橋梁伸縮縫施工技術(shù)與養(yǎng)護(hù)方法分析

文｜山東省鄆城縣交通運(yùn)輸局 楊增福

伸縮縫是房屋、公路、橋梁等工程中極為常見的構(gòu)造形式，可以將構(gòu)件沿一定方向分開，從而防止其在熱脹冷縮原理下，產(chǎn)生拉伸或相對應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫病害，影響建筑物正常使用。伸縮縫的存在增強(qiáng)了路橋適應(yīng)能力，對行車安全有重要的保障意義，但當(dāng)前由于設(shè)計、施工、載荷等方面的問題，伸縮縫兩側(cè)混凝土裂縫、啃邊等病害仍時有發(fā)生，亟需尋求高質(zhì)、有效的技術(shù)控制和養(yǎng)護(hù)措施。

1 橋梁伸縮縫分類及功能概述

在橋梁工程中，為應(yīng)對混凝土構(gòu)件變形問題，常會通過伸縮縫設(shè)計來預(yù)留變形空間，它隸屬于橋梁中心結(jié)構(gòu)，有著重要的連接作用。邊梁、中梁和橫梁是伸縮縫主要結(jié)構(gòu)，通過錨固筋連接在一起，另配備有箱體、止水帶等結(jié)構(gòu)，借助彈性支承元件發(fā)揮作用，圖1為對接式伸縮縫構(gòu)造（注：①錨固筋；②邊梁；③中梁；④橫梁；⑤止水帶；⑥箱體；⑦承壓支座；⑧壓緊支座；⑨吊架）。

圖1 伸縮縫構(gòu)造示意圖

現(xiàn)階段我國常用的伸縮縫主要有5 種，一是暗縫型伸縮縫，應(yīng)用時需要借助特殊的彈性材料，將之填充在端部伸縮間隙，表面覆上防水材料，然后鋪設(shè)瀝青等粘彈性材料，將伸縮縫隱藏起來，這樣表面的瀝青和深層彈塑體可以共同吸收變形應(yīng)力，防止路橋裂縫。二是對接式伸縮縫，主要是通過富有彈性的伸縮體來實(shí)現(xiàn)功能的，常見的原材料有砂石、碎石等。三是鋼制支承式，鋼梳齒狀是其常見形式，搭配合成橡膠進(jìn)行防水處理，尺寸、規(guī)格以工程實(shí)際需求為準(zhǔn)。四是板式伸縮縫，橡膠剪切模量性能優(yōu)越，在其內(nèi)部設(shè)置鋼板及孔位，通過螺栓與兩端相連，既可以滿足車輛載荷承受要求，又可以發(fā)揮其剪切變形優(yōu)勢，達(dá)到吸收變形量的目的。該方式施工較為簡便，成本投入低，適用于伸縮量為30～60mm 的公路當(dāng)中。五是模數(shù)式伸縮縫，在伸縮量較大的場景中尤其適用。借助伸縮縫構(gòu)造，可以有效預(yù)防溫度、載荷等因素影響下，橋梁混凝土可能出現(xiàn)的形變、裂縫問題，為居民的出行安全提供保障。

2 橋梁伸縮縫常見病害

2.1 止水帶破壞

橋梁運(yùn)營場景多為室外，容易受到降雨、降雪等天氣的影響，當(dāng)?shù)乇矸e水過多時，就可能由表層下滲至伸縮縫內(nèi)部，對其支承、鋼梁等形成腐蝕，導(dǎo)致其無法正常發(fā)揮伸縮功能，給橋梁病害埋下隱患。止水帶的存在正是為了防止地表水入侵，減少伸縮縫故障病害。但在應(yīng)用實(shí)踐中，由于安裝、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，止水帶破損的情況時有發(fā)生，伸縮縫內(nèi)部構(gòu)造在承受水體侵蝕的同時，還要承擔(dān)車輛載荷，損壞進(jìn)程加劇，給橋梁整體運(yùn)行帶來極大風(fēng)險。

