橋梁隧道養(yǎng)護(hù)
橋梁隧道養(yǎng)護(hù)(maintenanceofbridgetunnel)為保持橋隧建筑物經(jīng)常處于良好狀態(tài),延長橋隧使用壽命,對(duì)橋隧病害進(jìn)行的檢查和分析、修理和加固、局部更新和全部重建等工作。
橋隧建筑物是鐵路線路的重要組成部分,是鐵路工務(wù)設(shè)備中永久性的大型結(jié)構(gòu)物。具有構(gòu)造復(fù)雜、技術(shù)性強(qiáng)、修建困難、價(jià)值較高的特點(diǎn)。一旦損壞,輕則限速減載,重則中斷行車。所以做好橋隧建筑物的養(yǎng)護(hù)工作,對(duì)保證鐵路安全暢通,適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要意義。參見鋼橋養(yǎng)護(hù),鋼梁加固及限界改善,混凝土橋梁耐久性,混凝土梁拱病害整治,換梁,隧道病害防治,超重貨物運(yùn)輸與工務(wù)。
任務(wù)、原則與管理
任務(wù)橋隧養(yǎng)護(hù)工作,必須確立以“保證行車安全”為主要目標(biāo),遵循以“設(shè)備質(zhì)量保安全”的指導(dǎo)思想,做到每座橋隧建筑物“基礎(chǔ)牢固,結(jié)構(gòu)良好,扣件緊密,狀態(tài)均衡,行車平穩(wěn)”,掌握設(shè)備狀態(tài)的變化規(guī)律和劣化程度,適時(shí)地進(jìn)行修理。其任務(wù)是:①經(jīng)常保持橋隧建筑物狀態(tài)的均衡完好,以保證列車按規(guī)定的速度,安全和不間斷地運(yùn)行。②隨著鐵路運(yùn)輸強(qiáng)度的提高,有計(jì)劃地加固和改善橋隧設(shè)備狀態(tài),提高承載能力,滿足鐵路限界和孔徑要求,增強(qiáng)抗洪、抗震能力,充分發(fā)揮使用效能。③最大限度地延長橋隧建筑物各部分的使用年限。
原則①全面貫徹鐵道部提出的《鐵路主要技術(shù)政策》和《鐵路工務(wù)主要技術(shù)裝備政策》的方針。②嚴(yán)格執(zhí)行鐵道部頒布的《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》、《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》等有關(guān)規(guī)定和《鐵路橋隧建筑物大修維修規(guī)則》規(guī)定的技術(shù)條件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度。③橋隧養(yǎng)護(hù)應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、防治結(jié)合、有病治病、治病除根”的原則。④橋隧養(yǎng)護(hù),應(yīng)特別注意行車和人身安全,正確處理施工與運(yùn)輸?shù)年P(guān)系,在保證安全和質(zhì)量的前提下,盡量減少中斷行車和限制行車速度的時(shí)間。⑤積極依靠科技進(jìn)步,全面實(shí)行現(xiàn)代化管理,大力發(fā)展養(yǎng)橋機(jī)械化、不斷提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益,逐步實(shí)現(xiàn)橋隧結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化、養(yǎng)護(hù)作業(yè)機(jī)械化、企業(yè)管理科學(xué)化。
