湖南凤凰县堤溪沱江大桥塌桥事故案例分析.doc

工程案例分析专 业： 建筑与土木工程学 号： 姓 名： 湖南凤凰县堤溪沱江大桥塌桥事故案例分析一、 案例基本情况1. 事故基本情况2007年8月13日下午4时40分左右，湖南省湘西凤凰县正在建设的堤溪沱江大桥发生重大坍塌事故，桥梁将凤凰至山江公路阻断，当时现场正在施工，造成64人死亡，22人受伤，直接经济损失3974.7万元。湖南凤凰县堤溪沱江大桥在竣工前出现整体倒塌，受到了社会公众的广泛关注，在社会上引起了强烈反响。2. 工程项目基本情况堤溪沱江大桥是湖南凤凰县至贵州铜仁地区大兴机场二级公路的公路桥梁。2003年11月开工建设，2007年7月15日开始拆架，原计划8月底竣工。堤溪沱江大桥属于圬工拱桥，是一种没有钢筋，由石头、水泥、沙子等构成的桥梁。这种石拱桥是一种传统桥型，也是一种风险桥型，对施工工艺有很高的要求。桥身设计长328.45米，宽13米，墩台高33米，桥高42米，设3%纵坡。桥型为4孔65米等跨径等截面悬链线空腹式无铰连拱石拱桥。基础设在弱风化泥灰或白云岩上，混凝土、石块构筑成基础，未设制动墩。3. 工程项目参与单位基本情况建设单位是湘西自治州凤大公路建设有限责任公司，其为国有独资公司，隶属于湘西自治州人民政府。设计和地质勘察单位是华罡设计院，其具有公路行业乙级工程设计证书、甲级工程咨询资格证书和甲级工程勘察证书。施工单位是湖南路桥建设集团公司，其为国有独资大型企业，具有建设部颁发的公路工程施工总承包特级、公路路基工程专业承包一级、公路路面工程专业承包一级、桥梁工程专业承包一级、公路交通工程专业承包交通安全设施资质和安全生产许可证。监理单位是湖南金衢交通咨询监理有限公司，其具有公路工程甲级监理资质、交通工程临时乙级监理资质。二、事故计算分析1. 拱桥相关（1）拱桥自重较大，相应的水平推力也较大 ，增加了下部结构的工程量。（2）由于拱桥水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用较复杂的措施，例如设置制动墩。（3）拆除拱架时间必须待拱圈混凝土达到一定强度后才能进行，为了保证拱圈或整个上部结构逐渐均匀降落，以便使拱架所支承的桥跨结构重量逐渐转移给拱圈自身来承担，因此拱架不能突然卸除，而应按照一定的卸架程序进行。2. 工程详细资料（1）长328.45米，宽13米，墩台高33米，桥高42米，设3%纵坡。（2）桥型为4孔65米等跨径等截面悬链线空腹式无铰连拱石拱桥。（3）矢高8米，矢跨比1/8。（4）本工程采用公路二级标准。（5）主拱圈厚度为0.7米，采用C20小石子混凝土砌MU60块石，重力密度为25KN/m3。（6）腹拱填料路面厚度0.6米，重力密度为20KN/m3。3. 计算分析（1）基础计算量腹拱自重：G=65*0.6*13*20=10140KN横墙承受拱上填料荷载：G/n=10140/7=1449KN每米横墙自重：G=13*0.3*25=97.5KN主拱圈集中荷载值：F1=97.5*7+1449=2130KNF2=97.5*3+1449=1742KNF3=97.5*1+1449=1547KNF4=1449/2=725KN（2）拱脚截面弯矩1）半拱悬臂自重对拱脚截面弯矩：M1=(9.1*25*652)/4*0.52354=125805KN.m2）半拱悬臂集中荷载对拱脚截面弯矩：M2=2130*4.6+1742*13.9+1547*23.2+725*32.5 =93619KN.mM=M1+M2=219424KN.m（3）拱脚截面竖向截力1）半拱结构自重对拱脚截面竖向截力P=AL*系数A为拱桥截面面积为拱圈石材重力密度L为跨度系数从拱桥设计规范查得：0.55184P1=9.1*25*65*0.55184=8160KN2）半拱结构集中力对拱脚截面竖向截力P2=2130+1742+1547+725=6144KNP=8160+6144=14304KN（4）拱脚截面轴力计算水平推力：H=219424/8=27428KN竖向力：V=14304KN截面轴力：N=30934KN（5）稳定性验算事故中桥梁稳定性验算砌体设计强度为：0.546*9.1*12.3*1000=61114KN318620.546*9.1*6.3*1000=31329（不合格）（6）相关规范数据1）数据取自公路圬工桥涵设计规范JTGD63-20052）C20小石子混凝土砌MU60块石砌体，轴心强度值：f=12.3MPa3）本案例中砌体抗压强度值平均为6.3MPa,相当于C10小石子混凝土。三、事故原因分析1. 材料质量问题（1）设计要求使用MU60块石（形状大致方正的拱石规格）。实际施工时多采用重50200KG、且未经加工的毛石，坍塌残留拱圈的断面呈现较多片石。（2）采用的普通硅酸盐水泥(等级32.5)不合格，烧失量在5.22%5.98%之间，不能满足不大于5%的标准要求。（3）砂含泥量较高，最大值达16.8%，远远超过不大于5%的要求。碎石含泥量为2.6%，超过不大于2%的标准。（4）桥墩和桥面所需的大块石料，规定标准厚度为20cm，但实际只有18cm，最薄处仅有16cm。2. 砌筑质量问题（1）拱圈砌体未完全按C20小石子混凝土砌筑60号块石的要求施工，部分砌体采用来了水泥砂浆。主拱圈大部分砌体小石子混凝土强度低于设计规范要求值，特别是在0号台拱脚处小石子混凝土平均强度不足5MPa，与设计制定C20小石子混凝土强度相差甚远。（2）砌缝宽度极不均匀，最大处超过10cm(设计要求不大于5cm)。部分砌筑不密实，未进行分层振捣。砌体存在空洞(大的空洞直径超过15cm)。主拱圈施工不符合设计或规范要求的达13项，其中0号台拱脚处大约4m多宽范围内的砌体质量最差。3. 勘测问题（1）大桥东侧第一个桥墩位置下方有一岩洞，但勘测报告上并未标明。施工方仅对岩洞进行了简单填充，没有挖掘很深就开始砌筑基础。（2）多种综合地质勘察表明，堤溪沱江大桥桥墩、桥台未见位移发生。4. 直接原因总结（1）主拱圈砌筑材料未满足规范和设计要求。（2）拱圈砌筑质量很差，降低了拱圈砌体的整体性和强度。（3）桥跨结构砌体养护时间过短，硬度不够。（4）全桥未设制动墩，1号孔主拱圈最薄弱部位强度达到破坏极限，受连拱效应影响，整个大桥迅速坍塌。5. 间接原因总结（1）勘察设计单位1）勘察设计单位违规将勘察项目分包给个人，前期地质勘察工作不细致，设计深度不够，施工现场设计服务不到位，设计交底不够。2）此桥为特殊结构大桥，湖南华罡交通规划设计研究院为乙级，设计资质不够。（2）施工单位1）项目经理部未经设计单位同意，擅自与业主商议变更主拱圈施工方案，未严格按照设计要求的主拱圈砌筑方式施工。2）未配备专职的质量监督员和安全员，未认真整改落实监理单位多次指出的严重工程质量和安全生产隐患。3）倒排工期赶进度，连续施工主拱圈、横墙、腹拱、侧墙，在主拱圈未达到设计强度的情况下就开始施工作业，降低了砌体的整体性和强度。4）拆脚手架时是一个危险期。拆时必须注意对称，不能光卸一边，要几个支点同时卸。但脚手架的拆除分包给了不同的工程队，大家各自为战。（3）建设单位1）对发现的施工质量不符合规范、施工材料不符合要求等问题，未认真督促整改。