鳳懋潤，趙正松（. 交通運(yùn)輸部，北京00736；. 交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 0009）

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橋梁工程規(guī)劃方法論

鳳懋潤1，趙正松2
（1. 交通運(yùn)輸部，北京100736；2. 交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029）

摘 要：工程全壽命周期包括規(guī)劃、建造和運(yùn)營維護(hù)三個主要階段。規(guī)劃階段是論證工程必要性、可行性和頂層設(shè)計決策的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以我國跨江海橋梁工程為典型案例，通過案例研究法系統(tǒng)闡述了橋梁工程規(guī)劃階段的主要方法和路徑，凝練出具有工程“共性”與橋梁“個性”的規(guī)律性方法論。本文認(rèn)為“交通需求”驅(qū)動工程建設(shè)的供給，前瞻性的需求分析創(chuàng)造新的社會資源；“權(quán)衡比選”是工程多種可行方案優(yōu)化的普適方法，是構(gòu)建結(jié)構(gòu)、功能、效益合理化概念模型的進(jìn)路；“辯證統(tǒng)籌”充滿技術(shù)與非技術(shù)性復(fù)雜矛盾問題，是工程規(guī)劃論證與迭代式降解決策的哲學(xué)方法，是規(guī)劃階段方法的精髓。

關(guān)鍵詞：橋梁；工程；方法論；規(guī)劃；交通需求；權(quán)衡比選；辯證統(tǒng)籌

引言

橋梁工程是滿足人類對“行”需求的造物活動，通過跨越自然天塹（江河湖海、峽谷溝壑）以實現(xiàn)社會溝通交流的目的。

近30年來，我國展開了大規(guī)模的路橋工程建設(shè)，在新建的300多萬公里的公路上架起了50多萬座橋梁，占我國現(xiàn)有橋梁總數(shù)量的 80%和橋梁總長度的 86%，一大批具有國際先進(jìn)水平的跨江海、山谷的特大型橋梁工程相繼被建造成功。黃河上已架起橋梁 200余座、長江上已有橋梁 150余座，這兩條“母親河”的干流上平均每30公里就有一座現(xiàn)代橋梁。過去以“小時”、“天”計的江河輪渡和翻山越嶺的茶馬古道，被以“分鐘”計的“橋面馳行”所取代。這些全天候的通道貫通了南北東西，路網(wǎng)由相互孤立、割裂的“局域網(wǎng)”聯(lián)通成為統(tǒng)一的“廣域網(wǎng)”，改變了“劃江河分治”和“以山谷分界”的局面，產(chǎn)生出了巨大的經(jīng)濟(jì)社會和政治效益，已經(jīng)并將繼續(xù)顯現(xiàn)出深遠(yuǎn)的歷史性影響。

回顧我國橋梁工程的發(fā)展歷程，既有豐富的經(jīng)驗，也有深刻的教訓(xùn)。認(rèn)真總結(jié)橋梁建設(shè)的工程實踐，提煉出規(guī)律性的認(rèn)識方法，升華為“工程方法論”的哲學(xué)高度，對于工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展和工程哲學(xué)服務(wù)于現(xiàn)實工程活動具有深遠(yuǎn)的意義。工程方法論的橋梁案例研究以長江三角洲、珠江三角洲等地區(qū)國家重點工程和涉外項目的特大型公路橋梁項目為研究對象（如圖1所示），探索全壽命周期（規(guī)劃-建造-運(yùn)營）的工程方法與方法論。本文著力于探討橋梁規(guī)劃方法論的一些問題。

橋梁工程是造福民生的公益性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的公共工程，是一項集成技術(shù)要素與非技術(shù)要素的復(fù)雜系統(tǒng)工程。一項橋梁工程建設(shè)方案的決策，要歷經(jīng)路網(wǎng)規(guī)劃研究、項目預(yù)可行性研究（立項研究）、項目工程可行性研究、總體方案概念設(shè)計和初步設(shè)計等“前期工作階段”，亦即“規(guī)劃”階段。

橋梁工程規(guī)劃的基本路徑與方法是：從經(jīng)濟(jì)社會全局、區(qū)域整體規(guī)劃、綜合運(yùn)輸系統(tǒng)等宏觀約束條件出發(fā)，以目標(biāo)需求為導(dǎo)向，運(yùn)用創(chuàng)造性、建構(gòu)性的工程思維，綜合考量工程技術(shù)要素和包含經(jīng)濟(jì)、社會、政治、文化、環(huán)境在內(nèi)的非技術(shù)要素，循序漸進(jìn)、逐步深化，反復(fù)比選確定工程建設(shè)方案（涵蓋建設(shè)條件、工程規(guī)模、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、橋位橋型、建設(shè)工期和造價等主要內(nèi)容），以使最終所決策的工程方案充分體現(xiàn)“安全、適用、耐久、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、美觀”的建設(shè)理念。

圖1　長三角、珠三角地區(qū)跨江海橋梁案例

1　工程必要性論證

——“交通需求”驅(qū)動工程建設(shè)供給，是橋梁建設(shè)必要性、工程規(guī)模、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)性依據(jù)。

橋梁絕不是孤立存在的，作為“點”工程，通過兩端延伸的道路接“線”（路網(wǎng)），實現(xiàn)人類社會活動區(qū)域“面”的溝通融合，達(dá)到“空間”的擴(kuò)展。從這個意義上說，橋梁工程建設(shè)的需求要協(xié)調(diào)“點、線、面”的關(guān)系，要有廣域“空間”的統(tǒng)籌性定位。

