淺談京滬線石砌墩臺(tái)裂紋及其整治

柏佐奇

【摘 要】近年來，隨著列車提速、重載的影響，鐵路橋梁漿砌片石墩臺(tái)結(jié)構(gòu)所受列車沖擊力大幅度增加，墩臺(tái)帽石缺乏配筋，結(jié)構(gòu)材料老化，而原結(jié)構(gòu)材料不適應(yīng)這種變化，致使這幾年墩臺(tái)裂損病害呈大幅上升趨勢。

【Abstract】In recent years， with the influence of train speed and heavy haul， impact force of train is greatly increased on the mortar rubble pier structure of railway bridge， pier cap stone structure is lack of reinforcement， material aging， the original construction materials do not adapt to this change， resulting in recent years was a rising trend of pier crack disease.

【關(guān)鍵詞】橋梁； 墩臺(tái)裂紋； 包箍； 固化土壤

【Keywords】 bridge ；pier crack ；steel hoop ；solidified soil

【中圖分類號(hào)】U445.71 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）05-0118-02

1 引言

車間管轄京滬線K650+000～K763+000，兗石疏解線、棗臨線、井亭疏解線、井洪聯(lián)絡(luò)線全線。其中管轄內(nèi)擁有橋梁512座，其中鋼梁橋1座，混合橋5座，圬工橋506座。由于車間人員老齡化嚴(yán)重，存在著橋涵設(shè)備多，管轄里程長，在設(shè)備管理中存在著很大的困難，無法做到按設(shè)備維修、保養(yǎng)周期對橋涵設(shè)備進(jìn)行維修、保養(yǎng)，存在著“吃老本”的現(xiàn)象。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)漿砌片石墩臺(tái)不同程度裂紋22座，為確保設(shè)備安全穩(wěn)定，車間合理安排維修計(jì)劃，及時(shí)整治部分病害，提高了設(shè)備質(zhì)量，延長了設(shè)備使用周期。

2 石砌墩臺(tái)裂紋的成因和形式

車間管內(nèi)大部分橋梁修建于1911年左右、1958年左右，普遍存在著設(shè)備老化，技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)低，不同程度的圬工裂損、滲水等病害，大多出現(xiàn)帽石與其下砌石裂紋、開合。如京滬線下行K711+170原橋?yàn)楣せ鞓颍?988年利用原漿砌片石橋臺(tái)、基礎(chǔ)大修改造為板梁橋，近年來京、滬兩橋臺(tái)均出現(xiàn)漿砌片石橫向貫通裂紋，過車時(shí)輕微開合的病害，現(xiàn)已加固完畢。其次漿砌片石墩臺(tái)裂紋，臺(tái)后沖空現(xiàn)象呈上升趨勢。主要體現(xiàn)在漿砌片石橋臺(tái)裂紋，基礎(chǔ)不均勻下沉，臺(tái)后沖空等病害上。

石砌墩臺(tái)裂紋形式有以下幾種：

①橋臺(tái)兩耳墻裂紋。一種情況是裂紋寬度達(dá)0.1～0.3mm，深度10～30mm，長0.4～1.0m，列車通過時(shí)無明顯開合現(xiàn)象；另一種情況是裂紋寬度達(dá)到0.3～2.0mm，深度在300mm以上時(shí)，裂紋開合變得明顯。

②橋臺(tái)頂至帽下裂紋，這種裂紋很常見，且發(fā)展較快，病害嚴(yán)重時(shí)將危及行車安全。裂紋寬度一般為0.2～3.0mm，有明顯的開合現(xiàn)象。

③橋臺(tái)擋碴墻裂紋，這種裂紋也很常見，常使擋碴墻砌石松動(dòng)，裂紋寬為0.2～4mm，能夠貫穿整個(gè)橋臺(tái)寬和擋碴墻厚，且有明顯開合現(xiàn)象。

④橋臺(tái)兩側(cè)墻裂紋，這種裂紋較為普遍。裂紋寬為0.1～0.2mm，深度為20～30mm，裂紋無明顯的開合現(xiàn)象；只有當(dāng)裂紋寬度達(dá)到0.3～2.0mm時(shí)，長度發(fā)展到擴(kuò)大基礎(chǔ)時(shí)，開合現(xiàn)象就會(huì)較為明顯。

