摘要：文章介紹了廣州市區7座跨江橋梁及珠江隧道的結構檢測與評估，對檢測過(guò)程中遇到的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析討論。由于被檢測與隧道的結構形成各不相同，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(kāi)放的前沿城市，基礎設施的建設在短短二十多年里卓有成效，為加強珠江兩岸的聯(lián)系，在長(cháng)達不足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(dòng)了廣州市經(jīng)濟的發(fā)展，也為城區增添了一道道絢麗的色彩。隨著(zhù)城市交通的日益繁忙和超重車(chē)輛的增多，運營(yíng)多年的橋隧結構能否滿(mǎn)足繼續承載的要求，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(mén)于2003年安排了對市區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，指導橋梁、隧道的養護與維修。

　　2 七橋上隧結構概況

　　2.1 海印大橋

　　海印大橋于1988年12月28日建成通車(chē)，是一座雙塔單索面預應力混凝土斜拉橋，為塔梁墩固結連續體系�？鐝讲贾脼�35m+(85.5m+175m+85.5m)+35m,主橋全長(cháng)416m。

　　主梁為預應力鋼筋混凝土倒梯形單箱三室箱形梁，索塔順橋向為倒Y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內。斜拉索采用扇形布置，塔柱內拉索呈叉錨固式。

　　海印大橋建成后運營(yíng)一直正常。1995年5月，南岸邊跨西側一根拉索突然斷落，同一邊跨也有一根垂度過(guò)大，有斷落的可能。市政管理部門(mén)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(chē)。主橋全長(cháng)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預應力混凝土梁（含過(guò)渡孔），并設有兩個(gè)鋪助墩及一個(gè)過(guò)渡墩、一個(gè)邊墩。主塔為預應力砼鉆石型橋塔，塔高128.45mm。

　　全橋設有144根斜拉索，全部拉索在塔內張拉，斜拉索為冷鑄墩頭錨。

　　2．3 解放大橋

　　解放大橋是一座無(wú)風(fēng)撐三跨連續下承式鋼管混凝土系桿拱橋，跨徑為55m+83.6m+55m。全橋長(cháng)932m，橋寬25m，兩肋間距為18m，雙向四車(chē)道，兩肋外側懸挑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(xiàn)均為拋物線(xiàn)，拱肋截面為“啞鈴”型。主橋共設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(cháng)67.06m+48.78m+67.06m，三孔下承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋，中跨為開(kāi)啟示結構，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，大橋結構仍為三跨簡(jiǎn)支鋼桁架，但中跨改為等高度簡(jiǎn)支鋼桁架結構。1974年對大橋進(jìn)行了擴建，將主橋非機動(dòng)車(chē)道改為機動(dòng)車(chē)道，并在主橋兩側各加設了一座預應力鋼筋砼橋，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(lái)的三跨簡(jiǎn)支桁架經(jīng)體系轉換形成了三跨連續索桁結構，設計荷載為汽—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(cháng)979.04m，橋寬24m，由主橋、副橋、引橋組成。主橋跨越珠江主航道，上部結構為三跨預應砼連續箱梁（80m+110m+80m），下部采用鋼筋砼墩，沉井基礎；副橋跨越珠江副航道；上部結構為兩聯(lián)三跨25m預應力砼連續梁；引橋上部結構為預應力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，副橋與引橋下部結構均采用排架墩，鉆孔樁基礎。

　　2．6 江灣大橋

　　江灣大橋地1997年12月建成通車(chē)。大橋全長(cháng)914m，主橋上部結構杰83m+128m+83m變截面三跨預應力混凝土連續箱梁結構。主橋橋墩采用兩個(gè)橢圓形獨立柱實(shí)心墩，鉆孔灌注樁基礎。

　　2．7 人民橋

　　人民橋于1967年建成通車(chē)，全橋長(cháng)527m。主橋上部結構為三孔帶有掛孔的T型剛構橋，跨徑為54m+74m+54m，掛孔長(cháng)34m。T構懸臂由12片預應力砼T梁組成。北岸墩為樁基礎，兩個(gè)水中墩為沉井基礎，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(chē)，是國內第一條沉管隧道，設計車(chē)輛通過(guò)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(cháng)度為1238.5m，橫向設四孔，其中兩孔為機動(dòng)車(chē)道孔，一孔地鐵孔，另設一專(zhuān)用管線(xiàn)廊。沉管為鋼筋砼結構，共分為五節沉放。暗埋段采用鋼筋砼箱形結構，敞開(kāi)段采用鋼筋砼U型槽。

