農(nóng)村公路橋梁的典型病害及其防治措施

常小花

（延安市安塞區(qū)農(nóng)村公路管理站，陜西延安717400）

農(nóng)村公路橋梁的典型病害及其防治措施

常小花

（延安市安塞區(qū)農(nóng)村公路管理站，陜西延安717400）

農(nóng)村公路橋梁對于農(nóng)村區(qū)域的交通基礎(chǔ)設(shè)施具有重要作用，保障其運營安全非常必要?？偨Y(jié)了目前農(nóng)村橋梁的主要運營病害，對病害的形成原因和發(fā)展態(tài)勢進行了詳細分析，據(jù)此提出了防治措施，對已有病害進行修復(fù)和加固，同時根據(jù)實際情況加強養(yǎng)護工作的執(zhí)行力度，進行必要的交通管控，以延長這些病害橋梁的運營使用壽命。

農(nóng)村公路；橋梁；病害；防治措施；養(yǎng)護管理

0 引言

我國近年來城鎮(zhèn)化建設(shè)大力發(fā)展，為了滿足農(nóng)村地區(qū)的人們出行問題，同時提高農(nóng)村區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展，不同等級和類型的農(nóng)村公路在不斷建設(shè)并投入使用，這其中就有很多中小跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)，主要是跨越淺灘、河流和山谷等障礙。此外，部分農(nóng)村公路的建設(shè)也是充分利用原有的橋梁結(jié)構(gòu)，以滿足現(xiàn)有的交通運輸要求。

然而，我國早先建設(shè)的農(nóng)村橋梁，由于投入資金有限，其設(shè)計標(biāo)準和等級存在一定偏差，在加上施工質(zhì)量保障性差，使得這些舊有橋梁結(jié)構(gòu)本身就存在一定的質(zhì)量隱患，在目前高交通流量以及部分區(qū)域重載超載貨車作用下，很多橋梁出現(xiàn)了嚴重的損傷和病害。這些病害問題不僅影響著行車的安全，還對橋梁結(jié)構(gòu)本身的安全性造成很大的威脅[1,2]。

論文總結(jié)了農(nóng)村公路橋梁的典型病害問題，對各類病害的發(fā)生原因和發(fā)展方向進行了分析，總結(jié)出農(nóng)村公路橋梁運營和維護的關(guān)鍵。最后，提出農(nóng)村公路橋梁病害的防治措施，主要從病害的修復(fù)和運營維護方面提出建議和方法，保障農(nóng)村公路橋梁的運營安全性能，提升人們的出行交通安全。

1 農(nóng)村橋梁的典型病害及特征

農(nóng)村公路的建設(shè)資本有限，且公路工程主要以道路為主要構(gòu)成，橋梁以及隧道等重要工程較少，且其跨徑不大。因而，農(nóng)村公路橋梁主要以就地石材或者混凝土為建筑材料，最主要的還是混凝土材料，因此本文對農(nóng)村公路橋梁的病害分析，也主要面向中小跨徑混凝土橋梁。

根據(jù)病害的型式，主要為梁體開裂、鋼筋銹蝕、支座病害等主體結(jié)構(gòu)病害，和鋪裝開裂、伸縮縫病害等附屬結(jié)構(gòu)病害，以下對這些病害的特征的形成原因及發(fā)展態(tài)勢進行詳細分析。

1.1 梁體開裂病害

農(nóng)村橋梁的運營環(huán)境惡劣，在運營使用過程中，因為內(nèi)在的材料退化和外在的荷載作用，都會存在不同程度的開裂情況，包含結(jié)構(gòu)性的和非結(jié)構(gòu)性的。

結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫的存在位置和展開方向都和橋梁結(jié)構(gòu)的受力直接聯(lián)系，例如橋梁跨中因受力問題出現(xiàn)橫向裂縫，一般由抗彎性能不足所致；梁體腹板在近支座處出現(xiàn)的斜裂縫，一般是腹板抗剪性能不足引起；預(yù)應(yīng)力錨固區(qū)的網(wǎng)狀裂縫則是錨固區(qū)應(yīng)力集中所致。非結(jié)構(gòu)性裂縫的位置、方向、數(shù)量等就不和受力直接關(guān)聯(lián)，這些裂縫的形成不能通過受力完全解釋，例如橋面底部出現(xiàn)的細小分散無方向性裂縫、腹板的局部網(wǎng)狀裂縫、橫隔板的豎向裂縫等，見圖1。

圖1 混凝土橋梁體裂縫

結(jié)構(gòu)性裂縫的成因是由于荷載超過結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準導(dǎo)致，一方面可以從荷載方面尋找原因，例如面臨突發(fā)的超載車作用、驟然降溫、橋墩大幅沉降等，另一方面可以從結(jié)構(gòu)本身出發(fā)，例如施工質(zhì)量差導(dǎo)致實際抗力低于預(yù)期性能，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)大面積破損，構(gòu)造復(fù)雜使得傳力不明確等。非結(jié)構(gòu)性裂縫則主要是施工質(zhì)量問題，混凝土振搗澆筑不密實、鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量差、混凝土品質(zhì)差等，都會導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生。

