凤凰大桥坍塌原因详解

　　事故经过

　　堤溪沱江大桥工程是凤大公路工程的一部分(编者注：相关勘察设计单位、施工单位和监理单位情况在本刊2007年第11期已有介绍，本文不再重述)，大桥全长328.45m，桥面宽13m，桥型为4孔65m跨径等截面悬链线空腹式无铰拱桥，大桥桥墩高达33m，为连拱石拱桥。这个桥型对工程材料、施工工艺的要求很高，砌筑人员必须具备熟练的技术和丰富的经验。

　　堤溪沱江大桥于2004年3月12日开工，计划工期16个月。由于征地拆迁阻工和基础处理等原因，工程未按时完工，直到2006年底才完成大桥墩、台的砌筑。2007年4月底完成主拱圈支架的搭设。2007年5月5日，施工单位开始连续砌筑大桥主拱圈及横墙、腹拱等拱上建筑。2007年7月9日，开始拆卸主拱圈支架。事故发生时，大桥腹拱圈、侧墙的砌筑及拱上填料已基本完工，拆架工作接近尾声，计划于2007年8月底完成大桥建设所有工程，9月20日竣工通车，为湘西自治州50周年庆典献礼。

　　在桥梁施工中，随着拱上荷载的不断增加，1号孔主拱圈受力最大的多个断面达到或接近极限强度，出现了开裂、掉渣，接着落下石块。在最先被完全破坏的0号桥台侧2号腹拱下方，主拱断面裂缝张大下沉，下沉量最大的断面右侧拱段(靠1号墩侧)带着2号横墙向0号台侧倾倒，通过2号腹拱挤压1号腹拱。1号腹拱为三铰拱，因其承受挤压能力最低而迅速破坏下塌。受连拱效应影响，整个大桥迅速向0号台方向垮塌。事故原因

　　事故调查组通过现场取证、材料查阅、软件模拟等手段，汇集各方数据资料，认定了事故发生的直接原因和间接原因。

　　一、直接原因

　　事故调查组对堤溪沱江大桥进行了原设计和坍塌阶段结构平行检算，结果表明，原设计的主拱圈和桥墩其强度和刚度能满足规范要求，原设计的结构布置、结构尺寸、选用材料较为合理，设计的施工工序基本可行，但营运期间拱圈安全储备偏低。多种综合地质勘察表明，堤溪沱江大桥桥墩、桥台未见位移发生，导致大桥坍塌的直接原因是：主拱圈砌筑材料未达到规范和设计要求，上部构造施工工序不合理，主拱圈砌筑质量差，拱圈砌体的整体性和强度降低。随着拱上施工荷载的不断增加，造成1号孔主拱圈最薄弱部位强度达到破坏极限而坍塌，受连拱效应影响，整个大桥迅速坍塌。

　　1.主拱圈砌筑材料不能满足设计和规范要求

　　主拱圈从其设计和规范要求来说，一是未按照“60号块石、形状大致方正”的设计要求控制拱石规格，实际施工时多采用重50～200kg、且未经加工的毛石，坍塌残留拱圈断面呈现较多片石。二是主拱圈砌体未完全按“20号小石子混凝土砌筑60号块石”的要求施工，部分砌体采用了水泥砂浆。主拱圈大部分砌体小石子混凝土强度低于设计规范要求值，其中1号孔1～2号横墙之间主拱圈砌体小石子混凝土的实测抗压强度尤低。特别是在0号台拱脚处小石子混凝土平均强度不足5MPa，与设计指定20号小石子混凝土强度相差甚远。三是机制砂含泥量较高，最大值达16.8%，远远超过不大于5%的要求。碎石含泥量为2.6%，超过不大于2%的标准。四是采用的普通硅酸盐水泥(等级32.5)不合格，烧失量在5.22%～5.98%之间，不能满足不大于5%的标准要求。主拱圈施工实际情况与规范要求的差异情况见表1。

