养好一座“百年大桥”——江阴长江公路大桥20年高质量养护管理纪实

文 供图

“国家工程”“中国大陆悬索桥首次跨径突破千米”“世界第四大悬索桥”……1999年9月28日，江阴长江公路大桥竣工通车。随着大桥转入养护运营期，前期缔造的所有荣耀在这一刻全部“归零”。江阴大桥重新出发，这一程的目标清晰而明确——养好一座“百年大桥”。

地处长江下游的江苏被这条母亲河划分为苏南和苏北，过江通道的建设和运营，成为江苏促进社会交流和经济发展的重要纽带。

20年来，江阴大桥作为江苏省跨越长江的第二通道，日均通行量从开通之初的1.4万辆增长至现在的9.8万辆，大桥的最高峰流量达到16.09万辆，货车通行量占比达22%，累计通行车辆已超过3.5亿辆。从重载到节假日和特殊天气下的保畅，江阴大桥的养护压力随着桥龄的增长而大幅度增加。

20年来，作为中国大陆的首座跨径超千米钢箱梁悬索桥，江阴大桥的养护在无可借鉴、无可参考的空白中摸索前行，创新驱动，行稳致远。

20年来，国内尚没有形成特大型桥梁的状态评估体系，7000多个日夜，江阴大桥管养者沿着问题发现、科学研究、实践验证的路径，记录、梳理、总结，用数据和实践谱写“蓝皮书”，成系统地传承养护方案和模式，推动着国内长大桥梁养护水平提升。

20年来，江阴大桥从建成时国内桥梁跨径第一，到2016年国省干线公路网重点桥梁监测排名第一，实现了从规模到质量的跃进。“江阴养护”成为高质量养护的代名词。

用心护桥

在江阴大桥20年的服役期间，江苏扬子大桥股份有限公司（简称“扬子公司”）作为养护与管理主体，经历了从被动到预防，再到精细化的递进式养护。

通车后一段时间内，江阴大桥侧重解决初期病害，如锚室、主缆和吊索等渗水处理，钢桥面铺装层改造，伸缩缝更换等。根据每年监测结果，江阴大桥的南北塔均没有发生沉降位移，南锚未发生沉降，北锚的位移总量为11毫米。在对主要结构部件开展日常性养护的基础上，不放过任何一个“养护死角”：为了保证钢箱梁顺桥向正常滑移，主梁和主塔之间预留了间隙，这也导致垃圾、雨水等在下横梁平台堆积，除了污染环境，还影响了对竖向支座、伸缩缝、阻尼器的检查和维护。扬子公司从细节和长远考量，实施了精细化改造：增设伸缩缝检查平台、支座防尘罩、电缆托架、梁塔间隙可移动盖板，还铺设了平台地面环氧地坪。“像装修我们自己家的房子一样养护我们的路桥，像关心我们的家人一样关心我们的路桥。”从运营初期开始，扬子公司秉持的养护理念就是路桥如人，路桥有心。在他们眼中，养护对象不分大小，一切从细节出发，精益求精。

