深圳灣大橋鋼纜斷裂大調查
在漆黑的夜幕之下,寧靜的海水之上,橫亙著(zhù)一座肅穆的大橋,這座橋北起深圳市南山區,南至香港元朗區,守候著(zhù)深圳灣的每一個(gè)日升月下。
每當朝陽(yáng)初升,車(chē)流開(kāi)始洶涌,車(chē)輛們飛馳而過(guò)留下殘影,無(wú)數細微的塵埃被揚起,在空中飄散起舞,最后落在披星戴月的趕路人的肩膀。
這無(wú)人知曉的起落,每日發(fā)生上萬(wàn)次,它們與大橋一同存在,又一同被行色匆匆的人們忽視。
要是有人說(shuō)起,這樣不值一提的塵埃,有一天會(huì )撼動(dòng)重橋,險些讓人喪命,一定會(huì )被當成一個(gè)荒誕滑稽的玩笑。
然而就在2019年的2月,這個(gè)玩笑真實(shí)地上演了。
離奇斷裂,尋人無(wú)果
深圳灣大橋始建于2003年,全長(cháng)達到5.5公里,分為香港段和深圳段兩段。作為香港與深圳兩大一線(xiàn)城市的連接,深圳灣大橋連接起了兩座城市的繁榮,也連接了無(wú)數在城市打拼的年輕人的夢(mèng)。
風(fēng)吹雨打,寒暑交替,它沉默的駐守在那里,就這樣平穩的度過(guò)了十二個(gè)春秋,直到2019年2月的一次例行檢查。
2019年2月15日,如同以往每一次那樣,工程師帶著(zhù)工具來(lái)到大橋處檢修??墒沁@次的結果卻不同以往,他發(fā)現位于香港段的橋內有一根鋼纜整根全部斷裂,結果一出,他迅速上報,當局立即安排人員對大橋進(jìn)行封閉,而后對斷裂鋼纜進(jìn)行抽出檢查。
為何一根鋼纜要如此興師動(dòng)眾?這還要從大橋的構造說(shuō)起。
橋梁之所以稱(chēng)為橋梁,就是說(shuō)想要建造橋,就要設有梁。高架橋的梁有槽型梁、板梁、箱梁等幾種類(lèi)型,深圳灣大橋所用的就是需要布置預應力鋼纜的單孔梯形箱梁。
箱梁的內部和外部都充斥著(zhù)多根鋼纜,每根鋼纜是由37根鋼絞線(xiàn)旋絞擰轉而成,這些鋼絞線(xiàn)都被封在灌滿(mǎn)水泥的管道里。其中內部鋼纜的作用是承受內里的載荷與重量,外部鋼纜的作用是傳遞外界風(fēng)與車(chē)流的作用力。
這次斷裂的鋼纜就是P1橋墩到P5橋墩間的外部鋼纜,全長(cháng)有280米,斷裂位置位于P5橋墩處的錨頭,斷面呈折線(xiàn)型。
所謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”,高架橋的每一根鋼纜,每一處結構都關(guān)乎著(zhù)整座橋的安危,作為一座橫跨兩所一線(xiàn)城市的跨海大橋,工程質(zhì)量一定是所有人不可輕視的,在這樣重要的一座橋上,12年這么短的時(shí)間內,竟然出現了如此的意外,眾人皆驚,當下立刻開(kāi)始了對此次事故的調查。
12年對于一座橋來(lái)說(shuō)很年輕,對于人類(lèi)來(lái)說(shuō)卻很漫長(cháng)。當局人員展開(kāi)調查之后才意識到這項工作有多難。
12年前建設深圳灣大橋的人員一部分已經(jīng)退休,更大一部分已經(jīng)流入人海不可尋。關(guān)于這座橋最重要的核心資料也就隨著(zhù)人員的散落遺失了。
沒(méi)有辦法,帶著(zhù)“傷痕”的大橋駐守在眼前,既然無(wú)法從當年資料中窺見(jiàn)真相,調查工作只能從現有情況盡可能觀(guān)測了。
