橋梁工程風險來源及防范

朱佳豪 陳秀玲 陸聰麟

（重慶科技學院建筑工程學院，重慶 401331）

0 引言

由于橋梁是屬于易損耗建筑，如果不進行定期的保養(yǎng)與修復以及嚴格的管理和把控，就會造成事故的發(fā)生。橋梁工程是一項特殊建造工程，其上承擔著陸地交通樞紐的作用。橋梁在從設計到使用過程中，由于地震洪水等自然環(huán)境影響，再加上設計等階段存在的相關問題，影響了橋梁的質(zhì)量，導致其使用壽命常低于設計水平從而造成損失甚至引起人員傷亡。

1 橋梁事故概述

1999年綦江彩虹橋因為橋體設計過程中的不規(guī)范以及施工現(xiàn)場不合理導致整體發(fā)生了坍塌，造成了嚴重的破壞；2007 年6 月九江大橋被一艘運沙船撞擊后造成橋面坍塌，2011 年7 月坐落在鹽城的榆河橋發(fā)生坍塌并導致兩輛正在行駛的貨車墜河；同月一起橋梁坍塌事故發(fā)生在杭州，錢江三橋引橋因為設計的結(jié)構(gòu)與實際的結(jié)構(gòu)存在差異，并且設計的荷載與實際的運營荷載存在較大的差異導致了坍塌事故；2019 年10 月在江蘇無錫發(fā)生的高架橋側(cè)翻也是典型的橋梁事故。通過分析近年來發(fā)生的橋梁事故，得出橋梁工程中風險大部分存在于設計、施工、管理及運營階段，除此之外還包括自然風險和其他風險等。

2 橋梁工程風險來源分析

（1）設計階段

橋梁工程中，設計是第一步，也是橋梁建造過程中最重要的一個環(huán)節(jié)。一個合理的設計方案能夠保證后續(xù)施工、管理以及運營的安全。同時降低事故發(fā)生的風險，縱觀近年來發(fā)生的橋梁事故，存在于橋梁的設計階段的風險，常常體現(xiàn)為設計理論本身存在的缺陷，橋梁結(jié)構(gòu)設計不合理不符合行業(yè)規(guī)范，部分關鍵數(shù)據(jù)計算有誤導致選材不當，所選取的施工工藝不夠成熟或者是采用了未進行論證的技術(shù)等。

由于人們認知的局限性，對于一些造成事故的基本原理是未知的。而設計理論存在的缺陷引發(fā)的事故常存在于具有創(chuàng)新性或者新型結(jié)構(gòu)等處于探索階段的工程中，隨著探索過程中豐富工程實踐經(jīng)驗，理論缺失風險造成事故的比例將會大幅度降低。

選材問題引起的事故往往不易發(fā)現(xiàn)，具有一定的隱蔽性。通常表現(xiàn)為經(jīng)歷較長一段時間之后，或在某些環(huán)境條件下激發(fā)出來。在設計階段必須給予充分的重視，應該充分考慮材料的長期性能以及進行極端環(huán)境下的性能測試等。與設計理論缺陷類似，材料原因引起的事故隨著材料性能的不斷提高以及新型材料的研究、合理的選材而不斷降低。

而設計者的基本素質(zhì)不高、設計經(jīng)驗不豐富、設計疏忽、責任心不強等也會給結(jié)構(gòu)埋下隱患。總體看來，設計階段存在的風險均有一定隱蔽性，且對于需要引入新技術(shù)或需要創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設計的風險會更高。

（2）施工階段

一個合理的施工方式，施工工藝在橋梁建設過程中是極為關鍵的，建造過程中由于施工中失誤極易引起橋梁的坍塌。施工過程中一點小小的失誤在以后的使用過程中會被無限放大，由此可見嚴謹、嚴格、合理施工的重要性。監(jiān)理不到位以及監(jiān)理人員專業(yè)素質(zhì)差，不合理、不成熟的施工工藝，設備不匹配，工人的錯誤操作常常是施工階段的風險表現(xiàn)形式。同時，部分工程由于盲目追趕工期，將其外包，從而導致偷工減料的現(xiàn)象發(fā)生，這也是施工階段存在的風險之一。

（3）管理階段

管理階段分為施工過程的管理和橋梁投入使用之后后期運營及維護的管理，其中施工階段的管理主要是對現(xiàn)場的管理。存在的風險大部分是因為材料的使用不符合設計，不能滿足承載力的要求；選用的施工技術(shù)落后，不能滿足工程需求。負責人管理不到位，工人偷懶且缺乏必要的安全意識，做事不認真以及倫理道德的缺失。

