钻孔法在桥梁人行道托架加固中的应用

钻孔法在桥梁人行道托架加固中的应用

李亚波

大秦铁路股份有限公司秦皇岛西工务段

摘要：桥梁人行道托架是桥梁的一项重要安检设施，但是随着桥梁运营年限的增加，在自然环境作用下，由于雨水、日晒、空气氧化等作用下，桥梁托架存在开焊、锈蚀等病害，这一病害严重威胁作业人员人身安全，为消除病害，确保作业人员人身安全，本文通过钻孔加固的方式消除现有病害，提升设备质量，为作业人员在桥梁上的走行提供安全通道。

关键词：人行道托架  锈蚀  开焊  钻孔加固 

1 概况

人行道是圬工梁中重要的安检设施，是铁路作业人员在桥梁上走行的重要通道，同时兼顾躲避列车、搬运材料用具等的重要作用，其设施的安全性直接影响到作业人员的人身安全。人行道设施包括人行道步行板（一般为钢筋混凝土板）、托架角钢、栏杆扶手角钢、U型螺栓等，其中托架采用U型螺栓等预埋件连接的角钢支架形成宽0.5-1.55米宽的支撑平台，相邻两个支撑平台之间铺设预制的钢筋混凝土板形成走行作业通道。步行板下托架采用角钢焊接制作，其中一肢角钢弯至成直角，竖向直角的一边同梁体内预埋的U型螺栓进行固定连接，横向直角的一边则伸出梁体外，形成支撑步行板的主骨架，与之焊接的角钢采用背靠背悬臂式的方式连接。随着运营年限的增加，在自然环境作用下，桥梁人行道托架逐渐显现出锈蚀、开焊等病害，一旦锈蚀、开焊的病害加剧，会直接造成托架的一根支撑角钢在荷载作用下脱落，进而导致人行道步行板的掉落，可能造成走行人员掉落桥下，危及人身安全，同时也可能造成对桥下通行人员、车辆的损伤，因此消除托架锈蚀、开焊的问题势在必行。（病害图片如图1-1、图1-2）

图1-1                   图1-2

桥梁托架病害是制约桥梁设备质量的一大问题，凭借以往经验，整治托架开焊问题一是采用托架整体更换的大修方式，其造价高、施工难度大、工期长，部分作业需在天窗点内实施，制约了施工整体进度；二是采用重新焊接的方式进行重新加固，该种方式可在天窗点外实施，且工期短、效率高，对安全行车无任何影响，但由于开焊的两个背靠背角钢张开宽度不等，导致在仰焊施工时增加了焊接难度，对焊接人员焊接技术有较高的要求，且角钢开焊处所由于焊接时缝隙内锈蚀杂质清理不干净，原有防腐蚀涂锈漆打磨不彻底等原因，使得重新焊接过的托架角钢经过几年后病害再次呈现，不能保证设备质量。

2 病害形成原因分析

2.1施工质量欠缺

在背靠背角钢托架建设时期，由于现场施工作业人员焊接技术水平的限制，导致焊接质量没有达到设计要求，存在一定的焊接缺陷，为后续托架的开焊锈蚀埋下了安全隐患。

2.2日常养护不到位

人行道步行板采用钢筋混凝土制作，采用满铺的方式铺设在托架形成的支撑平台上，由于列车的震动、作业人员的通行，容易造成混凝土步行板在托架上有微小的位移错动，在混凝土板长期的摩擦作用下，容易造成托架表面的防腐涂层的破坏，因除锈油漆的日常维修养护不能及时跟进，导致锈蚀程度的不断发展，最终造成托架的开焊。

2.3环境因素影响

在雨水、阳光、空气等自然环境条件的综合作用下，易造成托架角钢的锈蚀，加之我段管辖设备位于唐山、秦皇岛沿海地区，空气中氯离子含量较高，进一步加速了铁质角钢的锈蚀速度，一旦锈蚀，将会造成托架的两肢背靠背角钢焊缝开裂，降低结构承载力，进而危及人行道上走行人员人身安全。

