銅陵長江大橋公鐵共建區段排水系統問題分析及對策

吳振卿 中國鐵路上海局集團有限公司蕪湖工務段

1 概況

合福高鐵銅陵長江大橋公鐵合建段采用14-32.7 m簡支箱梁+(48+80+48)m連續梁+4×32.7 m簡支箱梁+(90+240+630+240+90)m連續鋼桁梁斜拉橋+13-32.7 m簡支箱梁，全長2 479.7 m，其中主橋為五跨連續鋼桁梁斜拉橋，長度為1 290 m。公鐵合建段上層布置為6線高速公路，位于平曲線段，自主橋往兩端引橋逐漸與下層鐵路分離；下層布置合福高鐵上下行、廬銅線，鐵路位于平面直線段，具體見圖1、圖2和圖3。

圖1 銅陵長江大橋北引橋公鐵合建段平面布置圖

圖2 銅陵長江大橋主橋鋼梁典型截面布置圖

圖3 銅陵長江大橋南引橋公鐵合建段平面布置圖

為保證公路橋面排水暢通，設計的排水系統為引橋部分由路面集中排水至公路橋梁端，采用PVC管沿橋墩進行引排，膨脹型機械錨栓連接；主橋沿邊桁上弦設置縱向水平PVC排水管，在每根豎桿處設置豎向PVC落水管，所有PVC管通過管卡與鋼梁栓連（見圖4）。

圖4 正橋鋼桁架標準段邊桁側面縱橋向泄水管布置形式

2 存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

銅陵長江公鐵大橋自2015年通車以來，大橋排水系統因長期受到日曬、風化、腐蝕等原因的影響，逐步出現了破損、掉落、堵塞，管卡銹蝕等病害，給下層合福高鐵、廬銅線的運營帶來了極大的安全隱患。主要的病害包括：

（1）鋼管卡銹蝕，如圖5-a）、b）所示。

（2）少量泄水管掉落、缺失，如圖5-c）所示。

（3）泄水管破損，如圖5-d）所示。

（4）正橋公路面側漏篦子破損，如圖5-e）所示。

圖5 排水系統病害情況

2.2 原因分析

（1）鋼質管卡銹蝕：鋼質管卡卡壁太薄，容易產生銹穿斷裂，管卡銹蝕后對泄水管表面產生腐蝕，導致泄水管出現了部分的破損，造成公路面污水外泄，影響到橋下鐵路的運營安全。

（2）鋼質管卡受力不足：鋼質管卡銹蝕后發生斷裂或者強度繡像，導致無法承載所在層間的泄水管自重，最終導致泄水管的掉落和缺失，加劇了排水系統的病害。

（3）公路面融雪鹽腐蝕：雨雪冰凍天氣為保障公路橋面不發生結冰，往往會在路面拋灑融雪鹽，融雪鹽隨融雪流經泄水管，會對泄水管產生一定的腐蝕作用。

（4）PVC產品質量問題：目前PVC管生產廠家眾多，產品質量參差不齊，PVC管的質量很大程度上依賴于原材料。如果PVC管是由回收的再生料加工而成，管材的硬度以及耐腐蝕性均有較大程度的降低。另外，如果PVC管材的壁厚較薄其強度通常也難以達到設計要求。

（5）施工原因：施工單位在安裝排水系統時，對管卡、管材不注意保護，使管材在運輸、安裝過程中即產生破損，安裝后受到腐蝕加劇了排水管、管卡、篦子的破壞。

3 整治措施

為徹底消除合建段排水系統脫落、破損等給鐵路運營帶來的安全隱患，經過方案比選，擬對原排水系統進行全部拆除，安裝耐腐蝕、強度大的管材及管卡。

3.1 主要施工工序

施工準備-封閉公路路面施工區域車道，設置鐵路防護-拆除舊排水管及管卡-安裝新排水管及不銹鋼卡件

3.2 主橋側面泄水管更換

主橋鋼桁梁段泄水管采用公稱外徑160 mm，壁厚7.5 mm膠粘劑連接型PVC-U白色泄水管。根據管卡位置，豎向泄水管長度采用4.76 m，6 m兩種形式，縱橋向水平泄水管采用3 m標準長度正橋鋼桁架豎直段由兩段6 m，一段4.76 m組成，順橋上由于泄水管與鋼材的膨脹系數相差較大，正橋縱橋向水平泄水管通長布置將導致管件及管卡處產生較大溫度應力，對管件及相關配件的受力及耐久性不利。因此每個節段順橋向每隔12 m斷開3 m。每次按一個節間2處、2根豎桿進行施工安排。主桁外側每處泄水管安拆施工步驟如下，具體見圖6。

（1）復核現場卡件間距，在項目部駐地提前將材料連接好，縱向泄水管按照兩個節段6 m進行加工后安裝，豎向泄水管按照兩個節段分別為10.76 m、6 m進行連接安裝。

（2）提前封閉施工區域橋面應急車道、第三車道，將加工好的泄水管材料由平板貨車運至橋面施工區域，由工人卸至施工區域后，拆除縱向泄水管及卡件。

（3）高處作業吊籃下放至縱向第一段處進行施工，先在橋面安排兩人將第一段舊泄水管兩端分別與兩根吊繩捆扎牢固，再將第二段舊泄水管與第一段舊泄水管的連接端頭用吊繩捆扎牢固，吊繩另一端固定于公路橋面欄桿上防止第二段舊泄水管脫落。然后由高處作業吊籃上的作業人員拆除舊卡件后將第一段舊泄水管吊至橋面上。