橋梁自從投入使用開始，隨著車輛的反復碾壓以及部分地區(qū)的酸雨環(huán)境腐蝕影響，導致橋梁逐漸被腐蝕老化，只有及時的維護和保養(yǎng)才能保證橋梁的安全。對于橋梁運營和維護的管理過程中存在的風險大多數(shù)包括：橋梁的日常監(jiān)測不用心，對于橋面的裂縫不采取補救措施，對于鋼索長期受到酸雨腐蝕不進行保養(yǎng)等。同時由于現(xiàn)在建筑物的大量修建，所需要的河沙數(shù)量也是日漸增多，由于河沙的過度采集導致河床變深，橋梁基礎部分的承載力變小，從而導致坍塌。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，車輛的載重量也逐漸提高，部分司機為了獲得更多的利益，大部分情況下其貨車的載重量遠遠大于核定載重量，由于政府對于超重車輛監(jiān)管不到位，對于橋的限重把控不嚴導致橋梁處于重載狀態(tài)，橋梁在重載狀態(tài)下很容易導致橋面損傷，從而形成隱患導致橋梁坍塌。

除重載以外還有火災以及船舶撞擊引起的風險。雖然橋梁發(fā)生火災事故是小概率事件，但是一旦發(fā)生火災，對于橋梁結(jié)構(gòu)以及交通等方面都會產(chǎn)生比較嚴重的影響。管理部門沒有嚴格監(jiān)控經(jīng)過橋梁的車輛，給了那些裝有易燃易爆等危險物品的車輛經(jīng)過橋段的機會，便會大大增加發(fā)生事故的幾率。同時針對大部分橫跨河海兩端的橋梁來說，受到地形約束，地質(zhì)條件和橋的跨度以及航道要求的影響，部分橋墩必須修建在河流中，因此這部分橋墩不可避免的會面臨往來航行的船舶的撞擊風險。同時監(jiān)管部門沒有對超噸位、超高的船只進行限行要求或者橋墩部位沒有增設防撞措施也會增加橋梁事故發(fā)生的風險。寧波的溫州大橋長約20km，由于駕駛船舶人員的錯誤操作，使其誤入非航道，其桅桿部分撞擊到橋面導致其箱梁結(jié)構(gòu)垮塌，橋面斷裂且橋墩部分受損。

（4）自然風險

由于自然災害如地震、泥石流、洪水等的存在，極大的威脅著橋梁的安全。橋墩部分在遭受洪水的沖刷的時候，如果設計不合理或者防護措施不到位，橫向承載能力不夠就會被沖走，從而導致橋體垮塌。除洪水之外，地震對橋梁穩(wěn)定的影響才是最大的，在地震的時候連接橋梁上下結(jié)構(gòu)的構(gòu)件會失效，同時地震時受力不能夠穩(wěn)定傳遞，落梁產(chǎn)生的強大沖擊力可以輕易破壞橋梁的下部結(jié)構(gòu)。自然災害還有許多，都會對橋梁的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一部分影響。2008 年汶川地震，造成的強破壞橋梁占汶川區(qū)域橋梁數(shù)量的6%。自然災害的發(fā)生則代表著自然風險始終存在，自然風險成為橋梁安全中最無法控制、影響最大的風險之一。

（5）橋梁的加固拆除不合理

加固拆除是在橋梁部分結(jié)構(gòu)被破壞之后，在已有的基礎上進行改造，使其重新滿足使用要求。加固拆除過程中不合理的技術(shù)以及錯誤操作比如加固過程中橫梁被切斷，或者是在沒有保護措施的前提下對橋體或者橋墩進行施工，引起橋體震動，使其偏移橋體中心導致坍塌等都會造成風險從而導致橋梁的破壞。

除了加固拆除引起的風險之外，還存在其他風險，我們可以把它稱之為偶然風險，其中包括了橋體共振、人為的惡意破壞、行駛車輛的撞擊等。這些不確定的風險在一定程度上影響橋梁的安全。

3 風險防范

（1）加強科學研究

伴隨著科技的發(fā)達，隨之而來的是交通工具的增加以及更新。交通工具也在朝著重載高速方向發(fā)展，以前的老舊的造橋技術(shù)已經(jīng)不符合現(xiàn)在的需要，因此首要任務就是加強科學的研究，引入新興的技術(shù)并充分驗證它的適用性，同時還要總結(jié)生產(chǎn)實踐中的經(jīng)驗和教訓，在發(fā)生的橋梁事故中找出事故發(fā)生的規(guī)律。在橋梁的設計階段，要正確理解創(chuàng)新技術(shù)和不成熟技術(shù)的差別，不要進行盲目的創(chuàng)新，對于設計中用到的新興技術(shù)要進行科學的合理的實驗，反復論證它的合理性和實用性之后才能夠引入使用，以確保設計的安全。最后還要研究橋梁整體結(jié)構(gòu)的力學性能以及充分分析橋梁使用材料的受力性能以及各項指標，根據(jù)其受力特點，制定相對應的方案來減少或避免橋梁事故的發(fā)生。

