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特大型跨江海桥梁群的建设管理
2012-11-02 来源:中国桥梁网
    1 前言

   世纪之交,为支撑三角洲地区经济社会的快速发展,高速公路网建设面临着跨越大江下游、江口和海湾(峡)的桥梁工程的建设需求。特大跨径、深水基础、跨海长桥既是对我国建设技术的严峻挑战,也是提升桥梁建设整体实力的历史机遇。20年间,实现了赶超世界先进水平的跨越式发展,建桥技术跻身于世界先进行列。

   本文以长江三角洲的江阴大桥、润扬大桥、杭州湾大桥、苏通大桥、舟山连岛工程、泰州大桥以及港珠澳大桥建设实践为例,阐述特大型跨江海桥梁的建设管理的发展、特点、创新与实践之路。

   2  特大型工程建设是提升国家竞争力的战略性资源

   90年代初,高速公路跨越长江下游的江阴大桥建设提上了日程。为了满足“黄金水道”的畅通,要求桥梁建设“一跨过江”。经过国家审批,设计方案为1385米钢箱梁悬索桥,成为我国桥梁跨径突破1000米的里程碑意义的工程。

   国家重点桥梁工程是具有战略意义的民生工程,也是引领桥梁科技进步和管理创新的示范工程。按照建设管理体制,工程建设安全质量管理职责在国家部委,工程建设事权在地方。面对“代表中国”的国家级桥梁工程,如何最大限度地发挥中央和地方两个积极性和凝聚全国力量成为建设管理的首要问题。

   2.1 发挥国家执行力的建设管理顶层设计

   从江阴大桥建设开始,建立了“省部协调领导,专家技术咨询”的工程建设顶层管理模式。

   “省部协调指导”是由桥梁工程所在省与交通部共同组建领导班子,旨在代表国家行使建设指导、监督和协调工作;

   港珠澳大桥是2009年底开工建设的桥岛隧集群的跨海通道工程,其30公里长、造价近400亿元的主体工程由粤港澳“三地共建共管”。

   建设管理顶层管理模式发展为由国家发展改革委牵头组建港珠澳大桥“专责小组”,成员分别来自交通运输部、国务院港澳办、粤、港、澳三地政府。其下设“三地联合工作委员会”,由广东方作为召集人,粤、港、澳三地政府各派三名代表为成员。

   “技术专家咨询”是由省、部联合聘请院士、大师和专家组建“建设技术专家组”,为工程重大技术方案担当起咨询把关的责任。在随后建设大桥中又增设建设顾问组、聘请国外专家参加技术专家组,达到博采众长的目的。

   “港珠澳大桥技术专家组” 由专责小组聘请41位国内外技术专家组成,为大桥建设过程中的重大技术方案、施工方案的论证和重大工程问题的处理措施等方面提供咨询和技术支持。

   润扬大桥、杭州湾跨海大桥、苏通大桥、舟山连岛工程和泰州大桥等工程的实践表明,这样的管理模式是符合现阶段国情的,有利于发挥国家执行力,整合国内与国际两种资源,能够发挥出“集中力量办大事”的制度优势。

   2.2 引领科学发展的示范性工程

   在世纪之交大规模的公路工程建设实践中,以人为本、可持续发展的建设理念已经不断得到提升,在《质量,润扬长江公路大桥建设的根本》、《科技进步,润扬长江公路大桥建设的保证》、《管理,润扬长江公路大桥建设的关键》、《创新,苏通大桥建设的历史性责任》为主题的协调小组会议的部长讲话中给予了阐述。

   桥梁建设的指导有沿用几十年的“安全、适用、经济、美观”八字方针,后来又增加了“耐久”和“环保”的可持续发展的新内涵。在对待工程质量的认识上,视野不断拓宽、观念不断更新,树立起了“工程品质”的理念。工程结构的安全耐久性应该是工程品质的最基本的要素,树立起了工程“使用寿命”的概念。高品质的桥梁工程应该保证整个使用期中的有效服务,建立起“全寿命成本优化”的概念,以工程建设、维修养护和运营管理的综合效益最优为目标。在设计阶段就应该一并考虑工程建成后养护、维修和管理的问题。要克服追求眼前建设成本较低而招致使用期高额养管费用的弊病。大型桥梁工程建设的管理点应该是:总体设计的科学合理性、工程结构的安全耐久性、社会效益的可持续性。公路设施既满足经济社会发展需求,又与自然环境、人文环境和谐统一。

   在对待工程与自然的认识上,科学的发展观得到诠释,提出统筹人与自然和谐发展,强化环保意识,落实环保措施。要坚持最大程度地保护、最小程度地破坏、最强力度地恢复环境,建设“绿色工程”。

