公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固施工關(guān)鍵技術(shù)研究

文/龍波、彭侃侃

1 前言

公路橋梁是我國交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的主要組成部分，與社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市的發(fā)展以及人們的生產(chǎn)生活關(guān)系密切，因此需要保證公路橋梁的質(zhì)量與安全。但是對公路橋梁的質(zhì)量與安全來說，僅從施工以及建設(shè)的層面進(jìn)行加強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要在工程投入使用后加強(qiáng)對公路橋梁工程的維修加固、養(yǎng)護(hù)等工作的重視程度，進(jìn)而保證公路橋梁的穩(wěn)定性與安全性，確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩c效率。但與此同時，受到暴雨、降雪、酷熱天氣等季節(jié)性因素的影響，加上自然災(zāi)害和人類活動導(dǎo)致公路惡化，造成公路開裂、變形、沉降或坑洼等嚴(yán)重病害，影響公路運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增加了事故發(fā)生的概率。城市公路養(yǎng)護(hù)管理主要針對這些問題，建立一個完善的養(yǎng)護(hù)管理體系，在規(guī)定時間內(nèi)提出解決這些問題的最佳方案，在檢查出損壞的正確原因后可以應(yīng)用不同的修復(fù)技術(shù)。另外，諸多建設(shè)單位、管理部門均將工作的重點(diǎn)放置在新建工程的施工階段階段，缺乏對工程管理工作的重視。針對上述問題，需要建立完善的公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理體系，在相應(yīng)的時間內(nèi)制定科學(xué)合理的解決措施，明確公路橋梁存在的相關(guān)問題，采取有效的維護(hù)加固與養(yǎng)護(hù)措施。

2 公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固的重要性及現(xiàn)狀分析

公路橋梁投入應(yīng)用后，易受到諸多因素的影響而引發(fā)相關(guān)問題，如荷載、人為、環(huán)境及使用年限等，如果這些問題未得到有效重視和處理，就會對公路橋梁的質(zhì)量與安全造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而導(dǎo)致安全事故風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，施工單位需要提高對公路橋梁的管理水平，其中養(yǎng)護(hù)與維修加固便是公路橋梁管理工作的重要組成部分[1]。公路橋梁的養(yǎng)護(hù)主要指對公路橋梁路面、設(shè)施等進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù)，其目的在于及時發(fā)現(xiàn)公路橋梁存在的問題，采取有效的處理措施，保證其整體質(zhì)量。公路橋梁的維修加固主要指對公路橋梁施工建設(shè)階段存在的不足進(jìn)行維修與加固處理，進(jìn)而保證其整體穩(wěn)定性與安全性。同時，采取科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)與維修加固工作能夠有效減少質(zhì)量、安全問題，保證交通運(yùn)輸?shù)陌踩?，延長工程使用壽命。

然而，結(jié)合現(xiàn)狀分析，目前公路橋梁在養(yǎng)護(hù)與維修加固工作方面存在一定的不足，主要體現(xiàn)在公路橋梁銜接的緊密性不足、破損未及時修復(fù)、橋梁孔洞通水不流暢等，其均為常見的問題。對這類問題來說，如果未進(jìn)行及時有效的處理，就有可能導(dǎo)致公路橋梁出現(xiàn)程度不一的質(zhì)量問題，引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)隱患。上述質(zhì)量問題發(fā)生的主要原因在于長期以來公路橋梁過于重視建設(shè)，缺乏對養(yǎng)護(hù)的重視；除此之外，部分部門在開展養(yǎng)護(hù)與維修加固工作的過程中技術(shù)應(yīng)用水平低下，無法保證相關(guān)工作的有效性[1]。