3 处置方案

经现场调研和多方探讨，提出了钻孔加固的方式进行病害的整治。以管内大秦线319#桥为例，采用M16*58螺栓带帽栓接，螺栓采用《GB/T5780-2000》中C级全螺纹螺栓，螺栓等级10.9级，螺栓的扭紧力矩需达到165N.m。在水平钢支架上打孔，孔径不小于16mm，具体打孔位置布置如图3-1、图3-2所示：

                      图3-1

图3-2

4 施工作业方法

由于需要人员在人行道步行板下方作业，故采用悬吊小车的方式进行，悬吊小车上方为卡在人行道扶手栏杆上的两个滚动轴承连接，通过吊杆从扶手栏杆外侧延伸到步行板下方，并设置作业平台，为强化作业平台的稳定性，需要用绳索与人行道托架的斜向支撑角钢连接。作业平台搭设完成后，作业人员可直接站在平台上，对需加固角钢进行打孔加固作业。平台上可站立2人共同配合作业，1人需站立在人行道上，当人行道下作业人员加固完成一处后，上面的人员需要将悬吊小车进行滑移，移动到下一作业处所。

现场作业实际情况如图4-1、图4-2、图4-3所示：

图4-1

图4-2

图4-3

5 作业注意事项

(1)上道作业前，需全面检查作业工具，是否携带齐全、机具状态是否良好，有恐高、心脏病等人员禁止作业。

(2)作业时首先要通过桥墩上的检查通道查看附近几个托架的U型螺栓连接是否稳固，大致判断能否承受悬吊小车和作业人员造成的力矩作用。其次查看托架背靠背角钢是否开焊严重，大致判断能否承受桥上作业所需荷载。检查没问题，方可安装悬吊小车进行作业。

(3)托架加固为高处作业，为确保作业人员人身安全，作业人员必须按照规定系好安全带、戴好安全帽，穿戴规定的作业防护用品。

(4)作业完成后，要做好加固处所的防腐处理。

6 优势与不足分析

6.1 存在优势

(1)钻孔法加固锈蚀开焊桥梁人行道托架，可在天窗点外开展现场作业，不受天窗限制，对既有行车秩序不会造成任何影响；

(2)施工作业难度小、作业效率高，现场主体工作为螺栓打孔、螺栓紧固以及螺栓孔和螺栓的防锈涂漆等，技术含量较低，现场作业人员能够较为轻松完成，经现场写实调研，3人为一组主要作业人员，平均每4小时可完成1孔32米简支梁的单侧托架加固作业，效率较高；

(3)维修成本低，使用年限较长，相比较整体更换、重新焊接等整治方式，钻孔法主要成本在于人工的使用，机械料具较少，费用较低，且螺栓加固后，即使背靠背角钢锈蚀开焊，也不会造成托架的脱落，设备更为安全稳定。

6.2 存在不足

(1)托架加固作业为高空作业，存在人员坠落伤亡的风险，尤其是管内部分桥梁，桥下净空高度达到20米以上，危险性较高，现场作业人员需强化人身安全把控，落实好各项安全有利措施；

(2)钻孔法加固对于既有托架锈蚀十分严重处所不适用，锈蚀严重处所造成角钢对螺栓的承载力不足，需要进行整体更换，钻孔法已不适用。

7 结束语

通过采用螺栓加固的方式，对大秦线319#桥人行道托架进行加固，整体提升了桥梁人行道的安全性，为作业人员的人身安全提供了一份保障。但是为了确保人行道安检设施的长期安全稳定，后期仍要强化日常检查力度，周期性做好托架的除锈油漆工作，及时消除托架锈蚀开焊病害。

随着现代技术材料的发展，应努力探索新的托架防腐技术，提升钢材抗腐蚀能力；研究更加轻质的步行板材料来代替现用的钢筋混凝土板，减轻托架承受的荷载作用；施工安设人行道托架时，采用更加合理的结构设计，取消背靠背角钢焊接的方式。