對武漢長江大橋被船撞76次事故的反思
2014-07-17
1. 前言
1957年武漢長江大橋通車，到2007年50周年時統(tǒng)計，已被船撞75次，平均每年1.5次。隔了4年后的2011年6月6日早晨6時50分許，又被“分節(jié)油63006”號長航空載油駁在下行通過主航道橋孔時，正面撞上七號橋墩墩身。交通（含公路、鐵路）未中斷。而船體頭部向上裂開一個大口子，所幸油船上的貨油，在岳陽市已卸載，否則油料泄漏將對長江造成污染，對環(huán)境造成嚴重影響[1]。
迄今統(tǒng)計，長江上已建和在建的大橋有65座[8、9]，被船撞的總次數(shù)不下百起之多，而武漢大橋被撞的次數(shù)最多，作為曾參加武漢、南京、枝城、九江四座長江大橋建設(shè)的老兵，吾曾親眼目睹幾次船撞橋事故的悲劇，雖然橋體未受到嚴重損壞，而船毀、沉沒、人亡、物失等毀滅性災難的憾事，卻歷歷在目久久不能忘懷，心中產(chǎn)生實在難以壓抑的痛苦，對受難受損的人員深為同情。看來，今后還會發(fā)生類似事件，怎么辦？“身退未敢忘憂國”反思一下，究竟問題出在哪里？今后如何解決？與專門研究船撞橋問題的同志共同探討，提出如下幾點觀點和建議，請決策部門參考和研究解決。
2. 武漢長江大橋為什么會被撞76次？（有資料記載）
按理說，船舶通過橋孔，一般均由航道部門設(shè)置的航標或配有聲、光、電等警示設(shè)施，尤其是當大型船舶通過時，還特別規(guī)定需要通報給當?shù)氐暮降拦芾聿块T，在他們派出的領(lǐng)航船先導引航下通過，不應發(fā)生撞橋的惡性事故。而且在通航凈高及凈寬上，據(jù)筆者所知，武漢大橋在設(shè)計上都是根據(jù)交通部水運司下達的通航要求規(guī)定的凈高和凈寬標準反復幾次確定的。武漢長江大橋地處長江中游，屬Ⅱ級航運標準，凈寬要求在上、下水航道分開時，為2×105米。水中橋墩有8座，主航道在通航水位時，按原來的通航規(guī)定可通航3000噸江輪是沒有問題的。然而這8座橋墩卻都被船撞碰過，較嚴重的就有5次。看來航道中的橋墩不論怎樣布置，由于不可預見的因素增多，還不能絕對避免橋梁遭受船舶的碰撞。且隨著各種類型船舶和船隊的航行速度和尺寸的顯著增大、船舶的數(shù)量越來越多和船速越來越快，船撞橋事故相應也有所增加，并已成為一個影響社會和諧的尖銳問題。船撞橋發(fā)生的事故，應從主、客觀的因素來分析其成因，它既有偶然性，也有它的必然性，但不存在主觀故意性。
主觀上的原因：
?。?）駕駛?cè)藛T的駕駛技術(shù)不高，尤其有些未受過正規(guī)訓練、未取得駕駛執(zhí)照的個別值班員，在遇到險情時，應變能力就差，從而增加了碰撞橋墩的幾率。
?。?）船隊超載、超寬、超長，頂推的拖輪馬力不足，加上拖輪與駁船之間的配合不默契，遇到上水過橋孔，航行速度接近橋孔處的急流速度時，船隊往往容易失控而極易撞上橋墩；
（3）違章作業(yè)，在開航前，對航道孔的凈空高度不了解，未將輪船桅桿或吊船扒干按橋孔要求放低，而撞上橋梁的下弦桿。
凡此種種，不一而足，這些都是船方主觀造成事故的原因。但不存在故意性，而且屬于偶然性質(zhì)。
客觀上的原因：
船舶在航行時，通過橋孔前后的地段與通過橋孔時的風速、風向、流速、流向、水位都有差別，尤其在墩身附近的涌流、漩流、漩渦，臨時出現(xiàn)各種不確定因素的影響，即使對有經(jīng)驗的駕駛?cè)藛T也難以及時掌握其規(guī)律而往往失控撞上橋墩。這是環(huán)境因素造成的必然性的事故，所以也不存在故意性質(zhì)。
