童 飛 施 洋 王春暉

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 211106)

1 概述

我國(guó)城市化進(jìn)程加速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入不斷加大。截止到2017年年底，我國(guó)公路橋梁數(shù)量已經(jīng)突破83萬座，這么巨大數(shù)量的橋梁工程每天將可能遇到地震、臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)以及船撞等不確定因素的影響[1-3]。

劉元亮等[4]以具體工程案例為研究對(duì)象，采用靜力荷載試驗(yàn)研究橋梁結(jié)構(gòu)安全承載能力，為橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)提供經(jīng)驗(yàn)。王對(duì)強(qiáng)等[5]提出了一種新的橋梁檢測(cè)管理系統(tǒng)，采用報(bào)警、智能顯示以及WiFi等技術(shù)進(jìn)行耦合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)橋梁的超重檢測(cè)以及智能控制技術(shù)。楊揚(yáng)等[6]全方位分析了無人機(jī)橋梁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以及圖像采集技術(shù)在無人機(jī)檢測(cè)當(dāng)中發(fā)揮的作用，并且預(yù)測(cè)了無人檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。以如海運(yùn)河大橋某次船撞事故為工程案例，采用外觀檢測(cè)和無損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)梁體、墩柱等外觀進(jìn)行檢查，了解橋梁受撞擊后受損區(qū)域的范圍，掌握墩柱及梁體受損程度，采用聲吶技術(shù)對(duì)水下受損樁基進(jìn)行檢測(cè)，了解水下結(jié)構(gòu)受損范圍、大小及程度，為后期的撞擊計(jì)算分析提供數(shù)據(jù)資料。

2 工程背景

如海運(yùn)河大橋位于南通市G40滬陜高速上，該橋橫跨如海運(yùn)河，橋上部結(jié)構(gòu)采用兩聯(lián)先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)，橋跨布置為(6×25+7×25)m；下部結(jié)構(gòu)1號(hào)～4號(hào)墩為柱式墩，5號(hào)～12號(hào)墩為柱式墩樁基礎(chǔ)，0號(hào)臺(tái)為肋式臺(tái)樁基礎(chǔ)，13號(hào)臺(tái)為座板式橋臺(tái)樁基礎(chǔ)。

由于某次貨船撞橋體事故，急需對(duì)橋梁進(jìn)行全面檢測(cè)。為了了解橋梁受撞擊后受損區(qū)域的范圍；水下結(jié)構(gòu)受損范圍、大小及程度；橋梁附近水位變化及受沖刷程度；受損橋跨主體結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際受力狀態(tài)，檢驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；考察試驗(yàn)荷載下受損橋墩的變位情況，驗(yàn)證受損橋墩實(shí)際工作狀況。需要針對(duì)該事故對(duì)本橋的影響進(jìn)行全面的檢測(cè)。

3 檢測(cè)方案及其評(píng)價(jià)

3.1 外觀檢測(cè)

針對(duì)本工程案例對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)、墩臺(tái)、板式支座外觀質(zhì)量以及橋面系及附屬設(shè)施進(jìn)行全面且詳細(xì)的檢查。評(píng)定采用分層綜合評(píng)定與5類橋梁?jiǎn)雾?xiàng)控制指標(biāo)相結(jié)合的方法，先對(duì)橋梁各構(gòu)件進(jìn)行評(píng)定，然后對(duì)橋梁各部件進(jìn)行評(píng)定，再對(duì)橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行評(píng)定，最后進(jìn)行橋梁總體技術(shù)狀況的評(píng)定。

本工程案例中受損聯(lián)跨評(píng)定為2類。露筋銹蝕1.8 m，破損面積1.08 m2。在本次檢查中發(fā)現(xiàn)的主要問題為：1)橋面系中發(fā)現(xiàn)伸縮縫橡膠條破損、泄水孔堵塞、伸縮縫垃圾填塞；2)上部結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)T梁腹板、翼板混凝土剝落、露筋銹蝕，部分支座環(huán)向開裂、上緣部分脫空；3)下部結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)橋墩立柱擦傷。依據(jù)JTG/T H21—2011公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，本次檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除部分立柱表面有新增的擦傷破損病害及水下基礎(chǔ)原有的露骨露筋病害外，未發(fā)現(xiàn)新增其他病害。表1為橋面系檢查匯總表，圖1和圖2分別為伸縮縫橡膠條破損及左幅部分泄水孔堵塞現(xiàn)場(chǎng)圖。

表1 橋面系檢查匯總表

3.2 無損檢測(cè)

3.2.1 水下基礎(chǔ)檢測(cè)

橋梁基礎(chǔ)水下外觀檢查采取水上、水下聯(lián)合進(jìn)行的方式完成。潛水員在水下進(jìn)行探摸及目視檢測(cè)，或利用水下攝像機(jī)把檢測(cè)的內(nèi)容顯示到水上監(jiān)視器，由技術(shù)員通過觀察監(jiān)視器圖像并結(jié)合潛水員在水下電話述說的內(nèi)容進(jìn)行綜合判斷。圖3為水下蛙人檢測(cè)工作圖。

