鐵路小橋涵設計質(zhì)量通病探析

王立波

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

針對鐵路小橋涵設計質(zhì)量通病進行了深入探析。鐵路小橋涵的概述，包括其定義、功能和重要性。分析鐵路小橋涵設計質(zhì)量通病的六個方面，包括結構強度不足、地質(zhì)條件考慮不足、施工可行性考慮不足等。針對每個問題，提出了相應的處理措施，以提高鐵路小橋涵的設計質(zhì)量和抗災能力。強調(diào)了持續(xù)監(jiān)測和維護工作的重要性，以確保鐵路橋涵在運營期間的穩(wěn)定性和安全性。

1 鐵路小橋涵概述

鐵路小橋涵是鐵路交通系統(tǒng)中重要的橋梁和涵洞結構，用于解決鐵路線路穿越河流、溝渠、道路等障礙物的問題。其設計質(zhì)量直接關系到鐵路線路的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。

①設計標準和規(guī)范。鐵路小橋涵的設計必須符合國家和行業(yè)相關的標準和規(guī)范。這些標準和規(guī)范規(guī)定了設計荷載、結構強度、抗震設計等方面的要求，確保小橋涵能夠承受列車荷載和外界環(huán)境的影響。②荷載要求。鐵路小橋涵需要能夠承載列車運行時產(chǎn)生的靜態(tài)和動態(tài)荷載，包括自重、永久荷載、活載和附加荷載等。設計人員需要根據(jù)具體的鐵路線路特點和列車類型，合理確定荷載標準。③結構形式選擇。根據(jù)實際情況，設計人員需要選擇適當?shù)慕Y構形式，如剛構橋、活動承臺橋、梁式涵洞等。結構形式的選擇應考慮跨度、荷載、地質(zhì)條件、施工難度等因素。④地質(zhì)條件。地質(zhì)條件是鐵路小橋涵設計中必須考慮的重要因素。在設計前，必須進行詳細的地質(zhì)勘察，了解地下地質(zhì)結構、地下水位、地基土質(zhì)等情況。這些地質(zhì)信息對小橋涵的設計和施工具有重要影響。⑤施工工藝。鐵路小橋涵的施工工藝也是設計質(zhì)量的重要影響因素。施工時需要考慮工藝順序、材料選擇、施工設備等方面的因素。

2 鐵路小橋涵設計質(zhì)量通病分析

2.1 涵洞質(zhì)量及病害

①涵洞淤堵。涵洞淤堵是指在鐵路小橋涵設計中，由于涵洞結構設計不合理或者維護不當，導致涵洞內(nèi)的水流受阻，引起淤積現(xiàn)象。這可能是由于涵洞進口和出口未能合理設計，通道不暢或者清淤不及時等原因?qū)е碌摹：从俣聲е妈F路線路的排水不暢，增加洪水侵襲的風險，并可能對橋梁結構產(chǎn)生不利影響。②地基處理不足，導致涵洞不均勻沉降拉裂。在鐵路小橋涵設計中，地基處理是非常關鍵的一環(huán)。如果地基處理不足，可能導致涵洞的地基不夠穩(wěn)固，承載能力不足，從而引起涵洞的不均勻沉降和拉裂。這可能是由于地基處理過程中的施工不規(guī)范、土質(zhì)條件不良或者地基改良工作不徹底等原因造成的。地基不均勻沉降和拉裂會對涵洞的結構完整性造成威脅，增加維護和修復的成本，也可能對列車行駛安全產(chǎn)生潛在風險。③沉降縫防水層漏水。沉降縫是為了補償涵洞沉降而設置的縫隙，用于吸收涵洞結構的沉降變形。然而，如果沉降縫的防水層存在問題，如防水層材料選擇不當、施工質(zhì)量不合格或者維護不及時等，就可能導致沉降縫防水層漏水。漏水問題可能會引起涵洞周圍土壤的沖刷和侵蝕，進一步加劇涵洞的沉降和破壞，甚至對鐵路線路的穩(wěn)定性和安全性造成威脅。④出現(xiàn)跳車。在鐵路小橋涵設計中，過渡段是連接路基和涵洞的部分，起到平穩(wěn)過渡的作用。然而如果過渡段填料不嚴格，比如填料的質(zhì)量不均勻、壓實度不足或者填筑不規(guī)范等，就可能導致路基與涵洞之間產(chǎn)生臺階狀的不平整面，從而引發(fā)列車行駛過程中的跳車事故。

