吳立鋒
(溫州設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,浙江 溫州 325000)
為防止橋梁事故發(fā)生,確保橋梁安全運(yùn)行,建設(shè)部頒布了《城市橋梁檢測和養(yǎng)護(hù)維修管理辦法》(第118號(hào)令),其中第十條規(guī)定:縣級(jí)以上城市人民政府市政工程設(shè)施行政主管部門應(yīng)當(dāng)編制城市橋梁養(yǎng)護(hù)維修的中長期規(guī)劃和年度計(jì)劃,報(bào)城市人民政府批準(zhǔn)后實(shí)施。
橋梁是城市基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的組成部分,加強(qiáng)管養(yǎng)勢在必行。針對溫州市主城區(qū)橋梁的現(xiàn)狀,如何消除早期建造橋梁的安全隱患,如何對近期建造的橋梁進(jìn)行科學(xué)規(guī)范管理,如何為今后的城市橋梁管養(yǎng)提供指導(dǎo),是亟待解決的課題。
規(guī)范和完善橋梁管養(yǎng)技術(shù)是國際橋梁管理發(fā)展的趨勢,對提高橋梁管理現(xiàn)代化、信息化和科學(xué)化水平具有重要意義。美國等發(fā)達(dá)國家橋梁管養(yǎng)技術(shù)已達(dá)到了相當(dāng)高的水平,并得到了較好的應(yīng)用。
美國聯(lián)邦公路總局(FHWA)在1988年開發(fā)了國家橋梁檔案數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫為橋梁管理系統(tǒng)(DBMS)的雛形。美國各州在FHWA的認(rèn)可下,相繼開發(fā)了各自的橋梁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件,擁有了地區(qū)級(jí)的BMS。但為了合理的分配資金,必須有一套標(biāo)準(zhǔn)化的管理系統(tǒng)—由FHWA投資,CSAOO公司為顧問,加利福尼亞等州交通局參與開發(fā)的POINTS橋梁管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,該系統(tǒng)運(yùn)用動(dòng)態(tài)整數(shù)規(guī)劃法、概率條件狀態(tài)劣化模型等手段處理橋梁數(shù)據(jù),為預(yù)測橋梁未來管理和改建需要而服務(wù)。目前,POINTS由美國州際公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)(AASHTO)管理,并移交給40個(gè)州的交通局使用。FHWA目前正著手研究橋梁資產(chǎn)管理系統(tǒng),其中與本規(guī)劃制定可借鑒的內(nèi)容包括以下4點(diǎn):
(1)橋梁主要因素的檢查和狀態(tài)評價(jià)研究,建立AASHTO的評價(jià)手冊;
(2)如何評價(jià)和利用橋梁檢測數(shù)據(jù)并分配資金的方法研究;
(3)對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、模型建立等橋梁管理支持系統(tǒng)的研究;
(4)生命周期費(fèi)用的研究(后用橋梁分檔資料來評估橋梁結(jié)構(gòu)的剩余壽命)。
日本全國橋梁數(shù)目已超過65萬座,日本建設(shè)省土木研究所于1988年公布橋梁檢測手冊,統(tǒng)一全國橋梁的檢查標(biāo)準(zhǔn)、檢測周期,并制定檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)處理事項(xiàng)等規(guī)定。自1990年起發(fā)展出一套應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的橋梁檢測資料系統(tǒng),稱為MICHI,可將全國所有的橋梁的檢查結(jié)果均儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中,再根據(jù)橋梁各種損傷形態(tài)、各構(gòu)件健全度而評定其損害等級(jí)。依據(jù)MICHI的橋梁基本資料又開發(fā)了以橋梁生命周期修補(bǔ)管理為導(dǎo)向的橋梁管理系統(tǒng)(BMS),以支持橋梁整個(gè)生命周期的資料交換與管理作業(yè)。日本第一版的BMS于1995年完成,此系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)之一為可逐年更新橋梁的實(shí)際檢測資料,以簡化橋梁檢測與維修的準(zhǔn)備工作,同時(shí)借由互聯(lián)網(wǎng)的溝通,簡化資料的傳送。
根據(jù)發(fā)達(dá)國家橋梁管養(yǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),當(dāng)前橋梁管養(yǎng)有以下兩個(gè)方面應(yīng)引起我們的高度重視:
(1)主動(dòng)化管理模式
無論是預(yù)養(yǎng)護(hù)模式,還是全壽命維修加固,都非常注重橋梁管養(yǎng)的主動(dòng)性。通過預(yù)養(yǎng)護(hù)能使養(yǎng)護(hù)成本最小化,養(yǎng)護(hù)效益最大化,而全壽命維修加固則能從全壽命造價(jià)基礎(chǔ)上提供維修加固決策。因此,主動(dòng)化管理模式是橋梁管理養(yǎng)護(hù)發(fā)展趨勢,通過該方法完善溫州市橋梁管養(yǎng)的長效機(jī)制,保障橋梁使用安全,延長橋梁使用壽命,全面提高溫州市橋梁整體服務(wù)水平。
(2)信息化管理理念
橋梁在線監(jiān)測是當(dāng)今世界橋梁健康養(yǎng)護(hù)的發(fā)展要求。溫州市橋梁的運(yùn)行階段急需一套長期有效的監(jiān)測系統(tǒng),使橋梁管養(yǎng)部門能根據(jù)該橋的實(shí)際使用情況進(jìn)行更加有效的養(yǎng)護(hù)、維修和加固。在監(jiān)測評估的基礎(chǔ)上,合理有效地安排橋梁的養(yǎng)護(hù)、加固經(jīng)費(fèi),把養(yǎng)護(hù)資金發(fā)揮最大效益并保證橋梁的運(yùn)行質(zhì)量。
總目標(biāo):通過近、中遠(yuǎn)期管理養(yǎng)護(hù)規(guī)劃,構(gòu)筑系統(tǒng)的管理養(yǎng)護(hù)組織,形成完善的健康養(yǎng)護(hù)模式,建立科學(xué)的檢測評估分析體系,實(shí)現(xiàn)主動(dòng)化管理養(yǎng)護(hù)模式和信息化在線檢測和數(shù)字管養(yǎng)系統(tǒng),確保橋梁安全運(yùn)行。
(1)對溫州市轄城市橋梁的設(shè)施量進(jìn)一步詳實(shí)統(tǒng)計(jì);(2)增配或引進(jìn)城市橋梁管養(yǎng)專職人員,并進(jìn)行定期培訓(xùn);(3)按照《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ99-2003)對橋梁建立和完善“一橋一卡”檔案資料;(4)檔案實(shí)現(xiàn)信息化管理,完成浙江省橋梁管理系統(tǒng)中橋梁信息錄入;(5)設(shè)立限載標(biāo)志標(biāo)牌;(6)明確養(yǎng)護(hù)責(zé)任單位(人)和監(jiān)管單位(人),制定橋梁安全事故責(zé)任追究制度;(7)優(yōu)先安排對技術(shù)狀況不夠理想的橋梁進(jìn)行專業(yè)檢測,完善此類橋梁的資料及掌握此類橋梁的技術(shù)狀況;(8)對現(xiàn)狀調(diào)查問題比較突出的橋梁進(jìn)行加固、維修及改造,初步建立橋梁安全評估體系和加固、維修、改造決策體系;(9)完成溫州市管重大橋梁健康監(jiān)測與在線預(yù)警系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)。
(1)實(shí)現(xiàn)對所有的轄區(qū)橋梁進(jìn)行專業(yè)檢測評定,對所有橋梁的實(shí)際技術(shù)狀況進(jìn)行掌控,進(jìn)一步完善橋梁健康狀況檔案庫;(2)建立完善的橋梁養(yǎng)護(hù)人員培訓(xùn)和考核制度;(3)編制城市橋梁應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案和應(yīng)急搶險(xiǎn)預(yù)案;(4)實(shí)現(xiàn)完備的橋梁管養(yǎng)體系,橋梁養(yǎng)護(hù)全面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和智能化監(jiān)管;(5)完善橋梁狀況評估模型,使橋梁檢測工作真正實(shí)現(xiàn)程序化、制度化、規(guī)范化及信息化;(6)根據(jù)評估和決策體系對未來年可能存在問題的橋梁進(jìn)行全面的加固、維修及改造;(7)完善橋梁檢測、維修加固等招投標(biāo)市場,建立準(zhǔn)入和退出機(jī)制;(8)完成溫州市管重大橋梁健康監(jiān)測與在線預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)及軟件開發(fā)平臺(tái)建設(shè),編制超重車輛過橋預(yù)案,選取典型橋梁、代表性項(xiàng)目進(jìn)行在線監(jiān)測,并對橋梁結(jié)構(gòu)的評估模型進(jìn)行探索,開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理軟件。
