家的一些工程論著中就有關(guān)于處理開挖礦山工程事故采取的安全控制措施方面的論述,這應(yīng)當(dāng)是我國(guó)最早的“礦業(yè)安全工程”案例了。在國(guó)外,隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,事故時(shí)有發(fā)生,基于工程安全實(shí)踐,形成了風(fēng)險(xiǎn)控制的理論。在近些時(shí)候,經(jīng)常發(fā)生一些針對(duì)建筑物、橋梁等的襲擊事件,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)安全控制研究就成為了現(xiàn)代橋梁建筑施工運(yùn)營(yíng)中的重大問題。

2橋梁風(fēng)險(xiǎn)事故為什么產(chǎn)生

橋梁作為架設(shè)于江河湖海上能使行人、車輛等順利通行的交通建筑設(shè)施,自從其被人類發(fā)明以來,就時(shí)刻面臨著施工和運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。橋梁工程的發(fā)展進(jìn)步都是基于材料創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新在實(shí)踐中的不斷應(yīng)用這一基礎(chǔ)之上的。例如古代的塊石、料石,現(xiàn)在的鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體系由簡(jiǎn)支向預(yù)應(yīng)力斜拉橋改變,跨徑由小變大。然而,正是因?yàn)榧夹g(shù)創(chuàng)新和新材料的應(yīng)用具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性,再加上環(huán)境地質(zhì)等施工條件、工程技術(shù)人員素質(zhì)等很多因素,隨著橋梁工程技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)險(xiǎn)控制也日趨復(fù)雜化。在20世紀(jì)初世界橋梁技術(shù)由懸臂桁架梁橋向懸索橋邁進(jìn)這一大背景下,著名的加拿大魁北克橋,曾經(jīng)出現(xiàn)兩次重大施工事故。第一次事故因?yàn)檠娱L(zhǎng)了中跨,沒有進(jìn)行受力核對(duì),以致懸臂倒塌,數(shù)萬噸鋼材報(bào)廢,數(shù)十人遇難。第二次事故是由于變更懸臂拼裝方式,機(jī)械使用不當(dāng)導(dǎo)致掛梁沉入水中,10多人遇難。這兩次事故都是沒有足夠重視設(shè)計(jì)理論改變的風(fēng)險(xiǎn)與施工工藝變更的風(fēng)險(xiǎn)引起的,為以后的工程技術(shù)設(shè)計(jì)與施工敲響了警鐘。

3橋梁建設(shè)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)是整體風(fēng)險(xiǎn)

許多塌橋事故,比如魁北克橋梁事故說明了橋梁建設(shè)運(yùn)營(yíng)可能遇到的諸多風(fēng)險(xiǎn)可能發(fā)生于施工建設(shè)及運(yùn)營(yíng)使用的各個(gè)階段,因此具有一定的借鑒性。有的橋梁,因?yàn)樵牧鲜褂每刂撇粐?yán)格,使得鋼筋發(fā)生屈服斷裂,導(dǎo)致人員死傷,造成重大損失。有天橋因?yàn)樵谑褂眠^程中由于使用單位忽視了橋梁的荷載限制,比如一些景區(qū)沒有按照規(guī)定控制人員數(shù)量,導(dǎo)致橋梁因?yàn)橛慰吞喑鲈O(shè)計(jì)荷載而坍塌。還有些橋梁因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷造成事故,比如轟動(dòng)一時(shí)的我國(guó)直轄市重慶綦江彩虹橋事故,事故調(diào)查表明導(dǎo)致虹橋出現(xiàn)垮塌的直接原因是施工不當(dāng)造成的,由于工程施工過程中存在著十分嚴(yán)重的危及橋梁結(jié)構(gòu)安全的質(zhì)量問題,當(dāng)然,工程設(shè)計(jì)也存在一定程度的質(zhì)量問題。另外,還有因?yàn)楣芾砗宛B(yǎng)不到位的比如佛羅里達(dá)州造成46人死亡的吊橋事故,使用過程中因?yàn)樵跇蛄荷咸璧娜颂鄬?dǎo)致的堪薩斯州人行橋事故死亡人數(shù)高達(dá)114人。諸多事實(shí)證明,橋梁事故不光發(fā)生于施工過程,橋梁風(fēng)險(xiǎn)控制也不單是工藝材料革新的應(yīng)用,它是涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)、施工等多方面因素的整體系統(tǒng)工程,我們可以稱為整體風(fēng)險(xiǎn)。

4橋梁風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)價(jià)

