工程项目风险 第5章 某特大桥钢箱梁顶推施工

第五章某特大桥钢箱梁顶推施工风险管理第一节钢箱梁顶推施工工程项目风险概况第二节顶推施工中的风险辨识第三节顶推过程风险评价模型的建立第四节施工期主要风险的防范措施第一节钢箱梁顶推施工工程项目风险概况一、地形与地质概况二、施工环境条件一、地形与地质概况某特大桥所处区域位于鲁西北帚状构造之济阳拗陷带南则，与鲁西隆起区至泰山—沂山毗连，受地域地质构造控制，场区下伏基岩为石炭系、二叠系，其上为100米至数百米的新生界沉积，第四系埋深约200米。主河道内以亚砂土、粉砂土、亚粘土、粘土为主，亚粘土含钙质胶结物，干密度大，为坚硬状态，具有较强的承载力。二、施工环境条件1、气候条件拟建桥地处山东半岛中部腹地，位于我国东部暖温带亚湿润大陆季风气候区，受海洋气候影响较小，区域内具有明显的大陆性气候特征，一年四季分明，春天气温回升快，风多雨少，气候干燥，；夏季高温多雨，雨量充沛集中，雨热同期，常有大风暴雨、冰雹、雷击等灾害性天气，冬季寒冷干燥，雨雪量减少。（1）气温。年平均气温13.0~13.6℃，1月平均气温为-4℃，7月平均气温为27.5℃，极端最低气温-14.9℃，极端最高气温42℃。（2）降雨。历年平均降水量为650mm,区域降水受季风影响明显，降水量分布不均匀，年际、年内变幅大，降水主要集中在6-8月，占全年降水量的75%以上。（3）风。冬季盛行西北风，北风、东北风，夏季盛行西南、南和东南风，春秋两季是过渡季节风向多变。全年平均大风天22.6天,桥位处百年一遇风速为28.6m/s,风压为0.6kN/㎡。（4）霜冻。历年平均初霜期为10月27日。最早出现在10月3日，最晚出现在11月10日，平均终霜冻期为4月13日；平均无霜期为198天。历年最大冻土深度为44㎝。（5）湿度。桥位所处区域属亚湿润地带，年平均相对湿度64%~66%，1964年最大为76%。全年8月较大，月均80.14%，2月较小，月平均60%，1977年2月年仅38%。（6）灾害性气候。桥位所处灾害性气候主要有暴雨、冰雹、雷暴、雾等，暴雨一般出现在5-9月，7-8月出现最多，历年年平均暴雨日数2.7天；冰雹最早出现在4月，最晚出现在10月，集中出现在4-8月，6月最多，历年年平均冰雹日数0.5天；雷暴最早出现在3月，最晚出现在11月，集中出现在6-8月，历年年平均雷暴日数24天。雾全年各月均有出现，10~次年2月最多，3-6月较少，历年年平均雾日数18.2天。2、河道（1）河道基本情况（2）河床演变（3）河道淤塞（4）河道冲刷3、水文条件（1）设计流量（2）滩槽流量分配比例（3）水位4、凌汛拟建桥位于泺口和利津之间，该河段槽狭窄，弯道多，两岸毗连对峙，极易卡冰阻水，形成严重凌汛，为历年凌汛最严重阶段。最大冰厚35㎝，最大冰速2.67m/s。桥位所处河段发生严重冰塞和冰坝在泺口附近，要合理确定桥孔跨度。5、地震地震危险性分析结果证明，工程场地地震基本烈度为Ⅵ度。6、交通条件桥位所在区域交通发达，通过本区域的铁路有京沪铁路、济邯铁路；干线公路有京沪（京福）高速公路、国道：104、220、308、309、济聊高速公路、省道101等，县乡公路及乡村道路网络密布，路况好，为施工队伍、施工机械进场、转移和地方性材料及外购材料的运输提供了良好的条件。主桥为60m＋60m＋160m＋386m的独塔双锁面扁平钢箱梁斜拉桥P74如图5-1所示。顶推法施工是桥梁施工中一种独特新颖的无支架自架设施工方法。顶推施工法因其具有安全、优质、快速、经济、不需支架、无干扰和场地少等优点，在国外的中等桥梁上得广泛应用。随着施工技术和设计水平的不断提高，顶推法已被逐渐用于建造大跨径桥梁，2004年竣工通车的法国米约大桥将顶推施工的最大跨度提高到了171m，最大跨径提高到了342m。