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铁路涵洞病害成因及防治措施研究

周志飞
  
一起生活科学
2022年16期
广州工务段英德桥隧车间 广东省 英德市 513000

摘要:我国铁路线网不断增多,随着铁路服役年限增加,铁路涵洞服役时间也是相应的增长,涵洞在自然环境以及车辆载荷等因素的作用下比较容易产生病害,造成其安全性大大降低,严重威胁着铁路运行的安全,甚至影响到国家经济以及人们生命。本文深入分析涵洞产生病害的原因,并针对此类病害进行防治措施研究,对以后的设计施工提供借鉴与参考。

关键词:涵洞:病害:措施

铁路涵洞是指在铁路工程建设中为了使铁路顺利通过水渠,设于路基下且修筑于轨面以下的过水通道( 过水涵) ,或横跨大小道路作为人、畜和车辆的立交通道( 交通涵)。由于钢筋混凝土涵洞长期处于冰冻、高温、高湿等自然环境中,且承受铁路列车荷载的反复冲击作用,导致盖板涵出现开裂、错位、渗漏水、掉块等病害,涵洞的承载能力逐渐下降。裂缝的出现使得涵内配筋受到潮湿空气及雨雪的侵蚀,导致病害进一步发展,严重威胁行车安全。所以为了保证涵洞处在良好的工作状态,就需要认真研究找到病害发生的原因,并采取相应的防治对策确保其处在安全状态,从而确保铁路的安全运行。

1.铁路涵洞病害调查及成因分析

1.1施工场所地形以及地基的影响

正常情况下铁路的涵洞都是建造在山区中较多,这些位置的地形条件以及地基情况都比较复杂。正是山区地形条件复杂,所以地基处理的难度较大,若是稍有不慎造成地基处理不当就会造成铁路涵洞的破损。另外,山区对地基处理不够均匀造成的涵洞不均匀沉降现象是较为常见的。一般情况下,施工所在地的地质情况都是和设计内容相一致的,但是偶尔也会出现和设计不相符的情况。例如在涵洞的地基表而属于均匀的地质层,但是在下而就会有陷坑以及穴洞等安全隐患,某些地基整体条件不能满足设计要求,不具有足够的承载能力等等,达不到设计的承载要求,铁路涵洞建设过程中如遇到上述情况,没有采取相应的措施对基底进行合理处理,达到设计要求,涵洞运营中必将产生不均匀沉降而导致涵洞开裂。

1.2施工质量病害

施工质量原因导致铁路涵洞病害是涵洞病害中的重要因素。涵洞的施工过程中不严格按照国家现行施工规范要求施工,就可能产生涵洞病害,例如回填土夯实不均衡、压实度不够,施工中出现偷工减料现象,混凝土浇筑质量差及后期护养不到位等,这些都会给涵洞正常运营留下安全隐患。

1.3涵洞冻融病害

我国幅员辽阔,冻土面积分布广泛,随着路网日益完善,工程建设已延伸至高纬度、高海拔等气候条件恶劣的寒冷地区位于寒冷地区的铁路涵洞,由于冻融作用,涵洞出现冻胀开裂、渗水等问题一直困扰着我国铁路建设和运营随着科技水平的提高和工程经验的增多,防治铁路涵洞冻融病害,保障安全运营迫在眉睫。

1.4水造成的影响

铁路涵洞主要用途为排水,但设计和施工过程中考虑或处理不当也会对涵洞造成损坏,我国铁路涵洞大部分是过水涵洞,都出现水毁的现象,通常水流速度过大对涵洞的冲刷导致破损,由于入水口与涵洞地板没能很好衔接导致水流从涵洞底部渗出长时间冲刷导致空鼓,引起不均匀沉降而造成涵洞破坏其次,由于涵洞表面防水抗渗处理不当,导致涵洞表面渗漏现象普遍,对其耐久性损伤严重。

1.5结构荷载影响

铁路列车所施加的运行载荷主要作用在涵洞整体的道床以及涵洞的底部结构上,山区列车长期、多频次的运行,其所施加的载荷就会对这些承力结构造成频繁的震动以及冲击。山区列车长期的运行造成围岩软化,涵洞承载力下降,病害发展变严重等现象越来越重,同时涵洞底部基岩会出现软硬不一的情况,这就会造成涵洞底部被逐渐破坏。

