跨江大橋質(zhì)量病害檢測(cè)與加固策略分析

趙安春　宋家武　劉永強(qiáng)

（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 重慶 400000）

跨江大橋質(zhì)量病害檢測(cè)與加固策略分析

趙安春宋家武劉永強(qiáng)

（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 重慶 400000）

近年來，特別是改革開放以來，隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也獲得了穩(wěn)步發(fā)展。為更好的滿足人們生活出行需要和社會(huì)經(jīng)濟(jì)需要，我國(guó)跨江大橋的建設(shè)進(jìn)程也在不斷加快。以往建設(shè)的跨江大橋由于使用年限較長(zhǎng)，且超負(fù)荷使用，系列質(zhì)量問題開始出現(xiàn)。本文對(duì)跨江大橋病害類型、檢測(cè)方法以及加固措施等問題作了詳細(xì)的分析和系統(tǒng)的闡述。

跨江大橋；質(zhì)量病害檢測(cè)；加固措施分析

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，交通變得日益發(fā)達(dá)，車輛載重以及行車密度也越來越大?？缃髽驍?shù)量的增多，提供了更多的便捷。延長(zhǎng)橋梁的使用壽命、確保橋梁質(zhì)量成為施工以及建成運(yùn)營(yíng)后首要解決的問題。質(zhì)量檢測(cè)是確保橋梁建設(shè)質(zhì)量以及建成運(yùn)營(yíng)后正常使用的重要保證，因而檢測(cè)橋梁質(zhì)量病害，并對(duì)病害原因進(jìn)行分析就顯得尤為重要了。本文就跨江大橋質(zhì)量病害原因、檢測(cè)以及加固措施等問題進(jìn)行敘述。

1　跨江大橋病害類型

1.1裂縫

裂縫是鋼筋混凝土橋梁中常見的一種病害類型，幾乎每座橋梁中都會(huì)出現(xiàn)裂縫問題?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫主要是由初始缺陷以及微裂縫等受到擴(kuò)展從而引發(fā)的，影響裂縫產(chǎn)生的因素較多，一種是結(jié)構(gòu)性裂縫，該種裂縫是由外部載荷產(chǎn)生的裂縫，該種裂縫是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度從而產(chǎn)生的一種裂縫；另一種是非結(jié)構(gòu)性裂縫，該種裂縫受混凝土澆筑方式、材料組成以及養(yǎng)護(hù)使用環(huán)境等因素影響，主要有混凝土干縮和凝縮兩種方式，其中干縮是混凝土收縮裂縫的主要形式。溫度裂縫是指由于熱脹冷縮作用，使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定變形，當(dāng)出現(xiàn)的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫[1]。

1.2鋼筋銹蝕

相關(guān)工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要原因是鋼筋腐蝕問題。鋼筋腐蝕會(huì)使得自身的體積膨脹，極易使混凝土表面由于鋼筋體積變化而產(chǎn)生順筋裂縫，破壞了混凝土與鋼筋之間的黏著力，降低了構(gòu)件承載力，由于鋼筋截面面積減小，而使得混凝土變形加劇，裂縫顯著增大，造成嚴(yán)重后果。

1.3混凝土碳化

混凝土碳化主要是由于滲透進(jìn)混凝土中的二氧化碳以及其他的酸性氣體與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土呈現(xiàn)出中性化?；炷林械乃鄷?huì)通過水化過程生成大量氫氧化鈣，使得混凝土內(nèi)部孔隙中飽和氫氧化鈣含量較多，因而堿性較高，在高堿性環(huán)境中，極易使埋置的鋼筋發(fā)生鈍化反應(yīng)，形成一層鈍化膜（四氧化三鐵、三氧化鐵），該層氧化膜較難溶解，其能夠?qū)⒒炷林袖摻畹母g進(jìn)行阻斷。當(dāng)表面孔隙有水汽或者是二氧化碳通過時(shí)，會(huì)與混凝土中含有的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，從而降低混凝土混凝土堿性。當(dāng)堿性較小時(shí)，埋置鋼筋表面形成的鈍化膜（四氧化三鐵、三氧化鐵）被逐漸破壞，當(dāng)有水汽或者是二氧化碳等物質(zhì)侵入時(shí)，鋼筋會(huì)在這些物質(zhì)的作用下發(fā)生銹蝕。通常情況下，混凝土孔隙率越小，則混凝土的滲透性越差；混凝土氫氧化鈣含量越高、密實(shí)性越好則混凝土具有較好的抗碳化性能。實(shí)際橋梁質(zhì)量病害檢測(cè)當(dāng)中，對(duì)混凝土堿性儲(chǔ)備以及密實(shí)性影響的因素繁多且較為復(fù)雜，不僅會(huì)受到施工因素和周圍環(huán)境因素的影響，還會(huì)受到混凝土材料以及成分的影響。