我們反思一下，如果橋孔航道的凈空高度、凈寬度有足夠大，甚至在航道的河流中不設(shè)置橋墩，也就不會有船撞橋的災難事故發(fā)生，故在當今學習和落實“以人為本”為核心的科學發(fā)展觀時，必須采取統(tǒng)籌兼顧兩全之策來解決當今世界中彼此共存的難題。這個兩全之策，既要保證橋梁安全運營，也要確保大量減少船撞橋事故，并即使在船撞橋事故發(fā)生后，兩者都不受損壞的措施?！吨袊F路橋梁史》在1987年就指出[2]，“如果考慮船舶發(fā)展遠景，盡力避免橋梁直接遭受船舶的碰撞，還需提供可靠的防撞系統(tǒng)和固定式或漂浮式緩沖系統(tǒng)裝置。……這種裝置，除具有吸收撞擊的動能外，還有調(diào)整改變船舶的偏航方向和撞擊速度的作用，使船舶逐漸減速并在碰撞橋墩之前停下來，避免直接碰撞橋墩”。
3. 為什么武漢長江大橋被幾次嚴重的船撞后仍能屹立不動？
武漢大橋是上世紀50年代修建的橋梁，據(jù)筆者記憶，8個橋墩中，其中有重力型實體素混凝土墩身，也有薄壁孔心的鋼筋混凝土墩身，重力型實體墩身僅用15MPa（C15）級混凝土澆注而成；薄壁孔心的鋼筋混凝土墩身也只用20 MPa（C20）級混凝土澆注而成。前者在分段澆注時，僅在施工縫的墩身邊緣插有少量的帶有彎鉤的豎向短鋼筋，用量也不多。設(shè)計時，考慮船舶的碰撞力為：縱向150噸力，橫向300噸力。（碰撞力作用于最不利的高通航水位+28.0米以上1米。）這幾個數(shù)據(jù)對現(xiàn)在的橋梁設(shè)計人員來講是難以置信的，也是不敢接受作為設(shè)計資料依據(jù)的。而為什么我們現(xiàn)在采用高標號混凝土設(shè)計的橋墩，卻被噸位小得多的船舶一碰撞就垮塌了呢？甚至有的橋梁在澆注混凝土時也垮塌呢？分析起來，原因很多：有設(shè)計理念上的問題；有建設(shè)體制上的問題；有施工單位層層分包的壓價問題；有在材料上偷工減料、以次充好、施工組織混亂的問題；有管理機制上的問題；以及監(jiān)理不到位的問題……等。但筆者認為最根本的問題是“認真”二字是否貫徹執(zhí)行的問題。
武漢大橋、南京大橋的墩身在澆混凝土時，施工工藝特縝密嚴格，材料的級配、質(zhì)量都有專職技術(shù)人員把關(guān)和檢查，粗骨料的石子、砂子都經(jīng)過篩選和清洗，攪拌時也很少有各種添加劑，級配計量每盤誤差很小，都經(jīng)過磅秤過磅，試驗人員層層把關(guān)且有專人檢查，水灰比一般控制在0.35～0.45之間。攪拌機一般均設(shè)在墩旁的駁船上，攪拌時間不差分秒，從攪拌機出料到吊斗，由水上吊機吊至澆注點的平臺上，通過減速漏斗投放混凝土料時，減速漏斗底部至混凝土的澆筑面的高度不大于40cm，每層澆注厚度在墩身模板上都作有記號，一般控制在30～40cm之內(nèi)，隨澆隨震搗，震搗時間和震搗的點位密度均經(jīng)過試驗后有嚴格的規(guī)定，這樣既保證了不漏震，也保證不過震，也就保證了澆注的混凝土結(jié)構(gòu)既沒有離析的問題，同時也確保了混凝土的密實度，澆注到位后，根據(jù)當時的氣候狀況及時養(yǎng)護，保證混凝土體內(nèi)外的溫差控制在100C以內(nèi)，在規(guī)定時間拆模后，很少發(fā)現(xiàn)有蜂窩、麻面甚至孔洞的問題。每道工序看起來都很簡單，但真正在每個環(huán)節(jié)上嚴格認真按工藝要求一絲不茍去執(zhí)行，不出一點疏漏，實屬不易，然而這個問題恰恰是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵所在！“大道至簡。簡而不凡”即此理也！
