就在2021年7月25号那天,广东省珠海市出了一件大事儿,发生了一起特别严重的施工桥面垮塌的情况。
早上8点的时候,太阳光照到海面上了,金海大桥那块儿正有人在搞施工。本来那场面安安静静、挺祥和的,结果冷不丁地就传出了一阵接一阵的尖叫声。
在施工段右幅165敦边跨梁这块儿,箱梁一下子就垮塌了。当时有5名施工员,根本来不及做出啥反应,就在极度的惊恐之中,跟着垮塌下去的桥体一块儿掉进海里去了。
只听“砰”的一声巨响,紧接着施工员发出了惨烈的尖叫,这动静可把附近的人吓得够呛,腿都软了,一个个就那么愣愣地待在原地不敢动。过了好一会儿,工程师和路过的人才回过神来,纷纷赶忙拨打警局的电话。
在珠三角入海口上头架设的那座大桥,可是第一条既能走公路又能跑轻轨的两用大桥。结果,在施工的时候出了一场特大事故,这事故可吓人,最后造成了4个人没了性命,还有1个人也找不着了。你猜咋回事儿?原来是那些工人在施工的时候没按规矩来,违规去拆箱梁底部的钢管支撑,就这么一折腾,那钢管立柱一下子就被压垮了,跟着满堂支架也跟着一块儿塌了下来,这才闹出了这么大的事儿。
你说巧不巧,在深圳湾那边有一座大桥,这桥都已经建成12年。结果,它有一回差点就垮塌了,还好修补得够及时,这才没造成人员伤亡,也没让财产有啥损失。
你能想到吗?深圳湾大桥差点垮塌,可造成这事儿的真相那叫一个离谱得很呐!得,现在咱就一块儿去瞧瞧深圳湾大桥那些没多少人知道的事儿吧。
【被封锁的大桥】
在20世纪90年代刚开始那会儿,响应着改革开放的号召,有好多人都从内地往沿海城市跑,打算在那儿谋求发展。后来,随着改革开放不断推进,沿海地区各个城市之间的贸易往来那可就越来越多、越来越频繁。
深圳和香港的经济联系是越来越紧密,在两边政府一起搞投资、推动建设的情况下,一座要建在西部通道、横跨深圳和香港这俩地儿的大桥,就从一开始的设想一点点变成真事儿,眼瞅着就要成为现实咯。
2002年12月份的时候,中国国务院批准通过了那份《深港西部通道工程可行性研究报告》。然后一直等到第二年8月,深圳湾大桥这才开始动工建设。
差不多花了四年的时间,两个地方终于能互相有东西往来。
虽说这十几年来,这座大桥一直高高耸立在那儿,可威风,而且还让两地的经济跟坐火箭似的发展得特别快。但那些对这座桥的安全得负首要责任的有关部门,可一点都不敢放松警惕哟,时刻都绷着根弦。
当地政署那边安排了工程师,让他们定期去检查桥身。这检查的活儿可真是又枯燥又乏味,不过,就算这样,例行的检查也绝对不能放松,得一直好好做下去才行。
这十几年的日子过得那叫一个枯燥,就这么一天天地熬着,没想到在一个大早上,一个电话就把这枯燥的日子给打破。
2019年2月15号那天,香港路段政署有个工程师在做例行检查,结果就发现了个情况,在非通航孔桥段里头,有六条“外置预应力钢缆”,这里面的其中一条竟然折断。
工程师把这情况跟当局说了,当局一听,马上就察觉到这里头藏着老大的危险。接着就赶紧联系了负责深圳路段的人以及相关的建筑工程师。
一边催着相关的人赶紧把桥两边的入口通道给封锁住,得确保一辆车都进不来;另一边,就带着工程师急急忙忙往现场赶去搞勘测。
等工作人员到了现场之后,通过指认,再抽出进行检查,这下就瞧见原貌。
那钢缆本来是圆柱形状的,可让人没想到的是,它断裂之后呈现出来的样子居然像个圆锥型。就好像是被人斜着给砍了一刀一样,整个看上去就是那样的形状。并且,有一些地方的钢绳特别尖锐,尖锐得就跟针似的。在断裂这个位置,还能看到有一些细细小小的粉末,就那么安安静静地附着在上面。