   在对待工程建设与技术创新的认识上,理性地认识到:建设创新世界纪录的桥梁工程中,应该有相应的技术创新成果做支撑,创新的技术成果要有相配套的扎扎实实的基础研究做支撑。中国桥梁由“做大到做强”的重要内涵就是建立在基础性研究之上的技术标准和专项技术(或技术专利)。创新在一定程度上具有风险性,必须把风险控制在有限的范围内,而不能违反科学,冒险蛮干。高等院校和国家级的科研基地应该发挥出主力军的作用。应该纠正“只抓产品,不注重抓技术和人才”的倾向。要克服急功近利的思想,克服浮躁的情绪,有力地组织起应用领域的基础性研究工作,在工程建设中坚持技术创新,为桥梁技术强国构筑起坚实的技术基础。

   在对待技术进步与建设管理的认识上,对管理科学的认识得到升华。土木工程技术的发展历史是自然科学领域的技术进步和管理科学领域的进步的相辅相成的创新史。有“第二生产力”之称的管理科学,作为生产力诸要素的粘合剂是提高资源整合效益的基础性科学。当前,工程建设在从“粗放型”向“集约型”的转化中,“科技进步”和“科学管理”始终是创造高质量、高效益工程的两个助推器。

   新世纪特大型桥梁工程的建设面对着管理科学进步的挑战,整合智力资源、实施精细管理和强化素质教育是具有创新意义的三项基础工作。

   大桥工程的成功建设是多学科、多专业、多层次技术的融合、是上万名建设者集体智慧与创造性劳动的结晶。建设规模越大、科技含量越高的工程,越需要提倡大兵团协同作战,越需要弘扬团队精神。

   3  国家级科技创新平台的建设

   世界级桥梁工程是提高国家竞争力的战略性资源,通过国家863计划、国家科技支撑和交通部科技攻关项目“组织大联合、实施大战役”,整合产学研与国内外智力资源,开展“成套技术”研究,取得了桥梁建设的全面技术进步。

   3.1 构建“产学研”结合的国家级科技创新平台

   经科技部批准,苏通大桥(世界首座超千米跨径斜拉桥)、西堠门大桥(世界首座分体式钢箱梁悬索桥)、泰州大桥(世界首座双千米主跨的连续悬索桥)和港珠澳大桥跨海桥岛隧集群工程这四座具有“中国首创”意义的工程被纳入“国家科技支撑计划”,润扬大桥、杭州湾跨海大桥等工程也得到“交通部科研项目计划”的支持。

   针对发展中存在的“面对快速发展,带有共性的基础性课题研究薄弱、标准规范修订补充滞后工程发展;面对不断出现的新问题,缺少扎扎实实的科学研究成果做支撑;面对新型结构,缺乏机理研究、风险分析和技术保障措施;施工工艺与专用设备满足不了需求”等深层次的问题,在国家级研究项目中特别重视应用领域基础性的研究和建设“成套技术”研究,并首次纳入“建设管理”的软课题研究。

   苏通大桥《建设关键技术研究》中:千米级斜拉桥技术标准和关键结构及特性研究;长索制作、架设及减振技术研究与示范;大跨钢箱梁架设和控制技术研究与示范;300米索塔监测与控制技术研究;深水群桩基础施工与冲刷防护成套集成技术研究;大型复杂交通工程建设管理与安全减灾技术研究等六个课题。

   舟山连岛工程西堠门大桥《跨海特大跨径钢箱梁悬索桥关键技术研究及工程示范》中:跨海特大跨径钢箱梁悬索桥结构特性及技术标准研究;跨海特大跨径钢箱梁悬索桥抗风关键技术研究 ;特大跨径钢箱梁缆索系统关键材料研究;特大跨径钢箱梁分体式钢箱梁成套技术研究与示范;特大跨径钢箱梁悬索桥监控、管理关键技术研究等5个课题。

   泰州大桥《多塔连续悬索结构及工程示范》中:多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能研究;多塔连跨悬索桥中间塔关键技术研究;超大跨连续大柔度桥道系结构行为特性及其铺装关键技术研究等3个专题。

   港珠澳大桥《跨海集群工程建设关键技术研究与示范》:长大深埋沉管隧道设计与施工关键技术及技术标准;离岸厚软基桥隧转换人工岛设计与施工关键技术;海上长联桥梁建设关键技术;跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术;跨境隧-岛-桥集群工程的建设管理、防灾减灾及节能环保关键技术等5个专题。

   润扬大桥在交通部科技计划项目支持的《工程关键技术研究》包括:大型桥梁工程地质勘察信息管理与优化决策系统;特殊条件下大吨位钻孔灌注桩承载力研究;锚碇特大型关键技术研究;结构混凝土耐久性研究及寿命预测;钢桥面铺装研究和长大跨径悬索桥上部结构施工新技术应用研究等11个方面内容。