而今我們采用的高標號商品混凝土較多，雖然混凝土標號較高，一般都在C30級以上，但生產(chǎn)混凝土過程的監(jiān)管工作就較松散，加上路上的運輸距離較長，失水量較多，攪拌車到達工地后，卸料時坦落度難以保證，有時在泵送過程就會發(fā)生阻塞的問題，司機就加水予以稀釋，這樣混凝土質(zhì)量就很難保證：澆注時的下料高度從布料管底到澆注面往往在1米以上，堆成小山一樣，然后由混凝土工用震動棒攤平就完事。根本沒有按上述嚴格澆筑層高度和定點震搗的規(guī)范辦事，拆模以后發(fā)現(xiàn)的蜂窩麻面甚至孔洞并不鮮見，凡此種種弊端不能不令筆者記起在一次《橋梁》雜志年會上一位專家說的：“現(xiàn)在大橋建設(shè)的費用越來越高，而工程質(zhì)量卻越來越差……”一語中的，在這種情況下，現(xiàn)在高投資100年壽命期的橋梁，常常在驗收時評為“優(yōu)良工程”，卻往往不到10年就成危橋的有之，正在施工中的橋梁垮塌者有之，“豆腐渣”的橋梁有之……。另外，有的地方干部，為了“政績工程”加上“肥水不外流”的急功近利的做法。把招投標流于形式，將建設(shè)方、監(jiān)理方、施工總包加分包、材料采購均一把抓，濫用“一錘定音”，特權(quán)凌人，無互相制約的監(jiān)管機構(gòu)，下面看上面的臉色辦事，要不出工程安全的質(zhì)量事故，那才是奇怪的事！難怪在網(wǎng)上有人提出“四年前2007年一起小船撞垮大橋的事故”記憶猶新，而有關(guān)方面給出的結(jié)論是“設(shè)計與質(zhì)量都不存在問題”是“運沙船走錯航道，撞到防撞能力只有40噸的非航道孔橋墩所致”。一座如此重要的橋梁，被噸位不大的船一撞就垮，不論出自什么原因，都讓人覺得有點不靠譜，也很難讓公眾相信橋梁質(zhì)量沒有問題。有統(tǒng)計，從1999年至今短短的10多年里，全國發(fā)生的較大橋梁垮塌事故就有30多起。最具諷刺意味的是同在長江之上，斥資11億元的武漢長江三橋——白沙洲大橋建成11年以來，已經(jīng)進行了20多次維修！同地同橋不同命，讓人嘆息。與54年前建成的武漢長江大橋相比，現(xiàn)代的橋梁建設(shè)，無論是技術(shù)、裝備、資金、材料……遠非昔日可比，為什么橋梁的質(zhì)量沒有水漲船高，反而出現(xiàn)倒掛？難道還不令人去深深反思其中的病根嗎？
4. 橋梁在防撞設(shè)計上的理念
船與橋是矛盾對立面的兩個主體，如何將這兩個主體存在的矛盾，變成對立的統(tǒng)一，是交通運輸部門決策者必須考慮的問題，這就需要從雙方溝通各自利益來公正的提出解決問題的途徑，不能有“我是老大，就得聽我的”唯我獨尊的態(tài)度和處事方式。對設(shè)計人員而言，就應義無反顧地向建設(shè)方提出自己的嚴正立場和觀點。要“不唯上、不唯書”，要“求真務實。”使我們設(shè)計文件上的一線、一字對歷史、對子孫后代、對工程的安全和質(zhì)量負責，這也是設(shè)計人員職業(yè)道德的責任所在。