（2）嚴格制定并執(zhí)行橋梁建設技術(shù)規(guī)范

近些年來橋梁安全事故日益增加，對此，在橋梁管理方面，有關政府通過制定技術(shù)規(guī)范和法規(guī)以及評定標準來規(guī)范橋梁的檢測和評估體系，成功實現(xiàn)了對橋梁技術(shù)標準的定性分析與定量評估，并且給出一個評判橋梁危害的依據(jù)和標準，通過這些行業(yè)標準能夠高效準確地判別橋梁所處的技術(shù)現(xiàn)況，并且科學地評估橋梁現(xiàn)狀，為如何進行橋梁的養(yǎng)護、加固與維修提供決策依據(jù)。當然隨著行業(yè)的發(fā)展，橋梁建造技術(shù)的精進，與之相對應的規(guī)范也要與時俱進，并且對其做出適時的恰當?shù)母潞屯晟啤?/p>

（3）加強管理以及養(yǎng)護

橋梁是一種日常損耗很大的建筑，對于道路的通暢起著重要的作用。為了保證橋梁的狀態(tài)能夠滿足日常的使用，滿足承載能力和通行能力的要求，我們必須加強對橋梁的養(yǎng)護，其運營管理單位要重點關注橋梁的安全以及排查和治理橋梁的安全隱患。通過建立健全的技術(shù)檔案來了解造成橋梁缺陷和損傷的原因，便于核實橋梁實際承載力以及為橋梁的維護與加固提供數(shù)據(jù)支持。對于結(jié)構(gòu)的薄弱部位或者易出現(xiàn)缺陷的地方要定期進行檢查和維護，同時對于一些損壞明顯的地方要認真整改并且對于問題的解決需要持續(xù)跟進并采取相對應的措施，將隱患扼殺在搖籃之中。對于橋梁的使用和維護期間需要加強監(jiān)測評估和維修，適當增加工程維修的投入比例。完善和建立詳細的養(yǎng)護和維修記錄，為以后橋梁使用和養(yǎng)護提供必要依據(jù)。

（4）預防自然災害措施

國內(nèi)天災頻發(fā)，如地震、洪水、泥石流等極大的威脅了橋梁的穩(wěn)定與安全。因此需要加強對橋梁周圍環(huán)境的實時與準確監(jiān)測，并且嚴格限制江河里面的砂石開采量。不能夠因為隨意的開發(fā)從而影響河床的生態(tài)平衡。對于一些河床窄的區(qū)域可以進行一些合理的、科學的擴寬，如果在擴建的過程中發(fā)現(xiàn)有橋墩坍塌的跡象需要及時填充和修復以此來降低橋梁發(fā)生坍塌的風險，同時也要做好橋梁的實時觀測工作，并且對于橋梁設計的規(guī)范采取高標準，高要求。

（5）建立風險評估體系

一個合理的、完整的風險評估體系能夠隨時隨地監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的安全，清晰明確的反映橋梁的質(zhì)量。以前存在的評估體系僅針對某項指標或者某一類型指標進行評估和分析，評估方法較為單一且缺乏代表性和說服力。一個科學的評估系統(tǒng)應該囊括系統(tǒng)中橋梁安全中存在的大部分風險，對橋梁結(jié)構(gòu)的評估應該包括從設計到施工到運營管理整個方面。針對風險的評估應當具有靈活性，不必過于死板。對于存在多年的老舊橋梁、危橋應該重點觀察，嚴格把控每一環(huán)節(jié)將危險扼殺在搖籃中從而避免事故的發(fā)生。

4 結(jié)論

橋梁安全與我們的個人利益以及國家利益息息相關，對于橋梁工程的風險來源的調(diào)查腳步不能停下，避免橋梁事故發(fā)生，同時要針對這些危險因素進行預防措施，防患于未然。因此，我們不光要考慮法律法規(guī)，政策，技術(shù)的規(guī)范，以及合理的系統(tǒng)管理等因素，還應該從人為因素和環(huán)境因素等方面來深層次的考慮其對橋梁安全的影響，以此來將風險降低到一個可控制的范圍內(nèi)并且積極地制定高效的解決措施，加強橋梁的監(jiān)測與管理，加強橋梁安全的防護以達到未雨綢繆的效果從而減少甚至避免事故的發(fā)生。