高速公路橋梁中的常見病害及解決方案

徐宗程

（京臺(tái)高速公路廊坊管理中心，河北 廊坊 065000）

一、工程概況

某高速公路板梁橋上跨主線，路線中心線與主線交角為79°，通車孔凈高不小于5m，全橋位于A=125m、R=260m 的曲線上，中心樁號(hào)AK0+647.642，橋長(zhǎng)237m，橋梁總寬17.5m。除5#橋墩按斜交11°布置外，其余墩臺(tái)均按徑向布置，上部結(jié)構(gòu)為空心板梁。在定期檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)橋梁底板和腹板出現(xiàn)大量裂縫，被評(píng)定為三類橋，需要加固。

二、高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)和加固的重要性

高速公路橋梁普遍具有跨河流、跨峽谷的特點(diǎn)，其運(yùn)營環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，行車荷載產(chǎn)生的影響也在逐步加劇，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題是維持公路橋梁運(yùn)營水平的關(guān)鍵。做好養(yǎng)護(hù)維修加固工作有利于營造安全的車輛通行環(huán)境，降低安全事故發(fā)生率，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。

（一）及時(shí)處理質(zhì)量缺陷

高速公路橋梁的運(yùn)營環(huán)境較為惡劣，除承受車輛的應(yīng)力和荷載外，還會(huì)受到雨水、風(fēng)、日曬等自然因素的干擾，若缺乏有效的養(yǎng)護(hù)措施，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)將出現(xiàn)不同程度的裂縫、坑槽等問題，且具有持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，導(dǎo)致其承載能力大幅下降。在橋梁出現(xiàn)病害后，將明顯增加車輛通行期間面臨的安全隱患，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理，則容易引發(fā)橋梁坍塌等工程事故，造成不可估量的損失[2]。

鑒于此，必須對(duì)各類質(zhì)量缺陷問題形成準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，視實(shí)際情況采取合適的養(yǎng)護(hù)與維修加固方法，從根本上解決橋梁的質(zhì)量缺陷，提高公路橋梁的承載能力，保證車輛安全通行。

（二）提高橋梁的耐久性

在明確高速公路橋梁的實(shí)際運(yùn)營狀況后，采取相適應(yīng)的養(yǎng)護(hù)與維修加固措施，可有效改善橋梁的工程性能并提高耐久性。高速公路的建設(shè)難度較大，造價(jià)相對(duì)較高，經(jīng)養(yǎng)護(hù)和加固后可延長(zhǎng)使用壽命，在有限資源的條件下創(chuàng)造豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，從而彌補(bǔ)建造成本過高的局限性，幫助相關(guān)單位創(chuàng)造豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。并且，由于高速公路使用壽命的延長(zhǎng)，新建橋梁數(shù)量減少，進(jìn)一步降低了成本投入，對(duì)于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展大有裨益。

三、高速公路橋梁典型病害及原因分析

（一）板（梁）裂縫

裂縫的形式主要分為梁（板）底縱向裂縫、梁（板）底橫向裂縫和腹板豎向裂縫，主要形成原因并不相同。

從分布的角度來看，部分與預(yù)應(yīng)力鋼束呈平行的關(guān)系，梁（板）底縱向裂縫產(chǎn)生的原因包含但不限于預(yù)應(yīng)力鋼束的布置、張拉和壓漿。以張拉環(huán)節(jié)為例，若混凝土的強(qiáng)度偏低或未精準(zhǔn)控制張拉力（超標(biāo)），容易引發(fā)裂縫?？招陌迨┕ぶ蟹椒ú划?dāng)也容易導(dǎo)致縱向裂縫，例如該處的配筋偏縱向，而橫向僅存在少量的構(gòu)造鋼筋，易導(dǎo)致局部缺乏足夠的穩(wěn)定性，在相對(duì)薄弱的條件下受外力作用顯現(xiàn)出裂縫。

梁（板）底橫向裂縫和腹板豎向裂縫屬于正常的開裂現(xiàn)象。該裂縫的高發(fā)部位為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，且以上部構(gòu)件位置最為明顯，因其存在預(yù)應(yīng)力作用不足的特點(diǎn)，在部分情況下允許帶裂縫工作。此外，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的腹板位置也可能存在部分裂縫，雖然施工期間會(huì)在重點(diǎn)部位設(shè)置混凝土保護(hù)層，但因其厚度不足，豎向鋼筋會(huì)顯現(xiàn)出較為明顯的銹蝕和膨脹現(xiàn)象，加速豎向裂縫的形成，但該類裂縫的發(fā)展能力有限，通常不會(huì)貫穿至板底，因此暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)具有受力裂縫特征。

