銅陵長江大橋公鐵共建區(qū)段排水系統(tǒng)問題分析及對策

吳振卿 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司蕪湖工務(wù)段

1 概況

合福高鐵銅陵長江大橋公鐵合建段采用14-32.7 m簡支箱梁+(48+80+48)m連續(xù)梁+4×32.7 m簡支箱梁+(90+240+630+240+90)m連續(xù)鋼桁梁斜拉橋+13-32.7 m簡支箱梁，全長2 479.7 m，其中主橋為五跨連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，長度為1 290 m。公鐵合建段上層布置為6線高速公路，位于平曲線段，自主橋往兩端引橋逐漸與下層鐵路分離；下層布置合福高鐵上下行、廬銅線，鐵路位于平面直線段，具體見圖1、圖2和圖3。

圖1 銅陵長江大橋北引橋公鐵合建段平面布置圖

圖2 銅陵長江大橋主橋鋼梁典型截面布置圖

圖3 銅陵長江大橋南引橋公鐵合建段平面布置圖

為保證公路橋面排水暢通，設(shè)計的排水系統(tǒng)為引橋部分由路面集中排水至公路橋梁端，采用PVC管沿橋墩進(jìn)行引排，膨脹型機(jī)械錨栓連接；主橋沿邊桁上弦設(shè)置縱向水平PVC排水管，在每根豎桿處設(shè)置豎向PVC落水管，所有PVC管通過管卡與鋼梁栓連（見圖4）。

圖4 正橋鋼桁架標(biāo)準(zhǔn)段邊桁側(cè)面縱橋向泄水管布置形式

2 存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

銅陵長江公鐵大橋自2015年通車以來，大橋排水系統(tǒng)因長期受到日曬、風(fēng)化、腐蝕等原因的影響，逐步出現(xiàn)了破損、掉落、堵塞，管卡銹蝕等病害，給下層合福高鐵、廬銅線的運營帶來了極大的安全隱患。主要的病害包括：

（1）鋼管卡銹蝕，如圖5-a）、b）所示。

（2）少量泄水管掉落、缺失，如圖5-c）所示。

（3）泄水管破損，如圖5-d）所示。

（4）正橋公路面?zhèn)嚷髯悠茡p，如圖5-e）所示。

圖5 排水系統(tǒng)病害情況

2.2 原因分析

（1）鋼質(zhì)管卡銹蝕：鋼質(zhì)管卡卡壁太薄，容易產(chǎn)生銹穿斷裂，管卡銹蝕后對泄水管表面產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致泄水管出現(xiàn)了部分的破損，造成公路面污水外泄，影響到橋下鐵路的運營安全。

（2）鋼質(zhì)管卡受力不足：鋼質(zhì)管卡銹蝕后發(fā)生斷裂或者強度繡像，導(dǎo)致無法承載所在層間的泄水管自重，最終導(dǎo)致泄水管的掉落和缺失，加劇了排水系統(tǒng)的病害。

（3）公路面融雪鹽腐蝕：雨雪冰凍天氣為保障公路橋面不發(fā)生結(jié)冰，往往會在路面拋灑融雪鹽，融雪鹽隨融雪流經(jīng)泄水管，會對泄水管產(chǎn)生一定的腐蝕作用。

（4）PVC產(chǎn)品質(zhì)量問題：目前PVC管生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，PVC管的質(zhì)量很大程度上依賴于原材料。如果PVC管是由回收的再生料加工而成，管材的硬度以及耐腐蝕性均有較大程度的降低。另外，如果PVC管材的壁厚較薄其強度通常也難以達(dá)到設(shè)計要求。

（5）施工原因：施工單位在安裝排水系統(tǒng)時，對管卡、管材不注意保護(hù)，使管材在運輸、安裝過程中即產(chǎn)生破損，安裝后受到腐蝕加劇了排水管、管卡、篦子的破壞。

3 整治措施

為徹底消除合建段排水系統(tǒng)脫落、破損等給鐵路運營帶來的安全隱患，經(jīng)過方案比選，擬對原排水系統(tǒng)進(jìn)行全部拆除，安裝耐腐蝕、強度大的管材及管卡。

