橋梁技術|22個設計缺陷,美國新海港大橋該怎么辦?
來源:說橋
2022年7月,德克薩斯州交通廳發布緊急通知,暫停位于新海港大橋工程,目前這座橋才修了一大半,如果繼續施工,嚴重的設計缺陷,可能會導致主橋坍塌。該橋是一個備受矚目的項目,建成后可能會短暫成為北美最長的斜拉橋,實際上這不是這個數十億美元的項目,第一次被擱置。罕見的是德州交通廳不僅公布了他們給橋梁聯合體的信件,公開譴責了工程師和承包商,還公布了所有工程報告和有關所謂設計缺陷的細節,這是個非常有趣的案例。
這個項目的設計施工有著獨特的挑戰,讓我們來看看這座巨大的橋梁背后迷人的工程,(說橋)作者已經對部分資料進行了編譯。資料中列出了22個設計缺陷。通過德州交通廳發布的文件,看看設計缺陷是否會徹底扼殺這個項目。
CorpusChristie港口有一些限制制約了它的持續增長,一個是航道的深度和寬度,目前正在加深和加寬,從港口底部挖出泥土本身就是一個工程奇跡,第二個主要限制是建于1959年的港口大橋,這座橋曾在181公路穿過科珀斯克里斯蒂航道,連接市中心和北岸地區,當時他是德克薩斯州高速公路部門,它是當時橋梁工程建設的巔峰,允許陸軍工程兵團拓寬下面的通道,以便最新的超級油輪能夠進入港口,老港口大橋推動了城市新一輪的經濟增長。
60多年后的今天他仍然令人印象深刻,但大橋位于咸濕的海岸有著艱難的考驗。為了防止腐蝕,成本逐年大幅增加,這座橋也沒有行人和自行車的通道。當地決定修建新橋允許大型船舶進入港口及離水面高度為62米,新橋在老橋的內陸不遠處建造。該項目還需要在科珀斯克里斯蒂市中心進行大量的道路改造,將新橋與現有公路連接起來。
該橋工程概況
新海港大橋主橋為全長3285英尺(993.04m)的混凝土斜拉橋,橋跨布置815’+1655’+518’(248.41+504.44+248.41m),塔高538英尺2英寸(約164m),設計壽命170年。
主橋基礎和橋塔完全在水域之外,為港口通行提供了極大的便捷。南北引橋采用跨徑為180英尺(54.86m)的混凝土節度預制連續梁,聯長盡可能長,以減少伸縮縫與支座數量,設計方案減少了25%的橋墩數量,降低了橋墩對道路的阻礙,增大了橋下的通行能力。引橋上部結構高度、外形與主橋統一。
斜拉索為中央單索面(雙索),扇形布置。斜拉索采用創新的FIGG斜拉索索鞍系統,這是目前最先進、維護成本最低的斜拉索。斜拉索錨固系統位于橋面上,橋塔處不設錨固系統。可以保證在正常通車的條件下,進行斜拉索的拆除和更換。
項目團隊采用預制箱梁‘from the top’施工方法,能夠保證施工期間航道的完全開放。在建造過程中不需要在陸地或海洋中設置臨時錨固措施(在斜拉橋邊跨施工中通常要設置這種錨固措施)。主跨的每個構件都是在陸地上完成制造。場外預制橋梁上部結構節段可最大限度地減少現場操作,提高工人安全性,提高質量,并消除在現場澆筑混凝土的風險。使用鐵路、駁船和牽引拖車的組合將預制構件運至現場,以減少構件公路運輸量。這將有效地保護當地道路,最大限度地提高施工期間的機動性。
這種施工方法的另一個好處是能夠最大限度地利用當地材料和供應商,支持當地經濟,為當地勞動力創造發展市場技能的機會。同時,這種施工方法也能最大程度地控制項目進度。此外,預制場安全可控的環境保證了混凝土的質量;承包方同時負責構件的預制工作也能避免由于第三方制造商的延遲,更加有利于進度的控制。
項目所采用的預制施工方法能有效保證項目盡早開展和完工。承包方將提前六個月開放新港灣大橋,并提前兩個月完成拆除工作。
事件分析
新斜拉橋主橋跨度為500.6米,雙向各三車道,外加一條自行車和行人共用的道路,該項目以設計建造合同的形式被授予聯合體。
新海港大橋項目于2016年開始施工,原定竣工日期為2020年,但另一座人行天橋事故的卻將該項目陷入混亂。2018年3月,邁阿密佛羅里達國際大學的一座人行天橋在施工過程中倒塌,造成6人死亡,10人受傷。國家運輸安全委員會NTSB經過廣泛調查,將橋梁倒塌的大部分責任歸咎于FIGG公司的計算錯誤。
