倪晓颖
大秦铁路股份有限公司大同工务段，037005，
摘要：随着铁路运输运量的日益增加和设备使用时间的增长，桥隧建筑物混凝土结构缺陷日益明显，原有常规维修方法不能满足正常维修的要求，采用无损探伤检测技术并采用新型材料和施工工艺，能达到既不影响铁路重载高速线路列车的运行，又保证高质量的完成桥隧建筑物混凝土缺陷修复。
关键字：桥隧设备 混凝土 无损探伤 新型材料 病害整治
随着国民经济飞速发展，重载高速已成为铁路运输的核心标志，但由此产生的设备维护与运输运量的矛盾日见突出。铁路桥隧建筑物中混凝土结构病害是经常发生的病害之一。原有常规的混凝土病害维护检修方法，往往不能得到精确数据，无法满足运量的要求，整修后也达不到满意的质量。因此科学地规划设计一套铁路桥隧建筑物混凝土缺陷快速诊断和整修方案，对保证铁路桥隧建筑物砼体设备安全运行有着积极的作用。
1 设备病害现状
我段管内共计桥梁622座、隧道11座、涵洞989座，由于建设年代久、设计荷载标准低、运量逐年增长等因素致使设备日渐出现劣化趋势，主要劣化项目有桥面劣化、混凝土劣化、支座劣化、桥渡劣化、墩台和基础病害及涵渠劣化，劣化座数分别为桥梁122座、隧道5座、涵洞4座，其中混凝土结构劣化41座，占31%，主要是混凝土结构裂缝、混凝土劣化、梁体损伤、钢筋锈蚀、横隔板断裂、衬砌裂损、涵身开裂等病害。原有桥隧、涵洞砼体结构设计技术等级普遍低于现有重载高速运量要求指标。
2 快速诊断整修指导思想
快速准确诊断桥隧、涵洞砼体缺陷，是保证基本不影响线路运行的状态下，高效快速整治病害的基础。目前，国内铁路对砼体设备的维护保养及病害诊断，大多处在经验推断和直观目测，国外对混凝土缺陷检测技术已基本定型。采用先进的混凝土无损检测技术，可以使桥隧、涵洞砼体缺陷检测量化和标准化，为桥隧、涵洞砼体缺陷日常维护提供科学的依据。同时采用新型材料和施工工艺，达到既不影响铁路重载高速的运行，又保证高质量地完成桥隧、涵洞砼体缺陷修复尤为重要。
3 混凝土无损探伤检测技术
混凝土无损探伤检测技术，是采用SIR\MALA\RIS系列混凝土探伤仪，对混凝土砼体缺陷得出精确的数据，检测范围涵盖混凝土结构裂纹宽度和深度的检测、混凝土强度的检测、混凝土中钢筋的检测、钢筋锈蚀度的检测及混凝土内部空洞的检测等。
4 铁路桥隧建筑物砼体快速病害整治主要新材料性能
4.1 TL-2000双组分注浆防水补强剂
用途：涵洞砼板端头、砼板之间和裂缝之间、隧道渗漏注浆防水补强。
特点：⑴与旧混凝土有极强的粘接力；
⑵可根据施工方案，调节凝固时间达到速凝早强；
⑶耐热、耐寒性能优良；
⑷防腐抗渗性能优良；
⑸产品固化后无收缩；
⑹有良好的抗冲击强度。
4.2 CF-2000水泥基渗透结晶型防水剂
用途：桥梁、隧道、涵洞砼体及混凝土表层防渗施工。
特点：
⑴材料在水作用后，活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透，开成不溶于水的结晶体，填塞毛细孔道，使混凝土致密防水；
⑵结晶体可渗透混凝土最深可达30mm，可做到整体防水；
⑶耐高、低温、抗冻融，循环可达350-400次；
⑷有自我修复能力，小于0.1-1mm的裂缝可自我修复。
4.3 CF-2000混凝土结构补强剂
用途：砼裂缝封堵和埋置固定注浆嘴。
特点：⑴与混凝土结构粘接力强；
⑵抗渗防腐性能好；
⑶快速封堵，带水带湿施工。
4.4 碳纤维布
用途：砼体、梁体结构剪应力的增强、桥墩防腐处理。
特点：
⑴自重轻，厚度小，加固后基本不增加基体厚度及重量；
⑵良好的柔韧性，耐化学腐蚀，适于各种恶劣环境；
⑶施工便捷，施工周期短，无公害，符合绿色环保要求。
5 病害单项整治基本工艺流程
针对桥隧、涵洞混凝土砼体的结构类型、病害种类和严重程度不同，分别采用不同的材料和施工方法进行整治。下面举例说明。
5.1 隧道堵漏补强工艺
采用TL-2000双组分注浆防水补强剂，在天窗点内以机械打孔预埋专用注浆嘴后，在列车正常运行期间，在避车洞中进行内衬式的防水注浆，调节注浆压力以致防水浆液遇水膨胀，在隧道衬壁内形成一个完整的防水层，达到修复隧道漏水问题。该工艺优点如下：可以充分利用天窗点，短暂时间做好必要部位的施工后，绝大部分施工操作无需专门要点，极大地提高拱顶施工劳效；施工后的拱璧无任何附加物，有效减少后期维护检修成本。
