中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
8月14日，意大利熱那亞莫蘭迪公路橋發(fā)生垮塌事故。慘劇的發(fā)生，引起了全世界對橋梁運營安全的重視。如何保證橋梁能夠“高壽”運營?針對這一問題，中國交通報采訪了中鐵大橋科學(xué)研究院院長、橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國家重點實驗室執(zhí)行主任田啟賢。同時，選取了橋梁數(shù)量較多的江蘇、浙江、湖北、貴州、重慶5省(市)，分享其保障橋梁運營安全的經(jīng)驗。
田啟賢：大橋垮塌誰之過?
莫蘭迪橋是歐洲首座鋼筋混凝土斜拉橋，完工于1967年，該橋為三塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋長1102米，塔高100.2米，橋梁跨越河流、鐵路和工業(yè)廠房。針對事故原因，意大利已成立事故委員會展開調(diào)查，目前還未得出確切結(jié)論。
田啟賢分析說，從目前得到的情況來看，造成大橋垮塌的一種可能原因是掛孔處結(jié)構(gòu)破壞，該橋是一座混凝土斜拉橋，這個橋是帶掛孔的，這種結(jié)構(gòu)本身比較脆弱，掛孔和牛腿的拐角位置因應(yīng)力集中極容易出現(xiàn)混凝土裂縫、滲水，進而腐蝕鋼筋，且難以被發(fā)現(xiàn);如果開裂和腐蝕不能及時被發(fā)現(xiàn)，不能得到有效的修復(fù)，時間一長就會產(chǎn)生斷裂并掉落。同時，如掛孔掉落，對相連的斜拉橋部分來說是一個驟然減載，將導(dǎo)致斜拉橋的梁往上彈，對斜拉橋邊垮部分產(chǎn)生一個向上的巨大沖擊，引起該邊垮主梁產(chǎn)生巨大的向上位移，進而導(dǎo)致該邊垮所在的梁的索塔結(jié)構(gòu)體系徹底破壞!
造成大橋垮塌的另外一種可能原因是斜拉索受到腐蝕。田啟賢認(rèn)為，因為該橋斜拉索是包裹在混凝土里面的，而混凝土是一種脆性材料，在施工階段和運營階段均很容易出現(xiàn)裂縫、滲水，進而腐蝕拉索，從而導(dǎo)致大橋垮塌。目前，該橋斜拉索在混凝土里面是否受到腐蝕還不清楚。通過分析近兩年發(fā)生的事故來看，這也是有可能導(dǎo)致事故發(fā)生的原因。
英國著名雜志《經(jīng)濟學(xué)人》分析稱，莫蘭迪大橋采取了用混凝土包裹鋼筋的方式來完成加固，但這種方式具有天然弱點，混凝土的微小裂縫可能受到天氣、車輛通行振動、地基移動等影響，裂縫隨后會導(dǎo)致水跟鋼筋接觸，從而腐蝕鋼筋，最后會大大削弱這種建造結(jié)構(gòu)的加固作用。鋼筋混凝土建筑材料存在不可忽視的安全隱患。早在1979年，莫蘭迪大橋的設(shè)計師里卡爾多·莫蘭迪就撰寫報告指出，大橋因靠近海洋易遭腐蝕性氣流影響，所以必須堅持對它進行維護以避免其生銹，否則它的腐蝕性風(fēng)險非常高。最后事實證明，對莫蘭迪橋后期的養(yǎng)護及維修顯然是不夠的。
對大橋?qū)嵤┤^程監(jiān)管很重要
近年來一些橋梁在施工、運營過程中發(fā)生不同程度的破壞，輕則開裂，重則垮塌，特別是橋梁倒塌，帶來了災(zāi)難性的后果和民眾恐慌。
如何科學(xué)預(yù)防橋梁垮塌事故的發(fā)生?田啟賢認(rèn)為，首先在橋梁設(shè)計之初，就要采用合適的結(jié)構(gòu)形式，不僅要考慮其穩(wěn)定性，更要考慮耐久性和維護性能。例如垮塌的莫蘭迪橋，這種混凝土斜拉橋帶掛孔的結(jié)構(gòu)是比較脆弱的，當(dāng)出現(xiàn)問題后，其檢查、維修以及養(yǎng)護均比較困難。比如隱蔽處的混凝土裂縫、包裹在混凝土里面的鋼筋應(yīng)力損失和銹蝕程度等，想檢查出來都是非常困難的。對這種結(jié)構(gòu)而言，如果是在養(yǎng)護和管理方面不到位，就會有可能產(chǎn)生非常大的問題。同時，設(shè)計者也要把材料耐久性能以及力學(xué)性能充分考慮進來，多采用高性能材料，確保橋梁在使用過程中具有很好的安全穩(wěn)定性。
