濱洲線K27地道橋病害分析及加強措施
2013-06-19 來源：筑龍網(wǎng)
引言
橋梁的耐久性就是指其維持初始性能（包括安全性、適用性及美觀）的能力。從專業(yè)研究的角度講，橋梁的耐久性可定義為：結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境及其他因素（設(shè)計預(yù)期的正常荷載，對于突發(fā)性災(zāi)害事件不應(yīng)多考慮）共同作用下，在同樣（或等效的）的建設(shè)和運營維護總成本（壽命周期總成本）下，在設(shè)計使用壽命期內(nèi)，保持預(yù)期的安全性、適用性的能力。即耐久性的內(nèi)涵包括長壽命及經(jīng)濟性。
橋梁的設(shè)計和建造時期沒有很好的考慮橋梁的安全與耐久性，將會在橋梁的運營和維護中付出慘重的經(jīng)濟代價。1986年世界各國組成了一個專家組，對各國的約80余萬座鋼筋混凝土橋梁現(xiàn)狀進行了細致和全面的調(diào)查，結(jié)果指出混凝土破裂失效、凍融循環(huán)是出現(xiàn)病害的最直接原因，而超載運營，設(shè)計施工“先天不足”是實踐中最容易造成病害的原因。假如要對這些破壞的橋梁進行修復(fù)或更新，其每 的費用要高達500-900美元，遠比當(dāng)年造價高，且發(fā)展趨勢很不樂觀。例如，美國1992年在這方面的維修費用已高達2580億美元，為當(dāng)年造價的4倍；英國僅英格蘭中環(huán)線的11座高架橋，使用12年就嚴(yán)重破壞，維修費用已高達1．2億英鎊，為當(dāng)年造價的6倍。截止2000年底，我國公路上共查危橋5176座，達186632m，對他們進行改造加固利用則大約需要16．4億元。耐久性的問題已顯得越來越重要。
1、濱洲K27地道橋工程分析
1．1 工程概況
濱洲線是哈爾濱鐵路局重要干線之一，該地道橋于濱洲線K27+696．5處，采用鋼筋混凝土框構(gòu)形式下穿濱洲上下行線及兩條糧食專用線，橫斷面采用1— 5．0m，橋下凈高4m；引道路面采用混凝土路面，U形鋼筋混凝土封閉防水擋墻，擋墻及基礎(chǔ)沉降縫處設(shè)橡膠止水帶，外側(cè)貼PE防水板，PE板外側(cè)設(shè)粘土隔離層（干燥）；基底承載力為120kPa，基礎(chǔ)位于水位線以下3．5m處，基底采用漿砌片石換填，換填深度為1．5m；最大凍結(jié)深度為2．0m；?？驑?gòu)橋施工期間，鐵路線路采用鐵路施工便梁加固防護，限速45km／h通過。本工程計劃于2004年6月開工，9月竣工，但由于種種原因，于2005年3月竣工。全橋投資約500萬元。
1．2 存在的病害
目前，該橋存在的病害主要問題有：
?。?） 引道u形鋼筋混凝土封閉防水擋墻前傾，擋墻面有橫向裂紋。
?。?） 橡膠止水帶處撕裂，引道內(nèi)從擋墻止水帶處有部分地下水滲人。
?。?） 框構(gòu)與引道u形鋼筋混凝土封閉防水擋墻連接處開裂。
?。?） 基礎(chǔ)不均勻沉降，混凝土路面開裂。
1．3 病害原因分析
每座橋梁都有其設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)病害的根源完全在于運營中的過橋車輛的通行、自然條件及施工中存在“先天不足”問題的影響，因而直接縮短了橋梁的使用壽命。
?。?） 車輛通行方面。該處地道橋是本地居民出行的較近的通路，原設(shè)計考慮本地的超載車輛限行（兩側(cè)已設(shè)置限行牌），繞道至1．5km外的K31上交橋通行，設(shè)計的引道基礎(chǔ)又因為設(shè)計荷載的等級所限，不能適應(yīng)超載車輛通過的需要，造成該橋引道基礎(chǔ)不均勻沉降，導(dǎo)致引道u形鋼筋混凝土封閉防水擋墻前傾，橡膠止水帶處撕裂，框構(gòu)與引道u形鋼筋混凝土封閉防水擋墻連接處開裂，混凝土路面開裂，從擋墻止水帶失效處部分地下水滲入。