   杭州湾跨海大桥在“交通部科技计划项目”支持的《工程关键技术研究》中包括:大吨位70米箱梁预应力预制和强潮海域海上运输、架设技术;大吨位50米箱梁预应力预制和梁上运输架设技术;海洋环境下混凝土结构耐久性研究;跨海长桥结构健康与安全监控预警系统研究;跨海长桥全天候运行测量控制关键技术等5项内容。以“部省联合科技攻关项目”开展《杭州湾大桥风环境对行车安全的影响和对策研究》。

   研究成果直接指导工程建设并推广应用于其他工程,提高了国家龙头企业的技术素质,提升了国际竞争力。

   3.2“博采众长,自主创新”的丰硕成果

   在大桥建设中建立起了一个立足自主创新的全方位开放平台,通过加强国际合作,学习别人的长处,引入国外先进技术、先进管理经验,让国内桥梁专家和企业有机会与国际桥梁专家和企业同台竞技,展示水平,及时发现不足,在引进国外先进理念和管理技术基础上,积极促进消化吸收和再创新,实现跨越式发展。这种开放竞争的思想、辩证的工程哲学思维,与国际接轨的实践收到很好的效果。

   3.2.1成功建设一批国际级桥梁,取得一批国际先进和领先水平的成果

   总投资58亿元、全长35.66公里的润扬长江公路大桥是目前长江上唯一一座由斜拉桥和悬索桥组合成的特大型桥梁,其中南汊桥为主跨1490米的单跨钢箱梁悬索桥(桥跨布置为470+1490+470米),跨径为中国第一、世界第三。(图1)

   大桥建设过程中,先后取得了设计、施工与工程管理成套技术、信息化施工技术等25项技术创新成果。其中,悬索桥北锚碇矩形基础(长69×宽50米,48米深)采用地下连续墙工法开挖,创造了国内特大深基坑支护结构体量最大和墙体嵌岩最深的纪录;南锚碇基础(70.5×52.5米,29米深)采用排桩冻结工法施工,首次实现排桩和冻结两大工艺的完美结合,在世界建桥史上开创了先例;用自平衡法测试12万吨桩基承载力的静荷载试验,达到了国际领先水平;特大吨位全自动液压式跨缆吊机的研制成功,填补了国内特大跨径悬索桥钢箱梁吊装设备的空白;国内悬索桥上首次设置中央扣,提高大桥的整体稳定性;国内首次采用泵送干空气主缆防护系统,进一步提高悬索桥缆索的抗腐蚀能力;全桥应用低碱水泥,提高了混凝土的耐久性,有利于大桥使用寿命的延长。

   在锚基坑开挖工程中首次采取严密的监控措施,随时掌握地连墙、排桩、支撑的位移、变形和受力情况以及基坑内外土体的变化情况,确保基坑开挖和结构的安全,实现了信息化施工。

   大桥建设取得了“工程质量零缺欠,安全生产零事故,造价控制零突破”的业绩,代表了桥梁建设管理的新水平。大桥建设技术荣获国家科技进步二等奖。

   西堠门大桥是舟山群岛与大陆连接工程五座桥梁之一,是两跨连续钢箱梁悬索桥,主跨1650米(桥跨布置为578+1650+485米),位居世界悬索桥跨径第二、为钢箱梁悬索桥跨径世界第一。(图2)

   桥位处受台风影响,抗风稳定性是关键技术问题(颤振检验风速为78.2 米/秒),经风洞试验加劲梁最终选定为3.5米梁高的分离式双箱断面方案(拉开距离为6米),使颤振临界风速达到88米/秒。这是国内外首次采用分离式双箱结构的工程实践。(图3)在双箱之间建立强大的横向连接、确保加劲梁横向的整体性。该连接采用箱形结构,高度与加劲梁相同,腹板与封闭箱的横隔板连通。在两个箱形连接之间增设一道“工”形连接,其腹板同样与封闭箱的横隔板连通。

   大桥为双跨吊结构,北边跨与中跨主梁连续长计达2228米,创我国钢箱梁一联长度之最。大桥新型分体式钢箱梁关键技术研究成果达到国际领先水平。

   主缆架设的第一根先导索在国内首次由直升飞机牵引过海成功。大桥主缆长度(2880米)和材料强度(1770Mpa)两项技术指标均为国内第一,并首次实现大跨径悬索桥主缆钢丝的国产化。

   建设中的泰州长江大桥是世界上首座三塔双两千米主跨连续悬索桥,跨径布置为390+1080+1080+390米。其受力复杂的中塔采用95米高的纵向“人”字型钢桥塔(图4)。南北两个位于陆地上的锚锭沉井基础施工发展了江阴大桥锚锭沉井基础的成功经验。

   中塔位于江中,沉井基础施工困难,平面58×44(米),总高76米(下部38米为双壁钢壳混凝土沉井,上部38米为钢筋混凝土沉井)。沉井沉入19米水深和55米覆盖层中(图5)。经首节工厂制造、下水、岸边接高、整体浮运、定位、精确着床、混凝土段接高、下沉以及封底施工,克服了感潮影响、航运干扰和地质松软、河床冲刷的不利条件,成功下沉到位并完成封底。

