重載鐵路橋梁鑄鋼支座病害的整治

令狐勇生

(太原鐵路局工務(wù)處，山西 太原 030013)

1 病害介紹

繼2006年3月開行2萬t重載組合列車至今，列車軸重最大提高至25 t，編組數(shù)量由1萬t的120輛增加到2萬t的240輛，C80，C70成為大秦的主要車型。2011年運(yùn)量突破4.4億t。超過原設(shè)計(jì)4倍多的運(yùn)量對(duì)線橋設(shè)備造成了極大的沖擊，既有線混凝土橋梁的安全儲(chǔ)備越來越低，從而使原有橋梁病害加劇，突出反映在，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁因上拱度超限引起支座位移超限，銷釘、錨(螺)栓剪斷。大秦線搖軸支座2732孔，2011年秋檢資料顯示存在位移、轉(zhuǎn)角超限銷釘、錨(螺)栓剪斷167孔，危及行車安全。為掌握病害的變化規(guī)律，我們定期進(jìn)行了檢查觀測。同時(shí)每年4月份和9月份利用集中修天窗點(diǎn)對(duì)上擺位移超限嚴(yán)重、錨栓折斷的病害支座進(jìn)行更換，確保行車安全。

2 現(xiàn)場調(diào)查和原因分析

1)2009年設(shè)備檢查中，發(fā)現(xiàn)大秦線85號(hào)橋第一孔活動(dòng)支座的搖軸在上座板向跨中方向不同程度的平移，導(dǎo)致活動(dòng)支座牙板折斷，位移最大值達(dá)21 mm。為了查明病害原因，我局管內(nèi)大同工務(wù)段制定了專門的檢查制度。2010年我們對(duì)病害支座進(jìn)行了更換，發(fā)現(xiàn)銷子折斷、搖軸上擺與下擺已嚴(yán)重錯(cuò)位，縱向位移達(dá)12 mm(如圖1所示)，危及行車安全。

2)通過對(duì)大秦線85號(hào)橋第一孔的活動(dòng)支座觀測，發(fā)現(xiàn)支座初始安裝缺陷，支承墊石不在同一個(gè)水平面上，導(dǎo)致各部位之間不密貼，支座處于不合理的受力狀態(tài)，導(dǎo)致了支座病害的產(chǎn)生。

3)隨著近年來大秦鐵路運(yùn)量逐步提高，線橋設(shè)備造成了極大的沖擊，橋涵設(shè)備狀態(tài)變化加快。由于各種原因維修保養(yǎng)不到位，支座不清潔，沒有及時(shí)進(jìn)行涂油，導(dǎo)致活動(dòng)支座狀態(tài)不良，使病害進(jìn)一步加劇。

4)橋梁由于多年運(yùn)營，受預(yù)應(yīng)力混凝土本身預(yù)加力及梁體混凝土收縮與徐變，溫度應(yīng)力等荷載的綜合作用，梁體發(fā)生形變。

3 施工方案簡介

3.1 方案簡介

提前設(shè)置慢行進(jìn)行更換前的準(zhǔn)備工作，利用封閉點(diǎn)對(duì)病害嚴(yán)重的活動(dòng)支座進(jìn)行更換整治，其中上擺利舊，下擺和搖軸更換為與既有結(jié)構(gòu)同型號(hào)配件，并鑿除舊錨螺栓，更換新錨螺栓;更換時(shí)將活動(dòng)支座的梁端用千斤頂頂起，每次更換兩孔梁的活動(dòng)端支座。

3.2 施工流程

無縫線路應(yīng)力放散→點(diǎn)前慢行拆除影響起梁的附屬設(shè)備→點(diǎn)內(nèi)拆除線路扣件→起梁→拆除舊支座下擺、擺卡及錨螺栓→安裝新支座下擺、擺卡及錨螺栓→落梁→錨固支座錨栓、恢復(fù)線路→整修線路→開通。

3.3 人員組織

1)組織3個(gè)施工作業(yè)小組(其中有1個(gè)為應(yīng)急備用小組)，每個(gè)小組作業(yè)人員10名。

2)除作業(yè)人員外，每個(gè)小組配備施工指揮1名、工程技術(shù)人員1名、高壓油泵司泵人員1名、電工1名。

3.4 機(jī)械設(shè)備

1)起梁千斤頂(為一泵四型)12臺(tái)(單臺(tái)荷載為100 t;實(shí)際用8臺(tái)，備用4臺(tái))。

2)高壓油泵3臺(tái)，30 kW～50 kW發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，電焊機(jī)4臺(tái)。

