淺談公路橋梁病害的成因與防治

馬日霞

摘要：我國(guó)的橋梁在正常的使用中或多或少的都會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害。本文就公路橋梁常見病害類型及其產(chǎn)生原因做歸納分析，并對(duì)橋梁病害的系統(tǒng)防治提出一些建議。

關(guān)鍵詞：公路；橋梁；病害；成因；防治

隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，行車密度及車輛載重越來(lái)越大，尤其是重型車輛日益增多，再加上設(shè)計(jì)及施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低、運(yùn)營(yíng)期間維護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩?，很多橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害，嚴(yán)重影響了橋梁的使用性能，帶來(lái)極大的安全隱患。這些病害嚴(yán)重影響橋梁的正常使用，只有對(duì)其成因進(jìn)行正確的判斷分析，才能制定有效的防治措施。本文就公路橋梁常見病害類型及其產(chǎn)生原因做歸納分析，并對(duì)橋梁病害的系統(tǒng)防治提出一些建議。

1橋梁工程常見病害成因分析

1.1混凝土開裂

從目前鋼筋混凝土橋梁使用的情況看，有很多橋梁體開裂和橋面鋪裝混凝土損壞等，使橋面產(chǎn)生坑槽，影響車輛的正常行駛，甚至影響到結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性?；炷翗蛄毫芽p的成因復(fù)雜、繁多，有時(shí)多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素。就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分以下幾種：

（1）荷載作用引起的裂縫。橋梁承受外部荷載，在混凝土中引起拉應(yīng)力，混凝土本身抗拉能力很低，極限拉應(yīng)變很小，其值約為1.5×10—4，相應(yīng)于此拉伸應(yīng)變時(shí)的鋼筋拉應(yīng)力約為30MPa，當(dāng)鋼筋應(yīng)力超過(guò)這個(gè)數(shù)值時(shí)，混凝土即出現(xiàn)裂縫。受拉翼緣裂縫主要是外荷載引起的變曲拉應(yīng)力而產(chǎn)生的在彎曲拉應(yīng)力與剪應(yīng)力共同作用下，在梁中形成主拉應(yīng)力，當(dāng)其值超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，梁兩端附近產(chǎn)生斜裂縫。

（2）溫度、收縮引起的裂縫?；炷翗蛄褐?，很多裂縫是由溫度和收縮引起的。如果混凝土體積變化不受任何約束，則不會(huì)引起混凝土開裂，而鋼筋混凝土梁中，混凝土體積的變化總是受到內(nèi)部或外部的約束，引起拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂。另外，由于日照影響，構(gòu)件內(nèi)溫度差也是使混凝土開裂的主要原因之一。

（3）材料質(zhì)量不好引起的裂縫。如果水泥質(zhì)量不好、骨料含泥量過(guò)大，將在混凝土澆筑后產(chǎn)生不規(guī)則裂縫；當(dāng)骨料是反應(yīng)性的或風(fēng)化骨料時(shí)，在混凝土硬化后往往出現(xiàn)以骨料為中心的裂縫。

（4）施工引起的裂縫?；炷翑嚢钑r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)使混凝土凝固速度加快，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生細(xì)裂縫；橫板的不均勻下沉、脫模過(guò)早，也會(huì)使混凝土在澆筑后不久產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度較大，而且往往出現(xiàn)在支點(diǎn)處；養(yǎng)生不好，混凝土受溫度、濕度的影響，會(huì)在表面發(fā)生不定向的收縮裂縫。另外，梁內(nèi)鋼筋保護(hù)層過(guò)薄、混凝土中摻入過(guò)量氯化鈣，會(huì)使鋼筋銹蝕脹裂混凝土，在主筋部位出現(xiàn)縱向裂縫。

（5）設(shè)計(jì)原因?qū)е碌牧芽p。設(shè)計(jì)時(shí)由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，比如結(jié)構(gòu)外形有劇烈的突變、鋼筋的保護(hù)層未滿足要求等都會(huì)引起裂縫。計(jì)算圖式、計(jì)算假定與實(shí)際受力情況的差異也是裂縫產(chǎn)生的一個(gè)原因。另外，外界條件的變化如基礎(chǔ)不均勻沉降、結(jié)構(gòu)超載等都會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

1.2地基不均勻沉陷問(wèn)題

因地基不均勻沉陷所導(dǎo)致的道路橋梁損壞問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，埋下嚴(yán)重的安全隱患。道路橋梁地基不均勻沉陷主要原因包括以下方面：

（1）施工質(zhì)量因素，許多施工單位在施工過(guò)程中大多憑借主觀經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行施工，前期對(duì)施工場(chǎng)地周圍的地質(zhì)勘察工作不到位，導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果不符合要求，盲目施工，最終使工程質(zhì)量降低，導(dǎo)致地基不均勻沉陷等現(xiàn)象。

