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安全守护25年——长大桥梁养护管理经验及探索

发布时间:2025-04-01 09:28    浏览次数:【字号:默认 特大

  长大桥梁养护是一项长期而重要的工作,养护工作的质量将直接影响大桥的寿命和舒适性。如何对长大桥进行有效的养护管理、保障桥梁安全通畅、充分发挥公路交通的社会和经济效益,已成为管养工作中的一个重要环节和内容。

  海沧大桥位于厦门市西港中部,西起海沧开发区马青公路,跨越厦门西海域并穿过火烧屿后接厦门本岛仙岳路,是厦门岛的第二条对外通道。工程全长5926.527m。大桥于1999年12月30日建成通车,设双向6车道加紧急停车带,设计车速80km/h,地震基本烈度7度。大桥由石塘立交、西引道、西引桥、西航道桥、东航道桥、东引桥、东渡互通立交、东引道及附属工程等组成。大桥为双向6车道加紧急停车带的高等级公路特大桥梁,兼具城市桥梁功能。

  长大桥梁管养特点

  养护技术的专业性

  和复杂性

  与常规结构形式桥梁相比,长大桥梁具有宏观受力特性复杂、构件服役性能要求高、桥梁功用性能要求齐全和使用环境复杂多变的特征。如悬索桥钢箱梁的正交异性钢桥面板,在荷载作用下应力状态复杂、变形大、且桥面环境温度变化较大,在使用一定年限后,易产生开裂、破损、车辙等病害,运营期的钢桥面铺装病害修复技术难度高,质量难以保证。跨海大桥了另有其独有的特征,所处环境较为恶劣,特别是海中桥墩的浪溅区、水位变动区,不仅腐蚀环境恶劣,还持续受到潮水冲击的作用,是跨海桥梁养护的重点和难点。

  养护对象的广泛性

  与全面性

  与一般桥梁相比,长大桥梁的养护对象相当广泛,除桥梁及沿线附属设施外,还包括交通工程、机电工程、绿化环保、生活服务等设施,涉及的专业涵盖多个方面。

  养护作业方式的

  机动性、时效性与复杂性

  与常规公路桥梁养护相比,长大桥梁往往处于城市或道路的重要节点上,车流量大,养护要求更快捷机动、实用高效,养护工艺、操作规程程序性强,养护作业实施时需特别设置交通安全管制区段。同时,长大桥往往结构复杂,运营期突发事件风险大,应急救援工作一般涉及多部门,由于行业权属的不同,如何保证突发事件救援的应急联动一直是困扰管养单位的难题。

  综合养护成本高

  人员素质要求高

  长大桥梁的养护对象自身价值高,为保持或恢复养护对象的使用功能和服务水平,必须付出高成本。从事养护的作业与管理人员必须十分熟悉养护对象的技术构成,具备高素质。

  现行技术规范针对性不足

  我国现行的公路桥梁养护规范属于纲领性、通用性规范,只是从技术层面规定桥梁安全检查方法、内容和要求,缺少约束与规范特大桥养护管理的规定或制度,远远不能满足特大桥养护管理的需要,仅仅依靠现行相关桥梁养护规范来开展这种特殊复杂结构跨海大桥的养护管理工作存在较大的困难。

  海沧大桥梁养护管理情况

  建章立制 规范管理

  在“预防为主,防治结合”的方针指引下,制定各项桥梁养护管理制度,建立组织机构。明确各管理部门和桥梁养护工程师的工作职责,规定桥梁检查与评定、养护管理、养护预算、养护安全、养护决策与应急管理等内容。

  科学规划 专业指导

  长大桥梁,特别是缆索体系桥梁有规模庞大、结构复杂,养护难度大,技术要求高,呈现“三多三少”的特点,即养护盲区多、易损构件多、养护资金多,养护经验少、制度标准少、专业队伍少,因此,长大桥的养护管理需要科学规划。

  在充分考虑交通流量、天气条件和桥梁现状的基础上,海沧大桥以东航道桥等缆索体系桥梁为重点,主动处理养护问题,实践预防性养护理念,根据海沧大桥桥梁的使用情况和历史数据,分阶段制定短期、中期及长期的大桥养护规划,合理安排一定年限内大桥的养护资金,确保养护工作有序进行,提高养护效率,使得桥梁出现的病害能够及时得到处理,确保在不影响交通的前提下,保证桥梁结构的安全,并最大程度地延长桥梁的使用寿命。

  同时,在现行规范的基础上编制《海沧大桥养护手册》作为指导养护工作的专业指南,重点对大桥的钢箱梁、悬索桥主缆系统、吊索系统、锚碇、索鞍、主塔、支座、桥面铺装、大位移伸缩缝以及塔内爬梯、主梁检修车等附属工程项目的检查和维护提出具体措施和要求,突出实用性和可操作性,使检查频次和内容更符合特大特殊桥梁的特点,检查方法更具有可操作性,检查的涵盖面更加全面。

