中國公路橋梁的技術進步與建設管理

鳳懋潤

(中華人民共和國交通運輸部，北京 100736)

1 前言

從1981年廣州—珠海四座公路橋梁簽署中國第一份“貸款修橋，收費還貸”的合同書起，50萬座跨越江河湖海的公路橋梁逐年拔地而起。從不足百米的跨徑起步，30年間取得了各類橋梁跨越能力位居世界前列的技術進步。

當2011年港珠澳大橋海中筑島工程響起震動錘擊聲之時，中國橋梁建設走過了“學習與追趕、提高與緊跟、創新與超越”［1］的三個十年和珠三角、長江中下游、長三角的三大建橋“戰役”后，珠三角又以世界最先進的技術迎來了跨越伶仃洋海灣和瓊州海峽新一輪橋梁建設的挑戰。

30年的公路橋梁發展，成就了一個不斷進步的橋梁大國，也積累了寶貴的經驗與教訓。筆者從工程技術創新、建設項目管理和可持續發展的角度對大規模橋梁建設的工程實踐和歷史經驗進行分析和探討，以期對即將展開的若干超大型橋梁工程建設提供借鑒。

2 橋梁技術發展的自主創新之路

橋梁是架起來的路，“五縱七橫”國道主干線路網跨越江河湖海，為橋梁技術發展提供了歷史性機遇。

2．1 解放思想，自主建設

當橋梁建設走完了第一個十年，跨徑突破了200 m、300 m邁向400 m以上的時候，來自國內外的“中國人有沒有能力自行建設”的質疑擺在了決策者和建設者的面前。

受上海橋梁建設者自主成功建設南浦大橋和楊浦大橋的鼓舞，在籌劃建設跨越珠江口的虎門大橋時，以李國豪為首的老一代橋梁專家們也強烈呼吁自主建設這一坐落在鴉片戰爭國恥地的大橋，得到了政府的積極響應，終于拿回了建設的自主權。在國內橋梁界通力合作下，于1997年香港回歸前夕建成了這座888 m跨徑的我國第一座六車道高速公路全焊接鋼箱梁懸索橋——虎門大橋。

幾座世界級橋梁的建成揭示了:只有自主建設才能真正學到本事，才能積累起具有自主知識產權的關鍵技術。大橋的成功興建，大大鼓舞了全國各省自主建設橋梁的信心和熱情，同時保護了我國大跨徑橋梁建設的市場。

2．2 長江公路橋梁會戰

直到20世紀80年代末，長江上還只有三座橋梁:武漢、南京長江公鐵大橋和枝城長江鐵路大橋。大江阻隔嚴重制約著南北經濟的發展，長江成為了大橋建設的主戰場。

20世紀90年代初，湖北黃石大橋(預應力混凝土五跨連續剛構)和安徽銅陵大橋(預應力混凝土梁斜拉橋)的同期建設，開始了跨江公路大橋建設的“第一仗”。

長江建橋的“第二仗”在上游峽江區段展開，1997年建成的重慶(原屬四川)萬縣長江大橋是跨徑420 m的鋼筋混凝土箱型拱橋，迄今仍保持著混凝土拱橋跨徑的世界紀錄。

長江大橋建設的“第三仗”移師長江下游區段的江蘇省，集全國建橋力量，開始了我國首座跨徑超過千米的江陰懸索橋的建設。大橋以重力式錨碇深埋沉井基礎成功解決了軟弱地基承受6．4萬t主纜力的關鍵性難題。1385 m的主跨徑位居中國第一、世界第四。大橋于1999年建成通車，成為中國橋梁發展史上的里程碑。

蓬勃開展的長江公路橋梁的會戰，提升了我國現代梁、拱、斜拉和懸索橋的建設技術，錘煉了建橋團隊的整體實力，實現了“理念提升、技術進步、管理創新”的目標，為即將到來的新世紀跨越江海橋梁工程的技術和管理積累了充足的經驗與信心。

