北京：三元桥换新记

姚玮洁

2015 年10 月27 日，北京，三元桥（ 跨京顺路桥） 大修工程正式启动

2015年11月15日18时，三元桥完成换梁“手术”。

一个每天骑车经过三元桥上下班的网友，事后用一个词来形容这次施工：神不知鬼不觉。这座地处东北三环，连接三环路、京顺路和机场高速等重要节点、重达2300余吨的立交桥旧梁体，竟然在一个周末内换上新梁。

神不知鬼不觉的“换装”背后，是北京市的路政局、交管局、设计方、施工方等单位多次“吵架”的结果。为了这改旧换新的43小时，他们用一年时间为旧桥评估吵、为驮梁车改造吵、为新主梁的预制及安装吵、为如何把对社会交通的影响减到最低吵……

吵架的目的很简单：在北京这样的特大型城市，让这座咽喉位置上的“国门第一桥”在最短的时间内完成大修改造，恢复交通通畅。

多次体检不合格

三元桥建成于1984年，2015年正好31岁，刚过而立之年。

起初，它在老档案里叫东北三环牛王庙立交，因临近牛王庙而得名。后来因其位于三路交汇处，就改成了“三元桥”。

这座全国最大的立交桥，是北京市第一个荣获国家银质奖的立交桥工程，全桥长54.3米，桥面宽度44.8米，3上3下。

“北京市原来是自行车王国，每一个红绿灯都被自行车堵得不行，但小汽车保有量只有16.7万辆。这也是当初设计成3上3下的原因。”北京市政总院有限公司桥梁专业总工程师秦大航对《瞭望东方周刊》表示。

1984年，秦大航刚刚毕业，以实习生的身份参与三元桥通道设计。他回忆，连负责给排水的人都算进去，原来的北京市政总院动用了近百人参与三元桥项目，“那会儿用的计算机还是光电输入纸带插孔机，需要通过传统用二进制码输入。”

秦大航深感北京发展之快。“现在三元桥一天的车流量近20万辆，比北京当年的汽车总量还多。”

同样飞速发展的，还有中国的桥梁技术。现在，新建一座和三元桥同等规模的桥，原北京市政总院“只需要10个人就能完成”。

2003年8月4日，北京机动车数量突破200万辆，为缓解拥堵，三元桥由原来的3上3下六车道调整为5上5下十车道。机动车道由原先的11.5米扩展到16.4米，占用了非机动车道的面积。

由于车行道的荷载是汽车-超20级的，非机动车道的荷载是汽车-15级的，相差太大，桥面不堪负重。

“这好比一个人，原来背6袋面拎两个口袋，现在变成10袋面，再拎两个口袋。桥的功能发生了变化。”秦大航说。他口中的“口袋”，指的是非机动车道。

2002～2014年，三元桥多次体检不合格，历经两次维修，两次抢修。 2014年的桥梁大检，三元桥被检测为D类桥。

依据《城市桥梁养护技术规范》，城市桥梁技术状态分为A～E五个等级。其中A级表示完好，D级表示不合格，E级则表示危险。每年北京市路政局都会组织对C级桥跟踪检测，北京每年平均约有200座桥受检。

“2014年检测发现，主梁及桥面板损坏非常严重，我们决定对该桥大修改造，以彻底消除安全隐患，同时完善和提高其使用功能。”北京市交通委路政局副局长侯小明告诉《瞭望东方周刊》。

原桥加固还是整体置换？

三元桥大修势在必行，但采取何种方案必须慎之又慎。

作为重要交通枢纽，公交、地铁、机场快线汇聚于此，桥上25条公交线路，桥下23条公交线路，公共交通一天的运力就达到72.7万人次，如何施工对周边区域交通影响重大。

除了秦大航，做设计方案的北京市政总院研究公司还出动了两位国家级设计大师——包琦伟和罗玲。罗玲是1984年三元桥的设计者。

几位专家先是在设计院内部讨论设计方案，备选的方案很多，但“各有利弊”。

一种是“顶推”工法，在三元桥边上组装新梁，用千斤顶把新梁推到旧墩上。弊端是需要在桥下京顺路做滑道，而且每次只能顶推几公分，不仅需要占满京顺路，而且至少需要5天。

一种是在原有桥上“加拱”的方式解决承载力的问题。但是会破坏原有的苜蓿叶形互通式立交桥的形状。

最终，北京市政总院研究公司将“原桥加固法”和“采取整体置换工法”上报给北京市交通委路政局。

2014年10月，由施工单位、设计单位、监理公司等专业人士组成的专家团队开始对项目勘察、检验、评估、论证、比选。讨论一开始，大家就争论得面红耳赤。

两个方案，支持者一半对一半。不同的方式有不同的好处。有桥梁专家觉得：“每年北京修七八座桥，大部分还是采取常规施工方法。节省造价、难度较低，也有技术储备，相对来说更为稳妥。”

