预防性维护保养在美国的应用
2017-03-13
桥梁的维护保养作为保证桥梁安全运行、延长寿命的重要环节，越来越受到业主和公共管理部门的重视。中国是一个新兴的桥梁大国，近年来新建了很多大桥。有的在跨度、长度和难度上开创了世界之最；有的在复杂地型、恶劣气候水流条件下进行施工，累积了宝贵的经验。为了使这些桥梁发挥更好的作用，维护保养应适时地提到议事日程上来。
美国有这方面的教训，也积累了一定的经验。现代意义上的美国高速公路系统始于上世纪50年代, 六七十年代忙于建桥，疏于保养、检查，也缺乏有效的管理。直到80年代，接连发生的垮桥事故给工程技术界、安全管理及政府职能部门敲响了警钟，而后采取了一系列设计规范和施工技术措施，确立了严格的常规健康检查制度以防患于未然。健康检查的频率有每1、2、5年一次不等。近年来，美国更加注重桥梁的预防性维护保养，以提高桥梁使用寿命。
案例：纽约四桥的新保养计划
上世纪末，美国制定了一个桥梁维护保养、修理的综合工作计划，其目的就是要把预防性纳入健康检查和修理的工作中。该计划历时14年(1997-2010)，耗资28亿美元，涵盖东河上四座百年老桥。纽约市交通局管理着市区内700多座桥梁，东河上的四座大桥是其管辖下最大也是最重要的城市交通大桥，担负着曼哈顿岛、皇后区、布碌仑区之间的交通重任，每天要承担高达52万辆机动车以及35万地铁人流的通过。这四座桥沿东河由南向北依次为布鲁克林桥、曼哈顿大桥、威廉斯堡大桥和皇后大桥。
始建于1889年的布鲁克林桥是一座混凝土加石材桥塔、以悬索为主结合斜拉的钢桁架悬索桥，是东河上最老的桥，也是纽约市的一座地标型建筑物。大桥设有机动车道、自行车道和人行道；曼哈顿大桥是一座上下双层的钢塔悬索桥，除机动车道外还载有地铁；威廉斯堡大桥是一座钢塔钢桁架悬索桥，桥上通行机动车辆、地铁和行人；建于1900年的皇后大桥是一座上下两层悬臂式钢板桁架桥。
这四座桥是自由通行不收费的，所有资金都依靠拨款。要维护好桥梁首先要解决资金的来源问题，按惯例桥梁建设和修理经费的主要来源是联邦政府拨款，地方政府一般只承担10%左右的建设资金。虽然建和修有了资金来源，但是保养资金的来源并不明确。解决资金问题的责任落到地方上，然而由于技术上的原因，在保养资金上需求较多，市交通局原有的团队和经费不能满足要求。
1996年联邦政府修改了规范，据此四座大桥可以申请保养项目，于是一个历时14年的工作计划就这样成型了。当时曼哈顿桥和威廉斯堡桥正在大修、改建的过程中，预防性保养计划就平行植入了正进行的工程中。预防性保养计划是单独专一的工作计划，每三年一个合同。在制定工作计划和合同时充分考虑这些目标：确保交通；进程紧凑综合；加强人员素质；维持长期投资。
纽约市交通局专门设立了一个机构（图5），由管理人员、工程技术人员和一般操作人员组成，由他们来执行、管理这个计划。通过招聘和内部调剂选拔这些人员，并一直随工作的进程对人员作相应调整。
详解：预防性保养工作计划的内容
预防性保养工作计划分成三个方面：专职养护机构的工作，外包合同，冬季养护。
专职养护机构的职责
专职养护机构负责资金筹集、经费运用和工程管理。编制内的工程人员有监理职责，并负责组建专业队伍执行特殊的养护作业。管理团队的工作包括控制预算、进程安排、现场监理和质量保证。
其中管理方面涉及：计量和确定合同工作量（以布鲁克林和皇后大桥为例，他们均采用单独的预防性保养计划，不包含于结构改建、修理合同）签发合同款，起草合约，准备工程设计图纸，招标发标和造册后续的合约，并确保进行中的合约和后续的合约衔接良好顺畅，批准合约变更，监督管理现场的工程师和质量检查人员，对承包商承包合约中的所有工程负有质量控制责任，协调与其他责任机构（如联邦交通署，州交通局等）的联络，签署竣工报告和所有报送上级主管机构的文件，监督承包商执行安全施工计划，准备月度付款文件，准备竣工报告。
有些保养项目较为特殊，需要专职养护机构派专门的技术人员执行。譬如悬索、悬索锚碇、桥面下维修用的行车和一些机电设备等。鉴于局内原有维护人员长年来已训练有素，积累了丰富的经验，再加上招聘补充的人员，由此组成了一个特殊的专职工作队。工作队确定需特殊保养的构件，制定保养手册并执行保养。列入这类保养的有：润滑布鲁克林桥的悬索主缆及吊杆，润滑威廉斯堡桥的悬索主缆，润滑布鲁克林桥和威廉斯堡桥的悬索鞍座，保养布鲁克林桥、威廉斯堡桥和皇后大桥的机械及电器。
专职养护机构需协助开发和管理计算机化的预防性养护管理系统。系统的综合数据库列出所有需要进行预防性保养的构件单元，在预防性养护的日程监督、跟综数据库中可提供选择性数据报告和进程报告，可输入有关预防性养护的投诉，指定有关方面解决投诉并追踪解决情况。系统提供CADD和数码照相合成资料，也提供状况报告系统等。
外包合约与冬季养护
外包合约指除了上面提到的专项特殊养护外，大量养护工作以合约的形式外包给了承包商。
纽约冬天冰雪较多，要靠路面撒盐来减缓冰冻,以保障车辆行驶安全。由于盐对路面、钢结构、混凝土结构的破坏力比较大，因此研究寻找替代品的工作一直在进行中。交通局的工程技术人员还研制了专用的喷撒防冻设备，并改装了12台卡车用于运送防冻化学品和搬运积雪。
实施：具体预防性养护的措施
下面这些保养操作，在规划和制定预防性保养系统中作为主要元素来考虑。图片是实际操作时的情形：
◆过冬计划包括除雪、防冰冻、化冰（图6）。
◆拉圾清除包括清扫路面（图7）,清理排水系统（图8）,清理下水道格栅盖（图9）,清理桥面伸缩缝(图10）,清洁和冲冼桥体(图11）。
◆钢桥油漆包括钢构件斑点油漆，溅盐区油漆(图12）。
◆行人道补坑洼，裂缝填补。
◆电气保养，机械保养（图13）。
◆替换抗磨表层路面，润滑支承（图14），润滑悬索主缆（图15），润滑吊杆（图16）。
预防性保养被证明是一个行之有效的措施，可以延长大桥的使用寿命，从长远看也降低了造价，增强了行车安全和通车效率。而要实现这个计划，关键是要有落实的经费、专职的团队、可行的计划和计算机文档管理系统。
（作者单位：美国哈特斯蒂汉诺威国际工程公司)
