橋梁養(yǎng)護(hù)中的檢查盲區(qū)及檢查策略研究

唐國林

摘要：文章分析了斜拉橋、拱式橋、懸索橋及梁式橋等經(jīng)典類型橋梁的檢查盲區(qū)，介紹了橋梁養(yǎng)護(hù)中的檢查要點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的檢查策略。

關(guān)鍵詞：橋梁建設(shè);養(yǎng)護(hù);檢查;盲區(qū)

0 引言

伴隨著公路建設(shè)里程、橋梁數(shù)量以及運(yùn)營時(shí)間的不斷增加，橋梁維修及檢查的難度持續(xù)擴(kuò)大。再加上我國早期對公路橋梁建設(shè)維護(hù)工作的重視程度不夠，大多數(shù)項(xiàng)目在施工期間未充分考慮運(yùn)營期的檢查和維護(hù)工作。而且由于橋梁受結(jié)構(gòu)和環(huán)境等因素的影響，自身存在某些檢查維護(hù)盲點(diǎn)，比如拱橋、懸索橋、斜拉橋等特殊結(jié)構(gòu)橋梁，以及山谷中的大跨度高墩連續(xù)剛構(gòu)橋，如果采用傳統(tǒng)的檢查方法就會存在一定的局限，使維修人員無法有效檢查所有部件，或者是存在檢查效率低而困難、危險(xiǎn)因素高等問題。這些盲點(diǎn)通常是橋梁產(chǎn)生問題的關(guān)鍵點(diǎn)所在，同時(shí)也是維護(hù)人員需要關(guān)注的困難點(diǎn)。

本文將解釋斜拉橋、拱式橋、懸索橋及梁式橋等經(jīng)典類型橋梁的檢查盲區(qū)，并從檢測技術(shù)和檢查渠道兩個(gè)方面提供合適的解決方案，以便為橋梁維護(hù)管理人員提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)和建議。

1 橋梁檢查盲區(qū)

顧名思義，檢查盲區(qū)是指在橋梁檢查過程中不方便檢查且非常容易被忽視的地方，這些地方通常是組成橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，所以必須重點(diǎn)關(guān)注并采用相應(yīng)的措施。

1.1 梁式橋

梁橋的構(gòu)成形式較為簡單，同時(shí)構(gòu)件類型較少。一般來說小箱梁、T梁等的上部結(jié)構(gòu)的檢修都可以通過橋梁檢測平臺來進(jìn)行，但是，部分大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋也有以下這些檢查盲點(diǎn)（如下頁圖1所示）。

1.1.1 箱梁內(nèi)部

在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)有些分箱梁沒有人孔，或者在梁的底部有人孔，但是位置很高，沒有通道可以進(jìn)入，可能沒有辦法正常開展箱內(nèi)檢查。

1.1.2 墩頂處梁段

針對橫截面可變的大跨度連續(xù)箱梁，因?yàn)闃蚨枕敳康牧焊叨瘸隽似胀蛄簷z查車的檢查范圍，因此對箱梁的外腹板和底板無法進(jìn)行檢查。同時(shí)受箱形梁內(nèi)部梁[JP+2]的高度影響，無法接近頂板和腹板的頂部進(jìn)行檢查。如果依靠安裝支架進(jìn)行檢查的話，會導(dǎo)致效率低下且成本高昂。

1.1.3 墩臺

對于橫穿山谷的梁橋，因?yàn)槎崭咻^高且山壁陡峭，所以工作人員難以到達(dá)墩的根部進(jìn)行檢測，但是可以通過乘坐船舶穿越河流和海洋到達(dá)水中墩根部進(jìn)行檢測。不過這種做法非常不安全，而且檢查效率不高。

1.2 拱式橋

拱式橋分為上、中、下拱橋。根據(jù)拱形圈的形式分為鋼箱拱、肋拱、鋼管混凝土拱等。在檢查結(jié)構(gòu)不同的拱橋時(shí)，都存在一定的盲點(diǎn)（如圖2所示）。

1.2.1 拱圈

對于在施工期間沒有設(shè)置維護(hù)渠道的肋拱和板拱，很難對拱環(huán)和拱上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行十分有效的檢測。雖然對拱腹的檢測可以通過橋梁檢查車平臺進(jìn)行，但也僅限于拱頂，其他部件受橋梁檢查車輛的垂直擴(kuò)展高度限制，無法檢測。

1.2.2 吊桿

中拱拱橋的吊桿用于將橋面載荷傳遞到主拱圈，動(dòng)臂具有較高的高度并且屬于細(xì)長構(gòu)件，難以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密的檢查。因?yàn)榈鯒U鋼絲受到護(hù)套的保護(hù)，且由于上、下錨頭的特殊位置、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)臂的某些機(jī)械性能，例如纜索力和振動(dòng)，所以經(jīng)常被維護(hù)人員忽略。