不僅橋梁設(shè)計方面要做好功課，橋梁的建設(shè)、養(yǎng)護和運營等方面都需要采取有效措施。田啟賢認(rèn)為，首先必須要加強施工過程的監(jiān)控和管理，從施工方案的選擇上必須確保安全性及可行性，對于施工質(zhì)量的監(jiān)控要加強，嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工。在橋梁的養(yǎng)護、運營方面，要不斷加強橋梁運營管養(yǎng)，嚴(yán)禁超載超限等違章行為的發(fā)生，同時建立科學(xué)的橋梁風(fēng)險評估體系，對重點橋梁工程實施健康監(jiān)測，嚴(yán)格執(zhí)行橋梁養(yǎng)護規(guī)范。
跨江跨海大橋，往往濕度比較大，特別是跨海橋梁還有鹽腐蝕問題，更加速了腐蝕進程，與內(nèi)陸公路橋梁相比，跨海橋梁更容易產(chǎn)生因腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂化，這是其一大主要特征。另外，跨江跨河的橋梁往往跨度比較大，結(jié)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，檢查也不方便，容易帶來一些隱患。因此，平時檢查一定要注意，除了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移和變形等常規(guī)檢查外，一定要關(guān)注橋梁腐蝕方面的問題。
防腐涂裝
橋梁“高壽”運營，要記住這三點
截至2017年年底，我國公路橋梁已達到83萬座，鐵路橋梁總數(shù)已超過20萬座，已成為毫無疑問的世界第一橋梁大國。面對龐大的橋梁數(shù)量和日益增長的交通流量，如何保證橋梁“高壽”，是一個值得深思的問題。
田啟賢表示，一定要摒棄“重建輕養(yǎng)”的思維，加強常規(guī)養(yǎng)護。大橋設(shè)計壽命是100年，不是說建了以后不管不問能達到100年的壽命，而是在規(guī)范的養(yǎng)護措施和養(yǎng)護手段的情況下，它能夠達到這個壽命。就像汽車要定期進行保養(yǎng)，按照保養(yǎng)規(guī)律更換機油、三濾、使用品質(zhì)合格油品。橋梁也是這樣，只有定期養(yǎng)護、按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)承載才能夠到達到這個壽命。
還有就是要利用現(xiàn)在的科技手段，例如中鐵大橋科學(xué)研究院正在開展的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，橋梁任何異常的變化都會進行實時預(yù)警。
此外，在橋梁的設(shè)計建造時，要多用新材料，像混凝土這種傳統(tǒng)材料的缺陷始終存在，現(xiàn)在超高性能混凝土研發(fā)出來了，其超高的力學(xué)性能和耐久性遠勝普通混凝土，現(xiàn)在新設(shè)計的橋梁就要多用這些高性能材料。
質(zhì)量安全是工程建設(shè)永恒的主題，確保橋梁產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展必須要堅持“建養(yǎng)并重”，建設(shè)和管養(yǎng)就好像兩條腿走路，橋梁在設(shè)計之初就應(yīng)該充分考慮后期的養(yǎng)護需求?！敖ㄔO(shè)百年橋梁，靠建更靠養(yǎng)!”田啟賢說。
特殊性結(jié)構(gòu)橋梁檢查
浙江
對癥下藥 統(tǒng)籌施策
作為進出舟山的唯一陸路通道、我國規(guī)模最大的島陸聯(lián)絡(luò)工程——浙江舟山跨海大橋由金塘、西堠門、岑港、響礁門、桃夭門5座大橋組成，全長46.29公里。通車8年半來，大橋管理處采用一系列有針對性管控措施，積極推進“平安大橋”建設(shè)。
不同部位不同手段
跨海大橋面臨嚴(yán)重的海洋腐蝕問題，舟山跨海大橋早在開通運營之初，就綜合了國內(nèi)外多項最新技術(shù)防腐。去年，還引入低表面處理防腐涂裝體系等，對大橋主要部位實施階段性防腐涂裝養(yǎng)護維修。
