大跨度钢结构人行天桥的施工检测、监测管理

2018-03-02孙步芹

城市道桥与防洪 2018年1期

孙步芹

（上海同济检测技术有限公司，上海市 200092）

0 引言

钢结构桥梁具有自重轻、承载力高、造型灵活、成本低等优点，因此在城市人行天桥工程中应用已越来越广泛。但人行过街天桥一般地处闹市区路口或跨越城市主要道路，周边环境复杂，且交通流量较大，因此其跨度一般比较大，且施工区域小，施工难度大。要保证人行天桥的施工质量和施工安全及周边环境安全，就必须要有良好的施工管理。而检测、监测管理是施工管理中的重要内容，是桥梁施工质量和安全的重要保障。本文将以一个大跨度钢结构人行天桥工程为例，系统地介绍天桥施工过程中的检测、监测管理工作。

1 工程概况

1.1 一般概况

某工程人行天桥位于一条城市快速路和一条主干道的交汇处，两条道路下方分别有下穿地道和地铁。人行天桥将起到满足人们通行与城市景观的作用，同时也能够将四个角的商业办公设施联系起来，形成规模效应。

该工程主要建设内容为过街人行天桥，同步实施人行梯道、自动扶梯、无障碍电梯、排水、照明等设施。人行天桥平面呈椭圆形布置，椭圆长轴约为157.7 m，短轴约为105.4 m。主桥跨径布置为：（82.2+102.4+88.0+109.6）m，全长为 380.2 m，主桥宽度6.3 m（净宽6 m）。天桥的建筑外形采用了空间结构形式，桥面为混凝土桥面板，顶面由金属面板覆盖，两侧为高低错落的桁架，桁架高度在3.15 m～7.85 m之间。

主桥下弦为箱型截面，腹杆和屋面弦杆为圆钢管。节点采用刚节点相贯。根据不同的受力部位，钢材采用Q420qD及Q345qC。下弦节点为箱型钢梁与圆腹杆相贯连接，在下弦箱型截面内设加劲板保证节点的刚度，上弦节点采用铸钢节点。

图1为人行天桥总平面布置图。

图1 人行天桥总平面布置图

1.2 工程桥梁特点及施工技术难点

（1）桥梁跨度较大且空间结构复杂。

（2）主桥钢结构的加工难度高。

（3）主桥结构吊装单元的分段及超大异性构件的吊装难度大。

（4）现场可使用场地小。

（5）周边复杂的施工环境及现场其它工序的施工协调难度大。

总体来说，该工程人行天桥跨度大、结构复杂、周边环境复杂、施工场地小，施工难度非常大。因此，做好施工的检测、检测管理工作，确保工程质量和安全十分重要。

2 人行天桥施工的检测及监测内容

为保证人行天桥的施工质量，该工程按照设计要求、相关规范规定做了大量的检测、监测工作。总体来说，主要分为以下几类：材料检测，地基基础检测，钢结构检测，施工信息化监测，以及桥梁施工监控。其中监测部分又分为桥墩基坑及周边环境监测，桥梁吊装阶段周边环境监测，邻近地道、地铁保护性监测。

2.1 材料检测

该项工程材料检测主要进行了混凝土检测、砂浆检测、石（粗集料）、砂（细集料）、钢筋及钢筋焊接检测、水泥检测、基础回填材料检测、钢管检测等等。

以上材料检测项目相对常规，本文不再赘述。总之，在材料检测工作中，应要求施工单位严格自检，检测单位做好第三方检测工作，监理单位做好监理平行检测工作，严禁使用未经检验的材料或不合格的材料。相关单位按规定做好取样、收样工作，检测完成后及时出具检测结论，保证工程施工质量和进度。

2.2 地基基础检测

该项工程地基基础检测主要分为基桩检测和地基检测两部分。地基部分为水泥土桩的检测；基桩部分为桥墩基础钻孔灌注桩的成孔质量检测、低应变动力测试、超声波透视检测，以及单桩静荷载。

其中水泥土桩检测采用钻孔取芯法，包括现场钻孔取芯、芯样抗压强度试验。

钻孔灌注桩的成孔质量检测主要检测孔径、孔深、垂直度和沉渣厚度；低应变动力测试采用弹性波反射法对桩身结构完整性作出评价，检测比例为100%；超声波透视检测通过超声检测判定钻孔灌注桩的混凝土质量，检测比例为50%；单桩静荷载包括单桩竖向静荷载试验和单桩水平静荷载试验，其中竖向抗压静荷载试验采用慢速维持荷载法进行试验，水平静荷载试验采用单向单循环恒速水平加载法。

