某铁路线涵洞病害原因分析与加固技术研究

Analysis of Practical Examples

分析

某铁路线涵洞病害原因分析与加固技术研究

徐剑宇

(中国神华神朔铁路分公司河东运输段，山西忻州036203)

摘要：针对某铁路线

K549 + 014涵洞出现沉降缝处剥落露筋，边墙剥落露筋，中墙沉降缝周围砼鼓起、剥

落，砼腐蚀风化严重，沉降缝普遍渗水泛白等病害现象，提出了对应的套涵加固技术，论述了该方法的施工工 艺、技术要求及适用性。实践证明，该方法应用于铁路涵洞加固，不影响运输，投资少，施工安全快捷，对类似 的工程有重要的参考价值。

关键词：涵洞；病害；裂缝；整治；加固

DOI：10. 13219/j. gjgyat. 2016. 04. 012

中图分类号：U449. 7 文献标识码：B1

工程概况

文章编号

= 1672-3953(2016)04-0044-04

近年来，重载铁路运力不断提升以及30 大轴 重列车的开行，给现有桥涵设备带来了严重的影响。 某铁路线管内涵洞存在不同程度的沉降缝处剥落露 筋，边墙剥落露筋，中墙沉降缝周围砼鼓起、剥落，砼 腐蚀风化严重，局部脱落，边墙水平裂缝，翼墙斜裂 缝，翼墙帽石断裂等病害，影响行车及设备安全，须 进行整治加固。549 + 014涵洞结构类型为框架涵，孔数为2

图

t

3

沉降缝处渗水、泛白

图

4

边墙底部麻面

该涵洞所处地带属于大陆性季风气候，温差变 化比较大，干湿循环及温度变化对混凝土的强度造 成了影响，致使混凝土风化严重。当地雨季主要集 中在七、八月份，雨季时期，由于雨水浸泡使地基易 发生不均匀沉降，台墙产生裂隙，伸缩缝处错台。

2.2

盐碱腐蚀的影响

K

孔，跨度6 ，涵洞全长15. 08 。经过十几年的运 营，涵洞各个部位存在着不同程度的病害：(1)混凝土保护层鼓起脱落，出现露筋（见图1 和图2)。

mm

盐碱腐蚀是指水中所含的

cr、scr、Mg2+对

混凝土和钢筋的化学物理腐蚀，造成混凝土膨胀脱 落。本次病害整治涵洞地处滨海盐碱地区，盐碱地 区环境水分蒸发后留下盐碱结晶体，使得这些地区

的、〇、g2+三种离子的含量高出正常环境

crsrM

几倍，导致该段涵洞盐碱腐蚀情况较为严重。

2.3

图

涵洞设计局限性

1

边墙底部混凝土鼓起露筋图

2

涵顶混凝土掉块露筋

涵洞在设计时没有充分考虑环境的影响以及实 用性的要求，只是单纯考虑了强度的要求，由于设计 的保护层厚度不足，钢筋锈蚀致使混凝土外层过早 脱落；防水材料不能达到使用性能的要求，使得防水 能力下降而发生渗漏。对于这些问题设计时并没有 采取相应措施。

2.4

建造施工的原因

(2) 防水层失效，沉降缝部位渗水、泛白(见图3)。(3) 边墙底部由于盐碱腐蚀产生麻面(见图4)。

2 原因分析

2.1 地质、气候原因

收稿日期：2016-04-11

作者简介:徐剑宇（1971—），男，助理工程师，主要从事铁路养护 维修及教胄培训工作

该涵洞于2002年完成建造，设计标准不高很难 满足现今的载重及列车密度，加上施工过程中可能存 在一些质量缺陷，比如施工过程中立模是否标准、

M

国防交通工程与技术2016第4期

•实例分析•

某铁路线涵洞病害原因分析与加固技术研究徐剑宇

涵洞边墙多处剥落露筋，需在其表面进行衬砌 处理。先将表面清理凿毛清除涵洞底板和流水槽表 层淤泥和杂物，清理完毕后对其表面进行凿毛，采用 鼓风机吹净表层。3.2.2 钢筋植人

套涵涵底至既有涵基顶面浇筑2

振捣是否充分、拆模时混凝土强度是否达到标准、养 护条件是否良好、施工时间是否合理等，都会对涵洞 后期是否产生裂缝、掉块露筋等病害有着直接的关系。

2.5

涵顶填土厚度不足

线路运营后，由于涵洞两侧路基沉落量较大，导 致涵洞顶部填土厚度不足[2]。《铁路桥涵设计基本 规范》中要求涵洞顶至轨底的填土厚度应不小于1. 2 由于轨道系统、道砟及填土的缓冲效能，列车的冲击 作用会随着填土厚度的增加而逐步衰减，填土厚度大 于1. 0 时列车冲击作用就已经可以忽略不计[3]。

cm的C25水

HRBm。这是因为列车通过涵洞时对其产生冲击作用，

m

泥砂浆垫层作为找平层。底板钢筋主筋采用

400钢筋，分布钢筋和箍筋采用300钢筋。

HPB

钢筋布置见图5。

框架涵套涵施工前需对既有涵钢筋分布进行探 测，根据设计要求钢筋需要植人既有结构内，植筋打 孔需隔孔施作，并需要每成一孔，清理一孔，清理干 净后立即植筋。图5中所示虚线为既有涵洞截面，