   大桥中塔全钢结构重达12000吨,节段制作突破150毫米高强度厚板低温焊接、合龙节段纵向分块节段制造安装、重达630吨的大节段翻身、装船、运输,以及水平预拼装和机加工等技术难关。

   拥有中国第一钢桥塔的南京长江三桥以主孔跨径648米的钢箱梁斜拉桥跨越大江,215米高的横向“人”字型桥塔耸立江中。桥面以上的180米全曲线钢结构桥塔由工厂加工制作成21节段在现场吊装架设。精度符合国际现行标准,设计、制造、安装技术达到世界一流水平,实现了我国桥梁大型高精度复杂钢结构技术的跨越式进步。(图6)

   在水深近50米的桩基础施工中,首次采用由钢套箱与桩基钢护筒组合而成的刚构平台,为在一个枯水季中完成主桥深水基础施工创造了有利条件,这是继双壁钢围堰施工平台之后,中国群桩基础施工工法的又一创新。

   南京三桥仅用了26个月的时间就建设完成,创造了中国大桥建设速度的新记录。它以“在技术与材料创新、美学价值、环境和谐等方面有着突出贡献的桥梁建造工程”的赞誉获得2007年度美国国际桥梁会议“古斯塔夫斯——林德恩斯”奖。

   2003年开工建设的苏通长江公路大桥是目前世界跨径最大的斜拉桥工程,主跨1088米,技术上极具挑战性。大桥全长约7.7公里,其中引桥总长5.6公里。(图7)

   主桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥,桥梁宽度34.0米,按六车道高速公路标准设计。主桥跨径布置为100+100+300+1088+300+100+100米的七跨连续主梁结构,采用塔梁连接处设置纵向弹性约束(无竖向支座)的半漂浮体系。工程建设条件极为困难:桥位区年均179天风力超6级;水深流急;以淤泥和粉砂为主覆盖层厚达270米,持力层在-80米以下;通航密度高,日均通过船只2300多艘,高峰达到5000艘。

   考虑到风暴潮、河床冲刷及船舶撞击等影响,索塔基础采用131根直径2.8米/2.5米变截面钻孔灌注桩基础。北、南塔基桩长分别为117米和114米。历时24个月完成群桩基础和承台施工。桩的偏位小于50毫米,倾斜度小于1/350,均为优质桩。采用了桩底压浆方法,有效提高了桩基的承载力20%以上。还采用了河床抗冲刷防护措施。

   索塔全高300.4米,采用钢筋混凝土箱形结构。在上塔柱斜拉索锚固区内设钢锚箱,以承受和传递斜拉索拉力。索塔采用自动液压爬模系统施工,共分为68个施工节段,标准节段高4.5米。索塔施工历时16个月。300米高塔塔顶偏差仅7毫米,索塔垂直度误差控制在1/42000以内,远小于1/3000的设计要求。

   大桥采用平行钢丝扭绞型斜拉索,1770 Mpa、直径7.0毫米的镀锌高强钢丝由中国首批生产,钢丝强度、弹模、扭转等13项指标国际接轨,结束了桥梁用高强钢丝母材依赖进口的历史。

   苏通大桥施工中最大单悬臂长度达540米,施工期抗风安全是大桥建设成败的关键。主梁采用带风嘴扁平流线型钢箱梁(41米宽,4米高),结构具有较好的气动稳定性。

   2007年4月23日,中跨单悬臂长度达444.8米,刷新了由日本多多罗大桥保持了8年的大跨径斜拉桥单悬臂吊装长度435米的世界纪录。剩余的13片、总长198.4米钢箱梁于6月9日吊装完毕,实现合龙。桥面整体线形平顺、索力相对误差小于5%,分布均匀,中跨合龙高程误差小于1mm,轴线完全吻合;经过六年的建设,大桥已于2008年6月30日建成通车。

   省部技术顾问和专家组高度评价苏通大桥在建设管理、科技创新、工程质量、结构安全方面取得的优异成绩,认为苏通大桥的建成,提升了我国桥梁技术在世界工程领域的地位,代表了当前中国桥梁建设的最高水平。大桥荣获美国国际桥梁会议2008年度“乔治·理查德森奖”、美国土木工程师学会2010年杰出工程奖和我我国国家科技进步一等奖。

   世纪之初,与东海大桥同期建设的杭州湾跨海大桥全长36公里,按6车道高速公路标准建设,设计基准期为100年。(图8)