橋梁風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)價(jià)包括風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)控制這三方面的內(nèi)容。如圖1所示。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的是為了做好風(fēng)險(xiǎn)控制,只有對(duì)橋梁系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制,才能夠防患于未然。如果不對(duì)橋梁實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)控制,一旦橋梁在意外事故或自然災(zāi)害中遭到破壞,就會(huì)給社會(huì)和人民群造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和嚴(yán)重后果。大量的文獻(xiàn)資料表明,我國(guó)有很多造成人員重大傷亡的事故都是因?yàn)闃蛄菏┕るA段的操作不規(guī)范產(chǎn)生的,比如眾所周知的貴州銅仁市的魚梁灘橋事故(1990年,共有37人死亡)、廣東韶關(guān)的白橋坑大橋事故(1996年,共有32人死亡)、湖南鳳凰橋事故(2007年)。為何會(huì)發(fā)生這樣的安全風(fēng)險(xiǎn)事故呢?這是因?yàn)樵跇蛄旱氖褂弥芷谥?,從施工到竣工以及運(yùn)營(yíng)最后橋梁退役,其結(jié)構(gòu)失效概率的變化曲線符合“浴盆曲線”,如圖2所示,即由大變小再變大的過程,共分為早期失效期、偶然失效期和耗損失效期三個(gè)階段。橋梁早期失效期即橋梁可行性論證到竣工完成階段。此時(shí)橋梁風(fēng)險(xiǎn)最大,失效概率也最大;偶然失效期和耗損失效期則分布于橋梁運(yùn)營(yíng)期間。偶然失效期即橋梁狀況較好期間,而耗損失效期就相當(dāng)于橋梁使用的末尾階段。我國(guó)現(xiàn)階段關(guān)于橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究主要集中于橋梁施工期。隨著時(shí)代向前發(fā)展,材料、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的進(jìn)步,風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)價(jià)方法也從定性評(píng)估趨向定量評(píng)估。相信隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的發(fā)展及大量持續(xù)的工程建設(shè),橋梁風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)及理論的研究必將不斷深入下去。

5公路橋梁運(yùn)營(yíng)階段所面臨的風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于運(yùn)營(yíng)期橋梁的風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)價(jià)來說,因?yàn)榘l(fā)生的惡性事故較少,因此現(xiàn)階段的理論研究依然處于起步階段。有些地方船撞事故的發(fā)生,使很多人對(duì)船撞風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量研究。而我們分公司運(yùn)營(yíng)管理路段內(nèi)絕大多數(shù)的橋梁屬于旱橋,因?yàn)闃蛳峦ㄐ械牟皇谴欢擒囕v,所以導(dǎo)致車輛撞橋的事故時(shí)常發(fā)生,2015年G18榮烏線彌河大橋由于車輛追尾后撞擊護(hù)欄,并且發(fā)生燃燒,造成橋梁受損;2016年G18濰河特大橋發(fā)生車輛撞擊護(hù)欄后車輛側(cè)翻,造成鹽酸泄漏,對(duì)橋梁護(hù)欄與底板造成腐蝕損壞,所以現(xiàn)階段開展車撞風(fēng)險(xiǎn)控制具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。濰坊分公司運(yùn)營(yíng)管理的橋梁,絕大多數(shù)處于偶然失效期,屬于浴盆曲線第二階段,面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素可分為自然風(fēng)險(xiǎn)和人為風(fēng)險(xiǎn)兩類。自然風(fēng)險(xiǎn)我們無法規(guī)避,如汶川512大地震中無數(shù)橋梁垮塌。而使用期間的人為風(fēng)險(xiǎn)因素,則主要是因?yàn)楣芾聿簧啤B(yǎng)護(hù)不到位、車輛荷載過大、技術(shù)力量薄弱等方面引起,這類風(fēng)險(xiǎn)因素我們必須進(jìn)行控制??紤]到我國(guó)的橋梁建設(shè)時(shí)間有比較集中的峰值特征,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究則針對(duì)的是大跨徑、高難度、新技術(shù)橋梁,相對(duì)中小跨徑橋梁來說,也需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)估。上面提到,多數(shù)橋梁處于偶然失效期,最終必然隨著時(shí)間推移逐漸進(jìn)入耗損失效期。此時(shí)的失效概率將增大,突發(fā)性事故將增多偶然失效期。例如給世界橋梁界敲響警鐘的美國(guó)明尼蘇達(dá)州的橋梁突然失效事故至今讓很多工程師記憶猶深。國(guó)外經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間段的橋梁發(fā)展歷程。從可行性論證、施工到交付使用,以及運(yùn)營(yíng)管理,采取的措施都已經(jīng)比較成熟,而且得到了實(shí)踐的檢驗(yàn)。我們應(yīng)該積極學(xué)習(xí)國(guó)外成熟的理論及措施,這對(duì)國(guó)內(nèi)橋梁運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)控制有很大的借鑒意義。