但实际上由于轮对状态、轨道形态以及填土类

型等的不同，可能使得涵顶填土厚度大于1. 〇 的

m

涵洞仍会受到列车冲击作用的影响[4]。经过对管内 10座重点病害涵洞的调查，发现其上部填土厚度只 有〇.6左右。填土厚度不足导致涵洞受到列车

m

冲击力增大，造成涵洞各涵节发生不同程度的下沉 以及墙体的开裂。

2.6

运营的原因

随着30 轴重列车开通和行车密度的提高，列 车动荷载的作用不断加大，尤其是处于钢轨接头下 方的涵洞，涵顶受到冲击力更加明显，近两年涵洞病 害情况愈发严重，且重载影响导致地基产生不均匀 沉降，进而导致边墙变形及涵顶产生裂缝。

t

N1为平行顶板横向钢筋，其两端分别伸人既有涵顶

板倒角处各50 cm;N2为平行底板横向钢筋，其两 端分别伸人既有涵侧墙各20 cm;N3为平行边墙竖 向钢筋，其两端伸人既有涵顶底板各20 cm;N4植 人既有涵洞内15 cm，勾住N5钢筋，N5筋与N1、 N2、N3筋绑扎。植筋图见图6。

3.2.3 混凝土浇筑

套涵混凝土厚度为25

级为35,采用商品混凝土。混凝土振捣要保证密 实。待底板混凝土达到一定强度后，开始绑扎边墙 钢筋，边墙钢筋由下而上绑扎，主筋、箍筋型号和间 距符合设计要求，绑扎边墙高处和顶板钢筋时需搭 设脚手架。模板采用组合式钢模，顶板模板采用满 堂式脚手架支撑，混凝土采用35商品混凝土泵送

C

cm。底板混凝土强度等

3

3.1

涵洞整修加固施工技术

施工方案

C

为了保证不中断运输任务，经分析研究采用套 涵加固方案，即在原混凝土表面灌注一定厚度的混 凝土为套衬补强。

套衬补强技术一方面抑制了原混凝土裂损变 形，而且可以起到一定的防水作用；另一方面与原衬 砌混凝土共同作用成为新的承载结构，同时具备治 理彻底，施工安全、快捷，投资少等优点。

3.2

施工流程及加固技术研究

输人，边墙和顶板混凝土采取分节浇筑，浇筑单元为 每一段涵节长度。混凝土的强度必须符合设计要 求，应在混凝土浇注地点随机抽取试件检验混凝土 强度。浇注前，对模板、钢筋和预埋件进行检查，模 板内不得存留积水、杂物。

浇筑前，检查混凝土的水灰比和坍落度。水灰 比大，混凝土的粘稠度将会减小，虽然流动性增强 了，但是泵送压力会明显下降，使得混凝土过稀，骨 料间的润滑膜消失，混凝土的保水性下降，容易发生 离析而堵塞管道，因此应限制水灰比在0.4〜0.6范

套涵加固的施工流程为:施工准备—涵洞表面清 理凿毛—浇筑底板垫层—绑扎底板钢筋—底板立模 —浇筑底板混凝土—绑扎边墙和顶板钢筋—边墙和 顶板立模—浇筑边墙和顶板混凝土—拆模及养护。

套涵加固技术的关键在于涵洞表面清理、钢筋 植人和混凝土浇筑。

3.2.1 涵洞表面清理

cm为最佳值，

且最小不能低于8 cm,最大不能超过15 cm,当混凝 土坍落度大于15 cm时应当添加减水剂。

围内。泵送混凝土的坍落度以9〜13

混凝土的浇筑连续进行，如因故必须间断时，其 间断时间小于前层混凝土的初凝时间，允许间断时

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12X30=360

N1

25X 15=375

550

〇

1 257^

35X 15=525

3

A9|18|.

图

■M9

N4

17X30=510

3409

cm)

(4)沉降缝设置。套打涵浇筑前，在沉降缝相应 位置的既有涵边墙粘贴高聚物改性沥青防水卷材。 在沉降缝相应位置处安装防水涂料浸渍木板（厚度 与沉降缝宽度相同），同时当作模板使用，在施工缝 相应位置处安装缓膨型遇水膨胀橡胶止水条。

套打涵浇筑完毕且混凝土达到设计强度后，沉 降缝内侧安装快速膨胀型遇水膨胀橡胶止水条，然 后用双组分聚硫嵌缝膏嵌缝，嵌缝应均匀、整齐、不 得污染结构。快速膨胀型遇水膨胀橡胶止水条安装 时应与沉降缝两侧结构密贴，橡胶止水条的尺寸根 据实际沉降缝的宽度调整。快速膨胀型遇水膨胀橡 胶止水条安装前，对沉降缝相应部位进行清理，安装 槽道应干净，无水且无尖状物，以免影响止水效果。 快速膨胀型遇水膨胀橡胶止水条安装时，使橡胶止 水条闭合且连接可靠，保证其止水效果。