　　2.砌筑工艺不符合规范规定

　　砌筑工艺一是设计要求主拱圈砌筑程序为“二环、三带、六段”(编者注：砌筑拱圈时，应根据拱圈跨径、矢高、厚度及拱架的情况，设计拱圈砌筑程序。对于跨径≥25m的拱圈，一般采用分段砌筑或分环、分带、分段相结合的方法砌筑)，而实际施工更改为“三环、五带、六段”，按“田”字形或分割为更多条块的方式无序砌筑，导致砌体整体性差。二是主拱圈、横墙、腹拱、侧墙连续施工，并在主拱圈未完全达到设计强度即进行落架施工作业，造成砌体缺乏最低要求的养护期，拱圈提前承受拱上荷载，降低了砌体的整体性和强度。三是拱圈砌体强度尚在发展中，弹性模量较低，腹拱侧墙及填料等加载不均衡、不对称，导致拱圈变形及受力不匀。四是各环在不同温度无序合拢，造成拱圈内产生附加的永存的温度应力，削弱了拱圈强度。

　　3.拱圈砌筑质量差

　　砌缝宽度极不均匀，最大处超过10cm(设计要求不大于5cm)。部分砌筑不密实，未进行分层振捣。砌体存在空洞(大的空洞直径超过15cm)，下雨或洒水养护时桥下漏水现象较普遍。主拱圈施工不符合设计或规范要求的达13项，其中0号台拱脚处大约4m多宽范围内的砌体质量最差。

　　二、间接原因

　　对堤溪沱江大桥坍塌事故，施工单位、建设单位、监理单位、设计单位，乃至有关主管部门都负有一定责任。

　　施工单位严重违反有关桥梁建设的法规标准，擅自变更原主拱圈施工方案，违规乱用料石，主拱圈施工不符合规范要求，在主拱圈未达到设计强度的情况下就开始落架施工作业。

　　建设单位对发现的施工质量不合规范、施工材料不合要求等问题未认真督促施工单位整改，未经设计单位同意，擅自与施工单位变更原主拱圈设计施工方案，盲目倒排工期赶进度，越权指挥，甚至要求监理不要上桥检查。

　　监理单位未能依法履行工程监理职责，对施工单位擅自变更原主拱圈施工方案未予以制止，在主拱圈施工关键阶段投入监理力量不足，对发现的主拱圈施工质量问题督促整改不力，在主拱圈砌筑完成但拱圈强度资料尚未测出的情况下即签字验收合格。

　　勘察设计单位违规将地质勘察项目分包给个人，设计深度不够，现场服务和设计交底不到位。

　　有关主管部门和监管部门及地方政府未认真履行职责，疏于监督管理，没有及时发现和解决工程建设中存在的质量和安全隐患问题等，是造成事故的间接原因。

　　防范灾难重演

　　国务院事故调查组的技术调查报告中，对建设单位、施工单位、监理单位和勘察设计单位，分别提出了技术防范措施建议。

　　该建议要求，建设单位按合理工期组织建设，杜绝赶工期抢进度的行为。加强工程招投标管理，严格市场准入。选择施工队伍时，不仅认真审查施工企业的资质，更要考察施工企业的施工经历和实际能力。建设单位不得违规指挥，不得超越职权代行监理职责。

　　施工单位应按照施工规范和设计要求进行施工，不得任意变更。要加强施工技术管理，编制详细的施工组织设计、质量控制措施、安全防范措施，确保施工安全。

　　监理单位应认真履行对工程质量安全的监理职责，加强对原材料质量、关键环节、关键工序的质量控制。发现工程质量问题后，应积极采取有效措施督促整改到位。

　　勘察设计单位应认真执行勘察设计规程和有关标准规范，加强设计后续服务，提高设计对施工的指导性。施工图设计深度必须满足施工要求，对关键工序的施工工艺应作出详细说明，并进行技术交底。