沒(méi)想到,調查組仔細一觀(guān)測,竟發(fā)現更多的離奇之處。
銹蝕粉末,迷霧重重
當人們說(shuō)起斷裂,有人會(huì )想起一塊威化餅干掰開(kāi)時(shí)清脆的響聲,有人會(huì )想起口香糖向兩邊扯斷后那黏膩的觸感。
同樣是斷裂,卻多有不同,前者是在拉力達到一定值時(shí)突然發(fā)生斷裂的脆性斷裂,斷裂面往往粗糙不平但不會(huì )發(fā)生變形,后者則是隨著(zhù)拉力不斷增大而變形最終發(fā)生斷裂的延性斷裂,斷裂面呈拉伸縮小狀。
目光回到深圳灣斷裂的鋼纜上。
只見(jiàn)這根鋼纜的斷面呈傾斜狀,上下兩部分呈現鮮明的對比,在其上面部分,出現了大量的沾著(zhù)白色粉末的銹蝕情況,而下面的部分卻嶄新如初。
再細究其表面,會(huì )發(fā)現被銹包裹的每根鋼絞線(xiàn)斷裂面都有均勻縮小的痕跡,有些甚至尖銳如針,也就是建筑學(xué)術(shù)語(yǔ)里的“杯錐形”。
可以斷定,深圳灣大橋鋼纜的斷裂為延性斷裂!
得此結論,未來(lái)得及喜悅,調查員們就陷入到了更大的困惑中:
既然是延性斷裂,就排除了鋼纜材料性能不好發(fā)生脆化的原因;既然痕跡呈均勻縮小,則排除了鋼筋受力不均的原因。那么罪魁禍首就全然指向了附著(zhù)在鋼纜上的銹跡,也就是說(shuō),鋼絞線(xiàn)均勻變形最終斷裂的原因,是銹蝕。
前文提到,所有鋼絞線(xiàn)都在充滿(mǎn)水泥的管道里,所以,完全密封的情況下,怎么會(huì )出現銹跡呢?
就在一籌莫展之際,有人注意到了混在銹跡里的白色粉末,提議換個(gè)思路從粉末下手。
經(jīng)檢驗,白色粉末的成分為氫氧化鈣,是水泥水化后,水分透出表面蒸發(fā)后留下的結晶。
那么問(wèn)題又來(lái)了,按理來(lái)說(shuō),灌滿(mǎn)水泥且密封的管道,一不會(huì )有水分析出的空間,二不會(huì )有水接觸外界蒸發(fā)的條件。
又有銹跡,又有結晶,一切證據指向了一個(gè)可能性:
斷裂鋼纜的管道根本沒(méi)有填滿(mǎn)水泥且沒(méi)有形成密封!
乘勝追擊,追本溯源
為了證實(shí)這個(gè)判斷,調查員又迅速將P5橋墩處錨頭的排氣管拆下,開(kāi)展進(jìn)一步的調查。
高架橋的橋墩每個(gè)定點(diǎn)位置都會(huì )有一個(gè)固定鋼纜的結構,這個(gè)結構叫做錨頭。錨頭處會(huì )連接一根塑料管,這根管的作用就是為包裹鋼絞線(xiàn)的水泥管排氣,保證水泥管內無(wú)氣泡殘留。
施工人員進(jìn)行工作時(shí),會(huì )不斷向管內注入水泥漿,直到水泥漿從塑料管流出,則說(shuō)明管內已滿(mǎn),工作即完成。
當調查員摘出P5處塑料管后,發(fā)現原本應該存在在塑料管內的凝固水泥漿空空如也,僅有一些細細的灰塵沉積在底。
這些灰塵被送去檢驗,檢驗結果顯示灰塵的成分構成與P5錨頭處的灰塵成分構成相同,這說(shuō)明管道確實(shí)沒(méi)有填滿(mǎn)水泥也沒(méi)有完全密封。
判斷被證實(shí),隱藏在大霧中的真相露出了一點(diǎn)輪廓,所有人終于眉目輕展,開(kāi)始了下一步的逆推。
如果說(shuō)這一步的調查員們是眉目輕展,那么逆推徹底完成后,可以說(shuō)是喜上眉梢!
