市政道路橋梁工程的常見(jiàn)病害與施工處理技術(shù)

薛強(qiáng)強(qiáng)

摘 要：市政道路橋梁工程在運(yùn)營(yíng)期間會(huì)發(fā)生一些常見(jiàn)病害，如路面裂縫、橋梁梁體裂縫、支座損害、道路橋梁過(guò)渡段沉降等。這些病害嚴(yán)重影響橋梁的正常使用，同時(shí)影響橋梁的使用壽命。如果不及時(shí)進(jìn)行維修，這些病害可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)而影響橋梁的主體結(jié)構(gòu)安全性，造成嚴(yán)重安全事故。本文系統(tǒng)分析了市政道路橋梁病害的成因，進(jìn)而提出針對(duì)這些病害的檢測(cè)方法和處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：市政道路;橋梁;病害

中圖分類號(hào)：U418.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）11-0104-04

Common Diseases and Construction Treatment

Techniques of Municipal Road and Bridge Engineering

XUE Qiangqiang

（Pingdingshan Highway Traffic Survey and Design Institute，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract： Some common diseases will occur during the operation of municipal road and bridge projects， such as pavement cracks， bridge beam cracks， bearing damage， settlement of road and bridge transition sections， etc. These diseases seriously affect the normal use of the bridge and at the same time affect the service life of the bridge. If maintenance is not carried out in time， these diseases may develop further， which will affect the safety of the main structure of the bridge and cause serious safety accidents. This paper systematically analyzes the causes of municipal road and bridge diseases， and then proposes detection methods and treatment techniques for these diseases.

Keywords： municipal road;bridge;disease

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，城市交通壓力快速增加，市政道路逐漸由二維交通轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體交通，尤其是在大城市，快速路、環(huán)路均以高架通行為主。各地政府在市政工程建設(shè)方面的投資逐年增加，在未來(lái)10年內(nèi)，市政道路橋梁保有量將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著市政道路橋梁工程的快速增加，越來(lái)越多的道路橋梁病害顯現(xiàn)出來(lái)，逐漸被人們所關(guān)注。2014—2019年中國(guó)城市橋梁數(shù)量及增速如圖1所示。

1 市政道路橋梁工程常見(jiàn)病害的產(chǎn)生原因

1.1 市政道路路面開(kāi)裂的危害及產(chǎn)生原因

市政道路裂縫輕則影響行車舒適性，重則影響車輛行駛狀態(tài)，甚至?xí)?dǎo)致車輛行車不穩(wěn)，從而引發(fā)安全事故。道路裂縫的主要產(chǎn)生原因有二。

一是路面瀝青形態(tài)發(fā)生變化。市政道路路面直接暴露于自然環(huán)境中，容易受不穩(wěn)定的外部環(huán)境影響，當(dāng)外部環(huán)境的溫度急劇變化時(shí)，瀝青路面便會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，從而增大瀝青內(nèi)部的溫度應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生微小裂縫。而后，經(jīng)過(guò)城市車輛高頻次的碾壓，在車輪壓力、剪力以及車輛制動(dòng)力作用下，瀝青道路的微小裂縫逐漸擴(kuò)大，從而形成較大裂縫。

二是瀝青混凝土路面施工不規(guī)范。在進(jìn)行熱拌熱鋪的瀝青路面施工時(shí)，溫度控制不嚴(yán)格，會(huì)導(dǎo)致瀝青拌和時(shí)溫度不足或者攤鋪時(shí)溫度不足，降低瀝青混凝土的稠度，且沒(méi)有在熱態(tài)下鋪壓，導(dǎo)致施工完成后的瀝青混凝土路面不密實(shí)，抗壓抗折能力差。瀝青攤鋪時(shí)，攤鋪機(jī)速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土路面厚度不足。在瀝青攤鋪施工中，應(yīng)至少有5輛瀝青混合料運(yùn)輸車等候卸料。運(yùn)輸車數(shù)量不足，會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土路面接縫連接力不足，進(jìn)而影響瀝青混凝土路面整體性，道路后期使用時(shí)容易產(chǎn)生路面裂縫，如圖2所示。

1.2 橋梁梁體裂縫危害及產(chǎn)生原因

橋梁梁體裂縫輕則會(huì)對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，影響橋體外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加速內(nèi)部鋼筋的腐蝕，重則干擾橋梁的正常運(yùn)行，影響橋梁的使用體驗(yàn)和使用性能，甚至造成橋梁使用壽命縮短和橋梁行車不安全。實(shí)際上，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因是多種多樣的，通常是由于荷載、溫度變化、地基變形、鋼材腐蝕、建筑材料質(zhì)量等多種因素相互影響而造成的。

