滨洲线K27地道桥病害分析及加强措施
2013-06-19 来源：筑龙网
引言
桥梁的耐久性就是指其维持初始性能（包括安全性、适用性及美观）的能力。从专业研究的角度讲，桥梁的耐久性可定义为：结构在外界环境及其他因素（设计预期的正常荷载，对于突发性灾害事件不应多考虑）共同作用下，在同样（或等效的）的建设和运营维护总成本（寿命周期总成本）下，在设计使用寿命期内，保持预期的安全性、适用性的能力。即耐久性的内涵包括长寿命及经济性。
桥梁的设计和建造时期没有很好的考虑桥梁的安全与耐久性，将会在桥梁的运营和维护中付出惨重的经济代价。1986年世界各国组成了一个专家组，对各国的约80余万座钢筋混凝土桥梁现状进行了细致和全面的调查，结果指出混凝土破裂失效、冻融循环是出现病害的最直接原因，而超载运营，设计施工“先天不足”是实践中最容易造成病害的原因。假如要对这些破坏的桥梁进行修复或更新，其每 的费用要高达500-900美元，远比当年造价高，且发展趋势很不乐观。例如，美国1992年在这方面的维修费用已高达2580亿美元，为当年造价的4倍；英国仅英格兰中环线的11座高架桥，使用12年就严重破坏，维修费用已高达1．2亿英镑，为当年造价的6倍。截止2000年底，我国公路上共查危桥5176座，达186632m，对他们进行改造加固利用则大约需要16．4亿元。耐久性的问题已显得越来越重要。
1、滨洲K27地道桥工程分析
1．1 工程概况
滨洲线是哈尔滨铁路局重要干线之一，该地道桥于滨洲线K27+696．5处，采用钢筋混凝土框构形式下穿滨洲上下行线及两条粮食专用线，横断面采用1— 5．0m，桥下净高4m；引道路面采用混凝土路面，U形钢筋混凝土封闭防水挡墙，挡墙及基础沉降缝处设橡胶止水带，外侧贴PE防水板，PE板外侧设粘土隔离层（干燥）；基底承载力为120kPa，基础位于水位线以下3．5m处，基底采用浆砌片石换填，换填深度为1．5m；最大冻结深度为2．0m；。框构桥施工期间，铁路线路采用铁路施工便梁加固防护，限速45km／h通过。本工程计划于2004年6月开工，9月竣工，但由于种种原因，于2005年3月竣工。全桥投资约500万元。
1．2 存在的病害
目前，该桥存在的病害主要问题有：
（1） 引道u形钢筋混凝土封闭防水挡墙前倾，挡墙面有横向裂纹。
（2） 橡胶止水带处撕裂，引道内从挡墙止水带处有部分地下水渗人。
（3） 框构与引道u形钢筋混凝土封闭防水挡墙连接处开裂。
（4） 基础不均匀沉降，混凝土路面开裂。
1．3 病害原因分析
每座桥梁都有其设计技术标准。导致桥梁出现病害的根源完全在于运营中的过桥车辆的通行、自然条件及施工中存在“先天不足”问题的影响，因而直接缩短了桥梁的使用寿命。
（1） 车辆通行方面。该处地道桥是本地居民出行的较近的通路，原设计考虑本地的超载车辆限行（两侧已设置限行牌），绕道至1．5km外的K31上交桥通行，设计的引道基础又因为设计荷载的等级所限，不能适应超载车辆通过的需要，造成该桥引道基础不均匀沉降，导致引道u形钢筋混凝土封闭防水挡墙前倾，橡胶止水带处撕裂，框构与引道u形钢筋混凝土封闭防水挡墙连接处开裂，混凝土路面开裂，从挡墙止水带失效处部分地下水渗入。
原设计中不考虑挡墙外侧车辆荷载，但当地居民为方便，经常在外侧通行重载车辆，这也是造成上述病害原因之一。
（2） 施工、监理方面。滨洲线K27地道桥与施工时于对质量要求不够严格，监理把关不过硬是有联系的。由于施工进度的原因，部分的引道工程在冬季进行施工导致该桥引道工程的“先天不足”，具体分析如下：
为了赶工期，u形钢筋混凝土封闭防水挡墙外侧填筑的粘土隔离层（干燥）实施时，采用的是含水率较高的粉质粘土，施工完成后，当年就发生挡墙后土体冻涨现象，经过几个冬季的冻融循环，造成引道U形钢筋混凝土封闭防水挡墙前倾，并出现横向裂纹。严重影响了该桥的使用。
施工止水带时，并没有完全按设计图纸施工，钢板前后的混凝土覆盖层较薄，部分已经剥落，出现钢筋锈蚀，止水带固定的不好，容易发生变形撕裂。
1．4 后期改造
该桥在运营一段时间后，由于冬季地面积水结冰，车辆通行困难，且u形钢筋混凝土封闭防水挡墙前倾数值已超标，威胁人身安全，针对出现的各类病害问题，进行了后期改造。改造方法如下：
（1） 严格限制重载车辆的通行，限制挡墙外侧重载测量的通行。
（2） 对U形钢筋混凝土封闭防水挡墙外侧采用浆砌片石的形式进行减载，挖除原施工中回填的含水率较高的粉质粘土。
（3） 挡墙裂缝处采用环氧树脂封闭，防止裂缝扩大及钢筋的锈蚀。
（4） 止水带失效处，将表面混凝土凿除，重新做止水带，加强排水设施。
（5） 对u形钢筋混凝土挡墙设横向支撑，防止形变继续发生。
经过改造，该桥目前能通行小型车辆，同时加强病害监测。全部的改造费用约需150万元，改造期间，整个道路需封闭施工。
2、建议和想法
（1） 治超工作，势在必行。通过对超重车辆过桥的管理，可尽量减少过桥车辆的载重，控制车辆的合理行驶位置、控制行驶速度，使其在最佳有利的交通条件下行驶，减轻桥梁及引导的负担。
（2） 加强施工管理。从滨洲线K27地道桥的病害情况看，施工期间的部分工作也是造成病害的主要原因之一，必须加强施工质量管理，强化监理的作用，认真执行“按图施工”的原则，有特殊情况及时与设计者沟通解决。
（3） 作好设计回访工作。设计部门对所设计的工程项目应创造条件跟踪调查，听取养护管理部门反馈意见，根据桥梁在运营过程中所发生的各类病害，查找在设计中存在的问题，便于在同类设计中有所改进。并针对病害类型提出切实可行的改造方案。
3、结语
滨洲线K27地道桥从建成至运营的短短几年中，已是病害重重，更不用说耐久性，但是从分析中也可以看出，造成耐久性不好的主要原因往往不止一个，经常是各方面原因的叠加。桥梁工程的耐久性问题不仅是一个简单的经济效益问题，更是关乎到人身安全的百年大计。因此，桥梁结构的耐久性问题和养护维修工作越来越显得重要。只有认真地、不断地对桥梁结构的病害进行养护维修才能保持桥梁的各组成部分处于健康状态，确保桥梁抵抗自然灾害的能力。在保证安全运营的同时，最大限度的实现和延长桥梁的设计和使用寿命。