如沉降缝两侧结构高度不一致时，保证膨胀橡 胶止水条外缘至少嵌人20 mm深，且保证20 mm

5

套涵正洞身钢筋构造图（单位：

图

6

边墙植筋

间需经试验确定，若超过允许间断时间，采取保证质 量措施或按工作缝处理。混凝土内部与表面温差不

得超过2(TC，养护时间不少于14 d。模板应在混凝 土强度能保证构件和孔洞表面不发生塌陷和裂缝 时，方可拆除。

3.3

套涵加固技术要求

双组分聚硫嵌缝膏嵌缝深度。沉降缝铺设防水卷材 每米涵身配置8排钢筋，每排中心距为12. 5

时，保证沉降缝两侧结构高度一致，否则采用M30 cm。主筋、分布筋、箍筋净保护层均不小于3. 5 cm;

水泥砂浆找平后铺设防水卷材。止水带及遇水膨胀 涵节始末端可适当调整间距，净保护层为3. 5〜5. 0

(1)

cm。纵向分布钢筋在钢筋弯曲及锚固等处可作适

当移动。结构中钢筋骨架均为焊接。

d的膨胀率应<60%。嵌缝膏施工应均匀、整齐有 (2) 保护层厚度均为分布筋至结构边缘的距离。

(3)

套涵沉降缝与既有涵沉降缝对齐。

序、不可污染结构。

橡胶的检验项目和检验频次应严格按照规范要求执 行。缓膨型遇水膨胀橡胶遇水48 h后才能膨胀，7

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涵洞的病害整治及加固提供借鉴。

参考文献

[1] 郭华.铁路涵洞病害成因及防治措施[J].现代商贸工 业，2014(15) :186[2] 王哲峰.大秦线重载运营桥隧病害原因分析与处理对策

对加固后的涵洞进行后期评定，结果表示加固 效果良好，保证了行车的安全性。

4 结束语

涵洞加固工程是以达到修复、补强、提高承载

力、增强使用功能和满足使用要求为目的，549 +

K

014涵洞加固方案结合线路的实际运营状况和使用 要求，采用的套涵加固技术在施工方法及工程造价 方面均很好的满足实际需要。随着此铁路线列车轴 重的提高和行车密度的增加，涵洞病害严重程度会 越来越高，549 + 014涵洞加固技术可为今后类似

K

[J].太原铁道科技，2013(4) :4-12

[3] 中华人民共和国铁道部.TB10002. 1—2005铁路桥涵设 计基本规范[S].北京：中国铁道出版社，2005[4] 刘吉元，苏永华，蔡超勋，等.铁路重载运输条件下钢筋混 凝土涵洞受力特征试验研究[J].中国铁道科学，2015，36 (6) =45-54

Analysis of the Causes of the Defects of a Railway Culvert and

Study of Their Reinforcing Techniques

Xu Jianyu

(Hedong Transportation Section of the Shen-Shuo Railway Branch of the Shenhua Group of China,Xinzhou 036203,China)

Abstract Aiming at overcoming or repairing the defects of the culvert of K549 + 014 of a Railway»such as peeling-off at the set­tlement joints and the exposure of the reinforcement, peeling-off of the side wall and the exposure of the reinforcement, the swelling and peeling-off of the concrete around the settlement joints of the mid-wall»the serious erosion of concrete and badly- weathered concrete^the wide permeation of water and whitening around the settlement joints^etc. ?some corresponding effective consolidating techniques, such as scope-type culverts,are put forward in the paper, with the construction processes,technical re­quirements and adaptability of the methods dealt with in detail. Practice shows that the application of the techniques to consoli­dating railway culverts is cost-saving? quick and safety-ensuring in construction and has no effect on the normal transportation. It may serve as an important reference for other projects of similar types.Key words: culvert;defects;crack;treatment and repair;consolidate

：

A Regression Analysis of the Blasting Vibration Attenuation Coefficients

K and a for a Shallow Tunnel

Wang Lujie, Wang Hailiang

(State Key Laboratory of Mine Disaster Prevention and Control Co-sponsored by Shandong Province and the Ministry of Science and Technology,

Shandong University of Science and Technology , Qingdao 266590,China)

(下接第51页）

Abstract j In the blasting construction for shallow tunnels, the right choice of the values of X and a according to the engineering geological conditions has an important effect on the control of blasting vibration. With the tunnel in the Hai-beer Section of the 1st Stage Project (Line 2) of the Qingdao Metro as the engineering background，the knowledge of the mathematical statistics is applied to determining the values of K and a suitable for the rock quality of granite in Qingdao by means of the linear regression method，and the obtained values of iC and a are also significance-tested，upon the basis of which a suitable prediction formula of vibration velocity for the local geological conditions is founded in the paper. The founding of the formula may provide an impor­tant reference for the construction of other subway tunnel projects and other projects of similar types in Qingdao areas.Key words shallow tunnel;blasting vibration； values of X and a regression analysis

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