2．3 博采眾長，自主創新

由于江河的上、中、下游的建橋條件、內河與海灣海峽的建橋環境、跨越水域與溝壑的建橋關鍵技術有著顯著的不同，尤其表現在對橋梁下部基礎工程的技術挑戰上;而隨著跨徑需求的不斷增長，則又提出了對橋梁體系、結構形式等上部工程的技術挑戰。

2．3．1 橋梁下部工程擁有了一批具有自主知識產權的工法

我國深水橋梁基礎采用最多的是鉆孔灌注樁形式，施工也先后出現了雙壁鋼圍堰平臺、鋼護筒與鋼套箱組合剛性平臺和鋼護筒支撐平臺等技術創新。

基于多座橋梁鉆孔灌注樁施工經驗積累，蘇通大橋在40 m水深與270 m厚沖積層中完成了兩座各有131根平均長度近120 m的大直徑超大規模群樁基礎的建設。

東海大橋、杭州灣大橋等超長跨海工程在強潮和臺風侵襲的內海和海灣中，創造了近萬根鋼管樁、鉆孔灌注樁的群樁基礎精準定位、快速施打、預制裝配等新技術。

在長江邊透水的軟弱深厚覆蓋層中，潤揚大橋成功地實現了敞開式錨錠深基坑開挖的矩形地下連續墻工法和排樁凍結工法的技術突破;陽邏大橋、黃埔大橋發展了圓形地下連續墻的施工工藝;南京四橋發展了雙環型地下連續墻的施工工藝。

繼江陰大橋陸域沉放巨型深沉井(70 m×59 m和58 m深)之后，泰州大橋創造了沉入19 m水深和55 m覆蓋層的沉井工法新記錄。

2．3．2 橋梁上部工程技術取得了一批國際先進和領先水平的成果

我國已經擁有了50多座跨徑200 m以上的預應力混凝土梁式橋梁，最大跨徑達到270 m。石板坡新橋創新地采用鋼混組合結構，實現了330 m世界紀錄的跨越。

鋼管混凝土拱橋實現了460 m跨越的新突破。我國第一座鋼結構拱橋上海盧浦大橋以鋼箱肋拱的型式創造了系桿拱橋550 m的世界第一跨徑的紀錄;四年后，重慶朝天門鋼桁肋拱橋又實現了552 m的跨越。與此同時，鋼拱與預應力混凝土剛構組合而成的菜園壩、新光兩座橋梁也豐富著我國拱橋技術的百花園。

在索支撐橋梁中，斜拉橋的橋塔、斜拉索、主梁三大結構和懸索橋的錨錠、橋塔、主纜、加勁梁四大結構，在構造、工藝、材料等方面不斷進步，索橋技術迅速發展:

1)在眾多門型、鉆石型鋼筋混凝土橋塔之后，南京三橋以人字形鋼塔建成中國第一座鋼橋塔。蘇通大橋高300 m的鋼筋混凝土(鋼錨箱芯)橋塔實現了高垂直精度的建設。

2)斜拉索及主纜索股材料走過了由進口到國產的發展之路，長達577 m的世界最長斜拉索就是由中國制造的;懸索橋主纜國產鋼絲強度達到1770 MPa、股長突破3000 m，在平行絲股制作與架設方面取得了技術進步。

3)大跨徑索橋的主梁結構積累了預應力混凝土梁、結合梁、混合梁和全焊接整體式、分離式鋼箱梁的經驗，全焊接鋼箱梁長度達到2220．8 m的世界級紀錄。

4)蘇通大橋以1088 m的主跨在世界上首次實現斜拉橋的千米突破，雙懸臂合龍實現高、寬、長度與合龍口梁段高、精、準對接;1650 m跨徑的西堠門分體式鋼箱梁懸索橋成為中國最大跨徑的橋梁等。