2.2 結構強度不足

①材料強度不足。涵洞的結構材料，如混凝土、鋼材等，如果其強度不足以承受設計荷載和外部力的作用，就會導致結構的強度不足。這可能是由于材料選擇不當、材料質(zhì)量不合格或者施工過程中的錯誤操作等原因造成的。②結構設計不合理。涵洞的結構設計應根據(jù)實際荷載條件和地質(zhì)條件進行科學合理的計算和設計。如果設計過程中存在誤差、缺陷或者設計參數(shù)選擇不當，就會導致結構強度不足。例如，設計時未考慮到充分的安全系數(shù)、計算假設不準確或者忽略了某些重要因素等。③施工質(zhì)量不良。涵洞的施工過程中如果存在質(zhì)量問題，如施工工藝不規(guī)范、施工質(zhì)量控制不到位或者施工操作不符合設計要求，就可能導致結構強度不足。施工質(zhì)量不良可能涉及到混凝土澆筑、鋼筋綁扎、焊接工藝等多個方面。④維護不及時。涵洞的結構需要定期進行檢查和維護，及時修復損壞部分，以確保結構的強度和穩(wěn)定性。如果維護不及時或者維護質(zhì)量不過關，涵洞的結構可能會因為腐蝕、疲勞、裂縫等問題逐漸變?nèi)?，最終導致結構強度不足。

2.3 地質(zhì)條件考慮不足

①地質(zhì)勘察不充分。地質(zhì)勘察是確定地質(zhì)條件的關鍵步驟。如果地質(zhì)勘察工作不充分或者勘察數(shù)據(jù)不準確，設計過程中就會存在地質(zhì)條件的考慮不足。如未能獲得地質(zhì)剖面、土質(zhì)分類和地下水位等必要的信息，導致設計時對地質(zhì)條件的認識不全面或者錯誤。②地質(zhì)災害風險未評估。地質(zhì)災害風險評估是判斷地質(zhì)條件對涵洞安全的重要依據(jù)。如果在設計中未進行全面的地質(zhì)災害風險評估，就無法準確評估涵洞在地質(zhì)災害發(fā)生時的穩(wěn)定性和安全性。如未考慮到地震、地滑、巖溶、泥石流等地質(zhì)災害的影響，使得涵洞設計無法滿足相關的安全要求。③土層特性未考慮。地質(zhì)條件的不足還表現(xiàn)為未充分考慮土層特性。不同的土層具有不同的力學性質(zhì)和承載能力，對涵洞結構的影響也不同。如果在設計過程中未考慮土層的特性，如土質(zhì)的強度、壓縮性、滲透性等，就無法準確評估涵洞的穩(wěn)定性和承載能力。④地下水處理不當。地下水是地質(zhì)條件中的重要因素之一。如果地下水處理不當，例如未進行適當?shù)呐潘O計、抗?jié)B處理或者未考慮地下水位的波動等，就可能導致涵洞周圍土層的軟化、沉降以及涵洞結構的損壞。

2.4 施工可行性考慮不足

①施工工藝不合理。設計過程中未充分考慮到實際施工工藝的要求和限制。如未考慮到現(xiàn)場的空間限制、交通通行的影響以及施工設備和機械的可行性等因素，導致設計方案在實際施工中難以執(zhí)行或存在困難。②材料供應問題。設計未考慮到材料供應的可行性，如運輸、儲存和供應等方面的因素。這可能導致在實際施工中材料供應不及時、不穩(wěn)定或者無法滿足施工進度和質(zhì)量要求。③施工條件限制未考慮。設計過程中未充分考慮到現(xiàn)場的施工條件限制，如地形地貌、地質(zhì)條件、氣候環(huán)境等。這可能導致施工過程中的困難和風險增加，例如在復雜地質(zhì)條件下的基坑開挖、在惡劣氣候條件下的混凝土澆筑等。④施工時間和成本未合理評估。設計中未對施工時間和成本進行充分評估，導致實際施工中的時間延誤和成本超支。這可能是由于未考慮到施工過程中的不可預見因素、工期安排的合理性或者未進行全面的施工風險評估等原因造成的。