既然問(wèn)題出在水泥填充上,那么就要找到水泥注入的位置,再重演一遍水泥注入的過(guò)程,以求探得端倪。
已知施工人員對斷裂鋼纜注入水泥的位置是在橋墩P2與P3間,水泥注入工序如下:
第一步:對鋼絞線(xiàn)進(jìn)行基礎處理,如修剪外觀(guān)等,并安裝塑料排氣管。
第二步:用水泥密封錨頭并安裝保護帽,塑料排氣管的長(cháng)度要到保護帽的上開(kāi)口處。
第三步:以0.5Mpa的水壓向水泥管注水,檢驗密封性。
第四步:檢驗完成后,排空水分。注入水泥漿。
也就是說(shuō),12年前,施工人員完成上述工序后,在大橋的P2與P3橋墩間的低處注入了水泥漿。按照預期,水泥漿會(huì )在管道內緩緩流動(dòng),途徑P4、P5……直到全部填滿(mǎn)不留縫隙。
只是,最終結果顯然并非如此。
眼看著(zhù)真相就要浮出水面,調查員們加班加點(diǎn),緊鑼密鼓的繼續深入調查,隨折調查的推進(jìn),“涌浪效應”這個(gè)詞語(yǔ)出現在了大家面前。
致命塵埃,撼動(dòng)重橋
涌浪效應,即在氣相色譜分析時(shí),使用熱導檢測器時(shí)以氮氣等氣體做載氣時(shí)產(chǎn)生的氣流脈動(dòng)現象。
那么涌浪效應跟大橋鋼纜斷裂有什么關(guān)系呢?
原來(lái),由于12年前的施工人員是在P2與P3橋墩的低處注入水泥漿,就如同我們都知道下坡容易上坡難一樣,地球重力導致水泥漿流經(jīng)P5錨頭時(shí)遇到了上升阻力,流速逐漸開(kāi)始降低。
前方流速慢下來(lái),后面還保持原有速度,這就造成了一種沖擊,致使P5錨頭處的水泥漿與氣體不穩動(dòng)蕩,也就是與我們所說(shuō)的涌浪效應原理趨同。
一瞬的震蕩,導致處在外端的灰塵被氣旋卷進(jìn)了排氣管內,處在“浪頭”的水泥漿又重新落下,正好把灰塵和空氣包裹在中間,最終造成了管道堵塞,形成了內部的氣穴。
氣穴的存在,讓原本應沒(méi)有多余空間的水泥管多出了一個(gè)狹小的空間,也就是給了水泥管內水泥沁水的空間,而氣穴正處在卷進(jìn)外端灰塵的這一處外端,導致水泥管未完全密封。
于是,水泥沁水蒸發(fā)成白粉,與銹跡一起逐年攀附在鋼纜之上,腐蝕著(zhù)鋼纜的表面,直到鋼纜纖細如絲,終歸于斷。
一致被大家苦苦追尋的真相,就這樣在這細微之處大白了……
威脅著(zhù)5.5公里大橋的安危,牽動(dòng)著(zhù)千百人的心弦的,是幾粒塵埃。
不過(guò)是塵埃?竟然是塵埃!
