研究道路橋梁的常見病害與養(yǎng)護方法

文 / 濟寧市鴻翔公路勘察設(shè)計研究院有限公司 韓康

工程概況

某道路橋梁工程，路線全長133.5km，為雙向四車道，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為高速公路，設(shè)計速度100km/h。路線內(nèi)設(shè)有長度為7.78km的橋梁25座，互通立交12處，880m中橋10座。該道路橋梁工程中的路基寬度為25m，總投資120億元，建設(shè)周期36個月，工程建設(shè)中的子工程包括路面施工、橋梁建設(shè)、路基施工等。工程施工過程中，為避免出現(xiàn)混凝土裂縫、路面塌陷、路面不均勻沉降等常見病害，建設(shè)單位提前擬定路橋病害的預(yù)防、養(yǎng)護方案，保證了工程項目順利竣工，且整體建設(shè)質(zhì)量符合預(yù)期要求。

道路橋梁的常見病害

混凝土裂縫

道路橋梁施工建設(shè)中，“混凝土裂縫”是非常多見的質(zhì)量通病，是道路橋梁的常見病害之一。而造成混凝土裂縫的主要原因在于路橋負荷過重，橋梁應(yīng)力較強。具體來說，道路橋梁在投入使用后，道路結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)會承受由行駛車輛帶來的“次應(yīng)力”、“直接應(yīng)力”。設(shè)計人員會提前預(yù)估路橋應(yīng)力，但若因前期勘察數(shù)據(jù)不完善，后期數(shù)據(jù)計算出現(xiàn)誤差，或施工質(zhì)量控制不佳，則會導(dǎo)致道路橋梁可承受的應(yīng)力與預(yù)期不符，繼而在長期服役過程中出現(xiàn)裂縫問題。

另外，在較為惡劣的天氣中，雨雪會侵蝕道路橋梁表層，破壞道路、橋梁結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)層在被侵蝕后出現(xiàn)裂縫問題。

不僅如此，橋梁施工中，主梁結(jié)構(gòu)的裂縫現(xiàn)象同樣非常明顯，而造成橋梁裂縫的原因在于橋梁使用期間受力不均勻，所以在長期承受應(yīng)力后產(chǎn)生“張裂”問題。

地基沉降

地基沉降問題同樣是道路橋梁常見病害，會直接導(dǎo)致路橋塌陷，或是出現(xiàn)裂縫與坑槽。通過對以往道路橋梁工程的分析可知，引起地基不均勻沉降的原因主要體現(xiàn)在兩方面：一是前期設(shè)計不合理。設(shè)計道路橋梁時需要系統(tǒng)、全面的分析路段內(nèi)的地質(zhì)條件以及環(huán)境因子，若沒有考慮相關(guān)信息盲目制定設(shè)計方案，則會留下質(zhì)量隱患，造成地基不均勻沉降問題。二是道路橋梁施工操作不標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁工程建設(shè)中，工程項目所涉及的施工工藝較多，在處理軟土地基、壓實路面路基時，如果施工人員的操作不規(guī)范，不能夠嚴(yán)格落實施工技術(shù)方案，就會導(dǎo)致道路橋梁施工質(zhì)量不合格，最終使得道路橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力降低，不均勻沉降風(fēng)險增加。

路橋表面剝蝕

道路橋梁工程建設(shè)中，剝蝕在路橋工程項目中同樣比較多。該病害主要特征為路橋表面不平整、且光滑度減弱，容易存在路橋結(jié)構(gòu)上起皮，出現(xiàn)蜂窩狀腐蝕的情況。路橋投入使用后，該病害還可能會導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)受損，導(dǎo)致工程穩(wěn)定性、牢固度無法確保，容易誘發(fā)一系列的安全風(fēng)險，造成嚴(yán)重的損失。通過對道路橋梁工程的研究可知，風(fēng)化、溫度變化大，路橋結(jié)構(gòu)排水性差等，均會引起路橋“剝蝕”病害，同時該類病害還會影響路橋的整體質(zhì)量，損害范圍較大。

道路橋梁常見病害的預(yù)防措施

規(guī)范混凝土施工工藝

首先，施工人員應(yīng)基于路橋施工設(shè)計方案，了解路橋抗震標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確分析混凝土結(jié)構(gòu)的實際剛度，乃至其所需承受的應(yīng)力大小。在確定各項施工參數(shù)后，施工人員要選擇剛度符合要求的混凝土材料。選擇施工材料時，應(yīng)綜合分析材料的抗剪能力、抗壓能力。

其次，施工人員應(yīng)合理地控制鋼纖維混凝土材料坐漿時的厚度，若厚度不達標(biāo)，則會導(dǎo)致路橋結(jié)構(gòu)連接點粘結(jié)度不強，容易出現(xiàn)空隙，誘發(fā)裂縫風(fēng)險。

最后在混凝土澆筑過程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照混凝土澆筑工藝，標(biāo)準(zhǔn)化地完成施工任務(wù)，保證混凝土施工工藝的應(yīng)用效果，全面預(yù)防路橋結(jié)構(gòu)上的混凝土裂縫病害。