1.4結(jié)構(gòu)構(gòu)造破壞

結(jié)構(gòu)構(gòu)造破壞一般會(huì)出現(xiàn)在支座和伸縮縫兩個(gè)部位。一般情況下，伸縮縫破壞是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、材料選用不合理或者施工等因素引發(fā)的，極易造成接縫處不平、滲漏、跳車的現(xiàn)象的出現(xiàn)。支座的破壞是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、材料選用不合理和施工等因素引發(fā)的，極易造成支座支撐不穩(wěn)、偏位、功能喪失以及墊塊被壓碎等情況的出現(xiàn)，也會(huì)誘發(fā)其他病害的產(chǎn)生。

2　跨江大橋病害檢測(cè)方法

2.1混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)

混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)主要采用無損檢測(cè)法：①紅外成像檢測(cè)，該種檢測(cè)方法是一種新型的無損檢測(cè)技術(shù)，其主要應(yīng)用在缺陷和損傷檢測(cè)當(dāng)中，其具有對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)無損傷、視域較廣、對(duì)溫度無要求、遙感監(jiān)測(cè)控制等特點(diǎn)，其檢測(cè)精度較高；②雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)，該檢測(cè)技術(shù)具有頻帶寬、頻率高、方向性好、電導(dǎo)率敏感等特點(diǎn)，較其他檢測(cè)技術(shù)相比，具有檢測(cè)內(nèi)容全面、穿透能力較強(qiáng)、非接觸性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)表面狀況比較復(fù)雜的構(gòu)件檢測(cè)較為適應(yīng)；③超聲脈沖檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)的基本原理是利用超聲波在混凝土中不同的傳播參數(shù)（波形、振幅、聲時(shí)）來反映混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等進(jìn)行判斷。其具有可靠性高、精度高的特點(diǎn)。第四種是沖擊反射檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)主要是檢測(cè)混凝土厚度及內(nèi)部缺陷，其具有能夠滿足各種測(cè)量需求、且檢測(cè)效果較好的優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)中的諸多缺陷，可進(jìn)行單面測(cè)試，且信號(hào)具有較高的準(zhǔn)確性，能夠滿足多個(gè)領(lǐng)域（道路、工程質(zhì)量、底板、隧道等）的檢測(cè)要求，具有較高的適應(yīng)性和靈活性。在進(jìn)行橋梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，需要合理選用檢測(cè)方法，以提高檢測(cè)的精度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的潛在質(zhì)量問題，為橋梁加固奠定基礎(chǔ)[2]。

2.2裂縫檢測(cè)

在橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫后，應(yīng)加強(qiáng)度裂縫的檢測(cè)，根據(jù)裂縫形態(tài)特征結(jié)合施工資料及設(shè)計(jì)方案等綜合分析裂縫產(chǎn)生的原因，并評(píng)估裂縫可能產(chǎn)生危害，制定合理有效的加固措施。裂縫檢測(cè)的內(nèi)容主要有：裂縫的出現(xiàn)部位、寬度、走向、分布等；使用千分表引伸儀、手持式讀數(shù)顯微鏡、長(zhǎng)標(biāo)距裂縫應(yīng)變片、塞尺等對(duì)裂縫的發(fā)展變化情況進(jìn)行測(cè)定。在進(jìn)行裂縫觀測(cè)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄溫度變化情況，溫度較低時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)表面收縮速度較外部收縮快，因而此時(shí)裂縫較寬；當(dāng)氣溫升高時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)表面收縮速度較外部收縮慢，因而此時(shí)裂縫較窄。因此，需嚴(yán)格按照《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中對(duì)裂縫的處理要求進(jìn)行處理，若裂縫的數(shù)量及寬度超過規(guī)定要求，則需采取必要的加固措施進(jìn)行加固。減少由于裂縫處理不當(dāng)而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形加劇問題，降低橋梁使用壽命和承載能力。