(1)建立橋梁的綜合評估模型,使橋梁評估工作科學(xué)化、自動(dòng)化;(2)建立橋梁結(jié)構(gòu)安全性能及剩余壽命評估體系,綜合考慮確定和不確定因素綜合對橋梁結(jié)構(gòu)安全性能及其剩余壽命作出評估;(3)改進(jìn)、完善橋梁健康監(jiān)測與在線預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊及軟件開發(fā)平臺(tái),全面建立溫州市重大橋梁的健康監(jiān)測和在線預(yù)警系統(tǒng),對橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測傳感器進(jìn)行補(bǔ)充與更新,建立橋梁結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別與決策控制系統(tǒng);(4)開展超重車輛對橋梁性能及其使用壽命影響的分析工作,建立全面系統(tǒng)的超重車輛過橋監(jiān)測系統(tǒng);(5)基于不同的管理目標(biāo),構(gòu)建相應(yīng)的評估、預(yù)測與決策模型,確保相關(guān)政策和措施的有效性。
溫州城區(qū)水網(wǎng)密集,橋梁星羅棋布,其結(jié)構(gòu)類型及橋梁長度、寬度等特征敘述如下:(1)多以梁橋?yàn)橹?,在已?jīng)調(diào)查的橋梁中占比98.4%;(2)橋梁長度差距較大,最短的橋梁不到10m,最長的東甌大橋達(dá)到5173m??傮w來說以100m以內(nèi)的短橋梁為主,占64%,其中長度30m以下橋梁占據(jù)16%,30~100m占48%。此外100~500m橋梁占22%,大于500m的僅占14%,橋梁平均長度為305m;(3)橋梁寬度相對較寬,其中以20~40m橋梁居多,占總數(shù)的70%,其次為20m以下及40~60m,分別占25%、24%。60m以上僅占1%,平均寬度34.1m。
(1)橋梁以II類養(yǎng)護(hù)為主,占總橋梁數(shù)的59%;I類養(yǎng)護(hù)占13%;III類養(yǎng)護(hù)占28%;(2)橋梁運(yùn)行狀態(tài)總體較好,其中完好占44%,良好占51%,合格占3%,不合格占2%。
溫州城區(qū)各橋梁技術(shù)狀況差異較大,對其總體評價(jià)如下:(1)橋梁結(jié)構(gòu)的適用性能需提高;(2)橋梁承載能力需進(jìn)一步確定;(3)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性值得關(guān)注;(4)交通量增加及超載促使橋梁病害頻繁發(fā)生;(5)建造年代比較久遠(yuǎn)的橋梁病害情況比較嚴(yán)重。
根據(jù)溫政辦【2013】124號(hào)文件要求,市級(jí)城市橋梁管養(yǎng)部門負(fù)責(zé)市管城市橋梁管養(yǎng),經(jīng)費(fèi)由市級(jí)財(cái)政承擔(dān);區(qū)(功能區(qū))級(jí)城市橋梁管養(yǎng)部門負(fù)責(zé)區(qū)管城市橋梁管養(yǎng),經(jīng)費(fèi)由區(qū)級(jí)財(cái)政承擔(dān);街道(鎮(zhèn))負(fù)責(zé)屬地職責(zé)范圍內(nèi)的城市橋梁管養(yǎng),經(jīng)費(fèi)由區(qū)級(jí)財(cái)政承擔(dān);單位自建的用于專業(yè)用途的橋梁由自建單位負(fù)責(zé)管養(yǎng),符合條件的也可委托屬地城市橋梁管養(yǎng)單位進(jìn)行管養(yǎng),經(jīng)費(fèi)由自建單位承擔(dān);已使用未移交的城市橋梁由建設(shè)單位負(fù)責(zé)管養(yǎng)。
溫州市市政管理處負(fù)責(zé)市級(jí)橋梁的養(yǎng)護(hù)管理,包括日常巡檢、維修管理、檔案管理等,對于巡查中發(fā)現(xiàn)的問題,不涉及結(jié)構(gòu)問題的,直接委托施工方進(jìn)行維修;涉及結(jié)構(gòu)問題的,委托設(shè)計(jì)單位編制維修加固方案,通過招標(biāo)選擇施工方。
近5年來,市本級(jí)橋梁管養(yǎng)每年均有一定專項(xiàng)資金用于橋梁檢測。橋梁加固維修則根據(jù)實(shí)際需求安排專項(xiàng)資金,其資金與道路日常維修統(tǒng)籌安排。
主要包括橋梁管養(yǎng)體制建設(shè)、“一橋一檔”建立及信息化管理、檢測評估、日常養(yǎng)護(hù)和加固維修、在線檢測與安全預(yù)警、超重車輛過橋的數(shù)字化管理等六個(gè)方面。
建設(shè)部2002年12月印發(fā)的《關(guān)于加快市政公用行業(yè)市場化進(jìn)程的意見》,第一次明確提出了打破行業(yè)壟斷,全方位開放市政公用事業(yè)市場。明確提出了市政公用事業(yè)主管部門要實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變:即從直接管理轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^管理,從管行業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楣苁袌觯瑥膶ζ髽I(yè)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)變?yōu)閷娯?fù)責(zé)。因此各方要積極探索,逐步推進(jìn)和完善城市橋梁管養(yǎng)市場化。
