湖南道县潇水大桥爆破拆除重建启动:三维激光扫描在四类危桥拆除前数字存档与新桥线位衔接中的应用
9月17日,湖南道县潇水大桥爆破拆除。新京报的报道里说,百米桥梁几秒钟入水,相关部门提前对周边做了交通管制。
这座桥1970年建成通车,全长232米,拱桥最大跨径48米。2021年经专家检测评定为四类危桥,之后实行限高限重通行。它是连接道县城区的主干通道,重建工程已经启动,居民目前走潇水二桥和三桥。
服役56年,最后以爆破的方式退场。这个过程里有一件事值得单独拿出来说:桥没了以后,怎么证明它当初该拆。
一句话回答:爆破前的最后一次完整扫描,是这座桥唯一可以留下的"全身体检报告"。三维激光扫描一天能拿下一座232米桥梁的完整外形,把病害位置、拱轴线实际线形、构件尺寸全部固化成坐标。往后有人质疑四类评定是否准确、限载是否到位,这些就是证据。新桥设计也直接拿它当两岸接线的现状底图。
桥拆了,档案就得扛事
危桥评定是个容易起争议的技术动作。四类桥意味着主要构件有大的缺损,桥梁已不能正常使用。评成四类,就要限载、要加固或者拆;评成三类,修修补补还能用。差一个等级,钱差很多,责任也差很多。
评定结论的依据是定期检测报告和现场照片。这两样东西的问题是,照片拍的是"检测人员当时注意到的地方",检测报告写的是"规范要求的检查项"。等桥拆了,想回头复核某个判断对不对,手里的材料往往只有几张照片和一段文字。
点云不一样。它是全量的,你当时没注意到的地方它也在里面。五年后有人问"当初主拱圈那个位置到底裂了多长",回模型里量一下就行。
我们在桥梁检测数据真实性这件事上写过,扫描的核心价值就是"不挑地方"。它对桥梁是一视同仁的,不存在只拍严重部位的情况。
拱桥的几何,比梁桥难搞
潇水大桥是拱桥,最大跨径48米。拱结构有个特点:它的受力高度依赖实际线形。设计拱轴线和建成后的实际拱轴线,施工误差、基础沉降、长期荷载作用下都会拉开距离。偏多少,直接改变拱圈内部的弯矩分布。
传统测量拱轴线,是在拱腹上布几个点,用水准仪或者全站仪测高程,再连成曲线。布点密度有限,遇到拱圈局部变形很容易漏过去。
扫描的做法是整片拿下。拱腹、拱背、拱上建筑、桥面,一次扫描全部进点云。回到室内按里程切片,每半米切一刀,拱轴线偏差沿跨径的分布直接出图。哪里偏离设计值最大、是不是对称、有没有局部反弯,一眼看得到。
| 部位 | 扫描能拿到什么 | 用在什么地方 |
|---|---|---|
| 主拱圈 | 拱轴线实际线形、截面厚度、裂缝分布 | 四类评定的量化依据 |
| 拱上建筑 | 立柱倾斜、腹拱开裂、填料厚度 | 病害证据链 |
| 桥面系 | 铺装厚度、平整度、栏杆线形 | 限载期间的使用状况 |
| 墩台与两岸 | 实际标高、冲刷痕迹、接线坡度 | 新桥线位衔接 |
| 全桥整体 | 完整三维模型与正射影像 | 拆除前永久存档 |
爆破方案要的是真实几何,不是图纸
再说爆破本身。桥梁爆破拆除的设计依赖一组很硬的参数:炮孔布在什么位置、孔深多少、单孔装药量多少。这些数字是根据构件的真实尺寸和配筋情况算的。
问题来了,1970年的桥,图纸还在不在、准不准是个未知数。五十六年里修过几次、加固过几次,图纸未必跟着更新。拿着一份对不上的图纸去算装药量,爆破效果就会失控,要么炸不彻底,要么飞石超出警戒范围。
点云能给的是构件的外轮廓真实尺寸,拱圈厚度、立柱截面、腹拱跨度,量出来是多少就是多少。装药量的计算至少建立在准确的外形上。
至于内部配筋,扫描看不到,这个得配钢筋探测仪。把探测结果标注到三维模型上,形成一张"哪里钢筋密、哪里是薄弱面"的分布图,爆破设计拿着这张图布孔,比看半个世纪前的图纸踏实。
新桥要接上老桥的位置
重建工程已经启动。新桥设计阶段有一堆事要靠老桥的现状数据。
两岸接线是最直接的。新桥的桥面标高、纵坡、横坡,要和现有道路顺接。老桥拆了,两岸的道路接线端点标高、现有管线位置、周边建筑的距离关系,这些如果不提前测下来,拆完再补测,现场已经变了。
还有水下地形。桥墩拆除、围堰施工都会扰动河床,开工前把水下地形和既有构筑物位置测一遍,是施工依据,也是完工后复测的基准。这类活儿要用测深仪配合,扫描负责水上部分的统一坐标。
我们把这步叫"拆前底图"。做一次的成本不高,缺了之后的麻烦不小。这两年接到的项目里,有相当一部分是拆完了才发现某个标高没有留底,跑回来找我们能不能从旧照片里反推,实话讲,反推出来的精度没法当设计依据。
拆除过程本身也值得记
多说一句。爆破塌落的形态、解体后的堆积范围、有没有超出预定的塌落区,这些信息对判断爆破是否按设计执行有参考价值。
有条件的话,塌落完成后再扫一遍堆积体,量一下实际堆积范围和预设警戒区的对比。这个数据积累下来,对同类桥梁爆破的安全距离设定是有用的。
扫描给不了什么
边界得说清楚。三维扫描测的是表面,它有三样东西给不了。
混凝土内部。空洞、疏松、保护层厚度、钢筋锈蚀程度,扫描看不到。这些要靠超声波、雷达、钢筋探测仪,必要时钻芯取样。
材质强度。混凝土碳化深度、实际抗压强度,扫描测不出来,得回弹、取芯、做试验。
水下部分。桥墩水下段、河床冲刷,常规地面扫描仪打不到,要上测深仪或者水下扫描设备。
所以一座危桥的完整评估,扫描负责几何全貌并圈出异常区域,把检查范围从几百个构件缩到几十个,再对这些点位做破损或者半破损的详细检测。这个组合是目前性价比最高的做法。全桥钻孔不现实,全靠目测又漏。
云绘科技在深圳做激光三维扫描服务,桥梁现状建档、拆除前数字存档、拱轴线偏差检测这类项目都做过。技术方案见技术页,历史项目见案例页。