3　跨江大橋加固措施

3.1橋梁表層結(jié)構(gòu)檢修加固

表層檢修加固常用方法有混凝土的修補(bǔ)法、環(huán)氧樹脂修補(bǔ)法、混凝土粘結(jié)劑修補(bǔ)法、水泥砂漿修補(bǔ)法等，在進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋梁表層結(jié)構(gòu)質(zhì)量病害的嚴(yán)重程度以及病害特征對(duì)加固措施進(jìn)行合理選擇。

3.2橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)的檢修加固

鋼筋結(jié)構(gòu)檢修加固常用的方法有：①將損壞部分的混凝土進(jìn)行鑿除剝離；②清除原有混凝土表面的灰塵，并進(jìn)行鋼筋除銹處理，除銹處理結(jié)束后既可對(duì)鋼筋進(jìn)行防銹處理；③通過涂粘結(jié)劑（以環(huán)氧膠液）等方式進(jìn)行加固；④根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，澆筑、噴漿；⑤處理新澆筑混凝土表面。

3.3橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)與加固

橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)通常采用封閉修補(bǔ)的方式，采用打箍加固封閉法、填縫、鑿槽嵌補(bǔ)、表面摸灰、表面噴漿、表面粘貼等方式處理。對(duì)于部分對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及剛度有著直接影響的裂縫，則需采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固措施進(jìn)行處理，針對(duì)不同的橋梁結(jié)構(gòu)其加固措施也不盡相同，橋梁基礎(chǔ)加固的方式一般有拉桿加固、預(yù)應(yīng)力筋加固、鋼筋混凝土加固、頂堆加固、加樁加固等方式。鋼筋混凝土梁橋一般通過改變結(jié)構(gòu)體系加固，如斜拉改造、梁拱結(jié)合、梁的連續(xù)加固以及增設(shè)八字架等方法；也可通過增加輔助構(gòu)件來進(jìn)行加固，如增加輔助橫梁或縱梁；亦可增大構(gòu)件截面來進(jìn)行加固，如噴錨加固、加厚橋面板加固、增大混凝土截面以及增加受力主筋截面等；還可采用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿——噴射混凝土來進(jìn)行加固。鋼筋混凝土拱橋加固，一般通過加強(qiáng)橫向聯(lián)系、調(diào)整壓力線、拱軸線、減輕拱上建筑重量等方式加固[3]。

3.4弦桿加固措施

將原橋面鋪裝拆除后，為滿足正常的使用功能，應(yīng)改善弦桿受拉一側(cè)的應(yīng)力狀態(tài)，確保裂縫能夠不超過極限值，充分滿足橋梁結(jié)構(gòu)承載力不超過極限狀態(tài)抗力要求；通過在剪力較大的區(qū)域增加鋼筋混凝土（15cm）以滿足該區(qū)域?qū)π苯孛婵辜魪?qiáng)度的要求。弦桿加固方式見圖1。

3.5加固后檢測(cè)

經(jīng)相應(yīng)的加固措施處理后，需要對(duì)橋梁的整體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)橋梁承載力獲得了較好提升，裂縫得到了有效控制（控制為0.12mm，在相關(guān)規(guī)范要求的0.2mm之內(nèi)），達(dá)到了加固處理的目的。

圖1　弦桿加固方式

4　結(jié)語

近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民需求的不斷提高，跨江大橋的建造規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。由于部分橋梁建造、使用時(shí)間較長(zhǎng)，因而使得質(zhì)量病害產(chǎn)生，不僅對(duì)橋梁的耐久性和抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生了直接的影響，而且直接關(guān)系著交通的暢通安全和道路使用者的人身安全。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)橋梁質(zhì)量病害檢測(cè)工作，并針對(duì)檢測(cè)出的質(zhì)量病害采取相應(yīng)的加固技術(shù)措施，以提高橋梁的耐久性，確保交通暢通，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。

[1]賀智功，何小林.四川地區(qū)鋼筋混凝土肋拱橋主要病害檢測(cè)分析與加固處治對(duì)策[J].西南公路，2011，04：126～132.

[2]黃英軍.鋼-混凝土組合梁橋維修加固質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法研究[J].城市道橋與防洪，2013，06：175～179+11.

[3]秦彬，彭瓊.淺議公路橋梁中病害的預(yù)防及治理方法[J].科技視界，2015，08：247～249.

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2015-4-11