淺議高速鐵路系桿（提籃）拱橋維修與養(yǎng)護

閆科學(xué)

（中國鐵路上海局集團有限公司合肥工務(wù)段，安徽 合肥 230000）

由于我國高速鐵路鋼管混凝土系桿拱橋建設(shè)時間不長，缺乏系統(tǒng)、具有可操作性的養(yǎng)護維修方法和病害診斷技術(shù)。為確保鋼管混凝土系桿拱橋在運營期間的結(jié)構(gòu)安全以及高速鐵路的行車安全，對鋼管混凝土系桿拱橋養(yǎng)護維修進行研究具有十分重要的意義。

1 鋼管混凝土系桿（提籃）拱橋養(yǎng)護與維修原則

某段管轄合福高速鐵路采用較多鋼管混凝土系桿拱橋，其中合肥至無為段共采用了3處，含96m系桿拱12處、112m提籃拱6處、128m提籃拱3處。維修與養(yǎng)護的核心就是加大對高速鐵路系桿（提籃）的日常檢查力度，及時修復(fù)其被損壞的部分，保證橋梁的安全性和穩(wěn)定性。另外，由于高速鐵路系桿（提籃）拱橋維修與養(yǎng)護與橋梁的使用壽命有著緊密的聯(lián)系性，如果按照系桿（提籃）拱橋的使用壽命20～30年計算，及時維修與養(yǎng)護可以有效延長橋梁的使用壽命。所以，作為維修與養(yǎng)護人員在對高速鐵路系桿（提籃）拱橋的維修與養(yǎng)護工作中應(yīng)遵循“預(yù)防為主、養(yǎng)護結(jié)合”的原則，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定和完好無損，并保證橋梁上部路面的平整與整潔、舒適和通暢。

在高速公路系桿（提籃）拱橋維修與養(yǎng)護工作中，維修與養(yǎng)護人員應(yīng)當根據(jù)橋的拱柱、系桿、吊桿、錨具等實際使用情況制定科學(xué)合理的維修與養(yǎng)護方法。

2 常見病害養(yǎng)護與維修工作的主要內(nèi)容

（1）施工技術(shù)運用狀況檢查，施工技術(shù)運用狀況檢查指的是對橋梁在建設(shè)時所運用的施工技術(shù)進行全面與細致的檢查，及時發(fā)現(xiàn)橋梁在使用過程中存在的病害和損傷，在此基礎(chǔ)上采取針對性的維修與養(yǎng)護方案。①針對提籃拱橋主要發(fā)生的病害對提籃拱橋病害進行充分調(diào)研，尋找病害發(fā)展規(guī)律和周期。②針對病害發(fā)生的周期頻率，開發(fā)提籃拱橋?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)。③利用監(jiān)測系統(tǒng)，對重點部位進行實時監(jiān)控；收集數(shù)據(jù)，結(jié)合日常的周期檢查為檢查保養(yǎng)提供依據(jù)。

（2）根據(jù)橋梁使用情況健全與完善橋梁檔案，保證后期橋梁的維修養(yǎng)護做到有章可循和有據(jù)可依。橋梁檔案的建立應(yīng)當至少包括以下幾個方面的內(nèi)容：即施工組織、結(jié)構(gòu)檢查和維修養(yǎng)護措施等。

（3）對橋梁附屬構(gòu)造物采取防護措施，如果構(gòu)造物遭到損壞，如吊桿斷裂需盡快采取維修措施，必要的情況下還應(yīng)當更換，尤其是在特殊時期，比如，百年一遇的洪水時，應(yīng)采取針對性的措施，保護其不因洪水的爆發(fā)而造成損傷。

（4）定期維修、養(yǎng)護和加固橋梁附屬構(gòu)造物，盡可能使用新的技術(shù)、新的方法和新的技術(shù)對其進行維修和養(yǎng)護。

3 高速鐵路系桿（提籃）拱橋主要維修與養(yǎng)護內(nèi)容

3.1 拱肋的養(yǎng)護與維修

拱肋橫撐焊接處銹蝕如圖1所示。

圖1 拱肋橫撐焊接處銹蝕

對于高速鐵路系桿（提籃）拱橋拱肋橫撐焊接處銹蝕，為確保整個系桿（提籃）拱橋使用的安全性、結(jié)構(gòu)的耐久性，維修與養(yǎng)護需要從以下幾個方面做起。

（1）在確定了拱橋內(nèi)部出現(xiàn)空洞或者離析現(xiàn)象時，應(yīng)選擇在夏季最高溫的中午維修與養(yǎng)護，因此，此時的拱肋在受到高溫照射下其的脫黏寬度最大，十分容易進行壓降密實，施工流程如下：

