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年運量突破4.4億t。超過原設計4倍多的運量對線橋設備造成了極大的沖擊，既有線混凝土橋梁的安全儲備越來越低，從而使原有橋梁病害加劇，突出反映在，預應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律，我們定期進行了檢查觀測。同時每年4月份和9月份利用集中修天窗點對上擺位移超限嚴重、錨栓折斷的病害支座進行更換，確保行車安全。

2 現場調查和原因分析

1)2009年設備檢查中，發現大秦線85號橋第一孔活動支座的搖軸在上座板向跨中方向不同程度的平移，導致活動支座牙板折斷，位移最大值達21 mm。為了查明病害原因，我局管內大同工務段制定了專門的檢查制度。2010年我們對病害支座進行了更換，發現銷子折斷、搖軸上擺與下擺已嚴重錯位，縱向位移達12 mm(如圖1所示)，危及行車安全。

2)通過對大秦線85號橋第一孔的活動支座觀測，發現支座初始安裝缺陷，支承墊石不在同一個水平面上，導致各部位之間不密貼，支座處于不合理的受力狀態，導致了支座病害的產生。

3)隨著近年來大秦鐵路運量逐步提高，線橋設備造成了極大的沖擊，橋涵設備狀態變化加快。由于各種原因維修保養不到位，支座不清潔，沒有及時進行涂油，導致活動支座狀態不良，使病害進一步加劇。

4)橋梁由于多年運營，受預應力混凝土本身預加力及梁體混凝土收縮與徐變，溫度應力等荷載的綜合作用，梁體發生形變。

3 施工方案簡介

3.1 方案簡介

提前設置慢行進行更換前的準備工作，利用封閉點對病害嚴重的活動支座進行更換整治，其中上擺利舊，下擺和搖軸更換為與既有結構同型號配件，并鑿除舊錨螺栓，更換新錨螺栓;更換時將活動支座的梁端用千斤頂頂起，每次更換兩孔梁的活動端支座。

3.2 施工流程

無縫線路應力放散→點前慢行拆除影響起梁的附屬設備→點內拆除線路扣件→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、恢復線路→整修線路→開通。

3.3 人員組織

1)組織3個施工作業小組(其中有1個為應急備用小組)，每個小組作業人員10名。

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

3.4 機械設備

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

2)高壓油泵3臺，30 kW～50 kW發電機組1臺，電焊機4臺。

3)如果是在夜間施工，還要備足照明設施。

3.5 施工封閉及慢行條件

1)封閉點前72 h慢行45 km/h，進行鑿支座錨栓孔，切除既有橫向限位，安裝臨時限位。

2)同一座橋上每更換兩孔封閉線路一次，每次90 min。

3)封閉點拆除橋上線路扣件，拆除護軌，更換活動端支座。

4)前一個封閉點后第一列限速25 km/h，第二列起限速45 km/h;至下一個封閉點前，最后一個封閉點后，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后恢復正常。

4 施工方案實施

4.1 慢行前

1)施工人員、機械設備及材料準備就位。

2)松開更換支座橋孔活動端與鄰孔之間梁體兩端的鋼筋連接、人行道及避車臺的連接、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行比較對位，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號橋支座未整治前傾斜狀

圖2 橋支座對中后加上支座牙板

5)利用人力或者風鎬對支座下的墊石進行鑿除，但不能動及錨栓。

6)調試起梁用的泵站和頂鎬，必須保證設備在封鎖時間內正常運轉。

7)橋上有光電纜應與有關部門簽訂協議，提前采取措施，施工中分工負責。

4.2 慢行時間內

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

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，鉆孔數量以能順利將錨栓取出為宜。當孔鉆好后人工或風鎬將孔與孔間的剩余混凝土鑿除。錨栓鑿松動，并擴大錨栓孔的直徑，預留移動量。

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，保證支座穩定。

4)鑿除過程中若發現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定位置，千斤頂與墩臺之間、千斤頂與梁底間墊石棉墊和鋼板，以保護梁底和防止滑移。

6)新支座搖軸和下擺之間涂油。

7)在梁體兩側分別準備兩根方木，作為斜支撐。

8)先對墩臺頂面進行找平，在平臺上安裝四臺千斤頂(每片梁下安裝兩臺千斤頂)，千斤頂下鋪設一塊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、拆除橋上護軌。

10)提前將新支座搖軸和下擺用鋼筋焊連，焊連時搖軸和下擺要保證垂直。

11)起梁前梁體兩側增做臨時橫向限位，以防起梁時發生橫向偏移。

12)如果橋上線路是無縫線路，應根據鎖定溫度在氣溫適宜的時間段進行應力放散。

4.3 封閉點內作業

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

2)封閉時間內采用高壓泵站控制四臺千斤頂，用壓力表和標尺觀察四臺千斤頂的作業情況，以保證四臺千斤頂同步升降。在啟頂到80 mm～100 mm時，將既有支座的搖軸和下擺移出，頂起過程中四臺千斤頂共同承擔梁體的重量，并用短枕木頭和硬雜木將梁底與墩頂之間頂死后進行更換支座作業。

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

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，將新換支座的搖軸和下擺之間的焊連鋼筋切割開。

6)恢復橋上線路。

7)光、電纜管理部門要設專業人員現場監護。

4.4 點后作業

1)整細線路，恢復人行道等連接。

2)支承墊石周邊處理，墩頂抹面及整細。

3)整橋施工完畢后，恢復橫向限位。

4)光、電纜管理部門恢復各自設施。

5)列車放行通過后，要組織人員及時復查整修線路等設備，再次確認各項設備已達到規定要求，并做好記錄方準收工。

5 施工安全注意事項

1)施工中執行《鐵路工務安全規則》《鐵路工程施工安全技術規程》《鐵路營業線施工安全管理實施細則》及有關規章制度。

2)起、落梁安全。

a.起梁所用四個千斤頂必須是同一型號而且必須由一個泵站控制，使用前必須進行運轉檢查。

b.起梁時，必須保證四臺千斤頂同步運行，以確保兩片梁體同步，并隨時做好支撐，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、落梁要設專人進行統一指揮。

d.在起梁過程中利用標尺測量起梁高度，嚴格控制起梁速度，速度控制在20 mm/min。起梁總高度控制在100 mm。同時注意梁體傾斜，傾斜超過10 mm應立即停止起梁，待處理后方可繼續起梁。

3)其他。

a.無縫線路地段施工應根據鎖定溫度提前放散鋼軌應力。

b.橋上有光電纜應與有關部門簽訂協議，施工中分工負責。

6 整治效果

既有鐵路預應力混凝土梁搖軸支座位移超限，銷釘、錨(螺)栓剪斷，嚴重危及行車安全。近幾年通過大同、茶塢工務段在大秦重載鐵路應用以上方法對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。消滅了設備安全隱患，確保鐵路運輸安全。表明橋梁支座更換方案是切實可行的，也為以后重載鐵路天窗點內更換橋梁支座提供了寶貴的經驗。

［1］J 259-2003，鐵路工程施工安全技術規程［S］.

［2］TG/GW 103-2010，鐵路橋隧建筑物修理規則［S］.