2．3．3 橋梁建設實現全面技術進步

所有這些橋梁的建設都是建立在具有國際先進水平的全橋抗風、抗震、抗船撞以及基礎防沖刷、材料防腐蝕、橋面鋪裝防早損等多項技術支撐的基礎上，提升了我國橋梁技術在國際上的地位，展示了在體系、結構、材料、工法、控制、裝備等方面的技術進步，反映出中國橋梁工程勘察、設計、施工、科研等方面的綜合能力已經與國際水平接軌。

21世紀前十年新建公路橋梁37．9萬座，合計總長2萬km，相當于2010年底我國橋梁總量65．8萬座的57．6%和橋梁總長3萬km的66%。

至2010 年底，主跨 400、600、800、1000 m 以上的橋梁各共有93、37、20、11座(數據不包括港、澳、臺地區)。建成的梁、拱、斜拉橋和懸索橋的跨越能力分別達到330、552、1088 m和1650 m。這四類橋梁的世界跨徑前十位工程中，我國建造的橋梁分別占有5座、6座、7座和5座。

中國公路橋梁技術跨越式發展的成功之處，就在于走出了一條既把握建橋自主權，又吸收國外建設先進技術與經驗的自主創新之路。

3 橋梁建設的現代工程管理

世紀之交，橋梁建設領域曾經有過一場思想認識上的討論:優質的工程是“做”出來的，還是“管”出來的?

從工程哲學的角度來看，“工程活動從來不是‘單純技術活動’或‘單純經濟活動’，應該從‘自然—人—社會’的三元關系中認識和研究工程 ”［2］。隨著現代工程活動的更加大型化、復雜化、集成化，呈現多學科、多領域、多地區的交叉滲透。隨著工程規模的越來越大，工程與經濟社會關系的越來越緊密，體現統籌、協調、配合、銜接的資源整合的現代工程管理作用越來越重要。

公路橋梁建設成績中既有自然科學領域的應用技術進步，也包含著社會科學領域的管理科學進步。“科技進步”和“科學管理”始終是創造高質量、高效益工程的兩個助推器。

3．1 公路建設管理體制的轉變

30年前，從世界銀行貸款高速公路建設項目中，逐步推行國際競爭性招投標、FIDIC(國際咨詢工程師聯合會)合同管理和工程監理制等國際通行的市場經濟運作工程建設管理辦法。

經過十幾年的新舊體制的磨合和建設項目管理實踐，使工程管理從單純依靠行政手段逐步向“重合同、守程序、講科學”的依法管理方面過渡。1998年交通部推行了“四制”管理，即項目法人責任制、招投標制、工程監理制和項目合同制，確立了路橋建設的市場化運作模式。

當前，公路工程項目普遍采用“設計—招標—建造”下的“業主—施工—監理”的建設模式。近十年中，一些項目開始了“設計施工總承包”的試點工作。

建設中的港珠澳大橋對高科技和高風險含量的島隧工程，采用了“設計施工總承包”的模式，有效融合設計和施工的各自優勢，充分發揮承包商的技術、資源優勢，統籌解決技術、質量、進度等難題。施工中大圓筒振沉筑島的技術創新顯示了總承包模式的優勢。

3．2 特大型工程建設的頂層管理模式

國家重點橋梁工程是具有戰略意義的民生工程，也是引領中國橋梁科技進步和管理創新的示范工程。從江陰大橋建設開始，建立了“省部協調指導、專家技術咨詢”的工程建設頂層管理模式。

“省部協調指導”是由橋梁工程所在省與交通部共同組建領導班子，旨在代表國家行使建設指導、監督和協調工作。

“技術專家咨詢”是由省部聯合聘請國內外院士、大師和專家組建“建設技術顧問和專家組”，為工程重大技術方案擔當起咨詢把關的重任。

實踐表明，這樣的管理模式是符合現階段國情的，有利于發揮國家執行力，搭建國家級科技創新平臺，整合國內與國際兩種資源，能夠發揮出“集中力量辦大事”的制度優勢。

3．3 現代工程管理模式的探索與實踐

20世紀80年代中期，公路工程建設適時開展了“全面質量管理(TQC)”，取得了積極的成果。從1999年起，全國交通系統開展了連續三年的“公路建設質量年”活動。質量年活動的寶貴啟示之一是:從基礎工作做起，抓住制度建設這一主要矛盾是搞好工程質量工作的有效途徑。