江阴大桥累计过桥流量

2014年，江阴大桥进行了全桥结构状态检测工作。

2014年，江阴大桥开展了国内首座既有悬索桥增设主缆除湿系统工程。

2018年，江阴大桥开展了长吊索更换工程。

江阴大桥的部分技术成果达到了国内或国际领先水平，荣获了包括国家科技进步奖、中国公路学会科学技术奖在内的多项省部级奖项。

针对长期服役构件可能会产生的问题，扬子公司变被动为主动，开展前瞻性养护工作，通过前期科学而及时的养护，有效提升构件的耐久性。比如，主桥面铺装层2004年开展系列不同结构形式和材料的实桥试验、主缆2006年开展防护系统改造、主塔2007年开展涂装预防性养护，钢箱梁2011年开展了涵盖检查、评定和修复疲劳裂纹的成套处理技术研究，吊索2012年开展新型轴套研发并对52根短吊索进行了更换等。其中，在短吊索更换过程中，形成了成熟的“单吊点”施工工艺，但是由于长吊索的特殊性，若采用同样的更换技术，在松弛同样索力的情况下，将会导致更大的应力场变化，损伤主缆和主梁，从而影响结构安全。吊索的设计使用寿命一般为20年，为了应对可能出现的应急维修问题及确定吊索剩余使用寿命，扬子公司利用一年时间，为提前更换长吊索开展了一系列项目攻关工作，最终在每个箱梁耳板只有一个预留孔的情况下，确定以“五吊点”的施工方式进行长吊索更换。在正式更换之前，根据计算结果提前进行钢箱梁耳板孔承载力试验，在确认安全的情况下，2018年19#长吊索在服役19年时顺利完成更换。更换下来的吊索成为珍贵的研究试样，开展了索体解剖、吊索疲劳试验、静载试验、钢丝松弛试验等一系列研究，研究结果显示：在经过200万次循环加载疲劳试验后，断丝数量在设计允许范围内；静载试验时未有断丝现象发生，吊索铸体及锚具无异常。实际试验证明在经过近20年使用后吊索状况依然良好，在做好有效防水的情况下，吊索设计使用寿命可以适量延长。

江阴大桥在钢箱梁疲劳监测检测中，采用了现场气动冲击维养新技术。

江阴大桥养护经验集结成多部专业图书和报告，填补行业空白，为行业提供参考。

2014年，为了提前掌握江阴大桥在流量大、重载比例高的情况下结构状态是否良好，扬子公司开展了国内首次全面深入的全桥结构状态检测工作，荷载试验结果显示大桥应变、主缆、主梁等关键测点校验系数小于1.0，结构承载能力满足设计要求，主桥结构整体受力处于良好状况。全桥检测工作也成为国内同类桥梁整体结构状态检查的范本。

在被动性养护和预防性养护的积累下，扬子公司通过制度、指南、手册等手段，规范相关养护技术实施方案和工艺流程，不断完善相关制度和管理体系，开展钢箱梁、钢桥面铺装、主缆、“BIM+”等30余项课题的前瞻性研究，实施了重要构件的精细化改造，部分构件养护实现“易达、易检、易修”，并为后期养护提供必要技术储备。经过20年的积极探索和实践，江阴大桥关键构件的常见病害已经得到成功可靠处理，形成了成套的“检查-维修”技术，包括各个构件的检查周期、重点及维修方法。在实践基础上，扬子公司养护工作也与时俱进，分别于2000年、2004年、2008年和2015年适时修订了作为养护“宪法”的《维修手册》，为“百年大桥”铸就结实的基础。

大桥关键构件性能对比

环氧树脂粘层油拌和

江阴大桥钢桥面铺装环氧树脂粘层油涂刷现场

江阴大桥在钢桥面铺装过程中为兼顾大交通量，封闭单个车道施工。

应用在江阴大桥上的多种养护手段均属首次在我国成功实施，也为今后我国大跨桥梁养护新技术的探索和应用开创了先河。其中，开缆检查技术、既有悬索桥增设主缆除湿系统方法、钢桥面铺装结构体系、钢箱梁焊缝维修新技术、吊索更换工艺等相关技术的成功应用，均在江阴大桥养护历程中具有重大意义，不仅有效保证了大桥结构的安全性，也为同类型桥梁养护工作的开展提供了有益借鉴。

用数据护桥

从20世纪90年代开始，随着钢桥的大量建设，全行业对钢桥面铺装技术的关注和重视程度与日俱增。但对随之而来的钢桥面铺装病害检测与养护维修技术的探索和研究相对较为匮乏，在光照、雨水等严峻自然环境及车辆重复荷载的共同作用下，大部分钢桥在运营一段时间后，桥面会出现不同程度病害，由于缺乏检测维修，轻微病害逐渐演变为坑槽和脱层等，严重影响通车安全和舒适。