没过多会儿,工程师那边就给出了勘测情况,说是暂时没啥安全问题,另外也讲了个大概的修复办法,不过得详细弄才行。这头,当局也不含糊,立马组织了个调查组,专门去查一查钢缆断裂到底是咋回事,看看这责任该归到谁头上。
不过,深圳湾大桥刚开始负责施工的那些人,随着社会不断发展,早就没了踪影,都消失在茫茫人海里。就连特别宝贵的施工图纸这种资料,也早就不知道去哪儿了,压根找不着咯。
调查组对钢缆断裂处的状况进行了仔细琢磨,想着倒推一下断裂的原因。瞅着那断裂的样子,能看出来这是延性断裂。
通常来讲,一般物品断裂的方式就那么两种,一种是脆性断裂,另一种是延性断裂。要是发生了脆性断裂,那断裂后的形状就跟一块被掰开的饼干似的,它断裂的那个面可均匀。而要是出现延性断裂,那形状就好比是被拉伸过的口香糖一样,两头粗粗的,中间却是细细的。
这么着,调查组一开始就估摸出来了,那钢缆是因为受到重力影响,一个劲儿地被拉伸,最后就出现了延性断裂的情况。但紧接着,各种各样的疑问就冒出来了。同样都是用的“外置预应力钢缆”,咋别的钢缆就没出现这种断裂的状况?
仔细检查了一遍后,瞅见这钢缆的质量压根儿就没啥问题。要是不考虑内部那些因素的话,那能弄出这样结果的,也就只剩下外力作用这一个可能。
人为造成钢缆断裂的可能性不太大。深圳湾大桥全长是5.5公里,当初为了让大家通行更方便,在设计这条路的时候,就是按照高速公路的标准来设计的。
要想把车停在路边,然后下去切割钢缆,那几乎就办不到。就算能办得到吧,就那钢缆的面积来看,得用专门的切割工具才成。而且它那个切割面是斜长的,就算有工具,弄起来也老难了。你说,会有人闲着没事干,费那老多时间和力气去做这种“无聊”的事儿吗?
这个猜想差不多就不成立了,然后再把人为因素给排除掉的话,那就只能是自然外力造成的。按照以往的经验来看,能悄没声儿地把钢缆弄成现在这种状况的,也就只有一个原因,那就是腐蚀喽。
【追朔最终的原因】
深圳湾大桥还没开工的时候就放话出来,说是按照预先的估算,这座大桥能用120年之久!
那封锁消息来得太突然,可把人吓得够呛。香港政署署长陈派明出来解释了,说当天出了这事儿以后啊,马上就派了相关的人去搞勘测,要重新评估大桥的安全状况。他还说,预留出来的安全余量那是足够应付两地平常开车的情况。
有好些工程师在网上发表看法说,通常来讲,钢缆的使用寿命能达到50年到60年那么长。可这座大桥才通车用了12年,就出现钢缆断裂的情况了,这可太少见。
在之后开的记者会上,香港路政署这边也认了,说这次钢缆断裂这事儿啊,那是相当罕见的。不过,他们还着重强调了一点,就是在这之前做例行检查的时候,压根就没发现有啥不正常的地方。
甭管外边咋一个劲儿地嘲讽,可该去调查的事儿那还就得去调查,躲是躲不过去的。
调查组瞅了瞅钢缆断裂那地儿钢绞线啥样儿,然后把附着在上头的白色粉末弄了些样本,拿回去做检验。
检测完发现,那白色粉末其实就是氢氧化钙。咋回事儿?是水泥水化之后,里面的水分会透到水泥表面,然后被蒸发没了,就留下了这种结晶。这种情况在工地上可常见了,人们把它叫做水泥化碱。
要是氢氧化钙对钢绞线腐蚀个12年那么久,之后再有拉力作用在上面,这种情况是挺说得通的。
但关键是,钢缆出现这类状况的可能性那几乎就是不存在的。
一般来说,钢绞线的外边通常都是拿水泥给灌注包裹起来的。为啥要这么干?就是为了防止它和空气产生化学反应。其实不光是钢绞线,任何工程里基本上都是会把钢筋用水泥给盖上的,这样就能避免钢筋和空气接触后发生啥不好的反应。