從潤揚大橋開始，特大型橋梁工程的建設成套技術研究中增加了建設管理軟科學研究課題。理論研究與工程實踐相結合，探索符合橋梁建設特點的現代管理模式。

3．3．1 潤揚大橋的“無縫隙管理”

潤揚大橋是主橋跨徑1490 m的“中國第一、世界第三”的懸索橋工程，總投資58億元，工程建設歷時五年，于2005年竣工通車。

潤揚大橋建設確立了“潤揚大橋無小事、無易事、無虛事”的“無縫隙管理”理念，致力于管理機制創新。在工程建設管理上逐步形成了“規劃管理科學、決策論證充分、管理思路開闊、招投標工程嚴格、管理方式高效快捷、手段先進和以科技創新為后盾”等方面的特色。國家發展和改革委員會、住房和城鄉建設部等8部委聯合檢查組認為“潤揚大橋工程是目前國內建設管理最好的項目之一”。潤揚大橋實現了“工程質量、安全生產、造價控制全優”的業績。

3．3．2 蘇通大橋的“綜合集成”

蘇通大橋是主橋跨徑世界第一的斜拉橋工程，工程總投資82億元，工程建設歷時5年，于2008年建成投入使用。

蘇通大橋建設管理的核心是“綜合集成”。建立的“全系統、全壽命、全團隊”的“三全”思維充分體現了全面、協調、可持續的科學發展觀。從管理學的視角出發，建設管理的研究與實踐圍繞著“工程哲學—工程認識論—工程方法論—工程管理體系設計—工程管理現場執行”的完整系統脈絡展開。建設質量管理是綜合集成管理的重心，系統建立質量計劃和質量檢驗計劃，實現網絡化、單元化、精細化管理。跨江大橋各項質量指標均優于設計和規范要求，充分顯示出質量管理的具體成果。

3．3．3 港珠澳大橋工程管理的全新挑戰

港珠澳大橋是我國首座跨海長橋、海底隧道、人工筑島的“集群”跨海工程，總長30 km、總造價近400億元的主體工程由粵港澳“三地共建共管”。“一橋兩制連三地”的工程建設對項目管理提出了全新挑戰。

建設管理要實現跨區溝通、工程與經濟社會統籌協調，要實現多學科、多專業、多層次技術的融合、國內外上百支團隊數萬名建設者智慧的有效集成等，應該說，“系統整合”是工程項目管理的核心內涵。

大橋管理局作為項目法人以“項目管理制度文件體系”規范管理局與各參建單位的管理行為，以多級技術標準體系覆蓋前期、設計、施工和營運等4個階段的質量控制，以國際標準化組織最新的系統工程標準的“工程單元分解結構(OBS)”開展各項工程管理活動，并引進對“職業健康、安全、環境(HSE)”的監督管理，開展了對通航安全保障、質量管理、投融資管理等的系統研究。這些扎實的前期工作為推行標準化、規范化管理奠定了基礎。

十幾年來，橋梁工程建設管理實踐的基本經驗是:現代工程管理已不僅是傳統的以成本、工期、質量為主要內容的“鐵三角”式管理，而是將原有的以技術管理活動為主要內容轉變為經濟與社會的綜合管理。

“面對著新世紀第二個十年，交通基建項目的工程管理圍繞著‘五化’展開:一是發展理念人本化，將滿足人的發展、調動人的積極性、突出人的創造性作為建設管理的核心理念;二是項目管理專業化，管理學原理闡明，組織機構決定組織行為。項目法人作為工程項目的組織者、協調者和集成者，對于工程建設的成敗起著決定性作用;三是工程施工標準化，沒有規矩不成方圓，標準就是規范建設行為和管理行為的規矩和尺度;四是管理手段信息化，搭建管理信息平臺，實現管理過程的全控制，達到規范管理流程、提高管理效能、降低管理成本的目的;五是日常管理精細化。注重細節、立足專業、科學量化，是精細化管理的三大原則;精、準、細、嚴，是精細化管理的四大要求。”［3］

