鐵路框架橋積水原因與整治方法

宋 亮

(北京京鐵清尚建筑設計院有限公司，北京 100069)

鐵路平交道口改立交工程一般采用頂進框架橋的形式。隨著頂進框架橋數量的增多和使用年份的增長，也出現了一些問題，框架橋內積水就是其中一個很重要且很棘手的問題。下穿鐵路框架橋由于處于自然地面以下，自然降雨、雨季地下水位升高、附近地表水匯流倒灌等原因造成框架橋內積水嚴重的情況經常發生。不僅阻斷了鐵路兩側的交通，對周邊居民的出行造成了嚴重的影響，框架橋交通中斷也使部分周邊居民翻越鐵路護欄穿行鐵路，人身安全沒有保障，必然給鐵路聲譽造成不良影響。并且框架橋內積水浸泡鐵路路基也給路基的安全造成隱患。基于以上原因，針對不同的情況采取不同措施有效地減少鐵路框架橋內積水，保證框架橋正常使用已成為鐵路部門急需解決的問題。本人結合實際工作對框架橋積水情況進行了詳細的調查研究，針對不同的積水原因和實際情況，分別提出框架橋積水的不同整治方法，并在實際工程進行了應用，取得了良好的效果。

1 框架橋積水情況

積水嚴重的框架橋普遍建成于20世紀90年代或更早，橋梁主體為鋼筋混凝土結構，漿砌片石擋墻或混凝土擋墻，橋內及兩側引道采用水泥路面。由于當時的設計理念、設計經驗的不足以及歷史條件、資金等的限制，這類框架橋梁對于排水設計普遍存在一定的缺陷，造成這一部分框架橋或多或少存在積水問題。通過歸納總結，框架橋的積水狀況可以分為以下三類。

第一類為框架橋內常年積水。此類情況為橋梁所在地的地下水位較高，地下水位常年位于橋梁底面以上。地下水在水壓力的作用下，從路面、擋墻的縫隙滲透到框架橋內，使得框架橋內常年積水。

第二類為框架橋內雨季積水。與常年積水橋梁不同，此類橋梁表現為只在雨季出現積水的情況，雨季過后積水現象就會消失。此種積水橋梁主要與地下水位的季節性變化有關，一到雨季降雨增多，雨水下滲補給了地下水源，使得地下水水位上升超過了框架橋底板，地下水通過引道、邊墻的縫隙滲入框架橋形成積水。等到雨季過后降雨減少，對地下水的補給不足，地下水位就會逐漸下降，當地下水位降到框架橋底面以下，橋梁內的積水就會消失。橋內積水表現出明顯的季節性(圖1)。

圖1 雨季框架橋內積水情況

第三類為框架橋只有在大雨過后才會出現橋內積水現象。此類橋的橋內積水一般與地下水水位的升降無關，表現為降雨中和降雨過后，周圍的雨水匯集都流向了地勢相對較低的框架橋內部。短時間內大雨的積水匯聚到框架橋內部，由于泄水孔阻塞或設計流量過小造成雨水無法及時排出，加上抽排不及時而形成積水。如果遇連續降雨天氣，橋下積水就會表現得特別嚴重。

2 框架橋積水原因

1)進行平改立框架橋設計時對地下水位的變化情況考慮不足。對多年的水文條件的變化，如當地的河流改道、水利設施的建設、灌溉條件與灌溉方式的變化等認識不夠，使得地下水位上升侵入框架橋造成積水。

2)進行平改立框架橋設計時對地質情況如淤泥質軟土等認識不足，橋梁引道在多年的使用中產生了不均勻沉降，從而造成局部的裂縫、破損漏水。引道伸縮縫材料經過十幾年的凍融循環老化，伸縮縫防水失效造成接縫漏水。

3)框架橋在引道設計時沒有設置防水檻、反坡或由于多年使用使得防水檻、反坡破損失去其基本的作用，使得橋梁的匯水面積增大。降水過后周圍雨水全部匯聚框架橋內部，造成積水。

4)有些框架橋雖然設有泄水口、泵站等排水設施，但由于養護管理不到位，致使排水口被淤泥雜物阻塞，不能發揮作用。泵站抽水泵抽水不及時、水泵故障等原因造成積水。

3 框架橋積水整治方法

3.1 增設鋼筋混凝土U形槽

對于橋梁所在地地下水位較高常年積水的框架橋，最好采用增加鋼筋混凝土U型槽，以封閉地下水，徹底解決反水問題。

如京滬線某立交橋，此橋為1孔4 m框架橋，凈高為3.22 m，是鄉村道路連接G104國道的重要通道。橋梁兩側引道為水泥混凝土路面，磚砌低擋墻，擋墻上自然放坡，擋墻、混凝土路面破損嚴重，擋墻部分倒塌侵入路面。橋梁地勢較低，一側引道跨越一條當地河流。此處地下水位長期較高，河流滲水到橋內，在框架橋內長期存積。