⑤石砌橋墩裂紋一旦出現(xiàn)裂紋發(fā)展迅速。由于裂紋的擴(kuò)張，使橋墩砌石松動(dòng)，從而失去整體性。裂紋寬為0.2～0.3mm，長度由墩頂至擴(kuò)大基礎(chǔ)。開合現(xiàn)象明顯，危及行車安全，需及時(shí)整治。

⑥橋臺(tái)胸墻裂紋，這種裂紋為數(shù)極少。一般有胸墻裂紋的橋臺(tái)，肯定有側(cè)墻裂紋；但側(cè)墻有裂紋，胸墻不一定有裂紋。

⑦支承不等跨梁的橋墩裂紋，這種裂紋為數(shù)不多，這種裂紋一旦發(fā)生在砌縫狀態(tài)不良的橋墩上，必須立即采取措施進(jìn)行整治，不然將發(fā)展到危及行車安全。

⑧橋梁基礎(chǔ)不良導(dǎo)致的墩臺(tái)裂紋，主要由于地下有巖層和溶槽，若墩臺(tái)施工處理不好，由于水流的侵蝕和荷載的作用，這樣迫使墩臺(tái)產(chǎn)生裂紋。

3 墩臺(tái)裂紋的整治

當(dāng)墩臺(tái)嚴(yán)重裂損風(fēng)化、傾斜、下沉、凍壞等情況，應(yīng)分析病害原因，采取針對性的整治措施予以加固處理[1]。加固處理有表面補(bǔ)強(qiáng)、墩臺(tái)身包箍、固化土壤、加深或擴(kuò)大基礎(chǔ)、換填卸載等。

3.1 墩臺(tái)身包箍加固方法

例如：京滬線上行K713+183橋?yàn)?～4.5m普通鋼筋混凝土板梁，修建于1959年，1990年該橋更換板梁利用原漿砌片石墩臺(tái)。2016年秋檢檢查發(fā)現(xiàn)該橋中墩砌石橫向貫通裂紋，列車通過時(shí)無開合現(xiàn)象。車間與2016年11月份采用C30鋼筋砼包箍，包箍前需鑿除橋墩砌石表層風(fēng)化層及勾縫，埋設(shè)釬釘呈梅花狀布置，采用30#錨固包錨入既有橋臺(tái)圬工，綁扎鋼筋并灌注砼，對該橋墩臺(tái)進(jìn)行了墩臺(tái)身包箍加固。

主要施工步驟：

①基坑開挖：使用人工對中墩兩側(cè)各0.5m范圍內(nèi)的土質(zhì)地面進(jìn)行開挖至承臺(tái)頂部，開挖前應(yīng)對作業(yè)范圍內(nèi)是否有光電纜進(jìn)行調(diào)查、核實(shí)，開挖過程中不得使用鎬等尖銳工具。

②漿砌片石橋墩鑿毛，布設(shè)牽釘：新舊圬工間采用牽釘連接。施工時(shí)舊圬工表面須先徹底清理干凈，鑿毛并剔除勾縫砂漿，鑿除舊勾縫，既有漿砌片石表面必須打麻面，并用清水沖刷干凈后，方可布設(shè)牽釘；牽釘采用φ20mm鋼筋，每根長377mm（其中彎勾部分125mm），埋入舊圬工至少24cm，兩牽釘間間距40cm，呈梅花狀部置，與舊圬工間采用錨固包錨固。

③綁扎鋼筋：主筋采用直徑14mm螺紋鋼筋，箍筋采用直徑12mm螺紋鋼筋，均按間距20cm布置，鋼筋外側(cè)保護(hù)層6.5cm。鋼筋接頭處采用焊接，搭接長度不少于30d。

④安設(shè)模板：外模采用木模板，模板縫粘貼雙面海棉膠條，防止漏漿，消除模板拼接縫，外模設(shè)立斜撐及水平撐，采用內(nèi)頂外拉，拉桿采用φ14圓鋼，外套PVC硬塑管，以利外抽，拉桿處同時(shí)設(shè)置與灌注砼同標(biāo)號(hào)預(yù)制砼支撐塊。木模內(nèi)表面要平整并涂油。