第二节顶推施工中的风险辨识在施工过程中风险源众多，风险涉及面广，各因素交叉，层次复杂，本章结合济南黄河某特大桥钢箱梁顶推施工的特点，在有关规范和资料的基础上，对钢箱梁各主要分项工程进行系统的总结、归纳，采用层次分析法对工程项目施工阶段的多重风险进行分类分层识别，对每一项分项工程进行风险分析，找出各分项工程影响施工的主要风险事故。一、钢箱梁顶推施工的风险特征钢箱梁施工中，箱梁及导梁在桥面进行焊接拼装，如果焊接施工控制不合理，产生焊接质量问题，各梁段及导梁连接处存在强度缺陷，则有可能为此后的顶推施工工作埋下隐患；如果箱梁底部预制不够平整，滑道顶部不够光洁，滑道几支坐存在标高误差，则可能造成厢底板应力集中，增加顶推的摩擦阻力，影响顶推的顺利进行。顶推施工时如不能保证钢箱梁运动的连续性，造成钢箱梁的“爬行”运动现象，对临时墩造成反复冲击，如顶推不同步，会产生负载集中现象，加重先启动千斤顶负担，会使墩发生过大偏移，甚至超出允许值，造成危险。二、风险识别过程及依据在风险管理理论发展的过程中出现多种风险识别方法，如：风险分析问询法、财务报表法、流程图法，P76如图5-2所示。风险识别离不开与项目有关的信息，其实别依据包括：（1）工程项目的概况（2）资源原材料及公用设施条件（3）建设地点的水文、气象和工程地质条件（4）工程对邻近环境的可影响评估（5）各项合同和有关批文等条件（6）工程项目的设计方案（7）工程项目的实施计划和进度要求（8）资金筹措方案（9）工程项目的外部组织结构（10）同类工程项目的经验及数据三、钢箱梁顶推过程风险分类风险因素是指引起或促进使风险事故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。风险因素是风险事故发生的潜在条件。风险因素按不同的分类标准有不同的分解方法。针对桥梁工程项目，参照第二章的分类方法，将钢箱梁顶推施工风险分类P76如图5-3所示四、钢箱梁顶推过程风险的分解工程项目的庞大复杂使得对项目风险的分解变得比不可缺少。先按图5-2中对项目风险分类，进而对本项目施工管理。（一）投标风险（1）采用固定价格带来的风险（2）工程款支付条款中的风险（3）合同条款不完善（4）标准不明确所带来的风险（5）投低标致使项目亏损风险（6）投标前的现场勘查风险（7）其他不可预见风险（二）钢箱梁顶推过程设计风险（1）设计单位级别的影响。（2）设计和施工脱节。（3）设计失误导致的施工失败。（4）研究思路方面。（5）由于钢箱梁桥在顶推规程中控制的安全因素以局部问题为主，与混凝土桥顶推完全不同，在钢箱梁的局部受力和局部稳定方面缺乏系统研究。（6）采用顶推施工的钢箱梁斜拉桥主梁设计需要同时满足成桥阶段与施工阶段的要求。（三）钢箱梁顶推关键设备风险针对钢箱梁顶推施工的关键设备，进行风险识别。1、钢箱梁拼装平台2、导梁采用工字钢、变截面、实腹钢板钢导梁如P78图5-4钢导梁立面图在顶推法施工中，导梁的作用：①减少主梁的悬臂长度，从而大大地主梁悬臂的弯曲峰值；②引导主梁上墩，便于主梁纠偏，确保施工精度。3、临时墩P78图5-5P79图5-6、图5-74、滑动装置5、横向导向（限位）装置控制钢箱梁顶推和吊装过程中走向的正确性，使钢箱梁在顶推过程中横向偏位满足不大于1cm的要求。P80表5-2钢箱梁顶推整体偏位记录6、钢箱梁起落（龙门提升P80如图5-8图5-9）7、顶推设备P81如图5-10、5-11顶推电动液压系统自动控制支反力的大小以此调整顶推油缸的顶推力，顶推钢箱梁前进到位。（四）钢箱梁结构监测、误差限值风险桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度的与理论设计状态相吻合。施工监控的目的有：（1）确保顶推过程中桥梁的稳定，不致出现倾覆。（2）确保顶推就位后的梁体线形满足设计要求。（3）确保顶推过程中主梁及墩桩含临时支墩受力不超过预警范围。