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　摘要：文章介紹了廣州市區(qū)7座跨江橋梁及珠江隧道的結(jié)構(gòu)檢測與評估，對檢測過程中遇到的相關(guān)問題進(jìn)行了分析討論。由于被檢測與隧道的結(jié)構(gòu)形成各不相同，可供有關(guān)同行交流參考。

　　關(guān)鍵詞：橋梁；隧道；檢測；評估

　　1 引言

　　廣州是改革開放的前沿城市，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)在短短二十多年里卓有成效，為加強(qiáng)珠江兩岸的聯(lián)系，在長達(dá)不足15 km的珠江航道上先后建成了廣州大橋、海印大橋、珠江隧道、江灣大橋、解放大橋、鶴洞大橋系（含昌崗西立交、廣中立交）等，這些不同形式、體系的跨江橋梁推動了廣州市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也為城區(qū)增添了一道道絢麗的色彩。隨著城市交通的日益繁忙和超重車輛的增多，運(yùn)營多年的橋隧結(jié)構(gòu)能否滿足繼續(xù)承載的要求，是否存在安全隱患，為人們所關(guān)注。為此，廣州市政管理部門于2003年安排了對市區(qū)7座跨江橋梁及珠江隧道的檢測與綜合評估工作，以建立橋梁、隧道“健康狀況”和“使用壽命”的相關(guān)檔案，指導(dǎo)橋梁、隧道的養(yǎng)護(hù)與維修。

　　2 七橋上隧結(jié)構(gòu)概況

　　2.1 海印大橋

　　海印大橋于1988年12月28日建成通車，是一座雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，為塔梁墩固結(jié)連續(xù)體系。跨徑布置為35m+(85.5m+175m+85.5m)+35m,主橋全長416m。

　　主梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土倒梯形單箱三室箱形梁，索塔順橋向?yàn)榈筜型，塔高57.4m。橋面以下橋墩布置為雙排柔性墩，柔性墩墩身伸入沉井基礎(chǔ)內(nèi)。斜拉索采用扇形布置，塔柱內(nèi)拉索呈叉錨固式。

　　海印大橋建成后運(yùn)營一直正常。1995年5月，南岸邊跨西側(cè)一根拉索突然斷落，同一邊跨也有一根垂度過大，有斷落的可能。市政管理部門立即組織對全橋拉索進(jìn)行檢查，并最終對全橋拉索進(jìn)行更換。

　　2.2 鶴洞大橋

　　鶴洞大橋于1988年7月建成通車。主橋全長648m，為雙塔雙索面斜拉橋，主跨為360m銅~混凝土疊合梁，索呈扇形布置。邊跨為144m預(yù)應(yīng)力混凝土梁（含過渡孔），并設(shè)有兩個(gè)鋪助墩及一個(gè)過渡墩、一個(gè)邊墩。主塔為預(yù)應(yīng)力砼鉆石型橋塔，塔高128.45mm。

　　全橋設(shè)有144根斜拉索，全部拉索在塔內(nèi)張拉，斜拉索為冷鑄墩頭錨。

　　2．3 解放大橋

　　解放大橋是一座無風(fēng)撐三跨連續(xù)下承式鋼管混凝土系桿拱橋，跨徑為55m+83.6m+55m。全橋長932m，橋?qū)?5m，兩肋間距為18m，雙向四車道，兩肋外側(cè)懸挑3.0m作為人行道。中孔鋼管拱肋跨徑為81.6m，矢跨比為1/5；邊孔鋼管拱肋跨徑為53.7m，矢跨比為1/4.5；拱軸線均為拋物線，拱肋截面為“啞鈴”型。主橋共設(shè)33對吊桿。

