既有线铁路桥梁不均匀沉降病害整治技术应用研究 Ｔｈｅ Ｕｎｅｖｅｎ Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ Ｄｉｓｅａｓｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ ■曹芳民一Ｃａｏ Ｆａｎｇｍｉｎ 【摘要】既有铁路线在运营过程中，由于施工工后沉降及运 ２．桥梁范围内堆荷 在对现场进行调查中发现，桥梁沉降较大范围 内的桥墩周围，建有大量建筑物，经过对修建铁路 时设计文件对比，修建时为林地，地面没有建筑物。 同时，有的桥墩下及周围堆有大量的砂石料、石材 成品、半成品、停车场等堆载。这些都可能引起局 小于６００×６００×４０ｍｉｌｌ，钢板上加垫１０ｍｍ的橡胶板。 营过程中各种荷载影响，路基、桥梁出现不均匀沉降，影 响轨道线路的平顺性，对行车安全造成隐患。本文针对京 千斤顶布置好后，与泵站连接，泵站采用Ｐ Ｌ Ｃ液压控制系统，通过计算机工控软件来控制液压 津城际铁路桥梁不均匀沉降整治旋工技术进行研究，确定 施工方案。 泵站及其配置的液压元件，通过计算机指令来控制 液压顶升千斤顶，然后通过位移及力传感器把液压 千斤顶压力变化及顶升的距离反馈至计算机上，便 于操作人员了解有关情况和及时调整。 （２）支座上下底板连接 利用支座连接钢板和连接螺栓将支座上底板和 【关键词】既有铁路桥梁 不均匀沉降 病害整治 部不均匀沉降。 ３．地下浅层水开发 ＩＡｂｓｔｒａｃｔｌ Ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒ￣ｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ ｌｉｎｅ， ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｌｏａｄ ａｎｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｓｔｍｃｆｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｏｐｅｒｍｉｏｎ ａｒｉｅｌ ｔｈｅ ｒｏａｄｈｅｄ ａｎｄ ｂｒｉｄｇｅｓ ａｐｐ— ｅａｒｓ ｕｎｅｖｅｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｃｋ ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ，Ｃａｌｌ－ ｓｅｄ ｈｉｄｄｅｎ ｔｒｏｕｂｌｅ ｔｏ ｔｅ ｈｔｒａｆｉｃｆ ｓａｆｅｔ￣Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｃｅ— ｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｅ ｈｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆｕｎｅｖｅｎ ｓｅｔ－ 亦庄沉降区五环路附近周围建设大量房屋、新 建一座石材城且规模在不断的扩大，生活用水及石 材厂生产用水量剧增，水源主要是通过在厂区范围 内打井解决水源，加大了地下水的开采，对亦庄区 跨五环路桥梁不均匀造成一定影响。 四、施工方案确定 下底板连接牢固，保证在加垫钢板时，支座上下底 板为一个整体，不发生移动、错位和变形。 （３）安装百分表。 百分表在预顶升的每个支座前后顺桥向各安装 １个，在顶升的同一孔箱梁相邻桥墩的支座旁同样 ｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｔｉａｎｊｉｎ ｌｎｔｅｒｃｉｔｙ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ，ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｄｅｔｃｎｎｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ 针对出现的桥梁不均匀沉降，对轨道结构产生 影响，北京铁路局组织相关专家、设计单位、监测 单位等进行研究，委托设计对轨道应力变化进行验 算，最后提出在桥梁支座上板与桥梁底、支座下板 与桥台之间插入与支座板材质一致的调整钢板，调 整桥梁支座标高的施工方案。 