从1999年至今，江阴大桥采用过3种铺装模式、7种主要铺装结构形式的钢桥面铺装方案，积累了宝贵的铺装养护数据。从1999年至2003年，大桥的钢桥面铺装借鉴英国经验，采用沥青玛蹄脂混凝土（浇筑式沥青混凝土），但在投入使用后不久便出现开裂和车辙等病害。于是，在2004年至2005年，江阴大桥在国际上没有相关经验可考的情况下，开展了6种方案、13个区段的实桥试验，在原有方案的基础上，试验了不同组合、不同厚度、不同形式的铺装。对4条车道5厘米的上层浇筑式沥青混凝土进行铣刨，铺筑环氧沥青混凝土，其中，3条车道采用温拌环氧沥青混凝土，1条车道采用热拌环氧沥青混凝土。最终，“下层浇筑+上层环氧”的结构形式成为该阶段的最佳解决方案。“上下异质”的铺装模式有效改善了高温车辙病害，但是，由于浇筑和环氧的施工工艺、设备、材料完全不同，造成设备增加、工序增多、工期延长等不利因素。于是，2011年，江阴大桥主桥面大中修逐步采用了双层热拌环氧沥青混凝土。迄今为止，大桥服役状态良好。

在这一背景下，江阴大桥于2017年通车18年之际，启动了基于17年大数据的钢桥面铺装养护研究工作，立足数据统计研究及实桥养护效果评价，形成了适用于大跨悬索钢桥的新型铺装结构、大交通量条件下钢桥面铺装大中修复技术和日常养护技术，还编制出版了《江阴长江公路大桥钢桥面铺装养护报告（1999年—2017年）》，此书填补了国内钢桥面铺装养护指导文献的空白，也在国内首次开创了养护领域的“蓝皮书”制度。

江阴大桥通车以来的3种钢桥面铺装结构形式图解

BIM管养系统中的江阴大桥主体结构截图

基于BIM技术的江阴大桥管养系统截图

一系列研究成果为江阴大桥自身标准规范化养护管理的提升提供了依据，促进了国内钢桥面铺装养护实现由经验处置到科学维养的转型，更重要的是在国内逐步形成有成套技术可循、有指导文献可查的良性发展环境，为在建和规划建设的大跨径钢箱梁桥面铺装体系发挥系统而有效的指导作用。

用智慧护桥

在管养过程中，江阴大桥在桥梁检查检测、养护维修工程、探索性和前瞻性科研项目，以及健康监测和数据中心等信息化建设方面，积累了大量数据，囊括了养护运营管理诸多方面，包含了桥梁管养的编码信息等。现在，江阴大桥的管理者们借助于现代信息化技术，在江阴大桥信息化、智能化、智慧化的道路上不断探索与实践，逐步形成了目前“一个中心、多个平台”的体系，开拓应用三维技术和BIM技术等。

累计性损伤预测

“一个中心”即江阴大桥数据中心。数据中心与现有的各个平台对接，进行数据的采集、交换、处理和分析。数据中心有流量、收费、事件和工程维护等8个主题，并具有形成各类报表、报告的功能，是扬子公司进行整体科学决策的支撑平台。

“多个平台”包括了生产调度指挥平台、运维管理平台、结构健康监测平台和桥梁养护管理平台等。其中，生产调度指挥平台主要是对江阴大桥监控中心现有监控系统的整合，开发排障、养护的车载和单兵系统，提高江阴大桥指挥调度中心的信息化程度，同时通过资源共享，实现与排障大队、养护大队及收费运营系统联动；运维管理平台是对扬子公司现有内外场软硬件设施的运行状态进行监控、记录、存储、告警和展示，同时包括资产管理、备品备件管理和设施故障处理流程的规范化等功能，实现了设备监控和维护的系统化管理，并与现行的电子办公环境、业务处理流程相融合。

在搭建信息化养护管理平台的基础上，2014年，扬子公司研发了全景可视化三维养护管理系统，将大桥历年的检测数据进行了录入，并针对钢箱梁、桥面铺装、伸缩缝等易损结构，自动进行多维度的统计，为日后桥梁养护管理决策提供依据。

2018年，扬子公司开始建立基于BIM技术的江阴大桥桥梁养护管理系统，充分利用BIM可观、直观、数据互通互联等优点，将路桥管养信息存储在BIM模型中，将大桥的养护历史、监测数据、特色维护工程等全面、直观地进行展示，对推动跨江大桥的智慧化管养具有重大意义。现在，扬子公司还将健康监测、车辆流量、车辆荷载等数据融入BIM模型，充分利用“BIM+”概念，真正意义上完成“数字大桥”的建设，最终趋近“智慧大桥”。

