基于风险思维的大跨度冲沟条件栈桥工程方案评估
摘要
关键词
皮带栈桥 施工方案 风险思维
正文
在输煤皮带设计路线存在大跨度排水冲沟的客观条件下,设计安全、合理的栈桥方案成为施工的关键要素,因此可以在施工设方案选择评估中融入风险思维,帮助确定合适的工程设计方案。
一、输煤皮带栈桥施工方案和风险思维概述
(一)每一种建筑物或构筑物都可以有不同的施工顺序、不同的施工过程也会有不同的施工方法,为此应对各种施工方案进行评估,从而选择出提高工程质量、缩短施工周期。减少物资消耗、降低工程成本的确定最佳方案。针对输煤皮带栈桥施工方案,按结构分类,主要有砖混结构输煤栈桥、混凝土结构输煤栈桥、钢结构输煤栈桥。其中砖混结构栈桥收主材影响,长度、高度均有限且在煤矿几乎很少运用,因此不纳入输煤皮带栈桥施工方案评估。
(二)未雨绸缪、居安思危是企业管理中常见的基于风险的管理思维,通过预先识别并采取措施,制定切实可行的应急方案,降低损失发生的概率,缩小损失程度,将预防或减少风险的不利影响由被动变为主动,而这种管理行为的核心就是风险思维。
二、大跨度输煤皮带栈桥施工环境
某矿井口至原煤仓长距离输煤皮带栈桥需经过一段排水冲沟段,冲沟全长48m且两侧地势较低,工程地质条件自上而下为:第一层粉砂:土黄色,干燥,松散,均匀性较差,成分以粉砂为主,细砂次之,含粉土质,矿物成为以石英、长石为主,含少量云母。第二层黄土状粉土:土黄色~褐黄色,夹粉质粘土及粉砂条带,水平层理及沉积韵律发育,上部可见白色石膏粉末及晶粒,具虫孔及植物根孔,土质较均匀。干~稍湿,多呈中密~密实状态。第三层泥岩,灰色~棕红色,间有灰绿色条带。以泥岩为主,夹泥质砂岩条带,半岩化,泥质结构,块状构造,具层理。中厚~厚层状,坚硬,遇水具有软化现象。
对地基进行如下处理:首先基坑挖至基础底面标高下0.1m处挖至第三层土,则采用天然地基。整平基坑,清理碎石,立即施工基础,不得进水浸泡;如此时挖至第二层土,则采用天然地基,基底整平,原土夯实,压实系数不得低于0.96,其上施工基础。
三、大跨度输煤皮带栈桥施工方案
在工程设计中,为减少栈桥转角坡度,需延长冲沟段栈桥。为满足工程适用要求和现场实际情况,可采用的施工方案有钢筋混凝土结构栈桥和钢桁架结构栈桥,具体施工方案如下:
(一)钢筋混凝土结构栈桥
栈桥设计总长74.94m,每8.5m设置一组混凝土支柱,因冲沟段位于架空栈桥中部,冲沟段内设置支撑柱5排,总体需设混凝土支柱7排,并对面临水流冲刷的8根支撑柱,加设防冲支护及加设防水侵蚀措施。栈桥上部结构采用门式框架钢结构,彩钢板围护。
(二)钢桁架结构栈桥
根据钢桁架跨度大的特点,加设在栈桥底部的支撑柱可仅设置一处,采用4根混凝土支柱设置于冲沟段中端。栈桥设计总长70.45m,整体为钢结构焊接成品,彩钢板围护。
四、施工方案的评估方式
(一)施工方案特点分析
1.钢筋混凝土结构栈桥特点:栈桥成整体性,结构稳定,拥有优秀的耐久性能。缺点在于施工难度较大,需要耗费大量人力和物力,建造周期也较长。
2.钢桁架结构栈桥特点:设计布局自由、单段跨度大,施工方式便捷,施工速度较快,在栈桥的建造工程过程中,可以借助模块化的方式建造,缩短建造周期。缺点主要有自重较大,受力点集中, 材料容易被腐蚀,需要经常进行维护和检修,容易发生质量事故。
(二)施工方案的一般评估方法
针对主材、结构完全不同的施工方案,一般评估施工方案的优劣的主要方法有以下方法:成本评估、进度评估、质量评估、安全评估和.环境评估,在本次方案对比中因混凝土结构栈桥方案和钢桁架结构栈桥方案在质量、安全和环境评估上面临情况相同不进行比较,仅对成本和进度方面进行重点对比,分析如下:
1.成本方面对比:混凝土结构的施工方案中支护结构为栈桥下7排混凝土结构支撑柱,围护结构为门式框架钢结构,彩钢板围护;钢桁架结构施工方案中支护结构为集中设置一处筏形基础的4根支撑柱,围护结构为钢结构焊接成品,彩钢板围护。分析结果:混凝土结构的施工方案支护结构具有主材用料大,成本较高,围护结构具有相对简单,成本较低;钢桁架结构施工方案支护结构具有节约材料,成本较低,围护结构具有钢制成品,造价较高。
2.进度方面对比:混凝土结构的施工方案中支护结构为设置7排混凝土支撑柱的脚手架、模板,围护结构为门式框架钢结构现场加工;钢桁架架构的施工方案中支护结构为设置筏形基础和4根混凝土支撑柱的脚手架、模板及围护,围护结构为钢结构焊接成品,一次吊装。分析结果:混凝土结构的施工方案具有现场施工工期长,混凝土养护周期长,钢桁架具有因支撑柱较少且成品栈桥一次吊装,现场施工工期短且养护周期短。但成品钢结构栈桥制作周期较长。
根据分析对比发现成本、进度的对比各有优劣,评估结果无明显优劣区分。因此引入风险思维,利用控制失败的思维进行评估分析。
五、运用风险思维方式评估施工方案
(一)风险思维的特点
风险思维本事是一种逆向思维,或者称为控制失败思维,它不从利益、收益、好处的常见角度分析事务,而是对事务中长线发展中的损失、失败和退路等角度来进行分析。它的核心本质是正确的策略,足够长的时间,持续的运营,得到胜利的成果。
(二)运用风险思维分析对比
表1 风险思维分析对比
思维方式 | 施工方案 | 对比区别 | 分析结果 |
损失性 | 混凝土结构 | 冲沟段在雨季有4~5排面临洪水冲刷 | 每排支柱均为独立基础,水土流失或不均匀沉降隐患危害大 |
钢桁架结构 | 冲沟段在雨季有一组支撑柱面临洪水冲刷 | 整体筏板结构,抗击冲刷能力强,面临水土流失不易发生不均匀沉降 | |
失败性 | 混凝土结构 | 每组支柱均有独立风险点与隐患,需长期排查、维护 | 长期维护检查工作量大,单体维修费用较低,但易引发整体性维护,导致发生反复维修、消耗费用叠加 |
钢桁架结构 | 筏式基础的整体结构风险点与隐患单一,检查维护相对简单 | 长期维护检查工作量较小,不易发生损坏,但损坏后维修费用较大 |
综上,因结合独特的地质条件和区域性环境特点,运用风险思维对大跨度冲沟条件下的输煤皮带栈桥施工方案进行评估,钢桁架结构的栈桥方案对比混凝土结构的栈桥方案有着更低的风险损失性和更小的风险失败性,在长期运营中更具有性价比。
六、结论
通过以上风险思维方式进行评估,针对某矿井口至原煤仓长距离输煤皮带栈桥中大跨度冲沟条件段栈桥的特殊地理位置及施工环境,推荐采用钢桁架结构栈桥,此设计方案可减少支撑柱的施工,从而极大的减免水对混凝土支柱的侵蚀,同时可降低整体施工工期,从而为矿节约投资成本并为按期投产提供保障。
参考文献
[1] 杨运川,预应力钢筋混凝土带壁板栈桥衍架施工[J],《建井技术》,1994.
[2] 朱明,大跨度钢结构桁架施工技术[J],《钢结构》,2006.
[3] 高忠,大跨度钢结构输煤栈桥施工技术[J],《城市建设理论研究》,2012.
[4] 赵敬敏 邢锦朝,钢桁架结构胶带输送机栈桥设计要点[J],《煤炭工程》,2008.
作者简介:姚磊(1988—),男,助理工程师,研究方向:土建工程管理和内控风险及改革创新等企业管理
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