新武-沥县跨海大桥桥头沉降的原因分析

刘 骏,姜永存,赵 威,周 敉

1. 杭州交投建设工程有限公司,浙江 杭州 310024 2. 长安大学 旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室,陕西 西安 710064

近年来,我国的桥梁建设取得了举世瞩目的成就,多座巨型跨海大桥工程建成或在建.由于我国桥梁建设速度快、标准高、技术实力雄厚,在东南亚地区援建的多座桥梁,如印尼泗马大桥、中柬友谊大桥等,均受到了高度好评[1]."中国桥梁"已经成为我国对外输出技术和设备的一张名片.

然而,出乎意料的是,我国在竞标东南亚最长的跨海大桥--越南新武-沥县跨海大桥时,惨败给日本.新武-沥县跨海大桥是越南最长的跨海大桥,全长约15 km,其中海上段长5.4 km,设有双向四车道,时速80 km.主桥为V型墩连续刚构桥,采用对称悬臂施工(图1),引桥为预制拼装预应力混凝土箱梁,大桥全貌如图2所示.

图1 主桥桥墩采用V型设计

图2 大桥全貌

新武-沥县跨海大桥的投资总额为11.849万亿越南盾(约合5.6亿美元),其中约10万亿越南盾(约合人民币33亿元)是由日本政府提供的有偿援助.这本该是好好地回应对日本竞得此标的质疑的大好机会,没想到整桥还未通车就出现了许多问题.越南国家验收委员会在工程验收中发现:桥面沥青混凝土层平整度达不到技术要求,纵切割面的衔接不够好,同时路面有车辙;某些位置的沥青混凝土松散,中空度较大;甚至桥头段出现了超预期的下沉现象[2].

跨海桥梁工程沉降段的安全质量问题,严重影响了桥梁运营状况以及驾驶的舒适性,给桥梁结构的安全性、耐久性以及人民的生命财产安全带来了严重威胁.笔者主要针对越南新武-沥县跨海大桥出现的质量问题进行介绍和总结,对其桥头段沉降原因进行分析,旨在为跨海峡桥梁的施工和风险管理提供借鉴.

越南国家验收委员会在工程验收中发现:桥面沥青混凝土层平整度达不到技术要求,纵切割面的衔接不够好,同时路面有车辙;某些位置的沥青混凝土松散,中空度较大;甚至桥头段出现了超预期的下沉现象.

地质勘探

钻孔取样的资料可能不具有代表性,取样反映的地质情况跟实际的地质情况有差异,导致路基施工时无法对特殊路段采取特殊方法进行处理.跨海大桥的工程场地为海相沉积,多为砂、软泥,富含生物碎屑.软基地段应根据软地基的特点进行处理;桥背、涵背、台背处应设置过渡区[3].

设计

日本工营、日本构造桥梁研究所参与了该桥的设计.设计单位往往较为注重桥梁主体及上部结构的设计,而容易忽视对地基的处理.地基处理须建立在现场勘查设计的基础上,针对桥头段特殊地基的特殊情况应做到具体问题具体分析.桩长、桩径如果不能满足工程的实际需要,就会导致桥梁基础发生沉降.

施工

本桥的施工单位为三井住友建设和两家越南本土公司.因施工造成的不均匀沉降可能有以下原因.

(1)施工方急于求成,施工速度过快.刚浇注的混凝土会受到施工设备、结构自重等早龄期荷载的作用,而施工速度越快,早期荷载就越大.早期浇注的混凝土承受了比自身承载力更大的后期荷载,势必会引起早龄期混凝土产生过大的变形,从而导致不均匀沉降[4].

(2)路基填筑与开挖交界处的开挖阶梯宽度不符合要求.由于未设置土工格栅、渗水盲沟,以及未做好路基排水系统等原因,无法控制路基的不均匀沉降.

(3)路基填料不符合规范要求.施工过程中没有严格按照设计规范进行路基回填,造成路基的局部或整段变形.

(4)桥台背与路基衔接处的路基压实度达不到要求.由于桥梁采用桩基础,沉降量非常小,而路基沉降量较大,就导致台背处(即桥头段)非常容易产生不均匀沉降,并发生跳车[5].这一环节施工难度大,对施工技术要求高,在台背回填时可采取换填或设置搭板的办法.施工质量会受到很多因素的影响,如施工人员的专业素质、施工材料、机械设备等.

管理

涉外的桥梁建设项目由多方、多国合作完成,除了要遵守工程所在地的法律和习俗,在管理上也会面临复杂的局面.例如越南的法律规定,在越南建设的项目必须使用越南的工人.如果工程质量管理机制不健全,管理机构组织松散、监管不力,就有可能导致跨海桥梁出现质量问题.因此,只有对当地施工队伍进行培训和管理,提高其业务素质,建立健全的工程质量管理机制,才能从源头上避免工程质量事故.