3)如果是在夜間施工，還要備足照明設(shè)施。

3.5 施工封閉及慢行條件

1)封閉點(diǎn)前72 h慢行45 km/h，進(jìn)行鑿支座錨栓孔，切除既有橫向限位，安裝臨時(shí)限位。

2)同一座橋上每更換兩孔封閉線路一次，每次90 min。

3)封閉點(diǎn)拆除橋上線路扣件，拆除護(hù)軌，更換活動(dòng)端支座。

4)前一個(gè)封閉點(diǎn)后第一列限速25 km/h，第二列起限速45 km/h;至下一個(gè)封閉點(diǎn)前，最后一個(gè)封閉點(diǎn)后，第一列限速25 km/h，第二列限速45 km/h，第三列起60 km/h，24 h后恢復(fù)正常。

4 施工方案實(shí)施

4.1 慢行前

1)施工人員、機(jī)械設(shè)備及材料準(zhǔn)備就位。

2)松開更換支座橋孔活動(dòng)端與鄰孔之間梁體兩端的鋼筋連接、人行道及避車臺(tái)的連接、梁體下的角鋼連接。

3)將影響鑿錨栓孔的既有限位拆除。

4)舊限位拆除后詳細(xì)測量既有搖軸支座上擺的幾何尺寸，并將新支座的幾何尺寸與其進(jìn)行比較對(duì)位，確保能順利將新的搖軸和下擺安裝上去(見圖2)。

圖1 大秦線85號(hào)橋支座未整治前傾斜狀

圖2 橋支座對(duì)中后加上支座牙板

5)利用人力或者風(fēng)鎬對(duì)支座下的墊石進(jìn)行鑿除，但不能動(dòng)及錨栓。

6)調(diào)試起梁用的泵站和頂鎬，必須保證設(shè)備在封鎖時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

7)橋上有光電纜應(yīng)與有關(guān)部門簽訂協(xié)議，提前采取措施，施工中分工負(fù)責(zé)。

4.2 慢行時(shí)間內(nèi)

1)利用風(fēng)鎬或人工將既有下擺四角下面的支承墊石鑿除，并根據(jù)搖軸的位移情況向梁端或跨中鑿出下擺的縱向移動(dòng)量。

2)利用電錘或手提空心鉆(水鉆)緊貼支座下擺向既有錨栓方向鉆孔，鉆頭的直徑控制在40 mm～50 mm，鉆孔數(shù)量以能順利將錨栓取出為宜。當(dāng)孔鉆好后人工或風(fēng)鎬將孔與孔間的剩余混凝土鑿除。錨栓鑿松動(dòng)，并擴(kuò)大錨栓孔的直徑，預(yù)留移動(dòng)量。

3)鑿除既有錨栓的深度為能將錨栓取出為宜，新錨栓孔的深度310 mm～320 mm，錨栓孔鑿好后利用木楔子擠緊錨栓，保證支座穩(wěn)定。

4)鑿除過程中若發(fā)現(xiàn)支承墊石和墩帽中有鋼筋，可提前用氧焊切除。

5)提前將千斤頂安放至梁下預(yù)定位置，千斤頂與墩臺(tái)之間、千斤頂與梁底間墊石棉墊和鋼板，以保護(hù)梁底和防止滑移。

6)新支座搖軸和下擺之間涂油。

7)在梁體兩側(cè)分別準(zhǔn)備兩根方木，作為斜支撐。

8)先對(duì)墩臺(tái)頂面進(jìn)行找平，在平臺(tái)上安裝四臺(tái)千斤頂(每片梁下安裝兩臺(tái)千斤頂)，千斤頂下鋪設(shè)一塊300 mm×300 mm×20 mm鋼板和一塊300 mm×300 mm×5 mm石棉板，千斤頂上鋪一塊300 mm×300 m×20 mm鋼板和一塊300 mm×300 mm×5 mm石棉板。

9)封鎖點(diǎn)前1 h扒開橋上需要更換的支座梁端橫向鐵蓋板處線路上道碴、拆除橋上護(hù)軌。

10)提前將新支座搖軸和下擺用鋼筋焊連，焊連時(shí)搖軸和下擺要保證垂直。

11)起梁前梁體兩側(cè)增做臨時(shí)橫向限位，以防起梁時(shí)發(fā)生橫向偏移。

12)如果橋上線路是無縫線路，應(yīng)根據(jù)鎖定溫度在氣溫適宜的時(shí)間段進(jìn)行應(yīng)力放散。

4.3 封閉點(diǎn)內(nèi)作業(yè)