3 公路養(yǎng)護(hù)維修與橋梁加固技術(shù)分析

3.1 冬季公路維護(hù)管理

冬季天氣對公路安全有重大影響，摩擦系數(shù)降低、路面結(jié)冰以及吹雪造成的能見度低都會增加安全風(fēng)險(xiǎn)。嚴(yán)冬期間的公路安全可以通過專門和高效的冬季公路維護(hù)來改善。冬季公路養(yǎng)護(hù)是指為將路面狀況恢復(fù)到規(guī)定的服務(wù)水平而實(shí)施的程序，常用的方法有鹽漬、砂磨、直接施液和翻耕。聚合物涂層有可能減少路面的濕滑狀況，這為所有新建或在建公路帶來了福音。覆蓋表面是安全車道的一種解決方案，其中將環(huán)氧樹脂應(yīng)用到人行道表面為路面提供了巨大的強(qiáng)度[2]。后者就像一塊堅(jiān)固而堅(jiān)硬的海綿，會減慢行駛車輛所施加力的釋放性能。兩種類型的防冰添加劑是氯化鈣和氯化鈉替代品，使用前需要認(rèn)真統(tǒng)計(jì)路段通行車輛，將其合理應(yīng)用于路面，提升冬季道路維護(hù)管理水平。此外，大雨會導(dǎo)致積水、損壞公路，可以通過在道路下方鋪設(shè)管道，使管道在道路下方提供排水設(shè)施。除此之外，地下設(shè)施的鋪設(shè)還提供了一個良好的框架，可以抵抗來自路基的負(fù)載并將其分配到地下土壤中。一些主要的排水溝沿著公路延伸，從而可以適當(dāng)排水。另外，維護(hù)不善的排水溝可能會導(dǎo)致路面損壞，因此提供底層排水和管道系統(tǒng)是防止許多未來問題的更好選擇。

3.2 公路維修技術(shù)

公路養(yǎng)護(hù)工作會涉及一些隨著時間的推移而在路面上出現(xiàn)的缺陷，如坑洼、裂縫、扭曲、滲水等缺陷的補(bǔ)救措施。因此，工作人員需采用不同材料疊加、封縫、修補(bǔ)、管道等修復(fù)處理方法來修復(fù)公路，保持公路的健康。如果有必要，還可以考慮一些預(yù)防性維護(hù)措施。

混凝土板和混凝土覆蓋層。超高性能纖維增強(qiáng)混凝土由于其高密度的微觀結(jié)構(gòu)和延展性而增加了混凝土的強(qiáng)度，有效延長路面維修、修復(fù)和維護(hù)的時間。路面修復(fù)使用的三類方法是常規(guī)混凝土、速凝混凝土和預(yù)制板。使用傳統(tǒng)混凝土進(jìn)行路面修復(fù)，常規(guī)混凝土具有更好的和易性且易于獲得，與其他混凝土相比，它具有成本效益和更長的使用壽命。使用快速凝固混凝土這一方法對路面進(jìn)行修復(fù)，不僅是因?yàn)檫@種混合物的可靠性，還因?yàn)樗梢栽谠缙陔A段獲得所需的強(qiáng)度[3]。但這種混凝土有一個缺點(diǎn)是它在最后階段的強(qiáng)度較低，會產(chǎn)生諸如空隙、混合物不一致、堿性二氧化硅反應(yīng)和微裂紋增加等問題。這些問題導(dǎo)致與普通混凝土相比，快速凝固混凝土的使用壽命更短[4]。如果未正確滿足規(guī)格，將無法達(dá)到預(yù)期效果。使用預(yù)制板能夠快速修復(fù)路面，預(yù)制板是在受控環(huán)境下的工業(yè)設(shè)置中制造的，質(zhì)量良好。超高性能纖維增強(qiáng)混凝土（UHP-FRC）有助于延緩因交通和環(huán)境條件而導(dǎo)致的路面情況惡化。超高性能纖維增強(qiáng)混凝土是一種纖維增強(qiáng)混凝土，具有較高的早期抗壓強(qiáng)度和一定的延展性。另外，只有高抗壓混凝土不適合結(jié)構(gòu)實(shí)施，即使我們用低碳鋼加固它，它仍然很脆。另外，由于應(yīng)力重新分配的能力較小，可能會產(chǎn)生不可預(yù)測的故障。因此，我們可以改變傳統(tǒng)混凝土混合物的多孔性質(zhì)，并通過最小化微裂紋的大小，低水水泥比和顆粒的密集堆積不會產(chǎn)生收縮或蠕變，從而允許長期加載，最終實(shí)現(xiàn)高壓縮和液體接觸延遲。額外的鋼和合成纖維降低了混凝土的脆性，同時增加了對拉伸裂紋的抵抗力、延展性和能量吸收能力。此外，由于致密的微觀結(jié)構(gòu)，超高性能纖維增強(qiáng)混凝土與傳統(tǒng)混凝土相比具有更高的耐久性。