五、方案实施 １．施工准备 安装百分表监测。左右两百分表横桥向在一条直线 上。 （４）设置Ｉ临时支撑 每个桥墩设临时支撑４个，设置在两垫石内侧， 靠近千斤顶的位置，如图ｌ所示。临时支撑主要作 用为安全防护，防止在顶梁过程中千斤顶发生故障， 箱梁急剧降落产生不安全隐患。 ＼ 、 ， ／ ＩＫｅｙｗｏｒｄｓｌ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ，ｂｒｉｄｇｅ，ｕｎｅｖｅｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｄｉｓｅ— ａｓｅｔｉｅａｔｍｅｎｔ 一、工程概况 京津城际铁路全线采用ＣＲＴＳＩ Ｉ型板式无砟轨 道，由于列车荷载、堆载、开采地下水等影响，京 津城际铁路路基、桥梁出现不均匀沉降，其中亦庄 沉降区为其中一段。 （１）确定调整范围内调高量 通过对轨道几何尺寸的数据采集，内业数据分 ＼ ．… ＃ …。．／ ／ 析后，确定超过扣件调整范围的桥梁。然后针对沉 陷情况确定需要调整的支座以及每一个支座的调整 亦庄沉降区位于京津城际铁路Ｋ８＋７７５～ Ｋ２３＋６４６，桥梁ｌ２．８６ ｋｍ，包括７座连续梁，其余主 要为３２ ｍ或２４ ｍ简支箱梁，少数为２０ ｍ或４０ ｍ异 形梁。沉降区最大沉降量６９０ｍｍ，沉降量大于３００ｍｍ 的有１０．５ ｋｍ，较大差异沉降有９处，其中２处位于 连续梁，５处位于简支梁，２处位于路基，最大差异 沉降１０％。 二、桥梁不均匀沉降危害性 量，并作好记录，根据支座尺寸加工调高用钢垫板 （０３４５）。 １／ （２）施工平台搭设 搭设脚手架施工平台，要求平台面距粱底１．７ｍ， 平台宽１．６ｍ，沿桥墩搭设一周，面铺木板并绑扎牢 固，安全可靠。 （３）粱缝进行封堵 为避免在项升过程中，梁体发生纵向位移，影 ｌ竺竺 Ｉ… 图ｌ千斤顶及临时支撑设置位置示意图 （５）桥面监控及检测设备安装 ①轨道起落量采用电子水准仪观测的方法。水 准仪的架设必须稳定，确保在顶粱及落梁过程中不 京津城际铁路采用ＣＲＴＳＩＩ型板式无砟轨道结 构，桥梁大部采用预制架设整孔箱梁，由于梁部刚 度大、整体性好，对支点不均匀沉降要求很高，桥 粱…旦产生不均匀沉降，桥梁上部结构扭曲，出现内 响支座上底板与粱底之间螺栓对位，需提前使用超 早强无收缩灌浆料将梁缝封堵，连续封堵顶升桥墩 前后各１０孔。封堵时，使用土工膜将梁体与灌浆料 隔离，以便于后期清理。 发生移动，一般布置在预顶粱体的下一孔粱体中心 位置；桥面观测点布置在支座正上方，左右线各３ 个点（分别为支座正上方左右线各１个点，前后一 孔梁跨中线路中心位置各一对点）。 力重新分布，影响客运专线桥梁无砟轨道运营时的 平顺性与舒适性，当相邻墩台差异沉降大于规范要 （４）拆卸防落梁挡块与支座围板 千斤顶布设于防落梁挡块预埋底板位置处，为 减少工作面的障碍，对粱体己安装的防落粱挡块、 ②裂缝观测采用裂缝观测仪测试结构裂缝宽 度、长度及顶升过程中裂缝变化，并随时注意观察 求时，底座板裂纹宽度会逐步增大，影响结构耐久 性，进而影响结构安全，对既有线行车安全造成隐 患。 三、不均匀沉降产生原因分析 是否有新裂缝出现。 爬梯、接地线、支座围板进行拆卸，将拆卸的防落 梁挡块落至桥墩下，清理墩项影响操作的杂物等。 ２．桥梁顶升准备 （１）布置千斤顶，连接泵站 千斤顶布置前检查布设位置的梁底情况，钢板 平整无裂痕，混凝土面无裂纹等。布置如图１所示， 桥梁完工后出现不均匀沉降，影响因素是多方 面的，主要影响因素有３方面 ③观察轨道板离缝变化情况，使用塞尺等工具 量测并记录数据变化。 ④观察梁缝的变化情况，可使用制作支架固定 百分表的方式观察。 １．列车动荷载及桥梁恒荷载 京津城际铁路时速３５０ ｋｍ，每天开行７０对以上 ⑤观察侧向挡块与轨道板之间的变化情况，提 前在侧向挡块与轨道板间做好记号，观察记号变化 情况，并记录。 （６）拧松支座上底板与梁底连接螺栓 拧松支座上底板和梁底连接螺栓，拧出距离以 大于预顶升高度为宜，但不拧出，保证在顶升过程 动车组列车，最小列车追踪间隔达到５ｍｉｎ，桥梁在 列车运行过程中，频繁承受加载荷载和卸荷交替， 对桥墩基础产生较大的竖向动荷载，同时桥墩基础 常年承受桥梁、支座、轨道板等恒载。 同一墩上每一支座对应防落梁挡块安装位置横桥向 布置２台千斤顶，千斤顶横向中心距：梁高为 ３．０５ ｎｌ时≥２．９ｍ，纵向距梁端≤１．５ｍ，约距梁端为 ０．７５ ｍ，顶梁时在千斤项上加垫板的钢板尺寸不应 ２８６ 城市建筑Ｉ道路桥梁ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｉ ＲＯＡＤ ＡＮＤ ＢＲＩＤＧＥ 【ｆ１支座上底板和梁体不发生位移。 ３．桥梁顶升作业 （１）分级同步加压顶升箱梁 各工序准备就绪后，待封锁天窗命令下达后， 由现场总指挥发出开始信号，每台泵站同步缓慢、 均匀供油，确保同一墩两孔梁、同一孔梁左右端同 步起升。在顶升过程中采用一人一机同步监测、分 步阶同步顶升的方法。 为防止操作过程中的不同步现象出现，在顶升 过程中以百分表读数和油压指标进行双控。顶升作 业开始，以２ｍｍ为一个控制步长，每一步长结束后， 再调整各油顶压力使其压力平均分配，此设为一个 步阶，当每一控制步阶结束后，在临时支撑处根据 缝隙大小不同加垫相应规格的钢板，测量小组与梁 面监测人员开始数据测量，并对各截面数据进行整 理和汇报。对每一步阶顶升高度误差不大于２ ｍｍ， 油表误差不大于平均值的５％（直线处），在下一步 阶顶升过程中，对上一步阶误差进行适当调整，保 证梁体的同步起升。 每一步阶完成时，需确认各监控正常后，由现 场指挥人员再次统一发号命令，下达顶升操作指令， 直至顶升到所需高度。顶升高度不可超过预加钢垫 板厚度５ ｍｉｌｌ（一般顶升高度确定为方便钢垫板的插 入为宜）。 插入钢垫板前，需提前对梁底预埋钢板周围突 出混凝土错台进行打磨，使钢垫板能顺利插入 将预制的钢垫板对号入座，不同支座对应不同 的钢垫板尺寸，准备好预制加长螺栓，待钢垫板插 入支座上底板与粱底，对应好螺栓孔位后，手动拧 座完全受力。检查支座就位状态，对支座与钢垫板 之间的缝隙进行封堵，并刷防锈漆进行防护。按要 求拧紧支座锚螺栓，整个调高过程完成。 （４）清理梁缝灌浆料 及时清理梁缝内纵向位移装置，避免影响 箱粱自由伸缩。 （５）安装防落粱挡块与支座围板 对拆卸下来的支座围板、防落粱挡块、接地线、 爬梯进行安装。 六、结语 在运营过程中经过相关监测单位加测数据显 上预制加长螺栓，调节支座四角高差，控制在１ ｍｍ 以内，拧紧螺栓。加垫钢垫板位置如图２所示。 示，通过调整支座标高整治既有线桥梁不均匀沉降 施工技术可行，施工方法简便易行，对桥梁、轨道 结构损伤较小，对既有线行车影响小的特点，符合 图２加垫钢板示意图 调高钢垫板的插入厚度按照设计要求，在支座 上下底板处各加入极限值为３ ｃＩｎ。总调高量不大于 ３ ｃｍ时，优先选用在支座上底板插入；大于３ ｃｍ时， 环境、经济、社会统一的原则，为以后既有线桥梁 不均匀沉降积累的丰富的施工经验。 参考文献 ［１］ＴＢ １０６２１—２００９，高速铁路设计规定（试行）［Ｓ］． ［２］ＴＧ／ＧＷｌ １５—２０１２，高速铁路无砟轨道线路维修规 则（试行）［Ｓ］． 首先在下底板加入３ ｃｍ钢板，剩余厚度加入支座上 底板。如总调高量大于６ ｃｉｎ时，需要设计单位对支 座、支座高强螺栓等重新进行检算，以达到加入高 度后满足各项安全质量指标。 （３）分级泄压，同步落梁 在钢垫板加垫完成后，先拆除支座上下底板连 接，然后由现场总指挥命令，将油顶缓慢卸压，落 ［３］ＴＢ１０７５２—２０１０，高速铁路桥涵工程施工质量验收 标准［ｓ］． （作者单位：中铁一局集团新运工程有限公司） （２）插入钢垫板 粱到位。落梁按照顶升时的步长缓慢降落，直至支 小于１．Ｏ５。 （Ｅ接第２７３页） （５）主体结构施工前，请仔细核对各设备箱预 留洞口及预埋要求，确认预埋件及孔洞无误后方可 （１）在没有行人通道的交叉路口，渠化交通应 与行人交通安全结合起来，尤其是设置位置恰当、 形状合理的导流岛、隔离带，不仪能对渠化交 通起到关键作用，而且能对行人的安全起到很好的 保障作用。 （２）人行道跃度超过２Ｏ ｍ时，应设置行人安 全岛。行人穿越时间过长，与机动车流发生冲突的 概率就会大大增加。虽然有时设置行人安全岛意味 ２．结构设计 （１）永久荷载 １）结构白重：钢筋混凝土容重取２６ＫＮ／ｍ：￣。 施工，请与各相关专业设计图配套使用，以免造成 差错 预留孔具体位置及尺寸相关设计图。 （６）钢筋保护层在外侧（迎土侧）为５０ ｍｍ， 内侧（背土侧）为４０ ｍｍ。 （７）未做说明或标注的钢筋锚固长度Ｌａ：在ｄ ≤２５ ｍｍ时按３０ ｄ，在ｄ＞２５ｆｉｌｍ按３５ ｄ（在为钢筋直 径）。 ２）覆土压力：覆土ｙ＝１８ ｋＮ／ｍ ，（覆土厚度按 道路、广场标高计算）。 ３）水平水土压力：粘性士采用水土合算，砂性 土按水土分算，运营阶段采用水、土分算。 ４）浮力与地基反力：水浮力取１，地基床系数 按地质资料及相关规范取值。 着占用一定空间，但是合理的设计可以给车辆和行 人带来双重的便利。 （８）接头钢筋应严格按相关规范施工并应符合 《钢筋焊接及验收》（ＪＧＪ１８—２Ｏ０３）的规定。 ５）混凝土收缩：混凝土收缩应力按降温１５℃ 考虑。 （２）可变荷载 １）地面超载：按１５ ｋＮ／ｍ。； ２）施工荷载：一般按１．５ ｋＮ／ｍ。； （３）信号灯相位保证。如果有较多行人穿越， 应设置行人过街信号灯，提供安全的通道。对左右 转交通较大的路口，应设行人过街专用相位，即单 独的与车辆没有冲突的相位，以完全避免与机动车 流冲突，确保行人过街安全。 （４）建设行人立体过街设施 立体过街设施的 （９）施工应严格执行《混凝土结构工程施工质 量验收规范》（ＧＢ５０２０４—２００２）的规定，现浇主体结 构施工分段长度不宜大于１５ Ｉｌｌ且需保证养护时间与 质量，禁止过早拆模。 （１０）结构顶部填土压实度要求大于９０％，项 部为道路时填土压实度标准按路基要求执行。 ３）车辆荷载：按公路Ｉ级。 （３）偶然荷载 地震荷载：按６。设防烈度所对应的地震动力 设置能彻底地实现人车分流，消除大部分的人车冲 突，在很大程度上能够减少行人的违规行为，从而 问接地减少车辆的不必要延误，增加通行能力，确 （１１）本设计中未尽事宜均按有关设计、施工 规范规程的有关要求执行。 五、结语 系数采用拟静力法计算。 ３．纵向沉降控制 沿纵向每隔１５ ｍ左右设置一道沉降缝，接缝处 设置抗剪措施，防止缝两侧的结构发生竖向错动。 ４．施工要求与注意事项 保行人过街安全。 四、主体结构 主体结构暗埋段长度为１１ ７．６ ｍ（不含铁路段 ５７ｍ、铁路延伸段２６．４ ｍ），敞开段长度３６４ｍ（不含 铁路段７５ ｍ，铁路延伸段６０ ｍ）。 １．主要计算原则 （１）按施工和正常运营阶段可能出现的最不利 荷载组合，进行结构强度、刚度和稳定性计算。 综上所述，在进行城市道路下穿铁路通道设计 时，要综合的考虑好所有的设计要素，而且还要从 绿化和可持续性方面进行设计，积极的对道路进行 建设，不断开拓、创新，为我们城市道路下穿铁路 通道设计贡献一份力量。 参考文献 （１）施工前应根据路线设计图核实坐标、高程， 并核对结构标高；平面定线、纵断面设计高程均以 线路中线为准。 （２）混凝土：主体结构防水混凝土应严格按相 关规范配比并应满足结构耐久性的要求。 （３）粉煤灰掺入料应满足《用于水泥和混凝土 中的粉煤灰》（ＧＢ／Ｔ１５９６－－２００５）的规定。 （４）现浇混凝土须达到设计强度的８０％以后方 可拆模。 ［１］王毅锋，冯宇程．浅议城市市政道路横断面设计 ［Ｊ］．建筑知识：学术刊，２０１２（１２）． （２）按７ 抗震设防要求进行设计结构抗震承 载能力验算。 （３）结构构件裂缝宽度：４０．２ ｍｍ。 （４）结构抗浮安全系数不考虑侧壁摩阻时，不 ［２］朱爱红．城市道路工程设计浅析．科技创新导 报，２０１１（０１）． （作者单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司， 武汉４３００６３） ２８７