管理橋隧養(yǎng)護(hù)管理包括兩個(gè)方面,養(yǎng)護(hù)維修和大修改造。要認(rèn)真執(zhí)行檢查、計(jì)劃、作業(yè)、驗(yàn)收等基本制度,實(shí)行定額、質(zhì)量管理,使管理逐步走入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。有關(guān)橋隧養(yǎng)護(hù)維修總的方針、原則和標(biāo)準(zhǔn),由鐵道部制訂以部令下達(dá),鐵路局遵循部令按照“鐵路局、鐵路分局、工務(wù)段”三級(jí)管理的職能,組織實(shí)施(參見工務(wù)基層組織機(jī)構(gòu))。工務(wù)段作為管理的基層組織,具體負(fù)責(zé)橋隧設(shè)備的檢查管理和養(yǎng)護(hù)維修工作。橋隧的大修改造(參見橋梁隧道大修維修管理,鋼梁加固及限界改善,墩臺(tái)及基礎(chǔ)加固,橋梁淺基防護(hù),隧道襯砌裂損整治),由橋隧大修段承擔(dān)。為了做好橋隧大維修工作,鐵路局還設(shè)大修設(shè)計(jì)和橋隧檢定等組織。對(duì)特大、技術(shù)復(fù)雜的橋梁和隧道群,可視具體情況設(shè)置養(yǎng)護(hù)機(jī)構(gòu)——橋(隧)工段(處)等。
病害
橋梁病害①橋梁在自然環(huán)境中受到侵蝕而產(chǎn)生的病害。如鋼梁銹蝕(參見鋼橋養(yǎng)護(hù));跨河橋梁受洪水或冰凌的危害(參見鐵路防洪);跨越泥石流溝谷的橋梁雨季被堵或沖毀;通航河流上橋梁受船只意外碰撞;地震區(qū)的橋梁受震(參見橋梁抗震)等。②橋位不當(dāng)、地質(zhì)條件差、橋跨孔徑不足或基礎(chǔ)深度不夠等設(shè)計(jì)原因引起的病害。③橋梁施工及養(yǎng)護(hù)差造成的病害。如鋼梁焊鉚質(zhì)量不佳,圬工及墩臺(tái)裂縫,支座錨螺栓孔灌注不實(shí)、活動(dòng)支座滾板粗糙不密貼或翹起,甚至生銹失去應(yīng)有的作用,引起墩臺(tái)斷裂或錨螺栓剪斷。
隧道病害中國地域遼闊,各地自然條件差異大,鐵路隧道所穿越山體的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜,修建時(shí)期因設(shè)計(jì)考慮不周、施工質(zhì)量低劣,及養(yǎng)護(hù)維修不當(dāng)?shù)仍斐杉扔兴淼老藿绮蛔悖▍⒁娝淼老藿绻芾恚?、襯砌裂損(參見隧道襯砌裂損整治)、隧道漏水、襯砌腐蝕、隧道凍害(參見隧道病害防治)、整體道床裂損、洞門及附屬結(jié)構(gòu)物損壞等。山體的內(nèi)力重新分布,超挖回填不足,襯砌背后填土受水沖空,砌體砂漿失效,拱部、邊墻和仰拱結(jié)合處應(yīng)力集中,也會(huì)造成襯砌裂紋、錯(cuò)位、剝落等。
病害檢查檢查是系統(tǒng)掌握橋隧設(shè)備狀態(tài)的重要手段,為橋隧大維修工作提供依據(jù),并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害,采取防治措施,正確規(guī)定列車運(yùn)行條件。檢查按時(shí)間分為:經(jīng)常檢查及定期(春秋兩季)檢查;按內(nèi)容分為水文檢查、一般檢查、特別檢查及檢定與試驗(yàn)。
經(jīng)常檢查主要是檢查設(shè)備狀態(tài)變化較快和直接影響行車的部位,并對(duì)已發(fā)生的病害定時(shí)觀測。一般由工長、領(lǐng)工員對(duì)管內(nèi)設(shè)備每月或每季檢查一遍,長大橋隧還應(yīng)由橋隧巡守工每日檢查一次。技術(shù)復(fù)雜及有嚴(yán)重病害的橋隧,由工務(wù)段負(fù)責(zé)人組織有關(guān)人員進(jìn)行檢查。
秋季大檢查由工務(wù)段根據(jù)鐵路局的布置進(jìn)行。長大及重要橋隧設(shè)備,工務(wù)段長必須親自檢查,分局和鐵路局派員重點(diǎn)參加。對(duì)橋隧設(shè)備各部分的技術(shù)狀態(tài),應(yīng)按《橋隧建筑物狀態(tài)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行全面細(xì)致的檢查,以查明各種病害情況及發(fā)生原因,據(jù)以擬定對(duì)策和安排大、維修或更新改造計(jì)劃,并填表上報(bào),經(jīng)鐵路局審查匯總后上報(bào)鐵道部有關(guān)部門。
