新武-瀝縣跨海大橋橋頭沉降的原因分析

劉 駿,姜永存,趙 威,周 敉

1. 杭州交投建設(shè)工程有限公司,浙江 杭州 310024 2. 長安大學(xué) 舊橋檢測與加固技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室,陜西 西安 710064

近年來,我國的橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的成就,多座巨型跨海大橋工程建成或在建.由于我國橋梁建設(shè)速度快、標準高、技術(shù)實力雄厚,在東南亞地區(qū)援建的多座橋梁,如印尼泗馬大橋、中柬友誼大橋等,均受到了高度好評[1]."中國橋梁"已經(jīng)成為我國對外輸出技術(shù)和設(shè)備的一張名片.

然而,出乎意料的是,我國在競標東南亞最長的跨海大橋--越南新武-瀝縣跨海大橋時,慘敗給日本.新武-瀝縣跨海大橋是越南最長的跨海大橋,全長約15 km,其中海上段長5.4 km,設(shè)有雙向四車道,時速80 km.主橋為V型墩連續(xù)剛構(gòu)橋,采用對稱懸臂施工(圖1),引橋為預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,大橋全貌如圖2所示.

圖1 主橋橋墩采用V型設(shè)計

圖2 大橋全貌

新武-瀝縣跨海大橋的投資總額為11.849萬億越南盾(約合5.6億美元),其中約10萬億越南盾(約合人民幣33億元)是由日本政府提供的有償援助.這本該是好好地回應(yīng)對日本競得此標的質(zhì)疑的大好機會,沒想到整橋還未通車就出現(xiàn)了許多問題.越南國家驗收委員會在工程驗收中發(fā)現(xiàn):橋面瀝青混凝土層平整度達不到技術(shù)要求,縱切割面的銜接不夠好,同時路面有車轍;某些位置的瀝青混凝土松散,中空度較大;甚至橋頭段出現(xiàn)了超預(yù)期的下沉現(xiàn)象[2].

跨海橋梁工程沉降段的安全質(zhì)量問題,嚴重影響了橋梁運營狀況以及駕駛的舒適性,給橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性以及人民的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重威脅.筆者主要針對越南新武-瀝縣跨海大橋出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行介紹和總結(jié),對其橋頭段沉降原因進行分析,旨在為跨海峽橋梁的施工和風險管理提供借鑒.

越南國家驗收委員會在工程驗收中發(fā)現(xiàn):橋面瀝青混凝土層平整度達不到技術(shù)要求,縱切割面的銜接不夠好,同時路面有車轍;某些位置的瀝青混凝土松散,中空度較大;甚至橋頭段出現(xiàn)了超預(yù)期的下沉現(xiàn)象.

地質(zhì)勘探

鉆孔取樣的資料可能不具有代表性,取樣反映的地質(zhì)情況跟實際的地質(zhì)情況有差異,導(dǎo)致路基施工時無法對特殊路段采取特殊方法進行處理.跨海大橋的工程場地為海相沉積,多為砂、軟泥,富含生物碎屑.軟基地段應(yīng)根據(jù)軟地基的特點進行處理;橋背、涵背、臺背處應(yīng)設(shè)置過渡區(qū)[3].

設(shè)計

日本工營、日本構(gòu)造橋梁研究所參與了該橋的設(shè)計.設(shè)計單位往往較為注重橋梁主體及上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計,而容易忽視對地基的處理.地基處理須建立在現(xiàn)場勘查設(shè)計的基礎(chǔ)上,針對橋頭段特殊地基的特殊情況應(yīng)做到具體問題具體分析.樁長、樁徑如果不能滿足工程的實際需要,就會導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)發(fā)生沉降.

施工

本橋的施工單位為三井住友建設(shè)和兩家越南本土公司.因施工造成的不均勻沉降可能有以下原因.

(1)施工方急于求成,施工速度過快.剛澆注的混凝土會受到施工設(shè)備、結(jié)構(gòu)自重等早齡期荷載的作用,而施工速度越快,早期荷載就越大.早期澆注的混凝土承受了比自身承載力更大的后期荷載,勢必會引起早齡期混凝土產(chǎn)生過大的變形,從而導(dǎo)致不均勻沉降[4].

(2)路基填筑與開挖交界處的開挖階梯寬度不符合要求.由于未設(shè)置土工格柵、滲水盲溝,以及未做好路基排水系統(tǒng)等原因,無法控制路基的不均勻沉降.

(3)路基填料不符合規(guī)范要求.施工過程中沒有嚴格按照設(shè)計規(guī)范進行路基回填,造成路基的局部或整段變形.

(4)橋臺背與路基銜接處的路基壓實度達不到要求.由于橋梁采用樁基礎(chǔ),沉降量非常小,而路基沉降量較大,就導(dǎo)致臺背處(即橋頭段)非常容易產(chǎn)生不均勻沉降,并發(fā)生跳車[5].這一環(huán)節(jié)施工難度大,對施工技術(shù)要求高,在臺背回填時可采取換填或設(shè)置搭板的辦法.施工質(zhì)量會受到很多因素的影響,如施工人員的專業(yè)素質(zhì)、施工材料、機械設(shè)備等.

管理

涉外的橋梁建設(shè)項目由多方、多國合作完成,除了要遵守工程所在地的法律和習俗,在管理上也會面臨復(fù)雜的局面.例如越南的法律規(guī)定,在越南建設(shè)的項目必須使用越南的工人.如果工程質(zhì)量管理機制不健全,管理機構(gòu)組織松散、監(jiān)管不力,就有可能導(dǎo)致跨海橋梁出現(xiàn)質(zhì)量問題.因此,只有對當?shù)厥┕り犖檫M行培訓(xùn)和管理,提高其業(yè)務(wù)素質(zhì),建立健全的工程質(zhì)量管理機制,才能從源頭上避免工程質(zhì)量事故.