1.2.3 橋面板（梁）

因?yàn)榈跛鞯南拗扑圆荒苁褂闷胀ㄨ旒苁綐驒z車，并且很難對拱橋甲板（梁）進(jìn)行仔細(xì)檢測。而斗式橋檢車的橫向伸縮距離有限、工作平臺空間小，會導(dǎo)致檢查效率降低，安全隱患高。

1.2.4 拱腳

拱式橋的關(guān)鍵受力部位是拱腳，日常維護(hù)所關(guān)注的重點(diǎn)應(yīng)該是拱腳的受損、位移、錯(cuò)位情況。因?yàn)闃蛄何恢煤退幁h(huán)境的關(guān)系，一些拱腳位于陡峭的斜坡或水中的墩臺上，這使得工作人員很難對其進(jìn)行仔細(xì)檢查，從而導(dǎo)致拱腳成為檢查的盲點(diǎn)。

1.3 斜拉橋

通常來說，斜拉橋跨度大、部件眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以大多數(shù)大跨度斜拉橋在施工階段的后期都會考慮進(jìn)行維護(hù)和修理。維護(hù)桁架卡車安裝在主梁的底部，以檢查梁的外表面。塔后跟或梁的末端設(shè)有孔洞，以實(shí)現(xiàn)對箱梁或混凝土箱梁內(nèi)部條件的檢查。在塔內(nèi)設(shè)置維護(hù)通道，以便于對塔內(nèi)錨頭和電纜狀況進(jìn)行檢查。同時(shí)管養(yǎng)單位應(yīng)加強(qiáng)對維護(hù)通道（平臺）的檢查和維護(hù)，以保證其長時(shí)間處于正常狀態(tài)并避免潛在的安全隱患。斜拉橋的檢查盲區(qū)如圖3所示。

1.3.1 索塔

索塔是高層結(jié)構(gòu)，難以在其外表面進(jìn)行嚴(yán)格檢查，并且設(shè)置檢查通道也存在較大難度。一些橋梁在塔身后跟周圍設(shè)有平臺，該平臺可以檢查塔身后跟的裂縫和缺陷，但管養(yǎng)者也容易忽略對塔頂偏差的監(jiān)控。

1.3.2 斜拉索

在日常檢查中，維護(hù)人員將對可見范圍內(nèi)的掛纜護(hù)套、錨頭處的鋼制保護(hù)管和其他組件進(jìn)行目視檢測，但沒有對斜拉索內(nèi)部鋼絲的腐蝕進(jìn)行特殊檢查。錨固頭在錨固區(qū)域的密封和防腐蝕狀態(tài)，以及對錨索力和振動(dòng)的監(jiān)控，都是維護(hù)人員容易忽略的地方。

1.3.3 水下基礎(chǔ)

由于水下勘探需要委托專業(yè)潛水員，而且探測成本很高，管理單位通常難以承受，因此塔和橋墩的地基沖刷情況檢測頻率很低。

1.4 懸索橋

斜拉橋和懸索橋都屬于大跨度吊纜系統(tǒng)橋，大多數(shù)吊橋會在關(guān)鍵組件設(shè)置維護(hù)通道，例如主吊纜、加固梁、吊纜塔架的內(nèi)部等部件，便于對加勁梁內(nèi)外部表觀、主纜外觀、塔頂索鞍表觀、索塔內(nèi)部的檢查。水下基礎(chǔ)沖刷、懸索橋索塔、吊索的盲區(qū)與斜拉橋基本相同，因此不再詳細(xì)描述。示意圖見圖4。

1.4.1 主纜

主纜是懸索橋中最主要的承力組件，可以通過沿主纜設(shè)置的檢查通道來檢查主纜防腐層的外觀狀況。但是，檢查內(nèi)部平行鋼絲的腐蝕狀況一直是一個(gè)盲區(qū)。這幾年管養(yǎng)者逐漸意識到了這一問題的嚴(yán)重性，并開始委托專業(yè)機(jī)構(gòu)剝離主纜的防腐層和纏結(jié)的電線，觀察內(nèi)部鋼絲的腐蝕情況，通過增加除濕系統(tǒng)的方式來阻止鋼絲腐蝕。

1.4.2 索夾螺桿預(yù)緊力

索夾是連接吊索和主纜的承力構(gòu)件，如果索夾螺桿出現(xiàn)拉力不足或損失太大的情況，則會引起索夾打滑。索夾的滑動(dòng)會改變懸索橋的原始應(yīng)力狀態(tài)并重新分配力。過去，管養(yǎng)者僅在索夾滑動(dòng)時(shí)才會對其進(jìn)行補(bǔ)救，不會事先檢測和補(bǔ)充螺釘?shù)念A(yù)緊力。