1.2.1 網(wǎng)狀裂縫。這種裂縫可以出現(xiàn)在各種跨度的梁上，裂縫相對(duì)較小，寬度為0.03～0.05 mm，用手觸摸時(shí)會(huì)產(chǎn)生凸起的感覺(jué)，主要是表面混凝土收縮引起的裂縫。當(dāng)混凝土表面迅速失水時(shí)，內(nèi)部損失緩慢，導(dǎo)致收縮不均勻，表面收縮大，內(nèi)部收縮小，表面收縮受內(nèi)部混凝土限制，導(dǎo)致混凝土表面的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度，使得混凝土表面出現(xiàn)龜裂，從而導(dǎo)致網(wǎng)狀裂縫。

1.2.2 下邊緣受拉區(qū)裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在橋跨的中間，梁的跨距越大，裂縫越多，裂縫從下翼緣向梁的連接處發(fā)展。梁的裂縫間距為0.1～0.2 m，寬度為0.03～0.10 mm，其中大部分是混凝土的收縮和梁的撓曲引起的。

1.2.3 腹板垂直裂縫。這種裂縫是最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的，當(dāng)橋梁跨度超過(guò)12 m時(shí)，裂縫主要發(fā)生在薄網(wǎng)孔中，梁的半高線附近的裂縫跨度較大，通常在0.15～0.30 mm;如果跨度小于10 m，則裂縫較小，大多數(shù)裂縫從梁底向上延伸，頂部較細(xì)，并且頂部未達(dá)到腹板的頂部，這種裂縫一般是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成施工質(zhì)量不佳，再加上未及時(shí)養(yǎng)護(hù)或受不良的溫度和外部環(huán)境條件影響所造成的。

1.2.4 梁側(cè)的水平裂縫。這種類型的裂縫主要是由于施工不當(dāng)造成的，例如，分層澆筑時(shí)澆筑間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

1.2.5 梁底部的縱向裂縫。這種裂縫通常是由于混凝土保護(hù)層太薄或加入過(guò)多外加劑引起的[1]。

1.3 橋梁支座損傷危害及產(chǎn)生原因

現(xiàn)在主流的橋梁支座為板式橡膠支座和盆式橡膠支座，而這兩種支座都存在一些不足，板式橡膠支座容易銹蝕老化，盆式橡膠支座容易發(fā)生剪切變形而導(dǎo)致老化。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化的推進(jìn)，市政道路的車流量會(huì)進(jìn)一步增大，汽車載重量也會(huì)不斷增加，這對(duì)橋梁支座會(huì)造成疲勞損傷，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)安全。橋梁支座的設(shè)計(jì)使用年限一般為15年，若沒(méi)有及時(shí)更換，則會(huì)進(jìn)一步影響橋梁行車舒適性和安全性。

橋梁支座產(chǎn)生病害的原因較多。一是設(shè)計(jì)負(fù)荷過(guò)低，因?yàn)樵O(shè)計(jì)參照的規(guī)范較為老舊，未充分考慮交通量的增加和超載車輛的數(shù)量，所以支座是根據(jù)正常承載能力設(shè)計(jì)的，導(dǎo)致設(shè)計(jì)承載力無(wú)法滿足現(xiàn)在車輛數(shù)量及載重量飛速增加的要求，使得支座長(zhǎng)時(shí)間處于超載狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生病害。二是橋梁支座本身質(zhì)量不合格，極限抗壓強(qiáng)度不足，承載能力不足。三是設(shè)計(jì)和安裝不合理，導(dǎo)致支座損壞和開(kāi)裂。四是缺少支座維護(hù)措施，導(dǎo)致支座病害頻發(fā)[2]。

橋梁會(huì)出現(xiàn)整體滑移現(xiàn)象，特別是在小半徑彎曲橋中，由于自身的特性，存在內(nèi)梁卸載和外梁超載的現(xiàn)象，并且橋梁有外移趨勢(shì)，若彎曲橋的偏心距設(shè)置不合理，則橋的支座將被剪切損壞。偏位是當(dāng)前橋梁支座最常見(jiàn)的危害，分為縱向偏位和橫向偏位，偏位會(huì)導(dǎo)致支座承載不均勻，梁體附加內(nèi)力增大。

橋梁支座位于橋墩頂端和梁體底部，空間比較狹小，檢測(cè)和維護(hù)非常困難，其在日常道路橋梁維護(hù)中容易被忽視。如果橋梁結(jié)構(gòu)的橡膠止水帶損壞，支座處會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)被水浸泡，如果有水源，支座的老化速度會(huì)進(jìn)一步加快。如果不能及時(shí)切斷水源，支座損壞的速度會(huì)越來(lái)越快;如果同一橫梁下的一個(gè)支座損壞，另一個(gè)支座也會(huì)很快損壞。如果施工期間不能嚴(yán)格保證施工質(zhì)量，支座墊石的高度存在一定差異，那么安裝支座時(shí)，梁底支座不能保證理想受力，小的高度差會(huì)導(dǎo)致支座受力不均勻。若高度差過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致某些支座出現(xiàn)脫空，有些支座則會(huì)受力過(guò)大，影響支座使用壽命。