如果采用“整体置换工法”，如果旧梁承受不了荷载，拆旧过程中也会出现很多问题。

“吵架”出真知

在秦大航的回忆中，彼时专家们的意见均直面问题，直接且具体。

有专家称，云南昆明和湖南株洲都曾发生过拆桥死伤事故，把旧梁吊起后，会不会在运送过程中出现问题？旧梁体中跨重达1600吨，新梁体1300吨，旧梁如何驮走，新梁如何驮入？墩和梁完全在一起，是否将墩一起换掉，还是将墩和桥先割开？如果驮不走，就地拆解，工期能不能满足要求？原地拆解如何保证每块梁拆掉后不影响梁体整体结构？

2015 年11 月13 日晚11 点，三元桥施工现场

然而，荷载试验时发现三元桥下落变形比设计曲线大了30%。“桥的使用功能确实需要整体提升，如今的车流量，已经是三元桥建成时最高限通车量的两到三倍，如果这次只是加固，几年后，可能还得大修，这不是个一劳永逸的解决方式。”秦大航说。

“整体置换工法”最大的好处就是快，新梁拼接在东北方，旧桥改造在西南方，不会影响三环路和桥下京顺路的交通，节省的是难以估量的社会成本。

三元桥改造施工方项目总工程师卢九章为本刊记者举了一个例子。他说，三元桥日均车流量20.6万辆，假设按照传统方式改造的话，会平均造成一辆车拥堵20分钟，每车每小时耗油5升，油价按每升6元来算，那么，每天因为堵车就会造成200万元的耗油损失。

“拥堵两个月就得耗费1.2亿元。”卢九章对《瞭望东方周刊》说。

看上去“整体置换工法”在工期优化后增加了10%的造价，但在巨大的社会成本面前，这种造价显得微不足道。

那时候天天加班开会。“我冲你嚷嚷，你冲我嚷嚷，吵得一塌糊涂。我们专家开会简直就是吵架。”秦大航笑着回忆，“但是这些人都是多年合作的关系，没问题的。毕竟是头一次做这个，没有可借鉴的，都是吵出来的。”

一个个疑惑解答后，共识越来越强。2015年5月，方案最终敲定：上部结构采用整体更换钢箱梁箱、下部结构采用钢板加固V型墩，彻底消除桥梁各种病害，全面提升桥梁承载能力，同时解决超负荷运行状况，抗震等级也将达到现行规范要求，适应新的5上5下道路通行需求。

“都是学术讨论，全部就事论事。整体工法有它的优势，算社会大账，这个钱是不亏的。”卢九章说。

驮梁车是关键设备

最早采用这种“整体置换工法”修缮的桥梁，要追溯到2011年的北京市昌平区西关环岛。

在卢九章看来，同为西关环岛大修的项目总工，二者的区别是：西关环岛是郊区的公路桥，三元桥是城区的市政桥。

三元桥此次“换新”的意义在于，它是“国内首次在城区重要交通节点应用此项技术”，而且仅仅花了43小时。而西关环岛的两座桥则断了16次，每次断7个小时，总共断了112小时。

秦大航也是西关环岛大修工程的设计者之一。西关环岛设计方案前，他途经河北，偶遇大型运梁车在运输高铁的新桥桥梁，顿时开窍，“如果把这个车加上个顶起来的设备，不就可以在西关环岛使用吗？”