大橋防眩板受季風(fēng)和臺風(fēng)影響會遭到嚴(yán)重破壞。2016年舟山跨海大橋進行了新型工程塑料合金防眩板試點，去年7月進行了全面升級改造。同時，引進爬索機器人進行斜拉索索體PE護套檢查。
舟山跨海大橋在新增桃夭門大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，升級開發(fā)了西堠門、金塘、桃夭門三橋一體的大跨徑纜索承重體系橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測巡檢管理系統(tǒng)平臺，增強了大橋結(jié)構(gòu)安全及交通量的監(jiān)測與管控能力。
大橋管理處還請專業(yè)單位對鋼橋面鋪裝進行病害專項檢查，掌握病害分布和使用性能衰減規(guī)律，為鋼橋面養(yǎng)護科學(xué)決策提供支撐。
聯(lián)勤聯(lián)動抓好海域安全
為保證大橋通行水域安全，大橋配備了6艘警戒船、1艘拖輪、185個助航設(shè)備、4臺高倍探頭、27臺航道攝像機等設(shè)施設(shè)備，運管分中心接入海事AIS系統(tǒng)，協(xié)助海事部門關(guān)注大橋海域船只通行情況。
為破解非通航海域的安全管理難題，舟山跨海大橋?qū)⒃谀陜?nèi)引入非通航海域主動警戒雷達系統(tǒng)試點，實現(xiàn)24小時全天候值守。該系統(tǒng)可以在探測的6公里范圍內(nèi)，主動發(fā)現(xiàn)活動的船只，使警戒船的出動更主動、更及時、更精確。
今年6月，舟山跨海大橋采用“消能重力錨自動下落式浮基高架攔阻船舶設(shè)施”專利技術(shù)，在金塘大橋主通航孔及西通航孔兩側(cè)非通航海域布設(shè)6000多米攔阻設(shè)施。該設(shè)施可有效攔阻失控載重噸達2.5萬噸的滿載船舶，最大限度消除金塘大橋主通航孔和西通航孔二側(cè)橋墩被撞擊的安全隱患。(特約記者 楊天駿 通訊員 刁飛飛)
重慶
檢測評估決策一體化
重慶的特殊地貌，高山、低谷、兩江，促使了橋梁建設(shè)大發(fā)展。作為“橋都”，重慶橋梁數(shù)量多、種類多、技術(shù)水平高、影響力強，養(yǎng)護手段更是不斷追求進步。日前，重慶交通大學(xué)研發(fā)了《鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部銹蝕度檢測新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用》《公路橋梁檢測評估決策一體化信息平臺建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究》，這兩項橋梁“體檢”科技成果均達到國際先進水平，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
《鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部銹蝕度檢測新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用》針對鋼混結(jié)構(gòu)內(nèi)部腐蝕這一影響橋梁健康和使用壽命的“第一殺手”，研發(fā)了兩項技術(shù)：一是采用渦流加熱、紅外檢測技術(shù)，通過對比銹蝕與未銹蝕鋼筋混凝土表面發(fā)熱速率的不同，提出了檢測鋼筋混凝土銹蝕度的新方法，研發(fā)了鋼筋混凝土橋梁銹蝕度無損量化檢測新裝備;二是基于金屬磁記憶理論，研發(fā)了利用金屬磁記憶效應(yīng)檢測混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕新技術(shù)，研制了銹蝕量化無損檢測裝置，實現(xiàn)了銹蝕范圍和銹蝕程度的量化無損檢測。該成果已成功應(yīng)用于20余座鋼筋混凝土橋梁，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋無損量化檢測。