（二）板（梁）底滲水、泛白

梁體空心中存水是導(dǎo)致板(梁）底滲水、泛白的最主要原因，需要具體考慮梁體排水孔位置和橋面排水效率兩方面因素。

梁體排水孔位置設(shè)置不合理，且在整個(gè)梁體中處在最低的位置，會(huì)降低實(shí)際的排水量和排水效果，雨水在進(jìn)入該位置后很難被高效排出，且水泥混凝土本身有一定的透水性，留存在梁體內(nèi)部的水只能通過水泥混凝土這個(gè)單一通道向外滲透，由此顯現(xiàn)泛白情況。部分橋涵采用的是普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水經(jīng)底板的細(xì)微橫向裂縫滲出，隨之泛白[3]。

橋面排水效率較低，同時(shí)防水混凝土結(jié)構(gòu)有一定程度的破損現(xiàn)象，水逐步從缺陷部位下滲。如遇冬季降雪天氣使用融雪劑，混合雪水下滲后將會(huì)腐蝕結(jié)構(gòu)。

（三）剝落、露筋

混凝土受到環(huán)境因素的影響，例如降雨、日曬、風(fēng)吹，且隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)該類作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響逐步加劇，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面風(fēng)化受損，鋼筋相繼裸露至外界，在與潮濕空氣等外部環(huán)境接觸后發(fā)生剝落現(xiàn)象。

（四）板底刮痕

該問題的主要成因分為兩方面。一方面，對(duì)過往車輛的控制不到位，例如相繼有超高車輛于該處通行，由于車輛的實(shí)際高度超過設(shè)計(jì)允許高度而出現(xiàn)板底刮痕。另一方面，部分道路有大量裝載砂石料的貨車通行，通運(yùn)行期間貨車的部分砂石散落至道路上，而道路的日常養(yǎng)護(hù)清理工作未落實(shí)到位，長(zhǎng)此以往，道路表面因?yàn)⒙洳牧系亩逊e出現(xiàn)高度增加的情況，車輛行駛時(shí)易碰撞橋梁。

（五）鉸縫滲水堿蝕、勾縫砂漿脫落

該問題的主要成因分為3種。

勾縫砂漿與梁體未形成緊密結(jié)合的關(guān)系，兩者間缺乏足夠的穩(wěn)定性，在車輛通過時(shí)存在較為明顯的震動(dòng)感，久而久之勾縫砂漿會(huì)因震動(dòng)出現(xiàn)脫落問題。

車輛因荷載不同產(chǎn)生的不同剪力可通過梁板結(jié)構(gòu)傳遞，在整個(gè)傳遞過程中，鉸縫需要承受彎剪組合的作用。由于該處勾縫砂數(shù)量有限、厚度不足，鉸縫會(huì)遭到一定程度的破壞，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)安全事故。

橋面排水效果不佳時(shí)，積水經(jīng)鉸縫開裂處逐步向內(nèi)部結(jié)構(gòu)滲透，期間產(chǎn)生堿蝕作用。

（六）支座脫空

支座墊石開裂松散或者墩臺(tái)頂面缺乏平整性時(shí)，均容易出現(xiàn)支座脫空的情況。

（七）預(yù)應(yīng)力橫向裂縫

預(yù)應(yīng)力橫向裂縫的產(chǎn)生原因具有多樣性，比如超載等原因?qū)е碌牧旱讬M向裂縫或徐變上拱現(xiàn)象導(dǎo)致的上翼緣橫向裂縫，徐變上拱現(xiàn)象越嚴(yán)重，上翼緣裂縫的縫隙就會(huì)越大。

四、高速公路橋梁典型病害養(yǎng)護(hù)加固對(duì)策

（一）梁體裂縫

以縫寬為依據(jù)采取針對(duì)性的方法?？p寬W＜0.15mm時(shí)，清理表面雜物再刷涂環(huán)氧樹脂漿液；縫寬W≥0.15mm時(shí)，較為適宜的是化學(xué)灌漿法，在外部壓力作用下將漿液灌入。針對(duì)受力裂縫，可將鋼板或碳纖維布粘貼在板底處，并處理好板底位置的排水問題，才能在最大程度上保證排水孔的排水暢通[4]。

（二）剝落、露筋

根據(jù)具體的原因采取針對(duì)性的處理措施。若因車輛剮蹭而出現(xiàn)剝落及露筋現(xiàn)象時(shí)，需確定破損部位并對(duì)該處采取修補(bǔ)措施，設(shè)置醒目的限高標(biāo)志，以免后續(xù)再次出現(xiàn)同類事故。若因堿骨料反應(yīng)而出現(xiàn)剝落、露筋現(xiàn)象，只需針對(duì)病害部位利用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)即可；若鋼筋有銹蝕現(xiàn)象則在處理前先將銹跡清理干凈，待其呈光潔狀態(tài)后刷涂鋼筋保護(hù)劑，并在此基礎(chǔ)上利用環(huán)氧砂漿修復(fù)。若因鋼筋銹脹而出現(xiàn)混凝土剝落現(xiàn)象，首先應(yīng)全面清理鋼筋表面因銹蝕累積的殘?jiān)臀镔|(zhì)，清理完畢后再為其刷涂上專門的鋼筋保護(hù)劑，最后使用環(huán)氧砂漿全面修復(fù)[5]。