2.2 伸縮縫啃邊

啃邊是一種較為形象的說法，屬于公路、橋梁病害中較為常見的類型，主要表現(xiàn)為混凝土邊緣脫落、掉角等情況，對于伸縮縫來說，由于其錨固區(qū)較易出現(xiàn)臺階，因此也成為了啃邊病害高發(fā)區(qū)。在交通載荷持續(xù)作用下，這種啃邊現(xiàn)象會進(jìn)一步擴(kuò)大，雨水的侵蝕也會加劇啃邊現(xiàn)象，如果不能及時采取修補(bǔ)措施，那么橋臺沖刷問題就會惡化，導(dǎo)致橋梁背墻損壞等嚴(yán)重后果。啃邊修補(bǔ)材料的選擇也是較為關(guān)鍵的步驟，如果選用不當(dāng)，短時間內(nèi)啃邊問題還會卷土重來，嚴(yán)重影響橋梁使用。

2.3 混凝土帶裂縫

伸縮縫安裝完成后，兩側(cè)還需要通過澆筑混凝土進(jìn)行固結(jié)，因此混凝土施工質(zhì)量也是制約伸縮縫功能發(fā)揮的關(guān)鍵因素?；炷翑嚢?、振搗不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐珊笃诓『?，骨料是橋梁?qiáng)度的重要保障，如果碾壓不到位，同樣可能造成局部脫落、開裂問題。當(dāng)橋梁開放使用后，巨大的車輛載荷會長期、持續(xù)作用其上，使細(xì)微裂紋出現(xiàn)擴(kuò)張，最終形成明顯的大裂縫，影響橋梁使用壽命，混凝土養(yǎng)護(hù)不到位也是造成病害頻發(fā)的成因。

2.4 鋼筋斷裂

鋼筋斷裂問題與伸縮縫本身質(zhì)量息息相關(guān)，由于路橋日常運(yùn)行中承受載荷較大，持續(xù)時間較長，伸縮縫會承受較大沖擊，在交通流量較大、橋梁跨度較遠(yuǎn)的區(qū)段，這種現(xiàn)象會更加嚴(yán)重。如果伸縮縫本身強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，或在使用過程中遭受到了雨水侵蝕，就極有可能產(chǎn)生斷裂問題，影響正常使用。

3 橋梁伸縮縫施工技術(shù)與養(yǎng)護(hù)措施

導(dǎo)致伸縮縫病害失效的誘因較多，從可控角度來看，首先就是設(shè)計不當(dāng)，部分橋梁工程中選用的伸縮縫型號并不匹配，當(dāng)選用裝置過小時，其本身承受的形變應(yīng)力很容易超過承受極值，出現(xiàn)損壞問題；當(dāng)伸縮縫過大時，位移箱受力狀況又會惡化，在長期載荷作用下，中梁極易發(fā)生下沉，嚴(yán)重時還會發(fā)生斷裂，導(dǎo)致伸縮縫失效。其次是安裝技術(shù)問題，伸縮縫整體安裝流程較為細(xì)致，需要對每個步驟進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控，很多病害都是安裝不當(dāng)導(dǎo)致的，比如混凝土澆筑質(zhì)量不佳，錨固不穩(wěn)等，均會給伸縮縫位移箱失效埋下隱患。還有部分橋梁由于交通壓力過大，施工完成后未嚴(yán)格預(yù)留養(yǎng)護(hù)時間，混凝土強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)就開放通行，極易造成混凝土病害問題。從不可控角度來看，主要有氣溫和交通載荷因素，外界氣溫變化劇烈，交通壓力過大的路段，橋梁伸縮縫失效概率會進(jìn)一步加大，因此規(guī)范伸縮縫設(shè)計、安裝流程，加強(qiáng)風(fēng)險路段養(yǎng)護(hù)是十分重要的。伸縮縫整體施工流程可見圖2。下面以此為基礎(chǔ)分步驟討論施工技術(shù)控制與養(yǎng)護(hù)注意事項：

圖2 橋梁伸縮縫施工流程圖

3.1 切縫開槽技術(shù)