根據(jù)項(xiàng)目調(diào)查資料,市內(nèi)橋梁均已建立《橋梁資料卡》,包括養(yǎng)護(hù)單位名稱,結(jié)構(gòu)類型,跨徑組合、橋梁長度、寬度、面積,主梁形式、尺寸、數(shù)量,欄桿總長、結(jié)構(gòu),橋臺(tái)形式及臺(tái)帽尺寸等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。但缺乏建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理位等關(guān)鍵建設(shè)數(shù)據(jù);橋梁標(biāo)高,主橋橫坡、縱坡,造價(jià)等關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)參數(shù)以及橋墩及橋臺(tái)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。因此,基于溫州市橋梁的現(xiàn)狀,近期及中長期橋梁基本資料管理的工作見表1。
表1 溫州市城市橋梁基本資料管理規(guī)劃
根據(jù)現(xiàn)狀橋梁調(diào)查資料,采用定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合的辦法,對各類橋梁檢測評估的具體需求進(jìn)行分析,確定各類橋梁檢測評估的周期,再根據(jù)該周期給出各橋梁檢測評估工作的安排。
根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ99-2003),常規(guī)定期檢測應(yīng)每年一次,并可根據(jù)城市橋梁實(shí)際運(yùn)行狀況和結(jié)構(gòu)類型、周邊環(huán)境等適當(dāng)增加檢測次數(shù)。結(jié)構(gòu)定期檢測應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行,I類養(yǎng)護(hù)的城市橋梁宜為1~2a,關(guān)鍵部位可設(shè)儀器監(jiān)控測試;II~V類養(yǎng)護(hù)的城市橋梁間隔宜為6~10a。另外,必要時(shí)進(jìn)行荷載試驗(yàn)和分析評估。依據(jù)規(guī)范并綜合考慮溫州市具體情況及未來橋梁建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的要求制定評估周期,見表2。
從安全性、結(jié)構(gòu)性及適用性等角度,對檢測評估工作按表3執(zhí)行。
橋梁維護(hù)工作應(yīng)按“預(yù)防為主,防治結(jié)合”的原則,加強(qiáng)橋梁的日常養(yǎng)護(hù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及維護(hù)管理工作,特別是橋面日常保養(yǎng)及排水系統(tǒng)的清理工作,以及結(jié)構(gòu)裂縫及缺陷的及時(shí)處治,預(yù)防橋梁病害發(fā)生和進(jìn)一步擴(kuò)大,是關(guān)系橋梁安全使用的重要保證。
表2 不同類型橋梁結(jié)構(gòu)的評定周期 a
表3 溫州市管轄橋梁檢測評估規(guī)劃
根據(jù)預(yù)養(yǎng)護(hù)的技術(shù)理念,即“在最佳的時(shí)間對合適的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)采取有效的措施”,在進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)對策選擇之前,必須判斷原橋梁狀況是否適合預(yù)養(yǎng)護(hù)。預(yù)養(yǎng)護(hù)對策的選擇是個(gè)很復(fù)雜的過程,需要綜合考慮多種因素,可分三步進(jìn)行,分別考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和工程因素,見表4、表5。
表4 溫州市城市橋梁日常養(yǎng)護(hù)和預(yù)養(yǎng)護(hù)工作進(jìn)度安排
表5 溫州市城市橋梁日常養(yǎng)護(hù)及維修加固規(guī)劃
該系統(tǒng)的建設(shè)除同傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)理論有關(guān)外,還將涉及到電子、傳感、通訊、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科的理論與方法,是廣泛交叉與深度綜合的新技術(shù),見表6。
表6 溫州市主干道橋梁在線監(jiān)測與安全預(yù)警系統(tǒng)規(guī)劃