規(guī)劃工作要回答的首要問題是工程建設(shè)的必要性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)模。研判的前提與基礎(chǔ)依據(jù)是經(jīng)濟(jì)、社會活動所產(chǎn)生的交通需求量，且不僅需考慮當(dāng)前的需求，還要預(yù)測未來幾十年內(nèi)可能增長的交通量需求，做到前瞻性預(yù)判。規(guī)劃工作的核心是統(tǒng)籌交通與區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、城鄉(xiāng)發(fā)展，統(tǒng)籌公路交通與綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展，統(tǒng)籌交通與政治、文化、生態(tài)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。對這些非技術(shù)要素考量的充分與否直接影響著橋梁工程的品質(zhì)。因此，有必要深入開展經(jīng)濟(jì)社會調(diào)查、交通調(diào)查，匯總并分析歷史數(shù)據(jù)，并對未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)判，做到對交通需求量的科學(xué)預(yù)測。

交通量的預(yù)測一般是以機(jī)動車OD（起訖點）調(diào)查為基礎(chǔ)，采用區(qū)域交通分析常用的交通發(fā)生、交通分布、交通方式劃分和交通分配“四階段預(yù)測”方法?；诮煌颗c經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)系，預(yù)測通過橋梁的總交通需求量，然后以未來道路網(wǎng)（包括所有綜合交通設(shè)施）為對象，分析出各種通道和各種運(yùn)輸方式的可能交通量，同時，預(yù)測出本建設(shè)項目的交通量。預(yù)測流程如圖2所示。

根據(jù)交通運(yùn)輸部《公路建設(shè)項目交通量預(yù)測試行辦法》規(guī)定，交通量預(yù)測年限為20年。結(jié)合項目特點及可能的實施計劃，設(shè)定幾個特定年限進(jìn)行預(yù)測。

交通量預(yù)測按正常交通、轉(zhuǎn)移交通、誘導(dǎo)交通三者分別分析，三者累加形成總交通量。

交通量預(yù)測的準(zhǔn)確度取決于經(jīng)濟(jì)、社會、交通發(fā)展調(diào)查樣本資料的深度與廣度。預(yù)測方法從“每通過一輛車放一粒黃豆”的原始手工計數(shù)方法逐步發(fā)展為今天的基于GPS和移動終端大數(shù)據(jù)實時監(jiān)控分析的OD統(tǒng)計。預(yù)測方法的演化反映了調(diào)研技術(shù)手段、理論分析模型和統(tǒng)籌流量分配等方面的不斷進(jìn)步。

圖2　交通量預(yù)測流程圖

歷經(jīng)“定性”分析、模型計算至得出“定量”結(jié)果的交通量預(yù)測方法，不僅是工程建設(shè)必要性、緊迫性的判斷依據(jù)，還是建設(shè)規(guī)模、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（路線技術(shù)等級、行車道數(shù)、設(shè)計速度等主要技術(shù)指標(biāo)）和效益評估的決策依據(jù)。

實例1 江陰長江大橋交通量預(yù)測研究

長江三角洲是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展最為活躍的區(qū)域之一。20世紀(jì)90年代初期，南京下游近400公里的長江區(qū)段僅靠輪渡溝通南北，成為嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的瓶頸。蘇南、蘇北的經(jīng)濟(jì)差異很大，形成了土地、人口“南三北七”，經(jīng)濟(jì)水平“南六北四”的狀況［1］。江蘇省結(jié)合公路網(wǎng)長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，確定了要在2020年前、利用30年時間分期建成江陰橋、南京二橋、潤揚(yáng)橋、南京三橋和蘇通橋等五座長江公路過江通道（如圖3所示）。

從1986年開始規(guī)劃研究至1994年國家批復(fù)初步設(shè)計為止，首座跨江大橋——江陰大橋的前期規(guī)劃工作歷時8年。研究結(jié)論提出，長江江蘇河段需修建多處全天候通道，并應(yīng)先行建設(shè)江陰——靖江河段通道（江陰大橋）。［2］

基于南北區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會和交通發(fā)展的調(diào)研，江陰跨江通道交通量預(yù)測結(jié)果詳見表1：

根據(jù)功能和適應(yīng)的交通量要求，公路被劃分為高速和一、二、三、四級公路五個等級。其中，（雙向）四、六、八車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)的日平均交通量為 25000～55000輛（折合成小客車，下同）、45000～80000輛、60000～100000輛。根據(jù)預(yù)測的交通量需求，江陰大橋選擇以六車道和設(shè)計速度100公里/小時的高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

圖3　江蘇省長江過江通道資源圖（含2015年底已建橋梁）圖片來源： 文獻(xiàn)［1］。

江陰大橋于1999年建成，成為我國首個跨徑超千米的橋梁工程（跨徑1385米），15年來通行過橋車輛累計達(dá)21 076萬輛（折合前的絕對數(shù)，下同），日平均交通量達(dá)到38 495 輛，其中，2014年日平均過橋車輛達(dá)68 700輛。在2008年我國南方遭遇的五十年一遇的冰雪災(zāi)害中，江陰大橋日交通量陡增到8萬輛，在整個路網(wǎng)交通運(yùn)輸困難的情況下，確保了跨江大動脈的安全暢通無阻。總的來說，江陰大橋的實際運(yùn)行交通量與前期規(guī)劃預(yù)測基本吻合。

當(dāng)今社會已進(jìn)入信息時代，通過大數(shù)據(jù)分析對反映交通量需求的因素加以挖掘、預(yù)測、參數(shù)檢驗，對于統(tǒng)籌認(rèn)識橋梁工程建設(shè)的必要性和判定通道交通量、工程規(guī)模與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、橋位等基礎(chǔ)核心指標(biāo)至關(guān)重要。

