王立波

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

針對鐵路小橋涵設(shè)計(jì)質(zhì)量通病進(jìn)行了深入探析。鐵路小橋涵的概述，包括其定義、功能和重要性。分析鐵路小橋涵設(shè)計(jì)質(zhì)量通病的六個方面，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、地質(zhì)條件考慮不足、施工可行性考慮不足等。針對每個問題，提出了相應(yīng)的處理措施，以提高鐵路小橋涵的設(shè)計(jì)質(zhì)量和抗災(zāi)能力。強(qiáng)調(diào)了持續(xù)監(jiān)測和維護(hù)工作的重要性，以確保鐵路橋涵在運(yùn)營期間的穩(wěn)定性和安全性。

1 鐵路小橋涵概述

鐵路小橋涵是鐵路交通系統(tǒng)中重要的橋梁和涵洞結(jié)構(gòu)，用于解決鐵路線路穿越河流、溝渠、道路等障礙物的問題。其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到鐵路線路的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

①設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。鐵路小橋涵的設(shè)計(jì)必須符合國家和行業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定了設(shè)計(jì)荷載、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗震設(shè)計(jì)等方面的要求，確保小橋涵能夠承受列車荷載和外界環(huán)境的影響。②荷載要求。鐵路小橋涵需要能夠承載列車運(yùn)行時產(chǎn)生的靜態(tài)和動態(tài)荷載，包括自重、永久荷載、活載和附加荷載等。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體的鐵路線路特點(diǎn)和列車類型，合理確定荷載標(biāo)準(zhǔn)。③結(jié)構(gòu)形式選擇。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員需要選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，如剛構(gòu)橋、活動承臺橋、梁式涵洞等。結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)考慮跨度、荷載、地質(zhì)條件、施工難度等因素。④地質(zhì)條件。地質(zhì)條件是鐵路小橋涵設(shè)計(jì)中必須考慮的重要因素。在設(shè)計(jì)前，必須進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，了解地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水位、地基土質(zhì)等情況。這些地質(zhì)信息對小橋涵的設(shè)計(jì)和施工具有重要影響。⑤施工工藝。鐵路小橋涵的施工工藝也是設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要影響因素。施工時需要考慮工藝順序、材料選擇、施工設(shè)備等方面的因素。

2 鐵路小橋涵設(shè)計(jì)質(zhì)量通病分析

2.1 涵洞質(zhì)量及病害

①涵洞淤堵。涵洞淤堵是指在鐵路小橋涵設(shè)計(jì)中，由于涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者維護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致涵洞內(nèi)的水流受阻，引起淤積現(xiàn)象。這可能是由于涵洞進(jìn)口和出口未能合理設(shè)計(jì)，通道不暢或者清淤不及時等原因?qū)е碌?。涵洞淤堵會?dǎo)致鐵路線路的排水不暢，增加洪水侵襲的風(fēng)險，并可能對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。②地基處理不足，導(dǎo)致涵洞不均勻沉降拉裂。在鐵路小橋涵設(shè)計(jì)中，地基處理是非常關(guān)鍵的一環(huán)。如果地基處理不足，可能導(dǎo)致涵洞的地基不夠穩(wěn)固，承載能力不足，從而引起涵洞的不均勻沉降和拉裂。這可能是由于地基處理過程中的施工不規(guī)范、土質(zhì)條件不良或者地基改良工作不徹底等原因造成的。地基不均勻沉降和拉裂會對涵洞的結(jié)構(gòu)完整性造成威脅，增加維護(hù)和修復(fù)的成本，也可能對列車行駛安全產(chǎn)生潛在風(fēng)險。③沉降縫防水層漏水。沉降縫是為了補(bǔ)償涵洞沉降而設(shè)置的縫隙，用于吸收涵洞結(jié)構(gòu)的沉降變形。然而，如果沉降縫的防水層存在問題，如防水層材料選擇不當(dāng)、施工質(zhì)量不合格或者維護(hù)不及時等，就可能導(dǎo)致沉降縫防水層漏水。漏水問題可能會引起涵洞周圍土壤的沖刷和侵蝕，進(jìn)一步加劇涵洞的沉降和破壞，甚至對鐵路線路的穩(wěn)定性和安全性造成威脅。④出現(xiàn)跳車。在鐵路小橋涵設(shè)計(jì)中，過渡段是連接路基和涵洞的部分，起到平穩(wěn)過渡的作用。然而如果過渡段填料不嚴(yán)格，比如填料的質(zhì)量不均勻、壓實(shí)度不足或者填筑不規(guī)范等，就可能導(dǎo)致路基與涵洞之間產(chǎn)生臺階狀的不平整面，從而引發(fā)列車行駛過程中的跳車事故。