施工工艺流程：混凝土无损探伤仪检测渗漏部位→在确定后渗漏点打孔→预埋专用注浆嘴→TL-2000双组分注浆→根据渗漏面积大小调节注浆压力，达到修复渗漏目的。
5.2 地下水位偏高，冬季结冰膨胀导致轨道变形病害整治工艺
形成此类现象的病害一般多发生在桥涵附近或通道处，是因为地表水系冬季结冰膨胀使道床抬高，致使轨道变形。采用TL-2000双组分注浆防水补强剂同样能解决这一病害，不同是处理此类病害无需破坏现有混凝土设施和道路路面，只需要雷达探水仪检测膨胀水源深度，然后制作相同深度专用注浆嘴。根据TL-2000双组分注浆防水补强剂的特性，只要有水通过的地方，封堵浆液就能达到封堵，控制地下水源在当地极端低温冻土层以下流动，就能防止因冻土层膨胀发生的轨道变形病害的发生。
施工工艺流程：雷达探水仪检测水源深度和宽度→在水源上方打深度达到当地冻土层的孔→预埋专用注浆嘴→TL-2000双组分注浆→根据渗漏面积大小调节注浆压力，达到道床或涵体下部无水源流动的目的。
5.3 板式涵洞病害整治工艺
板式涵洞的混凝土结构病害，在涵洞砼体病害上有着一定的代表性，病害着重体现为盖板防水失效、单板裂纹较多、板内钢筋锈蚀严重。盖板距离轨道较近造成盖板震动挠度严重超标，也使整治操作具有一定难度。为解决这一问题，开发了专用于铁路砼体补修的CF-2000混凝土结构补强剂，并对大秦线120号涵洞（69k+929m）进行了整治，采用刚、柔、表三层处理的新工艺，基本解决了此类盖板涵的病害发生，经多年验证，整治效果达到设计要求。
具体施工工艺如下：
⑴涵板防水层的修复。将水泥基渗透结晶型防水剂用高压泵枪由轨道表面喷射，穿越路基石块均匀渗透涵板表面，利用水泥基渗透结晶型防水剂的自修复功能修复涵板防水性能达到S20。
⑵板间缝隙遇水微膨胀橡胶胶泥，加TL-2000双组分注浆防水补强剂，进行注浆处理。采用CF-2000混凝土结构补强剂，补强因过度疲劳引起的砼体结构损伤，使修补部位在10分钟内达到30Mpa的强度，保证在线路正常运行的列车与列车空隙之间完成修复整治，28天修复点强度达到C50以上，是原有砼体设计技术指标的1.5倍以上。
⑶采用高压注浆、低压注浆和针式注浆针对砼板不同部位、不同情况的开裂，进行注浆修补，注浆液体3-5分钟终凝，粘结强度达到30Mpa以上，保证线路正常运行的列车与列车空隙之间完成修复整治。
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大秦线120号涵洞（69k+929m）病害整治后效果
5.4 砼体腐蚀碳纤维修复工艺
砼体表面腐蚀经常发生在桥墩及梁体等部位，腐蚀后的砼体会出现明显抗压强度降低，造成砼内钢筋腐蚀，采用碳纤维防腐补强工艺，可有效解决此类问题。我们在对大秦线9号桥进行了带水修复，修复后桥墩表面防水等级达到S40，桥墩表面抗压强度经检测达67Mpa。
修复工艺流程如下：
桥墩病害仪器质检→制定具体修复方案→桥墩表面清理→腐蚀松动表面剔除→表面清洗→桥体除湿→底涂处理→一层碳纤维涂覆→二层碳纤维涂覆→检验测定。
6 结束语
采用先进的混凝土无损探伤检测技术，可以快速、精准地测定混凝土中裂纹深度、宽度、空洞面积、不规则裂纹的走向及钢筋锈损情况，为病害的整治及铁路安全运行提供科学依据。采用砼体快速病害整治新型材料和施工工艺，能达到既不影响铁路重载高速线路列车的运行，又保证高质量地完成桥隧建筑物混凝土缺陷修复，具有推广应用的价值。
主要参考文献：
[1] 《混凝土结构加固设计规范（GB 50367-2013）》，中国建筑工业出版社，2013
[2] 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB 10002.3-2005）》，中国铁道出版社，2005
[3] 《铁路桥涵设计基本规范（TB 10002-2017）》，中国铁道出版社，2017
[4] 《浅析钢筋砼桥梁养护中梁体裂缝的处理方法》，张铁治编著，《魅力中国》杂志社，2009