高速公路橋梁常見病害成因及管理措施

宋曉寶

摘 要：隨著高速公路運營時間的增長，高速公路橋梁各個構(gòu)件也逐漸出現(xiàn)了越來越多的病害，橋梁養(yǎng)護工作日益繁重。該文針對江蘇省內(nèi)高速公路部分橋梁，按照橋面系、上部結(jié)構(gòu)、支座、下部結(jié)構(gòu)，由上而下依次列舉了橋梁定期檢查中的常見病害，并逐一概述了各類病害的主要成因，其中上部結(jié)構(gòu)以最常見的四類梁式橋分別進行病害及其成因的論述。最后，依據(jù)我公司目前的養(yǎng)護管理措施，從橋梁養(yǎng)護管理制度、高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)以及人員、設(shè)備管理三個方面，對橋梁日常養(yǎng)護管理措施提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：高速公路 橋梁 病害成因 養(yǎng)護管理

中圖分類號：U446.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（c）-0207-02

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我省高速公路橋梁建設(shè)得到了飛速發(fā)展，高速公路橋梁養(yǎng)護工作也日益加重。目前我公司定期檢查所負責的橋梁主要有1709座，絕大部分橋梁的運營使用時間均已超過了10年，通過長期的運營使用，在行車荷載、環(huán)境以及人為因素的不斷作用下，各種各樣的構(gòu)件病害也不斷發(fā)生，給橋梁的運營帶來安全隱患。因此，必須加強橋梁檢測精度和強度，對橋梁病害及時發(fā)現(xiàn)、及時分析、及時維修處理，以確保橋梁正常運營安全。

1 高速公路橋梁常見病害與成因

目前我公司負責定期檢查的省內(nèi)高速公路橋梁主要以鋼筋混凝土橋梁為主，上部結(jié)構(gòu)形式主要有梁式橋、斜拉橋、系桿拱橋、連續(xù)鋼構(gòu)橋等；橋梁主要病害普遍存在于橋面鋪裝、伸縮縫、防撞墻、上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件、上部結(jié)構(gòu)一般承重構(gòu)件、支座、墩臺帽、墩身、基礎(chǔ)、錐坡護坡以及耳墻等構(gòu)件。

1.1 橋面系常見病害

1.1.1 橋面鋪裝層病害

目前高速公路橋面鋪裝以瀝青混凝土鋪裝為主，瀝青砼橋面鋪裝常見病害表現(xiàn)為鋪裝層裂縫、車轍、擁包、破損、泛油、松散露骨等。

瀝青混凝土橋面病害主要原因有：（1）行車荷載反復(fù)作用；（2）板梁梁間鉸接處開裂、破損；（3）高溫季節(jié)瀝青鋪裝面層溫度過高；（4）鋪裝層與橋面板結(jié)合面粘結(jié)力欠佳等。

1.1.2 伸縮縫病害

目前高速公路使用較多的是模數(shù)式伸縮縫和異型鋼單縫式伸縮縫，主要存在的病害有：型鋼開裂、斷裂，異型鋼擠抵，止水帶橡膠條破損，伸縮縫內(nèi)雜物阻塞、錨固砼開裂、破損等。

伸縮縫損壞的原因主要有：（1）伸縮縫自身強度低，易開焊松動；（2）車輛荷載長期反復(fù)沖擊作用；（3）止水帶橡膠老化開裂；（4）伸縮縫接頭為對接時，環(huán)氧樹脂砂漿的剝落、斷損、填縫材料的硬化與部分脫落[1]；（5）車輛撒落或路面雜物塵土未及時清理。

1.1.3 欄桿、護欄病害

高速公路橋梁左右幅外側(cè)護欄基本采用鋼筋混凝土防撞墻，防撞墻上方大多設(shè)有金屬護欄，中央分隔帶處采用波形護欄板分離。該構(gòu)件的病害主要有：混凝土剝落、露筋，混凝土破損、裂縫，防撞墻高差，金屬欄桿變形、涂裝層起皮等。