春融及汛前檢查工務(wù)段應(yīng)對(duì)橋涵排水及防護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢查。清除涵管內(nèi)淤泥;對(duì)橋下進(jìn)行疏通保證排水暢通;對(duì)導(dǎo)流建筑物及防護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢查修理;調(diào)查上游水庫情況,采取措施確保汛期安全,在春融前對(duì)破冰棱等防護(hù)設(shè)備應(yīng)進(jìn)行檢查,以保證流冰安全過橋。
水文檢查凡特大、大橋及有墩臺(tái)基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重的橋梁,設(shè)專職人觀測河床斷面、水位、流速、流冰等。在春汛及洪水時(shí)期每日應(yīng)增加觀測次數(shù)。
一般檢查橋梁可分為橋面、梁跨、支座、墩臺(tái)和附屬設(shè)施(防護(hù)及檢查設(shè)備)5個(gè)大項(xiàng)進(jìn)行檢查;隧道可分為襯砌、排水、隧道內(nèi)整體道床,對(duì)于有明顯偏壓的隧道、明洞,應(yīng)檢查山體動(dòng)態(tài)和襯砌有無裂紋變化等。
橋隧設(shè)備的特別檢查①限界檢查:主要線路的橋隧限界每5年,其他線路的橋隧限界每10年檢查一遍。檢查結(jié)果應(yīng)繪出每座界橋隧綜合最小限界圖。鐵路局并應(yīng)繪制管內(nèi)各區(qū)段橋隧綜合最小限界圖,報(bào)送鐵道部。②橋梁撓度和拱度測量。③斷面及平面測繪。④墩臺(tái)變形觀測及下部病害檢查。橋隧設(shè)備的特別檢查及橋隧檢定及試驗(yàn)由分局或鐵路局組織進(jìn)行。
橋隧檢定及試驗(yàn)①運(yùn)營中的特大、新型結(jié)構(gòu)的橋梁,鐵路局應(yīng)每隔十年進(jìn)行一次檢定(參見橋梁檢定);橋梁出現(xiàn)嚴(yán)重病害或受外界損傷,可能危及行車安全的,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢定;對(duì)新建的特大、技術(shù)復(fù)雜橋梁,必須進(jìn)行全面檢定試驗(yàn)。②對(duì)運(yùn)營中規(guī)定設(shè)置機(jī)械通風(fēng)及通風(fēng)不良的隧道,鐵路局應(yīng)組織工務(wù)、衛(wèi)生等有關(guān)部門,每年一次抽取空氣加以試驗(yàn),測定有害氣體濃度,必要時(shí)進(jìn)行通風(fēng)試驗(yàn);對(duì)新建設(shè)置機(jī)械通風(fēng)的隧道,必須進(jìn)行通風(fēng)試驗(yàn)。
預(yù)防與整治病害在維修工作中運(yùn)用現(xiàn)代化管理的先進(jìn)理論,運(yùn)用狀態(tài)修的方法,區(qū)別不同的橋隧結(jié)構(gòu)類型,根據(jù)不同的運(yùn)輸強(qiáng)度、自然環(huán)境,按其狀態(tài)的變化規(guī)律,選擇恰如其分的維修方式和內(nèi)容,以獲取最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
經(jīng)常保養(yǎng)是橋隧養(yǎng)護(hù)的主要環(huán)節(jié),其作用是:預(yù)防病害,消除嚴(yán)重危害和臨近超限處所,經(jīng)常保持橋梁各部位狀態(tài)均勻完好,保證行車安全平穩(wěn)。其主要工作是:明橋面橋枕、護(hù)軌、聯(lián)接零件的整修,鋼梁清洗和涂裝修補(bǔ),支座清掃加油,圬工體勾縫修補(bǔ),排水設(shè)施清淤疏通,隧道內(nèi)清除煤渣、結(jié)冰及襯砌掉塊,添補(bǔ)防火設(shè)備內(nèi)的水、砂及人行道板,整修危及人身安全的檢查設(shè)備等。
