广东潮州1967年石拱桥桥墩塌陷:三维激光扫描在农村老旧桥梁安全评估中的应用
8月8日下午,广东潮州市潮安区登塘镇林妈陂一村旁的石拱桥,桥墩突然塌陷。这座1967年建成的老桥全长约20米、能容两车道,是当年附近几个村的村民敲石头、搬石块合力砌起来的。事发后全桥封闭管控,没有造成人员伤亡,桥墩脱落的原因还在调查,村民猜测跟近期河道涨水或者重型货车过桥有关。
这座桥的遭遇,在农村一点都不罕见。全国还有大量上世纪六七十年代建成的石拱桥、双曲拱桥、砖拱桥在服役,它们没有设计图纸,没有验收记录,甚至没有明确的管养单位。平时看不出毛病,一出问题就是桥墩塌、拱圈裂这种大动静。
农村老桥为什么难管
首先是缺资料。正规桥梁有竣工图、有定期检测报告,农村老桥很多连设计荷载都不知道,桥台底下什么基础、埋多深,全凭当年施工的师傅记忆。
其次是缺钱缺人。一座乡道小桥,找检测机构做全套检测,费用可能比桥本身值钱。乡镇一级的管养力量,普遍没有能力对每一座桥做专业评估,大多是肉眼看看、敲敲打打。
结果就是:隐患查不出来,出事的桥往往是"看起来还行"的桥。这次潮州桥墩塌陷前,如果有一份清晰的三维档案,桥墩底部已经被掏空的状态,扫描数据里会非常明显。
石拱桥最怕的几种病
石拱桥的受力靠拱圈,拱圈一变形,整座桥都危险。农村老石拱桥常见病害集中在这么几处:
- 基础冲刷掏空。桥墩桥台的基础埋深不足,河道涨水时水流把基础下的土淘走,桥墩悬空,这是最凶险的一种。
- 拱圈变形开裂。拱圈出现裂缝、拱顶下沉、拱脚外移,都是超载或基础变形的信号。
- 拱上填料流失。桥面渗水把拱上填料冲走,桥面出现下沉或空洞。
- 桥面铺装破损。看似表面问题,但会加速渗水,让上面几种病恶化。
潮州这座桥,桥墩塌陷加上村民提到"河道涨水",典型的怀疑方向就是基础冲刷。要验证,就得把桥墩和基础的真实状态看清楚。
三维扫描能看到什么
对一座石拱桥做扫描建档,地面扫描仪在桥面、桥台两侧、河道两岸布站,有条件的话无人机补一下拱底视角,一个上午就能拿到整座桥的三维点云。
从点云里能直接量出几件事:拱圈的线形有没有变形,拱顶有没有下沉,桥墩有没有倾斜,桥面有没有局部塌陷,基础有没有外露。这些量测值跟桥的受力模型一对照,基本就能判断桥处在什么状态。
更实用的是一次建档、长期跟踪。今年扫一次建立基准,明年洪水后再扫一次,两次点云差分,桥墩位移了多少毫米、拱圈又下沉了多少,数据说话。这种"逐年体检"的模式,比单次检测更贴合农村桥梁的实际需要,费用也分摊得更开。
| 检查项 | 传统方法 | 三维扫描方法 |
|---|---|---|
| 拱圈线形 | 拉线丈量,精度低 | 点云提取拱轴线,毫米级 |
| 桥墩垂直度 | 吊线锤目测 | 拟合桥墩面,量化倾斜角 |
| 基础外露 | 枯水期涉水查看 | 点云量测基础暴露深度 |
| 桥面变形 | 目测裂缝 | 整体面层起伏,识别下沉区 |
| 定期对比 | 难以复现测量位置 | 多期点云自动配准差分 |
水下部分怎么办
有人会问:桥墩最危险的是水下部分,激光扫描到不了水下,怎么查?问得对。地面扫描解决的是水上部分,水下基础要配合另外的手段。
常见做法是枯水期直接查,或者用多波束测深、水下机器人(ROV)带声呐看基础周边地形。把水下测得的基础冲刷深度、河床地形,和陆上扫描的桥墩现状合成到同一个三维模型里,整座桥的基础状态才是完整的。
所以说三维扫描不是万能的,它是把"看得见的"查清楚,把问题定位准,再指导"看不见的"用什么手段查。检测方案不都是这么设计出来的嘛。
评估完,然后呢
扫描数据最终要落到两个决定上:这座桥能不能继续用,怎么修。
判断能不能用,靠的是变形数据和结构计算结合。拱圈下沉超过一定量、桥墩倾斜达到警戒值,就得限载甚至封闭。这次潮州桥全桥封闭管控,决策是对的,但如果没有数据支撑,这个"封不封"的决策会非常难做——村民出行受影响,责任压力大,没人敢拍板。
判断怎么修,靠的是精准的工程量。基础加固要围堰、要注浆,拱圈修复要计算垫层厚度,这些设计参数全从三维模型里来。我们给地方做过不少农村桥梁的检测评估,数据齐了,加固方案和预算一天就能出,最怕的是数据含糊,反复现场跑。
农村桥梁的检测评估,尤其是石拱桥、双曲拱桥这类老桥型,我们做过多个省的项目,有一套低成本建档的作业方式,适合乡镇批量开展。想了解具体怎么操作,可以看我们的技术方案,或者直接联系我们聊。
一座20米的小桥,看着不起眼,塌了就是断了一条路,牵连一片村子的出行。老旧桥梁的体检,等不得。