高速公路橋梁病害檢測及措施研究

安培懷

(山西路橋集團(tuán)試驗(yàn)檢測中心有限公司，山西 太原 030002)

0 前 言

高速公路建設(shè)水平可以從側(cè)面反映出一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，隨著我國綜合國力提升，高速公路建設(shè)事業(yè)也在穩(wěn)步前進(jìn)，總里程數(shù)不斷增長，安全質(zhì)量更有保障。橋梁在高速公路中頗為常見，由于荷載較大，以及其他原因，在使用一段時(shí)間后，橋梁難免會(huì)出現(xiàn)各種病害，影響到行車的安全性和舒適性。因此，要做好檢查維修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害，分析成因，并采取相應(yīng)的對策。

1 工程案例

某高速公路全長95 km，于2015年正式通車，共有橋梁62座，包括大橋6座，中橋35座，小橋21座，具體情況如表1所示。

雖然是新橋，使用時(shí)間較短，但該線路屬于交通要道，行車量大，或多或少也出現(xiàn)了一些問題。對2015、2016、2017、2018年的橋梁檢測報(bào)告統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析，結(jié)合行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，得出以下結(jié)果：一類橋7座，二類橋42座，三類橋12座，四類橋1座。三類、四類橋約占21%，說明該線路的橋梁整體狀況較好。本次檢測分為兩部分，一是通過目視檢測法來檢測橋梁的外部情況，二是運(yùn)用非破壞性檢測手段來檢測橋梁的內(nèi)部情況。

2 橋梁外觀檢測

2.1 橋 面

行車路面直接承受車輛荷載，經(jīng)目視檢測，發(fā)現(xiàn)有明顯的裂縫，以橫向裂縫和貫穿裂縫(縱向裂縫)為主。橫向裂縫又可分為溫度裂縫、干縮裂縫和冷縮裂縫，采用混凝土材料的橋面，鋪裝層受溫度變化影響，容易出現(xiàn)拉伸變形，尤其是溫度突然下降時(shí)，依據(jù)熱脹冷縮原理，易產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫主要是因?yàn)樗酀{體水分缺失，冷縮裂縫則是因?yàn)榛炷羶?nèi)外部溫度差過大而形成較大拉力，超過混凝土自身的抗拉性能。此外，板角在混凝土路面板中屬于比較脆弱的位置，施工過程中，振搗密實(shí)工作未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，影響到板角的密實(shí)度和強(qiáng)度，從而產(chǎn)生板角裂縫。

2.2 梁 體

滲水、裂縫是梁體常見的病害，當(dāng)積水滲入鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，易導(dǎo)致混凝土腐蝕、鋼筋生銹等現(xiàn)象，進(jìn)而影響到承載性能。不同結(jié)構(gòu)的橋梁，主梁板的病害及分布位置也不同，該線路梁式橋居多，比如空心板橋，橋梁荷載主要來自車輛和橋梁自重，荷載會(huì)使橋梁產(chǎn)生向下的彎曲變形，實(shí)心橋梁自重較大，而中心材料并不會(huì)明顯增加抗彎性能，所以選擇空心板可通過減少自重而減少向下的彎曲變形。此類橋跨徑一般較小，橋面連續(xù)構(gòu)造簡單，混凝土易被破壞，屬于設(shè)計(jì)問題；空心板會(huì)產(chǎn)生橫向的徑向力，由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，養(yǎng)護(hù)工作也不到位，橫向配筋較弱，以至板底有明顯的開裂。

2.3 其 他

樁基部位被水沖刷，導(dǎo)致部分鋼筋外露銹蝕，主要是河床下切所致。支座存在不平、變形、脫空、橡膠保護(hù)層老化等問題，直接影響到荷載傳遞功能。伸縮縫錨固區(qū)構(gòu)造比較薄弱，在自然因素、車輛荷載共同作用下，加上施工過程中的不足，出現(xiàn)混凝土剝落、橡膠體破損等問題。

3 橋梁內(nèi)部檢測

外觀檢測比較簡單，明顯的病害通過目視基本都能發(fā)現(xiàn)，三、四類橋的損害程度較為嚴(yán)重，需對其病害情況作進(jìn)一步分析，檢測內(nèi)容主要是混凝土的強(qiáng)度和鋼筋保護(hù)層厚度。

3.1 混凝土強(qiáng)度檢測

常用的混凝土強(qiáng)度檢測法包括無損檢測、鉆取試樣等，無損檢測又有回彈儀法、超聲波探測儀法等具體手段。回彈法是通過對混凝土表面硬度的測量，來判斷其整體強(qiáng)度的一種力學(xué)方法，回彈儀是主要儀器，在工程檢測領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。測試前，先檢查校驗(yàn)回彈儀，確定其性能良好；然后合理選擇測區(qū)，按照標(biāo)準(zhǔn)正確操作，檢測人員務(wù)必保證操作規(guī)范，一手握住回彈儀的中部，一手握住尾端，用力要均勻，扶正對準(zhǔn)測試面，緩慢施壓，控制好推進(jìn)速度，以提高檢測的精準(zhǔn)值?；貜椫禍y量結(jié)束后，還需選擇合適的部位測量混凝土的碳化深度值，如有必要，還需對回彈值進(jìn)行修正，最后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出混凝土的強(qiáng)度。超聲波檢測法是利用電壓材料產(chǎn)生超聲波，入射到被測材料，在內(nèi)部檢測到缺陷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的響應(yīng)關(guān)系，從而測出想要的結(jié)果?？紤]到一種方法有其局限性，所以采用多種方法聯(lián)合的檢測方式。