2.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足

①材料強(qiáng)度不足。涵洞的結(jié)構(gòu)材料，如混凝土、鋼材等，如果其強(qiáng)度不足以承受設(shè)計(jì)荷載和外部力的作用，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不足。這可能是由于材料選擇不當(dāng)、材料質(zhì)量不合格或者施工過程中的錯誤操作等原因造成的。②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。涵洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際荷載條件和地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算和設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)過程中存在誤差、缺陷或者設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足。例如，設(shè)計(jì)時未考慮到充分的安全系數(shù)、計(jì)算假設(shè)不準(zhǔn)確或者忽略了某些重要因素等。③施工質(zhì)量不良。涵洞的施工過程中如果存在質(zhì)量問題，如施工工藝不規(guī)范、施工質(zhì)量控制不到位或者施工操作不符合設(shè)計(jì)要求，就可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足。施工質(zhì)量不良可能涉及到混凝土澆筑、鋼筋綁扎、焊接工藝等多個方面。④維護(hù)不及時。涵洞的結(jié)構(gòu)需要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時修復(fù)損壞部分，以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。如果維護(hù)不及時或者維護(hù)質(zhì)量不過關(guān)，涵洞的結(jié)構(gòu)可能會因?yàn)楦g、疲勞、裂縫等問題逐漸變?nèi)?，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足。

2.3 地質(zhì)條件考慮不足

①地質(zhì)勘察不充分。地質(zhì)勘察是確定地質(zhì)條件的關(guān)鍵步驟。如果地質(zhì)勘察工作不充分或者勘察數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)過程中就會存在地質(zhì)條件的考慮不足。如未能獲得地質(zhì)剖面、土質(zhì)分類和地下水位等必要的信息，導(dǎo)致設(shè)計(jì)時對地質(zhì)條件的認(rèn)識不全面或者錯誤。②地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險未評估。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估是判斷地質(zhì)條件對涵洞安全的重要依據(jù)。如果在設(shè)計(jì)中未進(jìn)行全面的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估，就無法準(zhǔn)確評估涵洞在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時的穩(wěn)定性和安全性。如未考慮到地震、地滑、巖溶、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的影響，使得涵洞設(shè)計(jì)無法滿足相關(guān)的安全要求。③土層特性未考慮。地質(zhì)條件的不足還表現(xiàn)為未充分考慮土層特性。不同的土層具有不同的力學(xué)性質(zhì)和承載能力，對涵洞結(jié)構(gòu)的影響也不同。如果在設(shè)計(jì)過程中未考慮土層的特性，如土質(zhì)的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性等，就無法準(zhǔn)確評估涵洞的穩(wěn)定性和承載能力。④地下水處理不當(dāng)。地下水是地質(zhì)條件中的重要因素之一。如果地下水處理不當(dāng)，例如未進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐潘O(shè)計(jì)、抗?jié)B處理或者未考慮地下水位的波動等，就可能導(dǎo)致涵洞周圍土層的軟化、沉降以及涵洞結(jié)構(gòu)的損壞。

2.4 施工可行性考慮不足

①施工工藝不合理。設(shè)計(jì)過程中未充分考慮到實(shí)際施工工藝的要求和限制。如未考慮到現(xiàn)場的空間限制、交通通行的影響以及施工設(shè)備和機(jī)械的可行性等因素，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案在實(shí)際施工中難以執(zhí)行或存在困難。②材料供應(yīng)問題。設(shè)計(jì)未考慮到材料供應(yīng)的可行性，如運(yùn)輸、儲存和供應(yīng)等方面的因素。這可能導(dǎo)致在實(shí)際施工中材料供應(yīng)不及時、不穩(wěn)定或者無法滿足施工進(jìn)度和質(zhì)量要求。③施工條件限制未考慮。設(shè)計(jì)過程中未充分考慮到現(xiàn)場的施工條件限制，如地形地貌、地質(zhì)條件、氣候環(huán)境等。這可能導(dǎo)致施工過程中的困難和風(fēng)險增加，例如在復(fù)雜地質(zhì)條件下的基坑開挖、在惡劣氣候條件下的混凝土澆筑等。④施工時間和成本未合理評估。設(shè)計(jì)中未對施工時間和成本進(jìn)行充分評估，導(dǎo)致實(shí)際施工中的時間延誤和成本超支。這可能是由于未考慮到施工過程中的不可預(yù)見因素、工期安排的合理性或者未進(jìn)行全面的施工風(fēng)險評估等原因造成的。

