工程院院士号脉中国桥梁安全

国内媒体上大加宣传的所谓几个月就建成一座桥梁或盖成一幢大楼的许多政绩工程，

很可能就是注定在今后需要不断进行大修的短命工程　　马启兵／图

　　由于近期两起重大桥梁垮塌事故的发生，包括桥梁在内的建筑安全问题引起了国人的高度关注。其实，这一问题早在五年前就引起了专家们的注意。
　　“我国结构设计在安全设置水准上的低要求，在世界上是非常突出的。”从２００３年起，就有１４位中国工程院院士两次向国家有关部门递交咨询报告，时间分别在２００３年和今年３月。
　　中国工程院土木水利建筑学部陈肇元、范立础、刘建航等１４位院士组成的工程结构的安全性与耐久性研究项目组，对我国土建工程现状、问题与对策作了全面的研究。
　　中国建筑安全的现状让院士们深感忧虑。两份报告犹如警世危言，对包括桥梁在内的建筑安全敲响了警钟。

规范标准太低了
    “公路桥梁的短寿首先源于设计规范对耐久性的低标准要求。”陈肇元院士在咨询报告中写道。他是该咨询项目的负责人和编写人。
　　我国结构设计规范在安全设置上的低水准，与过去长时期内一直处于物资短缺的计划经济年代有关。到了今天，实际上是用过去贫困、落后年代的标准，去建设满足现代化需求的土建设施工程。
　　我国的结构设计规范片面依靠过去的统计数据，不考虑结构在建成后的长期使用过程中，由于生产和生活水平的发展与提高所带来的可能需要。
　　由于我国规范规定的车辆荷载安全系数为１．４０，低于美国的１．７５和英国的１．７３，这就使美、英桥梁需要承受的车辆荷载效应设计值（标准值与安全系数的乘积）分别高出我国规范所需的４０％和５９％。另一方面，在估计桥梁构件本身的承载能力时，我国规范规定的材料设计强度又定得较高，因而对车辆荷载来说，我国桥梁的设计承载能力仅为美英的６８％和６０％。
　　桥梁土木工程经常处于干湿交替、反复冻融和盐类侵蚀的环境中，以致一些桥梁包括大型桥梁不需大修的使用寿命仅有一二十年，甚至不到十年就被迫大部拆除重建。按照交通部以往的桥涵设计规范，室外受雨淋（干湿交替环境）的混凝土构件，钢筋保护层最小设计厚度尚不到国际通用规范规定的一半。
　　“如果规范上没有确切要求，怎么能追究设计者的责任呢？”中国著名桥梁专家范立础院士在做学术报告时认为，我国的桥梁规范应及时修改。
　　“科学不可能认识到终点。如果以前的规范做得不够谨慎，对风险估计得不足，那么在新规范里就要改进。我国的规范几乎是多年不改，而美国的规范每３到４年修订一次。”
　　由于规范缺失，现在我国很多新建的特大型桥梁的疑难问题，都是通过立项目、搞科研的方式解决。“但是个案做得多了，最终应该把这些科研成果上升到理念归类的高度，把共性的东西及时归纳起来。除了设计，管理、养护也应该用规程‘管’起来。”范立础说。

混凝土耐久性堪忧
　　世界各国都以改善混凝土的耐久性为目标，而我国在这方面则难如人意。院士们的咨询报告不无忧虑地指出：“我国现在面临的耐久性问题是发达国家早在二三十年以前曾经遇到过的，如果说存在差异，则在于这些问题对我们来说要更为严峻，尤其是直到现在，尚未引起我国政府部门和广大设计施工人员的足够重视。”
　　其次，施工质量对混凝土结构的耐久性起着极其关键的作用，而施工质量控制与质量保证又正是我国土建工程中的薄弱环节。此外，对土建结构的维护监测又未能得到足够的重视。这一基本状况注定了我国已建工程的早期劣化将比国外更加严重。

不能忽视整体牢固性
　　桥梁是生命线工程，其结构应该有更高的整体牢固性能。
　　除了结构的每一构件需有足够的承载能力外，结构安全性需有整体牢固性加以保证。我国设计规范强调单个构件的承载能力设计计算，较少提及整体牢固性的要求。设计人员习惯于照着规范的条文行事，重视单个构件承载能力的强度验算，往往忽略整体牢固性在结构设计中的特殊重要意义。
　　但是至今不能改变这种状况，又似与结构设计规范如何应用可靠度设计方法有一定关系。国外至今尚无一个发达国家在其众多的结构设计规范中，已经用显式应用了可靠度方法。可靠度方法已被用来解释规范采用“低水准”和至今不能加以全面调整的理由。
　　规范可靠度方法在我国的实践已逾１５年。客观事实表明，它并没有对结构的安全性设计带来明显实效，更没有对设计人员产生吸引力，反而在一些人群中造成安全概念上的混乱。
　　与发达国家相比，我国在结构施工质量和材料质量上存在着很大的差距，同时在结构安全设置水准上又比国外低许多。在这种条件下，要建成足够安全可靠、能从总体上满足现代化要求的优质工程是难以设想的。