⑤灌注砼，砼養(yǎng)生：舊砼表面必須鑿出麻面，接續(xù)灌注前在施工縫表面先鋪一層厚約1.5cm且與砼灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。墩臺(tái)砼基礎(chǔ)終凝后，覆蓋、養(yǎng)生，澆水7～14d，砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%方可拆除模板，砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后方可承重板梁。

⑥拆除模板，撤除工地。

3.2 固化土壤加固方法

例如：京滬線下行K712+607橋?yàn)?～2.9m普通鋼筋砼板梁，該橋滬臺(tái)貫穿裂紋，過車輕微開合。車間與2015年2月采取通過鉆孔注漿，增強(qiáng)基底承載力，整治不均勻沉降的方法進(jìn)行固化土壤加固。

主要施工步驟：

①鉆孔：鉆孔前，先確定鉆孔的位置，應(yīng)在裂紋的起始點(diǎn)及裂紋變化的位置，然后根據(jù)孔距0.6～1m進(jìn)行鉆孔，用直徑20的沖擊鉆在橋臺(tái)裂紋處進(jìn)行鉆孔，孔深大約為300mm。

②安裝注漿管：安裝鋼管直徑為20mm，長度大約300mm，因砌石的厚度不小于200mm，所以注漿管插入墻體的深度為100～150mm。

③裂紋封閉（勾縫）：對細(xì)小的裂紋用聚合物拌制的水泥漿，進(jìn)行封閉，對裂紋較大及脫落勾縫，按照勾縫的要求用1：1的水泥砂漿對縫隙進(jìn)行封閉。裂紋處理后48小時(shí)候方可進(jìn)行注漿。

④注漿：注漿前，將每個(gè)注漿管安裝好閥門，并處于開放狀態(tài)。用水泥和細(xì)沙的重量比為4：1～5：1的水泥砂漿，水灰比為0.7～0.8，使用水泥砂漿灌注機(jī)，進(jìn)行壓漿，注漿應(yīng)從下端向上逐個(gè)進(jìn)行，壓漿時(shí)，要密切注意周圍的孔眼，是否有水泥砂漿流出，如有流出，待水泥漿呈線狀時(shí)關(guān)閉閥門，如果空隙不慣通時(shí)，我們要關(guān)注灌漿機(jī)的壓力表，當(dāng)壓力表達(dá)到0.6MPa時(shí)，以及周圍縫隙潮濕時(shí)，表明該孔已經(jīng)灌滿，同時(shí)要將壓力保持30s后，關(guān)閉閥門卸掉連接管件。

4 幾點(diǎn)建議

①嚴(yán)格落實(shí)設(shè)備檢查制度，牢固樹立“檢重于修”的觀點(diǎn)，按照甲乙丙類設(shè)備分類進(jìn)行周期檢查，使用好橋隧設(shè)備檢查記錄儀[2]，檢查發(fā)現(xiàn)的病害或不良處所及時(shí)安排維修計(jì)劃進(jìn)行整治，對于嚴(yán)重的病害或是維修解決不了的問題及時(shí)安排計(jì)劃進(jìn)行臨時(shí)加固，并上報(bào)段橋梁科申請大修改造，及時(shí)消除設(shè)備安全隱患。

②嚴(yán)格執(zhí)行“精細(xì)全”維修標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)好《橋隧作業(yè)指導(dǎo)書》、《修規(guī)》、《橋梁工》等規(guī)章制度，提高標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平，提高設(shè)備維修質(zhì)量。

③由于車間老齡化、點(diǎn)多線長，個(gè)別區(qū)間車輛無法進(jìn)入等問題，建議段根據(jù)日常需要針對性地配置一些輕巧的、便于攜帶的養(yǎng)橋機(jī)械進(jìn)行日常的維修整治作業(yè)，提高勞動(dòng)效率和作業(yè)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

【1】中國鐵道出版社.鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則[M].北京：中國鐵道工業(yè)出版社，2010.

【2】魏榮金.橋梁石砌墩臺(tái)裂紋及其整治[J].鐵道建筑，1983（4）：13-16.