甘肅省高速公路橋梁常見病害分析與防治

李薇薇

（甘肅路橋公路投資有限公司，甘肅 蘭州 730030）

甘肅省高速公路橋梁常見病害分析與防治

李薇薇

（甘肅路橋公路投資有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著甘肅省高速公路里程的延長，高速公路橋梁對我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性也逐步凸顯，但其存在的病害問題也日益顯著。這些問題的長期存在嚴(yán)重影響著。高速公路的正常運(yùn)營。本文通過對甘肅省內(nèi)大量高速公路橋梁的病害調(diào)查及分析，對普遍存在的橋梁病害進(jìn)行了歸類總結(jié)，對其產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析，并提出了對應(yīng)病害的防治措施及建議。

高速公路；橋梁；病害；防治

隨著甘肅省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，截至2016年，甘肅省省內(nèi)將基本建成高速公路主骨架，通車?yán)锍掏黄?000km。隨著高速公路的交通流量及超限超載車輛的不斷增長，帶給高速公路橋梁的荷載逐漸增大，各類橋梁病害隨著運(yùn)營時(shí)間的延長不斷產(chǎn)生。這些病害嚴(yán)重影響橋梁的正常使用，只有對其成因進(jìn)行正確的判斷分析，才能制定有效的防治措施。本文將就甘肅省高速公路橋梁常見病害類型及產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析，并對相關(guān)病害的系統(tǒng)防治提出一些建議。

1　常見病害類型及成因分析

通過對省內(nèi)高速公路橋梁長期的養(yǎng)護(hù)維修及病害調(diào)查，常見病害大致可以分為以下幾個(gè)方面：上部結(jié)構(gòu)病害、橋梁支座病害、下部結(jié)構(gòu)病害、路橋過渡段病害?，F(xiàn)就各類病害的成因進(jìn)行分析。

1.1上部結(jié)構(gòu)病害

1）橋梁鋪裝層。橋面鋪裝層直接承受車輛荷載，起到分散荷載、保護(hù)橋面板的作用，同時(shí)協(xié)調(diào)梁體均勻受力。因此，在正常運(yùn)營過程中要保證良好的完整性，并且具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其抗水損害能力、抗磨耗能力、高溫性能和低溫性能良好［1］。

甘肅地處西北地區(qū)，橋梁鋪裝層的病害主要是由于冬季氣溫較低，雨雪滲入鋪裝層內(nèi)部，在凍融循環(huán)和車輛荷載的作用下使得裂縫加速發(fā)展，由初期的縱橫向裂縫貫通為不規(guī)則的網(wǎng)格狀裂縫。

2）伸縮縫。橋梁在外部荷載和自然環(huán)境的作用下，橋面板會有一定的位移量產(chǎn)生，伸縮縫的作用就是調(diào)整這部分位移變化，使梁體適應(yīng)其變化，從而更好的改善橋梁的整體受力情況。

依據(jù)長期的養(yǎng)護(hù)維修，可以發(fā)現(xiàn)大部分橋梁在運(yùn)營5年之后便出現(xiàn)不同程度的伸縮縫病害［2］，主要表現(xiàn)形式有橡膠條老化脫落、錨固混凝土破損、型鋼伸縮縫變形、鋼制構(gòu)件銹蝕、雜物堵塞伸縮縫。如不及時(shí)治理，隨著伸縮縫病害程度的加劇蔓延至兩側(cè)的橋面鋪裝處，進(jìn)而出現(xiàn)大面積的龜裂或坑槽，最終將會嚴(yán)重影響橋梁的正常通車。

3）梁體縱橫向裂縫。高速公路橋梁的梁體形式有：預(yù)制空心板梁、現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土梁。梁體裂縫病害產(chǎn)生的原因主要有［3］：混凝土施工配合比調(diào)制不合理，現(xiàn)澆梁的模板支架發(fā)生變形導(dǎo)致承載能力不足，后期養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)方式不當(dāng)，預(yù)應(yīng)力的張拉控制不當(dāng)?shù)纫鸬?。依?jù)其產(chǎn)生機(jī)理，可將裂縫劃分為：干縮裂縫、溫度裂縫、剪切裂縫。

4）鋼筋外露生銹。鋼筋的外露銹蝕存在于各類結(jié)構(gòu)中，主要出現(xiàn)在梁體底部。發(fā)生鋼筋銹蝕的原因可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分析：一方面是因?yàn)槭┕r(shí)，混凝土保護(hù)層厚度不滿足規(guī)范要求。橋梁梁體在自重及車輛荷載作用下，梁體下緣主要承受拉力，由于保護(hù)層厚度過薄，會先期剝落，致使鋼筋外露生銹。另一方面是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場澆筑以后，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致梁體出現(xiàn)不同程度的裂縫，在長期的運(yùn)營過程中，大氣及雨水的滲入使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，鋼筋變粗，擠裂混凝土保護(hù)層甚至剝落。

