文/ 林浦
我國道路橋梁建設在近些年已經(jīng)取得了顯著的成果。在工程設計中不僅需要追求更為先進、經(jīng)濟的技術,同時也應保證具備足夠的安全性與耐久性。但目前我國在道路橋梁設計的許多環(huán)節(jié)中依然存在著比較嚴峻的問題,制約著道路橋梁的良性發(fā)展。
在這樣的背景下,技術人員就需要對工程實踐有全面的認識,并且能夠做出深刻的分析,在此基礎上采相應的措施予以預防,切實改善設計環(huán)節(jié)存在的諸多不足,使得道路橋梁建設能夠向著規(guī)范化、科學化的方向變革。
下面本文將從多個方面對道路橋梁設計暴露出的安全隱患進行論述,分析背后所隱含的深層次問題,并提出相應的預防措施,以期為我國的道路橋梁設計提供理論基礎。
設計環(huán)節(jié)是決定工程建設整體的根本性因素,因此設計對于道路橋梁的安全性起著主導作用,技術人員需要將安全性評估確定為首要因素。但目前在許多工程中設計人員對于安全性的認識只存在于概念上,未落實到具體的工作上去,為了追求美觀而忽略安全。具體來看,有以下幾點:首先設計人員沒有意識到實地勘測對設計工作的意義,僅僅是在對項目建立簡單認識后就開始了設計;其次,設計指標的確定不夠準確,特別是結構的最大承載能力指標未經(jīng)準確計算,這就會導致后續(xù)設計工作欠缺可靠的參考,導致設計裕度不足,引發(fā)安全事故。
不同于其他地區(qū)工程設計標準,我國在道路橋梁設計工作中一般都會選擇相對比較保守的方案,同時在工程材料、技術快速發(fā)展的背景下也未能及時更新,這就導致在目前許多具體工程中設計理念與實際需求難以契合,缺乏相關標準的指導。此外,部分項目為了盡快投入施工、運營,在設計時僅依照傳統(tǒng)設計規(guī)范對強制要求的指標進行檢測,而忽略部分未做出要求但影響重大的指標,使得設計方案合理性不足,埋下安全隱患。
部分項目為了獲得更高的經(jīng)濟效益,使用不符合建設要求的材料、機械,甚至欠缺基本的質(zhì)量控制制度,導致施工方案產(chǎn)生各種各樣的漏洞。此外,有的項目為了盡快交付投入使用,在編制施工組織設計時將施工周期不合理地壓縮,實際施工進度遠快于正常施工進度,這也就會在無形中增加安全事故發(fā)生的風險。即便在后續(xù)施工中發(fā)現(xiàn)了這些問題,為了降低成本也不愿意采取改進措施,仍按照原有的設計方案執(zhí)行。其中比較常見的問題有結構設計不合理、參數(shù)確定不科學、過于依賴經(jīng)驗等,這都將為道路橋梁的正常使用埋下不確定的安全風險。
隨著我國建設法規(guī)、行業(yè)規(guī)范的不斷完善,道路橋梁的設計有了越來越多可參照的標準,這極大地減少了安全隱患產(chǎn)生的風險,有效提升了道路橋梁的施工質(zhì)量。但在具體的落實中,這些標準條文仍具有一定的缺陷,使得預期的效果難以得到最大程度的發(fā)揮。
導致這一問題的主要原因在于設計環(huán)節(jié)的監(jiān)管欠缺,未能形成客觀、有力的監(jiān)督,設計工作自然就難以持續(xù)穩(wěn)定推進。同時,道路橋梁設計領域的競爭環(huán)境也沒有建立起科學的管理體系,已有的監(jiān)管制度難以落實到基層工作中去,缺乏可操作性,從管理上無法達到預期的效果。
為便于說明道路橋梁設計中普遍存在的安全隱患及其預防措施,下面以我國某道路橋梁工程為例展開分析。本項目整體呈現(xiàn)出東西走向,位于地區(qū)路網(wǎng)規(guī)劃的關鍵路段,因此交通流量較大,項目沿線建有一個高鐵站。建設路段土體性質(zhì)較為松散,在施工時需要人工堆積形成填筑土?,F(xiàn)場地下水的特性主要為第四系巖類孔隙水特征,其儲水量受到季節(jié)影響顯著,土體滲透性較好,地下水位年變化值約為3m。
不同于其他類型基礎建設,道路橋梁在運營階段會受到復雜的外部作用,譬如上部車輛、行人所帶來的沖擊、震蕩等,同時還需要抵抗大雨、臺風、地震等各類惡劣氣候的影響。因此,道路橋梁的工作環(huán)境就更加多變,這就需要結構能夠形成足夠的抗力,在這樣的條件下仍舊可以保持自身的穩(wěn)定、耐久。
在開展道路橋梁設計時也就應當以更加長遠的視角來研判設計方案,積極引入先進設計理念與技術工藝,從各個環(huán)節(jié)入手強化結構,使其滿足行業(yè)規(guī)范與項目要求。同時也需要將經(jīng)濟性納入考慮范圍,分析項目的產(chǎn)出比,及時研討、發(fā)現(xiàn)其中可能存在的各種問題,從細節(jié)入手改善結構。