①委派專業(yè)人員在脫黏處上下部位各鉆一個孔，于下孔處焊接一根φ10mm的鋼管，將鋼嘴插入壓漿嘴中。

②使用空壓機送風(fēng)至下孔，此時，如果上孔出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，說明鋼嘴和壓漿嘴已經(jīng)連通，接著在上下兩個孔之間重新鉆一個孔，直至拱肋橫撐全部通風(fēng)。

③于壓漿機的入口處輸送事先調(diào)制好的材料開始實施壓漿，直至上下孔注滿泥漿，然后關(guān)閉漿嘴，使用密封條密封上孔。

香氣成分的鑒定采用參考文獻[12]的方法，即各成分首先經(jīng)NIST05標準譜庫檢索初步定性，再將各成分的保留指數(shù)（retention index，RI）與單體標準物質(zhì)RI和參考文獻RI值對比以及單體的香氣特征等綜合指標決定該成分的歸屬，其中RI計算方法參考文獻[13]所述。

（2）保證焊接的有序性。當焊縫與載荷呈垂直方向時，在焊接缺陷和局部應(yīng)力的作用下十分容易產(chǎn)生疲勞裂縫，疲勞裂縫一旦形成就會迅速擴展，如果維修與養(yǎng)護不及時，就會發(fā)生十分嚴峻的后果。因此，對于拱橋的焊接應(yīng)保證有序性，如果焊接過程中出現(xiàn)了異常情況，應(yīng)及時分析疲勞裂縫形成的原因，采取針對性的措施處理。

（3）當拱柱產(chǎn)生裂縫時，應(yīng)由專業(yè)的焊接人員使用電鉆在裂縫產(chǎn)生的地方鉆出一個直徑大約2～3mm的孔，防止裂縫迅速擴散；然后，使用碳弧器消除裂縫表面垃圾，待裂縫表面垃圾清除干凈后，再使用砂輪將其打磨平整；最后，將砂輪預(yù)熱后采用C20保護焊維修和養(yǎng)護拱柱裂縫，以上工作全部完成后進行無損檢查，確認拱柱疲勞裂縫已經(jīng)消除，否則，需要重新返工。但維修和養(yǎng)護次數(shù)不得超過2次。所以，在維修養(yǎng)護開始前，應(yīng)制定科學(xué)合理的維修與養(yǎng)護方案，焊接施工也應(yīng)進行嚴格的測試與評定，特別對于重要部位的維修與養(yǎng)護，還應(yīng)當?shù)玫綄＜液蛯W(xué)者的鑒定后才能實施。

（4）在對拱橋的日常檢查過程中，一旦發(fā)現(xiàn)拱柱出現(xiàn)了2級以上的漆膜損壞，應(yīng)及時處理。通常情況下，對于拱柱漆膜的損壞應(yīng)重新涂抹新的涂層。

（5）在檢查過程中，如果發(fā)現(xiàn)拱橋主梁的撓度值發(fā)生了變化，應(yīng)及時分析原因，并委托專業(yè)的設(shè)計部門對撓度值進行重新計算，在此基礎(chǔ)上，采取針對性的措施予以解決。

3.2 拱座的養(yǎng)護與維修

拱座混凝土表面局部裂縫如圖2所示。

圖2 拱座混凝土表面局部裂縫

（1）對于拱座與裸露鋼管的交界處漏出的鋼管部位，如果土層出現(xiàn)了褶皺進而龜裂等問題，需要在綜合考慮涂層處質(zhì)量、溫度和老化等的基礎(chǔ)上，在其表面涂抹一層混凝土即可。（2）如果拱橋的外部混凝土出現(xiàn)了褶皺和龜裂等的現(xiàn)象，如果沒有造成拱橋發(fā)生明顯變形，則在涂抹水泥砂漿，并加強監(jiān)測，深入分析問題產(chǎn)生的原因，在明確原因的情況下進行維修和養(yǎng)護。（3）對拱座處的積水要及時排除，保持清潔干燥。

3.3 吊桿系統(tǒng)的養(yǎng)護與維修

如圖3所示，為梁內(nèi)吊桿錨頭罩積水、錨頭銹蝕示意圖，圖4為梁上吊桿鋼套管銹蝕、減震器未安裝（減震器零件散落在鋼管內(nèi)）、未灌防腐油脂。高速公路系桿（提籃）拱橋維修與養(yǎng)護是保證拱橋安全與穩(wěn)定的重要手段，維修養(yǎng)護的內(nèi)容包括拱橋的吊桿、防護套、錨具以及連接件等的部位。但維修與養(yǎng)護的重點應(yīng)當放在支撐吊桿結(jié)構(gòu)的上下錨頭處，主要流程：