2）未经设计单位同意，擅自与施工单位商议变更原主拱圈设计施工方案，且为确保凤大公路在州庆前交工通车，盲目倒排工期赶进度，将原计划三个月完成的主拱圈砌筑时间压缩为一个半月，严重影响大桥主拱圈砌筑质量。同时，为赶施工进度，越权指挥施工，甚至要求监理不要上桥检查。3）未能加强对工程施工、管理、安全等环节的监督检查，对检查中发现的工程质量问题未认真督促纠正，发现施工单位选用的施工材料不符合设计要求、施工人员未经培训等问题后未认真督促整改，发现监理人员资格不符合要求后也未采取任何措施。4）湘西州公路局领导同时兼任凤大公司主要领导，不能认真履行职责，放松对工程建设性质和安全生产的监督检查，没有督促整改工程存在的重大质量和安全隐患。5）湖南省公路局在将项目委托给州公路局后未认真履行自己的职责，疏于监督管理，没有及时发现和认真解决工程建设中存在的各种问题。（4）监理单位1）现场监理对施工单位擅自变更原主拱圈施工方案，未予以坚决制止，不仅没有向主管部门报告，有关监理人员还在主拱圈砌筑完成但拱圈强度资料尚未检测出的情况下即在验收砌体质检表、检验申请批复单、施工过程质检记录表上签字验收合格。2）监理公司对现场监理处管理不力。派驻现场监理处技术人员不足，一半监理人员不具备执业资格，对驻场监理人员更换频繁，不能保证大桥监理工作的连续性。3）湖南省交通规划勘察设计院未能认真监督金衢监理公司贯彻落实有关工程质量和安全生产的法律法规和规章制度，对金衢监理公司在堤溪沱江大桥工程监理中存在的问题失察。四、工程质量事故责任分析1. 当前桥梁工程质量事故责任现状一个大型桥梁工程是由立项、规划、勘察、设计，再由施工将图纸变成工程实体，建成能满足使用要求的交通设施，因此，从质量形成全过程来看，决不能把所有桥梁工程质量问题看成是由施工企业造成的，必须实事求是的分清各方应付的责任，对于各方存在的问题采取相应对策。这样才能从根本上保证重点大型桥梁工程的实体质量。2. 桥梁工程责任分析（1）主要责任方业主和承包商随着经济改革的深入，经济指标已经成为业主、勘察、设计承包商、施工承包商追求的首要目标，这些承包商为追求短期经济指标而忽视工程质量的事时有发生。为了追求高利润，在设计中常常暗藏分包现象，使得设计人员资质远远不能达到工程招标时的要求，而且总承包商为追求短期经济指标往往对工程项目投入的人力不足，没有起到组织、协调、管理的作用。（2）次要责任方勘察设计单位1) 在公路桥梁建设和施工中，有些区段实际地质情况与图纸所提供的地质资料严重不符。2) 堤溪沱江大桥设计者没有考虑到拱桥的特点，在这么高的位置上修拱桥,而且将桥墩设计为不用钢筋的石块堆砌是不明智的选择。这样高的砌石墩在没有设制动墩的情况下一旦有不平衡的水平推力产生，桥墩必垮无疑。3. 处理意见根据国务院常务会议的决定，湖南省有关部门已将对事故发生负有直接责任、涉嫌犯罪的湘西自治州公路局局长兼凤大公司董事长胡东升，总工程师兼凤大公司总经理游兴富和湘西自治州交通局副局长王伟波等24人移送司法机关依法追究刑事责任。对事故发生负有责任的湖南省交通厅、湘西自治州政府相关负责人，省、州公路局和省路桥集团公司，以及设计、监理、质检等单位的32名责任人给与相应的政纪、党纪处分。五、事故启示这些事故的发生不仅给患难家属带来了不幸，而且也让国家蒙受巨大的经济损失。相关责任人受到应有的惩处也是应该的。但是事件不能以处理就了事。我们应该从中加以总结，吸取教训，防止事故的再发生。启示一：施工单位必须具备资质条件。施工方必须先查验资质条件，再经过论证、听证、招投标等程序进行承包。对不具备资质条件的施工单位，不能承包。政府部门一定要