摘要：文章介绍了广州市区7座跨江桥梁及珠江隧道的结构检测与评估，对检测过程中遇到的相关问题进行了分析讨论。由于被检测与隧道的结构形成各不相同，可供有关同行交流参考。

　　关键词：桥梁；隧道；检测；评估

　　1 引言

　　广州是改革开放的前沿城市，基础设施的建设在短短二十多年里卓有成效，为加强珠江两岸的联系，在长达不足15 km的珠江航道上先后建成了广州大桥、海印大桥、珠江隧道、江湾大桥、解放大桥、鹤洞大桥系（含昌岗西立交、广中立交）等，这些不同形式、体系的跨江桥梁推动了广州市经济的发展，也为城区增添了一道道绚丽的色彩。随着城市交通的日益繁忙和超重车辆的增多，运营多年的桥隧结构能否满足继续承载的要求，是否存在安全隐患，为人们所关注。为此，广州市政管理部门于2003年安排了对市区7座跨江桥梁及珠江隧道的检测与综合评估工作，以建立桥梁、隧道“健康状况”和“使用寿命”的相关档案，指导桥梁、隧道的养护与维修。

　　2 七桥上隧结构概况

　　2.1 海印大桥

　　海印大桥于1988年12月28日建成通车，是一座双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，为塔梁墩固结连续体系。跨径布置为35m+(85.5m+175m+85.5m)+35m,主桥全长416m。

　　主梁为预应力钢筋混凝土倒梯形单箱三室箱形梁，索塔顺桥向为倒Y型，塔高57.4m。桥面以下桥墩布置为双排柔性墩，柔性墩墩身伸入沉井基础内。斜拉索采用扇形布置，塔柱内拉索呈叉锚固式。

　　海印大桥建成后运营一直正常。1995年5月，南岸边跨西侧一根拉索突然断落，同一边跨也有一根垂度过大，有断落的可能。市政管理部门立即组织对全桥拉索进行检查，并最终对全桥拉索进行更换。

　　2.2 鹤洞大桥

　　鹤洞大桥于1988年7月建成通车。主桥全长648m，为双塔双索面斜拉桥，主跨为360m铜~混凝土叠合梁，索呈扇形布置。边跨为144m预应力混凝土梁（含过渡孔），并设有两个铺助墩及一个过渡墩、一个边墩。主塔为预应力砼钻石型桥塔，塔高128.45mm。

　　全桥设有144根斜拉索，全部拉索在塔内张拉，斜拉索为冷铸墩头锚。

　　2．3 解放大桥

　　解放大桥是一座无风撑三跨连续下承式钢管混凝土系杆拱桥，跨径为55m+83.6m+55m。全桥长932m，桥宽25m，两肋间距为18m，双向四车道，两肋外侧悬挑3.0m作为人行道。中孔钢管拱肋跨径为81.6m，矢跨比为1/5；边孔钢管拱肋跨径为53.7m，矢跨比为1/4.5；拱轴线均为抛物线，拱肋截面为“哑铃”型。主桥共设33对吊杆。

　　2．4 海珠桥

　　海珠桥位于广州市中心，始建于1929年~1933年，由美国马克敦公司承建。主桥全长67.06m+48.78m+67.06m，三孔下承式简支钢桁架桥，中跨为开启示结构，宽为11m。1949年10月，国民党败退时将海珠桥炸毁，只剩下了桥墩。建国后，市政府对钢桁架部分进行重建，大桥结构仍为三跨简支钢桁架，但中跨改为等高度简支钢桁架结构。1974年对大桥进行了扩建，将主桥非机动车道改为机动车道，并在主桥两侧各加设了一座预应力钢筋砼桥，宽度为11.26m。1955年，市政局对大桥进行了加固维修，加固后的海珠桥由原来的三跨简支桁架经体系转换形成了三跨连续索桁结构，设计荷载为汽—15。

　　2．5 广州大桥

　　广州大桥于1985年11月建成交付使用。大桥全长979.04m，桥宽24m，由主桥、副桥、引桥组成。主桥跨越珠江主航道，上部结构为三跨预应砼连续箱梁（80m+110m+80m），下部采用钢筋砼墩，沉井基础；副桥跨越珠江副航道；上部结构为两联三跨25m预应力砼连续梁；引桥上部结构为预应力混凝土简支T梁桥，副桥与引桥下部结构均采用排架墩，钻孔桩基础。

　　2．6 江湾大桥

　　江湾大桥地1997年12月建成通车。大桥全长914m，主桥上部结构杰83m+128m+83m变截面三跨预应力混凝土连续箱梁结构。主桥桥墩采用两个椭圆形独立柱实心墩，钻孔灌注桩基础。

　　2．7 人民桥

　　人民桥于1967年建成通车，全桥长527m。主桥上部结构为三孔带有挂孔的T型刚构桥，跨径为54m+74m+54m，挂孔长34m。T构悬臂由12片预应力砼T梁组成。北岸墩为桩基础，两个水中墩为沉井基础，水中墩为钢筋砼实体墩，岸边墩为钢筋砼挑臂墩。