2.5 維護保養(yǎng)考慮不足

設計階段忽視維護保養(yǎng)的需求是設計質(zhì)量問題的一個常見表現(xiàn)。小橋涵需要經(jīng)常進行維護保養(yǎng)，以確保其結構和功能的長期可靠性。但是設計人員可能未能充分考慮維護保養(yǎng)的需求，導致小橋涵在使用過程中難以進行有效的維護，可能引發(fā)結構老化、損壞或功能障礙。

3 鐵路小橋涵設計質(zhì)量通病處理措施

3.1 涵洞質(zhì)量及病害處理措施

①涵洞淤堵處理。及時清理和疏通涵洞內(nèi)的淤堵物，可以采取機械清淤、高壓水沖洗等方式，保持涵洞內(nèi)水流的暢通，防止涵洞因淤堵導致的積水和水壓問題。②地基處理加強。通過采取加固地基的措施，如灌漿、加固地基土層、加設地基排水系統(tǒng)等，提高涵洞地基的承載能力和穩(wěn)定性，防止涵洞因地基處理不足而發(fā)生不均勻沉降和拉裂問題。③沉降縫防水層修復。對于沉降縫防水層漏水問題，需要進行修復和加固。可以采用修復防水層、更換防水材料、加固鋼筋等措施，確保沉降縫防水層的完整性和防水效果。④跳車問題處理。解決因過渡段填料不嚴格導致的跳車問題，需要進行填料的重新調(diào)整和修復工作。通過加固填料、提高填筑質(zhì)量、保證過渡段的平整度和坡度等，消除路基與涵洞之間的臺階，確保列車平穩(wěn)通過。

3.2 結構強度不足的處理措施

①充分結構分析和評估。設計人員應進行充分的結構分析和評估，準確估計結構受力情況，并根據(jù)相關標準規(guī)范進行結構驗算。通過使用適當?shù)挠嬎惴椒ê凸ぞ?，設計人員可以評估結構的承載能力，并根據(jù)需要進行合理調(diào)整。②合理選擇結構形式和材料。根據(jù)結構受力特點和實際情況，設計人員應合理選擇適當?shù)慕Y構形式和材料。結構形式的選擇應考慮荷載特點、地質(zhì)條件等因素，而材料的選擇應基于強度、耐久性和可行性等方面的考慮。③抗震設計。在地震區(qū)域，設計人員應根據(jù)地震特點和相關標準規(guī)范，合理選擇抗震設計參數(shù)和方法。通過考慮地震荷載和結構抗震能力的匹配，可以提高結構的抗震性能，減輕地震對結構的破壞。

3.3 地質(zhì)條件考慮不足的處理措施

①進行詳細的地質(zhì)勘察工作。設計人員應組織詳細的地質(zhì)勘察工作，包括地層結構、地下水位、地基穩(wěn)定性等方面的調(diào)查。通過采集地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，可以更好地了解地質(zhì)條件，并為設計提供準確的基礎數(shù)據(jù)。②與地質(zhì)勘察團隊密切合作。設計人員應與地質(zhì)勘察團隊密切合作，充分溝通和交流。設計人員應向勘察團隊提供設計需求，確?？辈旃ぷ髂軌蜥槍υO計需要進行，而勘察團隊則應將勘察結果準確傳達給設計人員，包括地質(zhì)條件的特點、潛在問題等信息。③合理選擇結構形式和地質(zhì)處理措施。根據(jù)地質(zhì)條件的特點，設計人員應合理選擇適當?shù)慕Y構形式和采取相應的地質(zhì)處理措施。如在軟弱地基條件下，可以采取加固措施，如地基加固、使用灌注樁等，以提高結構的穩(wěn)定性。針對特殊地質(zhì)條件，還可以采用特殊的結構形式和技術措施，如擋土墻、防護板等，來應對地質(zhì)問題。④進行必要的數(shù)值分析和模擬研究。設計人員可以利用數(shù)值分析和模擬研究工具，對地質(zhì)條件進行進一步的分析和評估。通過模擬不同地質(zhì)條件下的荷載和力學響應，可以更好地理解結構與地質(zhì)之間的相互作用，并預測潛在的問題和風險。