綜合維修是橋隧養(yǎng)護(hù)的重要修程,其作用是:部分恢復(fù)橋隧各部件功能,按照預(yù)防為主,預(yù)防與整治相結(jié)合的原則,對(duì)設(shè)備進(jìn)行適時(shí)預(yù)防性修理和病害整治,保持整座設(shè)備質(zhì)量均衡等強(qiáng),延長大維修周期。其重點(diǎn)內(nèi)容是:全面整平明橋面,更換失效橋枕,聯(lián)結(jié)零件整修或更換,鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)性涂裝,傷損構(gòu)件整修更換,圬工裂縫修補(bǔ),支座整平加油;隧道漏水整治,襯砌圬工修補(bǔ),隧道內(nèi)整體道床修理,隧道通風(fēng)、照明設(shè)施修理等。
大修是橋隧養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。其作用是:根據(jù)橋隧技術(shù)狀態(tài)和運(yùn)輸發(fā)展的需要,有計(jì)劃地按周期進(jìn)行大修、重點(diǎn)病毒整治和加固改造,恢復(fù)或改善橋隧功能,延長其使用壽命。其重點(diǎn)內(nèi)容是:改造、加固和更換鋼梁;加固、更換圬工梁拱、墩臺(tái)和基礎(chǔ);橋梁擴(kuò)孔,整治河道、防護(hù)設(shè)備和河流調(diào)節(jié)建筑物;涵渠擴(kuò)孔、加固,隧道擴(kuò)大限界、加固或更換襯砌、整治漏水;整孔更換橋面,成組更換溫度調(diào)節(jié)器;整孔鋼梁涂裝周期性大修,隧道整體道床病害的整治、翻新或更換。
逐步推進(jìn)橋梁檢定工作20世紀(jì)50年代所進(jìn)行的橋梁檢定和檢算,基本上查清了全部1.8萬余孔鋼梁的承載能力,60年代橋梁檢定范圍擴(kuò)大到圬工梁拱、墩臺(tái)及孔徑檢算。參見橋梁檢定。
橋隧養(yǎng)護(hù)機(jī)械化的發(fā)展①養(yǎng)橋機(jī)械化的組織與設(shè)備。鐵道部1959年在上海召開養(yǎng)橋機(jī)械化現(xiàn)場會(huì)議,推進(jìn)了養(yǎng)橋機(jī)械化。在特大、大橋基本上實(shí)現(xiàn)了“四噴一鉚”(參見鐵道工務(wù)之線路大修維修工務(wù)工作的機(jī)械化)。②橋梁養(yǎng)護(hù)機(jī)械。起移梁設(shè)備(各種型號(hào)的千斤頂、立鎬,千斤頂是用于頂高或提升重物的機(jī)具,有齒條式、螺紋式及液壓式)、動(dòng)力設(shè)備(電動(dòng)空壓機(jī)、柴油空壓機(jī))、焊接設(shè)備(交流弧焊機(jī)、直流弧焊機(jī)、對(duì)焊機(jī))、除銹設(shè)備(噴砂除銹設(shè)備、電動(dòng)除銹機(jī)、風(fēng)動(dòng)除銹機(jī))、涂裝設(shè)備(噴漆設(shè)備、噴金屬設(shè)備)、高處作業(yè)車設(shè)備(桁梁作業(yè)車、上承板梁作業(yè)車、圬工梁作業(yè)車)、緊固機(jī)具(電動(dòng)扳手、風(fēng)動(dòng)扳手)、風(fēng)動(dòng)鉆眼機(jī)、船只設(shè)備(機(jī)動(dòng)船、氣墊船)。③隧道養(yǎng)護(hù)機(jī)械。風(fēng)鎬、壓風(fēng)機(jī)、軌道走行小吊車、壓漿作業(yè)車、鋼拱架作業(yè)車、混凝土灌筑車組、噴混凝土作業(yè)車組及機(jī)械手、活動(dòng)式(升降、旋轉(zhuǎn))隧道腳手架、限界檢查車及隧道機(jī)械通風(fēng)設(shè)備等。80年代隧道防電拱架車、桁梁防電作業(yè)車、投入使用,推進(jìn)了電氣化區(qū)段的機(jī)械作業(yè)。