   大桥位于世界三大强潮海湾之一的杭州湾湾内,以630孔桥梁跨越36公里海面,按照“大型化、预制化、机械化”的设计原则,采用“整孔工场预制、大型机具运架、墩顶现浇混凝土变简支为连续”的工法,开发了低强早期张拉工艺新工艺,有效提高了混凝土结构的耐久性。研制出1600吨步履式架桥机成套设备和起重能力3000吨的海上运架一体船,分别实现了50米箱梁整体梁上运架和70米箱梁的水上整孔架设工艺。

   跨海大桥建设的过程是一个不断创新的过程,先后开展了138项专题研究,获得了250多项技术革新成果,以九大系列核心技术为代表的自主创新成果为支撑,建设起一座体现我国跨海桥梁最新技术成果的标志性工程。

   在潮差大、潮流急、台风多等极为复杂的自然条件下,顺利完成了水下基础、大型梁板预制、海上吊装和梁上架梁等多项高难度、高风险施工作业。施工过程中未发生一起重伤以上生产安全事故,创造了“百亿元产值零死亡”的施工安全新纪录,创立了桥梁建设安全管理的新典范,受到交通运输部和国家安监总局通报表彰。

   随后,另外两座跨海桥梁舟山连岛工程的金塘大桥(总长18.5公里)和青岛海湾大桥(海上段长度26.8公里)也在2009年底和2011年建成通车。

   建设中的港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域,是连接香港、珠海、澳门的大型跨海通道,是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程,是具有国家战略意义的世界级跨海通道。

   大桥工程全长约56公里,总投资780亿元,其中由粤港澳三地共同投资建设的主体工程长约29.6公里,总投资380亿元。主体工程采用隧、岛、桥组合方案,其中长约7公里的两个人工筑岛与沉管隧道工程是具有高科技含量与高施工风险的工程,已于2010年12月开工建设;其余22.8公里的跨海桥梁方案。整个工程计划2016年底建成通车。(图9)

   所有这些桥梁的建设都是建立在具有国际先进水平的全桥抗风、抗震、抗船撞,以及基础防冲刷、材料防腐蚀、桥面铺装防早损等多项技术支撑的基础上,提升了我国桥梁技术在国际上的地位,展示了在体系、结构、材料、工法、控制、装备等方面的技术进步,反映出中国桥梁工程勘察、设计、施工、科研等方面的综合能力已经与国际水平接轨。

   3.2.2桥梁建设实现全面技术进步

   在收获众多高品质的桥梁工程的同时,我国桥梁工程的标准规范、计算理论、结构分析、模型试验、材料科学、施工工艺、施工设备、施工控制、检测技术、专用设备等方面的综合技术取得了长足的进步,一大批科技创新成果、新的成套技术、新的工法、新的大型专用机具设备应运而生。

   覆盖桥梁工程专项技术研究的一批国家级重点实验室在关键技术的攻关中不断成长,科技研发实力达到国际先进水平。

   最可宝贵的是,通过工程实践摔打锤炼出了一支能打硬仗和拥有国际竞争力的建设队伍,培养出来了具有国际知名度的工程院士、设计大师和一批活跃在生产一线的中青年技术领军人才和高级技术能手。

   几家大型龙头企业通过科技创新战略、人才战略、专利发展战略和走出去战略的贯彻实施,核心竞争力大大增强,国际声望明显提高。有些企业已经走出国门,参与国际竞争。有些发达国家也开始了解我们的技术实力,主动邀请我们参与竞争。

   30年的建设,实现了“建设一批国际一流的桥梁工程,取得一批国际先进和领先的科研成果,培养一支有国际竞争力的人才队伍”的目标。

   

   新世纪头十年新建公路桥梁37.9万座,合计总长2万公里,相当于2010年底前我国桥梁总量65.8万座的57.6 %、桥梁总长3万公里的66 %。

   至2010年底,主跨400、600、800、1000 米以上的桥梁共各有93、37、20、11座(数据不包括港、澳、台地区)。建成的梁、拱、斜拉桥和悬索桥的跨越能力分别达到330 米、552 米、1 088 米和1 650 米。这四类桥梁的世界跨径前十位工程中,我国建造的桥梁分别占有5座、6座、7座和5座。

   中国公路桥梁技术跨越式发展的成功之处,就在于走出了一条把握建桥自主权,又吸收国外建设先进技术与经验的自主创新之路。

   4  现代工程管理科学的新实践

   桥梁发展成绩中既有自然科学领域的应用技术进步,也饱含着社会科学领域的管理科学的进步。桥梁建设者深切认识到,纯应用技术本身并不能确保工程项目的成功。

   4.1工程建设的市场化运作模式

   经过十几年的新旧体制的磨合和建设项目管理实践,使工程管理从单纯依靠行政手段逐步向“重合同、守程序、讲科学”的依法管理方面过渡。1998年交通部推行了“四制”管理,即项目法人责任制、招投标制、工程监理制和项目合同制,确立了路桥建设的市场化运作模式,工程建设形成以业主(即法人)为中心的设计、施工、监理、科研、咨询“一桥六方”建桥团队和产学研科技攻关体系。一批特大型跨江海桥梁工程的实践走出了一条有中国特色的建设管理新模式。