3.1 主要施工工序

施工準(zhǔn)備-封閉公路路面施工區(qū)域車道，設(shè)置鐵路防護(hù)-拆除舊排水管及管卡-安裝新排水管及不銹鋼卡件

3.2 主橋側(cè)面泄水管更換

主橋鋼桁梁段泄水管采用公稱外徑160 mm，壁厚7.5 mm膠粘劑連接型PVC-U白色泄水管。根據(jù)管卡位置，豎向泄水管長度采用4.76 m，6 m兩種形式，縱橋向水平泄水管采用3 m標(biāo)準(zhǔn)長度正橋鋼桁架豎直段由兩段6 m，一段4.76 m組成，順橋上由于泄水管與鋼材的膨脹系數(shù)相差較大，正橋縱橋向水平泄水管通長布置將導(dǎo)致管件及管卡處產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，對管件及相關(guān)配件的受力及耐久性不利。因此每個節(jié)段順橋向每隔12 m斷開3 m。每次按一個節(jié)間2處、2根豎桿進(jìn)行施工安排。主桁外側(cè)每處泄水管安拆施工步驟如下，具體見圖6。

（1）復(fù)核現(xiàn)場卡件間距，在項目部駐地提前將材料連接好，縱向泄水管按照兩個節(jié)段6 m進(jìn)行加工后安裝，豎向泄水管按照兩個節(jié)段分別為10.76 m、6 m進(jìn)行連接安裝。

（2）提前封閉施工區(qū)域橋面應(yīng)急車道、第三車道，將加工好的泄水管材料由平板貨車運至橋面施工區(qū)域，由工人卸至施工區(qū)域后，拆除縱向泄水管及卡件。

（3）高處作業(yè)吊籃下放至縱向第一段處進(jìn)行施工，先在橋面安排兩人將第一段舊泄水管兩端分別與兩根吊繩捆扎牢固，再將第二段舊泄水管與第一段舊泄水管的連接端頭用吊繩捆扎牢固，吊繩另一端固定于公路橋面欄桿上防止第二段舊泄水管脫落。然后由高處作業(yè)吊籃上的作業(yè)人員拆除舊卡件后將第一段舊泄水管吊至橋面上。

（4）重復(fù)以上作業(yè)方式將舊泄水管全部拆除。

（5）利用高處作業(yè)吊籃上的人進(jìn)行新卡件的安裝。橋面兩人將縱向第一段新水管吊至卡件位置進(jìn)行安裝。

（6）第一段與第二段的連接采用膠結(jié)材料連接，由高處作業(yè)吊籃上的作業(yè)人員完成。

（7）重復(fù)以上作業(yè)直至順橋向橫向新泄水管全部安裝完成。

（8）豎向泄水管更換前，先用Φ16 mm圓鋼制作掛鉤，掛鉤鉤長不小于水管內(nèi)徑的1.5倍，掛鉤鉤桿長度不得小于單節(jié)水管管長。高處作業(yè)吊籃下放至豎向第一段（最底部）處進(jìn)行施工，將掛鉤掛于水管底部孔內(nèi)，并用金屬扎絲將掛鉤鉤桿與水管每隔1.5 m進(jìn)行捆扎，確保掛鉤與水管形成整體。鉤桿頂部用吊繩固定于公路橋面欄桿上，防止水管脫落。然后由高處作業(yè)吊籃上的作業(yè)人員拆除舊卡件后將豎向第一段舊泄水管吊至橋面上。

（9）重復(fù)以上作業(yè)方式將豎向舊泄水管全部拆除。（10）利用高處作業(yè)吊籃上的人進(jìn)行新卡件的安裝。

（11）卡件安裝完成后，橋面兩人將豎向第一段泄水管吊至卡件位置，吊機(jī)在豎向第二段卡件處上下進(jìn)行移動，將卡件螺栓擰緊完成豎向第一段的安裝。以同樣作業(yè)方式完成第二段新泄水管安裝。

3.3 引橋側(cè)面泄水管更換

引橋泄水管采用公稱外徑160 mm，壁厚4.5 mm膠粘劑連接型PVC-U白色泄水管。單根泄水管標(biāo)準(zhǔn)長度設(shè)計為6 m，單根泄水管設(shè)置2個管卡進(jìn)行錨固，管卡分別設(shè)置于單根泄水管長度1/4與3/4位置。引橋每處泄水管安拆施工步驟如下，具體見圖7。