（4）重復以上作業方式將舊泄水管全部拆除。

（5）利用高處作業吊籃上的人進行新卡件的安裝。橋面兩人將縱向第一段新水管吊至卡件位置進行安裝。

（6）第一段與第二段的連接采用膠結材料連接，由高處作業吊籃上的作業人員完成。

（7）重復以上作業直至順橋向橫向新泄水管全部安裝完成。

（8）豎向泄水管更換前，先用Φ16 mm圓鋼制作掛鉤，掛鉤鉤長不小于水管內徑的1.5倍，掛鉤鉤桿長度不得小于單節水管管長。高處作業吊籃下放至豎向第一段（最底部）處進行施工，將掛鉤掛于水管底部孔內，并用金屬扎絲將掛鉤鉤桿與水管每隔1.5 m進行捆扎，確保掛鉤與水管形成整體。鉤桿頂部用吊繩固定于公路橋面欄桿上，防止水管脫落。然后由高處作業吊籃上的作業人員拆除舊卡件后將豎向第一段舊泄水管吊至橋面上。

（9）重復以上作業方式將豎向舊泄水管全部拆除。（10）利用高處作業吊籃上的人進行新卡件的安裝。

（11）卡件安裝完成后，橋面兩人將豎向第一段泄水管吊至卡件位置，吊機在豎向第二段卡件處上下進行移動，將卡件螺栓擰緊完成豎向第一段的安裝。以同樣作業方式完成第二段新泄水管安裝。

3.3 引橋側面泄水管更換

引橋泄水管采用公稱外徑160 mm，壁厚4.5 mm膠粘劑連接型PVC-U白色泄水管。單根泄水管標準長度設計為6 m，單根泄水管設置2個管卡進行錨固，管卡分別設置于單根泄水管長度1/4與3/4位置。引橋每處泄水管安拆施工步驟如下，具體見圖7。

（1）提前封閉施工區域橋面應急車道、第三車道，將加工好的泄水管材料由平板貨車運至橋面施工區域，由工人卸至施工區域。

（2）將載有配重的高處作業吊籃下放至橫梁位置，進行橫梁上舊卡件以及舊泄水管的拆除，復核舊泄水管長度，與設計圖紙進行比較，確定每道泄水管轉彎處的長度，并在橋下加工棚下料加工完成。

（3）依次拆除公路段與鐵路段之間豎直舊泄水管的拆除。

（4）放線鉆孔植筋進行卡件以及橫梁處不銹鋼支墩的安裝。

（5）依次從上至下完成橫梁處以及公路段與鐵路段之間豎直段泄水管的安裝。

（6）提升高處作業吊籃拆除鐵路以下舊卡件以及泄水管。

（7）放線鉆孔將卡件植筋固定，待植筋膠達到強度后安裝泄水管。

圖7 引橋每處泄水管安拆施工步驟圖

4 管理措施

4.1 材料選型

為確保改造后的排水系統的泄水管及卡件的強度和耐久性滿足要求，延長使用壽命，管材及卡件的選型應滿足設計要求，采用超厚壁管的PVC-U管材，生產管材的原料為硬聚氯乙烯（PVC-U）混配料，混配料中聚氯乙烯樹脂質量百分含量不低于85%，添加劑符合《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVCU）管材》（GB/T5836.1-2006）標準要求；管材內外壁應光滑，不允許有氣泡、裂口和明顯的痕吻、凹陷、色澤不均及分解變色線，管材兩端面切割平整并與軸線垂直；顏色為白色；長度應滿足設計要求，不允許有負偏差；管材不圓度不應大于0.024 dn，彎曲度不大于0.5%；密度1 350 kg/m3~1 550 kg/m3；維卡軟化溫度≥79℃；縱向回收率5%；二氯甲烷浸漬試驗表面劣化不少于4 L；拉伸屈服強度≥40 MPa；落錘沖擊試驗TIR≤10%。卡件采用不銹鋼材質，扭矩滿足設計要求。管材及卡件在運輸、安裝過程中應注意保護，防止出現傷損，影響后期使用。

4.2 組織協調

施工前由施工單位組織車站、監管車間、供電部門、公路管理部門等有關部門進行施工安全技術交底，并對組織分工、協調、配合等工作進行安排。

4.3 施工安全質量保證措施

（1）各項施工必須嚴格按照施工設計、規范、技術交底進行。

（2）施工現場應嚴格執行施工安全規范，包括《鐵路施工高空作業安全技術規范》《施工現場臨時用電安全技術規范》等。

（3）積極聯系交警、路政、高速公路管理公司，制定詳細的公路交通布控措施，并服從公路相關部門管理。

（4）舊管件拆除時不得向下拋扔，采取措施防止作業機工具、管件等掉落在鐵路線路上，或砸到長江航運船只。每日施工完畢，應對施工地點線路進行全面檢查后方可開通線路。

5 結束語

銅陵長江大橋公鐵合建段排水系統按照資產分割應屬于公路設備，但由于處在鐵路上方，脫落后易造成掉落在高鐵線路上，影響鐵路運營安全，因此，在前期介入及靜態驗收過程中，鐵路部門也應對此類排水系統的材質和安裝方式進行檢查，運營期要加強對排水系統進行監管，發現問題及時函告，確保鐵路運營安全。