總之，工程必要性論證既要有正向思維引導(dǎo)出的普適性需求，又要有橫向思維發(fā)現(xiàn)的潛在性需求，還要有深度思維下的創(chuàng)造性需求。與此同時，逆向思維下的否定性質(zhì)疑也是論證不可缺少的內(nèi)容。涵蓋眾多非技術(shù)要素的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展下的民生需求是工程造物的原動力，戰(zhàn)略性、前瞻性、開拓性思維的需求分析是工程必要性論證的主線。

表1　江陰跨江通道交通量預(yù)測表（1990年編制）（單位：輛/日）

2　技術(shù)可行性論證

——“權(quán)衡比選”是優(yōu)化工程方案的普適方法，是構(gòu)建結(jié)構(gòu)、功能、效益合理化概念模型的進(jìn)路。

當(dāng)工程建設(shè)的必要性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)模確定之后，工作重心將被轉(zhuǎn)移到工程可行性研究的階段?？尚行匝芯渴墙ㄔO(shè)項目論證具有決定性意義的工作，在投資決策之前，需對擬建項目進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證。

以土木工程技術(shù)為主體的工程可行性研究，是在陸、水、空的自然界約束條件下，在空航、水運(yùn)、車駛的安全界限控制下，擬定各類可行的跨越方案，進(jìn)行同深度、多指標(biāo)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和綜合優(yōu)選，并確認(rèn)全壽命周期內(nèi)工程建設(shè)的指導(dǎo)原則和構(gòu)建出總體概念模型。

跨江通道方案并不具有唯一性，除橋梁方案外，還存在隧道方案。對不同方案在體系安全性、結(jié)構(gòu)適用性、材料耐久性、建造可操作性和經(jīng)濟(jì)與美觀的合理性等方面進(jìn)行分析比較，評價各方案的優(yōu)缺點，并推薦出相對較優(yōu)的方案或嫁接而成的組合方案，為工程最終的決策提供定性且定量的意見。

以技術(shù)要素為主體構(gòu)成的橋梁整體方案的擬定，被稱為概念設(shè)計或方案設(shè)計，內(nèi)容涵蓋橋位選定、橋跨布設(shè)、橋型選擇、結(jié)構(gòu)選型、材料認(rèn)定，以及美學(xué)景觀的考慮、造價估算等等。其重要性體現(xiàn)在：明確了后續(xù)初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計和加工、制造、現(xiàn)場施工等工程建造全過程應(yīng)遵循的指導(dǎo)思想與基本準(zhǔn)則；以及工程交付運(yùn)營后長達(dá)百年的有效服務(wù)中的技術(shù)需求。

權(quán)衡決策應(yīng)遵循決策主體民主性、決策時間有效性、決策與實施空間一致性，以及決策表決公平性的原則。

實例2 蘇通長江大橋橋隧通道方案比選

進(jìn)入新世紀(jì)以來，南京下游江段上于2005年建成潤揚(yáng)長江大橋，2008年建成蘇通長江大橋。蘇通大橋連接長江南岸的蘇州市和北岸的南通市，大橋西距江陰大橋82公里，東距長江入?？?08公里，當(dāng)時被稱為“長江第一橋”。蘇通大橋是交通部規(guī)劃的國家高速公路沈陽至?？谕ǖ溃℅15）和江蘇省公路主骨架的重要組成部分。

橋、隧工程方案的研究與比選是跨江通道預(yù)可行性研究（簡稱預(yù)可）的工作重點之一。蘇通跨江通道工程管理部門編制形成了“預(yù)可行性研究總報告”、“橋梁工程方案研究分報告”和“隧道工程研究分報告”。研究工作從建設(shè)規(guī)模、過江結(jié)構(gòu)物型式、對河道與岸線穩(wěn)定性的影響、工程地質(zhì)條件、區(qū)域地質(zhì)（地震）穩(wěn)定性、對長江航運(yùn)的影響、對環(huán)境的影響、與周邊交通網(wǎng)的協(xié)調(diào)關(guān)系、與城建及港區(qū)規(guī)劃的協(xié)調(diào)關(guān)系、工程技術(shù)方案實施的可行性、設(shè)計施工技術(shù)和經(jīng)驗、建設(shè)周期、項目投資、經(jīng)濟(jì)評價及項目后期營運(yùn)（通過能力、行車安全、服務(wù)水平、運(yùn)營成本）等方面，對推薦的橋梁工程方案和隧道工程方案進(jìn)行了綜合分析、比選論證。論證認(rèn)為：盡管隧道方案對通航、水利、環(huán)保等影響小，受惡劣氣候影響和限制較小，但橋梁與隧道相比，通行能力大，行車安全性好，服務(wù)功能強(qiáng)，運(yùn)營成本低，防災(zāi)能力強(qiáng)，有相對成熟的技術(shù)和施工經(jīng)驗，投資較小。因此，蘇通跨江通道項目以采用橋梁方案為宜。［3］

實例3 泰州長江大橋橋型方案比選

泰州長江大橋于2007年底開工建設(shè)。大橋東距江陰大橋57公里，西距潤揚(yáng)大橋66公里。泰州大橋的前期工作主要是從城市規(guī)劃、岸線利用、河勢影響、通航條件及工程造價等方面對三個橋位方案進(jìn)行了綜合比較，優(yōu)選出了現(xiàn)橋位。

泰州大橋推薦橋位處江段平面形態(tài)呈微彎，江寬相對于上下游稍窄。橋位區(qū)河床斷面具有明顯的W型特征，深泓區(qū)在右側(cè)、其最深處河床高程為-30米，中部相當(dāng)寬的范圍內(nèi)床面高程約-15米，沖淤變化主要出現(xiàn)在右側(cè)深泓區(qū)的一定范圍內(nèi)（如圖4所示）。

橋下通航要求其凈空為 760×50米（主通航孔），并為船舶進(jìn)出錨地留出 220×24米（副通航孔，偏北）的專用航道。橋位區(qū)屬長江中下游沖積平原，土質(zhì)松軟，覆蓋層厚，基巖埋藏一般在-190米以下。

