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建筑结构丨囚徒困境 · 港珠澳大桥检测造假案

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来源:岩土沿途Geotech

百万吨水泥

港珠澳大桥全长约55公里,跨越伶仃洋连接两岸三地。

港珠澳大桥

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥。除了空前的施工难度,其消耗的建造材料也十分惊人。

据统计,光是跨海的主桥段(长度约30公里),使用的水泥超过百万吨。其中,绝大部分水泥用在了生产桥梁所需的主要材料——混凝土(Concrete)。

混凝土是建筑工程中最常见的人工材料。由于是人造的材料,混凝土性能与强度与它的制作者水平息息相关。

如果说一道佳肴需要厨师的精心烹饪,那么一块好的混凝土同样需要工程师的精心调制。只有在制造过程中严格遵循工程师的指示,按正确的配方与步骤调制而成,才能达到预想中的性能与强度。

混凝土的配方

港珠澳大桥工程消耗了如此大量的混凝土,我们可能会担心,是否有个别粗心的工程师,制造出了一些不合格的产品。如果这些不合格的产品用在了大桥的关键部位,后果将不堪设想。

因此,在混凝土用于工程建造之前,我们还需要对其进行最后一个步骤——检测(Testing),以确保所用的产品都是经过正确生产程序的合格品。

永不停止的凝固

混凝土在刚生产出来时,它的强度是无法立刻得到检验的。因为水泥与水的化学反应才刚刚开始,混凝土还处于流动的状态。为了便于测试混凝土的强度,在它还出于流动状态时,我们会先把它装到一个立方体的盒子中定型。

混凝土的制样

混凝土初步凝固成型后,强度会随着时间慢慢提升。如果这时就把试块拿去测试,测出来的强度是很低的,并不能反应出混凝土的最终强度。因此,在测试之前,这些成型的试块要先放进水里养护,以等待强度提升至可以测试的状态。

混凝土的养护

养护结束,取出来就成了一个个标准化的立方体试样了。

混凝土试样

这些试样会被放到压力机上进行压力测试。

混凝土的压力测试

可以预料,当超过某个压力时,混凝土最终会被压碎。压碎时试样所能达到的最大压力值,就是这块试样所代表的强度。

试样在一定压力下被压碎

在整个检测流程中,最关键的一点是:在混凝土生产出来后,什么时候进行检测,才能反应其最终强度?

混凝土的强度来源于水泥与水的化学反应。随着化学反应的越来越充分,强度亦会随之慢慢提高。这个逐渐凝固的过程称为混凝土的固化(Curing)。

很奇妙的是,混凝土的凝固是永不停止的。它只是变得越来越慢。只要固化还在发生,混凝土的强度也同样会继续增长。听起来,似乎永远也没有办法弄清楚混凝土的最终强度。

然而,通过大量研究发现,混凝土的强度在一定时间后,增长速率将明显变缓。这意味着,在一定时间后,混凝土的强度将发展至与最终强度相差无几。

当混凝土养护至28天时,它的强度与112天强度的差别差距只有不到5%。在工程界,混凝土在生产后第28天进行检测,并以检测结果作为混凝土强度的代表值,逐渐形成了一个惯例。

混凝土强度增长曲线

HOKLAS报告

港珠澳大桥香港段于2012年开始动工。为了应对工程所涉及工程材料的检测工作,工务署同年年底在大屿山北部建立了小蚝湾试验所。试验所的工作之一就是对混凝土试样进行强度测试。

小蚝湾试验所

小蚝湾试验所的管理及运作由检测单位嘉科工程顾问有限公司(JACOBS)承担,工务署负责监督及审核检测报告。

混凝土强度的检测结果如果想得到承认,就必须证明所有的试验步骤都是完全按照规范进行的。如果工务试验所进行的检测被工务署判定是按照规定的测试程序进行,出具的检测报告上就可以使用HOKLAS(香港实验所认可计划)标志,证明这份报告的权威性及有效性。这类报告称为「HOKLAS报告」,类似于国内检测的CMA标志。

检测报告上的HOKLAS标志(右上角)

如果检测过程出现了人为失误,导致检测过程存在瑕疵,即使对最终实际的检测结果没有影响,报告上也不会允许放上HOKLAS标志。这些报告称为「非HOKLAS报告」。

正常情况下,试验所一个合规的检测流程为:

01

养砖

试验所从工地接收到混凝土砖(行话,混凝土试块)后,经过一系列的测量及记录,有关的混凝土砖样本便会被放入到水槽内进行养护,称为「养砖」;

02

填写工作纸

有关的员工会将已填写好资料的工作表格(行话称「工作纸」)按应该进行测试的日期分别存档到不同的活页夹;

03

捞砖

每天早上,最早一批上班的员工会检查已存盘的工作纸,如果某些样本已经到了28天,则抽出这部分的工作纸,然后依照工作纸上面所载的数据从水槽中捞出该天需进行测试的混凝土砖。此程序称为「捞砖」。

04

秤砖

捞砖之后,员工需将混凝土砖样本上残留的水份抹走,然后秤重。此程序称为「秤砖」。

05

压砖

秤砖后,员工便可将混凝土砖样本分批进行测试,即「压砖」。在测试完成后,设备会自动生成一张记录单。

06

检测报告

测试完毕后,技术员会拟备混凝土测试报告,测试报告会夹附相关混凝土测试的记录单、列表、工作纸及申请表(记录单、列表、工作纸及申请表总称「报告附件」),并交由时任的首席技术员签署,以核证混凝土测试有否按照既定程序进行(即已获或未获HOKLAS认许)。

在这6个步骤中,最关键的是第五步:压砖。如果在压砖过程中出现失误,或者混凝土砖破坏后强度未达标,显然这样的报告会拿不到HOKLAS认许。而且,混凝土强度测试是不可逆的,如果测试样本已被压坏,则没有其他补救余地。

不寻常的报告

2016年7月26日上午,即小蚝湾试验所成立四年之后,工务署技术员在一次对检测报告的例行检查中,发现了几点不寻常的地方。

1. 同一件混凝土砖有两张记录单。混凝土砖在第一次测试中就已经被压坏,如何进行第二次测试?为什么要进行第二次测试?