高速公路欄桿、護欄病害出現(xiàn)的原因主要有：（1）受到車輛撞擊；（2）自然腐蝕導(dǎo)致金屬欄桿涂裝層起皮；（3）相鄰跨橋梁撓度差或橋臺與臺后路基不均勻沉降；（4）護欄混凝土收縮開裂；（5）鋼筋保護層薄弱、鋼筋銹脹。

1.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)常見病害

作為高速公路橋梁使用的主要形式，預(yù)制空心板梁橋、預(yù)制T梁橋、預(yù)制組合箱梁、現(xiàn)澆箱梁橋均屬于混凝土梁橋，其主要病害類型有：梁底縱向、橫向裂縫，支座附近斜向裂縫，跨中下?lián)?，鉸縫脫落、滲水析白，混凝土表面剝落、露筋、蜂窩麻面、空洞，梁底滲水析白，濕接縫橫、縱向裂縫，橫隔板豎向裂縫等。

預(yù)制空心板梁的病害成因主要包括：（1）混凝土保護層厚度不足、施工中磕碰、雨水沖蝕導(dǎo)致混凝土剝落、露筋；（2）混凝土保護層厚度不足、車輛荷載作用、抗彎能力不足導(dǎo)致邊板跨中腹板豎向裂縫以及底板橫向裂縫；（3）底板保護層薄弱、混凝土澆筑不密實等導(dǎo)致底板縱向裂縫；（4）超高車輛通過橋梁跨路孔時，造成梁底劃痕、邊梁腹板及底板撞損；（5）施工缺陷及行車荷載長期沖擊導(dǎo)致鉸縫開裂，雨水從橋面細小裂縫滲入形成鉸縫處滲水析白現(xiàn)象。

預(yù)制T梁橋的病害成因主要包括：（1）混凝土保護層厚度不足、施工中磕碰、鋼筋銹脹造成混凝土局部剝落、露筋；（2）泄水管周圍未設(shè)置滴水檐，使水流經(jīng)梁側(cè)翼板、腹板，引起混凝土表面水跡、白化，構(gòu)件鋼筋銹蝕、砼保護層脹裂；（3）跨中截面承載力不足，混凝土厚度不足及行車荷載長期作用導(dǎo)致跨中附近腹板豎向裂縫；（4）支座附近抗剪承載力不夠，混凝土厚度不足及行車荷載長期作用導(dǎo)致支座附近腹板斜向裂縫；（5）橫隔板自身連接不良，且經(jīng)過行車荷載反復(fù)作用導(dǎo)致橫隔板裂縫甚至開裂；（6）濕接縫或鉸縫處不密實導(dǎo)致雨水滲透形成泛白吸附。

預(yù)制組合箱梁病害成因主要包括：（1）車輛荷載長期作用導(dǎo)致濕接縫處局部受力過大引起濕接縫縱向裂縫；（2）由于施工工藝原因，底板一次澆筑，而腹板分次澆筑以及養(yǎng)護不到位導(dǎo)致腹板及底板縱向裂縫；（3）施工養(yǎng)生不良及溫度變化導(dǎo)致混凝土收縮引起跨中附近腹板豎向裂縫和底板橫向裂縫；（4）保護層厚度不足導(dǎo)致混凝土剝落、鋼筋銹脹。

現(xiàn)澆箱梁橋的病害成因主要包括：（1）施工養(yǎng)護不良、車輛荷載作用下引起跨中腹板豎向裂縫；（2）跨中梁底橫向裂縫，是由于正截面抗彎強度不足造成的[2]；（3）底板橫向彎矩和拉應(yīng)力過大導(dǎo)致混凝土開裂、底板橫向配筋不足或底板橫向剛度不足等引起底板縱向裂縫；（4）泄水管周圍未設(shè)置滴水檐，使水流經(jīng)梁側(cè)翼板、腹板，引起混凝土表面水跡、白化，構(gòu)件鋼筋銹蝕、砼保護層脹裂等。

