这些诞生于特殊年代的桥梁,经过几十年后陆续到达了寿命期,在时间冲刷下暴露出了隐患。
2019年6月14日,广东河源,垮塌后的紫金桥。(视觉中国/图)
2019年6月14日凌晨2:12,广东河源东江大桥发生垮塌事故,两车坠桥落水,一人获救,两人目前仍失踪。

根据河源海事局向南方周末提供的现场搜救情况报告,6月16日13:15,救援队在桥梁下游水域100米、距左岸150米处,打捞起其中一遇险车辆。经确认,车型为白色丰田普拉多,无车牌,车内未发现有人。
事发时,该车内有司机卢某一人,其女儿在广州上大学,儿子刚刚结束高考。
有关部门公开的监控视频显示,当时桥上仅三辆车。桥面突然断裂、坠落,全程只用了5秒,只余第三辆车猛然刹车,停在断口前。据河源市应急管理局通报,垮塌位置为左岸第3、4个副孔。
当晚唯一获救的是滴滴司机邝某。他驾驶的车在落水过程中车窗玻璃被桥梁碎片击碎,他得以钻出车窗,拼尽全力游向下游岸边。但他已无力拉出车上乘客,据红星发布,该乘客姓曾,广东梅州人,34岁。
河源市委宣传部工作人员回复南方周末,前几日河源遭遇洪灾,各部门正在全力进行灾后复产,同时开展垮塌坠桥人员搜救工作。据广东省应急管理厅通报,6月9日以来,受强降雨影响,广东多地遭受严重暴雨洪涝灾害,河源、梅州、韶关等7市20个县(市、区)35.7万人受灾,19人死亡,3人失踪,5.6万人紧急转移安置和需生活救助。国家减灾委、应急管理部对此紧急启动国家Ⅳ级救灾应急响应。
河源市政府官网信息显示,截至6月16日,暴雨已致全市共93个乡镇、28万多人口受灾,直接经济损失近14多亿元。东江大桥垮塌前的6月13日,河源顺天镇也发生党演大桥被洪水冲垮,致一轿车坠河,两名失踪者均已证实身亡。
目前,具体垮塌原因正在调查中,前述河源市委宣传部工作人员向南方周末确认,此前未作封桥处理。多名桥梁及工程专家在事故发生后做出分析,均指向第3跨的左侧拱脚处。
疑洪水期间拱桥结构改变
东江大桥是连接河源城区和江东新区的交通要道,又称紫金桥,如果不走这座桥,就需要南行7公里绕道桂山迎客大桥,或者北行10公里绕道胜利大桥。
这是一座悬砌拱桥,于1972年建成通车,已服役47年。
什么是悬砌拱桥?据中国桥网资料,该桥采用横向悬砌法施工,能够在简易支架上拼装,也可用缆索无支架吊装。
重庆交通大学桥梁检测与评估方向博士研究生周银查询文献了解到,这种方法之所以能实现无支架施工,是先由简单的设备架设一小片拱肋,然后以这一小片的拱肋为支撑,去承担新的拱肋的重量。“也就是说,新拱肋的重量自己不会承担,而老拱肋承担自己和新拱肋的双倍重量。”拱肋,是拱桥主拱圈的骨架。
周银解释,最终形成的整个拱圈看似一个整体,实际上其中某些部分受力已经非常严峻,而某些部分还未受力。
根据公开资料,东江大桥此次垮塌的第3、4孔位于桥中间,每孔长度为60米。2007年该桥被查出拱圈裂缝和桥台错位,2008年开始限行,2015年及2017年分别有过维修记录。
“持续的洪水应是直接原因”,周银分析,他根据视频指出,中间的桥墩相较于其他桥墩要薄弱,在持续高水位激流的冲击下,这个墩可能会产生持续扰动,整个桥梁结构也可能会产生持续的振动。
此前,因连日暴雨,东江大桥上游枫树坝水库持续泄洪,开放了6个闸门中的4个。
洪水即使没有完全浸泡拱脚,但长时间阴雨天以及水的飞溅,均会导致长年风化后的砂浆砌缝强度受到影响,而在结构持续振动下,这一效应会明显加剧,这是结构发生改变的主要原因。
“若结构不发生改变,桥梁的承载能力不会改变,但在几乎没有车流的情况下桥塌,说明一定是结构本身某个位置发生了改变。”周银说。
公开发布显示,2019年1月,该桥桥体结构有过检修记录。周银指出,照片显示东江大桥确有拱脚加固的痕迹。但此前的桥梁检测之所以未发现问题,是因为东江大桥是圬工拱桥(即没有钢筋或者钢筋很少)。在没有破坏前,结构整体性很好,在荷载作用下的变形也非常小,“自然检测结果是认为桥梁还不错”。
“但只要有一个小地方发生改变,超过这种结构的破坏极限点,可能会突然发生破坏,一般征兆期较短。而关于安装监测系统能够避免该问题的发生等观点,实际上比较困难,即使发现了征兆,响应也可能不及时。” 周银指出。
被时代选择的建桥技术
悬砌拱桥,诞生于上世纪六七十年代的广东,在一穷二白的年代,因能节省水泥和钢,成为“多快好省”的典范。
