北京：三元橋換新記

姚瑋潔

2015 年10 月27 日，北京，三元橋（ 跨京順路橋） 大修工程正式啟動

2015年11月15日18時，三元橋完成換梁“手術(shù)”。

一個每天騎車經(jīng)過三元橋上下班的網(wǎng)友，事后用一個詞來形容這次施工：神不知鬼不覺。這座地處東北三環(huán)，連接三環(huán)路、京順路和機場高速等重要節(jié)點、重達2300余噸的立交橋舊梁體，竟然在一個周末內(nèi)換上新梁。

神不知鬼不覺的“換裝”背后，是北京市的路政局、交管局、設計方、施工方等單位多次“吵架”的結(jié)果。為了這改舊換新的43小時，他們用一年時間為舊橋評估吵、為馱梁車改造吵、為新主梁的預制及安裝吵、為如何把對社會交通的影響減到最低吵……

吵架的目的很簡單：在北京這樣的特大型城市，讓這座咽喉位置上的“國門第一橋”在最短的時間內(nèi)完成大修改造，恢復交通通暢。

多次體檢不合格

三元橋建成于1984年，2015年正好31歲，剛過而立之年。

起初，它在老檔案里叫東北三環(huán)牛王廟立交，因臨近牛王廟而得名。后來因其位于三路交匯處，就改成了“三元橋”。

這座全國最大的立交橋，是北京市第一個榮獲國家銀質(zhì)獎的立交橋工程，全橋長54.3米，橋面寬度44.8米，3上3下。

“北京市原來是自行車王國，每一個紅綠燈都被自行車堵得不行，但小汽車保有量只有16.7萬輛。這也是當初設計成3上3下的原因。”北京市政總院有限公司橋梁專業(yè)總工程師秦大航對《瞭望東方周刊》表示。

1984年，秦大航剛剛畢業(yè)，以實習生的身份參與三元橋通道設計。他回憶，連負責給排水的人都算進去，原來的北京市政總院動用了近百人參與三元橋項目，“那會兒用的計算機還是光電輸入紙帶插孔機，需要通過傳統(tǒng)用二進制碼輸入。”

秦大航深感北京發(fā)展之快。“現(xiàn)在三元橋一天的車流量近20萬輛，比北京當年的汽車總量還多。”

同樣飛速發(fā)展的，還有中國的橋梁技術(shù)。現(xiàn)在，新建一座和三元橋同等規(guī)模的橋，原北京市政總院“只需要10個人就能完成”。

2003年8月4日，北京機動車數(shù)量突破200萬輛，為緩解擁堵，三元橋由原來的3上3下六車道調(diào)整為5上5下十車道。機動車道由原先的11.5米擴展到16.4米，占用了非機動車道的面積。

由于車行道的荷載是汽車-超20級的，非機動車道的荷載是汽車-15級的，相差太大，橋面不堪負重。

“這好比一個人，原來背6袋面拎兩個口袋，現(xiàn)在變成10袋面，再拎兩個口袋。橋的功能發(fā)生了變化。”秦大航說。他口中的“口袋”，指的是非機動車道。

2002～2014年，三元橋多次體檢不合格，歷經(jīng)兩次維修，兩次搶修。 2014年的橋梁大檢，三元橋被檢測為D類橋。

依據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》，城市橋梁技術(shù)狀態(tài)分為A～E五個等級。其中A級表示完好，D級表示不合格，E級則表示危險。每年北京市路政局都會組織對C級橋跟蹤檢測，北京每年平均約有200座橋受檢。

“2014年檢測發(fā)現(xiàn)，主梁及橋面板損壞非常嚴重，我們決定對該橋大修改造，以徹底消除安全隱患，同時完善和提高其使用功能。”北京市交通委路政局副局長侯小明告訴《瞭望東方周刊》。

