橋梁伸縮縫病害原因分析及施工技術(shù)

萬仁春

【摘要】在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常在橋的兩梁端之間、梁端與橋臺之間設(shè)置伸縮縫，調(diào)節(jié)由車輛荷載環(huán)境特征和橋梁建筑材料的物理性能所引起的上部結(jié)構(gòu)之間的位移和聯(lián)結(jié)。因此橋梁伸縮縫裝置成了我們共同探討的問題。

【關(guān)鍵詞】橋梁伸縮縫；病害原因分析；施工技術(shù)

【Abstract】In the design of the bridge structure， usually between two beams side of the bridge， set between the end of the beam joints and abutments， adjust the upper structure displacement by the load environmental characteristics and physical properties of materials for bridge building between a vehicle and caused link. So the bridge expansion joint device has become our common exploration.

【Key words】Bridge expansion joints；Cause Analysis；Construction Technology

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常在橋的兩梁端之間、梁端與橋臺之間設(shè)置伸縮縫。它的作用是在于調(diào)節(jié)由車輛荷載環(huán)境特征和橋梁建筑材料的物理性能所引起的上部結(jié)構(gòu)之間的位移和聯(lián)結(jié)。伸縮縫裝置是橋梁結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，理想的伸縮縫裝置必須滿足上部結(jié)構(gòu)梁與梁之間、梁與臺之間的位移；伸縮縫裝置的錨固是牢固可靠、經(jīng)久耐用的，能夠抵抗機械磨損、碰撞；車輛行駛平穩(wěn)、舒適；能防止雨水和垃圾滲入；安裝方便、簡單，易檢查且便于養(yǎng)路工操作。由于氣溫變化，混凝土收縮與徐變、各種荷載所引起的橋梁撓度、橋面縱坡及行車制動力等因素的影響，橋梁伸縮縫裝置產(chǎn)生早期破壞、縫體變形和現(xiàn)澆砼表面局部剝落，甚至破損等病害。

1. 橋梁伸縮縫病害產(chǎn)生的原因

隨著交通量的增加和汽車載重量的增大，橋面伸縮縫由于設(shè)置在梁端構(gòu)造薄弱部位，直接承受車輪荷載的反復(fù)沖擊作用，而且長期暴露在大自然中，所處環(huán)境比較惡劣，因材料的磨損和疲勞，以及混凝土面板或梁的結(jié)合強度不夠，是橋梁結(jié)構(gòu)最易遭到破壞而又較難修復(fù)的部位。造成橋面伸縮裝置破壞的主要原因可歸納如下幾方面：

1.1設(shè)計方面導(dǎo)致的原因。

（1）設(shè)計時梁端部未能慎重考慮，在反復(fù)荷載作用下，梁端破損引起伸縮裝置失靈。有些橋梁結(jié)構(gòu)，橋面板端部剛度不足，當橋面板受到汽車荷載作用時，因翼板較薄，橫向聯(lián)系較弱，導(dǎo)致橋面板反復(fù)變形過大。

（2）伸縮量計算不準確，沒有考慮到伸縮裝置安裝時的實際溫度對伸縮裝置的影響，伸縮裝置本身無法或很難調(diào)整初始位移量，選型不當，采用過小的伸縮間距，導(dǎo)致伸縮裝置破損。

（3）一些設(shè)計是將伸縮裝置的錨固件置于橋面鋪裝層中，與主梁（板）連接的部分很少，而且力的分布不容易傳遞，微小的變形可能演變成大的位移，最終導(dǎo)致砼粘結(jié)力的失效。

（4）使用粘結(jié)或橡膠材料等制造的新型伸縮裝置，材料和結(jié)構(gòu)選擇不當，防水、排水設(shè)施不完善，造成錨固件受腐蝕，梁端和支座侵蝕嚴重。

（5）設(shè)計上沒有嚴格規(guī)定伸縮裝置兩側(cè)的后澆砼和鋪裝層材料的選擇、配合比、密實度和強度，產(chǎn)生不同程度的破壞，致使伸縮裝置營運質(zhì)量下降。

1.2施工方面的原因。

（1）對橋梁伸縮裝置施工工藝重視不夠，未能嚴格掌握施工工藝和標準，并按安裝程序及有關(guān)操作要求施工，致使伸縮裝置不能正常工作。

（2）伸縮裝置兩側(cè)水泥砼和瀝青砼鋪裝層結(jié)合不好，碾壓不密實，容易產(chǎn)生開裂、脫落。加上剛?cè)嵯嘟樱菀桩a(chǎn)生臺階，最終引起伸縮裝置的破壞。