对于大跨度钢结构而言，变形监测主要包括：（1）水平位移监测（2）挠度监测（2）沉降监测可能出现的问题有：（1）顶推过程中控制导梁挠度超出设计要求范围。（2）顶推过程中箱梁、导梁的横向位移超出设计要求范围。（3）顶推过程中箱梁、墩柱关键截面以及应力集中点的应力超出设计要求范围。（4）顶推过程中个临时墩竖向、纵向位移超出设计要求范围。（五）钢箱梁顶推启动、运行、合拢控制风险1、钢箱梁顶推启动阶段对钢箱梁顶推启动阶段进行有限元分析，基本假设有:P83（1）——（4）可能发生的无风险有如下两点：（1）启动引发的有效应力过大，产生构件破坏（2）启动产生顶推误差，引起轴向偏移。2、钢箱梁顶推运行阶段P84如图5-123、钢箱梁顶推合拢阶段（六）钢箱梁焊接质量控制风险（1）焊接施工控制不合理（2）焊接工艺不当产生了焊接缺陷（3）焊接缺陷的缺口效应（4）焊瘤、焊缝气孔、夹渣、未融合、裂纹。（七）自然环境风险（1）因黄河凌汛来势凶猛，危害较大，对临时墩冲击力较大，引起临时墩变形及失稳。（2）根据2007年底冻雨对诸如输电线路等线状物造成的灾害影响、考虑冻雨对悬索的影响。（八）经济风险（1）国家利息的调整（2）建设单位延付工程款（3）流动资金短缺（4）材料或燃料的价格上涨（5）设备租赁费用和电力费用的增加（6）施工管理费用的增加（九）组织管理协调风险（1）项目负责人的资本运作能力（2）项目负责人的决策能力（3）项目负责人的法制观念（4）项目负责人的建设经验（十）人员风险（1）一般人经验技术、效率、责任心等。（2）技术人员的专业水平、现场解决问题的能力、责任心等。（3）管理人员的组织、指挥能力。（4）建设单位和监理工程师合作情况。（5）安全事故的可能性。（十一）材料风险（1）原材料和成品半成品的供应不足（2）原材料和成品半成品的品种和数量的差别（3）原材料和成品半成品的质量和规格不合格（4）运输、存储和施工中的损耗（5）材料的浪费（6）材料事故的影响（如失窃等）第四节施工期主要风险的防范措施一、钢箱梁顶推过程设计防范措施二、钢箱梁顶推过程关键设备防范措施三、钢箱梁顶推过程结果监测、误差限值防范措施四、钢箱梁顶推启动、运行、合拢控制防范措施五、钢箱梁焊接质量控制防范措施六、钢箱梁“爬行”现象防范措施一、钢箱梁顶推过程设计防范措施针对钢箱梁的有限元分析计算过程，结构计算封面，国内研究侧重对顶推施工斜拉桥的主梁顶推施工过程进行分析，没有考虑体系转换过程中主梁的受力状况，分析中需要考虑体系转换过程中主梁的受力性能。所有pkpm里面的计算都是有限元分析，现在所有的软件基本都是有限元的方法进行计算分析。pkpm是以款cad下属的结构计算软件，pkpm设计就是指用这个软件进行结构设计。顶推施工方案设计主要从以下三个方面考虑：（1）在满足使用性能和施工受力的前提下，尽量降低顶推结构的重量，可以采用在主梁顶推就位后，再在钢条梁上安装行车道板，这种方案大大降低了顶推时候的重量，整体和局部的受力状况得到了改善。（2）对施工方案进行修改，如增加临时墩的布置，减少反力；增大聚四氟乙烯板面积减少局部应力。（3）对截面的基本形式进行优化设计，。二、钢箱梁顶推过程关键设备防范措施1、拼装平台（1）拼装平台安装（2）基础处理2、导梁P94（1）（2）3、临时墩为了将拼装、焊接好的钢箱梁顺利地顶推至主塔墩上，在主跨内布置临时墩，钢箱梁顶推共有5处河中墩。4、滑道控制P95（1）——（3）5、横向导向（限位）装置P96（1）（2）6、龙门提升P97（1）——（8）三、钢箱梁顶推过程结果监测、误差限值防范措施（一）对大跨度钢结构而言，变形监测主要项目（1）水平位移监测（2）挠度监测（3）沉降监测（二）钢箱梁安装过程中测量控制线的确定顶推过程中如钢箱梁横向偏移、导梁中线偏差、各墩顶偏位超出设计范围，而为及时发现调整，都将会导致顶推施工风险。要求横向偏位不大于1cm.施工监测的方法很多，具体应根据监测对象、监测目的、监测频率、监测时间长短等情况选