　　3 檢測與評估內容

　　3．1 一般外觀(guān)檢測

　　本次外觀(guān)檢測的內容包括如下幾個(gè)方面：1、橋面系構造檢查；2、混凝土強度、碳化深度、裂縫狀況；3、主梁、斜拉橋索塔軸線(xiàn)空間位置、鋼管砼拱肋軸線(xiàn)空間位置檢測；4、斜拉索、吊桿現狀；5、鋼管砼拱肋脫空現狀；6、支座、橋梁墩臺現狀；7、水下基礎結構性戲能檢查；8、隧道滲漏情況；9隧道軸線(xiàn)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(guò)本次外觀(guān)檢測及時(shí)發(fā)現了某些隱患：如解放大橋鋼筋砼拱肋內混凝土局部存在脫空現象，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)現多條斜裂縫及縱向裂縫，裂縫寬達0.2mm；海珠橋主引橋混凝土炭化深度較深（炭化深度平均達8.1mm）、梁體鋼筋銹蝕嚴重等，根據上述檢測結果，養護部門(mén)會(huì )同有關(guān)單位及時(shí)提出了加固、補強措施，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)一步擴大。

　　3．2 結構仿真分析

　　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)行了結構仿真分析。計算采用了結構損傷非線(xiàn)性原理，分析出海印大橋經(jīng)歷斷索、換索結構大調整后，中孔北支點(diǎn)截面和南邊孔支點(diǎn)截面下緣面下緣產(chǎn)生較大的拉應力的原因——換索后的索力增量超過(guò)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換過(guò)程、結構內力變化與分布規律，并將計算結果與荷載試驗結果做對比分析，對海印橋的承載能力進(jìn)行科學(xué)評價(jià)。通過(guò)結構仿真分析，使外觀(guān)檢查的某些表觀(guān)現象找到了理論依據。除海珠橋主引橋外，其余各橋均能滿(mǎn)足結構承載力的要求。

　　3．4 特殊檢測手段的運用

　　3．4．1 地質(zhì)雷達無(wú)損探測設備的運用

　　珠江隧道在沉管段砼澆筑過(guò)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節沉管共產(chǎn)生約500多條、長(cháng)約660m的裂紋，雖然當時(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(chē)以來(lái)，已有近10年的時(shí)間，局部側墻壁出現了滲水現象，為準確掌握裂紋的寬度、深度、發(fā)展延伸分布情況，本次檢測采用了地質(zhì)雷達。它是通過(guò)收集電磁波在隧道砼裂紋處波形的變化情況，計算出裂紋的各項特征指標。珠江隧道檢測共布設雷達檢測線(xiàn)10條，完成雷達檢測部面長(cháng)7380m，是對大體積、大范圍鋼筋砼結構裂紋檢測的一種新嘗試。

　　3．4．2模態(tài)試驗

　　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(cháng)期監測橋梁的劣化程度、檢驗加固效果提供基礎資料，本次檢測對廣州大橋主橋做了模態(tài)試驗。它是在動(dòng)載試驗的基礎上沿順、橫橋向箱梁中線(xiàn)處布設多個(gè)測點(diǎn)，利用自然脈動(dòng)方法測取橋梁的各階固有頻率、振幅、阻尼和振型，通過(guò)試驗值與理論值的比較，對靜載試驗的計算模型進(jìn)行修正，使理論模型更趨完善合理。試驗同時(shí)對廣州大橋主橋的抗扭、堅彎剛度及對稱(chēng)性等物理參數進(jìn)行了定性評定。

　　模態(tài)試驗表明：動(dòng)、靜載試驗的計算模型與實(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。表現之一：從縱向看，兩邊跨畸變程度比中孔大，分析認為是由兩邊跨橋面板之間的連接狀況稍差所致，這與外觀(guān)檢測情況相符——邊跨橋面板多處有補疤，主梁翼緣板間的連接有孔洞。表現之二：東側振幅值相對西側大，根據現場(chǎng)情況分析，大橋東側有一條輸氣管道，西側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，導致相對振型值偏小。

　　4 檢測評定結果

　　“七橋一隧”檢測現已結束，檢測單位對橋梁結構的定性評價(jià)已通過(guò)專(zhuān)家評審和認可：除海珠橋主引橋因外觀(guān)缺損嚴重、結構承載能力不足，被評為四類(lèi)橋梁外，其余各橋承載能力滿(mǎn)足設計要求，總體評定為二類(lèi)橋梁。