（三）滲水堿蝕殘留物質(zhì)

處理板（梁）底的滲水堿蝕殘留物質(zhì)時(shí)，需提前詳細(xì)檢查該位置的排水孔，并判斷其是否通暢，若阻塞則需重新鉆孔，高效排出積水。

（四）板底刮痕

針對(duì)交道路級(jí)別較低的通道、涵洞，如果梁體受損程度輕微，可以考慮使用環(huán)氧混凝土修補(bǔ)，或向受損部位粘貼鋼板、碳纖維布及其他具有可行性的材料，并配套限高門架和限高標(biāo)志牌，提前告知過往駕駛?cè)藛T。對(duì)于受損較為嚴(yán)重的梁體，在維修加固工作中宜采取更換措施，并且下挖被交道路、加大凈高，從源頭上避免問題。對(duì)于凈高不足但現(xiàn)階段尚未遭撞擊的橋梁，也應(yīng)當(dāng)合理調(diào)整橋梁的凈高，以免后續(xù)再次出現(xiàn)同類問題。

（五）鉸縫滲水堿蝕、勾縫砂漿脫落

針對(duì)出現(xiàn)的鉸縫滲水堿蝕問題，需要重點(diǎn)考慮橋面本身和伸縮縫位置的防水作業(yè)，做好防水工作有利于抑制病害出現(xiàn)和后期蔓延；針對(duì)勾縫砂漿脫落問題，需及時(shí)采取對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)措施，最好使用高標(biāo)號(hào)的水泥砂漿作為修補(bǔ)材料。

（六）支座脫空

選擇液壓扁形千斤頂并將其置于蓋梁的頂部，利用高壓電動(dòng)油泵對(duì)千斤頂供油。調(diào)節(jié)梁體的起頂高度時(shí)，需要自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與平衡分流閥相互配合。當(dāng)梁體的高度支座保持相同時(shí)，為了維持其高度需要利用千斤頂持荷。利用鋼管搭建成的雙排腳手架作為施工架，利用安全網(wǎng)將施工場(chǎng)地圍起來。先頂升1mm，當(dāng)蓋梁、梁板和扁形千斤頂之間均勻受力，同時(shí)詳細(xì)觀察梁板、橋面自身的受力情況，主要包括變化及均衡狀態(tài)，如果符合要求便開始頂升2mm，同樣進(jìn)行上述觀測(cè)，此時(shí)還需要移動(dòng)支座，如果利用專門工具不能產(chǎn)生移動(dòng)效果，還需要頂升2mm，同樣進(jìn)行上述觀測(cè)。在頂升過程中要使泵油速率保持一致，同時(shí)保證千斤頂?shù)男谐滔嗟?。為了增?qiáng)施工的安全性，需安排專門的人員觀察橋面板的頂升情況。當(dāng)支座距離橋面板3mm～10mm時(shí)，可以考慮不再頂升。完成頂升之后將調(diào)平膠涂抹在梁板底支座處，之后放入鋼板或者替換支座。

（七）體外預(yù)應(yīng)力加固

運(yùn)用體外預(yù)應(yīng)力加固的方式，結(jié)合工程的結(jié)構(gòu)形式、病害狀況并綜合考慮施工空間等因素，合理布置體外預(yù)應(yīng)力形式。就該工程而言，底板及腹板裂縫適合采用體外預(yù)應(yīng)力加固，因而這一部分的布置形式選用腹板體外索。在布置錨固塊體時(shí)，應(yīng)盡可能將其黏結(jié)到腹板上，最大限度減輕預(yù)應(yīng)力在傳遞過程中的損失。此外，該工程病害范圍比較集中，可采取局部加固的方式進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固。

五、結(jié)語

橋梁是高速公路建設(shè)領(lǐng)域的重頭戲，但由于橋梁運(yùn)營環(huán)境復(fù)雜，且隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)，在行車荷載、自然環(huán)境等因素的共同作用下容易導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)不同程度的病害。為創(chuàng)造安全的車輛通行環(huán)境，管理人員等相關(guān)工作者需要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)到橋梁養(yǎng)護(hù)和加固工作的重要性，圍繞橋梁結(jié)構(gòu)展開全面的檢查，分析具體情況，做好養(yǎng)護(hù)和加固工作，解決橋梁病害，提高橋梁的通行服務(wù)水平。