响水月港大桥系杆拱梁塌落致5人死亡:三维激光扫描在系杆拱桥施工期线形监测与事故现场取证中的应用
9月2日17时46分,江苏盐城响水县的连申线月港大桥在施工过程中发生系杆拱梁塌落。央视新闻报道,市县两级全力搜救后,3名失联人员遗体已找到,事故共造成5人死亡。
这座桥属于连申线黄响河至淮河入海水道段航道整治工程桥梁工程施工项目LSXHXH-QLSG标段,施工单位中铁十二局,设计单位华设设计集团,建设单位江苏港航投资发展有限公司。标段内除月港大桥,还有长法桥、坎场大桥、大通大桥、周集大桥,合同总额20230万元,计划工期2025年3月1日至2028年5月1日。月港大桥与周集大桥自2025年3月22日起全幅封闭拆除重建,交通管制持续到2027年6月16日。当地交通部门此前表示,这几座桥力争2026年9月全部建成通车。
系杆拱是自平衡体系,一处失稳会连锁
先说清楚系杆拱是什么结构。拱肋会把水平推力传给基础,软土地基扛不住这个推力,于是在两片拱脚之间拉一根系杆,把水平力自己吃掉,基础只承受竖向力。拱肋受压、系杆受拉、吊杆把桥面荷载提到拱肋上,三者互相咬合,谁也离不开谁。
成桥状态是稳定的,施工期不一样。拱肋合龙前系杆要先张拉到位,吊杆张拉顺序错了某几根就会超载。做施工监控的同行都清楚,系杆拱桥最危险的阶段不是成桥,是体系转换的那几天。这几天靠计算推定,也靠实测校核。
施工期线形光靠全站仪不够
常规做法是全站仪测若干控制点,配合吊杆索力标定。点位数有限,一片拱肋布十几个点已经算密。麻烦在于变形不一定正好发生在布点处,拱肋的局部鼓曲、吊杆锚头的位置偏差,点位之间就漏过去了。
扫描的做法是把整片拱肋和桥面都采成点云。一个站位几分钟,拱肋、吊杆、锚头、桥面板一起进来。两次扫描的点云叠在一起对比,整条拱肋每个位置的位移都能量出来,得到的不是几个数字,是一张变形分布图。哪个区段位移突增,问题就在那附近。
| 监测对象 | 关注指标 | 扫描方式 | 复测时机 |
|---|---|---|---|
| 拱肋线形 | 竖向与横向位移分布 | 地面站多站位,毫米级 | 每个工况转换前后各一次 |
| 吊杆与锚头 | 锚固点相对位移 | 地面站 + 手持补扫 | 张拉后必测 |
| 系杆锚固区 | 锚下混凝土表观 | 手持高精度扫描 | 张拉前后各一次 |
| 桥面系 | 整体下挠与局部错台 | 地面站沿桥面推进 | 按施工段推进 |
| 支架与临时结构 | 沉降与倾斜 | 地面站单站位快扫 | 浇筑前后各一次 |
老桥拆除重建比新建麻烦
这个标段含老桥拆除。拆复建项目有个特点,现场是叠加的:老桥基础还在,新桥结构往上做,施工场地被两侧已建成路段夹住,大型设备站位受限。
三维扫描在这类项目上主要干两件事。一是拆之前把老桥完整记录在案,包括基础位置和河床断面,因为老基础的处理方案常常开工后才最终确定,没有原始数据就只能挖探。二是给施工期的临时结构留底,支架搭完扫一次,浇筑后再扫一次,沉降数据直接可查。
事故现场的三维取证
事故调查要回答几个具体的几何问题:塌落的是哪一段,构件最终位置在哪,断口形态是什么样,相邻结构有没有被带累。
现场扫描的要求和平时不一样。第一是快,封锁时间有限,得多机同时作业,把整个区域一次性覆盖。第二是不扰动,原则上不搬动任何构件,扫完再动。第三是留证据链,扫描时间、站位坐标、设备编号都要记,后续任何人复查都能复现。
有人会问,拍照不也行。照片是二维的,构件之间的空间关系靠判读。点云里两个构件的相对位置是量出来的,断口的三维形态也能完整保留。调查组后续分析破坏顺序,这些数据是基础。
航道桥梁群施工的几道约束
航道整治工程的桥梁有个额外条件,通航不能长时间中断,水上作业平台要避让船期。这压缩了有效作业时间,也意味着监测频次得跟着工序走,而不是按日历排。
再一个是水上的控制网。水上和岸边布的点精度不一样,受潮位和风浪影响,同一个点不同时间测会有差异。我们在河边干活一般把控制点布在稳定的岸侧,用靶标把水上部分接进来,扫完当场检查拼接误差,超了就重扫。这个坑踩过一次,之后每次都先查拼接。
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。桥梁施工监控、既有桥梁病害建档、事故现场测绘这类项目我们做过不少。技术流程见技术方案,历史项目见案例页。