1.3 支座常見病害

目前，在我們定期檢查范圍內(nèi)的橋梁支座形式主要包括板式橡膠支座和盆式支座兩類。

板式橡膠支座病害產(chǎn)生的原因主要包括：（1）支座本身質(zhì)量不足、橡膠老化嚴重、支座變形量不能滿足荷載作用等引起支座整體破壞；（2）支座橡膠在雨水、高溫等自然腐蝕以及行車荷載疲勞影響，上部結(jié)構(gòu)承壓不均、局部受力過大導(dǎo)致支座橡膠老化開裂；（3）環(huán)境溫度變化導(dǎo)致梁體伸長縮短變形，引起支座剪切變形超限；（4）由于施工原因，墩頂支座墊石標高控制不當、梁底相對應(yīng)位置墊石不平整或支座鋼板承壓后變形，在橋梁不斷震動的作用下形成支座脫空和串動偏位現(xiàn)象；（5）由于支座受壓不均勻，橡膠老化后承載力下降，橡膠與支座內(nèi)鋼板脫離，導(dǎo)致支座不均勻外鼓。

盆式橡膠支座常見病害產(chǎn)生的原因主要包括：（1）支座養(yǎng)護不及時導(dǎo)致支座鋼組件銹蝕、四氟板磨損嚴重；（2）安裝不合理，在溫度及車輛荷載作用下，橋梁支座承受了較大水平力，致使支座橫向止移塊脫焊或螺栓剪斷；（3）固定螺栓過長，導(dǎo)致支座上下鋼板滑動受限，嚴重時導(dǎo)致螺栓扭曲變形。

1.4 橋梁下部結(jié)構(gòu)常見病害

由于橋梁下部結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境與受力與上部結(jié)構(gòu)不同，所以下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的缺損和病害，有些與上部結(jié)構(gòu)相同，有些是下部結(jié)構(gòu)特有的。其中橋梁墩臺混凝土蜂窩、麻面、空洞、剝落、露筋等保護層表層病害原因與上部結(jié)構(gòu)病害產(chǎn)生原因基本一致，在此不再贅述。

墩帽部位常見病害主要有：（1）懸臂端部負彎矩過大或混凝土收縮導(dǎo)致斜向裂縫；（2）墩帽抗彎鋼筋不足，在活載作用下引起局部應(yīng)力過大造成立柱上方及墩帽跨中處豎向裂縫；（3）墩帽外側(cè)擋塊澆筑位置不準或梁板側(cè)向滑移與擋塊形成側(cè)向擠壓造成擋塊斜向開裂。

墩身部分主要有柱式墩和重力式墩兩類，其病害表現(xiàn)形式略有不同。柱式墩常見病害主要有：（1）由于基礎(chǔ)變位或立柱頂部水平力作用以及混凝土內(nèi)部鋼筋銹脹引起水平環(huán)狀裂縫；（2）由于施工養(yǎng)護不佳或內(nèi)部鋼筋銹脹形成的豎向或網(wǎng)狀裂縫等。重力式橋墩常見病害主要有：（1）由于基礎(chǔ)不均勻沉降或混凝土收縮引起的豎向裂縫；（2）由于施工分層澆筑原因形成的水平裂縫；（3）養(yǎng)護不到位及溫度變化造成了網(wǎng)狀裂縫。

高速公路橋梁常見基礎(chǔ)形式以樁基礎(chǔ)為主，主要存在的常見病害有：（1）由于河水長期沖蝕或基礎(chǔ)頂部保護層厚度不足，輕者造成樁基礎(chǔ)縮頸、骨料外露，重者造成鋼筋銹脹、混凝土剝落、樁頭破損等。該部件宜由日常巡查和經(jīng)常性檢查人員在枯水季節(jié)重點觀測并及時維修處理。

2 高速公路橋梁養(yǎng)護管理措施

2.1 充分發(fā)揮現(xiàn)行橋梁養(yǎng)護管理制度的優(yōu)越性

橋梁檢查的目的在于隨時掌握結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況和安全狀態(tài)，檢定橋梁的承載能力和通過能力，指導(dǎo)對橋梁的正確使用、管理與維修等[3]。目前，我公司橋梁養(yǎng)護工作已形成一套合理的養(yǎng)護管理制度，在路各個路段以各養(yǎng)護中心為節(jié)點，分區(qū)段劃分管理，橋梁日常巡查與經(jīng)常性檢查已形成常態(tài)化，能夠?qū)μ厥饧巴话l(fā)病害及時發(fā)現(xiàn)及時上報處理。公司橋梁養(yǎng)護處則專門負責對橋梁進行全面的定期檢查，檢查頻率為兩年一循環(huán)，對特大橋及特殊結(jié)構(gòu)橋梁，檢查頻率為一年一檢，并每年對變截面主跨結(jié)構(gòu)進行詳細的外觀檢查和擾度、位移、沉降情況進行觀測。

