既有線橋涵病害形式及整治方案

李士中 上海鐵路局阜陽工務段

京九線上海局管內橋梁193座，涵渠680座，基本為1990年前后"三邊"（邊勘測、邊設計、邊施工）思路下建成的，當時建設工期緊、工作量大、長年連續施工，后期運營養修過程中暴露出基建遺留問題多，結構壽命短，病害多樣化。經過多次提速，現京九線客車速度160 km/h，貨車速度 80～100 km/h，屬客貨混線。根據對京九線運營特點的調查發現具有牽引定數大，通過總重逐年上升，重載列車多，車流密度大，列車速度高，另一方面橋涵設備的大中修更改周期跟不上，造成橋涵病害越來越多，給鐵路運輸安全帶來嚴峻考驗。

1.2 橋梁支座

1 結構類型及病害特征分析

1.1 梁跨結構

梁體主要采用鋼筋混凝土和預應力混凝土圬工結構，共計979孔，占總孔數的99.7%，其中預應力鋼筋混凝土梁跨度多為16～24 m梁，占75.4%。

(1)梁體裂紋。多集中在跨度16 m左右的梁，主要表現為梁身局部的網狀裂紋及水平超長微裂紋、梁腹板斜裂紋、梁體下翼緣受拉區的短細裂紋，如果水滲入裂紋就會使梁內主筋銹蝕，改變主筋和混凝土的受力狀態，造成混凝土的防水性和耐久性大為降低，降低梁的使用使命，危害嚴重（詳見圖1）。

圖1 京九線697#橋

(2)并置п梁、T梁問題：此類結構的問題為兩片梁之間橫向連接偏弱，梁體腹板厚度較小。混凝土碳化速度容易突破鋼筋保護層，造成鋼筋銹蝕。在列車作用下，梁體出現整體橫向平動，導致梁體的橫向振幅過大，甚至超限。

部分橋梁采用弧形鋼支座，大部分均采用平板橡膠支座，弧形支座存在上下座板錨螺栓折斷，下部抗剪折斷較多。平板橡膠支座問題為管內常見病害，突出表現在：支座壓潰，四周出現明顯不規則的凹凸、彎曲或扭曲，壓陷導致支座四角不平甚至無法養護，支座竄動大于110 mm，橡膠老化掉塊產生大量裂紋，剪切變形較大。

1.3 墩臺及基礎

(1)砌石結構：運營以來，隨著重載快速，列車密度加大，橋涵砌石部分的問題逐漸暴露出來，主要為勾縫開裂、脫落、不均勻沉降斷裂，降低了結構整體性。

(2)柔性及高架墩：主要表現為車輛通過是振幅超限，晃動劇烈，截面小或高度高造成穩定性、剛度差，難以適應重載列車的運營荷載增大和速度提高。

1.4 蓋板涵病害

此類結構存在的主要問題是由于多片蓋板構成的蓋板涵，蓋板之間無橫向連接，其受力形式不同于整體式，在填方厚度較小的情況下，各片蓋板之間的受力分配存在顯著差異，豎向荷載的沖擊，能量不能被填方充分吸收，致使涵洞出現豎向振動，鋼筋應力和疲勞應力幅過大的現象，尤其在列車車輪下面的蓋板就先出現裂紋，列車通過張合明顯（詳見圖 2）。

圖2 京九線K861+525涵洞

2 預防和整治橋涵病害的措施

當前客貨混線條件下，隨著運行密度的增加和運量的加大，列車對橋涵結構的作用會進一步加劇，運營安全風險不斷加大。針對橋梁涵渠設備存在的突出問題，于2009年及時開展既有橋涵設備最基礎的客觀的設備狀況調查，并進行系統的評估和檢測分析。面對現狀，對橋梁耐久性問題不可能全部通過一次性更換的方式解決，僅能根據具體情況分別采取更換或補強維修，延長使用壽命的方式進行處理。對影響結構物耐久性的保護層厚度不足、碳化深度過大，預應力混凝土梁裂紋造成承載力不足，防排水體系失效、橡膠支座失效等問題，分別采取不同的處理對策。

2.1 失效橋梁橡膠支座更換

（1）作業流程：搭腳手架→預鑿支座以外及支座部分混凝土，達到預定標高及保證作業空間→準備及辦理封鎖手續→頂梁頂起梁跨一端（兩片梁要同起同落），臨時用硬木塊支墊，支墊要隨起隨墊，→鑿除及支模→落梁及搗墊干硬砂漿→二次頂梁→養生、恢復。

（2）質量標準：①搗固密實，周邊抹面平整，無裂紋、空響、積水、不平順、無三條腿；②與支座間隙＜0.5 mm，深度＜30 mm；③拌和好的砂漿0.5 h后禁止使用。

