（中交隧道局北京分公司）
摘要：随着社会的发展，我国的铁路建设发展迅速。但是随着轴重和速度的增加，造成了铁路隧道一系列病害问题，影响铁路的安全运行，危害人们的生命安全。本文针对天和中桥铁路某32m跨度简支T梁墩身和托盘裂缝病害，采用调查分析和现场试验相结合的方法，开展桥梁病害调查、桥梁病害整治加固和整治前后运营性能对比试验研究。
关键词：重载铁路；小跨度；病害；原因；综合整治；碳纤维板；现场试验
近年来，我国的重载铁路运输发展迅速。与其他国家大轴重、低速的重载特点不同，大轴重、高密度、高速度是实现我国实现重载运输的主要手段，天和中桥铁路重载运输即采用此种模式。轴重和运量的大幅增加在显著提高运输能力的同时，也给桥梁结构带来巨大不利影响，再加上设计、地质、施工缺陷等诸多因素的影响，部分桥梁病害快速出现并迅速发展，已经对结构安全和运营安全造成安全隐患，桥梁病害的整治加固问题越来越受到关注。
1 桥梁病害调查及评定
天和中桥跨越公路，该桥2007年修建，2008年完工，地震基本烈度为6度，冻结深度为0.6m，桥全长115.12m，桥跨布置为3×32m简支T梁，主梁为普通高度钢筋混凝土梁，设计荷载为中活载，梁全部斜置，桥台台顶侧平置。全桥位于R=1200m圆曲线上，桥面坡度为3.5‰。桥墩采用钢筋混凝土圆端形板式墩，墩身采用C30商品混凝土浇筑，高度为5m，基础为钻孔桩基础，无缝线路，75kg/m钢轨，Ⅲ型桥枕。上行线运行满载重载列车，车型以C64、C70和C80为主，列车轴重为21～25t，少量开行KM98列车，轴重30t，编组类型以10000t和20000t为主。大轴重、大运量的重载列车开行，荷载和冲击次数大幅增加，引起小跨度桥梁受力发生显著变化，活载储备量降低，桥梁局部受力增大，变形增大，冲击、振动和疲劳加剧，安全储备降低。交工运行一年后发现2、3号墩墩身及托盘有裂缝。现场检查发现，主要表现在墩身、托盘开裂、结构损伤、运营性能指标超限和混凝土强度偏低几个方面。（1）墩身开裂：墩身形成一条主贯通裂缝，包括墩身斜裂缝、沿高度竖向裂缝，裂缝宽度在0.06～0.22mm变化，长度在0.30～1.38m。（2）托盘开裂：形成纵向斜裂缝，宽度集中在0.10～0.30mm，长度分布在0.30～1.43m。（3）垫石一角约45度位置形成一条和托盘贯通斜裂缝宽度约在0.10～0.30mm。（4）部分运营性能指标超限：实测部分桥跨跨中横向振幅、支座横向位移和动力系数等指标超过规范限值规定，动挠度数值偏大，结构刚度偏小，已经严重影响列车运营安全。（5）混凝土强度偏低：考虑碳化深度的影响，实测墩台混凝土强度在14.3～17.5MPa变化，强度偏低。（6）自然降水影响：自然降水通过垫石裂缝渗入托盘及墩身裂缝中，对钢筋进行锈蚀。通过现场对墩身、托盘、墩台基础、垫石裂缝将近一年实地检测，裂缝无进一步变宽变长的发展，但因处于风沙地区和储煤场，外部环境差，且考虑到安全及桥梁使用要求，需要尽快进行整治加固以避免影响运营。
2 病害原因分析
2.1设计原因
在桥梁设计时，设计人员对于结构受力的假设与实际地质情况不一致，未充分考虑当地环境影响（储煤场附近），或配筋设置不合理等都会造成桥梁墩台施工存在隐患。
2.2施工阶段
因该工程位于旗镇边郊，由商品混凝土供应站供应商品混凝土，混凝土配比和强度均能满足要求，但供应商往往会添加外加剂会使混凝土性能受到一定程度影响。支模加固措施不到位，或模板基础加固不牢，混凝土浇筑时速度过快，下部混凝土尚未充分硬化，都可能会产生裂缝。而处于夏季施工温度高，养护又不到位，加速了混凝土裂缝的进一步发展。