據(jù)此，泰州長江大橋可行性研究階段擬定出三個方案進(jìn)行比選：①主跨980米斜拉橋方案（兩個主塔位于江中）；②主跨1328米懸索橋方案（兩個主塔臨近岸邊）；③三塔雙千米主跨連續(xù)懸索橋方案（中間橋塔位于江中間）。由于，長江下游航運(yùn)繁忙、岸線港口碼頭眾多，橋型方案選取需要盡量減少橋梁工程對船舶通航和岸線利用的干擾和影響；同時，橋位處中部水深較淺，且沖淤變化小，適合在中部設(shè)置基礎(chǔ)。采用三塔雙主跨（2 ×1080 米）的懸索橋方案跨越了橋址區(qū)整個江面，使三個橋塔避開了深水區(qū)域，且最大限度地保護(hù)了碼頭岸線這個不可再生的資源，優(yōu)勢明顯。雖然該方案造價較斜拉橋方案高，但因其有利于“黃金水道”通航，并可為兩岸岸線留出足夠的發(fā)展空間，符合可持續(xù)發(fā)展的理念?；谏鲜黾夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會等方面的綜合考慮，設(shè)計方案最終選定為三塔雙主跨懸索橋方案，這也意味著對世界首座千米級主跨連續(xù)懸索橋技術(shù)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)（如圖4所示）。

圖4　泰州長江大橋比選方案圖

表2　泰州大橋方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

三個方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選詳見表2。實例 4 港珠澳大橋橋位方案論證——外生

變量對工程方案的制約與應(yīng)對［4］

港珠澳大橋是我國繼三峽水利工程、青藏鐵路和京滬高速鐵路工程之后的又一重大基礎(chǔ)設(shè)施工程。大橋的建設(shè)將加速粵、港、澳經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程，提升大珠江三角洲的綜合競爭力，加速港澳新一輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)港澳經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮和穩(wěn)定發(fā)展，有利于粵、港、澳揚(yáng)長避短，深化區(qū)域分工，推動內(nèi)地市場體系發(fā)展，促進(jìn)泛珠江三角洲乃至東盟自由貿(mào)易區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及廣泛聯(lián)系。

港珠澳大橋是跨越珠江口伶仃洋水域、連接香港-珠海-澳門三地、溝通珠江口東西兩岸的陸路通道（如圖5所示）。由于工程的“一橋兩制連三地”的跨界特殊性，使大橋工程重大問題的決策（不僅包含工程技術(shù)層面的專業(yè)性因素，更存在“一國兩制”下的法律、政府行政管理等因素）已不能簡單地套用國內(nèi)傳統(tǒng)的工程思維和常規(guī)方法。三地決策者群體需要根據(jù)所面臨的政治、法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等背景差異，結(jié)合工程實際情況，研究新問題，尋找新辦法，在不斷地融合和探索中，通過理念創(chuàng)新、方法創(chuàng)新，實現(xiàn)決策分析與決策管理的創(chuàng)新。

圖5　港珠澳大橋登陸點、橋位線、口岸設(shè)置示意圖

大橋工程橋位方案主要包括確定大橋在粵、港、澳三地的登陸點位置以及線位走向。橋位的選擇綜合考慮社會效益的長久性、經(jīng)濟(jì)的合理性、規(guī)劃的兼容性、環(huán)境的外部性，以及工程技術(shù)的可行性等，進(jìn)行多方案、多因素的綜合比較。根據(jù)總體規(guī)劃，大橋起訖點及登陸點分別位于粵、港、澳三地境內(nèi)，由于大橋的建設(shè)會對三地的城市規(guī)劃、交通網(wǎng)絡(luò)布局等產(chǎn)生直接影響，三地政府必然會對登陸點及線位走向提出種種約束和意見，三方利益與目標(biāo)的沖突增加了協(xié)調(diào)的難度；另外，大橋跨越伶仃洋，其線位方案受到區(qū)域規(guī)劃、交通組織、航空、航道、河勢、環(huán)保、軍事及國家安全等多方面因素影響和制約，備受國家與社會各界的關(guān)注，需要綜合權(quán)衡各方案利弊，進(jìn)行深度的方案比選；此外，橋位方案是投融資方案、建設(shè)管理模式選擇等諸多重要決策的前提和基礎(chǔ)，方案的變動會引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，增加新的不確定因素，甚至可能導(dǎo)致已形成的決策方案失效而需重新論證，因此，對橋位方案的決策必須十分謹(jǐn)慎、統(tǒng)籌兼顧。

在初步確定香港側(cè)、澳門側(cè)、珠海側(cè)各自的三個登陸點備選后，理論上共出現(xiàn)了3×3×3 共27個橋位及走線方案。通過三方政府部門對登陸點備選方案的初步優(yōu)劣對比和共同商討后，登陸點和橋位線方案被減少至六種，在一定程度上節(jié)約了后續(xù)研究的資源。從最初的調(diào)研與分析，到初步方案的提出與比選，再到方案的進(jìn)一步調(diào)整與優(yōu)化，港珠澳大橋橋位及登陸點決策歷經(jīng)了一步一步的迭代、調(diào)整和優(yōu)化，整個決策過程是一個逐漸逼近、篩選的動態(tài)過程。

