事故經(jīng)過

　　堤溪沱江大橋工程是鳳大公路工程的一部分(編者注：相關(guān)勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位和監(jiān)理單位情況在本刊2007年第11期已有介紹，本文不再重述)，大橋全長328.45m，橋面寬13m，橋型為4孔65m跨徑等截面懸鏈線空腹式無鉸拱橋，大橋橋墩高達(dá)33m，為連拱石拱橋。這個(gè)橋型對工程材料、施工工藝的要求很高，砌筑人員必須具備熟練的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。

　　堤溪沱江大橋于2004年3月12日開工，計(jì)劃工期16個(gè)月。由于征地拆遷阻工和基礎(chǔ)處理等原因，工程未按時(shí)完工，直到2006年底才完成大橋墩、臺的砌筑。2007年4月底完成主拱圈支架的搭設(shè)。2007年5月5日，施工單位開始連續(xù)砌筑大橋主拱圈及橫墻、腹拱等拱上建筑。2007年7月9日，開始拆卸主拱圈支架。事故發(fā)生時(shí)，大橋腹拱圈、側(cè)墻的砌筑及拱上填料已基本完工，拆架工作接近尾聲，計(jì)劃于2007年8月底完成大橋建設(shè)所有工程，9月20日竣工通車，為湘西自治州50周年慶典獻(xiàn)禮。

　　在橋梁施工中，隨著拱上荷載的不斷增加，1號孔主拱圈受力最大的多個(gè)斷面達(dá)到或接近極限強(qiáng)度，出現(xiàn)了開裂、掉渣，接著落下石塊。在最先被完全破壞的0號橋臺側(cè)2號腹拱下方，主拱斷面裂縫張大下沉，下沉量最大的斷面右側(cè)拱段(靠1號墩側(cè))帶著2號橫墻向0號臺側(cè)傾倒，通過2號腹拱擠壓1號腹拱。1號腹拱為三鉸拱，因其承受擠壓能力最低而迅速破壞下塌。受連拱效應(yīng)影響，整個(gè)大橋迅速向0號臺方向垮塌。事故原因

　　事故調(diào)查組通過現(xiàn)場取證、材料查閱、軟件模擬等手段，匯集各方數(shù)據(jù)資料，認(rèn)定了事故發(fā)生的直接原因和間接原因。

　　一、直接原因

　　事故調(diào)查組對堤溪沱江大橋進(jìn)行了原設(shè)計(jì)和坍塌階段結(jié)構(gòu)平行檢算，結(jié)果表明，原設(shè)計(jì)的主拱圈和橋墩其強(qiáng)度和剛度能滿足規(guī)范要求，原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)尺寸、選用材料較為合理，設(shè)計(jì)的施工工序基本可行，但營運(yùn)期間拱圈安全儲備偏低。多種綜合地質(zhì)勘察表明，堤溪沱江大橋橋墩、橋臺未見位移發(fā)生，導(dǎo)致大橋坍塌的直接原因是：主拱圈砌筑材料未達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，上部構(gòu)造施工工序不合理，主拱圈砌筑質(zhì)量差，拱圈砌體的整體性和強(qiáng)度降低。隨著拱上施工荷載的不斷增加，造成1號孔主拱圈最薄弱部位強(qiáng)度達(dá)到破壞極限而坍塌，受連拱效應(yīng)影響，整個(gè)大橋迅速坍塌。

　　1.主拱圈砌筑材料不能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求

　　主拱圈從其設(shè)計(jì)和規(guī)范要求來說，一是未按照“60號塊石、形狀大致方正”的設(shè)計(jì)要求控制拱石規(guī)格，實(shí)際施工時(shí)多采用重50～200kg、且未經(jīng)加工的毛石，坍塌殘留拱圈斷面呈現(xiàn)較多片石。二是主拱圈砌體未完全按“20號小石子混凝土砌筑60號塊石”的要求施工，部分砌體采用了水泥砂漿。主拱圈大部分砌體小石子混凝土強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)規(guī)范要求值，其中1號孔1～2號橫墻之間主拱圈砌體小石子混凝土的實(shí)測抗壓強(qiáng)度尤低。特別是在0號臺拱腳處小石子混凝土平均強(qiáng)度不足5MPa，與設(shè)計(jì)指定20號小石子混凝土強(qiáng)度相差甚遠(yuǎn)。三是機(jī)制砂含泥量較高，最大值達(dá)16.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過不大于5%的要求。碎石含泥量為2.6%，超過不大于2%的標(biāo)準(zhǔn)。四是采用的普通硅酸鹽水泥(等級32.5)不合格，燒失量在5.22%～5.98%之間，不能滿足不大于5%的標(biāo)準(zhǔn)要求。主拱圈施工實(shí)際情況與規(guī)范要求的差異情況見表1。

　　2.砌筑工藝不符合規(guī)范規(guī)定

　　砌筑工藝一是設(shè)計(jì)要求主拱圈砌筑程序?yàn)椤岸h(huán)、三帶、六段”(編者注：砌筑拱圈時(shí)，應(yīng)根據(jù)拱圈跨徑、矢高、厚度及拱架的情況，設(shè)計(jì)拱圈砌筑程序。對于跨徑≥25m的拱圈，一般采用分段砌筑或分環(huán)、分帶、分段相結(jié)合的方法砌筑)，而實(shí)際施工更改為“三環(huán)、五帶、六段”，按“田”字形或分割為更多條塊的方式無序砌筑，導(dǎo)致砌體整體性差。二是主拱圈、橫墻、腹拱、側(cè)墻連續(xù)施工，并在主拱圈未完全達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度即進(jìn)行落架施工作業(yè)，造成砌體缺乏最低要求的養(yǎng)護(hù)期，拱圈提前承受拱上荷載，降低了砌體的整體性和強(qiáng)度。三是拱圈砌體強(qiáng)度尚在發(fā)展中，彈性模量較低，腹拱側(cè)墻及填料等加載不均衡、不對稱，導(dǎo)致拱圈變形及受力不勻。四是各環(huán)在不同溫度無序合攏，造成拱圈內(nèi)產(chǎn)生附加的永存的溫度應(yīng)力，削弱了拱圈強(qiáng)度。

　　3.拱圈砌筑質(zhì)量差

　　砌縫寬度極不均勻，最大處超過10cm(設(shè)計(jì)要求不大于5cm)。部分砌筑不密實(shí)，未進(jìn)行分層振搗。砌體存在空洞(大的空洞直徑超過15cm)，下雨或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)時(shí)橋下漏水現(xiàn)象較普遍。主拱圈施工不符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求的達(dá)13項(xiàng)，其中0號臺拱腳處大約4m多寬范圍內(nèi)的砌體質(zhì)量最差。