船撞橋的問題也是當今世界上屢發(fā)的難題[6、7]，根據(jù)我國防災委員會提出的防災、少災、減災的國策，對有通航要求河流上的橋梁，在設(shè)計時必須把這個問題列入議事日程。“關(guān)懷民生不是一句空話，必須事先要了解民生繼而要求改善民生”。船撞橋的問題事關(guān)國計民生的大事不能等閑視之。故提出下面一些關(guān)于橋梁在防撞設(shè)計問題上的措施和觀點。
5. 采取什么樣的措施來防止船撞橋的惡性事故發(fā)生？
?。?）應遵守“橋梁軸線的法線方向與水流主流流向一致，必須斜交時，其偏角不超過50，若超過50，應加大凈寬”。（JTJ311-97）的規(guī)定。其實如長江黃石公路橋選址在黃石水道915公里急彎處，選址時已有多位評議人指出與標準規(guī)定相違背。橋型又選了密墩窄垮的混凝土剛構(gòu)橋，在1993-04-16至1993-09-11建設(shè)期間5個月內(nèi)，便撞船15次，1998-09-02又撞散一駁船隊。
?。?）這項要求也載明于TB10002-1-99鐵道橋涵設(shè)計基本規(guī)范中：3.1.7“通航河流上橋址中線應予航線正交。”此外JTG D60-2009：《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》2.1.3中，有“橋孔布置和凈空應滿足通航標準”（3.2.5）的規(guī)定；作用于橋墩上的流水壓力與船撞力疊加的規(guī)定（4.3.8）；橋墩有強烈流水作用應作成流線型的規(guī)定（4.3.9）；橋墩位于通航河流應考慮船舶撞擊的規(guī)定（4.4.2）等5項[4]，可以說這些都是必要條件，凡是沒有符合規(guī)范精神的設(shè)計，應該在施工前進行修改。
?。?）防止船撞橋墩的主要辦法是加大通航凈寬。舉3個實例：
例1，長江黃石公路橋，1995年10月建成，水中設(shè)6個墩（其中4個為雙薄壁墩）將江河道分為7格，主航道寬約為220m，建設(shè)期和建成后發(fā)生多起撞船事故。投運不到15年已在上游960m處另建新橋，新建的鄂東大橋采用一跨過江的橋型，跨度為926m。已于2010-09-08建成通車；
例2，重慶長江石板坡橋，因交通繁忙建設(shè)復線橋與原橋平行，中線相距25m，但兩主跨（156m和174m）之間不宜平行再加設(shè)新墩，故復線新橋兩主跨合為一跨（330m），由兩邊混凝土剛性T型梁與中間108m鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合成330m跨；
例3，廣東九江公路橋，水中引橋的23號墩被撞斷。塌下50m跨4孔，約200m，修復時在24號墩處新建兩側(cè)各100m的獨塔斜拉橋，取消了23號和25號橋墩，塔兩側(cè)跨度由50m變?yōu)?00m，塔墩的水平防撞力也比原來的墩提高了。
這個加大通航凈寬的辦法對預防船撞橋墩是很有效的，加大通航凈寬不但是撞了橋之后的補救辦法，而首先應該在選擇橋位、選定橋型時考慮之。
?。?）將盡量多的水面還給航道。充分地減少船橋相撞的措施，除了必須符合規(guī)范之外，還有充分避免船橋相撞惡性事故的原則性的、更高的要求：橋梁跨越航道時最好航道中無墩，一跨過江，如因經(jīng)濟及技術(shù)原因而做不到，則可采用“長跨少墩”，墩少了每個墩也就會大一些、強一些。例如希臘安特里翁海峽大橋，四塔五跨過海峽，2252m（286+3×560+286）；法國米勞大橋七塔八跨過山谷，2460m（204+6×560+204）；浙江嘉紹大橋八塔九跨越過錢塘江口，2680m（70+200+5×428+200+70）。都是長跨少墩，將盡量多的水面還給航道。