該框架橋處地勢相對平坦。考慮到與原地形的結合做如下設計:在地下水位以下部分新建鋼筋混凝土U形槽引道結構封閉地下水，在地下水以上部分采用漿砌片石護坡更好地擬合原地形，中間設置流水槽，以避免護坡上的雨水流入U形槽，同時引道的頂端設置鵝頭反坡，減少雨水從引道流入的可能。整治方案如圖2所示。

新建混凝土U形槽可以有效地封閉地下水，解決地下水和附近河流反水的問題，是行之有效的解決框架橋積水的方法。但由于新建U形槽是整體結構，在修建的過程中需要對道路進行全程斷交，且施工工期較長，對交通影響很大。對原有擋墻等設施需要全部拆除會造成一定的浪費，U形槽引道的整體投資也較高。由于存在以上缺點，對于擋墻等結構物比較高大且功能良好的框架橋，拆除工程量巨大，經濟效益不佳。

3.2 復合土工膜防水

圖2U型槽加砌石護坡標準斷面(鋼筋直徑單位:mm;其余:cm)

如京哈線某立交橋，此橋為1孔6 m框架橋，凈高4 m，重力式混凝土擋墻。橋梁積水原因主要為雨季地下水上升，地下水從擋墻和路面接縫、路面破損處、伸縮縫滲入橋內形成季節性積水。考慮到此橋的混凝土擋墻較高，擋墻完整且具有良好的隔水功能，如做整體U形槽工程量巨大，施工工期長，公路不能正常使用需要修建臨時便道。設計最后建議采用復合土工膜結構封閉地下水，即對于擋墻和路面接縫處采用新建混凝土連接凹槽，一方面連接擋墻封閉滲水，另一方面連接復合土工膜，將土工膜澆入凹槽固定，使擋墻凹槽復合土工膜形成整體，達到和整體式U形槽同樣的防水效果。復合土工膜作為一種防滲材料，具有密度較小，延伸性較強，適應變形能力高，耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好等特點。基于以上特點復合土工膜在河堤、大壩防滲得到了廣泛的應用，對于鐵路框架橋防水也有很好地利用價值和利用前景。復合土工膜防水如圖3所示。

圖3 復合土工膜結構標準斷面(單位:mm)

采用復合土工膜結構治理框架橋內積水可以很好地保留和利用原擋墻結構，避免拆除浪費。同時，土工膜結構為柔性結構可以減少剛性鋼筋混凝土結構接縫漏水的困擾且攤鋪可以分片進行，對公路正常使用的影響相對較小，也可以有效地節約投資，是框架橋積水整治的良好方法。

3.3 疏導措施

對于那些受地下水影響小，只在瞬時降雨量較大而積水的框架橋，則可以采用以疏導為主的措施，即在框架橋的最低處設置集水井，在框架橋外側空地修建蓄水池，用排水管將集水井和蓄水池相連。如果遇到降雨，框架橋內雨水就可以通過排水管將框架橋內雨水排到蓄水池內存積，避免框架橋內積水。對于蓄水池內積水要加強抽排和管道的疏通避免阻塞。此種方法投資最省，但需要加強管理保證排水管通暢和蓄水池內積水及時抽排。

4 結語

1)對于那些常年地下水位較高的地段，不論是新建和積水整治改造，推薦選用U形槽引道方案，徹底封閉地下水。

2)對于季節性積水框架橋，積水整治方案要慎重考慮多方面因素，經過經濟比較，還要考慮對交通、環境的影響綜合確定最優的治理方法。

3)要注意引道末端、引道周圍的情況，盡可能地減小框架橋的會水面積，減小橋梁積水的壓力。

4)要確保鋼筋混凝土的質量，避免不均勻沉降、溫度應力產生的裂縫等病害。盡可能地采用高效可靠的新材料、新技術，以保證行車安全、經濟效益和可靠的治理結果。

5)要加強排水設施的管理和維護，明確管理單位和管理人員，明確各自分工職責，確保排水設備和排水設施的正常和有效的運轉。

框架橋排水設施雖然是框架橋的附屬設施，但對橋梁的正常使用起著至關重要的作用，在框架橋的設計中不可忽視。框架橋內積水的原因各不相同，治理時應根據現場實際情況的不同，因地制宜找出最佳的設計方案，有效治理積水，保證框架橋的通暢。

［1］北京鐵路局豐潤工務段.2011年消除下穿立交橋積水改造工程可行性研究報告［R］.唐山:北京鐵路局豐潤工務段，2011.

［2］陳偉章.U型鋼筋混凝土結構用于高地下水位的地道橋引道工程的實踐［J］.市政技術，1991(4):8-12.

［3］顧淦臣.復合土工膜或土工膜堤壩實例述評［J］.水利規劃與設計，2001(2):27-32.

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