原橋加固還是整體置換？

三元橋大修勢在必行，但采取何種方案必須慎之又慎。

作為重要交通樞紐，公交、地鐵、機場快線匯聚于此，橋上25條公交線路，橋下23條公交線路，公共交通一天的運力就達到72.7萬人次，如何施工對周邊區(qū)域交通影響重大。

除了秦大航，做設計方案的北京市政總院研究公司還出動了兩位國家級設計大師——包琦偉和羅玲。羅玲是1984年三元橋的設計者。

幾位專家先是在設計院內(nèi)部討論設計方案，備選的方案很多，但“各有利弊”。

一種是“頂推”工法，在三元橋邊上組裝新梁，用千斤頂把新梁推到舊墩上。弊端是需要在橋下京順路做滑道，而且每次只能頂推幾公分，不僅需要占滿京順路，而且至少需要5天。

一種是在原有橋上“加拱”的方式解決承載力的問題。但是會破壞原有的苜蓿葉形互通式立交橋的形狀。

最終，北京市政總院研究公司將“原橋加固法”和“采取整體置換工法”上報給北京市交通委路政局。

2014年10月，由施工單位、設計單位、監(jiān)理公司等專業(yè)人士組成的專家團隊開始對項目勘察、檢驗、評估、論證、比選。討論一開始，大家就爭論得面紅耳赤。

兩個方案，支持者一半對一半。不同的方式有不同的好處。有橋梁專家覺得：“每年北京修七八座橋，大部分還是采取常規(guī)施工方法。節(jié)省造價、難度較低，也有技術(shù)儲備，相對來說更為穩(wěn)妥。”

如果采用“整體置換工法”，如果舊梁承受不了荷載，拆舊過程中也會出現(xiàn)很多問題。

“吵架”出真知

在秦大航的回憶中，彼時專家們的意見均直面問題，直接且具體。

有專家稱，云南昆明和湖南株洲都曾發(fā)生過拆橋死傷事故，把舊梁吊起后，會不會在運送過程中出現(xiàn)問題？舊梁體中跨重達1600噸，新梁體1300噸，舊梁如何馱走，新梁如何馱入？墩和梁完全在一起，是否將墩一起換掉，還是將墩和橋先割開？如果馱不走，就地拆解，工期能不能滿足要求？原地拆解如何保證每塊梁拆掉后不影響梁體整體結(jié)構(gòu)？

2015 年11 月13 日晚11 點，三元橋施工現(xiàn)場

然而，荷載試驗時發(fā)現(xiàn)三元橋下落變形比設計曲線大了30%。“橋的使用功能確實需要整體提升，如今的車流量，已經(jīng)是三元橋建成時最高限通車量的兩到三倍，如果這次只是加固，幾年后，可能還得大修，這不是個一勞永逸的解決方式。”秦大航說。

“整體置換工法”最大的好處就是快，新梁拼接在東北方，舊橋改造在西南方，不會影響三環(huán)路和橋下京順路的交通，節(jié)省的是難以估量的社會成本。

三元橋改造施工方項目總工程師盧九章為本刊記者舉了一個例子。他說，三元橋日均車流量20.6萬輛，假設按照傳統(tǒng)方式改造的話，會平均造成一輛車擁堵20分鐘，每車每小時耗油5升，油價按每升6元來算，那么，每天因為堵車就會造成200萬元的耗油損失。

“擁堵兩個月就得耗費1.2億元。”盧九章對《瞭望東方周刊》說。

看上去“整體置換工法”在工期優(yōu)化后增加了10%的造價，但在巨大的社會成本面前，這種造價顯得微不足道。

那時候天天加班開會。“我沖你嚷嚷，你沖我嚷嚷，吵得一塌糊涂。我們專家開會簡直就是吵架。”秦大航笑著回憶，“但是這些人都是多年合作的關(guān)系，沒問題的。畢竟是頭一次做這個，沒有可借鑒的，都是吵出來的。”