6橋梁運(yùn)營(yíng)期間風(fēng)險(xiǎn)的控制措施

對(duì)于運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)控制而言,我們不僅要從健全理順體制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、治理超載、提高檢測(cè)技術(shù),進(jìn)行人員專門培訓(xùn)等角度下手,我們還必須具備提前控制風(fēng)險(xiǎn)的思想。濰坊分公司養(yǎng)護(hù)巡查大隊(duì)對(duì)運(yùn)營(yíng)中的橋梁每月進(jìn)行一次經(jīng)常性檢查,包括橋梁的外觀,常規(guī)的技術(shù)使用狀況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)上報(bào),養(yǎng)護(hù)單位無法解決的問題,由分公司養(yǎng)護(hù)部聯(lián)系專門的橋梁檢測(cè)機(jī)構(gòu)或有關(guān)單位采取專門的措施,以保障橋梁使用安全。在特大橋梁如濰河特大橋或者重要路段橋梁如彌河大橋設(shè)置了霧燈管理系統(tǒng),有效保證了能見度較低情況下的行車安全和事故的發(fā)生,避免撞橋事故,造成橋梁損傷。在冬天下雪等容易發(fā)生事故的天氣,采取提前撒布防滑沙、融雪劑等措施,并設(shè)置大屏幕LED顯示屏,提前對(duì)過往司乘人員進(jìn)行警示,避免事故的發(fā)生。我們管養(yǎng)路段內(nèi)與青島分公司管養(yǎng)路段交接處膠萊河大橋,由于早期施工原因,路面經(jīng)常發(fā)生坑槽,我公司養(yǎng)護(hù)巡查大隊(duì)上報(bào)分公司養(yǎng)護(hù)部,由養(yǎng)護(hù)部上報(bào)集團(tuán)設(shè)計(jì)院,設(shè)計(jì)院技術(shù)人員考察現(xiàn)場(chǎng)情況后,決定采取綜合措施徹底治理,杜絕風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。K364+467小橋(1孔-13米預(yù)應(yīng)力空心板)曾經(jīng)發(fā)生板底裂縫,鉸縫脫落,我們養(yǎng)護(hù)隊(duì)員及時(shí)發(fā)現(xiàn),上報(bào)養(yǎng)護(hù)部以后,決定對(duì)橋梁采取鋼板封縫,灌注水泥漿等措施,有效避免了橋梁技術(shù)狀況的進(jìn)一步退化,控制了橋梁風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。我分公司在管養(yǎng)路段重要橋梁進(jìn)行二維碼安全管理,由養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員定期進(jìn)行安全技術(shù)狀況檢查,檢查完畢后,掃描二維碼,將檢查情況及時(shí)提交上報(bào),隨時(shí)掌握橋梁技術(shù)狀況,有情況提前采取措施,避免風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。我分公司還利用無人機(jī)對(duì)管轄路段內(nèi)的重大橋梁實(shí)施不定期巡查監(jiān)控,防止出現(xiàn)意外情況,在夜間,養(yǎng)護(hù)巡查大隊(duì)曾經(jīng)會(huì)同路政部門、當(dāng)?shù)卣昂拥拦芾韱挝?,?duì)私倒垃圾,影響橋梁安全的行為,進(jìn)行綜合執(zhí)法整治。我們?yōu)H坊分公司養(yǎng)護(hù)應(yīng)急中心會(huì)同路政、交警部門,在遇有惡劣天氣發(fā)生時(shí),實(shí)行交通管制,“兩客一?!避囕v在特定時(shí)間段內(nèi)不準(zhǔn)駛?cè)隚18榮烏濰坊路段,實(shí)行高效的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,最大程度的保障了管轄路段內(nèi)重要橋梁的運(yùn)營(yíng)安全。

7結(jié)論

我們分公司運(yùn)營(yíng)管理的橋梁,基本上屬于一類,二類橋,公路橋梁整體狀況較為安全。為做好保障工作,濰坊分公司專門配備橋梁養(yǎng)護(hù)工程師,每一個(gè)養(yǎng)護(hù)巡查大隊(duì)都有數(shù)名專門的橋梁養(yǎng)護(hù)管理員,每年都請(qǐng)專門的橋梁檢測(cè)機(jī)構(gòu)開展全線橋梁的檢測(cè)工作,出具每一座橋梁的檢測(cè)報(bào)告,并提出針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施,希望養(yǎng)護(hù)巡查隊(duì)員以后也能配備先進(jìn)檢測(cè)手段和儀器,以便更好的對(duì)橋梁的日常技術(shù)狀況進(jìn)行監(jiān)控掌握。在橋梁新技術(shù)、新工藝不斷發(fā)展,在橋梁建設(shè)周期由于種種原因而縮短時(shí),我們必須重視現(xiàn)在乃至將后所面臨的橋梁狀況整體風(fēng)險(xiǎn)。顯然,控制橋梁整體風(fēng)險(xiǎn)是每一個(gè)工程建設(shè)參與者以及養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)管理者的責(zé)任,而工程人員自身所蘊(yùn)含的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)也要引起我們的重視。只有樹立良好的整體風(fēng)險(xiǎn)控制觀念,時(shí)刻防患于未然,才能夠更好的實(shí)現(xiàn)公路橋梁事業(yè)的大發(fā)展。

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作者:張慶春 單位:齊魯交通發(fā)展集團(tuán)有限公司濰坊分公司