（2）在施工方面，存在技術(shù)與管理雙重問(wèn)題，造成地基使用過(guò)程中出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。

（3）隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程周圍的建筑以及環(huán)境都在發(fā)生著巨大的改變，土地使用增加和人口的增長(zhǎng)都會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生影響，而工程在設(shè)計(jì)之初并未考慮到這些問(wèn)題最終產(chǎn)生地基沉陷現(xiàn)象。

（4）違規(guī)施工現(xiàn)象嚴(yán)重，許多道路橋梁工程為了趕時(shí)間和控制成本，所采用施工材料的質(zhì)量嚴(yán)重不符合標(biāo)準(zhǔn)，有些還存在著偷工減料的現(xiàn)象，也是造成地基沉陷的主要因素之一

1.3橋面鋪裝層病害

橋梁橋面鋪裝是厚度為15-20cm的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，病害是多種因素共同作用的結(jié)果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接受風(fēng)霜雨雪及氣溫變化的作用，同時(shí)又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復(fù)雜。造成橋面鋪裝破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）高程控制不準(zhǔn)或梁體拱度控制不準(zhǔn)導(dǎo)致鋪裝層厚度不足或厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚薄不均使其在荷載作用下厚度不足部分首先破碎。

（2）鋪裝層施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導(dǎo)致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結(jié)合不密貼，在車輛沖擊作用下出現(xiàn)滑動(dòng)破壞。

（3）防水層施工不精細(xì)出現(xiàn)漏水或滲水現(xiàn)象，雨水、化冰鹽和含有空氣中多種有害化學(xué)物質(zhì)的水滲入混凝土鋪裝層內(nèi)引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土開裂、破碎。

（4）泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，造成先局部破損，然后擴(kuò)展成大面積破碎。

1.4伸縮縫損壞

橋梁在外部荷載和自然環(huán)境的作用下，橋面板會(huì)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(zhǎng)期的養(yǎng)護(hù)維修，可以發(fā)現(xiàn)大部分橋梁在運(yùn)營(yíng)5年之后便出現(xiàn)不同程度的伸縮縫病害，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(huì)嚴(yán)重影響橋梁的正常通車。造成伸縮縫破損的原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)不周。設(shè)計(jì)時(shí)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。另外，有時(shí)變形量計(jì)算不恰當(dāng)，采用了過(guò)大的伸縮間距，導(dǎo)致伸縮裝置破損。

（2）伸縮縫裝置自身存在問(wèn)題。伸縮裝置本身構(gòu)造剛度不足錨固的構(gòu)件強(qiáng)度不足，在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生不同程度的破壞。

（3）伸縮裝置的后澆壓填材料選擇不當(dāng)。對(duì)伸縮裝置的后澆壓填材料沒有認(rèn)真對(duì)待、精心選擇，致使伸縮裝置營(yíng)運(yùn)質(zhì)量下降，產(chǎn)生不同程度的病害。

（4）施工不科學(xué)合理。施工過(guò)程中，梁端伸縮縫間距沒有按設(shè)計(jì)要求完成，人為地放大和縮小，定位角鋼位置不正確，致使伸縮裝置不能正常工作。這樣會(huì)出現(xiàn)下列情況：由于縫距太小，橡膠伸縮縫因超限擠壓凸起而產(chǎn)生跳車；由于縫距過(guò)大，荷載作用下的剪切力以及車輛行駛的慣性，會(huì)將松動(dòng)的伸縮縫橡膠帶出定位角鋼，產(chǎn)生了另一類型的跳車。施工時(shí)伸縮裝置的錨固鋼筋焊接的不夠牢固，或產(chǎn)生遺漏預(yù)埋錨固鋼筋的現(xiàn)象，給伸縮縫本身造成隱患；施工時(shí)伸縮裝置安裝的不好，橋面鋪裝后伸縮縫澆筑的不好，使用過(guò)程中，在反復(fù)荷載作用下致使伸縮縫損壞。

（5）連續(xù)縫設(shè)置不夠完善。為了減少伸縮縫，大量采用連續(xù)梁或連續(xù)橋面。橋面連續(xù)就需設(shè)置連續(xù)縫，連續(xù)縫的設(shè)置不夠完善，致使連續(xù)縫破損，而產(chǎn)生橋面跳車。橋面連續(xù)縫處，變形假縫的寬度和深度設(shè)置得不夠規(guī)范，不夠統(tǒng)一，這也不同程度地影響著連續(xù)縫的正常工作。