　　2．8 珠江隧道

　　珠江隧道1993年底建成通车，是国内第一条沉管隧道，设计车辆通过能力为3600辆/h。隧道由北岸黄沙段、河中段及南岸芳村段组成，总长度为1238.5m，横向设四孔，其中两孔为机动车道孔，一孔地铁孔，另设一专用管线廊。沉管为钢筋砼结构，共分为五节沉放。暗埋段采用钢筋砼箱形结构，敞开段采用钢筋砼U型槽。

　　3 检测与评估内容

　　3．1 一般外观检测

　　本次外观检测的内容包括如下几个方面：1、桥面系构造检查；2、混凝土强度、碳化深度、裂缝状况；3、主梁、斜拉桥索塔轴线空间位置、钢管砼拱肋轴线空间位置检测；4、斜拉索、吊杆现状；5、钢管砼拱肋脱空现状；6、支座、桥梁墩台现状；7、水下基础结构性戏能检查；8、隧道渗漏情况；9隧道轴线及沉管的沉降、水面位移；10、沉管接头状况、隧道覆盖层摸查。

　　通过本次外观检测及时发现了某些隐患：如解放大桥钢筋砼拱肋内混凝土局部存在脱空现象，最大脱空高度2cm；鹤洞大桥主塔塔身凹槽处存在宽0.2~0.3mm竖向裂缝；昌岗西立交第四层桥台处端横梁出现较大裂缝，钢筋裸露锈蚀，桥台支座脱空；江湾大桥边跨端支座处主梁底板发现多条斜裂缝及纵向裂缝，裂缝宽达0.2mm；海珠桥主引桥混凝土炭化深度较深（炭化深度平均达8.1mm）、梁体钢筋锈蚀严重等，根据上述检测结果，养护部门会同有关单位及时提出了加固、补强措施，并对昌岗西立交第四层桥台端横梁进行了支座更换、砼切割等整治处理，避免了损伤部位的进一步扩大。

　　3．2 结构仿真分析

　　考虑到海印大桥、海珠桥的特殊历史背景，本次检测对这两座桥进行了结构仿真分析。计算采用了结构损伤非线性原理，分析出海印大桥经历断索、换索结构大调整后，中孔北支点截面和南边孔支点截面下缘面下缘产生较大的拉应力的原因——换索后的索力增量超过一定范围，使桥面整体抬升。进而推断出正是截面下缘较大的拉应力使得大桥箱梁底板产生了横桥向的裂纹。同时，仿真分析模拟和跟踪了海珠桥体系转换过程、结构内力变化与分布规律，并将计算结果与荷载试验结果做对比分析，对海印桥的承载能力进行科学评价。通过结构仿真分析，使外观检查的某些表观现象找到了理论依据。除海珠桥主引桥外，其余各桥均能满足结构承载力的要求。

　　3．4 特殊检测手段的运用

　　3．4．1 地质雷达无损探测设备的运用

　　珠江隧道在沉管段砼浇筑过程中，由于水化热和砼体积自身收缩且受外部约束而产生了大量的裂纹：5节沉管共产生约500多条、长约660m的裂纹，虽然当时对上述裂纹进行了及时的封闭处理，但是珠江隧道自1993年底建成通车以来，已有近10年的时间，局部侧墙壁出现了渗水现象，为准确掌握裂纹的宽度、深度、发展延伸分布情况，本次检测采用了地质雷达。它是通过收集电磁波在隧道砼裂纹处波形的变化情况，计算出裂纹的各项特征指标。珠江隧道检测共布设雷达检测线10条，完成雷达检测部面长7380m，是对大体积、大范围钢筋砼结构裂纹检测的一种新尝试。

　　3．4．2模态试验

　　为了对广州大桥主桥的工作状态进行进一步的评定，分析病害成因，提出处理措施，并为长期监测桥梁的劣化程度、检验加固效果提供基础资料，本次检测对广州大桥主桥做了模态试验。它是在动载试验的基础上沿顺、横桥向箱梁中线处布设多个测点，利用自然脉动方法测取桥梁的各阶固有频率、振幅、阻尼和振型，通过试验值与理论值的比较，对静载试验的计算模型进行修正，使理论模型更趋完善合理。试验同时对广州大桥主桥的抗扭、坚弯刚度及对称性等物理参数进行了定性评定。

　　模态试验表明：动、静载试验的计算模型与实桥基本吻合，但主桥各阶段振型与理想振型相比均有一定程度的畸变。表现之一：从纵向看，两边跨畸变程度比中孔大，分析认为是由两边跨桥面板之间的连接状况稍差所致，这与外观检测情况相符——边跨桥面板多处有补疤，主梁翼缘板间的连接有孔洞。表现之二：东侧振幅值相对西侧大，根据现场情况分析，大桥东侧有一条输气管道，西侧有一条输水管道支承于桥梁横隔板上，由于输水管道质量较大，导致相对振型值偏小。

　　4 检测评定结果

　　“七桥一隧”检测现已结束，检测单位对桥梁结构的定性评价已通过专家评审和认可：除海珠桥主引桥因外观缺损严重、结构承载能力不足，被评为四类桥梁外，其余各桥承载能力满足设计要求，总体评定为二类桥梁。