中國橋梁建設在取得眾多國際先進的實體成果的同時，也成就著大型復雜工程管理科學的創新成果，這是橋梁大國走向技術強國的重要內涵之一。

4 正確把握工程管理中的幾個辯證關系

在充分肯定已經取得的發展成績的同時，我們也要理性地分析深層次存在著的影響質量與效益的問題。

一方面，大規模建設中，建設者技術素質參差不齊、建設管理粗放、合理工期得不到保證，致使部分工程(特別是中小型工程)質量存在欠缺:一些投入運營的工程過早地出現混凝土劣化、鋼線材腐蝕、構造細部與附屬設施病害等耐久性通病。“重建輕養”又導致病變擴散，使工程“健康惡化、壽命折損”;“大交通量、超重載車、高速行駛”的新形勢，使橋梁輕型結構在動力效應下連接節點上出現薄弱環節，過早產生病變。此外，20世紀80年代以前修建的較低荷載標準的橋梁工程(約占橋梁總數量的1/5)也面臨重載交通的嚴峻考驗。

另一方面，面對快速發展，帶有共性的基礎性課題研究薄弱、標準規范修訂補充滯后于工程發展;面對不斷出現的新問題，缺少扎扎實實的科學研究成果支撐;面對新型結構，缺乏機理研究、風險分析和技術保障措施;設計移植和模仿較多、自主創新較少;施工工藝設備滿足不了需求，養護機具設備落后等。

在搶抓戰略機遇期開展新一輪大規模基礎設施建設之時，要堅持可持續發展，轉變發展方式，處理“又好又快”、建設與養管、基礎設施硬件建設與安全服務軟環境建設等辯證關系，以實現社會效益的最大化。

4．1 堅持科學發展，正確處理“又好又快”的辯證關系

幾十年來，橋梁建設的指導原則都是“安全、適用、經濟、美觀”，隨著社會的進步和理念的提升，增加了“耐久”和“環保”的要求，突出了可持續發展的新內涵。

應該認識到，工程結構的安全耐久性是工程品質的最基本的要素。有效服務期達不到工程設計壽命就是資源浪費，而提高工程結構耐久性則是最大的資源節約。

由于我國公路橋梁標準規范中此前沒有工程使用壽命的要求，因而長期以來在材料選取、構造細節、施工工藝、養護管理等環節上沒有相應的耐久性指標和質量保障措施。事實上，“結構耐久性”也正是20世紀90年代國際工程界的熱門話題。

造成耐久性缺失問題的深層次原因之一就是盲目地搶工期。各級領導和項目業主都應該清楚地知道一個科學道理:你搶了三個月、半年、一年的工期(引發粗制濫造)，卻折了工程10年、20年、30年的壽!有的當時就要了工程的“命”，這無異于犯罪!我們決不能容忍“政績工程”和“獻禮工程”干擾工程建設的安全與質量管理，要堅決杜絕違反科學的“長官意志”和不規范的“業主行為”。

新的橋梁設計規范明確了“公路橋涵結構設計基準期為100年”的要求(國外也有120年或150年的要求)，工程建設應該保障使用壽命的實現。

橋梁建設要實現可持續發展就要在“又好又快”上下功夫。“好”字應該體現在:高品質、長壽命和資源節約、環境友好;“快”是國家發展的需要，是搶抓戰略機遇期的需要。在橋梁建設實踐中，確保質量第一、安全為先，不僅要有嚴謹科學的態度，更要有實事求是的堅守，如此才能正確處理“又好又快”的辯證關系。

4．2 堅持“全壽命”理念，正確處理“建設與養管”的辯證關系

外國同行在贊譽我國橋梁建設成就之時，也紛紛提醒“是否已為大量新橋投入運營做好了養護管理的準備?”

