铁路框架桥积水原因与整治方法

宋 亮

(北京京铁清尚建筑设计院有限公司，北京 100069)

铁路平交道口改立交工程一般采用顶进框架桥的形式。随着顶进框架桥数量的增多和使用年份的增长，也出现了一些问题，框架桥内积水就是其中一个很重要且很棘手的问题。下穿铁路框架桥由于处于自然地面以下，自然降雨、雨季地下水位升高、附近地表水汇流倒灌等原因造成框架桥内积水严重的情况经常发生。不仅阻断了铁路两侧的交通，对周边居民的出行造成了严重的影响，框架桥交通中断也使部分周边居民翻越铁路护栏穿行铁路，人身安全没有保障，必然给铁路声誉造成不良影响。并且框架桥内积水浸泡铁路路基也给路基的安全造成隐患。基于以上原因，针对不同的情况采取不同措施有效地减少铁路框架桥内积水，保证框架桥正常使用已成为铁路部门急需解决的问题。本人结合实际工作对框架桥积水情况进行了详细的调查研究，针对不同的积水原因和实际情况，分别提出框架桥积水的不同整治方法，并在实际工程进行了应用，取得了良好的效果。

1 框架桥积水情况

积水严重的框架桥普遍建成于20世纪90年代或更早，桥梁主体为钢筋混凝土结构，浆砌片石挡墙或混凝土挡墙，桥内及两侧引道采用水泥路面。由于当时的设计理念、设计经验的不足以及历史条件、资金等的限制，这类框架桥梁对于排水设计普遍存在一定的缺陷，造成这一部分框架桥或多或少存在积水问题。通过归纳总结，框架桥的积水状况可以分为以下三类。

第一类为框架桥内常年积水。此类情况为桥梁所在地的地下水位较高，地下水位常年位于桥梁底面以上。地下水在水压力的作用下，从路面、挡墙的缝隙渗透到框架桥内，使得框架桥内常年积水。

第二类为框架桥内雨季积水。与常年积水桥梁不同，此类桥梁表现为只在雨季出现积水的情况，雨季过后积水现象就会消失。此种积水桥梁主要与地下水位的季节性变化有关，一到雨季降雨增多，雨水下渗补给了地下水源，使得地下水水位上升超过了框架桥底板，地下水通过引道、边墙的缝隙渗入框架桥形成积水。等到雨季过后降雨减少，对地下水的补给不足，地下水位就会逐渐下降，当地下水位降到框架桥底面以下，桥梁内的积水就会消失。桥内积水表现出明显的季节性(图1)。

图1 雨季框架桥内积水情况

第三类为框架桥只有在大雨过后才会出现桥内积水现象。此类桥的桥内积水一般与地下水水位的升降无关，表现为降雨中和降雨过后，周围的雨水汇集都流向了地势相对较低的框架桥内部。短时间内大雨的积水汇聚到框架桥内部，由于泄水孔阻塞或设计流量过小造成雨水无法及时排出，加上抽排不及时而形成积水。如果遇连续降雨天气，桥下积水就会表现得特别严重。

2 框架桥积水原因

1)进行平改立框架桥设计时对地下水位的变化情况考虑不足。对多年的水文条件的变化，如当地的河流改道、水利设施的建设、灌溉条件与灌溉方式的变化等认识不够，使得地下水位上升侵入框架桥造成积水。

2)进行平改立框架桥设计时对地质情况如淤泥质软土等认识不足，桥梁引道在多年的使用中产生了不均匀沉降，从而造成局部的裂缝、破损漏水。引道伸缩缝材料经过十几年的冻融循环老化，伸缩缝防水失效造成接缝漏水。

3)框架桥在引道设计时没有设置防水槛、反坡或由于多年使用使得防水槛、反坡破损失去其基本的作用，使得桥梁的汇水面积增大。降水过后周围雨水全部汇聚框架桥内部，造成积水。

4)有些框架桥虽然设有泄水口、泵站等排水设施，但由于养护管理不到位，致使排水口被淤泥杂物阻塞，不能发挥作用。泵站抽水泵抽水不及时、水泵故障等原因造成积水。

3 框架桥积水整治方法

3.1 增设钢筋混凝土U形槽

对于桥梁所在地地下水位较高常年积水的框架桥，最好采用增加钢筋混凝土U型槽，以封闭地下水，彻底解决反水问题。

如京沪线某立交桥，此桥为1孔4 m框架桥，净高为3.22 m，是乡村道路连接G104国道的重要通道。桥梁两侧引道为水泥混凝土路面，砖砌低挡墙，挡墙上自然放坡，挡墙、混凝土路面破损严重，挡墙部分倒塌侵入路面。桥梁地势较低，一侧引道跨越一条当地河流。此处地下水位长期较高，河流渗水到桥内，在框架桥内长期存积。