1.5支座損壞

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(wú)法保證其長(zhǎng)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。造成橋梁支座損壞的主要原因大致為：

（1）支座自身存在問(wèn)題。支座本身質(zhì)量不合格，強(qiáng)度低，承載力不足。

（2）設(shè)計(jì)方面存在問(wèn)題。橋梁支座選擇形式、布置方式不合理，支座邊緣預(yù)留寬度不夠，支座墊石混凝土強(qiáng)度等級(jí)偏低或支座墊石加強(qiáng)鋼筋不足，固定用的螺栓、螺母強(qiáng)度不夠等。

（3）施工方面存在問(wèn)題。在安裝支座時(shí)支座墊石、梁底面不平整或墊石頂面不水平，砂漿填充不密實(shí)，墊石內(nèi)預(yù)埋鋼板不牢固，與支座連接不牢，鋼支座防腐、防銹處理質(zhì)量不高。

（4）養(yǎng)護(hù)維修方面存在問(wèn)題。滑動(dòng)面、滾動(dòng)面不清潔，塵土等異物得不到及時(shí)清理，固定件松動(dòng)加固不及時(shí)，因防水裝置缺陷使支座或連接面積水腐蝕，加速老化過(guò)程等。再是由于橋墩、橋臺(tái)產(chǎn)生不均勻沉降，傾斜與上部結(jié)構(gòu)水平移位，上部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)變位等直接影響橋梁支座的正常使用。

1.6混凝土碳化與鋼筋銹蝕

由于空氣中二氧化碳的作用，混凝土中的氫氧化鈣會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變成碳酸鈣，這個(gè)過(guò)程被稱為混凝土的碳化。隨著混凝土的碳化，它的PH值會(huì)逐漸降低，而混凝土中的鋼筋一般是不做表面處理的，這樣一來(lái)混凝土不但不會(huì)對(duì)鋼筋起到保護(hù)作用，反而會(huì)對(duì)鋼筋造成腐蝕。所以在實(shí)際情況中，混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕往往是同時(shí)出現(xiàn)的。包裹鋼筋的混凝土脫落或出現(xiàn)裂縫也是造成鋼筋銹蝕的重要原因。鋼筋銹蝕后的體積會(huì)增大到銹蝕前的四至五倍，導(dǎo)致包裹鋼筋的混凝土沿鋼筋開裂，裂縫的產(chǎn)生又加快了混凝土的碳化和鋼筋銹蝕的速度，造成惡性循環(huán)，這不僅降低了橋梁的使用壽命，同時(shí)也產(chǎn)生了許多安全隱患。

1.7路面發(fā)生剝蝕

剝蝕是道路橋梁工程中最容易發(fā)生和最不可控的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：路橋表面發(fā)生物理性變化，表層不像以前那樣光滑平整而是變得起皮、蜂窩以及腐蝕。這些問(wèn)題主要是由環(huán)境所引起的，最常見的原因有：外部溫差變化較大、風(fēng)化現(xiàn)象以及水體侵蝕問(wèn)題。路面剝蝕現(xiàn)象一般不是在特定區(qū)域而是在較大范圍內(nèi)發(fā)生的，因此必須加強(qiáng)對(duì)此類問(wèn)題的重視程度。

2公路橋梁工程常見病害的防治措施

2.1裂縫防治措施

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成和開展是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，影響裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的因素很多。為改善梁（板）的裂縫，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工和材料等方面綜合考慮。設(shè)計(jì)時(shí)梁內(nèi)鋼筋可采用小直徑、分散布置，這樣鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力較好，可使裂縫間距和寬度減小。螺紋鋼筋的粘結(jié)力比光面鋼筋大得多，采用螺紋鋼筋是改善裂縫的有效措施。構(gòu)造上應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)外形有劇烈的突變，以減小應(yīng)力的集中程度，適當(dāng)?shù)夭贾脴?gòu)造鋼筋。當(dāng)梁高超過(guò)lm時(shí)，為控制梁腹板收縮裂縫，在腹板兩側(cè)沿梁高應(yīng)布置一定數(shù)量的縱向水平鋼筋。

提高施工質(zhì)量是改善裂縫的重要措施。應(yīng)正確地選擇砂石級(jí)配使其孔隙率達(dá)到最小。混凝土的密實(shí)度對(duì)裂縫的影響也很大，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，保持骨料潔凈，震搗密實(shí)。嚴(yán)格控制混凝土的配合比，不應(yīng)為了提高混凝土的強(qiáng)度（或早期強(qiáng)度）而加大水泥用量，這樣不僅造成材料的浪費(fèi)，而且增加了混凝土的收縮量，更易產(chǎn)生收縮裂縫。為減少收縮裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)工作極為重要。另外，施工時(shí)應(yīng)正確控制保護(hù)層厚度。