1.4.3 支座四氟滑板磨損

大跨度吊纜系統(tǒng)橋在活載和溫度變化過程中，會導(dǎo)致加勁梁產(chǎn)生縱向位移，并且始終在變化，所以應(yīng)充分注意梁底支座四氟滑板的磨損情況。從檢查過程來說，管養(yǎng)者傾向于只關(guān)注支架的整體情況，從而忽略了四氟板的磨損。

2 橋梁養(yǎng)護(hù)中的檢查要點(diǎn)

在檢查過程中，為了加快檢查的速度，提高檢查質(zhì)量，需要注意以下三點(diǎn)：

（1）每座橋的情況都是不一樣的。前面對每種橋檢查的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，然而在實(shí)際工作中，還要根據(jù)每座橋的特質(zhì)，如地質(zhì)情況、橋位水文、周邊環(huán)境、主車道調(diào)整變化、通行車輛載重情況等方面來分析每座橋易發(fā)病害的地方，對可能出現(xiàn)的病害特征和出現(xiàn)的病害對橋梁運(yùn)營的安全影響程度都了如指掌。

（2）針對不同橋梁的檢查的側(cè)重點(diǎn)也不應(yīng)完全一樣。橋梁開始運(yùn)營之后，第一次檢查非常重要，專業(yè)人員要把橋梁各部位查細(xì)、查全，做好資料收集和整理的工作。

（3）工作人員在進(jìn)行日常檢查時(shí)除了要對橋梁進(jìn)行全面巡視之外，還需要特別注意對已經(jīng)出現(xiàn)或者容易出現(xiàn)病害的部位開展目測檢查。

一直以來，對橋梁的維護(hù)和保養(yǎng)比較重視定期檢查，而不重視經(jīng)常性的檢查，但是在目前普遍存在的橋梁“超流量、超載重”的情況下，只重視定期檢查仍然有非常大的隱患。經(jīng)常性的檢查應(yīng)從橋梁檢查中的“重點(diǎn)和難點(diǎn)”開始，目的是為了提高工作的效率。在工作中，要遵循形成“前期準(zhǔn)備，中期執(zhí)行，后期維護(hù)”的思路。

（1）前期準(zhǔn)備就是建立“一橋一檔”的維護(hù)和處置預(yù)案，讓每座橋梁的檢查都有檢查重點(diǎn)、檢查頻率和檢查覆蓋率，并同步更新檢查結(jié)果。

（2）“中期執(zhí)行”指的是專業(yè)人員帶著檢查任務(wù)來到現(xiàn)場，對橋梁進(jìn)行專門性的檢查，提高檢查效率。

（3）“后期維護(hù)”指的是在前期工作的基礎(chǔ)上，按照工作流程要求進(jìn)行布置，避免人為因素造成的疏漏或負(fù)面影響。

3 橋梁養(yǎng)護(hù)中的檢查策略

針對上述運(yùn)行期間橋梁的檢查盲區(qū)，其中一部分可以通過設(shè)置有效的維修通道來檢測，另外一部分可以使用先進(jìn)的檢查技術(shù)和設(shè)備來進(jìn)行有效的檢測。

3.1 設(shè)置檢修通道

通常根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)和其所處的環(huán)境來設(shè)置檢修通道，其目的是為了實(shí)現(xiàn)對橋梁主要部件的“可達(dá)，可檢查和可維修性”，并為結(jié)構(gòu)檢查和維護(hù)提供相應(yīng)的平臺。設(shè)置維護(hù)通道可確保其耐用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性，并對鋼制部件刷防腐蝕涂層，同時(shí)設(shè)置必要的安全保護(hù)措施（如扶手和欄桿），維護(hù)單位應(yīng)注意對通道的檢查和維護(hù)。

3.1.1 可豎向伸縮梁底檢查車

如果出現(xiàn)因?yàn)榱焊咻^高而無法檢查大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋墩頂處的情況，則提供可垂直伸縮的梁底檢查車。該檢查車可以沿主梁縱向移動(dòng)，而且可以根據(jù)截面的梁高調(diào)節(jié)垂直伸縮，對梁外表面進(jìn)行檢查和維修。

3.1.2 進(jìn)入梁體內(nèi)部的檢修通道

針對有人孔可以進(jìn)入箱梁而沒有通道的情況，可以提供一種容易從橋面板到達(dá)人孔的通道，這種通道應(yīng)檢查過道的承載力，并應(yīng)采取安全保護(hù)措施以防止人和物體掉落，同時(shí)也采取措施防止非監(jiān)護(hù)人員進(jìn)入。

3.1.3 拱肋檢修通道

為了檢查拱橋的拱背和拱上的支柱，可以在拱背上設(shè)置人行道，這樣可以方便進(jìn)行檢查。通過設(shè)置沿拱肋的通道，可以檢查中承式、下承式橋梁。但是，監(jiān)護(hù)單位應(yīng)注意檢查通道的維護(hù)，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.4 可跨越索夾的主纜檢查車

