鐵路橋梁支架病害修復(fù)治理技術(shù)研究與應(yīng)用

周 恒 , 韓延勤 , 李桂君

（兗礦集團(tuán)鐵路運(yùn)輸處，山東 鄒城 273500）

1 礦區(qū)鐵路橋梁支架存在的問(wèn)題

兗礦集團(tuán)自營(yíng)鐵路大小橋梁共43 座，長(zhǎng)度約5593 延米，其中特大橋2 座，大橋4 座，其余為中小橋，主要結(jié)構(gòu)形式為簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，橋梁兩側(cè)為鋼結(jié)構(gòu)支架支撐的人行道及護(hù)欄，鋼結(jié)構(gòu)支架通過(guò)預(yù)埋的固定螺栓與橋梁梁體連接。鋼結(jié)構(gòu)支架與橋梁梁體連接螺栓出現(xiàn)銹蝕、脫落、拔出，支架角鋼銹蝕、開(kāi)裂等現(xiàn)象，致使人行道及護(hù)欄鋼結(jié)構(gòu)支架出現(xiàn)下墜，嚴(yán)重的部分甚至出現(xiàn)人行道及護(hù)欄傾斜達(dá)20°，嚴(yán)重威脅作業(yè)人員安全；同時(shí)在人行道及護(hù)欄兩側(cè)，常敷設(shè)有鐵路信號(hào)通信電纜及光纜、電力電纜等，一旦出現(xiàn)人行道及護(hù)欄墜落，將直接造成電纜光纜斷裂，中斷鐵路行車(chē)，存在極大的安全隱患。

2 礦區(qū)鐵路簡(jiǎn)支梁橋人行道及護(hù)欄支架病害修復(fù)的必要性

鑒于礦區(qū)鐵路多座簡(jiǎn)支梁橋人行道及護(hù)欄鋼結(jié)構(gòu)支架（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“橋梁支架”）存在的病害情況，選取一座具有代表性的橋梁進(jìn)行病害修復(fù)治理技術(shù)研究非常必要。電廠線K5+370 處的勝利河橋，橋長(zhǎng)159m，結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支梁有碴橋，橋梁兩側(cè)各設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)支架支撐的1.5 米寬鋼制人行道及護(hù)欄，護(hù)欄東側(cè)敷設(shè)有槽鋼防護(hù)的信號(hào)及通信電纜。經(jīng)30 多年的應(yīng)用，該橋梁鋼結(jié)構(gòu)支架與橋梁固定連接螺栓出現(xiàn)銹蝕、脫落、拔出，支架銹蝕、局部開(kāi)裂等情況，鋼結(jié)構(gòu)支架連續(xù)失效導(dǎo)致橋東端兩側(cè)人行道及護(hù)欄出現(xiàn)整體傾斜下墜30～50cm，長(zhǎng)度22.0m，橋西部南側(cè)局部護(hù)欄傾斜下墜30- 40cm，長(zhǎng)度16.5m，傾斜下墜傾角達(dá)20°以上，作業(yè)人員無(wú)法上橋作業(yè)；同時(shí)橋梁護(hù)欄支架如繼續(xù)下墜會(huì)導(dǎo)致電纜光纜拉斷，進(jìn)而影響鐵路運(yùn)輸。如何解決礦區(qū)鐵路簡(jiǎn)支梁橋鋼結(jié)構(gòu)支架存在的病害問(wèn)題，消除線路存在的安全隱患，確保鐵路設(shè)施安全、持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，是工程技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

3 治理技術(shù)方案

3.1 設(shè)計(jì)方案及研發(fā)應(yīng)用過(guò)程

本著科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的原則，開(kāi)展電廠線勝利橋梁支架病害修復(fù)治理技術(shù)研究，消除礦區(qū)鐵路簡(jiǎn)支梁橋人行道及護(hù)欄存在的隱患。結(jié)合橋梁支架、人行道及護(hù)欄存在的不同程度的病害，研究在不影響行車(chē)安全的前提下，對(duì)支架采用自行設(shè)計(jì)螺栓組件連接、高強(qiáng)度化學(xué)螺栓錨固等新工藝、新材料，同時(shí)對(duì)局部損壞嚴(yán)重的支架、人行道及護(hù)欄整體更換，對(duì)既有電纜槽及電纜提前防護(hù)，確保作業(yè)人員、既有設(shè)施及行車(chē)安全。研發(fā)應(yīng)用過(guò)程：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查勝利河橋橋梁支架、人行道及護(hù)欄存在病害位置及程度→初步方案設(shè)計(jì)→現(xiàn)場(chǎng)螺栓組件及錨固試驗(yàn)→完善設(shè)計(jì)圖紙（見(jiàn)圖1）和治理方案→治理機(jī)具及材料準(zhǔn)備→人行道電纜槽防護(hù)→橋梁支架加工、制作→拆除失效護(hù)欄及支架→清理道碴溝、錨固化學(xué)螺栓→螺栓組合構(gòu)件安裝→橋梁支架欄安裝→人行道及護(hù)欄除銹、刷漆→電纜槽恢復(fù)。