那这样一来,就只有一种结果,就是这部分的钢绞线压根儿就没被灌满水泥。
因为核心资料弄丢了,调查组的工作进展那叫一个慢啊,可舆论那边的压力大着,没办法,他们只能加班加点地把事情调查个明白。
可算皇天不负有心人呐!经过好一番查找大量资料的折腾,最后还真就找到了一个一模一样的案例。
早在1992年的时候,广州的海印桥就出过事儿,发生塌落了。这事儿的起因,就是那钢绞线被腐蚀,结果就断裂了,才引发了海印桥的塌落情况。
调查组拿海印桥发布的资料一对比就完全能看出来,在给这条钢缆灌水泥的时候啊,压根就没把它给包严实咯,结果,边上的水泥就起碱化了,这么一来,钢绞线也就被腐蚀。
香港段的那座大桥啊,有从P1一直到P5这么五个桥墩。每个桥墩跟钢缆连接的那个地方,就叫锚头。
一般在接口那块儿会有排气管,这排气管是要配合着水泥来做密封用的。要想让各个钢缆的气压都一样,那就得在这排气管里头再插根排气管,接着往里灌水泥,一直灌到排气管开始往外冒水泥浆了,这整个密封的事儿才算彻底弄完。
为了搞清楚问题出在哪儿,调查组就奔着答案去溯源,从编号是P1的那个地方的钢缆开始查起。查完发现跟之前预想的情况没差,这儿的排气管都被水泥给灌得满满当当的,不像编号P5那边的情况哟。
挨个都检查完了之后,其他桥墩接口会出现类似情况这种可能性,也都给排除掉了。
就靠这种照着葫芦画瓢的法子,调查组很快就掌握到了有用的信息。接着又经过一连串的猜想然后去验证,这下调查组的工作进展也总算快到收尾阶段。
通过调查得到的数据,能够把最开始的原因实实在在地还原出来。要是想弄明白最开始的原因,那就得说一说两个方面的事儿:一个是钢缆的位置结构,另一个就是涌浪效应。
香港段那边,有个断裂的钢缆,它在编号P5的桥墩这儿出了问题,可有意思的是,当初灌注它的口却是在编号P2的位置。从P2到P5这一段的钢缆,是呈“W”形状的结构。而且,最左边的上接口就在P2那个位置,最右边的上接口,就是在P5的位置。
平常搞施工作业的时候,往钢绞线里头灌注水泥就是这么个干法。这么干,能让操作的步骤少上好多,可毛病,也恰恰就出在这上头。
那从P2接口这儿灌进去的水泥,会一直通到P3、P4,最后能通到P5那儿。照事先定好的计划来说,等水泥从P5的接口那儿流出来了,这就意味着水泥灌注的活儿完成。
不过,因为涌浪效应的影响,水泥往P5那边上升的过程里,就碰到阻力。上头的水泥被压力给挤下来了,结果就是水泥流出来以后,只有下面那部分钢绞线沾上了水泥,可上面的部分,还照样露在空气里头。
涌浪效应其实就是一种气流会出现脉动的现象,一般是在做气相色谱分析的时候会碰到。就好比在用热导检测器,然后拿氮气之类的气体当作载体的时候,就会产生一阵子的脉动情况。而这个脉动,在基线上就会弄出一个负向的信号来。
按照涌浪效应来说这个事儿啊,就是因为有阻力,水泥的形状就给变了。在往上走的过程里,钢缆就露出来了。等水泥水化完了,水分再一蒸发,就变成那种腐蚀后的颗粒了,也就是咱们看到的白色粉末。
这么着还原出来的情况就是,施工员在灌水泥的时候,瞅见水泥从P5接口那儿流出来了,可他连检查都没检查一下,就觉着已经灌注完事儿了。
一般来说,那种做了水泥密封的排气管它是呈一条直线的样子。就算是从排气管的下面往上面灌注水泥,也可以把这排气管给密封得特别好,一点儿缝儿都不漏的那种。
这条排气管它是波浪状的,所以灌水泥的时候,就不可避免地弄出了涌浪效应,结果P5接口那儿的排气管就一直受着阻力。
在进行水泥灌注的时候,那灌注的速度整个都降下来了,这么一来,到最后接口那个地方,钢绞线和水泥相互接触的面儿就没多大。