2019年11月德州交通廳要求DB承包商暫停施工,以便他們能夠審查NT SB的調查結果,并進行安全審查。而僅僅幾個月后,德州交通廳就發表聲明,要求承包商將FIGG公司橋梁工程師從主橋的設計中移除并取代,同年晚些時候,FIGG被德克薩斯州的另一個斜拉橋項目解雇,這座橋就是休斯敦新航道橋,COWI發現其中有21處設計錯誤,主要包括樁基承載力、承臺設計、風荷載、取值以及交通荷載,對正在修建的另一幅橋的影響,這座橋停工引起了關切。
2021年美國聯邦高速公路管理局禁止FIGG公司在2029年之前競標任何聯邦資助的項目。新海港大橋DB承包商花了大約6個月的時間為主跨采購了新的工程師。承包商表示他預計不會對現有的設計做出重大改變,項目的施工在大部分時間里都保持著穩定的進展,兩側引橋基本完成了施工。
新海港大橋主橋的工作直到2021年8月才恢復。因為德州交通廳在7月暫停了主跨的施工,在與FIGG公司談判中,德州交通廳聘請了他們自己的橋梁工程師來審查設計,并告知他們的決定,最終FIGG被開除出項目。2022年4月,德州交通廳向承包商發出了一份不合格工程通知,這是一份法律文件,用來讓承包商知道他們建造的東西不符合合同條款,當這種情況發生時,承包商是要自費修復不合格要求的工程,該通知包括獨立審查報告和23個問題的匯總,這些問題違反了合同,并要求承包商提交糾正不合格工程的時間表,但承包商沒有提供該時間表,或不符合德州交通廳的標準,所以在7月德州交通廳又發函,讓他們立即暫停工作和可能造成危險的緊急狀況。
這座斜拉橋斜在跨運河的主塔承臺與河岸對齊,也就是說主跨方向與承臺呈37.4度斜交。德州交通廳和他們的獨立審查員聲稱,橋梁設計有23個問題,將需要額外支撐或更多的加固措施。在承包商給德州交通廳的信中認為交通廳過于遲緩,且否認存在設計問題,并向媒體聲明稱,他們對安全性和耐久性有信心。
他們指責德州交通廳隱瞞了審查結果,同時要求允許他們繼續施工,并無視解決分歧的嘗試。由于德州交通廳的指示而暫停工作,之前他們已經開始在主橋復工重新分配人員,并真正找到資源。在8月份德州交通廳又發了一封信通知承包商違約,并給他們15天的時間來回應。
自7月15日停工以來,目前預測該項目將增加造價與工期,讓我們回顧一下這個項目,2013年6月得到城市議會批準,德州交通廳批準了6.01億美元資金,6月27日項目成為可能。2014年因環保問題面臨質詢,2015年因為人權問題面臨起訴。2015年北側居民向德州交通廳提出反對造橋,2016年年初聯邦公路委員會解決了相關投訴,2016年8月8日開始正式施工,2016年秋季北側居民提出需要更多時間予以搬遷。
2018年統一設計公司FIGG設計的人行橋坍塌,在國家安全委員會調查期間停止該項目施工,此時新海港大橋工期滯后約兩年。2020年1月,德州交通廳要求FIGG公司從本項目退出,同年7月項目聘請獨立審查公司來進行后續工作。2022年7月,德州交通廳停止了主橋施工,這座橋的造價將超過我們的預期,而且它的建設時間將比目前預計的2024年竣工日期更長。
接下來估計德州交通廳和DB聯合體以及第三方獨立審核單位,一方面要展開加固方案的討論,此外還有一大堆法律問題需要面對,DB模式有很多成功的案例,其出發點是又好又快的建設項目,但在海港大橋上事與愿違,美國的DB模式有問題嗎?視頻中通過案例予以了解說。
據作者了解,雖然DB方式可以加快項目交付,但是項目中標后管理比較松,與國內相比缺少獨立審查環節,圖紙與施工同步進行,國內已經予以禁止,國內更多的是傳統模式,也就是設計招標施工。當然我們不能因噎廢食,但是不能觸犯底線紅線。
轉載來源:公眾號:說橋。
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