　　2．4 海珠橋

　　海珠橋位于廣州市中心，始建于1929年~1933年，由美國馬克敦公司承建。主橋全長67.06m+48.78m+67.06m，三孔下承式簡支鋼桁架橋，中跨為開啟示結(jié)構(gòu)，寬為11m。1949年10月，國民黨敗退時(shí)將海珠橋炸毀，只剩下了橋墩。建國后，市政府對鋼桁架部分進(jìn)行重建，大橋結(jié)構(gòu)仍為三跨簡支鋼桁架，但中跨改為等高度簡支鋼桁架結(jié)構(gòu)。1974年對大橋進(jìn)行了擴(kuò)建，將主橋非機(jī)動車道改為機(jī)動車道，并在主橋兩側(cè)各加設(shè)了一座預(yù)應(yīng)力鋼筋砼橋，寬度為11.26m。1955年，市政局對大橋進(jìn)行了加固維修，加固后的海珠橋由原來的三跨簡支桁架經(jīng)體系轉(zhuǎn)換形成了三跨連續(xù)索桁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)荷載為汽—15。

　　2．5 廣州大橋

　　廣州大橋于1985年11月建成交付使用。大橋全長979.04m，橋?qū)?4m，由主橋、副橋、引橋組成。主橋跨越珠江主航道，上部結(jié)構(gòu)為三跨預(yù)應(yīng)砼連續(xù)箱梁（80m+110m+80m），下部采用鋼筋砼墩，沉井基礎(chǔ)；副橋跨越珠江副航道；上部結(jié)構(gòu)為兩聯(lián)三跨25m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁；引橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋，副橋與引橋下部結(jié)構(gòu)均采用排架墩，鉆孔樁基礎(chǔ)。

　　2．6 江灣大橋

　　江灣大橋地1997年12月建成通車。大橋全長914m，主橋上部結(jié)構(gòu)杰83m+128m+83m變截面三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。主橋橋墩采用兩個(gè)橢圓形獨(dú)立柱實(shí)心墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

　　2．7 人民橋

　　人民橋于1967年建成通車，全橋長527m。主橋上部結(jié)構(gòu)為三孔帶有掛孔的T型剛構(gòu)橋，跨徑為54m+74m+54m，掛孔長34m。T構(gòu)懸臂由12片預(yù)應(yīng)力砼T梁組成。北岸墩為樁基礎(chǔ)，兩個(gè)水中墩為沉井基礎(chǔ)，水中墩為鋼筋砼實(shí)體墩，岸邊墩為鋼筋砼挑臂墩。

　　2．8 珠江隧道

　　珠江隧道1993年底建成通車，是國內(nèi)第一條沉管隧道，設(shè)計(jì)車輛通過能力為3600輛/h。隧道由北岸黃沙段、河中段及南岸芳村段組成，總長度為1238.5m，橫向設(shè)四孔，其中兩孔為機(jī)動車道孔，一孔地鐵孔，另設(shè)一專用管線廊。沉管為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，共分為五節(jié)沉放。暗埋段采用鋼筋砼箱形結(jié)構(gòu)，敞開段采用鋼筋砼U型槽。

　　3 檢測與評估內(nèi)容

　　3．1 一般外觀檢測

　　本次外觀檢測的內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面：1、橋面系構(gòu)造檢查；2、混凝土強(qiáng)度、碳化深度、裂縫狀況；3、主梁、斜拉橋索塔軸線空間位置、鋼管砼拱肋軸線空間位置檢測；4、斜拉索、吊桿現(xiàn)狀；5、鋼管砼拱肋脫空現(xiàn)狀；6、支座、橋梁墩臺現(xiàn)狀；7、水下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性戲能檢查；8、隧道滲漏情況；9隧道軸線及沉管的沉降、水面位移；10、沉管接頭狀況、隧道覆蓋層摸查。

