临清先锋大桥桥板脱落坠亡后全封闭:三维激光扫描在文保桥梁修缮前现状建档中的应用
9月10日,山东聊城临清市人民政府发布公告,对先锋大桥全段桥面实施全封闭管控,待修缮完工、验收合格后解除。此时距离22岁青年赵鑫水在这座桥上坠亡,已经过去近50天。
7月24日清晨,他在桥面步行时,脚下的步道桥板突然脱落,人坠入桥下十多米深的卫运河。遗体第二天在下游约4公里处被打捞上岸。事发前三个月,当地多部门还开过一次安全隐患整改协调会,最后的处置是做警示提醒,没有封闭,也没有修。
这座桥1959年建成,2013年被列为山东省第四批省级文物保护单位,1992年起只允许行人和非机动车通行。
文保身份让修桥多了一道程序
事故之后有媒体报道,住建部门工作人员提到维修需要省文旅厅审批。这句话很多人看不懂,桥坏了为什么不直接修。
原因就在文保单位的身份上。列为文物保护单位的建筑,修缮方案要报文物主管部门审批,审批的核心原则是不改变原状和最低限度干预。哪些构件能换,哪些必须原样保留,用什么工艺,都得在方案里说清楚。
问题来了。审批要看的,是这座桥现在到底是什么状态。而1959年的老桥,中间经历过若干次维修,竣工图纸要么缺失,要么和现状对不上。拿一套不准的图纸去报方案,审批通不过是小事,按错的图纸修下去才是大事。
我们做过的老桥和古建项目里,图纸与现状不符是常态,不是例外。有一次现场一测,桥面实际宽度比图纸上宽了40多厘米,是某次加宽改造后没更新图纸。设计单位按原图做的加固方案,构件位置全部对偏。
桥板脱落这类病害,巡查时看不到
有人会问,既然开过隐患整改会,为什么没查出来。
步道板脱落不是一个瞬间发生的事。之前通常有支座锈蚀、板底混凝土剥落、钢筋锈胀、锚固失效这些过程。难处在于,这些部位大多在桥面板的底面和侧面,日常巡查的人在上面走,看不见下面。
传统桥梁检测靠的是桥检车加人工目测,能到的位置有限,死角不少。三维扫描的做法是把整座桥的几何完整采一遍,包括底板、侧面、支座、墩台、栏杆。采完之后在点云里翻看,哪里变形、哪里空鼓、哪块板相对相邻板下沉了几毫米,都能量出来。
我们实测过一座同类老桥,桥面上看不出任何问题,点云上步道板的相对高差已经有十几毫米,几块板的挠度明显偏大。这种程度的异常,肉眼站在桥上是发现不了。
| 病害类型 | 常规检测难点 | 扫描能给出的结果 |
|---|---|---|
| 步道板松动下沉 | 底面不可见,靠敲击判断 | 相邻板高差、单板挠度数值 |
| 支座老化错位 | 空间狭小,视角受限 | 支座偏移量、脱空高度 |
| 墩台沉降倾斜 | 需水准测量,点位稀疏 | 整体点云拟合,连续变形面 |
| 栏杆扶手松动 | 逐个摇晃,效率低 | 整排构件的相对位移排序 |
| 桥面线形变化 | 单点测量,看不出趋势 | 纵断面连续曲线,挠度分布 |
老桥修缮设计卡在第一步:没有准确的现状图
设计院接老桥修缮项目,最耗时的往往不是出方案,是摸清现状。没有可靠底图,方案就建立在假设上。
三维扫描交付的东西可以直接当设计底图用。完整点云,加上桥面正射影像、关键断面图、构件尺寸标注。设计人员在电脑里就能量到任意位置的尺寸,不用反复跑现场补测。
对文保项目还有一层价值。点云本身是客观记录,可以作为修缮报批的附件材料,说明哪些是原始构件、哪些是后代添加、现状残损到什么程度。审批方看到的不再是文字描述,是可核验的数据。
全封闭这段时间,是建档最好的窗口
封闭本身带来一个技术上的好处。没有行人车辆,可以在桥面任意位置架站,可以做夜间作业,可以从桥下、从侧面、从河岸多个角度补采,不用担心安全和交通导改。
这类窗口期在桥梁项目里不多见。平时做交通桥梁扫描,往往要夜间封一条车道,时间按小时算,站位数和覆盖率都得让步。
所以封闭之后、修缮之前,应该抓紧做一次完整的现状建档。这份档案有三个用途。一是修缮前原状永久留存,文保项目要求最低限度干预,没有原状记录就无法证明干预了多少。二是设计依据。三是修缮完成后的比对基准,验收时可以逐构件核,看实际做的内容和批复方案是否一致。
再往后看,这份档案还是长期监测的起点。老桥的问题不是修完就结束,一两年后再扫一次,跟这次比对,沉降和变形的速率就出来了。是稳定还是在加速,数据会说话,不用靠感觉判断要不要再封一次。
精度和频次怎么定
桥梁项目选精度,先看要回答什么问题。
| 测量目标 | 推荐手段 | 精度 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 全桥整体形态与线形 | 地面三维激光扫描 | 毫米级 | 多站拼接,统一坐标 |
| 桥面与步道板高差 | 地面扫描 + 断面提取 | 2mm 以内 | 需扣除桥面铺装厚度 |
| 裂缝宽度与走向 | 贴近摄影测量 | 亚毫米分辨率 | 配合正射影像成图 |
| 支座与连接细部 | 手持式扫描仪 | 0.1mm 级 | 空间狭小处适用 |
| 水下墩台冲刷 | 声呐配合扫描 | 厘米级 | 水面上下数据需融合 |
频次上,文保桥梁建议两年一次常规建档。如果上一期已经发现明显变形,缩短到半年或一年。单次精度再高,也替代不了多期比对给出的趋势信息。
云绘科技在深圳做激光三维扫描服务,桥梁、古建筑、市政设施的现状建档做得比较多,精度做到2毫米以内。老桥无图测绘和文保修缮前记录这类需求,一般现场一到两天能采完,一周内出成果。技术流程见技术方案,历史项目见案例页。