  规范检查 综合评估

  桥梁检查是做好长大桥养护的基础。在现行养护规范和《养护手册》的指导下,海沧大桥多年来持续开展了对大桥的检查工作。其中,日常巡查、经常性检查主要由大桥管理单位或其下属养护公司完成,而技术要求较高的定期检查、特殊检查则通过公开招标的方式,选择具备相关资质和综合实力的专业检测单位进行,持续对全线桥梁开展定期检查。2015~2016年,对海沧大桥进行了全面的检查和评估,内容涵盖了全桥结构外观检测,东、西航道桥及东渡部分匝道桥动静载试验、桥梁主要构件的专项检测,并在此基础上对大桥进行了全桥的状态分析与评估。

  积极开展预防性养护

  对桥梁实施预防性养护技术,可以有效地延长桥梁的使用周期寿命,降低养护成本,促进节约型桥梁建设的快速发展,对长大桥来讲预防性养护的作用更加明显。海沧大桥在日常管理中,多方调研国内外同类和同时期桥梁的运营状况和存在的问题,注意总结桥梁结构状态演化的一般规律,及时发现潜在问题,并采取相应的预防措施,避免小问题演变成大问题。例如,自2001年起对钢箱梁涂装周期性分节段重新刷涂防腐涂装,确保钢箱梁主体结构始终处于完好状态;2010年起,对海中承台及桥墩增设阴极防护系统,预防海水腐蚀环境下混凝土内钢筋锈蚀;2011年开始,每季度定期对主缆涂层进行更新,对扶手绳等附属设施进行除锈防护;2015年、2020年及2021年,对东航道桥螺杆进行周期性测试和补张,预防索夹滑移;每年使用无损检测技术对桥梁的混凝土和钢筋进行评估,及时掌握结构材质状况;定期对桥梁的排水系统进行清理和维护,防止积水对桥梁结构造成损害等。

  针对性进行特桥特养

  海沧大桥的众多组成部分中,最为关键的桥梁为东航道桥,这是一座主跨648m的三跨连续全漂浮钢箱梁悬索桥,全长1108m,塔柱高128.025m,是世界第二、亚洲第一座特大型三跨全漂浮钢箱梁悬索桥,也是海沧大桥组成部分中的控制性工程。它不仅属于结构复杂的缆索体系桥梁,同时也属于跨海大桥,且桥下为东渡航道的主要通行区域。属于典型的特大、特殊结构和特别重要桥梁,其养护要区别于常规结构桥梁加以特别重视。

  除了常规的日常巡查、经常检查和定期检查外,还针对悬索桥和跨海桥的特点,增加了较多专项的检测和养护措施。如每年对悬索桥几何状态进行测量,对吊索索力进行测量,对钢箱梁底部设置梁底检查车,委托专业单位每季度对悬索桥缆索系统进行专项检查和养护,每年针对钢箱梁疲劳裂纹开展专项检测工作并修复,对主缆设置观察窗以观察期内部湿度情况,对西塔设置阴极防护系统保护内部钢筋等。

  适时开展维修加固及性能提升

  海沧大桥作为连接厦门本岛与海沧区的重要通道,承担了巨大的交通压力,长期处于超负荷运营状态,随着大桥投入运营的时间延长,交通荷载、海洋环境中有害物质侵蚀对大桥造成的耐久性损伤和台风等异常天气状况对结构直接造成的损伤随着时间的推移不断增加,大桥材料也不断老化,使得结构状态逐步由量变向质变转化,最终可能导致突发性的破坏或严重的病害。为了保证大桥安全优质的运营状况,根据大桥的检测、评估结果,及时开展了有针对性的养护措施,并根据大桥实际需求适时进行了提升改造。

  建桥以来,海沧大桥进行的主要维修加固和性能提升有:2005年、2013年开展了海沧大桥钢桥面铺装整体翻修;2017年开展了海沧大桥重车道范围铺装整体翻修。2016年对主桥横向抗风支座进行了检修,开展了东渡立交B匝道第二联砸损后的应急维修;2011~2021年每年对发现的钢箱梁内部焊缝裂纹进行修复处治;2009年开展了石塘立交B线第二联纠偏。2021~2023年,完成了海沧大桥加固工程(一期),对全线桥梁中的4 类桥梁进行了维修加固。目前海沧大桥加固工程(二期)也正在进行前期准备,主要内容为对部分承载力不足桥梁的进行维修加固,增设主缆除湿系统,提升桥梁安全防护水平(提升护栏,增设桥墩防撞设施),完善养护通道、改善节点交通状况,完善抗震措施,对达到设计使用寿命的构件(如吊索、伸缩缝、支座、铺装等)进行更换。