   根据我国现阶段的国情,这些以政府投资为主的特大型建设项目大多组建“建设指挥部”作为项目法人、代表政府行使建设职权的管理模式。建设指挥长由地方交通厅的领导担任,指挥部成员由来自系统内的各类人员和外聘技术专家组成。

   经过建设管理的实践,锻炼出了一批专业化的优秀管理团队。例如,“在南京二桥建设后,原有管理骨干又转移到三桥、四桥建设上,四桥的指挥长、副指挥长都是从二桥、三桥一路干过来的。这几座桥,一座比一座建得好。”同样,苏通大桥建设指挥部的领导和骨干都是经过江阴大桥、润扬大桥建设实践的管理人才。“成功的主要经验,就是经过几座桥的建设磨练,管理人员越来越专业,经验越来越丰富,处理复杂事务的能力越来越强。管理人员的技术、经验、能力得到了传承、积累和提升,整个管理团队的专业化水平越来越高。”这些基础性工作为开展“项目代建制”奠定了基础。

   我国桥梁工程项目普遍采用“大桥建设指挥部”负责建设实施和“大桥管理局”负责运管的模式,形成建设与运营理两个阶段的分割(分隔)管理。

   “港珠澳大桥管理局”作为项目法人被赋予的职责是负责项目的具体实施和运营管理。港珠澳大桥为“工程全寿命”负责,建设管理与运营管理的结合(一体化),实现将两个阶段“合而为一”的统筹管理,有着“转变发展方式,提高投资效益”的深刻内涵。在设计阶段就应该一并考虑工程建成后养护、维修和管理的问题,力求达到总体资源消耗最小的目的。

   当前,大桥工程项目普遍采用“设计-招标-建造”下的“业主-施工-监理”的建设模式。近十年中,一些项目开始了“设计施工总承包”的试点工作。

   建设中的港珠澳大桥对高科技和高风险含量的岛隧工程,采用了“设计施工总承包”的模式,有效融合设计及施工的各自优势,充分发挥承包商的技术、资源优势,统筹解决技术、质量、进度等难题。施工中大圆筒振沉筑岛的技术创新显示了总承包模式的优势。

   好的建设管理模式解放了生产力,极大调动了技术创新的积极性,取得了提高投资效益的结果。

   4.2 现代工程建设管理的探索

   20世纪80年代中期,公路工程建设适时开展了“全面质量管理(TQC)”,取得了积极的成果。从1999年起,全国交通系统开展了连续三年的“公路建设质量年”活动。质量年活动的宝贵启示之一是:从基础工作做起,抓住制度建设这一主要矛盾是搞好工程质量工作的有效途径。

   从润扬大桥开始,特大型桥梁工程的建设成套技术研究中增加了建设管理软科学研究课题。理论研究与工程实践相结合,探索符合桥梁建设特点的现代管理模式。

   润扬大桥的“无缝隙管理”。润扬大桥是主桥跨径1490 m的“中国第一、世界第三”的悬索桥工程,总投资58亿元,工程建设历时五年,于2005年竣工通车。

   润扬大桥建设确立了“润扬大桥无小事、无易事、无虚事”的“无缝隙管理”理念,致力于管理机制创新。在工程建设管理上逐步形成了“规划管理科学、决策论证充分、管理思路开阔、招投标工程严格、管理方式高效快捷、手段先进和以科技创新为后盾”等六个方面的特色。国家发改委、建设部等八部委联合检查组认为“润扬大桥工程是目前国内建设管理最好的项目之一”。润扬大桥实现了“工程质量零缺欠,安全生产零事故,造价控制零突破” 的业绩,工程项目获得国家科技进步二等奖。

   杭州湾大桥在建设管理体制上,指挥部一改传统的总监办管理模式,由业主承担总监办的大部分职责,以直接管理替代间接管理,全面加强“四控两管一协调”工作;在管理机制上,确立了科学管理、精细管理和文明管理等现代管理理念,全面实施工作程序化、管理信息化、技艺标准化、奖惩合同化、运作市场化等现代管理方式。施工过程中未发生一起重伤以上生产安全事故,创造了“百亿元产值零死亡”的施工安全新纪录,创立了桥梁建设安全管理的新典范。受到交通运输部和国家安全生产监督管理总局通报表彰。工程项目获得国家科技进步二等奖。