1.2 鋼筋銹蝕病害

鋼筋表面銹蝕的機理是環(huán)境作用下混凝土材料受到大氣中的酸性氣體和濕性水珠作用，使得水上結(jié)構(gòu)吸收了大量的鹽性水汽，不僅提高了混凝土的導(dǎo)電特性，也是鋼筋周圍的氯離子溶度提高，最終氯化作用使得鋼筋鈍化膜受到破壞，引起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生銹蝕。

鋼筋的銹蝕直接影響鋼筋的亞原構(gòu)造，導(dǎo)致材料抵抗性能降低，有效受力面積減小，應(yīng)力集中和突變，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問題。更多時候，因為鋼筋的銹蝕，使得整個截面的耐久性降低，構(gòu)件性能會在一定時間內(nèi)出現(xiàn)超過甚至遠超出預(yù)期方式的退化，鋼筋銹蝕問題在農(nóng)村橋梁更為突出。降低鋼筋銹蝕，一方面從設(shè)計角度需要保證鋼筋足夠的保護層厚度和防腐涂層；另一方面施工中特別注意混凝土振搗方法，保證表層振搗密實不出現(xiàn)蜂窩麻面，同時鋼筋籠在振搗中穩(wěn)定牢固；同時，對于特殊沿海區(qū)域的公路橋梁結(jié)構(gòu)，需要采取耐久性保護措施，例如采用高性能混凝土、創(chuàng)新鋼筋防腐涂層方法、轉(zhuǎn)移氯離子吸附方向等，見圖2。

圖2 鋼筋表面銹蝕

1.3 支座病害

農(nóng)村橋梁的支座病害主要是支座的永久變形以及滲水現(xiàn)象。支座如果出現(xiàn)永久塑性變形，則會使得梁體各支座受力不平衡，進而導(dǎo)致梁體存在應(yīng)力集中問題，容易出現(xiàn)垮塌破壞；支座不均能的受力同時也加大了支座的破壞問題。支座塑性破壞往往跟其材料退化有關(guān)，主要是滲水以及養(yǎng)護不及時導(dǎo)致，需要加大對支座運營狀況的檢測和養(yǎng)護。

1.4 鋪裝層病害

農(nóng)村橋梁的橋面鋪裝層病害型式包含橋面開裂、面層坑洼、鋪裝滲水等，鋪裝層裂縫需要在短時間內(nèi)盡快修補，否則裂縫的擴展將進一步影響到橋梁主體結(jié)構(gòu)的受力，同時開裂后的鋪裝層將顯著影響行車性能，不僅降低行車舒適性，同時引發(fā)交通事故、車輛撞擊等危險事故，見圖3。

圖3 橋面板鋪裝層裂縫

鋪裝層開裂的深層次原因有以下幾種：（1）鋪裝層施工質(zhì)量差，壓實不勻、厚度不足、拌合不均等都直接導(dǎo)致鋪裝受力不均，形成開裂。（2）鋪裝層材料能不佳，包含粘結(jié)、抗車轍、抗老化等材料性能，是決定鋪裝層能夠與橋梁主體結(jié)構(gòu)共同協(xié)調(diào)變形的關(guān)鍵。（3）荷載作用，超載重載車輛對于橋面鋪裝層的損傷累積是指數(shù)增長的，因此即便是最佳材料性能和最佳施工質(zhì)量的橋面鋪裝，在面臨長時間、大面積超載重載作用，其使用壽命也是非常有限的。

1.5 伸縮縫病害

農(nóng)村橋梁伸縮縫運營的主要病害類型為：鋼板松動、雜物填充和兩側(cè)混凝土破損。由于農(nóng)村道路存在部分貨運車輛，這些車輛有時超載非常嚴重，這給荷載設(shè)計等級本來就不高的橋梁帶來很大安全隱患，其中最直接的作用就是輪載對伸縮縫局部的作用，直接造成伸縮縫兩側(cè)混凝土破損以及鋼板脫落；此外，如果養(yǎng)護不到位，導(dǎo)致伸縮縫被雜物填充，失去了伸縮性能，則在溫度作用或者汽車荷載作用下，伸縮縫的變形受到約束，同樣加速伸縮縫的結(jié)構(gòu)破壞，圖4是伸縮縫典型病害問題。

圖4 伸縮縫病害

2 病害的防治措施

針對農(nóng)村公路橋梁運營中出現(xiàn)的上述病害問題，首先應(yīng)該及時地進行病害的修復(fù)以及橋梁等級評定和加固，另一方面則需要根據(jù)農(nóng)村公路養(yǎng)護資金不足的特點，制定科學(xué)而高效的養(yǎng)護和管理措施[3]。

2.1 橋梁病害的及時修復(fù)及加固

農(nóng)村公路橋梁運營中出現(xiàn)的各類病害，需要及時進行修復(fù)，避免病害進一步開展而危及橋梁的安全。

2.1.1 病害修復(fù)