在检查P5排气管水泥情况的那个时候啊,就发现这条钢缆的排气管里头压根儿没多少水泥。
那时候的水泥,经过涌浪效应以后,压根就没把钢绞线给完完全全地包裹住。后来做检查的时候吧,因为钢缆看着是没出啥毛病,而且也没察觉到那一小块地方有啥不一样的,结果就一直让露在外面的钢绞线在化碱之后产生的白色粉末里不停地被腐蚀着。
你瞧啊,那钢缆的一头是会受到重力作用的,就因为这个,在重力还有别的一些因素共同影响下,这钢缆居然出现了延性断裂的情况。结果,一直到12年之后的某一天,才被工程师给检查出来。
费了好几天工夫去调研,这下可算把事儿弄明白了,真相终于清清楚楚摆在大家眼前。但谁能料到,那座号称能用120年的大桥,它最大的危险居然来自一些特别不起眼的小玩意儿。
【反思桥梁工程】
这结果可真让人觉着又好笑又无奈,不过,好多事儿还就偏偏出在那些不怎么起眼的小地方。
1992年的时候,海印桥出事儿了,它最高那一级的斜拉索因为锈蚀的缘故给断了,就这么着,海印桥坍塌了。
海印桥建成之后的第六个年头啊,就出现了挺严重的情况。那露出来的锈蚀程度,厉害得都能把上百条高强钢缆给腐蚀坏喽。为啥会这样?原来是因为水泥浆有个容易离析的毛病,就使得斜拉索顶端的水泥浆填得不够饱满。而且,水泥添加剂里的离子还有种诱导氧化的作用,这可就大大地让钢筋锈蚀的情况变得更严重。
一样的问题在另外的时空又出现了第二次,这难道不该让我们好好反思反思自家的建筑工艺以及检测方式吗?
在建筑工程这块儿,注浆技术已经被用上了有200多年。最早开始用这技术的时候得追溯到1802年,是法国的一个叫查理士的人,他用那种木质的冲击泵,往里面注入黏土和石灰配成的浆液,就这么来加固砖石衬砌的。
之后经历了两个大的阶段,到了1969年,就形成了以水泥浆作为主要原料的现代注浆阶段。
打从1969年往后,咱在注浆这块儿那可就全靠着以前的经验喽。虽说注浆技术有像高压注浆法、静压注浆法之类的不少法子,可注浆用的原料压根儿就没咋变过。
现在都已经到21世纪,现代科技那可是发展得相当厉害,都呈现出高度发达的态势了。可即便这样,桥梁坍塌这事儿还是一个劲儿地冒出来,经常能听到相关的消息。而且不光是桥梁,像房屋建筑啥的,用的也都是差不多的工艺。
就深圳湾大桥这事儿,不少专业的人在相关报道里也都发表了他们自己的观点。
有人讲啊,这桥梁建筑跟别的建筑可不一样,特别是要在海面上搭起一座能有5.5公里长的大桥。出了这样的状况,那得去追究负责灌注这块儿工作的领导的责任才行。
也有人对资料丢了这事儿持怀疑态度。按以往的老规矩,所有施工图纸那都是会在档案馆存着的,就算是80年代的资料都能给找出来调出来用,可这才十多年前的资料居然就意外没了,而且这还是个大型的基建项目。
不管啥情况,就盼着负责施工的单位还有那些领导们,都得把施工作业的那些个细节给狠狠抓起来才行。
桥梁建设这种项目啊,那可都是奔着能稳稳当当用上百年去搞的大工程。在搞设计、做规划还有施工这些环节里头,有时候看着不起眼的小毛病,最后都能惹出特别大的麻烦,造成老多损失。
在着重强调要安全作业的同时,工程质量方面也得做到一丝不苟才行。毕竟,对建筑负责,那可就是在对安全负责。
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大公报(这是港媒)报道说,深圳湾大桥才通车12年,结果就出现钢缆疑似锈蚀然后折断的情况。
对桥梁拉索五类典型病害的分析——来自桥梁网
《断裂力学及其工程应用》这本书是由哈尔滨工程大学出版的。