如果用可跨越索夾的主纜檢查車便可實(shí)現(xiàn)對主纜防腐層外觀的全方位檢測，同時(shí)也可以用于主纜的窗檢、防腐層的維護(hù)、維護(hù)和更換吊索、檢測主纜固定螺釘?shù)念A(yù)緊力以及為其他補(bǔ)充工作提供平臺。

3.2 充分利用先進(jìn)的檢測技術(shù)和設(shè)備

目前我國已經(jīng)為運(yùn)營橋梁和檢查盲區(qū)的關(guān)鍵部分生產(chǎn)了一系列完整的先進(jìn)的測試設(shè)備和檢測技術(shù)。比如，吊索拉索的窗戶和懸索橋主電纜的窗戶檢測;用于水下基本探測的水下機(jī)器人;用于拉索缺損狀況檢查的爬索機(jī)器人;用于高層建筑的無人機(jī)攝像頭技術(shù)和高清攝像頭技術(shù)等。

3.2.1 纜索開窗檢查

纜索內(nèi)部的鋼絲腐蝕情況是評估纜索安全的主要指標(biāo)之一。懸索橋主纜的內(nèi)部鋼絲的開窗檢查應(yīng)由專業(yè)團(tuán)隊(duì)開展，其主要技術(shù)過程包括工作平臺的安裝、防腐涂層的剝離、檢查內(nèi)部鋼絲的狀況、采集典型的鋼絲樣品、連接被樣品切下的鋼絲、重新擰緊鋼絲，然后重做防腐涂層等流程。維護(hù)單位還可以在纜索開口檢查位置保留全景主纜檢查窗口，以便以后方便檢查。

3.2.2 無人機(jī)檢測技術(shù)

無人機(jī)檢測技術(shù)通常由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系、無人機(jī)、高清攝像機(jī)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和其他設(shè)備構(gòu)成，一般采用具有穩(wěn)定起降的多旋翼無人機(jī)，可以在空中盤旋，有利于數(shù)據(jù)的采集和觀察。與傳統(tǒng)的橋梁探測技術(shù)相比，無人機(jī)可以快速、直接地到達(dá)探測現(xiàn)場，無須采取輔助措施，同時(shí)也不影響交通運(yùn)行，并且可以實(shí)現(xiàn)對塔樓和高墩等盲點(diǎn)的檢查。

3.2.3 高清攝像技術(shù)

高清晰度攝像頭技術(shù)將攝影測量和圖像識別技術(shù)集成在一起，以從圖像中提取病害的位置和大小信息，它主要由圖像處理分析部分、成像放大部分、攝像部分和旋轉(zhuǎn)控制部分構(gòu)成。高清晰度攝像機(jī)技術(shù)可用于檢查外表面（例如塔架和高墩）以及檢查傳統(tǒng)方法無法達(dá)到的拱腹和梁底。

3.2.4 纜索機(jī)器人

纜索機(jī)器人是一種先進(jìn)的設(shè)備，它能夠攜帶檢測設(shè)備來攀爬纜索，并能詳細(xì)檢查纜索的外觀和內(nèi)部鋼絲的情況。纜索機(jī)器人是專門為檢測高空纜索和吊索而設(shè)計(jì)和應(yīng)用的，可以實(shí)現(xiàn)對吊索的全面檢測。目前許多國內(nèi)斜拉橋維護(hù)者已經(jīng)開始使用纜索機(jī)器人對斜拉吊索進(jìn)行專項(xiàng)測試。

4 結(jié)語

目前中國交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)入運(yùn)行維護(hù)階段，橋梁養(yǎng)護(hù)人員已經(jīng)越來越重視對橋梁的管養(yǎng)工作，也在不斷加深對橋梁檢查盲區(qū)的認(rèn)識。因?yàn)榫S護(hù)水平的提高，一些維護(hù)人員開始探索養(yǎng)護(hù)的新理論，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)手段嘗試努力消除檢查盲點(diǎn)，使得橋梁的維護(hù)工作更具有全面性和科學(xué)性，促進(jìn)中國公路橋梁的安全通行。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏占武.橋梁檢測與加固技術(shù)應(yīng)用[D].長春：吉林大學(xué)，2004.

[2]宣紀(jì)明，沈福興.橋梁檢測技術(shù)研究及工程運(yùn)用[J].橋梁建設(shè)，2007（AO1）：158-160.

[3]姚勝秦.橋梁檢測和狀態(tài)評估研究與應(yīng)用[J].赤子，2014（9）：269.

[4]吳志勤.橋梁檢測技術(shù)及其發(fā)展趨勢簡述[J].2007，33（13）：278-280.