一個個疑惑解答后，共識越來越強。2015年5月，方案最終敲定：上部結(jié)構(gòu)采用整體更換鋼箱梁箱、下部結(jié)構(gòu)采用鋼板加固V型墩，徹底消除橋梁各種病害，全面提升橋梁承載能力，同時解決超負荷運行狀況，抗震等級也將達到現(xiàn)行規(guī)范要求，適應新的5上5下道路通行需求。

“都是學術(shù)討論，全部就事論事。整體工法有它的優(yōu)勢，算社會大賬，這個錢是不虧的。”盧九章說。

馱梁車是關(guān)鍵設備

最早采用這種“整體置換工法”修繕的橋梁，要追溯到2011年的北京市昌平區(qū)西關(guān)環(huán)島。

在盧九章看來，同為西關(guān)環(huán)島大修的項目總工，二者的區(qū)別是：西關(guān)環(huán)島是郊區(qū)的公路橋，三元橋是城區(qū)的市政橋。

三元橋此次“換新”的意義在于，它是“國內(nèi)首次在城區(qū)重要交通節(jié)點應用此項技術(shù)”，而且僅僅花了43小時。而西關(guān)環(huán)島的兩座橋則斷了16次，每次斷7個小時，總共斷了112小時。

秦大航也是西關(guān)環(huán)島大修工程的設計者之一。西關(guān)環(huán)島設計方案前，他途經(jīng)河北，偶遇大型運梁車在運輸高鐵的新橋橋梁，頓時開竅，“如果把這個車加上個頂起來的設備，不就可以在西關(guān)環(huán)島使用嗎？”

僅僅9個月，千噸級馱運架一體機便集成成功，正是這個關(guān)鍵設備，為西關(guān)環(huán)島和日后的三元橋大修采取“整體置換工法”打下了基礎(chǔ)。

然而三元橋大修項目研討會中，很多專家又對馱梁車性能產(chǎn)生了懷疑。

舊梁中跨1600噸，馱梁車上6個千斤頂把梁體頂起時，一個頂壞了導致梁體受力不均怎么辦？

如何監(jiān)控頂力是否達到最大限度？

兩輛馱梁車行走時如何達到同步？

遇到凹凸路面怎樣保證輪胎上的車架子平直？

怎樣確保全天候作業(yè)？

三元橋橋底有72個支座，一個不準導致相對關(guān)系不對，就會導致梁的位置出現(xiàn)問題，怎樣實現(xiàn)定位精準？

一個個問題，一個個質(zhì)疑，必須直面。“這些都是細節(jié)，必須全部想清楚。”秦大航說。

專家們又是吵成一團。吵架之后是反復的實驗、驗證。在三元橋附近搭建的舊梁運送場地，馱梁車來來回回反復試驗了無數(shù)次。

最終，所有問題都順利解決。以精準定位為例，西關(guān)環(huán)島時期，馱梁車是完全人為控制。三元橋的馱梁車卻采用了GPS、北斗雙重定位系統(tǒng)和激光巡跡技術(shù)進行精定位。

“雖然人為控制也能達到一定精度，但會浪費時間。”秦大航說。事后有關(guān)人員統(tǒng)計，三元橋新橋的落梁軸線誤差被控制在8毫米以內(nèi)。

侯小明介紹，為了保證項目實施萬無一失，“每個馱梁車還安裝了兩個動力系統(tǒng)，壞了一個另一個還可以用;每個動力系統(tǒng)掛了4個液壓系統(tǒng)，壞了仨也有一個能使。”

“必須有全天候保障，要么別干，要干，必須成功。如果馱梁車拖著上千噸的梁走到一半壞了，就是事故了。”他說。

三元橋施工前全貌鳥瞰

啟動緊急預案

“干工程的都知道，即使再精心的準備、再周密的計劃，依然有可能發(fā)生不可預見的因素。很不幸，我們那天晚上啟動了預案。”盧九章說。

專家組一開始希望55小時，分3個晚上完成。由于每個步驟都能夠細化到分鐘和時段，后期在把空檔水分刨一些出去后給自己定了24小時的目標。越快完成，越早通車，老百姓也越能得到更多實惠。