一切的一切,全部被隱蔽在了漆黑的橋墩內。多年前的那個(gè)工人以熟練的動(dòng)作在橋墩處注上泥漿,而后默默觀(guān)察了一會(huì ),看到排氣管流出了水泥漿,就習以為常的開(kāi)始下一項工作。
在他的眼里,這是重復過(guò)太多再普通不過(guò)的一次灌泥工序。他永遠不會(huì )知道,在漫長(cháng)的歲月里,那根細小的管道里幾粒塵埃卷起的風(fēng)浪,那風(fēng)浪又怎樣在漫長(cháng)的歲月中緩慢變化,最終釀成了如此舉座皆驚的結果。
撥云見(jiàn)日,云開(kāi)霧散
徹底查清斷裂鋼纜的原因后,整座大橋所有的結構部位都被徹底的檢查了一遍,以確保沒(méi)有其他類(lèi)似的情況產(chǎn)生。
好在除了這一根鋼纜外,大橋的其余部分都堅固牢靠,完好如初。
因為工程上會(huì )預留出“冗余量”,提前做好會(huì )出現意外情況的準備,所以這一處斷裂未導致全面的垮塌。
而雷打不動(dòng)的定期檢查使得這一處的斷裂被及時(shí)發(fā)現,沒(méi)有造成不可預知的危險。
雙重保險就這樣形成了。
于細微處見(jiàn)乾坤,從整體處窺細節。在建筑工程領(lǐng)域里,不存在馬虎,不存在差不多,而只有精確到百分百的安全性。這是建筑工程學(xué)的嚴謹性,也是千萬(wàn)建筑人匠心精神的體現。
假如說(shuō)一座城市的橋梁是這座城無(wú)聲駐扎的脈搏,那么千萬(wàn)的建筑人就是在橋背后沉默駐守的俠,雖沒(méi)有快意恩仇,也并不英雌颯爽,但是他們的嚴謹與沉穩,給予著(zhù)人們無(wú)上的安全感。
這是建筑人的魅力所在,也是建筑學(xué)的魅力所在。
在事故解決沒(méi)過(guò)多久之后,斷裂的鋼纜被替換,大橋重新開(kāi)放,車(chē)流重新在這座沉默的橋梁上奔涌穿梭。
2020年1月1日,晨霧朦朧,百余人穿著(zhù)紅衣沿著(zhù)深圳灣大橋開(kāi)始長(cháng)跑,來(lái)自新年伊始的紅日在橋上冉冉升起,朝霞灑在大橋堅硬的柏油面上,灑在橋邊正待蘇醒的灌木上,最后被奔跑的人們披在身上,一起跨進(jìn)了新年。
2021年10月8日,臺風(fēng)天,下大雨,網(wǎng)友“豆沙”在一片瓢潑中來(lái)到了深圳灣大橋的橋頭,他的心情激動(dòng)熱烈,因為馬上就可以與他的女友“胖橘”重聚了,這是他們既上次分離后的第223天。數百天的分離令人焦灼,如今終于在大橋的見(jiàn)證下重逢。
2022年1月14日,抖音網(wǎng)紅“小蘇在鵬城”用相機錄下了一段深圳灣大橋的視頻,他說(shuō)“很多人來(lái)喜歡來(lái)深圳灣公園吹吹海風(fēng),看看對面的香港,如果來(lái)不了,我拍給你看”,于是為了響應網(wǎng)友號召,他就帶各路網(wǎng)友來(lái)了一次“云觀(guān)橋”。
視頻中天朗氣清,橋下的海波光粼粼,天水交映,一派清明。
天上,人間,國泰,民安。
一如之前的若干年,一如未來(lái)的若干年。
結語(yǔ)
縱觀(guān)此次事件,雖然調查的過(guò)程充斥著(zhù)諸多困難,但是結局終究是美好的。透過(guò)深圳灣大橋,我們看到的不僅是建筑人的精神,更能看到祖國基建力量的強大,質(zhì)量的精良。
建好一橋一廈,就像打一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰役,需要前期絕對縝密的設計,后期一絲不茍的執行,和持續穩定的不斷自我審查。
相信深圳灣大橋的這次搶修行動(dòng),會(huì )讓更多年輕人了解建筑行業(yè),更愿意投身到建筑行業(yè),投身到祖國的基礎建設中,來(lái)一起為我們的大好河山,光輝前程奮斗,拼搏!
參考文獻
[1]香港路政署事故調查報告.2019
[2]900t箱梁架設施工技術(shù).中國期刊網(wǎng),2017
[3] 許國旺.《現代實(shí)用氣相色譜法》.化學(xué)工業(yè)出版社,2004