?。?）兩類防撞裝置（或設(shè)施）[3]。采用了上述3種措施之后，仍有萬一撞上橋墩的可能性，
例如偏航船舶撞上航道邊上的橋墩，船愈來愈大需要核算萬一撞上時橋墩是否經(jīng)受得住。此外還應該保護船和環(huán)境。因此需要防撞裝置。防撞裝置按其保護功能分為兩大類：第一類僅保護橋的：如人工島、防撞墩、鋼圍柵等；第二類既保護橋又保護保護船和環(huán)境的?，F(xiàn)在我國新發(fā)展了一種高耗能柔性防撞裝置，其目標是希望保護橋的同時也保護船和環(huán)境。
一般在建橋的同時就建立航標、燈標和警示牌等，新建大橋有雷達監(jiān)視（傳到中心控制室）并有“甚高頻”電話建立“船-橋聯(lián)系”，有的橋針對霧天設(shè)置多個黃燈……這些都是主動地（導航的）防撞裝置。此外為了防御萬一船撞上橋，在水淺和有礁石的地方，因地制宜地利用礁石、淺灘設(shè)置間接式被動防撞裝置，如人工島、防撞墩等。為了進一步在保護橋的同時保護船和環(huán)境，在人工島和防撞墩的外側(cè)可裝柔性裝置。在水比較深或水位變化比較大的地方，則安裝浮式高耗能柔性防撞裝置。
防撞裝置從剛性（鋼柵、人工島、圍堰等），彈性（鋼柱、鋼板樁結(jié)構(gòu)，橡膠墊等），彈-塑性（大變形的鋼結(jié)構(gòu)、新研制的塑料墊等）進一步發(fā)展到粘滯性耗能元件。它和精心設(shè)計精心制造的鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，可以達到撥轉(zhuǎn)船頭，減少船舶與防撞裝置交換的能量，起到”四兩撥千斤”的作用，減少傳到橋墩上的力，其降低幅度可達到50%或更多。這過程通常引入數(shù)值計算，并可在不同階段用實驗驗證。
6. 技術(shù)決策和事故處理上的幾點思考[5]
（1）及早考慮，反復協(xié)商。鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范的規(guī)定比較原則性，它給出了一個船只和排筏撞擊力的公式，橋梁設(shè)計人按此公式進行計算，橋應該在這個力作用下不壞。其他安保措施由設(shè)計人按技術(shù)政策自行考慮。但鐵路規(guī)范中有一句非常有用的話：“3.2.6通航與流筏的橋孔，其橋下凈空和設(shè)計航行水位均應與航道及筏運部門協(xié)商確定”。
由于在實踐中航運部門會對橋梁的方案或初步設(shè)計提出修改意見，以致橋梁方案或初步設(shè)計反工，乃流傳一種說法——“一票否決”。實際上就是要求及早考慮，反復協(xié)商。按鐵路規(guī)范這句話執(zhí)行，橋梁通航效果比較好，其原則就是將盡量多的水面留給航道。
?。?）很難決定肇事人。2007-06-15廣東九江公路橋塌橋事故由廣州市海珠區(qū)法院審理，雙方互相成為原告和被告，現(xiàn)在結(jié)果是中止審理。航道是船舶在水域中航行而形成的，從獨木舟開始已有幾千年，橫過航道先有渡船（互相避讓）。橋是后來出現(xiàn)的，現(xiàn)存的石橋只有一千多年至幾百年，老的鋼橋有一百多年，混凝土橋大多只有50～60年。水中本無墩，橋墩是新設(shè)的礙航物。船橋相撞的主要原因是多了橋墩或橋墩的位置沒有擺好。