在地基基础检测管理中，主要是施工单位、监理单位与检测单位之间的沟通问题，要做到及时沟通、及时检测，及时出具检测结论。

2.3 钢结构检测

该项工程钢结构检测主要进行了钢结构紧固件、钢结构用钢、钢结构焊接件、焊接材料、钢结构涂层、化学分析的检测。

其中，在焊缝检测方面，因该工程人行天桥下弦结点和杆件内部隔板较多，且所有构件在拼装完成以后是封闭的，故无法对下弦桥面结点与杆件的对接焊缝进行射线抽检。为了弥补这一情况，该工程尝试性地采用超声相控阵检测方法来进行抽检。超声相控阵技术的基本思想来自于雷达电磁波相控阵技术，检测速度快，探头放在一个位置就可以生成被检测物体的完整图像，实现了自动扫查。将该检测技术应用在该工程中，既是对钢结构检测的一种尝试和突破，也为确保工程焊接质量增加了一道安全屏障（见图2）。

图2 超声相控阵现场检测之实景

在钢结构检测管理中，除了应按规定进行常规检测外，还应因地制宜，根据工程实际情况和特点采用合适的检测方法。

2.4 监测

2.4.1 桥墩基坑监测

该项工程共有四个承台主基坑，主基坑周围还有一些浅坑，与主基坑形成基坑群。基坑围护施工与开挖会对周边环境造成较大影响。通过进行基坑监测可了解基坑围护结构变形及周边环境的变形，做到信息化施工，保证工程结构本身及周边环境的安全，减少施工对周边地下管线、地铁、建（构）筑物、道路路面及附属设施等周围环境的影响，将施工控制在安全范围之内。

该项工程基坑监测项目主要有基坑围护墙顶部位移、围护墙侧向变形（测斜）、支撑内力、基坑外地下水水位、邻近地表垂直位移、邻近建（构）筑物垂直位移、邻近地下管线位移等。

图3为基坑监测点布置平面示意图。

图3 基坑监测点布置平面示意图（某一桥墩基坑为例）

对于基坑监测管理，应要求监测单位及时与施工各相关单位沟通，在出现警情时及时通报，保证基坑及周边环境安全。

2.4.2 桥梁吊装阶段监测

该项工程人行天桥造型独特，桥面分段跨度大，且地铁、地道对单位面积荷载要求极高。为顺利吊装，该工程设置了12处临时支墩，其中2个支墩位于地道中隔墙上。临时支墩灌注桩施工会对周边环境产生影响。在钢结构安装时，由于钢结构分段自重较大、吊机吨位较大，也会对邻近地表、邻近地下管线及邻近地道产生较大压力。因此，吊装时对邻近地道、地下管线及周边环境的监测要求很高。

桥梁钢结构吊装施工过程中的监测管理主要目的是保护邻近地道、邻近地下管线和地面道路等的安全。应要求监测单位密切关注地铁、地道的安全，在有不安全征兆出现时，要及时发出预警并提请相关单位及时采取相应措施，避免发生安全事故造成严重后果。

2.4.3 地道保护性监测

由于该项工程施工过程中邻近地道照常运营，因此对地道的保护性监测工作是重中之重，且应贯穿天桥施工始终。

该工程根据《城市桥梁、隧道安全保护区域技术标准》[1]确定了地道的保护性监测范围。

地道保护性监测的目的在于提供及时、可靠的信息用于评定人行天桥施工过程中对地道的影响，对可能发生的危及地道安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，提请有关各方及时做出反应、避免风险事故的发生。

在地道监测管理中，应要求监测单位及时提交监测报表，并与施工各相关单位和地道管理、养护单位及时沟通，保证地道安全。

2.4.4 地铁保护性监测

该项工程邻近道路有地铁下穿，该工程由地铁公司安排监测单位对地铁进行了保护性监测。监测工作同样贯穿天桥施工始终。监测内容主要有沉降测量、水平位移测量、隧道净空收敛测量等项目。

对于地铁保护性监测管理，应要求监测单位与地铁保护单位及时沟通，及时提交监测数据，保证天桥施工期间地铁安全。