港珠澳大橋的登陸點和橋位線決策的實踐表明，隨著工程可行性研究的逐步深入，工程決策層級也逐漸提高。在初始階段，僅需要三方根據(jù)自身情況權(quán)衡利弊，結(jié)合著陸點和橋位線兩要素的影響和制約，篩選與收斂出可行的著陸點。這一階段的決策主體是國家發(fā)展改革委協(xié)調(diào)指導(dǎo)下的粵、港、澳三地政府組成的“前期工作協(xié)調(diào)小組”。在后續(xù)階段，因面臨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)模、工程方案等重大事項的最終確定，需要有更高層級的決策機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)。為此，由國家發(fā)展改革委牽頭成立了交通運(yùn)輸部、港澳辦等部委參加的“中央專責(zé)小組”開展協(xié)調(diào)工作。由此可看出，決策主體群體也是動態(tài)演化的，具有一定的柔性和拓展性。

大橋線位被基本確認(rèn)后，在解決全橋整體跨越方案時，需要滿足兩個“剛性”的約束條件。第一，伶仃洋海域船舶通航環(huán)境復(fù)雜，為保證航運(yùn)暢通無阻，要留出足夠的主航道寬度，水面上不得設(shè)置任何建筑物。換句話說，在這些航道范圍內(nèi)不能有橋梁工程，唯一可行的通道方案就是建設(shè)水下隧道。因此，橋梁與隧道要在海上實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，唯一可行的方案就是設(shè)置人工島。這就是概念設(shè)計方案中“23公里橋梁+6.7公里隧道+兩個10萬平方米面積的海中人工島”三項組合而成的“橋島隧集群工程”的由來。第二，為了在珠江口外海域海床不產(chǎn)生因人工構(gòu)造物而引發(fā)的泥沙演變，要求大橋工程水中構(gòu)造物造成的“阻水率”不得超過 10%。這一約束條件對橋、島、隧水下基礎(chǔ)工程提出了減小“阻水率”的新挑戰(zhàn)，因此，要采用適當(dāng)加大總計約 200跨的非通航孔橋梁的跨徑布設(shè)、減少橋墩數(shù)量、且橋墩基礎(chǔ)大體積承臺需埋入海床面以下等具體的技術(shù)手段和措施。總之，工程在概念設(shè)計階段制訂的建設(shè)原則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和整體方案會在后續(xù)的幾個設(shè)計階段中層層深入、步步細(xì)化，最終在結(jié)構(gòu)設(shè)計中得以體現(xiàn)，在工程施工中得到具體落實。

綜上所述，在研究、分析和處理工程問題時，其解決問題的路徑和方案往往不是唯一的。在特定的環(huán)境條件下，諸多解決方案中 “最后勝出”的方案，往往是通過綜合、協(xié)調(diào)、權(quán)衡和妥協(xié)而得到的相對優(yōu)化的結(jié)果，而不是單純“邏輯演繹”的結(jié)果。在工程實踐領(lǐng)域，工程建設(shè)者對權(quán)衡、妥協(xié)和相對較優(yōu)的重要性有切實的體會，權(quán)衡原則和方法的重要性在工程方法論的視域下，較科學(xué)、技術(shù)方法論更為突出，是工程建設(shè)所具有的普遍的共性特征。

3　規(guī)劃論證決策

——“辯證統(tǒng)籌”充滿技術(shù)與非技術(shù)性復(fù)雜矛盾問題，是工程規(guī)劃論證與迭代式降解決策的哲學(xué)方法，是規(guī)劃方法論的精髓。

復(fù)雜大型項目的論證要建立在充分“逆向思維”的基礎(chǔ)上，要重視“不可行性論證”，特別是科學(xué)全面的風(fēng)險分析。針對土地資源、生態(tài)環(huán)保、社會穩(wěn)定、工程防災(zāi)減災(zāi)與安全等風(fēng)險評估，按照“迭代式”生成路徑與復(fù)雜性降解原理，對可行/不可行、造福/引禍的矛盾辯證、各方利益博弈、各要素的利弊權(quán)衡運(yùn)用戰(zhàn)略思維，多層次、多維度、反復(fù)地協(xié)調(diào)妥協(xié)、辯證預(yù)判，努力尋求多方效益的最大公約數(shù)，最終做出全局性、戰(zhàn)略性的統(tǒng)籌集約決策。

隨著工程項目規(guī)模的增大、造價的升高、利益相關(guān)方的增多，以及對環(huán)境與生態(tài)保護(hù)、融合百姓生活的美學(xué)景觀要求的增多，工程可行性評估和方案比選的論證日益受到社會的重視，立項決策愈發(fā)困難，國內(nèi)外不乏因方案之爭議而難決、被迫擱置拖延的工程實例。辯證思維是工程決策方法論的精髓。無論是對實施具體操作的工程師，還是項目業(yè)主（甚或地方行政官員）而言；無論是對項目的利益相關(guān)方，還是納稅人而言，辯證思維與科學(xué)認(rèn)知都顯得越來越重要。

在我國的體制下，對于特大型橋梁工程立項所開展的各項論證工作，如交通量預(yù)測、登陸點及橋位、橋型比選與優(yōu)化、投資效益與投融資模式等，決策主體多為政府、政府職能部門與委托代理的專業(yè)單位等。實踐表明，由于決策問題自身的復(fù)雜性、以及決策主體認(rèn)識能力的局限性，對決策主體主觀認(rèn)識與決策問題客觀復(fù)雜性之間差距的縮小和改進(jìn)是由表及里、由此及彼、由淺入深的逼近過程，不可能一蹴而就。因此，在制定決策方案的過程中，需要進(jìn)行大量的方案選擇（即比對）；同時，在比對的過程中，決策主體也會逐步提升其對復(fù)雜決策問題的認(rèn)識，提高其科學(xué)決策的能力。

