探究铁路桥梁病害在寒冷地区产生原因及治理措施

石朝俊+党永峰+王玉龙

摘 要： 众所周知，高速铁路的发展对于提升我国经济发展速度有着极为重要的推动作用，因此，为了确保铁路通行的安全性，必须对铁路桥梁病害产生的原因加以分析，从而总结出有针对性的治理措施就显得尤为重要。其中，由于北方冬季比较寒冷，对铁路桥梁有着程度较大的危害性。鉴于此，本文首先以阐述寒冷地区铁路桥梁病害的种类为切入点，对铁路桥梁病害的形成原因进行分析，从而总结出寒冷地区铁路桥梁病害的整治措施，以供相关专业人士借鉴与分析。

关键词： 铁路桥梁；病害；寒冷地区；治理

我国北方在较长一段时间内会比较寒冷，并且具有较大的冻土面积，从而导致土质结构存在较强的不稳定性，而且地下水资源较为充沛，进而在一定程度上增加了桥梁病害发生的几率。与此同时，有着经济大动脉之称的铁路不仅负责货物的运输，而且需要承担人们日常出行的需求，并且随着铁路运行速度的不断提升，极大的增加寒冷地区铁路桥梁病害发生的概率，威胁该区域的铁路运营安全。因此，对寒冷地区铁路桥梁所出现的病害情况进行分析，从而制定有针对性的维护措施，进而保证铁路桥梁的运营安全。

一、寒冷地区铁路桥梁病害的种类

1、基础不均匀冻起

基础不均匀冻起通常会发生在含水量较大的黏性土或是退化后多年冻土中，以每年十月份土壤开始冻结时开始，而且这种冻起随着气温的降低呈不断增长的趋势，以十一月中旬和十二月中旬这一个月时间内的发展最为迅速。随着冻起的高度的增加，对行车的安全造成非常大的影响。

2、墩台不均匀沉陷

墩台不均匀沉陷所发生的位置也与基础不均匀冻起的土质情况一样，通常会在春季土壤开始融化时开始，土壤融化会导致大小不一的沉陷发生，这样处于墩台位置的土壤开始融化时，墩台则会随着外界气温的升高而发生下沉，由于各墩台所处的土壤结构不一样，所以各点的下沉量也是不同的。铁路桥梁的墩台每年在入冬时开始冻起，然后在春季融化后开始下沉，这样长期的往复循环，加快了冻害的发展，使墩台横、纵面产生不同程度的倾斜，从而导致线路不平，钢轨呈现起伏扭转的状态，影响铁路运营的安全。

3、墩台松动断裂，混凝土严重腐蚀

当墩台修建在季节冻层最大冻深或是多年冻土上限以上时，通常会导致墩台的基础出现冻裂的情况，而在冻裂处则会有水浸入或是结冰的情况发生，从而使墩台的混凝土受到严重的腐蚀，呈现破损的情况。因此在冻胀力交替作用下，墩台基顶处、墩台与托盘处、托盘与顶帽处、顶帽与垫石处开裂折断。

4、墩台摇晃，梁缝顶死

在基底冻胀力的反复作用下，墩台基础不稳，横向刚度减弱，沿底面滑动，高速列车的冲击力、台后冻胀土压力作用，挤推墩、台向桥跨方向滑移，造成桥台胸墙与梁端、梁端与梁端间顶死，俗称“瞎缝”，在列车荷载的剧烈震动下，墩台不断摇晃。

5、墩身大面积冻裂

墩台在长期冻胀力的交替作用下，墩台与墩身之间产生移位的现象，这样就会导致与基础的接缝处有裂纹的产生，严重的则会出现错台、断裂的情况。这种由于冻害所产生的裂缝有发生在表面的，也有深入墩台内部的，其中以纵向贯穿性裂纹对墩台身所造成的危害性最大。

6、墩台身倾斜，桥面线路超限

其些墩台基础处地下水较多，这样当基础埋深不足时，在基础的反复冻融循环交替过程中，则会导致墩台身发生倾斜，从而使桥面上的钢轨处于不均匀的凸起和凹陷状态，使线路高低不平，使火车在运行时的安全无法保障。

二、铁路桥梁病害的形成原因

1、桥梁基础类型设计不合理

通常在进行铁路桥梁基础设计时，都是采取明挖扩大式基础，同时以浆砌石或低强度等级混凝土基础为其结构形式，这就为冻害的发生埋下了隐患。

2、桥梁基础埋置深度不足

桥梁基础修建在多年冻土上限或季节冻土的最大冻深处的土层以上，这些土层经过施工扰动后，其承载力要比天然情况下降很多。随季节气温变化而墩台基础发生冻起或下沉，经过几个冻融循环后，冻害问题暴露出来。

3、桥梁基础施工方法不当

桥梁工程一般都选在夏季施工，此时基坑敞开、冻土受太阳暴晒，灌注混凝土硬化时又释放出大量水化热，人为地破坏了桥位处的天然植被条件，桥梁基础的热传导比较大，从而增加了地场的热扰动，破坏了冻土的天然稳定状态，使多年冻土上限慢慢地退化而下沉。多年运营后，冻土热融退化，地基出现下沉，待冻土人为上限稳定后，在上限范围的基础土层，受季节影响，随着气温变化而出现了入冬冻起、明春融化下沉的循环过程。

三、寒冷地区铁路桥梁病害的整治措施

1、设置隔水隔温层

在墩台基础四周包裹2层20mm厚PE防水板，再铺设炉灰渣覆盖保温的措施，铺设黏砂土作为隔水层。由于炉灰渣的导热系数小，经过筛选的炉渣，孔隙率大，本身并不冻胀，有效地解决了冻害。

2、改变基础结构形式

为减少桥梁基础结构的侧面积，以达到减少或削弱严寒地区冻土对基础的冻胀力，根据冻土地基切向冻胀力检算，通过适当加大墩台基础的截面積来增加墩台结构的实体质量，把桥梁基础由台阶式改为圆锥形式，可以获得增大抗冻胀力的效果。

3、采用物理化学综合整治措施

为预防基础冻胀，减少冻土对基础的挤压力或直接防止土体的冻胀，采取在桥梁基础四周表面涂刷厚沥青漆或黄油的办法来处理冻土范围内的基础，改变了土体与桥梁基础接触面的性质，并在回填土壤中掺加适量的食盐，使土壤改变为盐渍土，以加大土中水盐溶液的含量而降低土的冻胀温度。

4、采用钻孔桩基础

这种方法可以将桩底深入到多年冻土下限以下，这样冻土的消融循环则不会对桩基产生什么影响，减少了冻害发生的隐患，对防治冻害的发生起到了非常重要的作用。

5、换填非冻胀土

选用优良的非冻胀材料砂夹卵石换填到最大冻结线以下150cm，这样在桥梁冻结深度范围内换填非冻胀砂夹碎石来代替冻胀土，从而减少了基底冻土对基础的冻胀作用。这种办法简单可行，整治效果明显。

四、结语

随着国家对铁路调速频率的加快，现有桥梁铁路难以满足实际运行的要求，尤其是地处寒冷区域的铁路桥梁。与此同时，由于寒冷地区土壤冻融的特殊性，导致铁路桥梁病害严重，所以加强该地区内的铁路桥梁日常维护工作的力度，彻底根治铁路桥梁病害，对于保证铁路运营的安全具有十分重要的意义。

参考文献

[1]姜晓伟.桥梁病害原因及预防[J].科技资讯.2012（27）.

[2]吴聪辉.桥梁病害现状与改建施工注意事项探讨[J].广东建材.2012（10）.endprint