原設(shè)計中不考慮擋墻外側(cè)車輛荷載，但當(dāng)?shù)鼐用駷榉奖悖?jīng)常在外側(cè)通行重載車輛，這也是造成上述病害原因之一。
?。?） 施工、監(jiān)理方面。濱洲線K27地道橋與施工時于對質(zhì)量要求不夠嚴(yán)格，監(jiān)理把關(guān)不過硬是有聯(lián)系的。由于施工進度的原因，部分的引道工程在冬季進行施工導(dǎo)致該橋引道工程的“先天不足”，具體分析如下：
為了趕工期，u形鋼筋混凝土封閉防水擋墻外側(cè)填筑的粘土隔離層（干燥）實施時，采用的是含水率較高的粉質(zhì)粘土，施工完成后，當(dāng)年就發(fā)生擋墻后土體凍漲現(xiàn)象，經(jīng)過幾個冬季的凍融循環(huán)，造成引道U形鋼筋混凝土封閉防水擋墻前傾，并出現(xiàn)橫向裂紋。嚴(yán)重影響了該橋的使用。
施工止水帶時，并沒有完全按設(shè)計圖紙施工，鋼板前后的混凝土覆蓋層較薄，部分已經(jīng)剝落，出現(xiàn)鋼筋銹蝕，止水帶固定的不好，容易發(fā)生變形撕裂。
1．4 后期改造
該橋在運營一段時間后，由于冬季地面積水結(jié)冰，車輛通行困難，且u形鋼筋混凝土封閉防水擋墻前傾數(shù)值已超標(biāo)，威脅人身安全，針對出現(xiàn)的各類病害問題，進行了后期改造。改造方法如下：
?。?） 嚴(yán)格限制重載車輛的通行，限制擋墻外側(cè)重載測量的通行。
（2） 對U形鋼筋混凝土封閉防水擋墻外側(cè)采用漿砌片石的形式進行減載，挖除原施工中回填的含水率較高的粉質(zhì)粘土。
（3） 擋墻裂縫處采用環(huán)氧樹脂封閉，防止裂縫擴大及鋼筋的銹蝕。
（4） 止水帶失效處，將表面混凝土鑿除，重新做止水帶，加強排水設(shè)施。
?。?） 對u形鋼筋混凝土擋墻設(shè)橫向支撐，防止形變繼續(xù)發(fā)生。
經(jīng)過改造，該橋目前能通行小型車輛，同時加強病害監(jiān)測。全部的改造費用約需150萬元，改造期間，整個道路需封閉施工。
2、建議和想法
?。?） 治超工作，勢在必行。通過對超重車輛過橋的管理，可盡量減少過橋車輛的載重，控制車輛的合理行駛位置、控制行駛速度，使其在最佳有利的交通條件下行駛，減輕橋梁及引導(dǎo)的負擔(dān)。
?。?） 加強施工管理。從濱洲線K27地道橋的病害情況看，施工期間的部分工作也是造成病害的主要原因之一，必須加強施工質(zhì)量管理，強化監(jiān)理的作用，認真執(zhí)行“按圖施工”的原則，有特殊情況及時與設(shè)計者溝通解決。
?。?） 作好設(shè)計回訪工作。設(shè)計部門對所設(shè)計的工程項目應(yīng)創(chuàng)造條件跟蹤調(diào)查，聽取養(yǎng)護管理部門反饋意見，根據(jù)橋梁在運營過程中所發(fā)生的各類病害，查找在設(shè)計中存在的問題，便于在同類設(shè)計中有所改進。并針對病害類型提出切實可行的改造方案。
3、結(jié)語
濱洲線K27地道橋從建成至運營的短短幾年中，已是病害重重，更不用說耐久性，但是從分析中也可以看出，造成耐久性不好的主要原因往往不止一個，經(jīng)常是各方面原因的疊加。橋梁工程的耐久性問題不僅是一個簡單的經(jīng)濟效益問題，更是關(guān)乎到人身安全的百年大計。因此，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問題和養(yǎng)護維修工作越來越顯得重要。只有認真地、不斷地對橋梁結(jié)構(gòu)的病害進行養(yǎng)護維修才能保持橋梁的各組成部分處于健康狀態(tài)，確保橋梁抵抗自然災(zāi)害的能力。在保證安全運營的同時，最大限度的實現(xiàn)和延長橋梁的設(shè)計和使用壽命。
