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2019年,深圳灣大橋通車(chē)未滿(mǎn)十五年,鋼纜為何出現(xiàn)斷裂?

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2019年8月的一個(gè)凌晨2點(diǎn),海面風(fēng)平浪靜,只有檢修車(chē)的探照燈在橋面投下長(zhǎng)長(zhǎng)的影子。工程師黃國(guó)偉把車(chē)停在P5橋墩下,按例抽取鋼纜坑槽里的混合氣體樣本。就在這一刻,報(bào)警器發(fā)出尖銳聲響——一根長(zhǎng)約280米的預(yù)應(yīng)力鋼絞線在燈光下顯出了斷口,外露的鋼絲被鹽霧灼出了銹斑。

深圳灣大橋2007年7月31日正式通車(chē),總長(zhǎng)5438米,采用混凝土多跨連續(xù)箱梁與斜拉體系結(jié)合的方案。當(dāng)年,各界給出的設(shè)計(jì)壽命是100年,多數(shù)人相信這座橋會(huì)像老成的海堤一樣,靜靜守護(hù)深港往來(lái)。然而不足十五年便出現(xiàn)鋼纜損壞,讓監(jiān)理團(tuán)隊(duì)瞬間緊張——橋梁的核心承載部件若提早失效,后果不堪設(shè)想。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線是橋梁“筋骨”,通過(guò)主動(dòng)張拉抵消自重產(chǎn)生的下?lián)稀嗔岩馕吨揪鶆蚍植嫉膬?nèi)力被打破,一側(cè)箱梁將多承受25%至30%的活載。倘若相鄰鋼纜再有問(wèn)題,小到裂縫,大到塌陷,都不是夸張的預(yù)言。黃國(guó)偉回憶當(dāng)時(shí)的念頭:如果原因找不到,下次檢測(cè)就不是午夜,而可能是事故后的救援現(xiàn)場(chǎng)。



排查從常規(guī)環(huán)節(jié)開(kāi)始。施工記錄、材料化驗(yàn)、歷次荷載試驗(yàn)報(bào)告全部調(diào)出。灌漿配比、水化溫度、張拉工藝、鎖定應(yīng)力,無(wú)一例外都符合規(guī)范。一連串合格印章雖讓人欣慰,卻也把“偷工減料”或“粗制濫造”兩頂帽子先摘了下來(lái)。

耐心檢查斷面微觀形貌后,有意思的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了:鋼絲呈韌性拉裂,斷口粗糙,并伴隨白色粉末。同組人員取樣化驗(yàn),結(jié)果顯示粉末成分為氫氧化鈣——常見(jiàn)于水泥水化后的反堿產(chǎn)物。問(wèn)題的矛頭由此指向灌漿過(guò)程。

灌漿本意是把水泥漿體完全填充坑槽,隔絕氧氣與海水,避免鋼絲腐蝕。可如今既見(jiàn)銹蝕又見(jiàn)反堿,說(shuō)明坑槽內(nèi)部并非真空密封,而是潛藏了空腔。更耐人尋味的是,同一橋墩另三條鋼纜狀態(tài)完好,唯獨(dú)這一槽出現(xiàn)“空鼓”。



為了驗(yàn)證假設(shè),技術(shù)組將剩余坑槽全部鉆孔取芯。檢測(cè)完畢,其他位置的漿體飽滿(mǎn)致密,只有問(wèn)題槽在中心部位出現(xiàn)蜂窩狀孔洞,最大孔徑近5毫米。如此大的缺陷如果是人為疏漏,十二年間數(shù)十次內(nèi)窺鏡檢查不可能視而不見(jiàn);若說(shuō)自然裂解,又解釋不了為何獨(dú)此一家。

在一次深夜討論會(huì)上,年輕工程師林峻提出“涌浪效應(yīng)”——當(dāng)高壓泵一次性將大量漿液注入長(zhǎng)而狹窄的空間時(shí),局部溫度急升,游離水分汽化成高壓蒸汽,隨即被封存在漿體內(nèi)部。隨著冷卻,蒸汽重新液化,體積驟縮,遺留空洞。這一現(xiàn)象在海工灌漿里偶有記錄,卻很少在內(nèi)河或近岸施工中出現(xiàn),因此未被充分警惕。

