矮寨大桥：高山峡谷的养护挑战 巡查监测与应急抢险多管齐下

巍巍德夯大峡谷上，矮寨大桥似一道腾空而起的彩虹，矗立在群山之巅，龙腾峡谷，恢宏沉稳的气势与峡谷山涧一脉相融。矮寨大桥不仅是包茂高速上连接重庆与长沙的交通纽带，现在还是国家4A级旅游景点，是谱写在群山之间的传奇，是世界级的人类工程奇迹。被认定为中国“圆月亮”的矮寨大桥是如何进行管养呢？每天在大桥上凌云飞渡，在如此美丽壮观之处工作，究竟是一种怎样的感受呢？“矮寨大桥养护在自豪中深感责任重大，任重而道远”——这是矮寨大桥养护人给出的回答。

2012年3月31日，世界上跨峡谷跨径最大的钢桁梁悬索桥——矮寨大桥建成通车。随着大桥的建成，在保证大桥安全运营的同时，最大限度地实现和延长桥梁的设计使用寿命，是对矮寨大桥养护管理提出的新要求。

矮寨特大悬索桥是吉茶高速公路的控制性工程，距吉首市约20公里，在矮寨镇上空355米处跨越德夯大峡谷，右侧为著名风景旅游区——德夯，左侧是中国著名的“公路奇观”——G209国道矮寨盘山公路。大桥采用塔梁分离式悬索桥方案，主跨为单跨1176m简支钢桁加劲梁，主缆布置为242+1176+116m，主缆的矢跨比为1/9.6，两根主缆横桥间距为27m。大桥主缆直径约85cm，由169根索股组成，每根主缆包含21463根Φ5.25mm的高强镀锌钢丝，主缆总重1.2万吨。大桥钢桁加劲梁高7.5m、宽27m，标准节段长14.5m，共分69个节间，钢桁梁总长1000.5m，重约8000吨。桥面系采用纵向工字梁与混凝土桥面结合的钢混组合形式。桥面用钢约2100吨。大桥采用骑跨式吊索，共设71对，除岩锚吊索、端吊索及中央扣吊斜拉索采用Φ88mm钢丝绳外，其他吊索均采用Φ62mm钢丝绳。

大桥养护工作内容和方法

由于矮寨大桥采用钢桁梁悬索桥结构，加之大桥施工、运营处在石灰石岩溶峡谷地貌和高山气候的环境下，大桥的养护管理工作除按照《公路桥梁养护规范》《公路桥梁技术状况评定标准》等一般桥梁结构的普遍内容和规律进行外，还需考虑大桥的结构、环境特点，以及长期健康监测数据的运用等养护管理要求。为此，大桥管养单位专门组织桥梁施工、设计、检测、养护等方面的专家，编写了《矮寨大桥管理养护维修手册》，全面贯彻“预防为主，安全至上”的养护工作方针，努力提高桥梁结构的安全性和耐久性，全面落实桥梁养护工程师制度。

管理所与工程师联动

为切实做好矮寨大桥养护管理工作，大桥管养单位成立了矮寨大桥桥隧管理所，负责矮寨大桥的结构及机电系统的安全检查等工作，以确保大桥的运营安全。同时，为认真贯彻落实交通运输部关于大桥养护管理的各项具体任务，大桥养护单位建立大桥养护责任制，做到制度严明、职责明确、责任落实。根据《公路桥梁养护管理工作制度》（交公路发〔2007〕336号），实行桥梁养护工程师制度。矮寨桥隧所编制15人，目前在岗高级工程师1人、工程师2人、本科学历7人，配备4名桥梁工程师专职负责桥梁的日常巡查和经常检查工作。同时专门与小修单位、机电外维签订养护管理合同，采用预防、养护和整治相结合，日常保养和综合维修相结合。以桥面养护为中心，以承重部件为重点，开展大桥的日常管理、检查、桥梁健康监测、冬季抗冰特殊养护等工作。

矮寨大桥采用骑跨式吊索

巡查管养 齐头并进

在大桥日常养护管理上,矮寨大桥桥隧管理所根据检查频次及检查深度要求,把大桥养护管理分为日常巡查、经常检查、定期检查、专项检查及特殊检查。其中,每天进行日常巡查；每月进行经常检查；每年委托检测单位开展定期检查；恶劣天气或者发生重大交通事故之后,对大桥易损构件进行特殊检查。根据矮寨大桥地处山区峡谷、岩溶发育地带、常年处于雨雾潮湿地形环境的特点和结构特点,确定锚碇、主塔、主缆、钢桁梁、吊索、钢混凝土组合桥面板、改性沥青混凝土铺装、健康监测系统、山体锚碇系统监测、防雷系统正常运行等,为日常养护工作重点。

