江西遂川雩田大桥240米双曲拱桥被洪水冲垮只剩桥墩:三维激光扫描在老桥水毁残骸建档与桥墩冲刷检测中的应用
9月5日凌晨4时左右,江西省吉安市遂川县遂川江干流上的雩田大桥被洪水冲垮。附近居民回忆听到一声巨响,随后整座桥面发生垮塌并被洪水冲散,河道里只剩下几座裸露的桥墩,两侧残留部分桥面残骸。
这座桥全长240米,是双曲拱桥,1990年正式通车。8月29日至9月5日,遂川县累计降雨量达到441.9毫米,居历史同期第一位,江河水位突破33年新高。
有一件事要单独拎出来说。9月4日当地已经对桥梁实施人车全封闭管控,所以垮塌没有造成人员伤亡。雩田大桥是四个村庄通往圩镇、105国道和高新区的重要通道,服务近万名群众,桥断了以后村民要绕行800米走另一座桥。
零伤亡的结局来自提前一天的判断。这类判断在汛期其实是可以系统做出来的,前提是手里有桥的数据。
双曲拱桥垮塌的样子,跟梁桥不同
很多人看到"桥被冲垮",脑子里想的是梁桥整跨掉下去。双曲拱桥不是这么坏的。
双曲拱桥靠拱肋传力,主拱圈本身对基础位移很敏感。洪水冲刷把桥墩基础一侧掏空,墩台发生不均匀沉降或者横向位移,拱轴线跟着变形,拱脚和拱顶出现附加弯矩。主拱圈一旦在某个截面裂开,整个拱上建筑会跟着塌,塌下来的部分随即被水冲走。
所以现场看到"只剩桥墩",说明垮掉的不只是上部结构,桥墩本身的状态也得怀疑。墩身看着还立着,基础下面掏没掏空、墩顶偏了多少,肉眼判断不了。
残骸散在哪里,得在清障之前记下来
桥面残骸被冲散到下游,这个分布本身是有价值的资料。残骸的落点、堆积形态、埋深,能反推垮塌时的水流方向和流速,也能帮着判断是先塌哪一段。
问题在于清障打捞一开始,这些信息就没了。我们在类似现场的第一件事,是在河道两边稳定位置架站,趁水位允许的时候把露出的残骸扫一遍。水面以上的残骸扫地面站,水下部分配合测深或者等水位下降再补。
扫完得到的是残骸的三维坐标和大致体量。哪一块在哪个桩号、横断面上偏左偏右多少、露出水面多少,出图直接给打捞方案用。
有人会问,打捞的时候顺便记录不行吗。不行。吊起来那一刻的位置信息就是最后一个已知点,之后是运输和堆放,原始空间关系全部丢失。
桥墩冲刷深度怎么量
剩下的几座桥墩是重点。墩身站在水里,量冲刷坑的深度和范围,常规做法是水下地形测量配合潜水探摸。条件不允许下水的时候,还有别的路子。
水面以上的墩身先用地面扫描站完整测一遍,拿到墩顶标高、墩身倾斜、墩身表面的冲刷磨蚀痕迹。水线附近那一段是关键,反复涨落的水位会在墩身留下明显的痕迹带,这个带的高度对应的是本次洪峰水位。
水下部分用单波束或者多波束测深仪绕墩走一圈,做成冲刷坑的等深线。两套数据在同一个坐标系里拼起来,就能算出局部冲刷深度。
| 量测对象 | 手段 | 精度要求 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 墩顶位移与倾斜 | 地面三维激光扫描 | 毫米级 | 判断基础是否失稳 |
| 墩身冲刷痕迹带 | 地面扫描 + 影像 | 厘米级 | 反推洪峰水位与淹没时长 |
| 冲刷坑深度范围 | 单波束/多波束测深 | 分米级 | 评估基础承载力损失 |
| 残骸散落位置 | 地面扫描 + RTK | 厘米级 | 垮塌过程还原、打捞调度 |
| 上下游河床断面 | 无人机激光雷达 + 测深 | 分米级 | 过水能力复核、重建设计 |
老桥的过水能力要重新算
1990年通车的时候,桥孔净空是按当时的水文资料定的。三十多年过去,河床的演变、上游涉河工程、植被变化,都可能让实际的过流条件跟当年不一样。
复核的思路不复杂:测出现状河床断面,测出桥孔的实际净宽和梁底(拱脚)标高,把历史洪水位套进去,算阻水比和壅水高度。算出来要是桥孔已经明显不够,重建时的跨径布置就要跟着调整。
这次遂川江干流水位突破33年新高,正好给了一次实测高水位下桥孔表现的机会。可惜桥垮了,数据就只剩残骸和墩身痕迹带。这类机会在别的还站着的桥上是能提前抓住的,汛期前扫一遍桥孔断面,汛期水位一过就能做比对。
重建选址要测的是整段河
雩田镇副镇长罗樟华提到,下一步要根据发展需要和群众需求对新桥位置选址规划。选址阶段要的不只是桥位那一点,是上下游各几百米的一段河道。
我们一般建议这一段做成无人机激光雷达加水下测深的完整地形。激光雷达穿透 vegetation 的能力在河滩地上很实用,能把滩地真实地面测出来,而不是树冠顶。水下部分必须配测深,激光穿透不了浑水。
有了这段地形,新建桥的跨径、墩位、梁底标高、导流堤布置,都能在模型上先摆一遍再定方案。定完之后施工期还能用同一份数据做栈桥和围堰的布置。
同期这一带受的灾不止这一处。9月5日凌晨遂川县高坪镇明坑村石下组发生泥石流,12栋房屋受损;大广高速泰赣段出现31处灾毁点。同一轮台风"沙德尔"的强降雨,把桥、路、坡同时压出了问题。
云绘科技在深圳做激光三维扫描服务,精度做到2毫米以内,累计完成500多平方公里采集,服务过80多家机构。桥梁水毁建档、桥墩冲刷检测、河段地形测绘这些项目我们做得比较多。技术流程见技术方案,历史项目见案例页。