　　5 問(wèn)題探討

　　5．1 海珠橋主橋鋼結構的檢測

　　海珠橋主橋鋼結構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(jiàn)證，又是建設國際大都市的新廣州旅游景觀(guān)的一個(gè)組成部分，具有城市道路、歷史和景觀(guān)三位一體的功能和作用，有作為歷史文物保存下來(lái)的必要。

　　海珠橋過(guò)去曾做過(guò)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(dòng)、靜載試驗和訪(fǎng)真分析，認為加固后的海珠橋主橋（鋼橋）靜、動(dòng)力性能均符合要求，可滿(mǎn)足相應設計荷載等級安全通行要求。對主橋恒載狀況下主桁梁、吊桿、背索應力的測試表明，海珠橋加固后經(jīng)過(guò)近10年的運營(yíng)，橋梁結構發(fā)生了內力重分布，測試值與固施工時(shí)的張拉力存在偏差，靜力分析認為這種偏差不致于影響結構安全。但是，結構的靜力特性分析是在認為結構材料特性滿(mǎn)足要求的前提下進(jìn)行的，而對于一個(gè)服役達70多年的老橋而言，鋼結構的疲勞特性是不容忽視，僅采用常規的荷載試驗，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護套的12Q15.24(7Q5)的成品索作為系桿，后又增設了水平體外索（中孔每根系桿索由109Q7、邊孔每根系桿索由55Q7鍍鋅高強低松馳預應力鋼絲組成）加強系桿的作用，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力幅值是評價(jià)系桿工作狀態(tài)的基本指標。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(wú)法采用頻率法準確測出其索力，僅從大橋整體外觀(guān)檢測和荷載結果來(lái)推測出系桿的受力狀態(tài)，似乎與系標明本身的重要性不相區配，對于類(lèi)似的系桿拱結構如何測試系桿索力，是值得研究和引起關(guān)注的，建議在設計階段就應考慮相關(guān)問(wèn)題。

　　5．3 珠江隧道沉管接頭部件的檢測

　　珠江隧道沉管管節的五個(gè)接頭均設計為柔性接頭。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，型號與水壓力及設計變形量對應。Ω鋼板是作為抗震措施而設計的，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，設計加設了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(lái)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(wú)法做到的）。從構造上看，GINA帶是無(wú)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100年”， 作為隧道的養護而言，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(lèi)似于“一勞永逸”的設計理念是否合適，也值得商榷。建議有關(guān)部門(mén)盡快研究橡膠止水帶退出工作后的止水處理預案。

　　5．4 混凝土強度測試

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

　　5．5 水下基礎的檢測

　　本次各橋梁水下基礎的檢測是由潛水員完成的，由于江水渾濁，能見(jiàn)度低，只能通過(guò)摸探來(lái)查明基礎的大致情況，檢測內容相對較粗糙。筆者認為，基礎對結構的影響可以通過(guò)變形的觀(guān)測來(lái)發(fā)現，外觀(guān)的輕微損傷結構安全影響不大，水下檢測只需探明是否有重大損傷即可。而建立橋梁養護的永久觀(guān)測，定期觀(guān)測基礎的變位情況，更有利于橋梁結構安全性能的準確評估。本次檢測在進(jìn)行橋面線(xiàn)形、控制點(diǎn)三維坐標及隧道軸線(xiàn)測量對比時(shí)，是有相關(guān)教訓的，由于檢測永久測點(diǎn)的擾動(dòng)和破壞，使得本次實(shí)測的數據大多無(wú)法與歷史測量數據作分析、對比。建議在橋梁、隧道的養護管理中，應加強對永久測點(diǎn)的建立與保護。

　　6 結語(yǔ)

　　通過(guò)對廣州市區七橋一隧的全面綜合檢測，養護管理部門(mén)及時(shí)掌握了各構筑物的真實(shí)損傷狀況及承載力水平，同時(shí)也暴露了橋梁、隧道結構在設計、施工、管理方面有待進(jìn)一步完善的地方。其收益遠遠大于檢測本身所投入的人力、物力資源。如何評估結構物的使用壽命，確保使用多年的橋隧結構安全運營(yíng)，用較少的投入換來(lái)結構物的正常使用，是養護單位應引起足夠重視或開(kāi)展深層次研究的課題之一。