   苏通大桥的“综合集成” 。苏通大桥是主桥跨径世界第一的斜拉桥工程,工程总投资82亿元,工程建设历时5年,于2008年建成投入使用。

   苏通大桥建设管理的核心是“综合集成”。建立的“全系统、全寿命、全团队”的“三全”思维充分体现了全面、协调、可持续的科学发展观。从管理学的视角出发,建设管理的研究与实践围绕着“工程哲学—工程认识论—工程方法论—工程管理体系设计—工程管理现场执行”的完整系统脉络展开。建设质量管理是综合集成管理的重心,系统建立质量计划和质量检验计划,实现网络化、单元化、精细化管理。跨江大桥各项质量指标均优于设计和规范要求,充分显示出质量管理的具体成果。

   港珠澳大桥工程管理的全新挑战。港珠澳大桥是我国首座跨海长桥、海底隧道、人工筑岛的“集群”跨海工程,总长30 km、总造价近400亿元的主体工程由粤港澳“三地共建共管”。“一桥两制连三地”的工程建设对项目管理提出了全新挑战。

   建设管理要实现跨区沟通、工程与经济社会统筹协调,要实现多学科、多专业、多层次技术的融合、国内外上百支团队数万名建设者智慧的有效集成等,应该说,“系统整合”是工程项目管理的核心内涵。

   大桥管理局作为项目法人以“项目管理制度文件体系”规范管理局与各参建单位的管理行为,以多级技术标准体系覆盖前期、设计、施工和营运等4个阶段的质量控制,以国际标准化组织最新的系统工程标准的“工程单元分解结构(OBS)”开展各项工程管理活动,并引进对“职业健康、安全、环境(HSE)”的监督管理,开展了对通航安全保障、质量管理、投融资管理等的系统研究。这些扎实的前期工作为推行标准化、规范化管理奠定了基础。

   公路工程建设的“五化”管理。十几年来,桥梁工程建设管理实践的基本经验是:现代工程管理已不仅是传统的以成本、工期、质量为主要内容的“铁三角”式管理,而是将原有的以技术管理活动为主要内容转变为经济与社会的综合管理。

   “面对着新世纪第二个十年,交通基建项目的工程管理围绕着“五化”展开:一是发展理念人本化。将满足人的发展、调动人的积极性、突出人的创造性作为建设管理的核心理念;二是项目管理专业化。管理学原理阐明,组织机构决定组织行为。项目法人作为工程项目的组织者、协调者和集成者,对于工程建设的成败起着决定性作用;三是工程施工标准化。没有规矩不成方圆,标准就是规范建设行为和管理行为的规矩和尺度;四是管理手段信息化。搭建管理信息平台,实现管理过程的全控制,达到规范管理流程、提高管理效能、降低管理成本的目的;五是日常管理精细化。注重细节、立足专业、科学量化,是精细化管理的三大原则;精、准、细、严,是精细化管理的四大要求。” [3]

   中国桥梁建设在取得众多国际先进的实体成果的同时,也成就着大型复杂工程管理科学的创新成果,这是由桥梁大国走向技术强国的重要内涵之一。

   5 正确把握工程管理中的几个辩证关系

   在充分肯定已经取得的发展成绩的同时,我们也要理性地分析深层次存在着的影响质量与效益的问题。

   一方面,大规模建设中,建设者技术素质参差不齐、建设管理粗放、合理工期得不到保证,致使部分工程(特别是中小型工程)质量存在缺欠:一些投入运营的工程过早地出现混凝土劣化、钢线材腐蚀、构造细部与附属设施病害等耐久性通病。“重建轻养”又导致病变扩散,使工程“健康恶化、寿命折损”;“大交通量、超重载车、高速行驶”的新形势,使桥梁轻型结构在动力效应下连接节点上出现薄弱环节,过早产生病变。此外,八十年代以前修建的较低荷载标准的桥梁工程(约占桥梁总数量的1/5)也面临重载交通的严峻考验。

   另一方面,面对快速发展,带有共性的基础性课题研究薄弱、标准规范修订补充滞后于工程发展;面对不断出现的新问题,缺少扎扎实实的科学研究成果支撑;面对新型结构,缺乏机理研究、风险分析和技术保障措施;设计移植和模仿较多、自主创新较少;施工工艺设备满足不了需求,养护机具设备落后等。

   在抢抓战略机遇期开展新一轮大规模基础设施建设之时,要坚持可持续发展,转变发展方式,处理“又好又快”、建设与养管、基础设施硬件建设与安全服务软环境建设等辩证关系,以实现社会效益的最大化。

   5.1坚持科学发展,正确处理“又好又快”的辩证关系

   几十年来,桥梁建设的指导原则都是“安全、适用、经济、美观”,随着社会的进步和理念的提升,增加了“耐久”和“环保”的要求,突出了可持续发展的新内涵。

   应该认识到,工程结构的安全耐久性是工程品质的最基本的要素。有效服务期达不到工程设计寿命就是资源浪费,而提高工程结构耐久性则是最大的资源节约。

   由于我国公路桥梁标准规范中此前没有工程使用寿命的要求,因而长期以来在材料选取、构造细节、施工工艺、养护管理等环节上没有相应的耐久性指标和质量保障措施。事实上,“结构耐久性”也正是20世纪90年代国际工程界的热门话题。