2.5 維護(hù)保養(yǎng)考慮不足

設(shè)計(jì)階段忽視維護(hù)保養(yǎng)的需求是設(shè)計(jì)質(zhì)量問題的一個常見表現(xiàn)。小橋涵需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以確保其結(jié)構(gòu)和功能的長期可靠性。但是設(shè)計(jì)人員可能未能充分考慮維護(hù)保養(yǎng)的需求，導(dǎo)致小橋涵在使用過程中難以進(jìn)行有效的維護(hù)，可能引發(fā)結(jié)構(gòu)老化、損壞或功能障礙。

3 鐵路小橋涵設(shè)計(jì)質(zhì)量通病處理措施

3.1 涵洞質(zhì)量及病害處理措施

①涵洞淤堵處理。及時清理和疏通涵洞內(nèi)的淤堵物，可以采取機(jī)械清淤、高壓水沖洗等方式，保持涵洞內(nèi)水流的暢通，防止涵洞因淤堵導(dǎo)致的積水和水壓問題。②地基處理加強(qiáng)。通過采取加固地基的措施，如灌漿、加固地基土層、加設(shè)地基排水系統(tǒng)等，提高涵洞地基的承載能力和穩(wěn)定性，防止涵洞因地基處理不足而發(fā)生不均勻沉降和拉裂問題。③沉降縫防水層修復(fù)。對于沉降縫防水層漏水問題，需要進(jìn)行修復(fù)和加固。可以采用修復(fù)防水層、更換防水材料、加固鋼筋等措施，確保沉降縫防水層的完整性和防水效果。④跳車問題處理。解決因過渡段填料不嚴(yán)格導(dǎo)致的跳車問題，需要進(jìn)行填料的重新調(diào)整和修復(fù)工作。通過加固填料、提高填筑質(zhì)量、保證過渡段的平整度和坡度等，消除路基與涵洞之間的臺階，確保列車平穩(wěn)通過。

3.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的處理措施

①充分結(jié)構(gòu)分析和評估。設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行充分的結(jié)構(gòu)分析和評估，準(zhǔn)確估計(jì)結(jié)構(gòu)受力情況，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。通過使用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法和工具，設(shè)計(jì)人員可以評估結(jié)構(gòu)的承載能力，并根據(jù)需要進(jìn)行合理調(diào)整。②合理選擇結(jié)構(gòu)形式和材料。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式和材料。結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)考慮荷載特點(diǎn)、地質(zhì)條件等因素，而材料的選擇應(yīng)基于強(qiáng)度、耐久性和可行性等方面的考慮。③抗震設(shè)計(jì)。在地震區(qū)域，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)地震特點(diǎn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，合理選擇抗震設(shè)計(jì)參數(shù)和方法。通過考慮地震荷載和結(jié)構(gòu)抗震能力的匹配，可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，減輕地震對結(jié)構(gòu)的破壞。

3.3 地質(zhì)條件考慮不足的處理措施

①進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作。設(shè)計(jì)人員應(yīng)組織詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作，包括地層結(jié)構(gòu)、地下水位、地基穩(wěn)定性等方面的調(diào)查。通過采集地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，可以更好地了解地質(zhì)條件，并為設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。②與地質(zhì)勘察團(tuán)隊(duì)密切合作。設(shè)計(jì)人員應(yīng)與地質(zhì)勘察團(tuán)隊(duì)密切合作，充分溝通和交流。設(shè)計(jì)人員應(yīng)向勘察團(tuán)隊(duì)提供設(shè)計(jì)需求，確?？辈旃ぷ髂軌蜥槍υO(shè)計(jì)需要進(jìn)行，而勘察團(tuán)隊(duì)則應(yīng)將勘察結(jié)果準(zhǔn)確傳達(dá)給設(shè)計(jì)人員，包括地質(zhì)條件的特點(diǎn)、潛在問題等信息。③合理選擇結(jié)構(gòu)形式和地質(zhì)處理措施。根據(jù)地質(zhì)條件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式和采取相應(yīng)的地質(zhì)處理措施。如在軟弱地基條件下，可以采取加固措施，如地基加固、使用灌注樁等，以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。針對特殊地質(zhì)條件，還可以采用特殊的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)措施，如擋土墻、防護(hù)板等，來應(yīng)對地質(zhì)問題。④進(jìn)行必要的數(shù)值分析和模擬研究。設(shè)計(jì)人員可以利用數(shù)值分析和模擬研究工具，對地質(zhì)條件進(jìn)行進(jìn)一步的分析和評估。通過模擬不同地質(zhì)條件下的荷載和力學(xué)響應(yīng)，可以更好地理解結(jié)構(gòu)與地質(zhì)之間的相互作用，并預(yù)測潛在的問題和風(fēng)險。