1.2支座病害

支座作為橋梁上、下部結(jié)構(gòu)之間的重要傳力構(gòu)件，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。橋梁的支座自安裝之日起，由于缺乏日常的養(yǎng)護(hù)維修，無法保證其長期處于良好的工作狀態(tài)。常見的支座病害主要有橡膠支座的老化、脫落、裂痕、支座脫空、變形嚴(yán)重等。

1.3下部結(jié)構(gòu)病害

橋梁下部結(jié)構(gòu)主要有臺身、墩柱、基礎(chǔ)等。常見病害主要有臺身的豎向裂縫、橋墩的縱橫向裂縫、基礎(chǔ)的不均勻沉降。

1）臺身病害。臺身的豎向裂縫主要是由于混凝土自身的收縮徐變引起的，主要出現(xiàn)在早期拆模以后，后期會逐步穩(wěn)定，對結(jié)構(gòu)的安全性影響很小，對耐久性影響比較明顯。

2）橋墩病害。橋墩墩身的縱橫向裂縫一方面是由于施工拆模時(shí)處理不當(dāng)，或者混凝土配合比不合適引起的，另一方面是混凝土保護(hù)層厚度不符合規(guī)范要求導(dǎo)致的。

3）基礎(chǔ)病害。橋梁基礎(chǔ)作為將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞至地基的重要支撐結(jié)構(gòu)，主要病害包括：其一，部分橋梁基礎(chǔ)由于地基的承載能力不足，在結(jié)構(gòu)自重和車輛荷載的長期作用下，發(fā)生了一定量的不均勻沉降；其二，部分橋梁基礎(chǔ)因河道變遷或上下游挖沙受到?jīng)_刷，樁基混凝土遭到破壞，主筋及箍筋外露，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性及橋梁的安全性；其三，甘肅中北部地區(qū)處于嚴(yán)重的鹽漬化地區(qū)，同時(shí)由于季節(jié)凍土的凍融循環(huán)作用，該地區(qū)的橋梁基礎(chǔ)遭受鹽蝕，鹽脹等病害。

1.4路橋過渡段病害

路橋過渡段的病害主要圍繞路基沉陷產(chǎn)生，致使橋頭跳車事件頻繁發(fā)生。如果橋頭跳車頻頻發(fā)生，不僅影響整個(gè)高速公路的正常使用，同時(shí)由于高速公路上的車輛高速行駛，對其安全性有極大的隱患。這種危害產(chǎn)生的主要原因在于路橋設(shè)計(jì)不合理，尤其在路橋過渡段處，結(jié)構(gòu)的剛度相差過大，導(dǎo)致了兩者的沉降量差異過大?？梢詮囊韵聝牲c(diǎn)進(jìn)行分析，其一，路橋過渡段的路基填土施工過程存在問題，主要體現(xiàn)在壓實(shí)度不滿足要求；其二，路基與臺背之間的填土材料存在不合理之處，致使自然沉降時(shí)間縮短，通車運(yùn)營后出現(xiàn)嚴(yán)重變形。

2　病害處理措施

2.1上部結(jié)構(gòu)病害

1）橋梁鋪裝層。對于橋面鋪裝層的處理，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的破損程度采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施［4］。如果鋪裝層僅存在一系列的微裂縫，可以采用塞縫灌漿法處理，將橋面鋪裝裂縫填滿，填實(shí)。對于裂縫寬度較大，較深的部分，可以沿著裂縫鑿出一定寬度，露出里面的粗骨料，清洗干凈，重新填充壓實(shí)。以上兩種病害情況的修補(bǔ)速度快，對交通的影響小。如果橋面鋪裝層出現(xiàn)大面積的坑洼，破裂。應(yīng)將整個(gè)橋面鋪裝鑿去，按照施工要求重新鋪設(shè)。

2）伸縮縫。針對伸縮縫的傳統(tǒng)修補(bǔ)方法為：對于伸縮縫兩側(cè)的水泥混凝土破損病害，主要修補(bǔ)方法為鑿去破損的部分，對破損面進(jìn)行鑿毛處理，清洗干凈，重新澆筑同等標(biāo)號的混凝土，正常養(yǎng)護(hù)即可。

對于伸縮縫病害的防治重點(diǎn)在于其選型及安裝時(shí)伸縮預(yù)留量的合理計(jì)算。溫度的升降使橋梁產(chǎn)生伸縮，在對伸縮縫選型時(shí)，如何計(jì)算橋梁伸縮的溫度取值是確定安裝預(yù)留量的關(guān)鍵因素。安裝伸縮縫時(shí)，要考慮一定富余量，以保證伸縮縫在運(yùn)營過程中保持良好的工作狀態(tài)。