實例5　港珠澳大橋規(guī)劃中特殊性問題的解決

實例5-1 生態(tài)環(huán)保問題

在選擇了港珠澳大橋“相對較優(yōu)”的橋位線后， “前所未遇”的新問題出現(xiàn)了——對中華白海豚的保護(hù)。中華白海豚是國家一級保護(hù)動物，有“海上大熊貓”之稱。珠江口是我國中華白海豚分布最集中的水域，估計現(xiàn)存群體資源數(shù)量為1000～1200頭。為了更好地保護(hù)這一珍稀瀕危物種，香港特別行政區(qū)于1997年確定中華白海豚為香港回歸祖國的吉祥物，并在與廣東省相鄰水域的沙洲、龍鼓洲建立海岸公園，以保護(hù)中華白海豚。1999 年，廣東省政府建立了珠江口中華白海豚自然保護(hù)區(qū)，2003年，國務(wù)院批準(zhǔn)其升格為國家級自然保護(hù)區(qū)，總面積約 460 平方公里。

由于大橋橋位線方案穿越珠江口“中華白海豚自然保護(hù)區(qū)”，與我國現(xiàn)行環(huán)境保護(hù)法及其相關(guān)法規(guī)存在沖突。從環(huán)境保護(hù)剛性約束出發(fā)，決策者直面橋位線可行/不可行性的問題。基于服從科學(xué)研究、用研究成果數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)的原則，為取得大橋推薦橋位附近區(qū)域的第一手環(huán)境資料，研究者在伶仃洋海域開展了艱苦的環(huán)境調(diào)查工作。研究者沿大橋的線位布置了6座沉積和底棲生物采樣站，垂直于線位呈C 字型布置了6座用于調(diào)查生物學(xué)和水質(zhì)化學(xué)的采樣站，獲取了大量的樣本數(shù)據(jù)；在對白海豚的觀察中，采用國際慣用的船基截線調(diào)查方法，觀測截線約450公里，調(diào)查船只以平均7—8節(jié)的速度航行，運(yùn)用多種分析方法，并結(jié)合香港方既往的觀測數(shù)據(jù)，得到了白海豚群體現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)。

在大規(guī)模科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，橋位穿越保護(hù)區(qū)不利影響的減緩措施、臨時調(diào)整保護(hù)區(qū)內(nèi)部功能區(qū)劃、生態(tài)補(bǔ)償方案這三部分被整合為中華白海豚的整體保護(hù)方案。通過評價與權(quán)衡各部分的特性及相互關(guān)系，協(xié)調(diào)分目標(biāo)，采取各種措施以將大橋?qū)Π缀ｋ嗟挠绊懡抵磷畹统潭?，最終實現(xiàn)保障白海豚未來生存的總目標(biāo)。橋位線是否穿越白海豚自然保護(hù)區(qū)的主要決策者是農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局，調(diào)整保護(hù)區(qū)、生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹饕獩Q策者是三地政府。中華白海豚保護(hù)決策歷經(jīng)四年時間，通過反復(fù)論證和博弈，橋位線與保護(hù)區(qū)調(diào)整方案和生態(tài)補(bǔ)償方案不斷被完善，逐漸形成一個有科學(xué)依據(jù)的各方都接受的方案。分析表明，大橋工程對中華白海豚產(chǎn)生的不利影響不可避免，但是通過對不利影響的減緩措施，可以將大橋?qū)Π缀ｋ嗟呢?fù)面影響降至最低水平，大橋建設(shè)基本不會對珠江口白海豚物種產(chǎn)生影響；通過施工期間臨時調(diào)整保護(hù)區(qū)功能劃分的方案消除了法律上的障礙；通過生態(tài)補(bǔ)償提高了水域生產(chǎn)力，可以建造對白海豚生存有利的生存環(huán)境。

實踐表明，凡是涉及工程與生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等不同領(lǐng)域的矛盾沖突時，多領(lǐng)域?qū)＜夜餐瑓⑴c能夠保證決策的專業(yè)性和科學(xué)性；同時，不同領(lǐng)域的政府部門形成決策權(quán)力的制衡，可以避免單一領(lǐng)域?qū)＜?、單一部門決策的弊病。

實例5-2 口岸設(shè)置與查驗?zāi)Ｊ絾栴}

大橋連接香港、澳門、珠海三地，根據(jù)三地邊界管制、海關(guān)通關(guān)情況，必須設(shè)置可供三地進(jìn)行查驗的口岸，口岸模式的決策又是一個全新的復(fù)雜過程，特別是口岸決策涉及到粵、港、澳三地的法律問題，增加了決策難度。

口岸布設(shè)方式共有“一地三檢”、兩個“一地兩檢”、“三地三檢”三種方式。“一地三檢”是指在同一地點（如珠海）建設(shè)三地聯(lián)合查驗的口岸，但三地的口岸管區(qū)均相對獨立；兩個“一地兩檢”是指在大橋靠近澳門、珠海的地方，分別建設(shè)兩個獨立的口岸區(qū)（可填筑兩個獨立的人工島），即香港/澳門口岸、香港/珠?？诎?；“三地三檢”是指大橋在香港、珠海、澳門的登陸點處，在各自的轄區(qū)內(nèi)分別建三個獨立口岸，以港珠澳大橋連接三地口岸。

研究發(fā)現(xiàn)，兩個“一地兩檢”模式的口岸工程量增加較大，且不便于整合利用管理資源，因此被首先否決。進(jìn)而，國家相關(guān)部門以及三地政府對口岸布設(shè)的“一地三檢”和“三地三檢”方式表達(dá)了不同的看法。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，“一地三檢”模式存在許多實際障礙，通過在內(nèi)地（一地三檢口岸區(qū)）成立港、澳“特定管理區(qū)”，需要將香港口岸至粵、港海域分界線內(nèi)海域上的一段橋面及其指定的向上空間交由香港管轄，將澳門口岸至粵、澳分界線內(nèi)地海域上的一段橋面及其指定的向上空間交由澳門管轄，即引發(fā)了三地司法管轄權(quán)的調(diào)整；而且，由于三地分別建設(shè)自己區(qū)域內(nèi)的橋段，將會造成內(nèi)地、香港、澳門三套建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)并存，大橋離開珠?？诎兜牟糠郑ㄌ貏e是主體工程段）在運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)和維修過程中易引發(fā)管理及司法管轄方面的混淆。從法律特別是司法管轄權(quán)來審視，“一地三檢”存在較大問題，且無先例可循。因此，大橋最終決策選擇“三地三檢”口岸查驗?zāi)Ｊ健?/p>

