大跨度鋼結構人行天橋的施工檢測、監測管理

孫步芹

（上海同濟檢測技術有限公司，上海市 200092）

0 引言

鋼結構橋梁具有自重輕、承載力高、造型靈活、成本低等優點，因此在城市人行天橋工程中應用已越來越廣泛。但人行過街天橋一般地處鬧市區路口或跨越城市主要道路，周邊環境復雜，且交通流量較大，因此其跨度一般比較大，且施工區域小，施工難度大。要保證人行天橋的施工質量和施工安全及周邊環境安全，就必須要有良好的施工管理。而檢測、監測管理是施工管理中的重要內容，是橋梁施工質量和安全的重要保障。本文將以一個大跨度鋼結構人行天橋工程為例，系統地介紹天橋施工過程中的檢測、監測管理工作。

1 工程概況

1.1 一般概況

某工程人行天橋位于一條城市快速路和一條主干道的交匯處，兩條道路下方分別有下穿地道和地鐵。人行天橋將起到滿足人們通行與城市景觀的作用，同時也能夠將四個角的商業辦公設施聯系起來，形成規模效應。

該工程主要建設內容為過街人行天橋，同步實施人行梯道、自動扶梯、無障礙電梯、排水、照明等設施。人行天橋平面呈橢圓形布置，橢圓長軸約為157.7 m，短軸約為105.4 m。主橋跨徑布置為：（82.2+102.4+88.0+109.6）m，全長為 380.2 m，主橋寬度6.3 m（凈寬6 m）。天橋的建筑外形采用了空間結構形式，橋面為混凝土橋面板，頂面由金屬面板覆蓋，兩側為高低錯落的桁架，桁架高度在3.15 m～7.85 m之間。

主橋下弦為箱型截面，腹桿和屋面弦桿為圓鋼管。節點采用剛節點相貫。根據不同的受力部位，鋼材采用Q420qD及Q345qC。下弦節點為箱型鋼梁與圓腹桿相貫連接，在下弦箱型截面內設加勁板保證節點的剛度，上弦節點采用鑄鋼節點。

圖1為人行天橋總平面布置圖。

圖1 人行天橋總平面布置圖

1.2 工程橋梁特點及施工技術難點

（1）橋梁跨度較大且空間結構復雜。

（2）主橋鋼結構的加工難度高。

（3）主橋結構吊裝單元的分段及超大異性構件的吊裝難度大。

（4）現場可使用場地小。

（5）周邊復雜的施工環境及現場其它工序的施工協調難度大。

總體來說，該工程人行天橋跨度大、結構復雜、周邊環境復雜、施工場地小，施工難度非常大。因此，做好施工的檢測、檢測管理工作，確保工程質量和安全十分重要。

2 人行天橋施工的檢測及監測內容

為保證人行天橋的施工質量，該工程按照設計要求、相關規范規定做了大量的檢測、監測工作。總體來說，主要分為以下幾類：材料檢測，地基基礎檢測，鋼結構檢測，施工信息化監測，以及橋梁施工監控。其中監測部分又分為橋墩基坑及周邊環境監測，橋梁吊裝階段周邊環境監測，鄰近地道、地鐵保護性監測。

2.1 材料檢測

該項工程材料檢測主要進行了混凝土檢測、砂漿檢測、石（粗集料）、砂（細集料）、鋼筋及鋼筋焊接檢測、水泥檢測、基礎回填材料檢測、鋼管檢測等等。

以上材料檢測項目相對常規，本文不再贅述。總之，在材料檢測工作中，應要求施工單位嚴格自檢，檢測單位做好第三方檢測工作，監理單位做好監理平行檢測工作，嚴禁使用未經檢驗的材料或不合格的材料。相關單位按規定做好取樣、收樣工作，檢測完成后及時出具檢測結論，保證工程施工質量和進度。

2.2 地基基礎檢測

該項工程地基基礎檢測主要分為基樁檢測和地基檢測兩部分。地基部分為水泥土樁的檢測；基樁部分為橋墩基礎鉆孔灌注樁的成孔質量檢測、低應變動力測試、超聲波透視檢測，以及單樁靜荷載。