（3）施工要點：①腳手架高度以工作面到梁底距離便于人員作業為準，對影響施工的橫向連接應先拆除，開通前按原標準恢復②在慢行點內支座下鑿除面積不得超過支座總面積的1/4，同時用硬木塊（楔形木塊）墊死，防止發生落梁導致意外③頂梁開始時，在墩臺固定位置，做好梁既有標高標記，以觀測頂起高度，一般最大頂梁高度不得大于50 mm。④頂鎬底座要平整、堅實，頂面應加木墊或膠墊，防止滑脫，立模位置用砂漿找平⑤待干硬砂漿達到100%強度后，在封鎖點內頂梁，拆除模板，安裝支座，支座以外部位用硬木塊塞死與支座共同受力。

2.2 梁端橫向限位安裝

施工采用∠160×160×10 mm 角鋼焊接組成三角形支架，一側的兩個三角形支架并排焊接在一起。主桿、水平桿及斜撐均采用16號等邊角鋼，斜撐桿頂部與主桿角鋼接觸面焊接在一起，所有接觸面都要焊接且焊接高度不低于6 mm，三角形支架采用螺旋錨桿錨固在墩臺頂，支架與梁側向間隙采用GTZ板式橡膠支座加鋼板塞緊，同時在現場因地制宜采用接長支座墊石的方法將梁端橫向限位裝置安裝到位，效果良好。

2.3 低高度鉿梁換箱梁施工

（1）架設便梁及要求：在規定施工條件下，將既有軌枕進行方正，將橫梁穿入既有兩根軌之間的空檔，并按橫梁布置間距調整好，切忌穿入橫梁時，要對準主梁聯結板定位。在封鎖施工開始后，使用軌道車將便梁運至工地，按計劃位置由軌道車將主梁吊卸就位，待主梁墊穩撐牢后，安裝聯接板及牛腿。便梁拼裝應從兩端向中間聯結鋼枕，同一鋼枕兩端同時連接，整組便梁聯結完畢后再調整便梁高低，使便梁整體受力。便梁與線路結合部的枕頭處要用袋裝石碴堆碼牢固，嚴禁枕頭露出。穿入鋼枕（小梁）和塞入橫梁時必須做好絕緣。

（2）箱體頂進：按施工方案進行應力放散，在封鎖點內拆除掉舊梁，頂進設備，安裝、調式完畢，確定液壓系統可靠，電氣操作靈敏準確便可試頂。試頂后進行一次全面的檢查，如各部位情況均屬良好，便可進行正式頂進作業。頂進時，千斤頂加壓應均勻，出現偏差及時調整。要及時測量高程及方向，發現箱體栽頭、抬頭及方向偏移等情況，及時研究對方向、高程糾偏移處理。

圖3 京九線K780+783涵洞

2.4 路基注漿加固處理涵洞沉降

管內京九線的粘砂土質屬黃河沖積造成，區域地層為第四系上更新統沖積層（Q3AL）和全新統沖積層（Q4AL），極易造成涵洞的不均勻下沉、基地冒泥、沖刷暗穴等病害，軌控難度大（詳見圖3）。使用注漿加固處理，效果極佳。注漿加固采用路基本體加固和箱身基底加固分別同步實施，本體包括路基前后10 m范圍內，按照圖紙距離進行定位、編號，監控點、軌面點、參照點進行注漿前后測量對照，注漿孔設置為單側4排，路肩范圍內2排直孔，道床坡腳及內側2排斜孔，兩線間設置一排直孔，間距1.0 m。基底加固時，可在路基上斜孔直接插入箱底注漿，或從兩側沉降縫，或從底板打孔實施注漿，菱形布孔，每排2孔，排距不低于2 m，孔距不低于2 m，排與排之間交錯成孔，孔徑40 mm。

3 今后需要加強的重點及建議

（1）強調路橋專業化管理。針對目前橋隧工缺員、設備逐漸老化、病害急劇增加、新線設備增多、人員老齡化突出的現狀，一方面從加強管理機構設置入手，合理設置車間、工區及管轄范圍、補充橋梁維修隊伍、加強維修人員技術素質培養；另一方面成立專門橋隧檢測隊伍，對既有線橋隧設備病害的疑難雜癥從專業角度會診，開展設備的常規檢查、專項檢測、新型結構檢查測試、檢算及安全評估。

（2）提高橋梁機械化維修水平。多年以來，橋涵養修作業基本上是通過手工進行，養橋機械化水平非常低，而且橋梁維修管理作業點多線長。現車間班組配備的交通工具和養修機具嚴重不足，只有通過機械化作業手段，才能降低職工勞動強度，提高作業效率。

（3）加大既有橋涵設備病害解決的投入。本著"有病治病、治病除根"的思路，盡早盡快通過大修或重整強化投資解決。對一些涉及結構檢算或特別設計才能整治的病害需委托設計部門，專題制定整治方案，爭取盡快研究，盡早實施。

（4）加強設備的日常檢查、觀測和維修工作。增大橋涵設備的養修投入，才能保證設備狀態的良好均衡。不斷探索和引進，及時采用新材料、新技術。落實"檢修結合，檢重于修"的思路，本著"預防為主，預防與整治相結合"的原則，在設備病害未消除前，要對病害尤其新生病害增加檢查觀測頻次，做好記錄，對發展快的病害及時上報，對危機行車安全的要立即采取加固、限速等相應措施。