“如果當(dāng)時(shí)泵壓再低一點(diǎn),或分段注漿,就不會(huì)有事。”黃國(guó)偉說(shuō)。調(diào)查繼續(xù)深入,團(tuán)隊(duì)調(diào)出了當(dāng)年施工時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)P5橋墩恰是酷暑時(shí)段澆筑,混合料溫度升高8攝氏度,且由于趕工,操作人員選擇一次性注滿(mǎn)。同等條件下,其他幾槽因作業(yè)節(jié)奏不同,溫升較低,從而幸免。



原因既明,補(bǔ)救并不復(fù)雜。首先割除受損鋼纜,再用低水化熱、高流動(dòng)性的水泥基灌漿料分段注入,同時(shí)預(yù)留排氣孔,待漿體基本成型后迅速封堵。新鋼纜預(yù)應(yīng)力值調(diào)整到設(shè)計(jì)上限的95%,保證與老纜協(xié)同工作。歷經(jīng)45天夜戰(zhàn),P5墩全部復(fù)位,大橋無(wú)須長(zhǎng)時(shí)間封閉。

這場(chǎng)虛驚之外,引發(fā)的反思更深。深圳灣大橋建設(shè)時(shí),中國(guó)的跨海大橋技術(shù)剛剛起步,規(guī)范偏向陸橋標(biāo)準(zhǔn),對(duì)海洋微氣候的瞬變影響估計(jì)不足。十多年過(guò)去,中國(guó)在港珠澳大橋、滬通長(zhǎng)江大橋等項(xiàng)目中積累了更成熟的海工體系,如今看回頭,早期的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)已寫(xiě)進(jìn)新版規(guī)范。

值得一提的是,鋼纜事件沒(méi)有影響通航,卻像一聲警鐘,把“事前防患”四個(gè)字敲進(jìn)維護(hù)團(tuán)隊(duì)的腦海。此后,深圳方面把數(shù)字化監(jiān)測(cè)手段全面鋪開(kāi):傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)力、撓度、溫濕度;無(wú)人機(jī)和水下機(jī)器人按月巡查橋塔與樁基;大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)異常值即時(shí)預(yù)警。

有人會(huì)問(wèn),為何大費(fèi)周章?答案很簡(jiǎn)單——跨境大橋是深港經(jīng)濟(jì)往來(lái)的生命線。2018年,高峰期每天有6萬(wàn)余輛車(chē)以此出入,兩地產(chǎn)業(yè)鏈像拉鏈般緊扣。一條鋼纜的失效固然不等同于結(jié)構(gòu)報(bào)廢,但延誤檢修就有可能引發(fā)連鎖反應(yīng),屆時(shí)停運(yùn)一天的損失都難以估算。



也有人擔(dān)心,既然發(fā)生過(guò)一次斷纜,是否意味著整橋隱患重重?數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)全面復(fù)測(cè),深圳灣大橋的安全儲(chǔ)備系數(shù)依舊高于設(shè)計(jì)要求。此次事件像在干凈玻璃上顯現(xiàn)的一條細(xì)紋,提醒維護(hù)方:即便“百年大計(jì)”,也需要“日夜守護(hù)”。對(duì)超大型橋梁而言,規(guī)劃、施工只是第一程,真正決定壽命的是后期的健康監(jiān)測(cè)和及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

從更宏觀的視角看,中國(guó)橋梁工程正以驚人速度邁向深海、大跨、大噸位時(shí)代。無(wú)論是虎門(mén)二橋、深中通道,還是江陰二通道,設(shè)計(jì)與施工參數(shù)一次次刷新行業(yè)上限。與此同時(shí),深圳灣大橋的“涌浪空腔”事件告訴人們,任何創(chuàng)新都要與嚴(yán)謹(jǐn)并行,一旦忽視細(xì)節(jié),哪怕是一縷水蒸氣也可能成為隱患的種子。

那輛檢修車(chē)駛離橋面時(shí),東方已現(xiàn)微光。黃國(guó)偉回頭望見(jiàn)遠(yuǎn)處的高樓和碼頭在晨霧里若隱若現(xiàn),車(chē)隊(duì)無(wú)線電里傳來(lái)同事平靜的聲音:“鋼纜已拆完,凌晨五點(diǎn)開(kāi)始安裝新絞線。”他應(yīng)了一聲“收到”,心里卻忽地一沉又一松——又一關(guān)口過(guò)去了,但這樣的守望,還將持續(xù)很久很久。

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