2015年11月13日周五晚11點，三元橋上部結(jié)構(gòu)置換工作正式開始。“就像上戰(zhàn)場一樣，容不得計算時間，就得埋頭想怎么把這事做好做順當。一切如預想中順利，凌晨4點，當舊梁馱運頂升時，問題來了。”侯小明說。

“整體性嚴重不足，情況比想象中更糟，如果整體馱運，很有可能因為受力不足造成梁體摔落。每片梁體都上百噸，掉落后橫亙在路中間根本無法處理。”

此時的備選方案是：把舊橋中跨用繩鋸鋸開，切割成27小塊拖走，整體施工時間將因此大大延長。

如果不在原地切割，整體馱走后真若發(fā)生事故，“別說下周一，幾個月都不一定能完成。”秦大航說。

當時也有專家并不甘心，覺得想個招還能馱走，實現(xiàn)盡快通車。因為原地作業(yè)也有在狹窄空間作業(yè)的風險。橋墩內(nèi)部空間狹窄，大型設備、重型構(gòu)件和好幾百號工人一起進入作業(yè)，“最大的問題是，這個過程中，會不會流血？”

凌晨4點，專家們又“吵”上了。項目指揮部燈火通明、煙霧彌漫。75歲的橋梁原設計者羅玲和74歲的北工大教授高征銓全部親臨現(xiàn)場，5個小時后，專家們達成一致意見：切割舊梁、原地拆解。

秦大航直言，當時作這個決定是非常艱難的，因為已經(jīng)對外說出去了24小時完成，當天的新橋馱入加橋面工程9個小時就完成了，“如果一切順利，舊梁原本兩個小時就能拆完馱出，24小時之內(nèi)肯定沒問題。”

一旦拿定了主意，之前的不同意見者馬上投入新一輪戰(zhàn)斗，他們嚴格實施這一決策，不再猶疑。

盧九章回憶，當天有900個工人分批待命，一批人進入作業(yè)后，馬上撤出，下一批繼續(xù)進入，最高峰時期投入600個工人，施工組織沒有出現(xiàn)任何問題。

未來將有更多的橋梁采用這一技術(shù)

“后來評估，這個選擇是正確的。”侯小明說。

和很多專家一樣，現(xiàn)場工作的侯小明兩天三夜沒有合眼。他們至今仍然感到有些遺憾，因為“拖延了點時間”。

不過，盧九章表示，三元橋大修工程的結(jié)束是一個新的里程碑。交通擁堵已經(jīng)是大城市的通病，很多地方因為擁堵不敢擅自改造，“未來將有更多的橋梁采用這一技術(shù)解決問題”。

在秦大航看來，是否采用這一技術(shù)，最關(guān)鍵的是看橋梁適用性。一個橋梁好不好，技術(shù)是否先進并不是第一位的，是否能在社會成本最低的情況下達到最優(yōu)才是最關(guān)鍵的，“以后北京的橋梁是否能采取這種工法，還得具體情況具體分析。”

工程完成后，無論是侯小明代表的政府部門、秦大航代表的設計方、還是盧九章代表的施工方，他們目前最重要的工作就是對本次大修工程進行系統(tǒng)的總結(jié)。

秦大航說，每個專家的方案都帶有個人的色彩，怎么把每一個人的東西變成一個大家的共識，則需要一個標準或技術(shù)指南。“三元橋大修的合理化建議就有48條，每一條都需要‘吵兩三回才能達成一致。等形成了一套技術(shù)規(guī)范，以后的每一步就有章可查，就不必要吵架了。”

問及下次工程還吵怎么辦？“吵唄”，秦大航雙眼一瞪，“都是為了工程，我不怕吵！”