如果無損檢測法收效不大，可嘗試采用鉆取試樣法，即從結(jié)構(gòu)中鉆取試樣作為樣本，并利用專業(yè)工具進(jìn)行強(qiáng)度測試。該方法要求正確選擇取樣位置，既不能破壞結(jié)構(gòu)安全性，又要能夠反映出整體狀況。取樣之后，進(jìn)行磨平處理，若有坑洼則要用同標(biāo)準(zhǔn)的砂漿補(bǔ)齊，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度。

3.2 保護(hù)層厚度檢測

鋼筋保護(hù)層是指最外層鋼筋(箍筋)外邊緣到混凝土表面的距離，保護(hù)鋼筋不被銹蝕，如果大量水滲入，或者二氧化碳含量較高時(shí)，需要保護(hù)層的厚度達(dá)到規(guī)定值。可使用鋼筋探測儀法，了解鋼筋布置的情況，先對鋼筋探測儀進(jìn)行預(yù)熱，并將其調(diào)零；然后正確操作，使探頭在檢測區(qū)有規(guī)律地移動(dòng)，記得避開鋼筋接頭，當(dāng)探測儀顯示接收信號最強(qiáng)或保護(hù)厚度值最小時(shí)，可讀出鋼筋保護(hù)層的厚度。其原理是，利用單個(gè)或若干線圈組成的探頭，打開后會(huì)產(chǎn)生電磁場，檢測范圍內(nèi)的金屬會(huì)使磁力線發(fā)生變形，進(jìn)而測出想要的結(jié)果。

雷達(dá)儀檢測法適用于大面積掃描檢測，雷達(dá)天線發(fā)射電磁波進(jìn)入混凝土，與內(nèi)部電學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)(比如鋼筋)接觸時(shí)會(huì)反射回來，接收后對傳來的電磁波進(jìn)行分析，來了解內(nèi)部情況。

4 加固措施

4.1 裂縫處理

裂縫是橋梁最常見的病害之一，需根據(jù)開裂程度采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。如果裂縫較小，在允許值范圍內(nèi)，可采用涂刷環(huán)氧樹脂、涂刷水玻璃的方式做好封閉處理工作，防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)大。注意操作步驟和細(xì)節(jié)，要先處理混凝土表面的雜質(zhì)，令表面保持干凈，且不能有積水，然后按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封縫。有些裂縫較深，容易滲水，但并不影響混凝土的承載力，同樣進(jìn)行表面修補(bǔ)即可，包括在表面涂抹水泥砂漿、鑿槽嵌補(bǔ)等方法。

如果裂縫較大，超出允許范圍且影響到混凝土性能時(shí)，需進(jìn)行內(nèi)部修補(bǔ)。比如常用的壓力灌漿法，把制備好的已經(jīng)凝固的漿液均勻注入修補(bǔ)位置，漿液進(jìn)入后，通過填充和擠密等方式，把裂縫填滿，進(jìn)而形成一個(gè)整體，起到加固作用。

4.2 支座處理

本次檢查中發(fā)現(xiàn)多處橡膠支座有開裂、老化的問題，而且主要是伸縮縫下面的支座，主要原因是水的滲入和侵蝕，所以要經(jīng)常檢查及時(shí)更換，以免影響到荷載傳遞。更換支座也要遵守流程，規(guī)范每一步操作，先確保有合適的承重基礎(chǔ)，本次檢查中，有些工段地質(zhì)條件較好，修建臨時(shí)的承重基礎(chǔ)難度不大；有些工段的地質(zhì)環(huán)境較為惡劣，維修人員將立柱作為臨時(shí)的受力結(jié)構(gòu)。接著設(shè)置頂梁，安裝千斤頂并進(jìn)行試頂，沒問題后，所有千斤頂同時(shí)發(fā)力，把梁體頂起，高出原來支座2～3 cm，然后更換支座。如果只是墊石不平，將梁體頂起后，將墊石找平即可。

4.3 其他處理

對墩臺(tái)進(jìn)行加固處理，有效限制墩臺(tái)位移，或采用增補(bǔ)基裝加固法、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法提高樁基的承載力。加強(qiáng)對伸縮縫的日常維護(hù)，及時(shí)清理上面的雜物，將螺栓擰緊，損壞的伸縮縫要根據(jù)具體情況確定是修補(bǔ)還是更換。

5 結(jié)束語

高速公路橋梁使用較為頻繁，在內(nèi)外因素影響下，徹底消除病害不太現(xiàn)實(shí)，所以要對橋梁病害有正確的認(rèn)知，及時(shí)補(bǔ)救，把損失降至最低。做好日常養(yǎng)護(hù)工作，加大檢修力度，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要盡快找到原因并采取應(yīng)對措施。

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