巡查人员每天穿戴反光背心上桥巡查，对桥梁结构及其附属设施进行简单的外观巡视，查看桥面铺装层是否出现裂缝、坑槽、车辙等病害，伸缩缝是否堵塞，桥面排水设施是否通畅，防撞护栏是否有撞坏、缺损、裂缝、腐蚀等病害，照明设施是否正常；桥面伸缩缝处是否出现异常响声，伸缩缝旁桥面板是否出现晃动；吊索是否有过大振动及大桥设施是否被盗等情况，同时注意掌控道路技术状况的变化，并填写日巡查记录表。发现路面有坑槽等影响行车安全的病害，及时采取安全疏导措施，并组织养护工区进行修复，确保行车安全。

另外,巡查人员每个月必须对矮寨大桥进行一次全面的检查,包括2个主塔外观检查、2个桥台外观检查、4个锚碇锚室外观检查、1000多米钢桁梁(包括纵梁)、混凝土桥面板外观检查、2根主缆系统检查、71对吊索及6对中央扣拉索系统外观检查、4套鞍座与散索鞍检查、412套主缆预应力锚固系统目视检查及锚头防腐油脂面检查,以及主鞍室4套除湿系统、观光通道、检修车、除湿机、景观照明、健康监测系统、伸缩缝组件完好情况检查。对于人员无法到达的地方,还需借助高倍望远镜进行操作。每3个月,巡查人员会对全桥支座、伸缩缝进行一次专项检查。

国家道路及桥梁质量监督检测中心对大桥开展定期检查

从2015年到2018年，大桥管理单位每年委托交通部公路研究院国家道路及桥梁质量监督检测中心对矮寨大桥开展定期检查，了解大桥的技术状况、缺陷和损伤的性质、部位、严重程度、发展趋势；判断出现缺陷和损伤的主要原因，分析和评价既存缺陷和损伤对大桥质量和使用承载能力的影响；为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。通过定检，按照分层综合评定与单项指标控制相结合的方法，矮寨大桥的全桥技术状况评定结果为2类，处于“有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响”。结合桥梁健康监测数据，各项实测数据均较为正常，索力、变位和伸缩缝位移均未达到系统设置的一级阀值。综合判断，矮寨特大桥目前可以满足设计使用荷载的需要。通过对比2015年、2017年定期检查结论，2018定期检查的技术状况评定等级维持在2类，个别部件由于养护维修及时到位，评定等级较2015年、2017年升高。部分构件由于有新增病害的产生及病害情况进一步发展，评定等级较2015年、2017年度下降。

对于日常巡查和定检中发现的问题,大桥管养单位组织专业队伍,进行缺陷、病害问题的修复。对于加劲梁断裂的高栓,随时发现随时增补,发生表面锈蚀的螺杆及钢桁梁表面涂层已除锈上漆；更换轻微开裂锚面保护罩出油阀防尘罩；每日有专业机电人员对鞍室、锚室除湿设备进行检查修复；塔柱、锚室出现的裂纹进行修复处置,确保大桥的结构安全,落实了“预防为主,安全第一”的工作方针。

健康监测 确保稳定

为保障大桥安全运营，除人工巡检外，大桥在建设期就安装布设了健康监测系统，主要包括索塔、钢桁梁、吊索的位移、应力及振动情况的监测。共布设了112个传感器，全天候监测大桥各构件工作状态。大桥结构健康监测系统测点布置如表1所示。

表1 矮寨大桥结构健康监测系统测点布置汇总

为随时监测大桥的运行情况，大桥管养单位自桥隧所成立开始就建立了健康监测系统，24小时监控，派专人负责，及时实现损伤与异常情况报警，保障结构安全运营，掌控桥梁在使用状态的变化，为桥梁养护决策提供支持。定期委托湖南省科研所的专业技术人员进行维护和培训，每月给出大桥数据分析和评估报告。截至目前，桥梁运营期间各参数实测值均在预警值范围内，桥梁结构运营安全、正常。

由于大桥两岸索塔均靠近悬崖陡坡，为确保大桥基础稳定，在大桥交工后继续委托长江水利委员会长江科学院进行了两岸边坡的监控工作。根据目前的监控数据显示，两岸边坡稳定。

湘西地区年平均雷暴天数为52天，属于多雷区。大桥管养单位每年委托湘西州气象部门对大桥进行防雷装置安全检测，对矮寨大桥两岸索塔及锚碇、主缆和吊索、桥面护栏和立柱、观光通道钢桁梁、桥隧所办公楼、大桥等电位连接及屏蔽系统等进行全面检测。目前，大桥防雷设施基本符合规范要求，没有发生因雷击而造成的安全事故。