其中水泥土樁檢測采用鉆孔取芯法，包括現場鉆孔取芯、芯樣抗壓強度試驗。

鉆孔灌注樁的成孔質量檢測主要檢測孔徑、孔深、垂直度和沉渣厚度；低應變動力測試采用彈性波反射法對樁身結構完整性作出評價，檢測比例為100%；超聲波透視檢測通過超聲檢測判定鉆孔灌注樁的混凝土質量，檢測比例為50%；單樁靜荷載包括單樁豎向靜荷載試驗和單樁水平靜荷載試驗，其中豎向抗壓靜荷載試驗采用慢速維持荷載法進行試驗，水平靜荷載試驗采用單向單循環恒速水平加載法。

在地基基礎檢測管理中，主要是施工單位、監理單位與檢測單位之間的溝通問題，要做到及時溝通、及時檢測，及時出具檢測結論。

2.3 鋼結構檢測

該項工程鋼結構檢測主要進行了鋼結構緊固件、鋼結構用鋼、鋼結構焊接件、焊接材料、鋼結構涂層、化學分析的檢測。

其中，在焊縫檢測方面，因該工程人行天橋下弦結點和桿件內部隔板較多，且所有構件在拼裝完成以后是封閉的，故無法對下弦橋面結點與桿件的對接焊縫進行射線抽檢。為了彌補這一情況，該工程嘗試性地采用超聲相控陣檢測方法來進行抽檢。超聲相控陣技術的基本思想來自于雷達電磁波相控陣技術，檢測速度快，探頭放在一個位置就可以生成被檢測物體的完整圖像，實現了自動掃查。將該檢測技術應用在該工程中，既是對鋼結構檢測的一種嘗試和突破，也為確保工程焊接質量增加了一道安全屏障（見圖2）。

圖2 超聲相控陣現場檢測之實景

在鋼結構檢測管理中，除了應按規定進行常規檢測外，還應因地制宜，根據工程實際情況和特點采用合適的檢測方法。

2.4 監測

2.4.1 橋墩基坑監測

該項工程共有四個承臺主基坑，主基坑周圍還有一些淺坑，與主基坑形成基坑群。基坑圍護施工與開挖會對周邊環境造成較大影響。通過進行基坑監測可了解基坑圍護結構變形及周邊環境的變形，做到信息化施工，保證工程結構本身及周邊環境的安全，減少施工對周邊地下管線、地鐵、建（構）筑物、道路路面及附屬設施等周圍環境的影響，將施工控制在安全范圍之內。

該項工程基坑監測項目主要有基坑圍護墻頂部位移、圍護墻側向變形（測斜）、支撐內力、基坑外地下水水位、鄰近地表垂直位移、鄰近建（構）筑物垂直位移、鄰近地下管線位移等。

圖3為基坑監測點布置平面示意圖。

圖3 基坑監測點布置平面示意圖（某一橋墩基坑為例）

對于基坑監測管理，應要求監測單位及時與施工各相關單位溝通，在出現警情時及時通報，保證基坑及周邊環境安全。

2.4.2 橋梁吊裝階段監測

該項工程人行天橋造型獨特，橋面分段跨度大，且地鐵、地道對單位面積荷載要求極高。為順利吊裝，該工程設置了12處臨時支墩，其中2個支墩位于地道中隔墻上。臨時支墩灌注樁施工會對周邊環境產生影響。在鋼結構安裝時，由于鋼結構分段自重較大、吊機噸位較大，也會對鄰近地表、鄰近地下管線及鄰近地道產生較大壓力。因此，吊裝時對鄰近地道、地下管線及周邊環境的監測要求很高。

橋梁鋼結構吊裝施工過程中的監測管理主要目的是保護鄰近地道、鄰近地下管線和地面道路等的安全。應要求監測單位密切關注地鐵、地道的安全，在有不安全征兆出現時，要及時發出預警并提請相關單位及時采取相應措施，避免發生安全事故造成嚴重后果。

2.4.3 地道保護性監測

由于該項工程施工過程中鄰近地道照常運營，因此對地道的保護性監測工作是重中之重，且應貫穿天橋施工始終。

該工程根據《城市橋梁、隧道安全保護區域技術標準》[1]確定了地道的保護性監測范圍。

地道保護性監測的目的在于提供及時、可靠的信息用于評定人行天橋施工過程中對地道的影響，對可能發生的危及地道安全的隱患或事故提供及時、準確的預報，提請有關各方及時做出反應、避免風險事故的發生。