3.4 施工可行性考慮不足的處理措施

①施工方法和工序。設(shè)計(jì)人員應(yīng)與施工單位密切合作，充分了解施工方法和工序，并考慮這些因素對設(shè)計(jì)的影響。如結(jié)構(gòu)形式、模板支撐、混凝土澆筑、設(shè)備進(jìn)出等方面的施工可行性都需要被充分考慮和納入設(shè)計(jì)中。②施工材料和設(shè)備。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解施工階段需要使用的材料和設(shè)備，并將其納入設(shè)計(jì)中。合理選擇施工材料和設(shè)備，確保其質(zhì)量和適用性，以滿足施工的可行性和質(zhì)量要求。

③施工空間和交通保障。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮施工空間的限制和要求，包括施工設(shè)備進(jìn)出的通道、材料堆放區(qū)域等。還需考慮施工期間對現(xiàn)有鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊?，確保施工過程中的交通保障措施。④安全施工。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮施工過程中的安全因素，包括施工人員的安全、材料和設(shè)備的安全使用等。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮施工過程中的安全措施和防護(hù)措施，以確保施工的可行性和安全性。

3.5 維護(hù)保養(yǎng)考慮不足的處理措施

①制定維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)階段制定維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，明確維護(hù)保養(yǎng)的周期和內(nèi)容。這包括定期巡查、維護(hù)和保養(yǎng)的具體工作內(nèi)容、使用的材料和設(shè)備等。通過制定維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，可以確保結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期間得到及時的維護(hù)和保養(yǎng)，延長其使用壽命。②考慮易損部位和潛在問題。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對鐵路小橋涵的易損部位和潛在問題進(jìn)行充分的考慮。這包括結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位、耐久性差的材料、易受腐蝕和磨損的部位等。針對這些部位，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如增加涂層厚度、加強(qiáng)防水層、使用耐腐蝕材料等，以延緩損壞和減少維修頻率。③建立健全的維護(hù)管理體系。設(shè)計(jì)人員應(yīng)建立健全的維護(hù)管理體系，包括建立維護(hù)檔案、定期維護(hù)記錄和維護(hù)管理責(zé)任制等。通過建立維護(hù)管理體系，可以實(shí)現(xiàn)對維護(hù)工作的全面管理和監(jiān)督，確保維護(hù)工作的及時性和有效性。④定期檢測和評估。設(shè)計(jì)人員應(yīng)建立定期檢測和評估的機(jī)制，對鐵路小橋涵的結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行定期監(jiān)測和評估。通過使用現(xiàn)代化的檢測技術(shù)和工具，如無損檢測技術(shù)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測傳感器等，可以及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷和變形，并進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)和修復(fù)。通過以上處理措施，設(shè)計(jì)人員能夠充分考慮維護(hù)保養(yǎng)的重要性，并制定相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，加強(qiáng)對易損部位和潛在問題的關(guān)注，建立健全的維護(hù)管理體系，并定期檢測和評估結(jié)構(gòu)的狀況。

4 結(jié)束語

鐵路小橋涵設(shè)計(jì)質(zhì)量通病的分析和處理對于確保鐵路交通的安全運(yùn)行具有重要意義。上述對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、地質(zhì)條件考慮不足、施工可行性考慮不足等六個方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并提出了相應(yīng)的處理措施合理的設(shè)計(jì)和施工，加強(qiáng)維護(hù)和保養(yǎng)工作，可以提高鐵路小橋涵的設(shè)計(jì)質(zhì)量和抗災(zāi)能力，其在運(yùn)營期間的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計(jì)人員和工程師在實(shí)踐中應(yīng)深入理解和應(yīng)用這些處理措施，不斷提升設(shè)計(jì)水平，為鐵路交通的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。