《公路橋梁檢測評估決策一體化信息平臺》攻克了野外移動終端便攜式橋梁檢測數(shù)據(jù)采集、基于日常檢測的橋梁技術(shù)狀況和安全狀況評估、基于長期監(jiān)測信息的橋梁安全評估、基于狀態(tài)評估的橋梁管養(yǎng)決策支持等關(guān)鍵技術(shù)難題，開發(fā)了公路橋梁檢測評估決策一體化的信息平臺。該成果完成了橋梁技術(shù)狀況評分“構(gòu)件—部件—全橋”體系的代碼化，實現(xiàn)了橋梁技術(shù)狀況評定的全過程軟件化、自動化和客觀打分評判，克服了人為打分主觀性的不足，同時為橋梁管養(yǎng)提供了智能化決策支持。該技術(shù)也在云南400多座高速公路橋梁上得到了應(yīng)用，且效果良好。(記者 朝霞)
湖北
精管細養(yǎng)看“楚”方
今年6月，(武)漢十(堰)高速公路漢江四橋以97分摘得2017年全國高速公路橋梁檢測“桂冠”，創(chuàng)造了湖北高速公路橋梁檢測新紀(jì)錄。湖北江河湖泊遍布全境，因此大橋眾多。為保障大橋健康運行，湖北省交通運輸廳不斷加強橋梁設(shè)計，創(chuàng)新管養(yǎng)模式，提高橋梁安全通行能力，漢江四橋的好成績便是他們這些年來不懈努力的最好體現(xiàn)。
近幾年，湖北省交通運輸廳持續(xù)加強日常養(yǎng)護，實行“精細化管理、過程化控制”管理模式，堅持橋梁主動加固、被動改造與預(yù)防性養(yǎng)護相結(jié)合，專業(yè)檢測與日常巡檢相結(jié)合，超限運輸治理與提前養(yǎng)護相結(jié)合，完善對特大橋梁和特殊結(jié)構(gòu)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，全面優(yōu)化橋梁養(yǎng)護管理。
過去，養(yǎng)護人員發(fā)現(xiàn)問題后，要層層上報，等待審批需要一兩天。漢十管理處啟動建設(shè)“智慧漢十”管理體系，開發(fā)了智能養(yǎng)護巡查平臺，實現(xiàn)高效痕跡化養(yǎng)護。依托“智慧漢十”，管理處還形成了掌上App動態(tài)數(shù)據(jù)采集、養(yǎng)護管理系統(tǒng)為一體的評價體系和決策體系，通過數(shù)據(jù)分析快速掌握橋梁病害的發(fā)生、發(fā)展和變化情況。每年年底，逐橋核準(zhǔn)掌上App基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、歷史維修庫、病害數(shù)據(jù)庫等信息，為科學(xué)決策提供真實準(zhǔn)確的第一手資料。
湖北在全國率先實行“橋隧長”負(fù)責(zé)制，按照“層級負(fù)責(zé)、屬地管理”的原則，時刻掌握橋梁的運營動態(tài)，消除安全隱患。同時，落實橋梁工程師制度、橋梁養(yǎng)護制度，應(yīng)急處置制度、養(yǎng)護工作崗位責(zé)任制等多項制度和操作規(guī)程，促進橋梁養(yǎng)護管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。
經(jīng)過1年的試運行，目前湖北高速公路橋梁群健康監(jiān)測系統(tǒng)已通過驗收，正式運行。下個月，漢江四橋還將安裝一套健康智能檢測系統(tǒng)，隨時上傳大橋各個部位的運行指標(biāo)，養(yǎng)護水平和質(zhì)量有望進一步提升。(記者 潘慶芳)
江蘇
預(yù)控預(yù)警 求實謀遠
近20年來，江蘇建成了江陰大橋、潤揚大橋、泰州大橋等一大批世界級橋梁。隨著長江經(jīng)濟帶的發(fā)展，跨江大橋的交通流量增長迅速，給橋梁營運管理帶來了諸多課題和挑戰(zhàn)。
江蘇交通運輸主管部門牢固樹立全壽命周期理念，加強預(yù)防性養(yǎng)護。各橋梁運營管理單位按照橋梁實際情況，適時編制中長期橋梁運營養(yǎng)護管理規(guī)劃，以“規(guī)范養(yǎng)護、適度超前”的原則，建立完善橋梁主纜除濕系統(tǒng)，開展鋼箱梁焊縫疲勞裂縫專項治理等，加強預(yù)防性養(yǎng)護工作，切實將橋梁全壽命周期理念落到實處。