1.4 市政道路橋梁過(guò)渡段的沉降危害及產(chǎn)生原因

道路橋梁過(guò)渡段為柔性路面與剛性路面過(guò)渡段，其質(zhì)量如果不佳，將會(huì)導(dǎo)致車輛行駛時(shí)發(fā)生跳車現(xiàn)象，危害行車安全和工程使用壽命。而路橋過(guò)渡段出現(xiàn)不均勻沉降的原因主要有三點(diǎn)。

1.4.1 路基處理不規(guī)范。如果道路和橋梁的過(guò)渡段位于軟土和高含水量地區(qū)，道路投入使用后，路基在車輛的壓力作用下會(huì)出現(xiàn)沉降，如果公路和橋梁的沉降之間存在較大差異，會(huì)嚴(yán)重破壞路面，帶來(lái)極大的安全隱患。

1.4.2 剛度差異。道路和橋梁之間存在剛度差異，通常，路面和路基都是柔性，但是橋梁是剛性，因此當(dāng)?shù)缆泛蜆蛄合噙B時(shí)，受橋梁本身質(zhì)量和行駛車輛的作用，橋梁在建筑特性上和道路有很大的差異，道路路基會(huì)產(chǎn)生較大的壓縮變形，但橋梁不會(huì)出現(xiàn)太大的變形。這種不一致的變化將導(dǎo)致道路和橋梁的連接部分發(fā)生應(yīng)力變形，最終導(dǎo)致道路橋梁過(guò)渡段發(fā)生不均勻沉降。

1.4.3 橋臺(tái)填料。道路橋梁建設(shè)對(duì)驗(yàn)收材料有一定的要求，考慮地基排水，實(shí)際工程建設(shè)中會(huì)使用一些具有良好水滲透性的材料，但是，這種材料的選擇往往容易引起一些新問(wèn)題。主要原因是此類材料的顆粒間隙大，使土方工程的含水量難以確定，最終導(dǎo)致土方工程的壓實(shí)結(jié)果往往不符合要求，進(jìn)而導(dǎo)致道路承載能力的降低以及路橋過(guò)渡段的沉降[3]。

2 市政道路橋梁工程的施工處理技術(shù)

2.1 路面開(kāi)裂處理技術(shù)

當(dāng)裂縫較小且數(shù)量不多時(shí)，可以在裂縫處進(jìn)行刷油處理，防止雨水經(jīng)過(guò)裂縫滲入路基進(jìn)而影響路面沉降，避免裂縫擴(kuò)大。當(dāng)裂縫較小且數(shù)量較多時(shí)，采用路面封層處理。采用封層處理技術(shù)時(shí)，施工人員先將道路清理干凈，然后根據(jù)開(kāi)裂情況鋪灑乳化瀝青，再鋪設(shè)相應(yīng)的集料并壓實(shí)，填充路面裂縫，提升路面強(qiáng)度，恢復(fù)路面平整度，保證道路行車安全。裂縫還可以采用壓漿處理方法，即制作水泥凈漿作為黏合劑，再通過(guò)注漿設(shè)備將水泥凈漿注入裂縫中，施工前要對(duì)裂縫進(jìn)行前處理，保證水泥凈漿的黏合強(qiáng)度，注漿至水泥凈漿溢出注漿管，再做好后續(xù)處理，這樣可以使路面的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度得以提高。當(dāng)裂縫寬度大于5 mm時(shí)，采用灌縫處治技術(shù)，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)瀝青材料進(jìn)行加熱，直至瀝青溫度到達(dá)160 ℃，再使用灌縫設(shè)備將瀝青灌注在裂縫中，直至裂縫被完全填滿且溢出，再對(duì)裂縫進(jìn)行處理，保證裂縫處路面處理后的平整度。這種方法能夠防止小裂縫進(jìn)一步發(fā)展成為更大的裂縫，但路面整體強(qiáng)度并不能夠得到很大提高，后續(xù)可能還需要定期進(jìn)行瀝青材料灌縫處理。路面出現(xiàn)大規(guī)模龜裂后，單單進(jìn)行裂縫處理已經(jīng)無(wú)法達(dá)到處理要求，施工人員需要采用挖補(bǔ)處理技術(shù)，把龜裂處整體挖除，然后重新處理路基，再重新鋪設(shè)挖除處路面，增加玻璃纖維、土工格柵等加強(qiáng)材料。這種方法工期較長(zhǎng)，對(duì)交通的影響較大，只有當(dāng)路面龜裂嚴(yán)重影響交通時(shí)才可使用，但這種方法能夠從根本上解決路面裂縫問(wèn)題，極大地提高路面壓實(shí)度和強(qiáng)度，但需要注意挖除處與原有路基和路面的連接問(wèn)題[3]。