1)封鎖后，首先拆除靠近活動(dòng)端鄰孔一側(cè)15 m范圍內(nèi)的線路扣件，同時(shí)扒開梁端橫向蓋板處石碴，防止起梁時(shí)石碴掉下和擠入梁縫。

2)封閉時(shí)間內(nèi)采用高壓泵站控制四臺(tái)千斤頂，用壓力表和標(biāo)尺觀察四臺(tái)千斤頂?shù)淖鳂I(yè)情況，以保證四臺(tái)千斤頂同步升降。在啟頂?shù)?0 mm～100 mm時(shí)，將既有支座的搖軸和下擺移出，頂起過程中四臺(tái)千斤頂共同承擔(dān)梁體的重量，并用短枕木頭和硬雜木將梁底與墩頂之間頂死后進(jìn)行更換支座作業(yè)。

3)在起梁過程中嚴(yán)格控制起梁速度，速度控制在20 mm/min。起梁總高度控制在100 mm。同時(shí)注意梁體傾斜，傾斜超過10 mm應(yīng)立即停止起梁，待處理后方可繼續(xù)起梁。

4)在墊石上涂刷107膠，穿入新支座的搖軸和下擺并擺正位置，梁落到新支座上，用錨固包和干硬砂漿將錨螺栓錨固。

5)線路開通前，將新?lián)Q支座的搖軸和下擺之間的焊連鋼筋切割開。

6)恢復(fù)橋上線路。

7)光、電纜管理部門要設(shè)專業(yè)人員現(xiàn)場監(jiān)護(hù)。

4.4 點(diǎn)后作業(yè)

1)整細(xì)線路，恢復(fù)人行道等連接。

2)支承墊石周邊處理，墩頂抹面及整細(xì)。

3)整橋施工完畢后，恢復(fù)橫向限位。

4)光、電纜管理部門恢復(fù)各自設(shè)施。

5)列車放行通過后，要組織人員及時(shí)復(fù)查整修線路等設(shè)備，再次確認(rèn)各項(xiàng)設(shè)備已達(dá)到規(guī)定要求，并做好記錄方準(zhǔn)收工。

5 施工安全注意事項(xiàng)

1)施工中執(zhí)行《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》《鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》《鐵路營業(yè)線施工安全管理實(shí)施細(xì)則》及有關(guān)規(guī)章制度。

2)起、落梁安全。

a.起梁所用四個(gè)千斤頂必須是同一型號(hào)而且必須由一個(gè)泵站控制，使用前必須進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)檢查。

b.起梁時(shí)，必須保證四臺(tái)千斤頂同步運(yùn)行，以確保兩片梁體同步，并隨時(shí)做好支撐，利用短枕木頭和硬雜木在墩頂上隨起梁隨做好斜支撐。

c.起、落梁要設(shè)專人進(jìn)行統(tǒng)一指揮。

d.在起梁過程中利用標(biāo)尺測量起梁高度，嚴(yán)格控制起梁速度，速度控制在20 mm/min。起梁總高度控制在100 mm。同時(shí)注意梁體傾斜，傾斜超過10 mm應(yīng)立即停止起梁，待處理后方可繼續(xù)起梁。

3)其他。

a.無縫線路地段施工應(yīng)根據(jù)鎖定溫度提前放散鋼軌應(yīng)力。

b.橋上有光電纜應(yīng)與有關(guān)部門簽訂協(xié)議，施工中分工負(fù)責(zé)。

6 整治效果

既有鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土梁搖軸支座位移超限，銷釘、錨(螺)栓剪斷，嚴(yán)重危及行車安全。近幾年通過大同、茶塢工務(wù)段在大秦重載鐵路應(yīng)用以上方法對(duì)100余孔支座更換，更換后的支座位置正確，座板與梁體、支撐墊石間縫隙均保持在1 mm之內(nèi)。消滅了設(shè)備安全隱患，確保鐵路運(yùn)輸安全。表明橋梁支座更換方案是切實(shí)可行的，也為以后重載鐵路天窗點(diǎn)內(nèi)更換橋梁支座提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

［1］J 259-2003，鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］TG/GW 103-2010，鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則［S］.