北京：三元橋換新記

姚瑋潔

2015 年10 月27 日，北京，三元橋（ 跨京順路橋） 大修工程正式啟動(dòng)

2015年11月15日18時(shí)，三元橋完成換梁“手術(shù)”。

一個(gè)每天騎車經(jīng)過三元橋上下班的網(wǎng)友，事后用一個(gè)詞來形容這次施工：神不知鬼不覺。這座地處東北三環(huán)，連接三環(huán)路、京順路和機(jī)場高速等重要節(jié)點(diǎn)、重達(dá)2300余噸的立交橋舊梁體，竟然在一個(gè)周末內(nèi)換上新梁。

神不知鬼不覺的“換裝”背后，是北京市的路政局、交管局、設(shè)計(jì)方、施工方等單位多次“吵架”的結(jié)果。為了這改舊換新的43小時(shí)，他們用一年時(shí)間為舊橋評估吵、為馱梁車改造吵、為新主梁的預(yù)制及安裝吵、為如何把對社會(huì)交通的影響減到最低吵……

吵架的目的很簡單：在北京這樣的特大型城市，讓這座咽喉位置上的“國門第一橋”在最短的時(shí)間內(nèi)完成大修改造，恢復(fù)交通通暢。

多次體檢不合格

三元橋建成于1984年，2015年正好31歲，剛過而立之年。

起初，它在老檔案里叫東北三環(huán)牛王廟立交，因臨近牛王廟而得名。后來因其位于三路交匯處，就改成了“三元橋”。

這座全國最大的立交橋，是北京市第一個(gè)榮獲國家銀質(zhì)獎(jiǎng)的立交橋工程，全橋長54.3米，橋面寬度44.8米，3上3下。

“北京市原來是自行車王國，每一個(gè)紅綠燈都被自行車堵得不行，但小汽車保有量只有16.7萬輛。這也是當(dāng)初設(shè)計(jì)成3上3下的原因?！北本┦姓傇河邢薰緲蛄簩I(yè)總工程師秦大航對《瞭望東方周刊》表示。

1984年，秦大航剛剛畢業(yè)，以實(shí)習(xí)生的身份參與三元橋通道設(shè)計(jì)。他回憶，連負(fù)責(zé)給排水的人都算進(jìn)去，原來的北京市政總院動(dòng)用了近百人參與三元橋項(xiàng)目，“那會(huì)兒用的計(jì)算機(jī)還是光電輸入紙帶插孔機(jī)，需要通過傳統(tǒng)用二進(jìn)制碼輸入?！?/p>

秦大航深感北京發(fā)展之快?！艾F(xiàn)在三元橋一天的車流量近20萬輛，比北京當(dāng)年的汽車總量還多?！?/p>

同樣飛速發(fā)展的，還有中國的橋梁技術(shù)?，F(xiàn)在，新建一座和三元橋同等規(guī)模的橋，原北京市政總院“只需要10個(gè)人就能完成”。

2003年8月4日，北京機(jī)動(dòng)車數(shù)量突破200萬輛，為緩解擁堵，三元橋由原來的3上3下六車道調(diào)整為5上5下十車道。機(jī)動(dòng)車道由原先的11.5米擴(kuò)展到16.4米，占用了非機(jī)動(dòng)車道的面積。

由于車行道的荷載是汽車-超20級(jí)的，非機(jī)動(dòng)車道的荷載是汽車-15級(jí)的，相差太大，橋面不堪負(fù)重。

“這好比一個(gè)人，原來背6袋面拎兩個(gè)口袋，現(xiàn)在變成10袋面，再拎兩個(gè)口袋。橋的功能發(fā)生了變化?！鼻卮蠛秸f。他口中的“口袋”，指的是非機(jī)動(dòng)車道。

2002～2014年，三元橋多次體檢不合格，歷經(jīng)兩次維修，兩次搶修。 2014年的橋梁大檢，三元橋被檢測為D類橋。

依據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，城市橋梁技術(shù)狀態(tài)分為A～E五個(gè)等級(jí)。其中A級(jí)表示完好，D級(jí)表示不合格，E級(jí)則表示危險(xiǎn)。每年北京市路政局都會(huì)組織對C級(jí)橋跟蹤檢測，北京每年平均約有200座橋受檢。

“2014年檢測發(fā)現(xiàn)，主梁及橋面板損壞非常嚴(yán)重，我們決定對該橋大修改造，以徹底消除安全隱患，同時(shí)完善和提高其使用功能?！北本┦薪煌ㄎ氛指本珠L侯小明告訴《瞭望東方周刊》。