在橋梁經(jīng)常性檢查以及定期檢查過程中發(fā)現(xiàn)主要部件出現(xiàn)的明顯劣化或者經(jīng)常性檢查中發(fā)現(xiàn)的發(fā)展較快的病害，需要及時做好詳細記錄，描述符合規(guī)范要求以及橋梁養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入模式，并拍攝照片。及時上報高速公路管養(yǎng)單位橋梁工程師，安排現(xiàn)場核查、分析病害原因，提出準確、合理維修加固方案，盡快實施維修，及時排除橋梁安全隱患。

2.2 充分利用高速公路養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)

2008年3月，控股公司啟動了“橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)”研發(fā)項目，在對控股系統(tǒng)各單位詳細調(diào)研的基礎(chǔ)上，經(jīng)過近2年的開發(fā)，于2010年1月完成了系統(tǒng)編制，年底正式投入使用。該系統(tǒng)通過建立信息中心、應(yīng)用養(yǎng)護管理系統(tǒng)、完善高速公路管理模式，整合控股系統(tǒng)養(yǎng)護科技資源，提高高速公路養(yǎng)護決策和管理水平，實現(xiàn)了規(guī)范的養(yǎng)護數(shù)據(jù)管理、科學輔助控股公司養(yǎng)護管理決策、優(yōu)化整合控股系統(tǒng)養(yǎng)護科技資源、規(guī)范路橋公司養(yǎng)護生產(chǎn)工作。目前，該系統(tǒng)已運營使用了4年，并且還在不斷的優(yōu)化升級中，各養(yǎng)護中心橋檢人員均已配發(fā)了兼容蘋果IOS系統(tǒng)的PDA病害數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)的平板電腦，真正做到了橋梁檢查工作的數(shù)字信息化操作。

2.3 加強橋梁養(yǎng)護管理技術(shù)人員培訓(xùn)及檢測設(shè)備的配備工作

高速公路管理部門和養(yǎng)護單位都必須配備橋梁養(yǎng)護管理專職工程師，同時應(yīng)加強對工程技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，不斷提高橋檢技術(shù)人員對橋梁養(yǎng)護管理的認識水平和責任感，熟悉掌握橋梁檢查檢差、加固維修的基本方法和施工工藝，規(guī)范統(tǒng)一橋梁檢查資料的編寫、匯總并及時存檔。各個橋檢小組技術(shù)人員還要相互加強交流、相互學習，共同提高橋梁養(yǎng)護管理水平，真正做到科學、規(guī)范、統(tǒng)一。

橋梁檢查同時也需要有精確的設(shè)備和儀器對橋梁的橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)等進行觀察、測量和評估。對定期檢查和特殊檢查需要的設(shè)備、儀器要及時配備更新，并定期標定設(shè)備精度，從而使檢查的手段現(xiàn)代化、科學化，以得到客觀科學的檢測數(shù)據(jù)。對現(xiàn)已配備的儀器設(shè)備需要加強管理，按期使用、及時回收存庫，做好定期保養(yǎng)工作。

3 結(jié)語

目前，各條高速公路管養(yǎng)單位對橋梁維護運營工作都高度重視，對橋梁檢查的要求也越來越高，作為橋檢檢查工作的技術(shù)人員深感責任重大。因此，不斷加強橋梁養(yǎng)護工作，嚴格養(yǎng)護質(zhì)量管理，提高橋梁的耐久性，延長橋梁的使用壽命，保障公路的暢通，是我們廣大橋梁養(yǎng)護人員的一項長遠而又重要任務(wù)。

參考文獻

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