确定“目标使用年限”
　　对于桥梁安全专家来说，一家英国公司对自己设计的上海著名的“外摆渡桥”的态度，是寿命期问责制的体现。上个世纪９０年代，该公司来函给中国政府部门，称到某年某月某日，该桥寿命已到１００年，“我们对该桥的责任已经终止”。
　　一座桥梁的使用年限国外通常称为“目标使用年限”，它体现了对社会公共利益的追求。但在我国的建筑法内，未能对不同类型建筑物的合理使用寿命（或年限）规定具体的量值。
　　而欧洲规范规定桥梁等各种土木工程结构物的设计工作寿命不小于１００年。美国规范则按７５－１００年考虑。随着社会经济的高速发展，人们对桥梁等生命线工程的依赖更加突出，任何阻碍和终止交通所造成的损失远非工程本身的造价所能比拟，所以对这些工程的使用年限要求也愈来愈高。现在国际上有专家认为，城市重大桥梁的寿命应不低于１５０年。
    范立础院士呼吁，要引入桥梁寿命期的理念，同时还要配合实行问责制。“这个桥如果立法确定了寿命期，寿命期内出了问题就能查。”他说，在国外，设计、施工、维修、养护资料都作为档案保存，可以及时调出。如果是设计方的责任，设计方要免费作维修或加固设计。施工方也是同理。

无力维护直接导致隐患
　　我国的桥梁养护、维修、检测大都沿用过去的常规管理，从不作风险评估。
　　据２０００年全国公路普查，到２０００年底国内已有各式公路桥梁２７８８０９座，总长１０３１１公里，其中９４．５％为中小跨径桥梁，它们中间的６１．６％主要分布在技术标准低、通行能力差的县乡公路上，设计荷载标准低，与现行的主要级别要求相比有很大差距。
　　由于交通量与日俱增，车辆载重不断提升，加上缺乏例行维修，多处于带病超负荷的工作状态，因而进一步加快其损坏速度。截至２０００年底，我国公路危桥已有９５９７座，达３２３４５１延米。公路桥梁每年实际需要维修费用３８亿元，而实际到位仅８亿元。
　　范立础说，大桥养护了那么多年，状况如何，应该根据维修和检测档案资料作科学分析。“什么是档案？就像人的体检报告。结构跟人一样，要养护，要有维修检测的记录。”
　　“多年来，我们很少反思结构设计规范在安全设置水准上的重大缺陷。”

求快，只有牺牲质量
　　我国工程建设的一个突出问题就是往往缺乏必要的前期预研、勘察与论证。一旦决定建设就仓促动工，并不惜以牺牲工程质量为代价，追求施工进度，压缩施工工期。这种施工方式常带来安全隐患，但受害最深的则是结构的耐久性。
　　片面追求施工进度的结果还导致了早强水泥的普遍应用。用这种水泥配制的混凝土虽然早期强度增长很快，但内部微结构和后期强度发展不良，耐久性变差。
　　一般来说，缩短施工工期可以节约施工成本和提前发挥投资效益，施工企业和开发商受利益驱使，总有尽量加快施工进度的企图。
　　在国外的工程合同文件中，常有提前完成施工时需要受到处罚的明确规定，因为缩短工期意味着偷工减料的可能。
　　在我国自主的工程施工中，情况正好相反。而且政府行政部门为了政绩，反而在追逐施工进度的大潮中，担当起最主要的指挥角色。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座桥梁或盖成一幢大楼的许多政绩工程与献礼工程，很可能就是注定在今后需要花掉更多资金不断进行大修的短命工程。
　　同济大学土木工程学院院长项立帆院士说：“为了保证混凝土的耐久性，有必要对过快的混凝土施工进度加以适当控制，政府有关部门从国家的长远利益出发，需进行一定的干预，更不能带头提倡和指使盲目抢工。”

最可怕的是人为因素
　　“层层转包，装备落后，人海战术，节约造价，最后都是以牺牲质量为代价。”项立帆院士说，在这种情况下，桥梁的质量就放在次要位置了。
　　至少在今后二三十年的时间内，我国将持续处于大规模建设高潮中的混凝土材料高消耗期。而另一方面，由于土建工程的耐久性设计标准过低，施工质量又较差，就在今天的大规模新建高潮中，业已面临已建工程出现过早劣化的巨大压力。如果再不采取措施，则今天建成的工程经历二三十年甚至在更短的时间内又将翻修或拆除重建，这样我们就会陷入永无休止的大建、大修、大拆与重建的怪圈之中。
　　项立帆院士说，人为差错引起安全事故的一个重要方面是我国土建工程施工一线工人的素质较低，他们大多原是农民。施工管理水平低下也是一个突出问题，因此难以及时发现和有效消除人为差错。我国土建设计人员的专业水准不低，也相当敬业，但创新意识薄弱。整个设计界长期重计算、轻方案，过分依赖规范，不善于根据工程的具体特点去解决问题，这样也会招致差错并造成事故。
　　院士们普遍认为，现在出现了九江大桥撞垮事件和凤凰石拱桥塌桥事件，如果还不能从事故中吸取教训，并进而推动结构工程技术和学科的发展，这是非常可惜的。