綜觀大橋口岸專題的研究，從 2004 年提出到 2008年底可行性報告報批，共花費(fèi)四年多時間，研究過程飽含嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、科學(xué)的認(rèn)證和民主的精神。

在明確工程建設(shè)的民生必要性和技術(shù)可行性，以及各種風(fēng)險評估、利益博弈、利弊權(quán)衡論證的同時，前期工作的重要內(nèi)容還包括建設(shè)資金的籌措。眾所周知，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要資金支持：從30年前花費(fèi)幾百萬、幾千萬元的單個跨水網(wǎng)橋梁，到20年前投入幾億、十幾億元的簡單協(xié)作跨江河橋梁，再到10年前耗資幾十億、過百億元的跨峽灣的系統(tǒng)工程，直到如今需要數(shù)百億、近千億元支持的跨海集群復(fù)雜系統(tǒng)工程，隨著建設(shè)項目規(guī)模與技術(shù)難度的增加，建設(shè)資金的數(shù)額也持續(xù)增長。因此，選擇合理的投融資方法、確認(rèn)資金籌措渠道是解決需求與目標(biāo)間矛盾的重要論證內(nèi)容。資金來源不落實，工程就無法啟動，因此資金籌措問題具有重要的“一票否決性”。

實例6 廣珠公路四座大橋——“貸款修路，

收費(fèi)還貸”的首次實踐

20世紀(jì)80年代初期，為發(fā)展經(jīng)濟(jì)、突破水網(wǎng)對交通的阻隔，廣東省在政府財政難以滿足建設(shè)需求的情況下，邁出了（由港澳僑商）籌資貸款建設(shè)廣（州）-珠（海）公路四座大橋的第一步。1984年建成通車時（如圖 6所示），交通部贈送錦旗，寫著“橋梁建設(shè)的創(chuàng)舉”。國務(wù)院在同年出臺了“貸款修路，收費(fèi)還貸”的政策。這一舉措突破了舊有計劃經(jīng)濟(jì)體制下的政府單一投資模式，破解了建設(shè)資金籌措的難題，支撐起了此后中國高速公路網(wǎng)絡(luò)和跨江海橋梁群的建設(shè)，對全國基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。國內(nèi)外普遍認(rèn)為，“貸款修路，收費(fèi)還貸”的融資政策是促進(jìn)與保障中國公路交通事業(yè)發(fā)展的成功政策。

圖6　廣州-珠海公路四座大橋——“貸款修路”的首次實踐

作為國家重要的工程項目，特大型橋梁工程現(xiàn)階段的資金籌措方式主要是由政府出資作為項目資本金（一般占工程造價的35%），其余部分由國內(nèi)外金融機(jī)構(gòu)貸款而得，工程投入運(yùn)營后收取通行費(fèi)以逐年償還貸款。隨著時代的進(jìn)步，橋梁工程建設(shè)投融資方法也在不斷發(fā)展，例如BOT的特許經(jīng)營類模式（Build-Operate-Transfer），即由政府向私人機(jī)構(gòu)頒布特許權(quán)，允許其籌集資金建設(shè)工程并在一定時期內(nèi)對該設(shè)施進(jìn)行管理和經(jīng)營（允許收費(fèi)），到期后移交回政府。近年來，國內(nèi)外流行的PPP（Public-Private-Partnership）公私合作類項目融資模式，鼓勵私營企業(yè)、民營資本與政府合作，參與公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

無論何種類型的投融資模式，在工程實踐中都有可能面臨新問題，應(yīng)當(dāng)通過對具體問題具體分析，探索出利益相關(guān)方都可接受的解決方案，以推動投融資方法的不斷創(chuàng)新。

實例7 港珠澳大橋投融資問題

工程投融資決策在前期規(guī)劃工作中具有重要的意義。項目投融資決策取決于投資者的投資價值取向、對投資效益的期望和對投資風(fēng)險的評估，還取決于項目所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境、項目投資規(guī)模、項目投資者的能力等因素。

港珠澳大橋的投融資決策難點主要在于：港珠澳大橋?qū)儆谌芈?lián)合投資項目，且投融資額巨大，在確定主體工程資本金投融資模式的同時，還需確定粵、港、澳三地的投資責(zé)任分?jǐn)偙壤４髽虻那捌谕度谫Y方案深刻反映出了兩種經(jīng)濟(jì)體制、多主體合作、超大規(guī)?？缃绻こ痰奶厥庑浴?fù)雜性和艱難性。在“均衡投融資決策主體利益”的指導(dǎo)思想下，大橋投資責(zé)任分?jǐn)偟目赡芊绞接兴姆N：三地均攤原則、屬地分?jǐn)傇瓌t、獲益對等分?jǐn)傇瓌t和效益費(fèi)用比相同分?jǐn)傇瓌t。