事實上，隨著每年幾萬座新建橋梁陸續投入運營，養護管理的任務越來越重。“重建輕養”的錯誤傾向要堅決扭轉。應該樹立起:“建設是發展，養護管理也是發展;建設是生產力，養護管理也是生產力”的理念。長達數十年乃至百年的運營期中的養護管理能使工程品質隨時間的衰減降到最低程度，從而確保工程長期處于良好的使用狀況。

另一方面，橋梁開通運營后，中斷交通的維修工作會給社會生活帶來極大的干擾，必須提升“社會成本”的理念。

要建立起“全壽命成本優化”的概念，以工程建設、養護和運營管理的綜合效益最優為目標。在設計階段就應該一并考慮工程建成后養護和運營管理的問題，力求達到總體資源消耗最小的目的。降低初期建設成本不能以增加后期養護成本為代價。

總之，建設高品質的工程，只有充分考慮社會成本，做到全壽命成本最優，才能創造出最大的社會效益，實現成本效益比最優。

4．3 強化“社會管理”，建立和諧的運營環境

運營管理是保障工程構造物可持續服務的必不可少的重要環節。近些年來，不斷出現嚴重超載車輛壓垮橋梁、違規行駛密集重車壓翻橋梁、船舶偏航撞塌非通航孔橋梁、非法采砂挖空橋墩基礎導致坍塌等惡性事故。事故的深刻教訓是:無論是路橋的使用者還是運營管理的執法者，都是有法不依、有章不循，法規成為一紙空文，運營處于“無序”狀態，“亂象”叢生。

在社會不斷進步、基礎設施不斷完善的情況下，“社會管理”是交通安全暢通、社會長治久安的根本保障。

從這個意義上說，硬件建設實現了跨越式發展，配套的軟件環境也要超常規、跨越式發展，否則，軟硬差距就會越拉越大，存在的矛盾和問題就會積重難返。而人的因素是軟件環境建設的核心。社會人的科學素質、守法意識、社會責任感等綜合素質的提高已經成為矛盾的主要方面。

“以人的素質保證工程質量!”是許多重大工程的宣傳口號，說到了問題的根本，“以人的素質保證社會生活質量”也應該成為科學發展的共識。

茅以升先生說:“橋梁是一國文化的一個特征。”加強全民文化和品德教育，提升工程建設者和使用者的科學素質同樣是一項艱巨的“建設工程”，使“功德觀、民族魂、使命感”成為橋梁文化的精髓。

5 結語

中國橋梁建設任重而道遠，將在“三條戰線”上繼續展開:東中部江河上的通道工程、西部地區特殊環境下的橋梁工程以及跨越伶仃洋、瓊州海峽、渤海灣、臺灣海峽等通道工程。同時，“中國橋梁”作為一個品牌正在“走出去”，參與國際橋梁工程建設。

當前，建設者正面臨著超大跨徑、深水基礎、特高橋墩、特長橋梁工程建設和“協作體系，組合結構，復合材料”新型橋梁的技術挑戰;建設管理也面對著深化精細管理、推進文化管理的新探索。

大規模的橋梁建設是我國橋梁技術創新和實現超越的難得歷史機遇，也是實現技術強國戰略目標的寶貴歷史性資源。抓住歷史機遇，提升理念，自主創新，精心建設，出橋梁工程的精品、出技術進步的成果、出過硬的人才隊伍，最大效益地利用好這個歷史資源，是橋梁建設者的歷史責任。

［1］項海帆，潘洪萱，張圣城，等．中國橋梁史綱［M］．上海:同濟大學出版社，2009．

［2］殷瑞鈺，汪應洛，李伯聰．工程哲學［M］．北京:高等教育出版社，2007．

［3］馮正霖．加快推行現代工程管理，全面提高公路建設管理水平［R］．安徽:在全國公路建設座談會，2010．