道路橋梁常見結(jié)構(gòu)病害及加固技術(shù)研究

周恩海

廣州市穗高工程監(jiān)理有限公司，廣東 廣州 510000

隨著道路交通量的逐漸增多，人們對道路橋梁的建設(shè)和維修加固保養(yǎng)技術(shù)都提出了更高的要求，為了延長道路橋梁的使用年限，減少經(jīng)濟(jì)損失，道路橋梁的加固技術(shù)逐漸得到重視，應(yīng)用加固技術(shù)對橋梁的常見結(jié)構(gòu)病害進(jìn)行處理，不僅能夠在一定程度上提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還能延長橋梁的壽命，增強(qiáng)橋梁的各部分使用性能，提高橋梁的質(zhì)量。因此，在新的交通形勢及交通背景下，對道路橋梁進(jìn)行適時(shí)的維修加固和保養(yǎng)是十分必要的。

1 道路橋梁常見病害形式

一旦道路橋梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)病害，對橋梁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都會產(chǎn)生較大的影響，如果病害得不到及時(shí)有效的處理，便會逐漸演變成結(jié)構(gòu)的破裂，最終導(dǎo)致橋梁被破壞。其中，常見的道路橋梁結(jié)構(gòu)病害主要有橋梁裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕外露、地基不均勻沉降等。

1.1 橋梁裂縫

道路橋梁的裂縫主要有兩種，一種是橋面鋪裝的開裂，另一種是主梁板的開裂。

橋面鋪裝的裂縫主要分為縱向裂縫和橫向裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有三種：（1）橋面鋪裝層屬于橋梁結(jié)構(gòu)的最外層，長期暴露在外界環(huán)境中，受溫度和天氣的影響比較大，極易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮，進(jìn)而導(dǎo)致鋪裝層產(chǎn)生不同程度的裂縫；（2）隨著交通量的不斷增大，在車輛荷載的重復(fù)作用下，橋面鋪裝層負(fù)荷增大，加上超載車輛的不斷作用，最終導(dǎo)致橋面產(chǎn)生橫向裂縫和縱向裂縫；（3）施工質(zhì)量對橋梁的影響也是較大的，在橋梁施工時(shí)，如果橋面鋪裝層混凝土的質(zhì)量不合格或者施工時(shí)沒有嚴(yán)格按照材料配比配制混凝土，這些都會導(dǎo)致橋梁在使用過程中產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)較大的路面開裂，影響橋梁的正常使用[1]。

主梁板的開裂也是橋梁結(jié)構(gòu)病害中的常見類型，其中底板的開裂尤為明顯。在主梁中，主要是鋼筋和混凝土的共同作用來承受一系列壓力荷載，鋼筋是韌性材料，而混凝土屬于脆硬材料，兩者在共同作用時(shí)，往往會由于力的分配不平衡而使得混凝土產(chǎn)生裂縫。另外，受溫度的影響，也會導(dǎo)致混凝土在熱脹冷縮的情況下產(chǎn)生裂縫。

1.2 混凝土碳化及鋼筋的外露銹蝕

混凝土結(jié)構(gòu)的碳化是指空氣中的二氧化碳進(jìn)入混凝土后，與混凝土中的某些堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的分離，產(chǎn)生破壞?；炷帘Ｗo(hù)層的設(shè)置不合理及施工質(zhì)量的不合格也會導(dǎo)致鋼筋的外露銹蝕，進(jìn)而加快混凝土結(jié)構(gòu)的開裂[2]?；炷恋奶蓟瘑栴}及鋼筋的腐蝕外露問題均會影響橋梁質(zhì)量，且處理難度大，給橋梁的安全和穩(wěn)定帶來嚴(yán)重威脅。

1.3 基礎(chǔ)沉降問題

橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降問題屬于橋梁結(jié)構(gòu)病害中較為嚴(yán)重的一種，橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的不均勻沉降會導(dǎo)致橋面凹陷，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致橋梁崩塌。橋梁產(chǎn)生不均勻沉降的原因較多，其中最主要的是設(shè)計(jì)和施工的問題，如果在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，或者沒有根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水土條件來設(shè)計(jì)橋梁基礎(chǔ)，均會導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)在后期使用過程中出現(xiàn)不均勻沉降。另外，施工不當(dāng)也會導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降?；A(chǔ)不均勻沉降會給橋梁帶來巨大的危害，設(shè)計(jì)者和施工者應(yīng)引起重視，一旦發(fā)生沉降，應(yīng)立即采取相應(yīng)的加固措施，避免發(fā)生安全事故。

2 道路橋梁加固技術(shù)

2.1 橋梁裂縫加固技術(shù)

橋梁裂縫的種類不同，其加固技術(shù)也不同，對于橋面層的裂縫，一般情況下，會重新更換橋面鋪裝層，如果交通量較以前有所增加，可以適當(dāng)增加鋪裝層厚度，并采用雙層鋼筋進(jìn)行處理。對于混凝土路面，如果裂縫不嚴(yán)重，需先將混凝土接縫處表面的雜質(zhì)處理干凈，清理表面比較松散的混凝土，再重新澆筑成型，嚴(yán)格控制超高，保證澆筑前后的平整度。對于瀝青路面，可以采用相同的方式進(jìn)行修補(bǔ)或者重新鋪筑，但要根據(jù)橋面的損壞情況確定具體的維修加固措施[3]。