在地道監測管理中，應要求監測單位及時提交監測報表，并與施工各相關單位和地道管理、養護單位及時溝通，保證地道安全。

2.4.4 地鐵保護性監測

該項工程鄰近道路有地鐵下穿，該工程由地鐵公司安排監測單位對地鐵進行了保護性監測。監測工作同樣貫穿天橋施工始終。監測內容主要有沉降測量、水平位移測量、隧道凈空收斂測量等項目。

對于地鐵保護性監測管理，應要求監測單位與地鐵保護單位及時溝通，及時提交監測數據，保證天橋施工期間地鐵安全。

3 施工監控

橋梁結構理想的幾何線形與合理的內力狀態不僅與設計有關，而且還依賴于科學合理的施工方法。如何通過施工時的澆筑過程的控制，以及結構標高調整來獲得預先設計的應力狀態和幾何線形，是大跨橋梁施工中非常關鍵的問題。

根據對橋梁結構的分析以及施工監控的目標，確定橋梁施工監控主要的工作內容如下：

（1）橋梁結構控制及計算。

（2）現場監測，根據實測結果調整橋梁施工過程中的控制參數。

（3）指導施工，根據現場數據采集及理論計算數據分析，確定下一步施工方案。

該項工程橋梁施工監控關注的重點主要有以下幾個方面：

（1）橋墩沉降監測；

（2）鋼結構坐標及撓度監測；

（3）上部結構桿件應力監測。

圖4為撓度監測斷面及測點布置圖。

圖4 撓度監測斷面及測點布置圖（每個節點均設測點）

施工監控是在橋梁澆筑或安裝過程中實時監測橋梁的應力、撓度、沉降、位移等各參數的變化，以保證橋梁的內力及線形符合設計要求和規范規定。受篇幅所限，本文不再對施工監控做詳細介紹。

4 項目檢測、監測管理的總結

本文從材料檢測、地基基礎檢測、鋼結構檢測、基坑施工監測、吊裝施工監測、地道及地鐵保護性監測及橋梁施工監控等幾個方面對該項工程的檢測、監測管理工作做了系統的總結，現歸納以下幾點：

（1）材料檢測：應要求施工各相關單位按規定做好取樣、收樣工作，檢測完成后及時出具檢測結論，保證工程施工質量和進度。

（2）地基基礎檢測：地基基礎檢測管理中，主要是施工單位與檢測單位的溝通問題，要做到及時溝通、及時檢測。

（3）鋼結構檢測：在鋼結構檢測管理中，除了應按規定進行常規檢測外，還應因地制宜，根據工程實際情況和特點采用合適的檢測方法。

（4）監測：該工程周邊環境復雜，下穿地道、地鐵及鄰近地下管線照常運營，是施工期間監測重點。對于施工監測管理，應要求監測單位與各相關單位及時溝通，及時提交監測報表，在有不安全征兆出現時及時發出預警。

（5）橋梁施工監控：該工程進行了全橋施工過程的仿真靜力計算，并通過現場監測數據進行計算模型參數調整。根據現場數據采集及理論計算數據分析，確定下一步施工方案。為成橋后的線形與結構內力分布滿足設計及規范要求起到了重要作用。

5 結語

該項工程人行天橋地處市中心黃金地段，跨城市快速路與主干道交叉口，跨度較大，空間結構復雜，周邊管線密布，有地鐵和地道下穿。在市政橋梁建設中，類似工程也比較少見，沒有合適的參照對象，這就對施工檢測及監測管理提出了較高的要求。

通過對該工程的施工檢測、監測管理的總結，對類似工程的檢測、監測管理工作提出如下建議以供參考。

（1）作為管理工作者，應充分了解工程的施工中重點與難點，這樣才能合理地安排管理工作。

（2）跟各相關單位建立聯絡機制，保證遇到突發問題時可以進行及時有效地溝通。

（3）因地制宜，根據工程自身特點，采用合理的檢測、監測管理辦法，以提高效率。

（4）嚴格管理，對于不符合規范的檢測、監測行為做到及時處理，使管理工作能切實為工程服務。

檢測、監測管理是施工管理中重要的環節，是工程施工質量和安全的重要保障。通過本文內容的闡述希望能為類似工程提供經驗和參考。

[1]城市橋梁、隧道安全保護區域技術標準[S].上海市城鄉建設和交通委員會，2010.6.