本工程案例發(fā)現(xiàn)：表面局部受船舶碰撞剮蹭明顯，但未發(fā)現(xiàn)有露筋現(xiàn)象。各樁身與梁連接處整體結(jié)構(gòu)良好，未發(fā)現(xiàn)有混凝土開裂現(xiàn)象。橋梁樁基和立柱水下部分發(fā)現(xiàn)的病害均屬于舊有病害，未發(fā)現(xiàn)有新的破損痕跡。

3.2.2 河床斷面檢測(cè)

河床斷面檢測(cè)基于水深檢測(cè)，單波束測(cè)深儀是利用換能器(探頭)發(fā)射超聲波，穿透介質(zhì)并在不同介質(zhì)表面產(chǎn)生反射，測(cè)出發(fā)射波與回波之間的時(shí)間差來進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算水深。假設(shè)超聲波在水中的傳播速度為V，假設(shè)換能器(探頭)發(fā)出的超聲波到達(dá)水底，并由水底反射回到探頭被接收，信號(hào)往返行程所經(jīng)歷的時(shí)間為t，則Z=V·t/2；同時(shí)根據(jù)探頭上固定桿的刻度可獲知水面與探頭之間的距離，結(jié)合GPS坐標(biāo)和后處理軟件，生成水深斷面圖(及河床斷面圖)，通過河床斷面圖反映河床的現(xiàn)勢(shì)，進(jìn)而分析河床的沖刷淤積情況。

原理示意圖及工作圖如圖4,圖5所示。

如海運(yùn)河大橋河床斷面共檢測(cè)4個(gè)斷面。結(jié)果表明：河床斷面整體平順，未見沖刷現(xiàn)象；個(gè)別橋墩周邊區(qū)域存在部分淤積。大橋北側(cè)邊緣往下游70.0 m范圍，以斷面間隔7.0 m，共檢測(cè)10個(gè)斷面。結(jié)果表明：區(qū)域河床整體平順，未見沖刷現(xiàn)象；西側(cè)距航道中心線35.0 m～40.0 m處存在淤積現(xiàn)象。

3.2.3 側(cè)掃聲吶沉船掃測(cè)

側(cè)掃聲吶是一種半定量的以圖象形態(tài)測(cè)繪水下地貌特征的儀器，由拖魚、線纜和處理器三部分組成。本次檢測(cè)目的主要是確定沉船具體位置，船只撞擊部位及角度，為后續(xù)船只撞擊計(jì)算模擬及打撈工作提供支撐。

側(cè)掃聲吶拖曳船航線位于如海運(yùn)河大橋5號(hào)墩和6號(hào)墩之間，沿平行于航道軸線行駛，掃側(cè)沉船位于行船方向右側(cè)，通過側(cè)掃聲吶聲學(xué)影像，可以清晰辨識(shí)沉船平面二維尺寸、輪廓形態(tài)和整體方位，如圖6所示。

3.2.4 墩身豎直度檢測(cè)

在結(jié)構(gòu)物測(cè)試正面架設(shè)全站儀，利用全站儀免棱鏡的測(cè)距功能，測(cè)量結(jié)構(gòu)物測(cè)試范圍內(nèi)的上部表面到儀器的水平距離a1，和下部表面到儀器的水平距離a2，準(zhǔn)確至1 mm。同時(shí)可用全站儀測(cè)量測(cè)試范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)物的高度H，準(zhǔn)確至1 mm。

檢測(cè)小組用全站儀對(duì)左幅4-1號(hào)、4-2號(hào)、5-1號(hào)、5-2號(hào)、6-1號(hào)和6-2號(hào)墩豎直度進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表2，其中6-1號(hào)墩最大偏位為1.2 cm，豎直度檢測(cè)均在0.3%以下，考慮施工誤差可以認(rèn)為橋墩自竣工投入使用后其未發(fā)生橫向偏位，船體撞擊未造成橋墩偏移病害。

表2 橋墩豎直度檢測(cè)匯總表

4 結(jié)論

以如海運(yùn)河大橋?yàn)楣こ瘫尘?，針?duì)船撞事故進(jìn)行橋梁的全面檢測(cè)，得到如下結(jié)論：

1)橋體表面局部受船舶碰撞剮蹭明顯，但未發(fā)現(xiàn)有露筋和新的破損現(xiàn)象。伸縮縫橡膠條破損及左幅部分泄水孔堵塞，但未發(fā)現(xiàn)新增其他病害。

2)河床斷面整體平順，未見沖刷現(xiàn)象。個(gè)別橋墩周邊區(qū)域存在部分淤積，船體撞擊未造成橋墩偏移病害。