新技術(shù)、新方法、新材料、新工藝的采用①橋隧檢測橋梁檢定已普遍采用撓度儀、動(dòng)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、測振儀、光學(xué)示波器并廣泛應(yīng)用微機(jī);水下電視檢查深水墩臺(tái)病害;油漆涂膜厚度測量儀;隧道限界攝影車及激光斷面儀;測量重力式橋墩墩頂振動(dòng)判定墩身下部病害;墩臺(tái)位移觀測裝置;橋梁水位自動(dòng)監(jiān)視記錄儀;隧道無損檢測技術(shù)的應(yīng)用;長大橋隧列車接近報(bào)警裝置。②橋隧病害整治和加固采用環(huán)氧樹脂漿液、高分子水泥密封劑(M1500)整治混凝土結(jié)構(gòu)及圬工梁裂縫等;用環(huán)氧樹脂漿取代干硬性水泥砂漿整治支座;采用聚氨酯漿液和陽離子乳膠瀝青整治隧道漏水;噴射鋼纖維混凝土加固墩臺(tái)及隧道襯砌;用光面爆破控制爆破技術(shù)鑿除巖石及舊襯砌;用通風(fēng)法向隧道內(nèi)鼓風(fēng)消除排水管的冰凍堵塞;橡膠平板支座的應(yīng)用;大橋上采用曲線型溫度調(diào)節(jié)器;鋼梁涂裝底面漆的改進(jìn)與優(yōu)化;鋼梁縱梁、上承板梁上蓋板噴砂、噴鋅或噴鋁及涂聚氨酯底面漆;在線路架空、頂進(jìn)箱橋、換梁及更換鋼梁縱梁上蓋板中采用特制的工型架空設(shè)備;在換梁、架梁中采用液壓頂拖新設(shè)備來縱橫移及垂直升降橋梁;采用長效防銹油脂及在圬工梁橋面采用耐久性能良好的新型防水材料及工藝;用鉆孔樁、旋噴樁及地下連續(xù)墻加固墩臺(tái)淺基;在既有線用頂進(jìn)法(整體頂入法、中繼頂入法、頂拉法等)修建立交橋(參見既有線頂進(jìn)橋涵);采用新奧法原理及手段整治、加固隧道病害;抑制上承鋼板梁橫向振幅超限新技術(shù)。③隧道通風(fēng)照明(參見隧道運(yùn)營通風(fēng),隧道照明)。“四新”的推廣應(yīng)用,對(duì)確保橋隧大維修施工安全與質(zhì)量,縮短施工封鎖或慢行時(shí)間,提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益起著十分明顯的作用。
隨著鐵路工程建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,各種新型橋梁結(jié)構(gòu)及全長10km以上通過復(fù)雜地質(zhì)條件的特長隧道增多,鐵路特長隧道不但長度大,而且埋深地層加深,常會(huì)遇到高溫、高地應(yīng)力、高壓涌水、巖爆等情況。除給設(shè)計(jì)、施工造成困難以外,也給橋隧養(yǎng)護(hù)維修帶來新的課題。特長隧道投入運(yùn)營后,必須以可靠的運(yùn)營安全,科學(xué)的管理方式與手段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。一旦發(fā)生故障、事故和火災(zāi)時(shí)能提供快速而有效的搶修與救援。就高溫、潮濕和噪聲而言,強(qiáng)力的通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)重要的先決條件。同時(shí),應(yīng)建立監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)和功能齊全的求援機(jī)構(gòu)及設(shè)備,并配備完善的電力、照明、通風(fēng)、消防用水系統(tǒng),在洞內(nèi)修建養(yǎng)護(hù)人員使用的休息、餐飲和衛(wèi)生設(shè)施。
在2000年建成的西康線特長秦嶺隧道由兩座單線各長約18.45km隧道組成,是目前中國最長的單線鐵路隧道。該隧道在建設(shè)過程中,對(duì)隧道養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)與要求相應(yīng)做了若干安排,設(shè)置秦嶺隧道養(yǎng)護(hù)管理機(jī)構(gòu),集中指揮并協(xié)調(diào)各工種在同一“天窗’內(nèi)作業(yè)的維修養(yǎng)護(hù)模式,配備養(yǎng)護(hù)列車、隧道內(nèi)垃圾清掃車、機(jī)械化巡道及線路檢測設(shè)備等。