對四種分?jǐn)傇瓌t分析后發(fā)現(xiàn)，“三地均攤原則”下香港和內(nèi)地的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率較高，而澳門的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率遠(yuǎn)小于其社會折現(xiàn)率，說明此分?jǐn)傇瓌t下澳門承擔(dān)的費(fèi)用比例較高，因此，“三地均攤原則”不可行。同樣地，“屬地分?jǐn)傇瓌t”和“按獲益對等分?jǐn)傇瓌t”均會使三方中一方的利益受損，這兩種分?jǐn)傇瓌t也不可行?！鞍葱б尜M(fèi)用比相同分?jǐn)傇瓌t”保證了三方相同的投資效益，可以實現(xiàn)三方共贏。在前期工作協(xié)調(diào)小組會議上，三地政府一致同意“按效益費(fèi)用比相同分?jǐn)傇瓌t“計算三地在大橋主體工程段的投資比例，而各自的口岸和連接線則由屬地政府自行負(fù)責(zé)投資建設(shè)。定性與定量方法適時適事的運(yùn)用，使得大橋投融資決策這一具有挑戰(zhàn)性的問題得以順利解決。

綜上所述，決策問題的非結(jié)構(gòu)化、外部環(huán)境的不確定性、動態(tài)性以及決策主體能力的不足是導(dǎo)致決策復(fù)雜性的幾個關(guān)鍵因素。運(yùn)用綜合集成方法論確定的從定性到定量、有效分解與綜合、以及比對、逼近、收斂的決策技術(shù)路線，能夠有效降低決策問題的非結(jié)構(gòu)化與不確定程度，信息知識平臺（各種模型庫、知識庫等）的建立以及人機(jī)結(jié)合能夠有效發(fā)揮智能優(yōu)勢、集成優(yōu)勢，提高決策主體應(yīng)對決策復(fù)雜性的能力。

4　結(jié)語

大量工程實踐表明，橋梁工程建設(shè)的規(guī)劃工作質(zhì)量與工程成敗、品質(zhì)優(yōu)劣、效益好壞等具有高度相關(guān)性。

工程規(guī)劃是在一定的經(jīng)濟(jì)、社會條件下，對諸多影響工程的要素集成和優(yōu)化的過程，實現(xiàn)了技術(shù)要素和非技術(shù)要素的統(tǒng)籌，因此可以說“辯證統(tǒng)籌”是工程規(guī)劃方法論的精髓。從工程管理者的視角來看規(guī)劃工作的辯證統(tǒng)籌思維與方法，存在“三大”要點：

“辯證統(tǒng)籌”要具有“大戰(zhàn)略”思維。所謂的“大戰(zhàn)略”思維，不是著眼于一時一地微觀、局部、部分的得失，而是要放眼于覆蓋工程全壽命周期的宏觀、全局、整體性的可持續(xù)發(fā)展過程。

“辯證統(tǒng)籌”要體現(xiàn)“大工程”理念。所謂的“大工程”理念，不是計較體量上的大小，而是工程思維要具有足夠的視野廣度、主體與客體（工程共同體與工程實踐）統(tǒng)一的理念高度、以及工程成敗辨識的深度。

“辯證統(tǒng)籌”要依托“大數(shù)據(jù)”技術(shù)。所謂的“大數(shù)據(jù)”技術(shù)，是在調(diào)查、采集“海量”數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過各種“建模計算”方法進(jìn)行分析、辨識，解讀出不僅是定性、更重要是定量的判斷，提煉出符合實踐規(guī)律的可靠結(jié)論。

簡言之，“辯證統(tǒng)籌”就是整體論、系統(tǒng)論、辯證論下的分析與綜合，這一基本原則體現(xiàn)了對復(fù)雜系統(tǒng)的全局把握與科學(xué)思維。按照“宏觀經(jīng)濟(jì)效益可持續(xù)、概念設(shè)計方案合理可行、環(huán)境社會安全風(fēng)險可控”的理念，統(tǒng)籌、集成技術(shù)要素與非技術(shù)要素，融合工程與經(jīng)濟(jì)社會、工程與科學(xué)技術(shù)、工程與和諧文化，以期達(dá)到通過“造物”實現(xiàn)“造?！钡墓こ棠繕?biāo)。

致謝

本文的論述依托我國特大型橋梁工程的建設(shè)實踐，特別是江陰大橋、蘇通大橋、泰州大橋、西堠門大橋、杭州灣跨海大橋和港珠澳大橋，以及中國企業(yè)參與建設(shè)的美國舊金山新海灣大橋等的技術(shù)成果和建設(shè)經(jīng)驗，在此一并致謝。

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中圖分類號：N031

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-4969（2016）03-0277-12

DOI：10.3724/SP.J.1224.2016.00277

收稿日期：2016-03-03； 修回日期： 2016-04-18

作者簡介：鳳懋潤（1941-），男，研究生學(xué)歷，教授級高級工程師，研究方向為橋梁工程與工程管理。E-mail： fengmr@mot.gov.cn趙正松（1977-），男，碩士，高級工程師，研究方向為交通工程經(jīng)濟(jì)與管理。E-mail： zhaozhengsong@tsinghua.org.cn

Planning Methodology in Bridge Engineering

Feng Maorun1， Zhao Zhengsong2
（1. Ministry of Transport of the People's Republic of China， Beijing 100736， China；2. China Academy of Transportation Sciences， Beijing 100029， China）

Abstract:Engineering life cycle consists of three main stages： planning， construction，operation and maintenance. Planning stage is a key to demonstrating the necessity， feasibility and top-level design of a project. This paper elaborates methodology and routine of planning stage by studying Chinese river and sea-crossing bridge cases and abstracts regular methodology of universality and individuality for projects. Traffic demand drives engineering supply， and a prospective demand analysis creates new social resources. Balanced comparison is a universal method for various projects' feasibility optimization and an access of conceptual model with reasonable structure， function and profit. Dialectical overall planning is a philosophic method of project planning demonstration full of technical and non-technical complex contradiction， and iterative degradation decision， and the essence of methodology in planning stage.

Keywords:bridge； engineering； methodology； plan； traffic demand； balanced comparison； dialectical overall planning