仅仅9个月，千吨级驮运架一体机便集成成功，正是这个关键设备，为西关环岛和日后的三元桥大修采取“整体置换工法”打下了基础。

然而三元桥大修项目研讨会中，很多专家又对驮梁车性能产生了怀疑。

旧梁中跨1600吨，驮梁车上6个千斤顶把梁体顶起时，一个顶坏了导致梁体受力不均怎么办？

如何监控顶力是否达到最大限度？

两辆驮梁车行走时如何达到同步？

遇到凹凸路面怎样保证轮胎上的车架子平直？

怎样确保全天候作业？

三元桥桥底有72个支座，一个不准导致相对关系不对，就会导致梁的位置出现问题，怎样实现定位精准？

一个个问题，一个个质疑，必须直面。“这些都是细节，必须全部想清楚。”秦大航说。

专家们又是吵成一团。吵架之后是反复的实验、验证。在三元桥附近搭建的旧梁运送场地，驮梁车来来回回反复试验了无数次。

最终，所有问题都顺利解决。以精准定位为例，西关环岛时期，驮梁车是完全人为控制。三元桥的驮梁车却采用了GPS、北斗双重定位系统和激光巡迹技术进行精定位。

“虽然人为控制也能达到一定精度，但会浪费时间。”秦大航说。事后有关人员统计，三元桥新桥的落梁轴线误差被控制在8毫米以内。

侯小明介绍，为了保证项目实施万无一失，“每个驮梁车还安装了两个动力系统，坏了一个另一个还可以用;每个动力系统挂了4个液压系统，坏了仨也有一个能使。”

“必须有全天候保障，要么别干，要干，必须成功。如果驮梁车拖着上千吨的梁走到一半坏了，就是事故了。”他说。

三元桥施工前全貌鸟瞰

启动紧急预案

“干工程的都知道，即使再精心的准备、再周密的计划，依然有可能发生不可预见的因素。很不幸，我们那天晚上启动了预案。”卢九章说。

专家组一开始希望55小时，分3个晚上完成。由于每个步骤都能够细化到分钟和时段，后期在把空档水分刨一些出去后给自己定了24小时的目标。越快完成，越早通车，老百姓也越能得到更多实惠。

2015年11月13日周五晚11点，三元桥上部结构置换工作正式开始。“就像上战场一样，容不得计算时间，就得埋头想怎么把这事做好做顺当。一切如预想中顺利，凌晨4点，当旧梁驮运顶升时，问题来了。”侯小明说。

“整体性严重不足，情况比想象中更糟，如果整体驮运，很有可能因为受力不足造成梁体摔落。每片梁体都上百吨，掉落后横亘在路中间根本无法处理。”

此时的备选方案是：把旧桥中跨用绳锯锯开，切割成27小块拖走，整体施工时间将因此大大延长。

如果不在原地切割，整体驮走后真若发生事故，“别说下周一，几个月都不一定能完成。”秦大航说。

当时也有专家并不甘心，觉得想个招还能驮走，实现尽快通车。因为原地作业也有在狭窄空间作业的风险。桥墩内部空间狭窄，大型设备、重型构件和好几百号工人一起进入作业，“最大的问题是，这个过程中，会不会流血？”

凌晨4点，专家们又“吵”上了。项目指挥部灯火通明、烟雾弥漫。75岁的桥梁原设计者罗玲和74岁的北工大教授高征铨全部亲临现场，5个小时后，专家们达成一致意见：切割旧梁、原地拆解。

秦大航直言，当时作这个决定是非常艰难的，因为已经对外说出去了24小时完成，当天的新桥驮入加桥面工程9个小时就完成了，“如果一切顺利，旧梁原本两个小时就能拆完驮出，24小时之内肯定没问题。”

一旦拿定了主意，之前的不同意见者马上投入新一轮战斗，他们严格实施这一决策，不再犹疑。

卢九章回忆，当天有900个工人分批待命，一批人进入作业后，马上撤出，下一批继续进入，最高峰时期投入600个工人，施工组织没有出现任何问题。

未来将有更多的桥梁采用这一技术

“后来评估，这个选择是正确的。”侯小明说。

和很多专家一样，现场工作的侯小明两天三夜没有合眼。他们至今仍然感到有些遗憾，因为“拖延了点时间”。

不过，卢九章表示，三元桥大修工程的结束是一个新的里程碑。交通拥堵已经是大城市的通病，很多地方因为拥堵不敢擅自改造，“未来将有更多的桥梁采用这一技术解决问题”。

在秦大航看来，是否采用这一技术，最关键的是看桥梁适用性。一个桥梁好不好，技术是否先进并不是第一位的，是否能在社会成本最低的情况下达到最优才是最关键的，“以后北京的桥梁是否能采取这种工法，还得具体情况具体分析。”

工程完成后，无论是侯小明代表的政府部门、秦大航代表的设计方、还是卢九章代表的施工方，他们目前最重要的工作就是对本次大修工程进行系统的总结。

秦大航说，每个专家的方案都带有个人的色彩，怎么把每一个人的东西变成一个大家的共识，则需要一个标准或技术指南。“三元桥大修的合理化建议就有48条，每一条都需要‘吵两三回才能达成一致。等形成了一套技术规范，以后的每一步就有章可查，就不必要吵架了。”

问及下次工程还吵怎么办？“吵呗”，秦大航双眼一瞪，“都是为了工程，我不怕吵！”