（3）后澆砼（或其它填充料）澆注不密實，時常出現(xiàn)蜂窩、空洞等，達不到設(shè)計的強度要求，難以承受車輛荷載的強烈沖擊。有時提前開放交通，致使過渡段的錨固混凝土產(chǎn)生早期損傷，從而導(dǎo)致伸縮縫營運環(huán)境下降。

（4）伸縮裝置安裝是橋梁施工最后幾道工序之一，為了趕竣工通車，忽視內(nèi)部質(zhì)量管理，施工人員疏忽大意，伸縮裝置錨固鋼筋焊接的不夠牢固或產(chǎn)生遺漏預(yù)埋鋼筋的現(xiàn)象，梁端伸縮縫間距人為地放大和縮小，定位角鋼位置不正確，給伸縮縫本身造成隱患，質(zhì)量不能保證。

1.3養(yǎng)護不周及外界的影響。

（1）原有橋梁鋪裝層逐漸老化，得不到及時經(jīng)常的維修，因此破壞不斷擴展。

（2）落入伸縮裝置的砂土、雜物未能及時認真地清掃，使原設(shè)計的伸縮量不能保證。

（3）車輛荷載增大，交通量增加，車輛的沖擊作用也隨之明顯變大。橋梁超載情況不能得到有效控制，超載車輛自行上橋，對橋梁伸縮裝置的有效使用和耐久性帶來嚴重威脅。

（4）地震或其他惡劣氣候條件的影響。

2. 伸縮縫施工工藝

T型梁橋設(shè)置橡膠板伸縮縫。這種伸縮縫的常見缺陷有：橡膠板容易破壞損傷或剝離；在橡膠嵌條連接部位漏水；錨固構(gòu)件破損、錨固螺栓松脫；伸縮縫構(gòu)造部位下陷或凸出；車輛行駛時不適，發(fā)出過大噪聲。由于橋梁在多年營運過程中，車流量大、車速快、超限車輛多，巨大的車輪沖擊力造成橡膠伸縮縫的某些伸縮裝置的部件松動、破損、脫落，甚至危及橋面，嚴重影響行車安全。單靠養(yǎng)護的局部維修或更換個別部件無法修復(fù)，需要更換伸縮縫裝置。橋梁伸縮縫裝置的功能主要有兩方面：其一能將橋面上車輛的豎直及水平荷載通過支承結(jié)構(gòu)可靠地傳遞到梁體上，其二能適應(yīng)梁體伸縮位移的需要，并以最小的位移阻力適應(yīng)梁體縱向位移的變化。為了不影響正常通車，施工采用半幅施工半幅通車的方法。橋梁伸縮縫裝置產(chǎn)品在安裝施工中為確保其特有的先進性、可靠性、平順性，必須嚴格按照設(shè)計要求進行安裝。

2.1切縫、清槽。

更換伸縮縫施工，根據(jù)伸縮縫設(shè)計圖紙寬度放樣切縫，用砼切縫機切縫，切縫時應(yīng)注意保持路面切口垂直整齊平順，無啃邊現(xiàn)象。兩切縫隙間的材料用風(fēng)鎬鑿除，并將槽口表面混凝土鑿毛，將槽口內(nèi)原伸縮縫填料及時清理干凈并沖洗。注意不能將槽口以外的砼破壞，用高壓泵沖洗槽口和構(gòu)造縫內(nèi)殘留的雜物。

2.2校正鋼筋。

認真檢查預(yù)埋鋼筋，由于過往車輛及鋪筑路面時施工機械及車輛的碾壓，預(yù)埋筋會出現(xiàn)裂紋、折斷及缺失現(xiàn)象，對有裂紋和折斷的鋼筋應(yīng)及時效正并按焊接要求補焊或補鋼筋，對扭曲的預(yù)埋筋要理順，以滿足預(yù)埋鋼筋尺寸的要求及安裝毛勒裝置的焊接要求。實際安裝中為確保安裝質(zhì)量，所有錨環(huán)均與預(yù)埋筋相焊接，焊接前對鋼筋表面進行除銹處理。

2.3填塞構(gòu)造縫。

用相應(yīng)厚度的泡沫板塞入異型鋼構(gòu)造縫內(nèi)，注意要有足夠的深度和嚴密性，上面應(yīng)和槽底相平，不能有松動和較大的縫隙，以防止漏漿。