設(shè)計合理性在伸縮縫施工中有著決定性地位，在規(guī)劃時應(yīng)當(dāng)結(jié)合公路實(shí)況，對伸縮量進(jìn)行科學(xué)考察，在此基礎(chǔ)上對幾種伸縮縫裝置進(jìn)行比選，確定最佳施工方案，伸縮量大于80mm 的，要適當(dāng)考慮模數(shù)式伸縮縫。接著細(xì)致檢查構(gòu)造縫，如若發(fā)現(xiàn)水泥堵塞情況，要及時進(jìn)行清理，防止其影響裝置穩(wěn)定性。同時觀察周圍平整度情況，防止跳車問題的出現(xiàn)，接著對預(yù)留好的槽口進(jìn)行再確認(rèn)，以設(shè)計圖紙為依據(jù)，比照深度、寬度參數(shù)，對預(yù)埋鋼筋距離及其裸露在外的長度進(jìn)行規(guī)范檢查，一般開槽深度應(yīng)當(dāng)保證在25cm 以上，圖3為F 形伸縮縫槽口、預(yù)留鋼筋等構(gòu)造的橫截面示意圖。在完成鋼筋預(yù)埋操作之后，就可以進(jìn)行標(biāo)線繪制，注意標(biāo)線要與槽口兩側(cè)邊緣保持一致，為后續(xù)切縫奠定基礎(chǔ)。如果是對損壞伸縮縫進(jìn)行更換，則要先用風(fēng)鎬等工具對錨固區(qū)進(jìn)行處理，去掉用于固結(jié)的混凝土，并拆除舊有裝置，對錨固筋進(jìn)行檢查，確保其能夠與預(yù)埋鋼筋建立有效連接后，再進(jìn)行新伸縮縫的安裝。在施工開始前，要采取必要的交通管制措施，保證余下路面可以正常通行，對施工部分進(jìn)行警戒標(biāo)識。由于前期已經(jīng)完成標(biāo)線繪制，切割時可以其為基準(zhǔn)直接進(jìn)行切割，注意邊緣的平整性，防止操作不當(dāng)出現(xiàn)掉渣、毛邊，切割完成后及時沖洗掉臨時填充物。

圖3 F 形伸縮縫槽口橫截面示意圖

3.2 伸縮縫安裝

鋼筋是伸縮縫裝置的重要組成部分，在正式安裝前注意對預(yù)埋鋼筋數(shù)量、質(zhì)量進(jìn)行核對，鋼筋與混凝土等級之間是存在匹配關(guān)系的，通常情況下橋梁伸縮縫使用C60 至C40 的混凝土，以此為標(biāo)準(zhǔn)可選φ16 規(guī)格的鋼筋，預(yù)埋位置的確定同樣要經(jīng)過計算，在剪力強(qiáng)度理論基礎(chǔ)上進(jìn)行考量和調(diào)試。在伸縮縫更換施工中，也要細(xì)致考察鋼筋老化情況，發(fā)現(xiàn)不合標(biāo)準(zhǔn)的情況要及時進(jìn)行植筋，在橋梁臺背墻一側(cè)打孔，經(jīng)過清理和吹孔后，植入鋼筋，植筋深度以材料直徑的16 倍為基礎(chǔ)，高于這一數(shù)值為佳，注意間距控制。植入過程中每隔1m 的距離就要進(jìn)行平整度檢測，及時調(diào)節(jié)植筋操作，保障橋面行車平順度。預(yù)埋鋼筋校正之后，將伸縮縫裝置搬運(yùn)至槽口位置并準(zhǔn)確對位，對連接部分進(jìn)行點(diǎn)焊，接著調(diào)整裝置邊梁位置，整體高度要低于路面，以0～2mm 的距離為宜，萬不能超出路面高度，接著以中間位置為基點(diǎn)，向兩邊依次滿焊，確保連接的穩(wěn)固性，焊接過程中兩端要盡可能對稱。焊接操作完成后，要及時拆除輔助用的門架。安裝時要注意溫度的控制，以施工現(xiàn)場所在區(qū)域年平均氣溫為標(biāo)準(zhǔn)，上下浮動，沒有劇烈變化的天氣安裝最佳，可以用千斤頂對構(gòu)造縫進(jìn)行微調(diào)，若對準(zhǔn)難度較大，還可以采用分段運(yùn)輸方案，確保安裝質(zhì)量的提升。