　　通過本次外觀檢測及時(shí)發(fā)現(xiàn)了某些隱患：如解放大橋鋼筋砼拱肋內(nèi)混凝土局部存在脫空現(xiàn)象，最大脫空高度2cm；鶴洞大橋主塔塔身凹槽處存在寬0.2~0.3mm豎向裂縫；昌崗西立交第四層橋臺處端橫梁出現(xiàn)較大裂縫，鋼筋裸露銹蝕，橋臺支座脫空；江灣大橋邊跨端支座處主梁底板發(fā)現(xiàn)多條斜裂縫及縱向裂縫，裂縫寬達(dá)0.2mm；海珠橋主引橋混凝土炭化深度較深（炭化深度平均達(dá)8.1mm）、梁體鋼筋銹蝕嚴(yán)重等，根據(jù)上述檢測結(jié)果，養(yǎng)護(hù)部門會同有關(guān)單位及時(shí)提出了加固、補(bǔ)強(qiáng)措施，并對昌崗西立交第四層橋臺端橫梁進(jìn)行了支座更換、砼切割等整治處理，避免了損傷部位的進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　3．2 結(jié)構(gòu)仿真分析

　　考慮到海印大橋、海珠橋的特殊歷史背景，本次檢測對這兩座橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)仿真分析。計(jì)算采用了結(jié)構(gòu)損傷非線性原理，分析出海印大橋經(jīng)歷斷索、換索結(jié)構(gòu)大調(diào)整后，中孔北支點(diǎn)截面和南邊孔支點(diǎn)截面下緣面下緣產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力的原因——換索后的索力增量超過一定范圍，使橋面整體抬升。進(jìn)而推斷出正是截面下緣較大的拉應(yīng)力使得大橋箱梁底板產(chǎn)生了橫橋向的裂紋。同時(shí)，仿真分析模擬和跟蹤了海珠橋體系轉(zhuǎn)換過程、結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化與分布規(guī)律，并將計(jì)算結(jié)果與荷載試驗(yàn)結(jié)果做對比分析，對海印橋的承載能力進(jìn)行科學(xué)評價(jià)。通過結(jié)構(gòu)仿真分析，使外觀檢查的某些表觀現(xiàn)象找到了理論依據(jù)。除海珠橋主引橋外，其余各橋均能滿足結(jié)構(gòu)承載力的要求。

　　3．4 特殊檢測手段的運(yùn)用

　　3．4．1 地質(zhì)雷達(dá)無損探測設(shè)備的運(yùn)用

　　珠江隧道在沉管段砼澆筑過程中，由于水化熱和砼體積自身收縮且受外部約束而產(chǎn)生了大量的裂紋：5節(jié)沉管共產(chǎn)生約500多條、長約660m的裂紋，雖然當(dāng)時(shí)對上述裂紋進(jìn)行了及時(shí)的封閉處理，但是珠江隧道自1993年底建成通車以來，已有近10年的時(shí)間，局部側(cè)墻壁出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，為準(zhǔn)確掌握裂紋的寬度、深度、發(fā)展延伸分布情況，本次檢測采用了地質(zhì)雷達(dá)。它是通過收集電磁波在隧道砼裂紋處波形的變化情況，計(jì)算出裂紋的各項(xiàng)特征指標(biāo)。珠江隧道檢測共布設(shè)雷達(dá)檢測線10條，完成雷達(dá)檢測部面長7380m，是對大體積、大范圍鋼筋砼結(jié)構(gòu)裂紋檢測的一種新嘗試。

　　3．4．2模態(tài)試驗(yàn)

　　為了對廣州大橋主橋的工作狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步的評定，分析病害成因，提出處理措施，并為長期監(jiān)測橋梁的劣化程度、檢驗(yàn)加固效果提供基礎(chǔ)資料，本次檢測對廣州大橋主橋做了模態(tài)試驗(yàn)。它是在動載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上沿順、橫橋向箱梁中線處布設(shè)多個(gè)測點(diǎn)，利用自然脈動方法測取橋梁的各階固有頻率、振幅、阻尼和振型，通過試驗(yàn)值與理論值的比較，對靜載試驗(yàn)的計(jì)算模型進(jìn)行修正，使理論模型更趨完善合理。試驗(yàn)同時(shí)對廣州大橋主橋的抗扭、堅(jiān)彎剛度及對稱性等物理參數(shù)進(jìn)行了定性評定。