2.2 橋梁梁體裂縫處理技術(shù)

當(dāng)橋體裂縫較細(xì)時(shí)，采用表面處理法，在裂縫表面涂抹防水材料，防止水滲入梁體腐蝕鋼筋，進(jìn)而危害結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)裂縫寬度可能會(huì)發(fā)生變化時(shí)，使用彈性涂膜防水材料，處理完成后可觀察裂縫的生長(zhǎng)及變化趨勢(shì)，然后采取進(jìn)一步的處理措施。當(dāng)裂縫稍大時(shí)，采用注漿法，在裂縫中注入樹(shù)脂或者水泥凈漿。注漿時(shí)要保持低壓低速，注漿到裂縫深部。當(dāng)梁體裂縫大于5 mm時(shí)，采用充填法，即用開(kāi)槽工具沿裂縫開(kāi)出一條深槽，在槽內(nèi)填充黏接材料，但這種修補(bǔ)方法要根據(jù)鋼筋是否銹蝕選擇開(kāi)槽斷面形狀。當(dāng)鋼筋已經(jīng)生銹時(shí)，開(kāi)完槽要對(duì)鋼筋進(jìn)行防銹處理，然后才可以填充黏接材料。若橋梁梁體裂縫是因?yàn)槔瓚?yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生的，則可以采用黏接法，使用鋼板或者碳纖維進(jìn)行固定和黏接[4]。

2.3 橋梁支座處理技術(shù)

當(dāng)支座變形嚴(yán)重，存在橡膠老化開(kāi)裂和鋼構(gòu)件銹蝕問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)更換支座。這時(shí)就必須把上部的梁體抬高，但是面臨兩個(gè)問(wèn)題：一是橋梁支座墊石混凝土表面存在缺陷，支承墊石的頂面標(biāo)高不一致;二是頂升時(shí)千斤頂受力面混凝土存在缺陷，千斤頂安放不到位。支座更換過(guò)程中，為了保證橋梁支座墊石表面平整且無(wú)缺陷，千斤頂預(yù)放位置應(yīng)采用支座墊石專用結(jié)構(gòu)膠和支座更換臨時(shí)調(diào)平膠進(jìn)行修復(fù)與整平。

2.4 道橋過(guò)渡段不均勻沉降處理技術(shù)

當(dāng)?shù)罉蜻^(guò)渡段不均勻沉降較輕時(shí)，采用修補(bǔ)法，在過(guò)渡段加鋪一層瀝青，使道路橋梁連接平整，保證車輛行駛平順，但此方法不適用于交通量較大且地質(zhì)條件差的路段。對(duì)橋臺(tái)背土方進(jìn)行加固處理，當(dāng)臺(tái)背土方流失較多時(shí)，可以采用注漿錨桿加固工藝，并在臺(tái)背土方表面進(jìn)行噴射混凝土加固。此方法可以使臺(tái)背土方強(qiáng)度顯著提高，防止路橋過(guò)渡處進(jìn)一步沉降，從根本上解決沉降問(wèn)題。當(dāng)?shù)罉蜻^(guò)渡段不均勻沉降極其嚴(yán)重時(shí)，可以修建足夠長(zhǎng)且具有足夠剛度的橋頭搭板，橋頭搭板能夠有效解決因沉降不均勻而產(chǎn)生的橋臺(tái)跳車現(xiàn)象。同時(shí)，應(yīng)充分壓實(shí)填筑材料，并對(duì)其進(jìn)行防水防蝕處理，保證填筑材料處于穩(wěn)定狀態(tài)[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

市政道路橋梁在運(yùn)營(yíng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種各樣的病害，且一些病害具有普遍性。本文詳細(xì)闡釋了市政道路橋梁中道路路面開(kāi)裂、橋梁梁體開(kāi)裂、支座損害以及道橋過(guò)渡段不均勻沉降的危害及產(chǎn)生原因，并簡(jiǎn)單敘述了這四種常見(jiàn)病害的處理技術(shù)。市政工程的修建能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造良好條件，并為城市提供更加便捷的交通，使城市交通進(jìn)一步向多層次、多方面立體發(fā)展，減少城市道路壓力，使具備服務(wù)功能的道路更好地發(fā)揮服務(wù)功能。

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