2.4就位和焊接。

伸縮縫裝置是在工廠制造并組裝，安裝前應(yīng)根據(jù)安裝溫度調(diào)整好伸縮縫裝置間隙，用吊車或人工將伸縮縫裝置放入槽口內(nèi)，注意前后左右位置要準確。遇有受阻的預(yù)埋筋可適當扳彎，然后借助鋁合金直尺由中間向兩端調(diào)整伸縮縫裝置的頂面高度，直至頂面比路面低0～2mm、0～3mm，這時如果伸縮縫裝置的縫隙寬度正好符合安裝溫度的要求，即可將預(yù)埋筋扳靠到較近的伸縮縫裝置錨環(huán)上進行焊接。順序為從中間向兩端先點焊，然后檢查復(fù)測，待符合要求時，再由中間向兩端補焊。每米各邊至少有兩處焊接，每條焊縫長度不小于40mm。焊接完成后，及時割除固定門架即可。如果伸縮縫裝置的縫隙寬度不符合安裝溫度的要求，可先將一根邊梁和預(yù)埋筋焊接固定，再從中間向兩端逐步割除固定門架，調(diào)整好間隙和高度后進行焊接。

2.5塞泡沫板、穿筋、蓋網(wǎng)、澆筑水泥砼。

施焊結(jié)束后，伸縮縫裝置處于正常伸縮狀況，上面橫向切成V形槽，即可依次塞入兩邊梁下口的間隙中，并向一個方向靠攏擠緊，用泡沫板將縫隙塞嚴，以防漏漿，塞縫寬度要保證伸縮縫設(shè)計的最小寬度，然后沖洗槽口，將槽口雜物清理干凈。在澆筑砼前再次檢查伸縮縫裝置其平整度、中線位置、縫隙等是否符合要求，如出現(xiàn)變動應(yīng)先校正好后方可澆筑砼。按設(shè)計標號對稱澆筑混凝土，伸縮縫裝置內(nèi)部和下方是振實的重點部位，凡未能振實造成脫空或未能排出氣泡，均為不合格，尤其是與橋面和異型鋼頂面相接處，更要嚴格控制。砼倒入槽口后，需用插入式振搗棒振搗，振搗時必須注意伸縮縫邊梁下、錨環(huán)、錨板及支撐箱下部混凝土的密實性，支撐箱下宜用小石子混凝土。在澆筑砼時注意防撞墻處的修復(fù)。砼澆筑完后應(yīng)用磨光機、三米直板和泥刀抹面，在抹面時應(yīng)用三米直尺檢測平整度，保證所澆筑連接帶砼的平整度，此時水泥砼上面的相對高度應(yīng)處于路面和伸縮縫裝置上平面之間，應(yīng)控制好水泥砼的高度。

2.6養(yǎng)生與防護。

水泥砼的養(yǎng)生在砼初凝后應(yīng)及時覆蓋廢舊毛氈或麻袋等保水，終凝后灑水養(yǎng)生，保持潮濕，常溫時，第二天拆除堵頭模板?；炷翉姸冗_到設(shè)計強度的50 %以上后，方可安裝“V”型結(jié)構(gòu)橡膠密封條?！癡”型結(jié)構(gòu)橡膠密封條 在邊梁的保護下，密封條不遭受車輪的直接碾壓，既能抗拉力，又可進行側(cè)向和垂直的位移，同時能起到自行清除泥沙和防水的作用，只要用簡單的工具便可在橋面上對其進行更換或用硫化法對其進行修補。安裝時先把縫內(nèi)充當模板的泡沫板及其他雜物全部清理干凈，并在伸縮縫凹槽內(nèi)涂抹一層潤滑油（液體蠟或黃油）后，用專用撬杠嵌入橡膠條，完成伸縮縫安裝。施工完成后應(yīng)及時清理干凈施工現(xiàn)場。在砼的強度達到90%以前，不得開放任何車輛通行。保養(yǎng)期一般應(yīng)不少于七天，確需通行應(yīng)搭懸空踏板，并確定專人負責，確保混凝土的質(zhì)量。

橋梁在營運過程中，伸縮縫裝置是承受最大動力載荷的附件，橋面很小的不平整就會使它承受很大的沖擊力，極易造成伸縮縫損壞。由于伸縮縫裝置損壞至一定程度即會引起橋面跳車，從而影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。因此對于開始局部損壞的伸縮縫應(yīng)及時進行修復(fù)，做到經(jīng)常性、不間斷的維修，確保伸縮縫裝置處于正常工作狀態(tài)。伸縮裝置的選用應(yīng)根據(jù)各種伸縮裝置的使用狀況及適應(yīng)范圍進行分析對比，選擇最經(jīng)濟、最合理的伸縮裝置，確保車輛平穩(wěn)行駛。