圖3 梁內(nèi)吊桿錨頭罩積水，錨頭銹蝕

圖4 梁上吊桿鋼套管銹蝕

（1）冷鑄錨頭和螺栓暴露在大氣中，上下錨頭保持清潔和干燥。如果上錨頭出現(xiàn)了漏水、滲水等問題，應(yīng)及時使用防水材料進行封堵，如果下錨頭出現(xiàn)滲水、漏水等現(xiàn)象，需要現(xiàn)將其中的水排出，然后封堵水源，并使用特殊的保護裝置，將下錨頭封閉。

（2）套管或吊桿要灌滿防銹油脂，并定期更換吊桿兩端預(yù)留孔道和保護罩內(nèi)的防護油脂。

（3）吊桿外防護PE層如果出現(xiàn)了損壞，應(yīng)委派專業(yè)的人員進行維修和養(yǎng)護。

（4）當?shù)鯒U有明顯擺動、傾斜或檢查發(fā)現(xiàn)其受力變化時，查明原因。吊桿索力應(yīng)均勻，鋼索處于正常工作狀態(tài)。

（5）每年應(yīng)定期檢查一次減震器的防水情況，一旦出現(xiàn)滲水、橡膠老化等問題，應(yīng)及時處理和更換。

3.4 系桿的養(yǎng)護與維修

通常情況下，鋼管混凝土系桿養(yǎng)護與維修應(yīng)從以下2方面做起：

（1）系桿（提籃）應(yīng)合理避免橫向撞擊，還應(yīng)注意防水和防銹蝕，可以在系桿內(nèi)部注入防銹蝕油脂對其進行保護，一旦發(fā)現(xiàn)系桿（提籃）出現(xiàn)損壞應(yīng)及時維護。

（2）對系桿實施安全防護。系桿如果遇到損傷會出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，應(yīng)立刻組織相關(guān)人員修理，并及時更換與修復(fù)，嚴格依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行養(yǎng)護和維修。根據(jù)系桿維修養(yǎng)護的難易程度，系桿的養(yǎng)護和維修可以分為小修、中修和大修：①小修。對系桿的各個細節(jié)部位進行預(yù)防性保養(yǎng)和維修，使處于完好的狀態(tài)。②中修。對系桿各個部門的一般性自然磨損進行加固修理，以此恢復(fù)原狀，該項工作應(yīng)定期并按照計劃進行。③大修。對系桿較大的損壞處進行周期性修理，使其恢復(fù)到原設(shè)計標準，應(yīng)每隔數(shù)年按照上級的批準實施該項工作。

3.5 預(yù)應(yīng)力混凝土梁的養(yǎng)護

在混凝土梁的養(yǎng)護過程中，一旦發(fā)現(xiàn)有開裂的情況，應(yīng)密切觀察其發(fā)展情況，并根據(jù)開裂情況進行科學(xué)合理的維護，對于特別嚴重的裂縫及時查明原因，或者可以咨詢專家、設(shè)計單位和科研單位，采取針對性的加固措施；如果出現(xiàn)了露筋、混凝土剝落等現(xiàn)象，也要及時修補。

3.6 支座的養(yǎng)護

臨時連接螺栓未解除、油漆脫落、支座上下鋼板銹蝕如圖5所示。

圖5 臨時連接螺栓未解除等病害

（1）拱橋支座的各個部位應(yīng)定期清掃，保證其整齊清潔和位置準確，清掃主要包括周圍的雜物，以此保證支座功能和作用的發(fā)揮。

（2）支座與梁底和砂漿之間的墊層接觸面應(yīng)保證平整，保證梁體位移和轉(zhuǎn)角作用不受阻礙，支座與錨螺的栓緊處不得出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，如有積水應(yīng)及時清除，防止銹蝕。

（3）拱橋支座承載力出現(xiàn)不均勻沉降時，應(yīng)及時更換。

4 結(jié)語

綜上所述，高速鐵路系桿維修與養(yǎng)護是橋梁行業(yè)領(lǐng)域中一項十分重要的設(shè)施設(shè)備，通過對其進行養(yǎng)護與維修，可以及時整治出現(xiàn)病害的部位，延長其使用壽命，保障列車運行的安全穩(wěn)定。