考慮溫州市的特點(diǎn)并結(jié)合日常工作,進(jìn)行數(shù)字化超重車輛過橋監(jiān)測系統(tǒng)的需求分析,建立超重車輛過橋監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架;其次是通過數(shù)據(jù)分析、技術(shù)現(xiàn)狀和性能評估方法的研究,建立評價(jià)體系;再次對橋梁結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測分析、建立橋梁剩余壽命預(yù)測模型,并對橋梁維修及性能改善的費(fèi)用作出合理估算;從而逐步實(shí)現(xiàn)溫州市超重車輛過橋監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)字化管理,見表7。
表7 溫州市超重車輛過橋監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃
橋梁的常規(guī)定期檢測宜以目測為主,并應(yīng)配備如照相機(jī)、裂縫觀測儀、探查工具及現(xiàn)場的輔助器材與設(shè)備等必要的量測儀器。
養(yǎng)護(hù)基地主要保證橋梁養(yǎng)護(hù)器械與材料處于良好待命狀態(tài)。因此,橋梁養(yǎng)護(hù)基地規(guī)劃的合理性,容納、周轉(zhuǎn)和維修保養(yǎng)能力的強(qiáng)弱,設(shè)施和裝備的現(xiàn)代化水平,是體現(xiàn)城市橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)整體發(fā)展水平的重要標(biāo)志。因此對于溫州,在近中期應(yīng)盡早在的特大型橋梁(橋長不小于500m,單跨跨徑不小于100m)、特殊結(jié)構(gòu)體系橋梁(如斜拉橋、懸索橋、組合體系拱橋等)以及建筑面積超過5.0萬m2的大型立交橋和高架的附近建立橋梁管理養(yǎng)護(hù)基地或?qū)S梅俊?/p>
溫州市轄橋梁數(shù)量多,規(guī)模大小不一,橋梁管養(yǎng)工作難度大、工作面較為分散。從目前普查情況看,城市橋梁安全狀況不容樂觀,亟需完善管養(yǎng)機(jī)構(gòu)設(shè)置,充實(shí)管養(yǎng)隊(duì)伍,以加強(qiáng)城市橋梁管養(yǎng)工作,保障城市橋梁運(yùn)行安全。
目前國家及浙江省內(nèi)均尚未出臺(tái)有關(guān)城市橋梁管養(yǎng)專業(yè)人才配置要求的規(guī)定。參照福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)管理機(jī)構(gòu)設(shè)置及專業(yè)技術(shù)人員、設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ/T 13-153-2012),通過以下四個(gè)途徑來提高橋梁維護(hù)管理的業(yè)務(wù)水平:
(1)實(shí)行崗位輪訓(xùn)、集訓(xùn)的方式,分期分批送到高校學(xué)習(xí)深造,系統(tǒng)學(xué)習(xí)橋梁理論知識(shí);(2)聘請既有較高理論水平又有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的橋梁專家到溫州講授橋梁的基本理論知識(shí),介紹國內(nèi)外橋梁管養(yǎng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展,了解當(dāng)前和今后一段時(shí)期內(nèi)橋梁管養(yǎng)工作的首要內(nèi)容及各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用;(3)每年有計(jì)劃地組織開展橋梁管養(yǎng)現(xiàn)場交流活動(dòng),請經(jīng)驗(yàn)豐富的橋梁工程師現(xiàn)身說法,汲取新知識(shí),積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);(4)開展崗位練兵,技術(shù)比武等活動(dòng)提高業(yè)務(wù)知識(shí),管理經(jīng)驗(yàn)。
城市橋梁管理養(yǎng)護(hù)中長期規(guī)劃的實(shí)施,一方面規(guī)范養(yǎng)護(hù)流程,提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制,優(yōu)化養(yǎng)護(hù)資源調(diào)配,另一方面,通過建立健全橋梁在線監(jiān)測和數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的管養(yǎng)系統(tǒng),加強(qiáng)行政效能和快速反應(yīng)能力,減少各類事故和病害可能造成的人員、財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失,消除橋梁安全隱患,確保橋梁安全運(yùn)行,體現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。