圖1 橋梁支架病害修復(fù)治理設(shè)計(jì)圖

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 自行設(shè)計(jì)固定螺栓組合構(gòu)件

勝利河橋既有橋梁鋼結(jié)構(gòu)支架上部螺栓安裝位置處于梁體擋碴墻上部邊緣，擋碴墻頂部寬度約15cm，長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化出現(xiàn)裂紋脫落現(xiàn)象，并且內(nèi)部鋼筋密布無(wú)法直接鉆眼錨固螺栓。為避免損傷橋梁鋼筋，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，課題組經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、研究論證，自行設(shè)計(jì)了橋梁支架固定螺栓組合構(gòu)件（如圖1 所示）。具體設(shè)計(jì)方案：在橋梁鋼筋空隙鉆眼，用加工L型螺栓穿眼與橋梁內(nèi)側(cè)錨固的化學(xué)螺栓焊接，橋梁內(nèi)側(cè)清理石碴至梁體底板，在地板鉆眼錨固化學(xué)螺栓，用等直徑的鋼筋與L 型螺栓焊接，在梁體內(nèi)側(cè)L 型螺栓水平段套置一塊加工好的鋼板（200*150*8），鋼板緊貼梁體內(nèi)側(cè)壁與螺栓焊接。L 型螺栓、方形鋼板、底板錨固化學(xué)螺栓連成一體成為固定螺栓組合構(gòu)件。在梁體內(nèi)側(cè)組件周?chē)壴熬弊中武摻罹W(wǎng)，梁體內(nèi)壁鑿毛用C30 砼將螺栓組合構(gòu)件與鋼筋網(wǎng)澆筑在一起，新澆筑砼體積為350*250*300。用加工L 型螺栓穿眼與橋梁內(nèi)側(cè)底板錨固的化學(xué)螺栓用等直徑的鋼筋焊接，在梁體內(nèi)側(cè)L 型螺栓水平段套置一塊鋼板（200*150*8）。錨固支架的同時(shí)對(duì)橋梁擋碴墻起到加固作用。

圖2 固定螺栓組合構(gòu)件及安裝設(shè)計(jì)圖

3.2.2 引入、應(yīng)用高強(qiáng)度化學(xué)螺栓錨固

支架下部螺栓及內(nèi)側(cè)底板采用高強(qiáng)度化學(xué)錨固螺栓，錨固力強(qiáng)，形同預(yù)埋無(wú)膨脹應(yīng)力，經(jīng)試用后效果良好。高強(qiáng)化學(xué)錨栓是由乙烯基樹(shù)脂為主體原料的高強(qiáng)度錨栓，耐酸堿、耐低溫、耐老化耐熱性能良好，常溫下無(wú)蠕變耐水漬，在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期負(fù)荷穩(wěn)定，抗焊性、阻燃性能良好，抗震性能良好；其優(yōu)勢(shì)是錨固力強(qiáng)，形同預(yù)埋無(wú)膨脹應(yīng)力，邊距間距小安裝快捷，凝固迅速，節(jié)省施工時(shí)間；采用玻璃管包裝利于目測(cè)管劑質(zhì)量，玻璃管粉碎后充當(dāng)細(xì)骨料，粘接充分。具體實(shí)施方案：采用M20×260 螺栓，化學(xué)膠管為HYJ20，鉆孔直徑為24mm，鉆孔深度170mm，鉆孔時(shí)根據(jù)螺栓規(guī)格對(duì)應(yīng)直徑與深度要求，鉆孔完畢用毛刷和氣筒徹底清空，通常反復(fù)三次；植入膠管將高強(qiáng)化學(xué)膠管按方向植入孔中，埋入螺栓，用電動(dòng)工具將螺栓鉆入孔中，鉆速應(yīng)不大于750r/min；靜置硬化，根據(jù)治理現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度，等待足夠時(shí)間硬化；最后安裝角鋼支架。

3.2.3 人行道及護(hù)欄的局部更換及加強(qiáng)修復(fù)治理

依據(jù)設(shè)計(jì)院出具的設(shè)計(jì)方案，需對(duì)勝利河橋（長(zhǎng)175m）兩側(cè)人行道及護(hù)欄全部更換，需治理資金80 萬(wàn)元。課題組針對(duì)橋梁支架、人行道及護(hù)欄損壞輕重不一，多次組織現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估、鑒定、測(cè)量，確定對(duì)嚴(yán)重下墜部分進(jìn)行了整垮拆除更換（兩側(cè)共計(jì)60.5m），對(duì)其他部位進(jìn)行了加固處理（100 處）的方案。根據(jù)橋梁人行道寬度確定支架長(zhǎng)度，支架采用L75×75×8 角鋼，手弧焊形式焊接，下料時(shí)加工坡口，將焊縫兩側(cè)20～30mm 范圍內(nèi)用丙酮擦凈。焊接時(shí)不要在焊件上隨意引弧，焊后可采取強(qiáng)制冷卻措施，加速接頭冷卻速度。

圖3 橋梁人行道及護(hù)欄、支架斷面圖

4 橋梁支架病害修復(fù)治理技術(shù)的應(yīng)用效果

課題組組織完成了電廠線勝利河橋橋梁支架的病害修復(fù)治理，經(jīng)過(guò)1 年多的現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)應(yīng)用，效果良好，有效解決了橋梁支架關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)病害治理的問(wèn)題，消除了安全隱患，確保了作業(yè)人員、鐵路設(shè)施及行車(chē)安全，實(shí)現(xiàn)了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珪惩?；該治理方案因地制宜、安全可靠、成本低、易?shí)施，提高了治理效率，節(jié)約了大量資金；為礦區(qū)鐵路橋梁支架、人行道及護(hù)欄修復(fù)治理提供了科學(xué)依據(jù)與指導(dǎo)，對(duì)其他地段出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題的橋梁均可參照治理，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。