江阴大桥养护运营大事记

2000年9月

编制江阴大桥首部养护专业手册《江阴长江公路大桥维护手册》（第一版），开启了江阴大桥规范化养护的序幕。

2003年4月

针对南锚碇屋面伸缩缝、螺丝孔、山墙等部位产生渗水现象，采用LZ建筑结构胶、PU4改性聚氨脂灌浆材料、EA改性环氧灌浆材料进行了封缝灌浆处理，渗水问题得到有效解决，至今状况良好。

2003年9月

进行首次主桥面大修并开展实桥铺装试验段，对原浇注式沥青混凝土配合比微调后进行全部车道大修，并进行6种方案的实桥对比试验。

2003年12月

江苏省实施公路载货汽车计重收费仪式在江阴大桥收费站举行，扬子公司在江苏省内率先开展计重收费实践。

2004年1月

大桥收费站全面开始超限治理，利用计重收费系统，对发现的严重超载、超限车辆全面实施分流。

2004年10月

首次采用“下层浇注+上层温拌环氧”铺装模式，在原有浇注式沥青混凝土的基础上铣刨30毫米至35毫米，加铺温拌环氧沥青混凝土。

2005年1月

改造主缆防护系统，解决主缆渗水问题。

2005年3月

健康监测系统第一次升级改造，改造后的系统增设了光纤应变测试系统和GPS位移测试系统，能够实现对大桥主梁内力、主梁线形和桥塔位移的长期在线监测与管理。

2006年9月

开展主塔涂装预防性养护，提升外表面混凝土的耐久性。

2008年10月

通车运营9年，江阴大桥累计车流量突破1亿辆，年均日交通量超4万辆。

2009年3月

开展钢箱梁外表面防腐涂层养护，提高结构耐久性。

2009年6月

首次进行吊索更换，解决短吊索轴套磨损问题。

2009年12月

大桥收费站主线东西两侧启用ETC专用车道，无需再“人工”收费。

2011年5月

首次发现钢箱梁焊缝疲劳裂纹，全面启动疲劳裂纹维修工作。

2013年9月

通车运营14年，江阴大桥累计车流量突破2亿辆，年均日交通量超6.4万辆，首次超过设计日均车流量。

2013年11月

在国内首次进行了主缆开缆检查，掌握主缆锈蚀状况，为针对性的主缆防护提供了重要依据。

2014年3月

开展全桥结构检测及状态评估，对大桥主缆、主梁、主塔、吊索等关键受力部件的实际工作状况进行检测评估，历时9个月。结果表明大桥主体和附属结构均未见结构性病害，主桥整体技术状况良好。

2014年7月

开展全封闭式的全桥荷载试验，掌握全桥结构整体状况。

2014年12月

首次增设主缆除湿系统，解决主缆内部钢丝锈蚀。

2016年9月

首次开展跨江大桥夜间施工，解决白天交通量大、养护难的问题。

2017年6月

出版《江阴长江大桥钢桥面铺装养护维修技术》专著，将17年来江阴大桥钢桥面铺装养护方面的科研、教学和工厂应用进行了提炼总结。

2017年10月

通车运营18年，江阴大桥累计车流量突破3亿辆，年均日交通量突破8.5万辆。

2018年3月

充分利用BIM技术在工程信息化管理方面的优势，开展“BIM+”技术研究，首次围绕BIM技术与养护技术开展了探索和实践。

2018年4月

首次进行长吊索更换，形成了成套的长吊索更换技术。

2018年7月

首次出版“江阴大桥养护蓝皮书”，分别编制了《江阴长江公路大桥钢箱梁养护报告（1999年-2017年）》和《江阴长江公路大桥钢桥面铺装养护报告（1999年-2017年）》的系列蓝皮书，开启大桥养护蓝皮书制度。

2018年12月

大桥主线收费站撤站。

2019年2月

首次在大流量情况下启用应急车道作为分流手段。