高铁桥梁病害整治工作的研究

孙武鹏　中国铁路上海局集团有限公司工务处

上海局集团公司管内已开通运营高铁共计13条，分别为沪蓉、甬台温、金温等有砟高铁和沪宁、沪杭、京沪、合蚌、宁杭、杭甬、杭长、合福、宁安、郑徐等无砟高铁。截止2017年底上海局集团公司高铁营业里程达3519km，桥梁2094km占59.5%、隧道272km占7.7%、路基1153km占32.8%；近年来，上海局集团公司强化高铁桥梁设备状态检查，研究探索整治新技术，开展病害整治，确保了设备状态安全受控。

1 强化桥梁状态检查，掌握桥梁结构状态

1.1 坚持桥梁设备检查周期，掌握设备状态

严格按照《高速铁路桥隧建筑物修理规则（试行）》周期性检查有关要求，对特殊结构（钢桁梁、拱、斜拉桥等）、重要桥隧设备每季度检查一遍；对桥面设备每半年检查一遍；桥面以下结构、支座每年检查一遍。通过日常检查，及时发现了沪宁城际娄蕴特大桥昆山西桥段146#连续梁中墩右侧的支座盆环开裂，垫石顶灌浆层脱空等病害。

同时，坚持日常检查与重点检查相结合，针对连续梁、系杆拱桥等特殊结构桥梁重点检查支座、零号块、系杆锚头等关键部位进行重点检查，全面掌握设备状态。

1.2 树立高铁轨道与桥梁变形一体的理念，及时发现桥梁病害

树立高铁轨道与桥梁变形一体的理念，加强动态添乘及综合检测列车数据分析，对动检车出现的轨向Ⅰ级及以上偏差地段，对添乘晃车仪数据重复出现水加Ⅰ级及以上偏差地段，要进行现场检查；对轨道线形变化较大的地段，列为重点沉降监测地段。及时发现了京沪高铁等5处高铁软土地基桥墩沉降偏移变形，其中京沪高铁K1308蕴藻浜特大桥段439#～454#墩沉降偏移，最大偏移量91.8mm，最大沉降量82.8mm。

1.3 发挥科研院及高校技术优势，提高检查监控质量与水平

利用科研院所及高校的技术力量，运用先进的检测、检测手段，提高桥梁设备检查质量与水平。目前跨长江的3座大桥均配备了大桥健康监测系统,其运行状态与结构设计、施工材料和工艺、养护维修手段等密切相关，充分利用健康监测系统的技术优势，掌握设备故障诊断、预测分析和结构状态，提升大桥维护管理水平。

2 贯彻重研慎修的理念，整治高铁桥梁病害

针对高铁桥梁病害，集团公司积极开展桥梁纠偏整治，恢复高铁轨道线形；开展变形支座更换整治，恢复桥梁结构状态，做到设备状态受控。

2.1 成立组织指挥体系，明确工作职责

为推进高铁桥梁病害整治，集团公司成立桥梁纠偏整治领导小组，分管工电集团公司副总经理担任组长，小组成员由集团公司安监室、调度所、工务处、建设处等处室及合资公司相关负责人组成，领导小组下设办公室，工务处处长任办公室主任。相关合资公司成立配合小组，总经理任组长，副总经理任副组长，相关部门任组员。相关工务段成立病害整治工作监督小组，段长任组长，分管副段长任副组长，成员由相关科室负责人组成。

制定领导小组、配合小组和工作小组工作职责。其中：工务处负责组织调查分析病害产生的原因，研究病害整治技术方案，并进行桥梁病害整治方案的评审；协调施工计划提报。调度所负责根据施工单位施工天窗计划申请，及时安排并按规定发布相关调度命令。合资公司落实病害整治费用，配合制定整治方案。相关工务段负责检查和掌握桥梁设备状态，建立病害问题库；负责病害整治过程中设备安全监督。

2.2 合理分析成因，确定桥梁病害整治技术方案

2.2.1 软土地基桥墩沉降偏移变形病害整治

根据现场调查、监测数据分析以及专家研判等综合分析，大多数发生高铁沉降偏移变形是由于桥梁附近堆放大量垃圾、弃土，形成了严重超载和偏载作用，桥梁桩基发生侧向转动变形，导致高铁桥墩发生偏移和沉降。

桥墩偏移整治技术方案比选，京沪高铁K1308+750～K1309+250蕴藻浜特大桥等5处高铁桥墩，因受外部条件限制，故采用移梁纠偏方法，每孔梁设置2个临时支座，对桥梁进行限位，并对既有支座的下锚碇孔改造，梁体平移后重新对下锚碇孔灌浆锚固。沪杭高铁K19+501～K19+796松江特大桥 429#～438#墩成“S”型偏移，该段地形开阔采用旋喷桩结合应力释放纠偏可以最大程度恢复基础的原始状态，减少因偏移产生的结构应力，故采用高压旋喷桩进行纠偏，高压旋喷桩施工期间实时监测指导纠偏。