  建设专业化人才队伍

  长大桥梁的养护除需具备机械化、专业化外,还需不断探索应用新技术、新工艺、新材料;检测手段上需具备现代化综合检测设备,养护工作涉及的学科领域宽泛,科技含量高、技术工艺复杂。这就决定了长大桥梁的养护对象自身价值高,为了保持或恢复养护对象的使用功能和服务水平,必须付出高成本。从事养护的作业与管理人员必须十分熟悉养护对象的技术构成,必须具备高素质。

  为了做好海沧大桥的养护管理工作,大桥管理单位设置了专门的片区和团队对海沧大桥进行管理,重视对养护管理人员的培训。养护团队定期接受专业培训,提高养护人员的专业技能和安全意识,确保养护工作的质量和安全。培训内容不仅包括技术操作,还包括安全规程、应急处理和团队协作等方面,以确保每个养护人员都能在面对突发情况时,作出迅速而正确的反应。在培训过程中,还会模拟各种紧急情况,让养护人员在模拟环境中进行实际操作,以提高他们的应对能力。

  对于桥梁不易检查和养护技术比较专业的部位,如主桥的控制网布置、几何状态测量、缆索系统、大位移伸缩缝、水下基础、钢箱梁疲劳裂纹的专项检测等,引进专业化养护和专业技术队伍进行养护和检测。一方面可提高了检测养护的专业性,另一方面节约了人力和资源成本。

  积极推进管养信息化

  特大桥不仅本身结构复杂,构件众多,其养护管理还涉及结构、机电、绿化、交通方方面面的工作,随着运营时间的增加,大桥的病害和养护作业逐渐增多,管养工作也将日趋繁重。除了桥梁建设期和基础数据资料外,还有大量来自于桥梁运维期的数据信息,如各类检查资料、维修加固资料、交通量资料、特殊事件资料、监测资料等相关数据,如何管理和科学应用这些数据,对每一个管养单位来讲都是繁重的任务和重大的挑战。为应对大桥管养中认知性能状态、维持结构性能、有效掌控风险、合理分配资金使用等方面的各种压力,结合行业养管知识的积累,采用信息化的手段提升大桥的管养水平十分必要。

  为全面提升大桥养护管理水平,响应国家对桥梁管养信息化的要求,海沧大桥管理单位立足实际,梳理创新发展理念,积极探索大桥运营管理与大数据、云计算、物联网、移动互联网等现代技术、信息技术的有机结合,积极推进大桥的管养信息化,并取得了长足的进步和成效。目前,海沧大桥信息化管养主要有:与大桥同期建设的海沧大桥养护管理系统(BMMS)、与海沧大桥加固工程(一期)同期建设的基于BIM模型的海沧大桥健康监测系统、海沧大桥称重预检系统等,这些信息化系统的建成和使用,对提升大桥管养能力起到了有力的支撑作用。

  联动协调应急处置

  长大桥梁属于重要的社会公共资源,是为社会公众提供服务的大型基础设施,其养护管理也是一个综合性工程,需要社会多个部门的参与和协助,才能真正做好大桥的养护管理工作。一方面,海沧大桥的养护工作除了自有的管养团队外,还邀请了国内众多综合实力较强的养护、检测、设计单位参与到大桥的管养工作中来,如由大桥原设计单位中交公路规划设计院有限公司对大桥进行检测、综合性评估、加固设计,由中交第一勘察设计院有限公司参与大桥加固工程一期的EPC总承包,由南京毛勒伸缩缝厂家对主桥大位移伸缩缝进行专业化养护等。另一方面,为更好地做好大桥的管养工作,大桥管养单位还与地方公安交通管理、反恐、消防、交通运输、安监、卫生医疗、海事、航道等单位进行了全方位的沟通和联动协调,理顺运管关系,协调解决跨部门、跨行业的突出问题,形成联动作业机制,确保应急状况下反应迅速、协调有序。

  海沧大桥的养护管理特别强化了预防为主、科学规划、专业指导、特桥特养、信息化应用、人员培训和联动协调等综合措施的应用,明显提升了桥梁的安全性和可靠性,确保了大桥始终处于良好的运行状态。海沧大桥的这些养护管理理念对其他长大桥梁的养护管理同样具有重要的借鉴价值。海沧大桥的成功养护管理经验,为桥梁工程的可持续发展树立了典范。

  本文刊载 / 《大桥养护与运营》杂志

  2025年 第1期 总第29期

  作者 / 胡洁 林树枝

  作者单位 / 厦门市高速公路建设开发有限公司

  厦门市交通运输局

  编辑 / 陈晨

  美编 / 赵雯

  审校 / 李天颖 王硕 廖玲

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