这种方法由广东省交通厅和交通科学研究院所发明,根据上述机构其时的文件描述,“用这种施工方法建成的拱桥,可以节约90%左右的拱架木材和铁件,可以在更大程度上避免洪水对施工的威胁,可以节约劳动力及改善劳动条件……”
它有着设备简单、操作方便、工程质量好、节约材料等优点。
自上世纪60年代起,悬砌法便在广东率先使用,随后通过工艺学习班,推广至辽宁、甘肃、广西、四川、江苏、内蒙、陕西、湖北、山东等地。
老知青李鑫曾参与东江大桥的建造,负责搬石头、搬水泥、配合技术工人做苦工。“东江大桥是用水泥预制,一块块垒起来的。我记得当时还是比较节省材料的,因为它里面是空心的。”
李鑫回忆,因为造桥省料,东江大桥还曾拿过全国材料节省标兵,“当时咱们国家也穷,建设大桥都要节省材料,我记得当时还在河源开了个会,让河源总结经验”。
在500至1000个工人/天的人海战术下,广东省公路局派工程技术人员,带领工人每天工作8至10个小时,用一年多时间建造这座大桥。
在东江大桥通车之前,想要到达对岸,需要乘坐渡轮,花费20至30分钟。
在时代洪流中回溯,采用悬砌法几乎是种必然选择。
周银介绍,改革开放前,建桥需求较大,但没有钱、没有装备、没有技术,悬砌拱桥就是这个阶段产生的属于我国自主的施工方法,解决了当时拱桥建设面临的问题。
“不同阶段面临的环境不一样,施工方法的选择就不一样。悬砌法是在没有钱、没有设备、没有经验下的原创产物,在这样的条件下去完成建桥使命,它无疑是成功的,推动了我国桥梁的建设。”周银总结。
然而这些诞生于特殊年代的桥梁,经过几十年后陆续到达了寿命期。
近年间,这批桥梁在时间冲刷下暴露出了隐患。例如, 2016年在江西省泰和县,1970年代建造的钢筋混凝土拱桥泰和大桥在拆除时倒塌;2019年5月,深圳罗湖,1980年代建造的浆砌片石拱桥银宾桥桥面塌陷,在外界环境改变中,桥梁结构失去稳定性。
大桥是修缮,还是拆除重建,已被越来越多城市注意到。
专家模拟分析桥塌原因
从材料的角度讲,东江大桥属于砌块圬工拱桥。
“它的缺点就是砌体的缺点”,曾在同济大学建筑设计研究院从事桥梁设计工作的张磊告诉南方周末,悬砌拱桥的抗压性能较好,但抗弯性能很差,在意外情况下的稳定性比较差。
相比而言,钢筋混凝土就算出现超过预期的荷载,也会先出现大裂缝大变形,不会突然垮塌,因为里面的钢筋延展性较好;同期的素混凝土整体性较好;而砌体的接缝处容易成为薄弱点,且内部缺少钢筋连接,容易突然崩塌。
“当然砌体也不是一无是处,除了省工省料,砌体本身是批量生产的,质量比较稳定。”张磊说。
东江大桥事故中,直接垮塌的是左侧拱的左侧拱脚。
周银看到,左侧垮塌后,由于中墩薄弱,抵抗不了右侧拱产生的推力,中墩向左侧倒塌,引起右侧垮塌。
拱桥会在两边底部产生水平推力,连拱的结构特点之一就是相邻的拱推力平衡,一旦其中一个拱圈破坏,相邻的拱圈也很可能随之破坏。张磊进一步解释,“因此本次两个拱倒塌,第一个拱的倒塌原因还不清楚,但第二个倒塌是合理情况,反而其它的拱没倒塌是惊喜。”
清华大学土木工程系教授陆新征的课题组能够解答张磊的疑问,其它的拱没倒塌,是因为倒塌拱跨两侧桥墩为刚性墩,有效抵抗了单侧拱跨倒塌后产生的不平衡推力,因此其他桥跨得以幸免。
该分析基于公开获取信息,陆新征课题组采用通用有限元软件MSC.Marc建立了东江大桥的有限元模型,模拟此次事故。
但他们仍不确定左侧拱的左侧拱脚处失效原因,等待进一步调查。
浙江工业大学彭卫兵和西弗吉尼亚大学戴飞团队所做分析图示,他们认为率先被破坏的位置是第三跨左侧拱拱脚处。(《中国公路学报》公众号/图)
《中国公路学报》发布了浙江工业大学教授彭卫兵和西弗吉尼亚大学副教授戴飞带领团队做出的事故原因分析,推断是水流对拱脚的冲刷、漂流物撞击或浸水后拱脚混凝土的强度降低,导致拱圈强度不足,进而发生了垮塌事故。
该团队建议,在洪涝灾害期间,对桥梁拱脚做一些防撞击和冲刷的构造措施,以预防此类突发事故。
“现在采用的技术和国家的检测评估方法还不够完善,很难预防这样的事情。我们成为了建设强国,还需要在养护和预防上加强研究。”周银的研究方向包括桥梁检查新技术与评估新方法,正是希望避免这类事情发生。
(应受访者要求,张磊、李鑫为化名)
南方周末特约撰稿 高伊琛