　　5 问题探讨

　　5．1 海珠桥主桥钢结构的检测

　　海珠桥主桥钢结构的疲劳检测是多方关注的焦点。建于1933年的海珠桥即是广州历史发展的见证，又是建设国际大都市的新广州旅游景观的一个组成部分，具有城市道路、历史和景观三位一体的功能和作用，有作为历史文物保存下来的必要。

　　海珠桥过去曾做过几次检测、大修、但从未进行疲劳测试。本次检测对主桥（钢桥）进行了动、静载试验和访真分析，认为加固后的海珠桥主桥（钢桥）静、动力性能均符合要求，可满足相应设计荷载等级安全通行要求。对主桥恒载状况下主桁梁、吊杆、背索应力的测试表明，海珠桥加固后经过近10年的运营，桥梁结构发生了内力重分布，测试值与固施工时的张拉力存在偏差，静力分析认为这种偏差不致于影响结构安全。但是，结构的静力特性分析是在认为结构材料特性满足要求的前提下进行的，而对于一个服役达70多年的老桥而言，钢结构的疲劳特性是不容忽视，仅采用常规的荷载试验，对钢桥的整体性能作评估是不全面的。为了全面掌握桥梁的损伤状况，建议除了做常规的检测外，有必要对钢桥进行疲劳测试和残余寿命评估，避免因疲劳而引发的脆性破坏。

　　5．2 解放大桥水平体外索力测试

　　解放大桥采用带PE护套的12Q15.24(7Q5)的成品索作为系杆，后又增设了水平体外索（中孔每根系杆索由109Q7、边孔每根系杆索由55Q7镀锌高强低松驰预应力钢丝组成）加强系杆的作用，系杆对抵消拱圈的水平推力至关重要，是全桥的“生命索”。系杆的索力情况及应力幅值是评价系杆工作状态的基本指标。遗憾的是本次检测由于系杆包裹在砼系梁和钢板锚箱中，并多点支撑在横梁上，无法采用频率法准确测出其索力，仅从大桥整体外观检测和荷载结果来推测出系杆的受力状态，似乎与系标明本身的重要性不相区配，对于类似的系杆拱结构如何测试系杆索力，是值得研究和引起关注的，建议在设计阶段就应考虑相关问题。

　　5．3 珠江隧道沉管接头部件的检测

　　珠江隧道沉管管节的五个接头均设计为柔性接头。沉管接头处以尖肋型橡胶止水带（GINA带）作为第一道防水，Ω型橡胶止水带作为第二层防水，型号与水压力及设计变形量对应。Ω钢板是作为抗震措施而设计的，沿接头四周布置。为了使地震时管段接头产生的轴向位移量不超出GINA带和Ω型橡胶止水带确保水密性时的最大允许位移值，设计加设了Ω钢板和纵向约束装置。本次对隧道沉管接头部位的检测采用了人工锤击的方法来判定Ω钢板的锈蚀情况，而对GINA带和Ω型橡胶止水带水密性未作进一检测（这也是无法做到的）。从构造上看，GINA带是无法更换的。理论上Ω型橡胶止水带“在20℃的水中环境下寿命达100年”， 作为隧道的养护而言，如何检测、跟踪评价其使用寿命，值得探讨和研究。同时，类似于“一劳永逸”的设计理念是否合适，也值得商榷。建议有关部门尽快研究橡胶止水带退出工作后的止水处理预案。

　　5．4 混凝土强度测试

　　本次各桥梁（隧道）混凝土强度的检测均采用了回弹法，规范对回弹法的使用范围作了严格的界定，即要求龄期在1000d以内、砼碳化深度不大于6mm、钢筋保护层厚度大于30mm，本次的测试对象砼的龄期均超过了1000d,砼碳化深度也不同程度地大于6mm，检测结果的可信度是值得推敲的。

　　5．5 水下基础的检测

　　本次各桥梁水下基础的检测是由潜水员完成的，由于江水浑浊，能见度低，只能通过摸探来查明基础的大致情况，检测内容相对较粗糙。笔者认为，基础对结构的影响可以通过变形的观测来发现，外观的轻微损伤结构安全影响不大，水下检测只需探明是否有重大损伤即可。而建立桥梁养护的永久观测，定期观测基础的变位情况，更有利于桥梁结构安全性能的准确评估。本次检测在进行桥面线形、控制点三维坐标及隧道轴线测量对比时，是有相关教训的，由于检测永久测点的扰动和破坏，使得本次实测的数据大多无法与历史测量数据作分析、对比。建议在桥梁、隧道的养护管理中，应加强对永久测点的建立与保护。

　　6 结语

　　通过对广州市区七桥一隧的全面综合检测，养护管理部门及时掌握了各构筑物的真实损伤状况及承载力水平，同时也暴露了桥梁、隧道结构在设计、施工、管理方面有待进一步完善的地方。其收益远远大于检测本身所投入的人力、物力资源。如何评估结构物的使用寿命，确保使用多年的桥隧结构安全运营，用较少的投入换来结构物的正常使用，是养护单位应引起足够重视或开展深层次研究的课题之一。