對于大部分橋梁病害，可以采用修復(fù)手段使得橋梁性能得到保持。梁體開裂問題，無論是結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫，都需要進行裂縫灌漿修復(fù)，使得裂縫能夠得到閉合；非結(jié)構(gòu)性裂縫可以采用水泥砂漿等進行灌注，結(jié)構(gòu)性裂縫則需要采用高強砂漿或者聚合物修復(fù)。鋼筋銹蝕需要首先進行鋼筋表面除銹，然后施工混凝土保護層，或者其他材料進行表面防護。支座病害主要進行防水和雜物清理，保證支座表面光潔，對于已經(jīng)支座受力不均勻的墊入鋼板使之平整。附屬設(shè)施如鋪裝層和伸縮縫的病害，則需要對病害進行清理和必要的修復(fù)。

病害的修復(fù)主要過程是：（1）舊混凝土表面鑿開，對破損部位進行鑿除，使得漏出完整的舊混凝土結(jié)構(gòu)，確保氧化和損傷區(qū)域能夠與新修復(fù)材料完好粘結(jié)；（2）平整清洗，鑿開部位進行平整處理，保證清洗完全；（3）涂抹修復(fù)劑，實現(xiàn)裂縫和病害的修復(fù)灌注，并使得新灌注材料與原有界面完好粘結(jié)。

2.1.2 橋梁加固

對于損傷嚴重的橋梁結(jié)構(gòu)，則應(yīng)該進行必要的加固處理才能安全地使用這些橋梁結(jié)構(gòu)。農(nóng)村公路橋梁的主要加固手段是粘貼鋼板加固、碳纖維加固和更換支座等型式。粘貼鋼板加固主要對跨中區(qū)域梁橋底板開裂及鋼筋銹蝕問題，以及支點附件腹板開裂問題；碳纖維加固主要對跨中區(qū)域的底板開裂病害處置；支座更換針對于嚴重的支座塑性變形導(dǎo)致梁體受力極度不均勻的現(xiàn)象。

2.2 橋梁運營的養(yǎng)護和管理

農(nóng)村公路橋梁由于資金缺乏，其運營管理工作一直以來沒有受到足夠的重視，而缺乏養(yǎng)護和管理工作，只會使得橋梁病害發(fā)展更加惡劣，影響橋梁安全，導(dǎo)致橋梁垮塌等安全事故。

首先農(nóng)村橋梁的養(yǎng)護需要制定一定的措施手段，養(yǎng)護工作包含日常養(yǎng)護和定期養(yǎng)護，日常養(yǎng)護的頻次需要根據(jù)人力物力情況妥善安排，一般1 a至少一次，主要對橋梁外觀和可能的病害進行記錄，使得工程是對橋梁的運營狀態(tài)具有理性的認識。對于調(diào)研中出現(xiàn)的病害問題，需要進行及時得分析，以確定是否進行修復(fù)加固，以及修復(fù)加固的時間及方式。定期檢查則需要對橋梁狀態(tài)進行系統(tǒng)性評估，以確定橋梁等級，能否繼續(xù)承載。

其次，根據(jù)評估結(jié)果制定管理措施，例如對車輛的管控。如果橋梁性能不足，不能繼續(xù)承載可能的貨車作用，則需要對貨車載運噸位進行限制，甚至對貨車進行完全的限制。這種管理措施雖然對貨運造成了影響，但是保障了橋梁的使用壽命，延長了整個農(nóng)村公路體系的使用壽命。對于確定不能繼續(xù)承載，或者采用加固方式仍然不能滿足要求的，則需要進行橋梁的拆除及重建。

3 結(jié)論

農(nóng)村公路橋梁是該公路系統(tǒng)的重要節(jié)點工程，對于人們的出行交通具有重要影響。隨著我國交通貨運的發(fā)展，農(nóng)村區(qū)域的很多橋梁也存在很多病害問題，嚴重影響了農(nóng)村公路的使用安全。論文詳細總結(jié)農(nóng)村公路橋梁的典型病害類型，并對病害的發(fā)生機理和發(fā)展態(tài)勢進行了剖析，從而明確對這些病害問題的處置措施，需要進行修復(fù)和加固，同時加強日常的養(yǎng)護和管理工作，才能有效保證橋梁的運營性能。

[1]高康.農(nóng)村公路橋梁常見病害及防治措施[J].黑龍江交通科技, 2013(9):99.

[2]向際栓.農(nóng)村公路橋梁伸縮縫的病害成因與防治措施[J].青海交通科技,2012(2):60-66.

[3]俞文虎,陳伯進.農(nóng)村公路橋梁病害分析及對策思考[J].江蘇水利,2014(2):47-48.

U445.7+1

B

1009-7716（2017）06-0195-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.058

2017-03-16

常小花（1979-），女，陜西安塞人，工程師，從事農(nóng)村公路建設(shè)及養(yǎng)護工作。