3.3 混凝土澆筑

為防止?jié)仓r間差過長導(dǎo)致徐變收縮應(yīng)力增強(qiáng)，裝置安裝完成后就要盡快著手混凝土澆筑工作，澆筑前的清理工作可借助高壓水槍完成，如果發(fā)現(xiàn)槽口兩側(cè)有啃邊苗頭，則要及時用瀝青等材料進(jìn)行修補(bǔ)。配比對混凝土強(qiáng)度影響極大，在保障水灰比恰當(dāng)?shù)那疤嵯?，可以加入適當(dāng)?shù)脑鐝?qiáng)劑，縮短混凝土凝結(jié)時間，為道路的盡早開放奠定基礎(chǔ)?；炷翝仓h(huán)節(jié)要做好立模工作，通常選用泡沫板作為原材料，長度規(guī)格為20cm，以插槽深度為標(biāo)準(zhǔn)，制成的立模整體高度低于該數(shù)值4cm 為佳，寬度同樣要以縫隙為參考，多出5cm 即可。施工時先對模板上部進(jìn)行切割，出現(xiàn)V 型凹槽即可，將其放置在下端縫隙處，橋梁兩側(cè)各1 塊，并進(jìn)行壓實(shí)試驗，確保其不會出現(xiàn)漏漿、溢流問題。為減少不良干擾，同樣需要對槽口周邊雜物進(jìn)行細(xì)致清理，清理范圍要擴(kuò)張到槽口中心2～4cm 處，槽口上端覆蓋薄膜進(jìn)行防護(hù)，必要時可以結(jié)合彩條進(jìn)行標(biāo)識，防止混凝土澆筑造成額外污染?；炷辆鶆驖踩肽０逯螅凑赵O(shè)計規(guī)范進(jìn)行振搗操作，以30cm 為間隔進(jìn)行振搗棒放置，采用水平振動方式，確保底部空氣充分排出?；炷两Y(jié)構(gòu)夯實(shí)度達(dá)標(biāo)后，用抹板進(jìn)行搓制，使表層更加光滑，整個操作重復(fù)4～5 次，以柔性瀝青橋面為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高程測量，低于橋面2mm 以內(nèi)即可視為平整度達(dá)標(biāo)。

3.4 日常檢查及維護(hù)

混凝土初凝受環(huán)境影響較大，因此澆筑環(huán)節(jié)就要選好溫度環(huán)境，確保施工完成后的幾天內(nèi)溫度、濕度在適宜范圍之內(nèi)。大部分混凝土初凝之后，要立刻進(jìn)行覆蓋處理，土工布就是較為常見的覆蓋材料，同時注意觀測當(dāng)?shù)貧鉁刈兓闆r和趨勢，以此為依據(jù)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)調(diào)整，如果初凝后為連續(xù)晴天，則可以每2h 澆一次水，晚上適當(dāng)減少頻率，以4h 一次為宜；若遇上特殊干燥、炎熱的天氣，則要適當(dāng)增加澆水頻率，以保持土工布濕潤為標(biāo)準(zhǔn)。每次澆水都要嚴(yán)格控制水量，若水體流過構(gòu)造縫，則可能導(dǎo)致水體下滲，要及時采取清理和保護(hù)措施。在經(jīng)過系統(tǒng)的初次養(yǎng)護(hù)后，還需采用回彈法等技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)度檢測，確認(rèn)強(qiáng)度達(dá)到80%的標(biāo)準(zhǔn)后，才能開放路段，允許車輛通行。如果受現(xiàn)實(shí)條件制約，必須在冬季低溫環(huán)境下操作，則要采取必要的保溫措施，防止混凝土受凍害造成的強(qiáng)度下降問題。日常養(yǎng)護(hù)時，要注意檢查裝置有無堵塞、失效情況，構(gòu)件連接部位是否松動、銹蝕，伸縮量是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)等，一旦發(fā)現(xiàn)啃邊、噪聲等異常，則要及時進(jìn)行修補(bǔ)或更換，防止病害的蔓延。

4 結(jié)論

綜上所述，橋梁伸縮縫具有吸收變形、承重、防水等眾多功能，在提升工程質(zhì)量，保障出行安全等方面有極大貢獻(xiàn)。當(dāng)前伸縮縫止水帶損壞、啃邊等病害問題的發(fā)生還較為頻繁，這與設(shè)計、安裝以及交通載荷都有很大關(guān)聯(lián)，建設(shè)單位要正視這些病害，以橋梁實(shí)際伸縮量為基礎(chǔ)，選擇匹配度較高的伸縮縫類型，做好切縫開槽、混凝土澆筑工作，加強(qiáng)日常維護(hù)，充分發(fā)揮伸縮縫的正面作用。