3）梁體縱橫向裂縫。通常情況下，養(yǎng)護(hù)維修人員可以采用壓力灌漿修補(bǔ)法和表面封閉修補(bǔ)法來進(jìn)行維修［5-6］。對于現(xiàn)澆混凝土梁底部出現(xiàn)縱向裂縫，且裂縫較深、數(shù)目較多以及寬度在3mm以上時(shí)，應(yīng)采用粘貼碳纖維布對其表面進(jìn)行加固處理；如果裂縫細(xì)且淺，數(shù)目相對較少，且寬度在3mm以內(nèi)，應(yīng)采用環(huán)氧樹脂漿液封閉其表面。

4）鋼筋外露生銹。梁體在施工過程中，如發(fā)現(xiàn)鋼筋自身存在輕微的腐蝕，可以在混凝土結(jié)構(gòu)表面的位置涂一層除銹劑，同時(shí)需要讓其滲入到混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，會起到非常好的防腐蝕作用。從而使得橋梁自身的質(zhì)量和性能也得到了非常好的保障。如果橋梁的鋼筋結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象比較明顯，須首先清理干凈鋼筋表面的混凝土，在發(fā)生腐蝕的鋼筋位置加焊同種類型和標(biāo)號的鋼筋，對補(bǔ)焊鋼筋附近的混凝土進(jìn)行鑿毛處理，清洗干凈，鋼筋表面涂刷防銹劑，調(diào)配同等強(qiáng)度的水泥混凝土砂漿進(jìn)行填補(bǔ)，修整表面。

2.2支座病害

針對橋梁支座的常見病害，最主要的防治重點(diǎn)應(yīng)在于梁體底部的防水處理，避免由于漏水引起支座的橡膠老化或銹蝕；其次在架設(shè)梁體的過程中要嚴(yán)格把控落梁精度，如果存在落梁偏差，必須抬升，重新架設(shè)；如果支座破壞嚴(yán)重，須頂升置換全新的支座。

2.3下部結(jié)構(gòu)病害

1）臺身病害。橋梁臺身的裂縫處理可以采用壓力灌漿修補(bǔ)法和表面封閉修補(bǔ)法來進(jìn)行維修。

2）橋墩病害。對于橋梁墩身出現(xiàn)的縱橫向裂縫，可以通過壓力灌漿修補(bǔ)法和表面封閉修補(bǔ)法進(jìn)行處理［7］。如果存在貫通性的裂縫，為了保證橋墩的正常使用，避免裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，可以采用的加固方法有：外包混凝土加固法，外包鋼板加固法，粘帖碳纖維布加固法。

3）基礎(chǔ)病害。對于受到河水沖刷嚴(yán)重的橋梁基礎(chǔ)，可以采用擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法，主要通過擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)的底部面積。此方法適用于橋梁基礎(chǔ)的承載能力下降或者基礎(chǔ)埋置過淺。對基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降但不影響橋梁結(jié)構(gòu)的整體受力，可以采用此方法進(jìn)行加固。對于地基土層的承載能力較差地區(qū)，可以通過人工加固地基的方法來提高基礎(chǔ)的實(shí)際承載力，常見的方法有注漿法、砂石樁法。針對橋梁基礎(chǔ)遭受的鹽蝕、鹽脹等病害，可采用的常規(guī)方法有包裹隔離法、表面涂層法等［8-10］。

2.4路橋過渡段病害

對于路橋過渡段的病害預(yù)防可從以下兩點(diǎn)進(jìn)行，其一，合理選材，設(shè)置橋頭搭板。所謂的橋頭搭板，本質(zhì)上為一塊厚度基本保持不變，大約為30cm以上，長度和寬度與路面的沉降情況、橋梁的承載能力以及交通流量有關(guān)的結(jié)構(gòu)。主要功能即為承受沉降量，分散上部集中力，減小路堤的沉降壓力，達(dá)到平緩過度的目的。其二，設(shè)置過度路面，或變剛度路面。過度路面可以采用條石鋪設(shè)，混凝土塊鋪砌，瀝青等。與橋面相比，它們可以快速的翻修施工完成。但是必須處理好路面的平整性，降低行車過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象。對于沉降量比較嚴(yán)重的路面，應(yīng)選用瀝青路面，鋪設(shè)瀝青混凝土或者瀝青砂材料。

3　結(jié)語

橋梁病害是高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作中最常見且比較難處理的問題。本文詳細(xì)總結(jié)了甘肅省高速公路橋梁的常見病害，并對其產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析，最后提出了一些針對性的防治建議。整治病害是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，一方面要在大量的病害調(diào)查基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面的深入分析，詳細(xì)掌握病害的類型；另一方面針對所處的實(shí)際環(huán)境條件，對病害的成因進(jìn)行科學(xué)的分析，有針對性地制定合理有效的治理措施。

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