2.铁路涵洞病害防治措施

2.1提高认识,加强管理措施

铁路行业首先应该足够的重视涵洞勘察、设计、施工各个环节管理加强对铁路涵洞不同工况的设计理论研究,尤其是对复杂涵洞环境的受力性状及其与土相互作用机理进行深入研究分析,加强监控,收集现场数据,逐步完善设计、施工各个薄弱环节铁路工程管理人员及技术人员要严格按照勘察、设计、施工相关规范要求工作,使涵洞设计、施工做到“有章可循,有据可依”的科学管理。

2.2加强涵洞地基的勘察以及处理

山区地基问题造成的不均匀沉降是破坏涵洞的重要原因之一,所以要加强涵洞地基的勘察以及处理。为了避免山区涵洞地基不均匀沉降造成的结构性破坏,在涵洞的设计过程中一定要加强施工区域地质以及地形的勘察,一定要加强对涵洞和路基连接位置的地基处理,特别是两种地基交界处,若是涵洞施工位置距离原始山脊比较近的时候,要通过避开或者通过变台阶的地基形势进行处理。

对于某些地质较差的情况,勘察单位要加大勘察力度,要通过认真勘察获得最真实的数据,以便为建设单位提供参考。若是地质较差的区域比较小并且比较浅的时候,可以通过局部换填的方式进行处理。若是地质较差的区域比较大并且比较深的时候,可以通过土工格网加筋的方式或者通过加固地基的方式进行处理。若是施工区域的地质情况比较复杂,则可以采取具有良好整体性的箱涵或者减小每节涵身长度的设计方式进行处理,以此来提升处理不均匀沉降的能力。

2.3涵洞裂缝渗漏治理

铁路涵洞从混凝土侵蚀情况分析,首先要提高混凝土密实度,使涵洞周围含有侵蚀介质的地下水难以渗入衬砌结构的内部,在混凝土涵身表面敷设能够防碱、酸介质的涂层,使侵蚀物不能进入混凝土内部,提高涵洞结构耐久性能。另外加强涵洞裂纹的修补,加强观测,做好记录,对发展较快的裂纹要及时整治。对于盖板跳动的问题,可在不影响行车的情况下,加工部分楔形铁块,利用列车间隔时间塞入盖板和边墙基座的离缝处,使列车通过时盖板保持稳定不跳动,然后向盖板和边墙基座间压注202LT密封砂浆,填满盖板和边墙基座间的缝隙,使基座能均匀承受盖板传递的荷载。

2.4加强涵洞养护

在涵洞投入使用之后,相关设备保养单位要加强对其管理和维护工作。具体可以定期清理洞口和涵洞里面的淤积物,确保涵洞排水畅通。对涵洞及其附属设施的整体性进行检查,以便及早发现病害,及时整治。另外要求对涵洞周边环境经常检查,是否存在人为破坏附件路基,影响受力情况。确保其在自然环境因素下不产生破坏。对下沉量较小(一般为50~以内)的涵渠,如果两端排水良好且地下水位低的矩形涵,可采取在涵渠两端修筑引排水设施,在冒浆点灌水泥浆液,在涵内底面和侧墙采用新型钢纤维混凝土封闭的办法,以减少水与基底土的接触机率,从而达到预防基底冒浆、保证地基承载力和阻止涵渠下沉的目的。

3.结语

随着我国经济的快速发展,我国的铁路建设取得了非常大的成绩。铁路涵洞是铁路建设中的重要组成部分,对于铁路的安全稳定运行具有重要影响。造成铁路涵洞破坏的因素比较多,同时不同的治理方式会涉及到技术、经济以及地域环境等多方而的制约,所以对于铁路涵洞病害的治理任务是非常艰巨的。按照铁路建设所在区域相应的特点来合理设计涵洞,对于涵洞的病害治理是非常重要的,同时要加强对涵洞的施工以及养护等方而的重视程度。铁路设计以及施工企业要不断发展自身技术能力,对具体操作进行有效指导,从而减少涵洞病害的发生。

参考文献

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