特殊天气 多管齐下

由于湘西段地处高寒山区，海拔高、长坡路段多、桥梁多，抗冰保畅压力很大。通常情况下，矮寨大桥冬天经常是零下3-4度、加之车流量大、钢桁架结构不能使用工业盐、融雪剂（环保型融雪剂目前尚未通过安全使用论证）。综合考虑安全及效果，目前只能采用物理方法除冰。为了保证矮寨大桥冰冻时期行车安全，大桥管养单位组织矮寨大桥桥隧管理所、养护工区提前做好抗冰人员、物资、设备准备。

专用破冰车给大桥除冰

自通车以来，矮寨大桥先后尝试采用过铺设麻袋、草垫、棕垫的防滑方案，但是效果都不理想。目前主要使用专用破冰车，结合人工铲雪除冰对大桥桥面进行物理方式除冰。同时与路政、交警开展联勤联动工作，建立微信群，及时发布路况信息，方便各个部门及时掌握第一手路面信息，以确保矮寨大桥冬季的安全通行。目前，针对矮寨大桥的气候特点和结构特点，湖南省交通运输厅、大桥管养单位正在联合有关科研机构，积极探索解决南方气候条件下矮寨大桥的抗冰难题。

矮寨大桥所处位置雨雾天气非常频繁，且昼夜温差较大，加上空气湿度大，空气中的水汽微粒非常容易凝结，对大桥各种零部件造成腐蚀，甚至造成一些控制线路的短路。为此，在大雨、冰冻天气，养护人员除了日常加强巡查外，对一些关键点，还依据天气变化随时增加巡查频率。同时，在矮寨大桥桥隧所监控室，派专人进行24小时视频监控，一旦发现异常情况，及时通知机电部门维修，以确保大桥正常运营。

重大事故 应急抢险

结合气候和大桥特点，大桥管养单位研究制定了《矮寨特大桥重大事故应急》《矮寨大桥恶劣气象条件下交通应急处置预案》等应急预案，做到了重大事故发生时有方案、有对策。并组织应急抢险人员进行相关知识和技能培训。2014年底还举行了货车桥上自燃事故应急演练，提高了应对重大事故的处理能力。湘西管理处还与地方政府及职能部门、高速交警建立了联动联勤机制，形成了重大事故应急抢险合力。

2018年3月，公路研究院国家道路及桥梁质量监督检测中心根据现场对桥梁上部结构、下部结构、桥面系检查，以及《公路桥梁技术状况评定标准》的评定方法，矮寨大桥的桥梁技术状况评定结果如下：上部结构技术状况评分82.4，下部结构评分88.4，桥面系评分94.5，该单元总体技术状况评分为87.2分，最终评定均为2类，处于“有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响”状态。主缆、吊索、钢桁梁防腐系统完好，未见明显锈蚀，各钢结构杆件未见缺损破坏情况；钢桁梁各杆件之间的连接高强螺栓未见明显锈蚀、松动、断裂等情况，焊缝未见明显锈蚀、开裂；支座、伸缩缝、防撞护栏等工作正常；主塔、锚碇等混凝土未见明显受力裂缝；桥面沥青铺装平整，未出现明显孔洞、车辙、拥包等情况。

大桥养护任重而道远

矮寨大桥结构形式复杂，环境恶劣，对结构耐久性影响极大，而我国山区高速跨峡谷悬索桥的科学养护经验几乎还是空白。矮寨大桥的管养正面临环境恶劣、技术复杂、规模巨大、交通繁重的现实条件，“百年大桥”养护管理从一开始就注定是一条探索之路，任重而道远。

一是目前国内还没有一套系统的关于悬索桥养护管理制度和养护规划，许多管养技术需要在实践中不断摸索。二是由于没有专门的养护定额，无法对大桥小修、中修费用进行合理定价，导致养护费用超支或不足，无法及时安排足够的资金进行维修，影响结构的耐久性。三是由于缺乏对管养辅助系统（健康监测系统、山体稳定系统）的维护、改造、升级的规划，导致系统技术落后甚至瘫痪。四是大桥技术资料、结构信息、档案信息无法及时、连续、准确地采集和保存，遗失了大量的有效数据。

未来,随着通车年限的增加,车流量的加大,大桥养护的任务将越来越重。加之目前养护技术人员业务技能水平参差不齐,养护单位工资收入和福利待遇普遍不高导致人员流动频繁,大桥养护工作将任重而道远。如何做好矮寨大桥的养护规划,建立完善的养护制度体系和先进的信息化平台,努力提高大桥养护、检测、新材料、新工艺等技术水平,把养护运营管理中每一项细微的事情管好、做好,是摆在大桥养护人面前一项长期而艰巨的任务。《论语·泰伯章》中曾子曰:“士不可以不弘毅,任重而道远。”

作者 / 陈临安

作者单位 / 湖南省高速公路建设开发总公司湘西管理处