原橋加固還是整體置換？

三元橋大修勢在必行，但采取何種方案必須慎之又慎。

作為重要交通樞紐，公交、地鐵、機(jī)場快線匯聚于此，橋上25條公交線路，橋下23條公交線路，公共交通一天的運(yùn)力就達(dá)到72.7萬人次，如何施工對周邊區(qū)域交通影響重大。

除了秦大航，做設(shè)計(jì)方案的北京市政總院研究公司還出動(dòng)了兩位國家級(jí)設(shè)計(jì)大師——包琦偉和羅玲。羅玲是1984年三元橋的設(shè)計(jì)者。

幾位專家先是在設(shè)計(jì)院內(nèi)部討論設(shè)計(jì)方案，備選的方案很多，但“各有利弊”。

一種是“頂推”工法，在三元橋邊上組裝新梁，用千斤頂把新梁推到舊墩上。弊端是需要在橋下京順路做滑道，而且每次只能頂推幾公分，不僅需要占滿京順路，而且至少需要5天。

一種是在原有橋上“加拱”的方式解決承載力的問題。但是會(huì)破壞原有的苜蓿葉形互通式立交橋的形狀。

最終，北京市政總院研究公司將“原橋加固法”和“采取整體置換工法”上報(bào)給北京市交通委路政局。

2014年10月，由施工單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理公司等專業(yè)人士組成的專家團(tuán)隊(duì)開始對項(xiàng)目勘察、檢驗(yàn)、評估、論證、比選。討論一開始，大家就爭論得面紅耳赤。

兩個(gè)方案，支持者一半對一半。不同的方式有不同的好處。有橋梁專家覺得：“每年北京修七八座橋，大部分還是采取常規(guī)施工方法。節(jié)省造價(jià)、難度較低，也有技術(shù)儲(chǔ)備，相對來說更為穩(wěn)妥?！?/p>

如果采用“整體置換工法”，如果舊梁承受不了荷載，拆舊過程中也會(huì)出現(xiàn)很多問題。

“吵架”出真知

在秦大航的回憶中，彼時(shí)專家們的意見均直面問題，直接且具體。

有專家稱，云南昆明和湖南株洲都曾發(fā)生過拆橋死傷事故，把舊梁吊起后，會(huì)不會(huì)在運(yùn)送過程中出現(xiàn)問題？舊梁體中跨重達(dá)1600噸，新梁體1300噸，舊梁如何馱走，新梁如何馱入？墩和梁完全在一起，是否將墩一起換掉，還是將墩和橋先割開？如果馱不走，就地拆解，工期能不能滿足要求？原地拆解如何保證每塊梁拆掉后不影響梁體整體結(jié)構(gòu)？

2015 年11 月13 日晚11 點(diǎn)，三元橋施工現(xiàn)場

然而，荷載試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)三元橋下落變形比設(shè)計(jì)曲線大了30%?！皹虻氖褂霉δ艽_實(shí)需要整體提升，如今的車流量，已經(jīng)是三元橋建成時(shí)最高限通車量的兩到三倍，如果這次只是加固，幾年后，可能還得大修，這不是個(gè)一勞永逸的解決方式。”秦大航說。

“整體置換工法”最大的好處就是快，新梁拼接在東北方，舊橋改造在西南方，不會(huì)影響三環(huán)路和橋下京順路的交通，節(jié)省的是難以估量的社會(huì)成本。

三元橋改造施工方項(xiàng)目總工程師盧九章為本刊記者舉了一個(gè)例子。他說，三元橋日均車流量20.6萬輛，假設(shè)按照傳統(tǒng)方式改造的話，會(huì)平均造成一輛車擁堵20分鐘，每車每小時(shí)耗油5升，油價(jià)按每升6元來算，那么，每天因?yàn)槎萝嚲蜁?huì)造成200萬元的耗油損失。

“擁堵兩個(gè)月就得耗費(fèi)1.2億元?！北R九章對《瞭望東方周刊》說。

看上去“整體置換工法”在工期優(yōu)化后增加了10%的造價(jià)，但在巨大的社會(huì)成本面前，這種造價(jià)顯得微不足道。

那時(shí)候天天加班開會(huì)?！拔覜_你嚷嚷，你沖我嚷嚷，吵得一塌糊涂。我們專家開會(huì)簡直就是吵架。”秦大航笑著回憶，“但是這些人都是多年合作的關(guān)系，沒問題的。畢竟是頭一次做這個(gè)，沒有可借鑒的，都是吵出來的?！?/p>