3.4 施工可行性考慮不足的處理措施

①施工方法和工序。設計人員應與施工單位密切合作，充分了解施工方法和工序，并考慮這些因素對設計的影響。如結構形式、模板支撐、混凝土澆筑、設備進出等方面的施工可行性都需要被充分考慮和納入設計中。②施工材料和設備。設計人員應充分了解施工階段需要使用的材料和設備，并將其納入設計中。合理選擇施工材料和設備，確保其質(zhì)量和適用性，以滿足施工的可行性和質(zhì)量要求。

③施工空間和交通保障。設計人員應考慮施工空間的限制和要求，包括施工設備進出的通道、材料堆放區(qū)域等。還需考慮施工期間對現(xiàn)有鐵路運輸?shù)挠绊?，確保施工過程中的交通保障措施。④安全施工。設計人員應充分考慮施工過程中的安全因素，包括施工人員的安全、材料和設備的安全使用等。設計中應考慮施工過程中的安全措施和防護措施，以確保施工的可行性和安全性。

3.5 維護保養(yǎng)考慮不足的處理措施

①制定維護保養(yǎng)計劃。設計人員應在設計階段制定維護保養(yǎng)計劃，明確維護保養(yǎng)的周期和內(nèi)容。這包括定期巡查、維護和保養(yǎng)的具體工作內(nèi)容、使用的材料和設備等。通過制定維護保養(yǎng)計劃，可以確保結構在運營期間得到及時的維護和保養(yǎng)，延長其使用壽命。②考慮易損部位和潛在問題。設計人員應對鐵路小橋涵的易損部位和潛在問題進行充分的考慮。這包括結構的關鍵部位、耐久性差的材料、易受腐蝕和磨損的部位等。針對這些部位，設計人員應采取相應的保護措施，如增加涂層厚度、加強防水層、使用耐腐蝕材料等，以延緩損壞和減少維修頻率。③建立健全的維護管理體系。設計人員應建立健全的維護管理體系，包括建立維護檔案、定期維護記錄和維護管理責任制等。通過建立維護管理體系，可以實現(xiàn)對維護工作的全面管理和監(jiān)督，確保維護工作的及時性和有效性。④定期檢測和評估。設計人員應建立定期檢測和評估的機制，對鐵路小橋涵的結構狀況進行定期監(jiān)測和評估。通過使用現(xiàn)代化的檢測技術和工具，如無損檢測技術、結構監(jiān)測傳感器等，可以及時發(fā)現(xiàn)結構的損傷和變形，并進行相應的維護和修復。通過以上處理措施，設計人員能夠充分考慮維護保養(yǎng)的重要性，并制定相應的維護保養(yǎng)計劃，加強對易損部位和潛在問題的關注，建立健全的維護管理體系，并定期檢測和評估結構的狀況。

4 結束語

鐵路小橋涵設計質(zhì)量通病的分析和處理對于確保鐵路交通的安全運行具有重要意義。上述對結構強度不足、地質(zhì)條件考慮不足、施工可行性考慮不足等六個方面進行了詳細的闡述，并提出了相應的處理措施合理的設計和施工，加強維護和保養(yǎng)工作，可以提高鐵路小橋涵的設計質(zhì)量和抗災能力，其在運營期間的穩(wěn)定性和安全性。設計人員和工程師在實踐中應深入理解和應用這些處理措施，不斷提升設計水平，為鐵路交通的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。