（1）提前封閉施工區(qū)域橋面應(yīng)急車道、第三車道，將加工好的泄水管材料由平板貨車運至橋面施工區(qū)域，由工人卸至施工區(qū)域。

（2）將載有配重的高處作業(yè)吊籃下放至橫梁位置，進(jìn)行橫梁上舊卡件以及舊泄水管的拆除，復(fù)核舊泄水管長度，與設(shè)計圖紙進(jìn)行比較，確定每道泄水管轉(zhuǎn)彎處的長度，并在橋下加工棚下料加工完成。

（3）依次拆除公路段與鐵路段之間豎直舊泄水管的拆除。

（4）放線鉆孔植筋進(jìn)行卡件以及橫梁處不銹鋼支墩的安裝。

（5）依次從上至下完成橫梁處以及公路段與鐵路段之間豎直段泄水管的安裝。

（6）提升高處作業(yè)吊籃拆除鐵路以下舊卡件以及泄水管。

（7）放線鉆孔將卡件植筋固定，待植筋膠達(dá)到強度后安裝泄水管。

圖7 引橋每處泄水管安拆施工步驟圖

4 管理措施

4.1 材料選型

為確保改造后的排水系統(tǒng)的泄水管及卡件的強度和耐久性滿足要求，延長使用壽命，管材及卡件的選型應(yīng)滿足設(shè)計要求，采用超厚壁管的PVC-U管材，生產(chǎn)管材的原料為硬聚氯乙烯（PVC-U）混配料，混配料中聚氯乙烯樹脂質(zhì)量百分含量不低于85%，添加劑符合《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVCU）管材》（GB/T5836.1-2006）標(biāo)準(zhǔn)要求；管材內(nèi)外壁應(yīng)光滑，不允許有氣泡、裂口和明顯的痕吻、凹陷、色澤不均及分解變色線，管材兩端面切割平整并與軸線垂直；顏色為白色；長度應(yīng)滿足設(shè)計要求，不允許有負(fù)偏差；管材不圓度不應(yīng)大于0.024 dn，彎曲度不大于0.5%；密度1 350 kg/m3~1 550 kg/m3；維卡軟化溫度≥79℃；縱向回收率5%；二氯甲烷浸漬試驗表面劣化不少于4 L；拉伸屈服強度≥40 MPa；落錘沖擊試驗TIR≤10%。卡件采用不銹鋼材質(zhì)，扭矩滿足設(shè)計要求。管材及卡件在運輸、安裝過程中應(yīng)注意保護(hù)，防止出現(xiàn)傷損，影響后期使用。

4.2 組織協(xié)調(diào)

施工前由施工單位組織車站、監(jiān)管車間、供電部門、公路管理部門等有關(guān)部門進(jìn)行施工安全技術(shù)交底，并對組織分工、協(xié)調(diào)、配合等工作進(jìn)行安排。

4.3 施工安全質(zhì)量保證措施

（1）各項施工必須嚴(yán)格按照施工設(shè)計、規(guī)范、技術(shù)交底進(jìn)行。

（2）施工現(xiàn)場應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行施工安全規(guī)范，包括《鐵路施工高空作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》等。

（3）積極聯(lián)系交警、路政、高速公路管理公司，制定詳細(xì)的公路交通布控措施，并服從公路相關(guān)部門管理。

（4）舊管件拆除時不得向下拋扔，采取措施防止作業(yè)機(jī)工具、管件等掉落在鐵路線路上，或砸到長江航運船只。每日施工完畢，應(yīng)對施工地點線路進(jìn)行全面檢查后方可開通線路。

5 結(jié)束語

銅陵長江大橋公鐵合建段排水系統(tǒng)按照資產(chǎn)分割應(yīng)屬于公路設(shè)備，但由于處在鐵路上方，脫落后易造成掉落在高鐵線路上，影響鐵路運營安全，因此，在前期介入及靜態(tài)驗收過程中，鐵路部門也應(yīng)對此類排水系統(tǒng)的材質(zhì)和安裝方式進(jìn)行檢查，運營期要加強對排水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)問題及時函告，確保鐵路運營安全。