瀝青覆蓋層。瀝青顆粒具有高能效，可以修補(bǔ)坑洼。該技術(shù)能夠確保更低的功耗，因?yàn)樗谔畛淇字爸患訜嵋淮?。修?fù)和損壞的瀝青和混凝土路面是用瀝青混凝土覆蓋層完成的。瀝青覆蓋層的性能差異很大，因此我們有必要制定一個標(biāo)準(zhǔn)來選擇最有效的預(yù)覆蓋修復(fù)方法。目前可供選擇的覆蓋修復(fù)方法較多，主要包括銑削、中繼、就地冷回收及表面修補(bǔ)等。重復(fù)載荷會導(dǎo)致累積疲勞損壞，在維修后形成瀝青路面坑洼，反復(fù)出現(xiàn)的坑洼通常源于修補(bǔ)材料和先前鋪設(shè)的瀝青路面之間的粘合表面。

3.3 橋梁加固技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，橋梁設(shè)計(jì)的水平顯著提升，其具有標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的特點(diǎn)，同時通過經(jīng)驗(yàn)的不斷積累以及相關(guān)技術(shù)的不斷改進(jìn)，也為橋梁加固作業(yè)的順利進(jìn)行提供了技術(shù)保障。在橋梁工程中，槽形梁是預(yù)制構(gòu)件，由兩塊三到四英尺寬的板組成腿；通道截面類似于T 型梁橋，相鄰?fù)ǖ赖耐攘罕贿B接并顯示為單個莖；初級鋼筋位于槽腿底部縱向放置，腿兩側(cè)有箍筋。路緣石被澆筑于外部單元中，任何額外的欄桿都附在它們上面。同普通混凝土相比，預(yù)應(yīng)力混凝土具有較強(qiáng)的承載能力，可以有效克服拉力的鋼筋混凝土由載荷引起的彎曲應(yīng)力。兩種方法用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土：預(yù)張緊和后張緊鋼絞線。預(yù)張緊是受控地應(yīng)用于混凝土凝固之前，通過其鋼筋對混凝土構(gòu)件施加力，使混凝土保持張拉；后張拉是指通過拉伸施加載荷（完成通過頂起）加固后的鋼筋。后張法用于加固高強(qiáng)度鋼絲，即預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)是它解決了固有的混凝土抗拉能力很差的缺點(diǎn)，進(jìn)而使混凝土的強(qiáng)度大幅增加?；炷翗?gòu)件的強(qiáng)度與類似的非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的強(qiáng)度相比，組件變小。通過將混凝土的預(yù)壓與預(yù)拉伸和預(yù)撓曲，有時可以減少鋼的重量達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)等效物的一半多一點(diǎn)。此外，鋼的預(yù)緊意味著它不能在正常載荷下伸長，因此混凝土不受開裂和二次應(yīng)力的影響。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的應(yīng)用解決了一些技術(shù)問題，主要是高強(qiáng)度、低坍落度混凝土的生產(chǎn)和混凝土的固結(jié)和養(yǎng)護(hù)方法，以達(dá)到所需的預(yù)緊的傳遞強(qiáng)度。

4 結(jié)語

本文對不同類型的公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)和維修技術(shù)進(jìn)行了比較和研究發(fā)現(xiàn)，維護(hù)管理系統(tǒng)是基于大量案例研究開發(fā)的，但也可以在類似類型的環(huán)境中實(shí)施。不同的可用修復(fù)技術(shù)，如覆蓋、修補(bǔ)、橋接、分級、管道等也涵蓋了一定問題，本研究得出以下觀察結(jié)果：基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的軟件的公路維護(hù)管理工具可以幫助人們做出有關(guān)城市公路維護(hù)優(yōu)先級的決策；超高性能纖維增強(qiáng)混凝土（UHP-FRC）可以賦予路面高強(qiáng)度和更長的使用壽命，可用于即時公路維護(hù)；聚合物涂層和安全車道是應(yīng)對寒冷地區(qū)城市公路問題的最佳方法之一；灌漿可以被認(rèn)為是修復(fù)小裂縫最合適的選擇；在大多數(shù)情況下，瀝青覆蓋層和修補(bǔ)是修補(bǔ)坑洼和其他輕微公路損壞的不錯選擇。