该框架桥处地势相对平坦。考虑到与原地形的结合做如下设计:在地下水位以下部分新建钢筋混凝土U形槽引道结构封闭地下水，在地下水以上部分采用浆砌片石护坡更好地拟合原地形，中间设置流水槽，以避免护坡上的雨水流入U形槽，同时引道的顶端设置鹅头反坡，减少雨水从引道流入的可能。整治方案如图2所示。

新建混凝土U形槽可以有效地封闭地下水，解决地下水和附近河流反水的问题，是行之有效的解决框架桥积水的方法。但由于新建U形槽是整体结构，在修建的过程中需要对道路进行全程断交，且施工工期较长，对交通影响很大。对原有挡墙等设施需要全部拆除会造成一定的浪费，U形槽引道的整体投资也较高。由于存在以上缺点，对于挡墙等结构物比较高大且功能良好的框架桥，拆除工程量巨大，经济效益不佳。

3.2 复合土工膜防水

图2U型槽加砌石护坡标准断面(钢筋直径单位:mm;其余:cm)

如京哈线某立交桥，此桥为1孔6 m框架桥，净高4 m，重力式混凝土挡墙。桥梁积水原因主要为雨季地下水上升，地下水从挡墙和路面接缝、路面破损处、伸缩缝渗入桥内形成季节性积水。考虑到此桥的混凝土挡墙较高，挡墙完整且具有良好的隔水功能，如做整体U形槽工程量巨大，施工工期长，公路不能正常使用需要修建临时便道。设计最后建议采用复合土工膜结构封闭地下水，即对于挡墙和路面接缝处采用新建混凝土连接凹槽，一方面连接挡墙封闭渗水，另一方面连接复合土工膜，将土工膜浇入凹槽固定，使挡墙凹槽复合土工膜形成整体，达到和整体式U形槽同样的防水效果。复合土工膜作为一种防渗材料，具有密度较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好等特点。基于以上特点复合土工膜在河堤、大坝防渗得到了广泛的应用，对于铁路框架桥防水也有很好地利用价值和利用前景。复合土工膜防水如图3所示。

图3 复合土工膜结构标准断面(单位:mm)

采用复合土工膜结构治理框架桥内积水可以很好地保留和利用原挡墙结构，避免拆除浪费。同时，土工膜结构为柔性结构可以减少刚性钢筋混凝土结构接缝漏水的困扰且摊铺可以分片进行，对公路正常使用的影响相对较小，也可以有效地节约投资，是框架桥积水整治的良好方法。

3.3 疏导措施

对于那些受地下水影响小，只在瞬时降雨量较大而积水的框架桥，则可以采用以疏导为主的措施，即在框架桥的最低处设置集水井，在框架桥外侧空地修建蓄水池，用排水管将集水井和蓄水池相连。如果遇到降雨，框架桥内雨水就可以通过排水管将框架桥内雨水排到蓄水池内存积，避免框架桥内积水。对于蓄水池内积水要加强抽排和管道的疏通避免阻塞。此种方法投资最省，但需要加强管理保证排水管通畅和蓄水池内积水及时抽排。

4 结语

1)对于那些常年地下水位较高的地段，不论是新建和积水整治改造，推荐选用U形槽引道方案，彻底封闭地下水。

2)对于季节性积水框架桥，积水整治方案要慎重考虑多方面因素，经过经济比较，还要考虑对交通、环境的影响综合确定最优的治理方法。

3)要注意引道末端、引道周围的情况，尽可能地减小框架桥的会水面积，减小桥梁积水的压力。

4)要确保钢筋混凝土的质量，避免不均匀沉降、温度应力产生的裂缝等病害。尽可能地采用高效可靠的新材料、新技术，以保证行车安全、经济效益和可靠的治理结果。

5)要加强排水设施的管理和维护，明确管理单位和管理人员，明确各自分工职责，确保排水设备和排水设施的正常和有效的运转。

框架桥排水设施虽然是框架桥的附属设施，但对桥梁的正常使用起着至关重要的作用，在框架桥的设计中不可忽视。框架桥内积水的原因各不相同，治理时应根据现场实际情况的不同，因地制宜找出最佳的设计方案，有效治理积水，保证框架桥的通畅。

［1］北京铁路局丰润工务段.2011年消除下穿立交桥积水改造工程可行性研究报告［R］.唐山:北京铁路局丰润工务段，2011.

［2］陈伟章.U型钢筋混凝土结构用于高地下水位的地道桥引道工程的实践［J］.市政技术，1991(4):8-12.

［3］顾淦臣.复合土工膜或土工膜堤坝实例述评［J］.水利规划与设计，2001(2):27-32.

［4］李丽.如何做好道路立交排水设计［J］.建筑安全，2010(5):53-55.