　　模態(tài)試驗(yàn)表明：動、靜載試驗(yàn)的計(jì)算模型與實(shí)橋基本吻合，但主橋各階段振型與理想振型相比均有一定程度的畸變。表現(xiàn)之一：從縱向看，兩邊跨畸變程度比中孔大，分析認(rèn)為是由兩邊跨橋面板之間的連接狀況稍差所致，這與外觀檢測情況相符——邊跨橋面板多處有補(bǔ)疤，主梁翼緣板間的連接有孔洞。表現(xiàn)之二：東側(cè)振幅值相對西側(cè)大，根據(jù)現(xiàn)場情況分析，大橋東側(cè)有一條輸氣管道，西側(cè)有一條輸水管道支承于橋梁橫隔板上，由于輸水管道質(zhì)量較大，導(dǎo)致相對振型值偏小。

　　4 檢測評定結(jié)果

　　“七橋一隧”檢測現(xiàn)已結(jié)束，檢測單位對橋梁結(jié)構(gòu)的定性評價(jià)已通過專家評審和認(rèn)可：除海珠橋主引橋因外觀缺損嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)承載能力不足，被評為四類橋梁外，其余各橋承載能力滿足設(shè)計(jì)要求，總體評定為二類橋梁。

　　5 問題探討

　　5．1 海珠橋主橋鋼結(jié)構(gòu)的檢測

　　海珠橋主橋鋼結(jié)構(gòu)的疲勞檢測是多方關(guān)注的焦點(diǎn)。建于1933年的海珠橋即是廣州歷史發(fā)展的見證，又是建設(shè)國際大都市的新廣州旅游景觀的一個(gè)組成部分，具有城市道路、歷史和景觀三位一體的功能和作用，有作為歷史文物保存下來的必要。

　　海珠橋過去曾做過幾次檢測、大修、但從未進(jìn)行疲勞測試。本次檢測對主橋（鋼橋）進(jìn)行了動、靜載試驗(yàn)和訪真分析，認(rèn)為加固后的海珠橋主橋（鋼橋）靜、動力性能均符合要求，可滿足相應(yīng)設(shè)計(jì)荷載等級安全通行要求。對主橋恒載狀況下主桁梁、吊桿、背索應(yīng)力的測試表明，海珠橋加固后經(jīng)過近10年的運(yùn)營，橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生了內(nèi)力重分布，測試值與固施工時(shí)的張拉力存在偏差，靜力分析認(rèn)為這種偏差不致于影響結(jié)構(gòu)安全。但是，結(jié)構(gòu)的靜力特性分析是在認(rèn)為結(jié)構(gòu)材料特性滿足要求的前提下進(jìn)行的，而對于一個(gè)服役達(dá)70多年的老橋而言，鋼結(jié)構(gòu)的疲勞特性是不容忽視，僅采用常規(guī)的荷載試驗(yàn)，對鋼橋的整體性能作評估是不全面的。為了全面掌握橋梁的損傷狀況，建議除了做常規(guī)的檢測外，有必要對鋼橋進(jìn)行疲勞測試和殘余壽命評估，避免因疲勞而引發(fā)的脆性破壞。

　　5．2 解放大橋水平體外索力測試

　　解放大橋采用帶PE護(hù)套的12Q15.24(7Q5)的成品索作為系桿，后又增設(shè)了水平體外索（中孔每根系桿索由109Q7、邊孔每根系桿索由55Q7鍍鋅高強(qiáng)低松馳預(yù)應(yīng)力鋼絲組成）加強(qiáng)系桿的作用，系桿對抵消拱圈的水平推力至關(guān)重要，是全橋的“生命索”。系桿的索力情況及應(yīng)力幅值是評價(jià)系桿工作狀態(tài)的基本指標(biāo)。遺憾的是本次檢測由于系桿包裹在砼系梁和鋼板錨箱中，并多點(diǎn)支撐在橫梁上，無法采用頻率法準(zhǔn)確測出其索力，僅從大橋整體外觀檢測和荷載結(jié)果來推測出系桿的受力狀態(tài)，似乎與系標(biāo)明本身的重要性不相區(qū)配，對于類似的系桿拱結(jié)構(gòu)如何測試系桿索力，是值得研究和引起關(guān)注的，建議在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮相關(guān)問題。