2. 有两张记录单所显示的测试时间只相差1分多钟。在压力测试过程中,规范对压力施加的速率有限制要求,对于混凝土这类高强度样本,在恒定速度下,进行一次测试最少需要2至3分钟;

3.先后两批不同测试批次的样本砖有穿插测试的情况出现。按照常理,前一批次的样本全部完成后,才会轮到下一批次样本进行检测,因为后一批次的样本接收时间要更晚;

4. 部分同一批次的记录单显示测试序号不是顺序,而是其中跳了一个号码。记录单由电脑自动生成,而且生成的号码是顺序排列的。也就是说,记录单生成时出现跳号的概率极低,中间缺失的号码只能代表机器进行过另一场测试。

以上四点综合在一起,很难令人不怀疑检测过程中存在猫腻。

经过调查,相关证据显示试验所存在多人,长时间检测造假的可能。2017年,18名试验所的员工在法庭上成为被告嫌疑人。

囚徒困境

囚徒困境(Prisoner’s Dilemma)是博弈论中很具有代表性的例子。在最初的版本中,囚徒困境只是针对两个人的场景。

假设现在警方逮捕甲、乙两名嫌疑犯,但没有足够证据指控二人有罪。于是警方分开囚禁嫌疑犯,分别和二人见面,并向双方提供以下相同的选择:

a.若一人认罪并作证检控对方(Confess),而对方保持沉默(Silent),此人将即时获释,沉默者将判监20年。

b.若二人都保持沉默(互相“合作”),则二人同样判监1年。

c.若二人都互相检举(互相“背叛”),则二人同样判监5年。

囚徒困境的四种局面

纯理性角度来看,两人都保持沉默是总体利益最大的。但是,在审讯过程中,两个嫌疑犯都不禁会思考:

a.我是否应该检举?(争取减刑或无罪释放)

b.他是否已经检举了?(我若保持沉默,则会加重刑责)

审讯过程中的思考

如果两个嫌犯对对方不够信任,或只想着自己脱身,最终的结果可能是两个人都选择检举。

若双人的囚徒困境只需猜疑另一个人,多人的囚徒困境下,嫌疑犯的处境则会是绝对劣势。

在两人的场景中,如果两个嫌犯是好朋友,对双方有足够的信心,而且所犯之事不算严重,则仍有共同选择保持沉默的可能;在多人场景中,即使所有人之间都是好朋友,也很难保证不会有人选择检举。只要有一人选择检举,其他人都要遭罪。这种情况下多方的利益平衡点已被打破。

在小蚝湾试验所案件中,18名被告人面临的即是多人囚徒困境。在一开始的调查中,无一人选择认罪。

随后ICAC开展了一对一的警诫录像会面。

很快,第五号被告人选择转为污点证人以求减免刑期。

根据第五号被告人的招供,试验所主要采用以下两种办法蒙混过关:

01

部分错过测试时间的混凝土样本,通过人为修改电脑时间,以令报告显示为28天;

02

部分出错的混凝土样本,通过采用铁柱(行话称为「神砖」)代替样本模拟出达标的试验结果。

公地悲剧

在随后深入的调查中发现,多方并不是有预谋的大规模造假,而是某种心照不宣的串谋。对于试验所的员工及管理层,他们造假的动机各不相同:

员工:出了不合格的报告,曾被上司暗示“搞定它”。如果被上司发现检测过程存在过错,可能会影响个人能力评价;

管理层:过多的「非HOKLAS报告」会影响公司声誉,以及在工务署内的评价。

多人「默契」的行为令到检测造假越来越习以为常,最终被揭发出来。

这种场景值得令人反思,它是典型多人囚徒困境下的延伸——公地悲剧(Tragedy of the Commons)。

01

公共草地上,有一群牧羊人,此时草的数量足以供应各人的羊群;

02

每一个牧羊人都想要多获利一些,所以某个牧羊人就带了额外的羊来放牧。

03

虽然他知道过度放牧,草地可能会承受不住,但他获利了。而后所有的牧羊人都跟进,最终草地牧草耗竭。

回到小蚝湾试验所,虽然谁都知道造假有朝一日会被揭发,但某个人(无论是员工或管理层)确实因此短暂获利了(避免返工或影响评价)。然而,当每个人都如此做时,造假就会变得越来越多,最终导致全体人员被惩罚。

也许检测单位的造假一开始并不存在很大的主观恶意(只是试验过程中的无心之失导致样本不正常损坏),但引发的不良后果却会像雪球一样越滚越大。比起批评,我们更应该思考如何阻止类似公地悲剧的场景再次发生。

后续

18人中的12人被判罪名成立,刑期从2年至2个月不等。

由于未能完全弄清检测造假的混凝土试块涉及哪些部位,港珠澳大桥已额外花费5800万港币对桥梁进行补充检测。检测结果显示桥梁所用混凝土达标。

参考资料:

1. 香港特別行政區區域法院 DCCC 1031/2017;

2. CB(4)1140/16-17(01) Follow-up Actions by Transport and Housing Bureau and Highways Department on the Alleged Falsified Concrete Tests Incident;

3. CB(4)1140/16-17(02) Information note on alleged falsification of concrete test reports associated with the works under the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge Hong Kong and related projects;

FIN

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作者: ganggouren

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