2010年，江蘇省組建成立了“江蘇省長大橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)中心”。目前，全省8座跨江大橋已全部建立相應(yīng)的健康監(jiān)測系統(tǒng)，實時在線地對大橋環(huán)境荷載、結(jié)構(gòu)響應(yīng)進行數(shù)據(jù)采集、存儲，并進行在線分析，適時掌握大橋運行指標(biāo)動態(tài)，為橋梁運營管理提供了高效、及時的技術(shù)支撐。
在江蘇省高速公路交通運輸執(zhí)法機構(gòu)、公安交警部門、經(jīng)營管理單位“一路三方”省級全路網(wǎng)聯(lián)合指揮調(diào)度機制下，通過上橋前稱重、聯(lián)合執(zhí)法等，阻截非法超限超載車輛行駛跨江大橋;在重大節(jié)假日潮汐式車流量發(fā)生時段，實施上橋前流量調(diào)控，調(diào)整車道使用方向等，盡量減少橋梁偏載的不利影響;針對交通流量特別大的路段，試行重大節(jié)假日貨車禁行;引進先進設(shè)備提高掃雪除冰效率，確保橋梁全天候運行;定期舉行應(yīng)急演練，不斷整合區(qū)域應(yīng)急資源，全面保障跨江大橋安全暢通。
此外，各橋梁營運管理單位在加強橋梁管養(yǎng)的同時，加大科研投入和科技創(chuàng)新力度，切實提高了橋梁運維能力水平。如泰州大橋公司開展了復(fù)雜環(huán)境下橋梁安全性能監(jiān)控與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)及其集成示范研究，顯著提高了復(fù)雜環(huán)境下橋梁安全性能預(yù)警的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)性。(駐江蘇首席記者 施科 通訊員 蘇高)
貴州
“家庭醫(yī)生”保暢峽谷高橋
崇山峻嶺、溝壑縱橫的喀斯特地貌，成就了貴州橋梁的世界地位，也決定了該地區(qū)橋梁建管養(yǎng)運具有較大難度。作為中國交建旗下資產(chǎn)運營管理的重要企業(yè)，中交資產(chǎn)管理有限公司目前在貴州運營管理貴都、貴甕、道甕、沿德、江甕5條高速公路，運營里程共計651公里，其中橋梁1008座。
如果將工程建設(shè)產(chǎn)品比作“新生兒”，那么后期的管理養(yǎng)護運營就好比“家庭醫(yī)生”，做好預(yù)防性措施是保證項目安全、健康發(fā)展的關(guān)鍵。中交資管針對影響大橋運營安全的幾大因素量體裁衣，制定了符合預(yù)期效益的管養(yǎng)措施。
在正式運營前，委托檢測單位對橋梁進行全面檢測，查看建設(shè)與設(shè)計的相符性及健康狀況。若存在未按設(shè)計施工立即通知建設(shè)施工單位整改到位;若存在先天性質(zhì)量問題，除告知施工單位質(zhì)量終身責(zé)任制外，運營期須加強監(jiān)控監(jiān)測，制定確實可行的應(yīng)急預(yù)案，特殊管控;若存在一般施工質(zhì)量問題，在缺陷責(zé)任期內(nèi)督促整改到位。
通過建立養(yǎng)護管理機構(gòu)，健全養(yǎng)護管理規(guī)章制度，明確養(yǎng)護職責(zé)，狠抓責(zé)任落實，確保大橋運營期間路容路貌完好、病害處置及時，保持路況持續(xù)穩(wěn)定，購買商業(yè)保險進行風(fēng)險轉(zhuǎn)移，完善快速救援應(yīng)急體系，預(yù)防道路交通安全問題。
健全養(yǎng)護機構(gòu)及人員，做好橋梁全面檢測工作。先天的建設(shè)質(zhì)量問題無法避免，可以通過經(jīng)常性定期體檢來精準(zhǔn)掌握大橋健康狀況，運用先進的養(yǎng)護技術(shù)，讓大橋維持最佳技術(shù)狀態(tài)，保障運營安全。
中國交建在貴州區(qū)域運營高速公路項目以來，均未發(fā)生一般及以上安全生產(chǎn)責(zé)任事故、道路交通責(zé)任事故、突發(fā)環(huán)境責(zé)任事故、職業(yè)病危害責(zé)任事故。