　　5．3 珠江隧道沉管接頭部件的檢測

　　珠江隧道沉管管節(jié)的五個(gè)接頭均設(shè)計(jì)為柔性接頭。沉管接頭處以尖肋型橡膠止水帶（GINA帶）作為第一道防水，Ω型橡膠止水帶作為第二層防水，型號與水壓力及設(shè)計(jì)變形量對應(yīng)。Ω鋼板是作為抗震措施而設(shè)計(jì)的，沿接頭四周布置。為了使地震時(shí)管段接頭產(chǎn)生的軸向位移量不超出GINA帶和Ω型橡膠止水帶確保水密性時(shí)的最大允許位移值，設(shè)計(jì)加設(shè)了Ω鋼板和縱向約束裝置。本次對隧道沉管接頭部位的檢測采用了人工錘擊的方法來判定Ω鋼板的銹蝕情況，而對GINA帶和Ω型橡膠止水帶水密性未作進(jìn)一檢測（這也是無法做到的）。從構(gòu)造上看，GINA帶是無法更換的。理論上Ω型橡膠止水帶“在20℃的水中環(huán)境下壽命達(dá)100年”， 作為隧道的養(yǎng)護(hù)而言，如何檢測、跟蹤評價(jià)其使用壽命，值得探討和研究。同時(shí)，類似于“一勞永逸”的設(shè)計(jì)理念是否合適，也值得商榷。建議有關(guān)部門盡快研究橡膠止水帶退出工作后的止水處理預(yù)案。

　　5．4 混凝土強(qiáng)度測試

　　本次各橋梁（隧道）混凝土強(qiáng)度的檢測均采用了回彈法，規(guī)范對回彈法的使用范圍作了嚴(yán)格的界定，即要求齡期在1000d以內(nèi)、砼碳化深度不大于6mm、鋼筋保護(hù)層厚度大于30mm，本次的測試對象砼的齡期均超過了1000d,砼碳化深度也不同程度地大于6mm，檢測結(jié)果的可信度是值得推敲的。

　　5．5 水下基礎(chǔ)的檢測

　　本次各橋梁水下基礎(chǔ)的檢測是由潛水員完成的，由于江水渾濁，能見度低，只能通過摸探來查明基礎(chǔ)的大致情況，檢測內(nèi)容相對較粗糙。筆者認(rèn)為，基礎(chǔ)對結(jié)構(gòu)的影響可以通過變形的觀測來發(fā)現(xiàn)，外觀的輕微損傷結(jié)構(gòu)安全影響不大，水下檢測只需探明是否有重大損傷即可。而建立橋梁養(yǎng)護(hù)的永久觀測，定期觀測基礎(chǔ)的變位情況，更有利于橋梁結(jié)構(gòu)安全性能的準(zhǔn)確評估。本次檢測在進(jìn)行橋面線形、控制點(diǎn)三維坐標(biāo)及隧道軸線測量對比時(shí)，是有相關(guān)教訓(xùn)的，由于檢測永久測點(diǎn)的擾動和破壞，使得本次實(shí)測的數(shù)據(jù)大多無法與歷史測量數(shù)據(jù)作分析、對比。建議在橋梁、隧道的養(yǎng)護(hù)管理中，應(yīng)加強(qiáng)對永久測點(diǎn)的建立與保護(hù)。

　　6 結(jié)語

　　通過對廣州市區(qū)七橋一隧的全面綜合檢測，養(yǎng)護(hù)管理部門及時(shí)掌握了各構(gòu)筑物的真實(shí)損傷狀況及承載力水平，同時(shí)也暴露了橋梁、隧道結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工、管理方面有待進(jìn)一步完善的地方。其收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于檢測本身所投入的人力、物力資源。如何評估結(jié)構(gòu)物的使用壽命，確保使用多年的橋隧結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營，用較少的投入換來結(jié)構(gòu)物的正常使用，是養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)引起足夠重視或開展深層次研究的課題之一。