從具體設計工作的層面來看,道路橋梁的質(zhì)量提升應當從以下幾個方面入手:首先,在開展設計工作時應當將耐久性、安全性作為首要原則,并始終圍繞這兩個指標展開工作。在設計時加強對這兩者的監(jiān)管,完成設計后也應當對這兩個指標進行論證,研判其是否符合項目要求,實現(xiàn)設計的全過程管理。其次,設計方案需要與實際條件緊密結合,基于具體的工程環(huán)境而展開。因此,在設計開始之前需要對建設地進行實地勘測,了解其具體情況并形成數(shù)據(jù)化的指標,進而在查閱規(guī)范相關要求后選定最佳的參數(shù)。
同時,勘測報告也能夠為設計人員提供相應的參考,基于項目功能與預期壽命來優(yōu)化設計,使得建設項目的效益可以實現(xiàn)最大化。最后,在設計環(huán)節(jié)中應當積極采用高新技術與先進理念,采用更加科學的方法來改進設計方案。
超載問題是道路橋梁實際運營中常常需要面對的問題,往往會導致結構內(nèi)部出現(xiàn)損傷,且這一類損傷的檢測、維修難度也更大,會導致道路橋梁的使用壽命顯著下降,因此在設計環(huán)節(jié)中就需要采取相應的措施進行防治,降低由此可能產(chǎn)生的不利影響。
超載現(xiàn)象在不同地區(qū)、路段往往會產(chǎn)生不同的影響,譬如高速公路的超載主要涉及到大型載重卡車,而市政道路的超重則需要考慮道路養(yǎng)護機械等的作用。因此這就需要設計人員對建設地的車流情況有清晰的認識,并且預估未來該路段車流變化趨勢,形成具體的數(shù)據(jù)來描述最大流量水平,以此為基礎展開設計工作,有針對性地提升道路橋梁的使用壽命,規(guī)避可能產(chǎn)生的安全隱患。
道路橋梁功能的實現(xiàn)往往需要借助附屬工程,并通過調(diào)整附屬工程類型來達到多元化的運營效果,所以在設計時也應將附屬工程納入重點考慮范圍??煽康母綄俟こ棠軌虮U线\營期內(nèi)道路橋梁的正常運轉(zhuǎn),同時也可以起到預防安全隱患的作用。
具體來看,附屬工程設計應當嚴格遵照科學、適用的基本原則,譬如在設計大型橋梁時為了應對可能出現(xiàn)的緊急情況,在橋頭處需要預留出一定長度的緩沖地帶,以此來為車輛行駛留有足夠的反應時間。特別地,高架橋下部往往預留有一定的機動車通行區(qū),因此在設計橋頭時可以預留出活動門,便于上下空間之間的連通,滿足更為多元化的功能需求。對于部分體量較大的橋梁工程,會采取附加蒸發(fā)池的方法來提升其排水效果,但需要注意的是應當合理設置鐵絲網(wǎng)和警示牌,降低運營過程的安全風險。
道路橋梁在運營時會受到風荷載、地震作用等方面的影響,在這些作用的影響下,結構內(nèi)部會隨之產(chǎn)生相應的循環(huán)應力,導致結構振動并不斷累積疲勞損傷。此外,橋梁結構、材料的不均勻也會擴大這一作用,使得缺陷被進一步放大,尤其是長期循環(huán)作用會導致缺陷的進一步擴張、合并,引發(fā)更為嚴重的病害。經(jīng)過長期的積累,結構上就會出現(xiàn)大量裂紋,若欠缺可靠的控制則材料就很容易發(fā)生脆斷,引發(fā)安全事故。
近些年,我國在橋梁疲勞研究方面取得了顯著成果,且混凝土結構的不斷發(fā)展也使得這一問題得到一定的解決,但構件在長期使用后鋼筋很容易暴露在空氣中發(fā)生銹蝕,此時材料的疲勞性能就很難準確預測,因此這也是一個亟待解決的問題。
綜上,本文主要針對道路橋梁設計過程中比較常見的一些問題展開分析。在快速發(fā)展的社會需求背景下,道路橋梁也面臨著更加多元化的挑戰(zhàn),設計環(huán)節(jié)是指導后續(xù)工作開展的基礎,也是消除安全隱患的關鍵因素。因此設計不僅需要滿足相關強制性條文要求,同時也應當綜合考慮經(jīng)濟、適用等,從整體上進行優(yōu)化。
需要特別注意的是,在道路橋梁設計環(huán)節(jié)中影響安全隱患的因素比較復雜,需要設計人員深入到工程具體細節(jié)中去,嚴格恪守基本原則的要求。同時,也需要加大對設計工作的監(jiān)管力度,從設計環(huán)節(jié)的方方面面入手進行控制,改進設計方案整體的質(zhì)量。