對于主梁板的裂縫，一般采用修補(bǔ)的方式進(jìn)行加固保養(yǎng)；對于有鋼筋外露的情況，要先對外露鋼筋進(jìn)行除銹處理，再進(jìn)行修復(fù)；對于普通的細(xì)小裂縫，可以采用涂料進(jìn)行封閉修補(bǔ)；對于由承載力不足而引起的裂縫，要采取具體的措施進(jìn)行加固，增大結(jié)構(gòu)的承載力，避免裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，如可以增設(shè)鋼板，增大截面面積，在支點(diǎn)處增設(shè)支架等。

2.2 植筋加固技術(shù)

橋梁結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)混凝土碳化及鋼筋外露銹蝕的情況，大多是由于橋梁使用時(shí)間過長，混凝土發(fā)生老化。為了加固鋼筋，增強(qiáng)各部分之間的連接，提高結(jié)構(gòu)的承載能力，可以采用植筋的方式進(jìn)行加固，特別對于空心板結(jié)構(gòu)，鉸縫極易脫落，重新澆筑鉸縫及橋面鋪裝后，為了加強(qiáng)鋪裝和梁板之間的粘接，往往采用植入鋼筋的方式加強(qiáng)連接，提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。植筋時(shí)首先要進(jìn)行鉆孔，鉆孔孔徑要比植入鋼筋孔徑大2mm，注意不要破壞原有的鋼筋結(jié)構(gòu)，鉆孔后及時(shí)進(jìn)行清理灌膠處理，然后植入鋼筋，等待膠凝固成形。

2.3 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的原理是為了抵消受拉區(qū)應(yīng)力，減小梁的撓度，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是現(xiàn)階段橋梁加固的一項(xiàng)重要技術(shù)，其采用的方法主要有體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固和張拉碳纖維板，鋼絞線加固法是指在橋梁板受拉一側(cè)沿梁板設(shè)置綁扎鋼絞線，并隔一定距離設(shè)置定位箍圈，通過張拉來實(shí)現(xiàn)減小梁撓度的效果，進(jìn)而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4]。張拉碳纖維板的施工工藝比較成熟，首先植入高強(qiáng)度螺栓，固定住端頭的張拉構(gòu)件，然后在梁板和碳纖維板上涂抹黏結(jié)劑，粘接張貼碳纖維板，安裝完成后，待碳纖維板達(dá)到指定強(qiáng)度以后開始張拉，并及時(shí)檢測梁板撓度，控制張拉應(yīng)力。

2.4 其他加固技術(shù)

對于橋梁基礎(chǔ)的不均勻沉降，如果沉降量較小，可以采用壓實(shí)換填的方式，改變地基的土層土質(zhì)，提高承載能力。橋梁端頭伸縮縫出現(xiàn)損壞，要及時(shí)清理伸縮縫中的垃圾雜質(zhì)，如果破壞輕微，可以進(jìn)行簡單的修補(bǔ)處理；如果破壞嚴(yán)重，要及時(shí)更換，保證橋梁的正常使用功能，減少跳車現(xiàn)象的發(fā)生。針對混凝土的碳化問題，如果情況輕微，可以采用環(huán)氧材料進(jìn)行修補(bǔ)處理；如果碳化嚴(yán)重，要及時(shí)清理表面碳化部分，采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行處理，并在表面涂抹環(huán)氧基液防止碳化。

3 案例分析

以某道路K411+752.7處橋梁為例，該橋跨俎店渠，河渠在此處呈東西走向，橋梁長度為56m，交角為75°。橋面組成為行車道（2×11.0）m+中央分隔帶1.0m+兩側(cè)防撞護(hù)欄（2×0.5）m，上部為鋼筋混凝土空心板或預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部為樁柱式橋墩、重力式橋臺，該橋修建于1999年，2011年兩側(cè)加寬，2018年橋梁定期檢查全橋評定等級為二類橋。全橋20%的板底1/4～3/4跨范圍存在多條橫向裂縫，寬度為0.05～0.10mm，間距為10～40cm，多塊板底有混凝土破損、露筋；20%鉸縫處板底勾縫間斷脫落；橋面鋪裝在墩頂處均存在橫向通長裂縫，超車道、行車道處有較深車轍；伸縮縫被垃圾堵塞，多處混凝土破損、橡膠條局部破損；防撞護(hù)欄混凝土高度為90cm，護(hù)欄上無鋼管扶手；橋臺臺帽有3處豎向裂縫，無繼續(xù)發(fā)展跡象。橋梁部分病害如圖1所示。

圖1 橋梁病害典型圖

針對該橋梁的病害情況，其維修加固方案如下：鑿除原橋面現(xiàn)澆層，采用15cm厚的雙筋混凝土+5cm厚的瀝青混凝土鋪裝，重做防撞護(hù)欄及伸縮縫；對于板底銹脹露筋處，鑿除劣化混凝土，對銹蝕鋼筋進(jìn)行除銹，采用丙乳砂漿進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)；對臺帽處的裂縫進(jìn)行改性環(huán)氧樹膠灌縫處理；勾縫脫落處重新做板底勾縫。

4 結(jié)束語

隨著交通量的不斷增加及橋梁使用率的不斷提高，橋梁產(chǎn)生了各種各樣的病害，如果得不到及時(shí)有效的加固維修處理，任由病害蔓延，后果不堪設(shè)想。為了保證人們的出行安全，采取有效的措施，及時(shí)進(jìn)行橋梁的維修加固保養(yǎng)處理是十分重要的，要根據(jù)橋梁的不同病害形式采取相應(yīng)的加固措施，提高橋梁的承載能力，延長其使用年限。此外，施工人員和設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行相關(guān)工作時(shí)也應(yīng)該嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，提高橋梁的建設(shè)質(zhì)量，為人們的生命安全保駕護(hù)航。