橋梁開裂的處理方法通常有以下幾種：

（1）表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動(dòng)的裂縫。表面貼寂（木工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

（2）填充法：用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來(lái)修補(bǔ)較寬的裂縫（0.3mm），作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采用開V型槽，然后作填充處理。

（3）灌漿法：此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

（4）結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法：因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。

2.2地基沉陷病害的防治措施

從客觀上來(lái)講，公路橋梁地基沉陷問(wèn)題基本上是施工問(wèn)題所導(dǎo)致的，所以在施工時(shí)就應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視，采取強(qiáng)有力的措施，以避免在后續(xù)使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。針對(duì)道路橋梁地基沉陷問(wèn)題的具體防治措施包括以下方面：

（1）對(duì)施工地段進(jìn)行仔細(xì)的勘察，得到真實(shí)有效的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果再確立工程的整體結(jié)構(gòu)及布局，并且要在一些特殊地段設(shè)置專門的沉降縫。

（2）施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)特殊地段的管理和監(jiān)督，并且要對(duì)道路橋梁地基所使用的混凝土等工程材料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，保證材料的質(zhì)量能夠符合施工要求。

2.3橋面鋪裝病害的防治措施

橋面鋪裝過(guò)早破壞主要是施工階段的問(wèn)題，因此要求我們?cè)跇蛎驿佈b施工時(shí)控制好如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）梁體施工階段，采取有效措施將預(yù)制（現(xiàn)澆）梁的拱度控制在誤差允許的范圍內(nèi)，梁體安裝要確保橋面鋪裝的最小厚度；同時(shí)控制鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層，偏大或偏小都將影響鋪裝層的使用壽命。

（2）施工中處理好泄水管、伸縮縫、施工縫等細(xì)小環(huán)節(jié)。

（3）積極引進(jìn)新材料、新工藝，比如使用鋼纖維混凝土代替普通高標(biāo)號(hào)混凝土、用冷軋帶肋鋼筋代替普通鋼筋都是很好的嘗試。

2.4伸縮縫病害的防治措施

對(duì)于伸縮縫病害的防治重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面：

（1）加強(qiáng)對(duì)伸縮縫施工工藝的重視程度，保證混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)度。

（2）在焊接錨固鋼筋時(shí)要避免燒傷已澆混凝土，并采用經(jīng)國(guó)家認(rèn)證的有質(zhì)量保障的材料。

（3）應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的冬夏溫度差異，采用符合本地實(shí)際情況伸縮縫結(jié)構(gòu)型式。

（4）對(duì)于已經(jīng)建成的伸縮縫，要加強(qiáng)日常的養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)清理阻塞伸縮縫的雜物和車輛掉落的堅(jiān)硬物。

針對(duì)伸縮縫的傳統(tǒng)修補(bǔ)方法為：對(duì)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(duì)破損面進(jìn)行鑿毛處理，清洗干凈，重新澆筑同等標(biāo)號(hào)的混凝土，正常養(yǎng)護(hù)即可。

2.5支座病害的防治措施

針對(duì)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(guò)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。

2.6混凝土碳化與鋼筋銹蝕的防治措施

因?yàn)榛炷撂蓟母驹蛟谟诨炷林械臍溲趸}與空氣中的二氧化碳發(fā)生反映，所以防止混凝土碳化的方法之一就是在混凝土表面刷涂料以隔絕空氣。但這種方法成本較高且不易操作，所以應(yīng)用范圍不廣。目前比較成熟的方法是在配置混凝土的過(guò)程中加入適量的緩蝕劑，經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和改良，緩蝕劑的緩蝕率目前可以達(dá)到99%以上，只要掌握正確的添加量和品種，幾乎可以完全避免混凝土的碳化。

2.7路面剝蝕的防治措施

橋梁中路面剝蝕大多是由外界因素所引起的，除此之外還有一部分是由于工程規(guī)劃不合理以及材料使用不科學(xué)所造成的。因此，施工時(shí)應(yīng)控制好工程材料的使用情況，加強(qiáng)前期基層壓實(shí)工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)之后要進(jìn)行人工修整，進(jìn)而保障道路橋梁工程的整體質(zhì)量以及其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。另外，保證基層平整，同時(shí)要做好后期的檢查維修工作。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，橋梁的病害防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，首先要進(jìn)行病害調(diào)查，弄清混凝土病害的真正狀況，在對(duì)病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行正確診斷分析的基礎(chǔ)上，配合科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和維修材料的選擇及正確使用，嚴(yán)格按照施工程序控制施工質(zhì)量，可大大延長(zhǎng)維修周期，提高混凝土的耐久性，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

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