（3）誰應該舉證。民事訴訟的舉證原則是誰主張誰舉證。例如橋方說：船將橋撞塌了，那就應該由主張人將船撈起來，根據(jù)痕跡學檢查結(jié)果，得出船橋撞擊的位置和撞陷深度與寬度，求出船撞力（現(xiàn)在的辦法是利用船體結(jié)構(gòu)圖與橋墩圖建模，進行數(shù)值計算），若船撞力大于橋的規(guī)范值，橋的設(shè)計人可免責。還有規(guī)范修訂不及時，規(guī)范給出的船撞力不實，……等事情待處理）；船方若說橋壓沉船，也要由他將船撈起來，根據(jù)痕跡學檢查，看橋是不是從上而下地壓下來，才能讓橋方賠償。
沒有這些檢查，肇事責任不清，怎樣理賠呢?如果因霧、因警示裝置缺損、主動防撞裝置失靈或因船舶機械故障、因海員疾病等，應該按照橋方和船方分別投保的險種，由各個保險公司分別理賠。
7. 結(jié)語
我國自改革開放以來，經(jīng)濟建設(shè)獲得了高速、穩(wěn)步和健康的發(fā)展，為落實科學發(fā)展觀，建立“以人為本”為核心的和諧社會奠定了強大的經(jīng)濟基礎(chǔ)。所以當國家出了像汶川大地震這樣的災難時，“一方有難，八方支援”，三年的救災恢復時期，只用兩年就完成了。這個成就對世界是有震撼作用的，體現(xiàn)了我國社會主義制度真正優(yōu)越性所在。對橋梁建設(shè)而言，規(guī)范所稱的幾項特殊荷載（公路規(guī)范稱偶然載荷）是很難掌握的意外情況，然而恰恰是導致橋墩損壞的重要因素：如地震力，規(guī)范多指示應作動力解釋，以地震烈度為依據(jù)作為設(shè)計標準，以策安全。船撞力則要依據(jù)船舶撞擊時的速度、船筏重量、撞擊方向、撞擊系統(tǒng)剛性……等因素來考慮計算出縱向撞擊力和橫向撞擊力，然后再設(shè)計出防撞裝置的方案，但應達到吸能、改向、緩沖、“四兩撥千斤”的作用。又如泥石流所產(chǎn)生的巨大推力，靠橋身的自身剛度和強度來抵御是困難的，只有在選線時，盡量避免作用力。所以這三種特殊載荷中，僅有船撞力是可未雨綢繆的，做好防撞設(shè)計達到防患于未然的目的。
目前我國已有這方面的設(shè)計和安裝先例，在通航河流上的新橋橋墩的設(shè)計中均作了考慮。但對已通航的老橋橋墩，如武漢大橋、南京大橋等，雖然其墩身的強度、剛度和穩(wěn)定度都是毋庸置疑的，但隨著水運事業(yè)的發(fā)展，船體愈來愈大，航運速度愈來愈快，船只數(shù)量愈來愈多，船撞橋的頻率和船撞力也必然會愈來愈大。為了防止嚴重的船撞橋惡性事故的發(fā)生，尤其防止船毀、人亡、物失，特別防止船上裝載的危險品、石油產(chǎn)品等流入河流造成的環(huán)境污染的危害，就更有對新老橋梁的通航孔及其相鄰的非通航孔的橋墩均有設(shè)置緩沖、柔性防撞裝置的必要。這是關(guān)懷民生的一件大事和實事，是一項值得決策部門深思的課題。
最后，我們具體地建議，以后跨航線的新橋在方案和初步設(shè)計評議時，都應有防船撞的部分；評議的時候最好有這方面的專業(yè)人員參加；橋梁的主管部門應對跨航線的老橋進行一次通航檢查，原先設(shè)計時如果沒有充分考慮防船撞的橋梁，應進行補充評估和防撞裝置設(shè)計。
鳴謝：本文四、五兩節(jié)，由陳國虞研究員提供資料，特表感謝。
《第二十屆全國橋梁學術(shù)會議論文集》（下冊）2012年
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