   造成耐久性缺失问题的深层次原因之一就是盲目地抢工期。各级领导和项目业主都应该清楚地知道一个科学道理:你抢了三个月、半年、一年的工期(引发粗制滥造),却折了工程10年、20年、30年的寿!有的当时就要了工程的“命”,这无异于犯罪!我们决不能容忍“政绩工程”和“献礼工程”干扰工程建设的安全与质量管理,要坚决杜绝违反科学的“长官意志”和不规范的“业主行为”。

   新的桥梁设计规范明确了“公路桥涵结构设计基准期为100年”的要求(国外也有120年甚或150年的要求),工程建设应该保障使用寿命的实现。

   桥梁建设要实现可持续发展就要在“又好又快”上下功夫。“好”字应该体现在:高品质、长寿命和资源节约、环境友好;“快”是国家发展的需要,是抢抓战略机遇期的需要。在桥梁建设实践中,确保质量第一、安全为先,不仅要有严谨科学的态度,更要有实事求是的坚守,如此才能正确处理“又好又快”的辩证关系。

   5.2 坚持“全寿命”理念,正确处理“建设与养管”的辩证关系

   外国同行在赞誉我国桥梁建设成就之时,也纷纷提醒“是否已为大量新桥投入运营做好了养护管理的准备?”

   事实上,随着每年几万座新建桥梁陆续投入运营,养护管理的任务越来越重。“重建轻养”的错误倾向要坚决扭转。应该树立起:“建设是发展,养护管理也是发展;建设是生产力,养护管理也是生产力”的理念。长达数十年乃至百年的运营期中的养护管理能使工程品质随时间的衰减降到最低程度,从而确保工程长期处于良好的使用状况。

   另一方面,桥梁开通运营后,中断交通的维修工作会给社会生活带来极大的干扰,必须提升“社会成本”的理念。

   要建立起“全寿命成本优化”的概念,以工程建设、养护和运营管理的综合效益最优为目标。在设计阶段就应该一并考虑工程建成后养护和运营管理的问题,力求达到总体资源消耗最小的目的。降低初期建设成本不能以增加后期养护成本为代价。

   总之,建设高品质的工程,只有充分考虑社会成本,做到全寿命成本最优,才能创造出最大的社会效益,实现成本效益比最优。

   5.3强化“社会管理”,建立和谐的运营环境

   运营管理是保障工程构造物可持续服务的必不可少的重要环节。近些年来,不断出现严重超载车辆压垮桥梁、违规行驶密集重车压翻桥梁、船舶偏航撞塌非通航孔桥梁、非法采砂挖空桥墩基础导致坍塌等恶性事故。事故的深刻教训是:无论是路桥的使用者还是运营管理的执法者,都是有法不依、有章不循,法规成为一纸空文,运营处于“无序”状态,“乱象”丛生。

   在社会不断进步、基础设施不断完善的情况下,“社会管理”是交通安全畅通、社会长治久安的根本保障。

   从这个意义上说,硬件建设实现了跨越式发展,配套的软件环境也要超常规、跨越式发展,否则,软硬差距就会越拉越大,存在的矛盾和问题就会积重难返。而人的因素是软件环境建设的核心。社会人的科学素质、守法意识、社会责任感等综合素质的提高已经成为矛盾的主要方面。

   “以人的素质保证工程质量!”是许多重大工程的宣传口号,说到了问题的根本,“以人的素质保证社会生活质量”也应该成为科学发展的共识。

   茅以升先生说:“桥梁是一国文化的一个特征。”加强全民文化和品德教育,提升工程建设者和使用者的科学素质同样是一项艰巨的“建设工程”,使“功德观、民族魂、使命感”成为桥梁文化的精髓。

   6 结束语

   中国桥梁建设任重而道远,将在“三条战线”上继续展开:东中部江河上的通道工程、西部地区特殊环境下的桥梁工程以及跨越伶仃洋、琼州海峡、渤海湾、台湾海峡等通道工程。同时,“中国桥梁”作为一个品牌正在“走出去”,参与国际桥梁工程建设。

   当前,建设者正面临着超大跨径、深水基础、特高桥墩、特长桥梁工程建设和“协作体系,组合结构,复合材料”新型桥梁的技术挑战;建设管理也面对着深化精细管理、推进文化管理的新探索。

   大规模的桥梁建设是我国桥梁技术创新和实现超越的难得历史机遇,也是实现技术强国战略目标的宝贵历史性资源。抓住历史机遇,提升理念,自主创新,精心建设,出桥梁工程的精品、出技术进步的成果、出过硬的人才队伍,最大效益地利用好这个历史资源,是桥梁建设者的历史责任。

   
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