2.2.2 桥梁支座变形病害整治

连续梁中墩建设期间由于支座支承垫石养护强度未达要求的情况下拆除临时支座，支座局部受力过大从而造成支座变形。针对桥梁支座变形病害，采取设置临时支座，凿除既有支承垫石，更换新支座，重新浇筑支承垫石锚碇的整治方案。由于连续梁中墩处支座反力大，更换支座周期较长，如何确保临时支座承受运营荷载及变形是最大难点，如沪宁城际娄蕴特大桥昆山西桥段146#连续梁中墩（跨度85+135+85m）最大竖向反力达113200kN，经研究采用楔形特殊钢垫块作为临时支座。

2.3 研判安全风险，把控施工关键节点

通过邀请总公司工电部、铁科院、设计院、高等院校等单位学者专家参与高铁线桥病害整治技术方案进行研讨、论证与审查，确保设计方案技术可行。同时组织集团公司各业务处室对施工组织方案和劳动安全方案进行评审，明确施工关键节点，制定针对性安全措施，确保落实到位。

高压旋喷桩施工关键是加强变形监测和轨道线形检查，严格控制纠偏速率和纠偏量。施工前进行工艺性试桩，结合工艺性试桩合理确定抗力旋喷桩和推力旋喷桩相应注浆参数，并根据变形监测情况及纠偏效果适时优化调整。高压旋喷桩施工期间限速120km/h。

移梁纠偏施工采用多点位移控制系统对箱梁进行顶升和平移方法施工关键是同一个桥墩墩顶的四个支座应同步顶升或平移，同一孔箱梁两端不能同步顶升或平移。最后一次移梁到位后，进行测量确认纠偏量，最后进行相应区段轨道线形精调。移梁纠偏施工期间限速80km/h。

桥梁支座变形整治的关键是严格控制临时支座的制作质量，确保临时支座整体承载力和性能满足设计要求。连续梁中墩临时支座采用楔形临时支座，在使用前必须进行重要受力装置加载和持载试验。支座整治施工期间限速80km/h。

2.4 实施同步监测，确保施工过程安全可控

高压旋喷桩施工全过程贯彻“监测指导施工”的原则，施工期间施工单位同步对桩基承台、桥墩变形进行监测测量，同时设置测斜管、孔隙水压力计，监测不同深度土体位移及孔隙水压力，分析施工区域土体应力应变关系，指导现场施工。

桥梁支座变形整治施工期间，通过实时监测梁体内应力及临时支座反力变化来确定临时支座是否全部受力。支座更换完毕并完成受力体系转换后，进行轨道线形测量确认，相应区段轨道线形精调。

2.5 联合开展科技攻关，为桥梁病害整治提供技术支撑

软土地基桥墩纠偏整治，联合西南交通大学、铁四院等单位开展“软土地区高速铁路路基及桥墩纠偏技术研究”课题攻关，通过分析现场实测数据及数值模拟等科技研究得到利用高压旋喷桩进行桥墩纠偏的最佳注浆深度、注浆位置与纠偏成效的关系，为桥梁病害整治提供技术支撑。

3 探索设备变化规律，确保高铁桥梁设备状态可控

3.1 强化高铁周边环境巡查，消除桥梁设备安全隐患

随着社会经济的发展，铁路周边环境对桥隧设备安全的影响日益突出，如开挖、堆载、抽取地下水等。各设备管理单位按检查周期采取了添乘巡查与地面巡查和重点巡查相结合的方法，使周边环境巡查监控全覆盖，对于危及行车安全的行为，立即采取果断措施确保行车安全；建立周边环境问题的台帐制度和处理制度，及时采取现场制止和向地方发函汇报的方式，消除安全隐患。

3.2 加强新线建设提前介入，控制桥梁设备质量源头

按照总公司“关口前移、把住源头、过程控制、卡控关键”的工作要求，从源头控制施工质量，落实“介入越深、得益越大”的思想，高度重视新线建设提前介入工作。实行问题库管理制度、严重问题书面报告制度、重大技术方案专家论证制度，确保设备质量可控。

3.3 加强高铁桥梁队伍建设，提升高铁桥梁养修水平

桥梁检查人员素质不高，在验收检查中未能及时发现桥梁病害，及时掌握桥梁设备状态。因此，通过积极开展培训工作，学习高铁桥梁专业新技术,提高职工队伍岗位业务素质，整体提升高铁桥梁检查及养修管理水平。

4 结束语

近年来软土地区的高铁桥墩受附近堆放大量垃圾、弃土等偏载影响，桥梁桩基发生扰曲变形，产生了桥墩沉降偏移变形病害；高铁连续梁中墩由于支座支承垫石强度不足，产生支座盆环开裂病害。通过研究移梁抬升纠偏、高压旋喷桩纠偏及楔形特殊钢垫块等病害整治新技术，及时消除了高铁运营安全隐患，为高铁桥梁病害整治积累资料和经验。

[1]庄军生.桥梁支座（第三版）[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2]中国铁路总公司.高速铁路工务安全规则（试行）[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[3]中华人民共和国铁道部.高速铁路桥隧建筑物修理规则（试行）[S].北京：中国铁道出版社，2011.

[4]中华人民共和国铁道部.高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）[S].北京：中国铁道出版社，2012.