一個(gè)個(gè)疑惑解答后，共識(shí)越來越強(qiáng)。2015年5月，方案最終敲定：上部結(jié)構(gòu)采用整體更換鋼箱梁箱、下部結(jié)構(gòu)采用鋼板加固V型墩，徹底消除橋梁各種病害，全面提升橋梁承載能力，同時(shí)解決超負(fù)荷運(yùn)行狀況，抗震等級(jí)也將達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求，適應(yīng)新的5上5下道路通行需求。

“都是學(xué)術(shù)討論，全部就事論事。整體工法有它的優(yōu)勢，算社會(huì)大賬，這個(gè)錢是不虧的?！北R九章說。

馱梁車是關(guān)鍵設(shè)備

最早采用這種“整體置換工法”修繕的橋梁，要追溯到2011年的北京市昌平區(qū)西關(guān)環(huán)島。

在盧九章看來，同為西關(guān)環(huán)島大修的項(xiàng)目總工，二者的區(qū)別是：西關(guān)環(huán)島是郊區(qū)的公路橋，三元橋是城區(qū)的市政橋。

三元橋此次“換新”的意義在于，它是“國內(nèi)首次在城區(qū)重要交通節(jié)點(diǎn)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)”，而且僅僅花了43小時(shí)。而西關(guān)環(huán)島的兩座橋則斷了16次，每次斷7個(gè)小時(shí)，總共斷了112小時(shí)。

秦大航也是西關(guān)環(huán)島大修工程的設(shè)計(jì)者之一。西關(guān)環(huán)島設(shè)計(jì)方案前，他途經(jīng)河北，偶遇大型運(yùn)梁車在運(yùn)輸高鐵的新橋橋梁，頓時(shí)開竅，“如果把這個(gè)車加上個(gè)頂起來的設(shè)備，不就可以在西關(guān)環(huán)島使用嗎？”

僅僅9個(gè)月，千噸級(jí)馱運(yùn)架一體機(jī)便集成成功，正是這個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，為西關(guān)環(huán)島和日后的三元橋大修采取“整體置換工法”打下了基礎(chǔ)。

然而三元橋大修項(xiàng)目研討會(huì)中，很多專家又對馱梁車性能產(chǎn)生了懷疑。

舊梁中跨1600噸，馱梁車上6個(gè)千斤頂把梁體頂起時(shí)，一個(gè)頂壞了導(dǎo)致梁體受力不均怎么辦？

如何監(jiān)控頂力是否達(dá)到最大限度？

兩輛馱梁車行走時(shí)如何達(dá)到同步？

遇到凹凸路面怎樣保證輪胎上的車架子平直？

怎樣確保全天候作業(yè)？

三元橋橋底有72個(gè)支座，一個(gè)不準(zhǔn)導(dǎo)致相對關(guān)系不對，就會(huì)導(dǎo)致梁的位置出現(xiàn)問題，怎樣實(shí)現(xiàn)定位精準(zhǔn)？

一個(gè)個(gè)問題，一個(gè)個(gè)質(zhì)疑，必須直面?！斑@些都是細(xì)節(jié)，必須全部想清楚?！鼻卮蠛秸f。

專家們又是吵成一團(tuán)。吵架之后是反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證。在三元橋附近搭建的舊梁運(yùn)送場地，馱梁車來來回回反復(fù)試驗(yàn)了無數(shù)次。

最終，所有問題都順利解決。以精準(zhǔn)定位為例，西關(guān)環(huán)島時(shí)期，馱梁車是完全人為控制。三元橋的馱梁車卻采用了GPS、北斗雙重定位系統(tǒng)和激光巡跡技術(shù)進(jìn)行精定位。

“雖然人為控制也能達(dá)到一定精度，但會(huì)浪費(fèi)時(shí)間?！鼻卮蠛秸f。事后有關(guān)人員統(tǒng)計(jì)，三元橋新橋的落梁軸線誤差被控制在8毫米以內(nèi)。

侯小明介紹，為了保證項(xiàng)目實(shí)施萬無一失，“每個(gè)馱梁車還安裝了兩個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，壞了一個(gè)另一個(gè)還可以用;每個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)掛了4個(gè)液壓系統(tǒng)，壞了仨也有一個(gè)能使?！?/p>

“必須有全天候保障，要么別干，要干，必須成功。如果馱梁車拖著上千噸的梁走到一半壞了，就是事故了?！彼f。

三元橋施工前全貌鳥瞰

啟動(dòng)緊急預(yù)案

“干工程的都知道，即使再精心的準(zhǔn)備、再周密的計(jì)劃，依然有可能發(fā)生不可預(yù)見的因素。很不幸，我們那天晚上啟動(dòng)了預(yù)案。”盧九章說。

專家組一開始希望55小時(shí)，分3個(gè)晚上完成。由于每個(gè)步驟都能夠細(xì)化到分鐘和時(shí)段，后期在把空檔水分刨一些出去后給自己定了24小時(shí)的目標(biāo)。越快完成，越早通車，老百姓也越能得到更多實(shí)惠。