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2.3运营阶段
建设单位为了获得更大的经济效益或满足运量需求，在运营期间通过提高列车运营次数或增加运输车厢数量，满负荷或超负荷运输，进一步加快了裂缝的发展。
3病害整治措施
3.1裂缝处理
鉴于存在纵向裂缝和微小裂缝病害，加之桥梁处于风沙地区，风蚀情况较为严重，考虑结构耐久性要求，从提高混凝土耐久性角度出发，采用防水材料灌封裂缝的方法进行处理。具体做法如下：
第一步测裂缝宽度和长度，进行裂缝宽度分类。根据第一步所得数据当裂缝宽度大于0.15mm且长度大于20cm时，采用开“V”形槽环氧树脂封闭的方法进行处理；第二步，对于梁体上大量存在的微小裂缝，采用梁体整体表面涂刷的处理方法。先打磨并清洁梁体全部表面，并配置防水黏贴材料，按照先腹板后底板的施工顺序，在梁体表面先后均匀涂刷3层防水涂料，以实现对混凝土表面裂缝的防渗堵漏，最终完成梁体整体封闭处理。
3.2裂缝锈蚀钢筋整治
对裂缝宽度大于0.15mm采用“V”形槽环氧树脂封闭前，检测钢筋锈蚀程度，锈蚀严重的钢筋切割掉通过植筋、焊接重新加密钢筋，进而达到钢筋的加固处理；对锈蚀不严重的钢筋，要做好除锈处理，使得新灌注混凝土与钢筋充分结合，形成握裹力和良好密封，保护钢筋。
3.3墩身及托盘病害整治
因桥梁跨越公路，从美观、安全及墩身托盘使用寿命角度出发，对墩身托盘采取增大截面加固的方法进行病害整治。在具体实施时，首先开挖基础回填土至承台基础上方，清洁并凿毛基础、墩身混凝土表面（裂缝已全部处理完成），植筋、绑扎钢筋网片、立模板，在墩身四周浇筑混凝土，浇筑混凝土。通过增加混凝土截面尺寸把裂缝包裹起来，有效的避免了钢筋进一步腐蚀风化，进而提高了墩身和托盘的使用寿命。
3.4垫石病害处理
通过现场观察及检测发现，垫石裂缝不影响支座正常工作，即把贯通裂缝一角凿除不影响支座对梁体的支撑，因此设计人员根据自然降水会通过垫石裂缝渗入托盘和墩身裂缝中的情况建议：垫石裂缝处理采用凿除不影响支座工作的裂缝处既有混凝土的方法，通过植筋、加密钢筋网片、支模、重新浇筑混凝土加固垫石，延长垫石使用寿命，保护托盘和墩身裂缝不受自然降雨影响，进而保护钢筋不受侵蚀。
病害整治完成后进行了近2年的跟踪观测，梁体表面情况较好，自然降水也未在墩身发生泌水现象，墩身、托盘及垫石裂缝也未进一步发展情况，且各项动力性能指标也显著改善。
结语
随着社会经济的不断发展，重载铁路运输在社会经济发展过程中的地位也来越重要。但是由于施工技术的限制，我国的重载铁路小跨度在投入使用的过程中出现了许多的病害问题，降低了隧道的使用质量，对列车的运行造成威胁。为了促进我国经济的持续发展，重载铁路运输的安全和速度，我国要不断的引进国外在重载铁路运输方面的先进技术，并且通过对病害问题出现的原因进行研究，找出解决病害的方法，保证我国重载铁路运输能够顺利运行。
参考文献
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[3]钱立新.世界铁路重载运输技术的最新进展[J].世界轨道交通，2007(12):20-23.
[4]王铁梦.《工程结构裂缝控制》.中国建筑工业出版社，1997.
论文作者:韩刚杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：裂缝论文; 病害论文; 混凝土论文; 托盘论文; 桥梁论文; 钢筋论文; 铁路论文; 《电力设备》2017年第30期论文;