2015年11月13日周五晚11點(diǎn)，三元橋上部結(jié)構(gòu)置換工作正式開始?！熬拖裆蠎?zhàn)場一樣，容不得計(jì)算時(shí)間，就得埋頭想怎么把這事做好做順當(dāng)。一切如預(yù)想中順利，凌晨4點(diǎn)，當(dāng)舊梁馱運(yùn)頂升時(shí)，問題來了?！焙钚∶髡f。

“整體性嚴(yán)重不足，情況比想象中更糟，如果整體馱運(yùn)，很有可能因?yàn)槭芰Σ蛔阍斐闪后w摔落。每片梁體都上百噸，掉落后橫亙在路中間根本無法處理?！?/p>

此時(shí)的備選方案是：把舊橋中跨用繩鋸鋸開，切割成27小塊拖走，整體施工時(shí)間將因此大大延長。

如果不在原地切割，整體馱走后真若發(fā)生事故，“別說下周一，幾個(gè)月都不一定能完成?！鼻卮蠛秸f。

當(dāng)時(shí)也有專家并不甘心，覺得想個(gè)招還能馱走，實(shí)現(xiàn)盡快通車。因?yàn)樵刈鳂I(yè)也有在狹窄空間作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。橋墩內(nèi)部空間狹窄，大型設(shè)備、重型構(gòu)件和好幾百號(hào)工人一起進(jìn)入作業(yè)，“最大的問題是，這個(gè)過程中，會(huì)不會(huì)流血？”

凌晨4點(diǎn)，專家們又“吵”上了。項(xiàng)目指揮部燈火通明、煙霧彌漫。75歲的橋梁原設(shè)計(jì)者羅玲和74歲的北工大教授高征銓全部親臨現(xiàn)場，5個(gè)小時(shí)后，專家們達(dá)成一致意見：切割舊梁、原地拆解。

秦大航直言，當(dāng)時(shí)作這個(gè)決定是非常艱難的，因?yàn)橐呀?jīng)對外說出去了24小時(shí)完成，當(dāng)天的新橋馱入加橋面工程9個(gè)小時(shí)就完成了，“如果一切順利，舊梁原本兩個(gè)小時(shí)就能拆完馱出，24小時(shí)之內(nèi)肯定沒問題?！?/p>

一旦拿定了主意，之前的不同意見者馬上投入新一輪戰(zhàn)斗，他們嚴(yán)格實(shí)施這一決策，不再猶疑。

盧九章回憶，當(dāng)天有900個(gè)工人分批待命，一批人進(jìn)入作業(yè)后，馬上撤出，下一批繼續(xù)進(jìn)入，最高峰時(shí)期投入600個(gè)工人，施工組織沒有出現(xiàn)任何問題。

未來將有更多的橋梁采用這一技術(shù)

“后來評估，這個(gè)選擇是正確的?！焙钚∶髡f。

和很多專家一樣，現(xiàn)場工作的侯小明兩天三夜沒有合眼。他們至今仍然感到有些遺憾，因?yàn)椤巴涎恿它c(diǎn)時(shí)間”。

不過，盧九章表示，三元橋大修工程的結(jié)束是一個(gè)新的里程碑。交通擁堵已經(jīng)是大城市的通病，很多地方因?yàn)閾矶虏桓疑米愿脑?，“未來將有更多的橋梁采用這一技術(shù)解決問題”。

在秦大航看來，是否采用這一技術(shù)，最關(guān)鍵的是看橋梁適用性。一個(gè)橋梁好不好，技術(shù)是否先進(jìn)并不是第一位的，是否能在社會(huì)成本最低的情況下達(dá)到最優(yōu)才是最關(guān)鍵的，“以后北京的橋梁是否能采取這種工法，還得具體情況具體分析?！?/p>

工程完成后，無論是侯小明代表的政府部門、秦大航代表的設(shè)計(jì)方、還是盧九章代表的施工方，他們目前最重要的工作就是對本次大修工程進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)。

秦大航說，每個(gè)專家的方案都帶有個(gè)人的色彩，怎么把每一個(gè)人的東西變成一個(gè)大家的共識(shí)，則需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)指南?！叭獦虼笮薜暮侠砘ㄗh就有48條，每一條都需要‘吵兩三回才能達(dá)成一致。等形成了一套技術(shù)規(guī)范，以后的每一步就有章可查，就不必要吵架了。”

問及下次工程還吵怎么辦？“吵唄”，秦大航雙眼一瞪，“都是為了工程，我不怕吵！”