重視路橋面層維護

針對道路橋梁工程中的路基不均勻沉降病害，施工人員需要在正式施工過程中重視路橋面層的維護，通過提升道路橋梁表面的平整度，避免橋面、路面的不均勻沉降問題。

在路橋工程中，施工人員應(yīng)加強橋面、路面鋪裝時的質(zhì)量管理，使用混凝土鋪裝時，應(yīng)嚴(yán)格控制鋪裝厚度，確保路橋結(jié)構(gòu)中混凝土的抗裂性能、抗壓性能，使路橋工程能夠長時間承受路面壓力。

除此之外，鋪裝路橋面層時，施工人員在規(guī)范混凝土澆筑工藝的基礎(chǔ)上，還需優(yōu)化振搗、壓實工藝的施工流程。振搗過程中，振搗持續(xù)時間應(yīng)保持在30s以內(nèi)，振搗效果的檢驗方式以混凝土不出氣泡、不沉落為準(zhǔn)。使用振搗棒時，應(yīng)用振搗棒過程中的移動距離應(yīng)小于振搗使用范圍的1.5倍，且振搗裝置中插入振搗棒的深度應(yīng)保持在100～50mm以內(nèi)。

完成澆筑作業(yè)后，施工人員還應(yīng)均勻地通過振搗工藝壓實混凝土，并根據(jù)混凝土養(yǎng)護標(biāo)準(zhǔn)，做好混凝土結(jié)構(gòu)層的養(yǎng)護管理。以上述工程為例，該工程的主要路段、主橋梁的主要材料為瀝青和混凝土；在施工作業(yè)中，為預(yù)防路面病害，施工人員在用碎石填充基層后，對混凝土路面進行嚴(yán)格地壓實處理，并在檢驗路橋面層壓實質(zhì)量后進入下一個養(yǎng)護環(huán)節(jié)，且路橋表面的平整度處于道路橋梁工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的允許偏差內(nèi)。

道路橋梁的養(yǎng)護措施

增強養(yǎng)護意識，建立養(yǎng)護平臺

為減少道路橋梁工程常見病害造成的安全風(fēng)險，工程建設(shè)方還應(yīng)增強路橋的養(yǎng)護意識，用先進的技術(shù)手段，建立信息化、數(shù)據(jù)化的養(yǎng)護平臺，以此將路橋的養(yǎng)護施工工藝落到實處。一方面，道路橋梁工程建設(shè)中，建設(shè)方還應(yīng)完善路橋工程的檔案資料，并在定期養(yǎng)護路橋工程過程中，記錄路橋養(yǎng)護、維修資料。同時，明確各部門在路橋養(yǎng)護中的基本職責(zé)，將養(yǎng)護任務(wù)落實到個人，使其嚴(yán)格按照路橋養(yǎng)護制度，定期排查道路橋梁的病害、安全風(fēng)險。在此期間，相關(guān)人員應(yīng)加強養(yǎng)護人員的專業(yè)培訓(xùn)，增強其養(yǎng)護能力、專業(yè)素質(zhì)。

另一方面，為提升道路橋梁工程的養(yǎng)護工作效率，相關(guān)人員可基于BIM技術(shù)，建立信息化的養(yǎng)護管理平臺。該平臺可從道路橋梁設(shè)計階段、施工階段開始，對路橋進行檢測與管理，虛擬呈現(xiàn)路橋使用過程，指導(dǎo)施工人員按時養(yǎng)護路橋結(jié)構(gòu)，處理路橋病害。在BIM技術(shù)的幫助下，建設(shè)方可還建立路橋工程的三維模型，在輸入路橋施工各項參數(shù)后，自動檢測路橋常見病害的發(fā)生頻次，并制定相應(yīng)的防范、處理方案，保證路橋養(yǎng)護整體質(zhì)量。

及時修補裂縫，加強病害控制

道路橋梁工程中，混凝土裂縫病害的危害性較強，所以為將該病害的不利影響降到最低，施工人員在優(yōu)化混凝土施工工藝的同時，還需重視路橋養(yǎng)護中的裂縫處理。

具體來說，施工人員可結(jié)合混凝土裂縫的特點、規(guī)格、大小、產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的養(yǎng)護處理手段。對于超過0.2cm的混凝土裂縫，施工人員可應(yīng)用“化學(xué)壓力灌漿法”處理該裂縫，所用的灌漿材料為“環(huán)氧樹脂”，將其配置為漿液后，施工人員需及時的修補裂縫。若混凝土裂縫分布范圍廣，則可采用“表面修補法”處理該類病害。該養(yǎng)護工藝是在發(fā)現(xiàn)裂縫后，及時測量裂縫大小，隨后使用水泥漿也、環(huán)氧膠泥、理清、油漆等材料，混合配制后涂刷到裂縫表面，起到鋪蓋修補的作用。修補結(jié)束后，還需用纖維布將其覆蓋，待修補漿液與原有縫隙充分粘結(jié)后方可再次投入使用。

細化養(yǎng)護流程，重視養(yǎng)護管理

其一，定期修補路橋主梁的破損區(qū)域，并將主梁底部已經(jīng)松動的混凝土剔除，然后使用配置好的聚合物砂漿修補該區(qū)域，直到該區(qū)域斷面恢復(fù)原樣。主梁鋼筋結(jié)構(gòu)上往往會出現(xiàn)銹蝕病害，施工人員在養(yǎng)護時需要及時除銹，可涂刷滲透性較強的材料阻斷銹面。必要時，養(yǎng)護人員可全方位的打磨處理主梁表面，同時使用防水性較強的材料，避免雨水侵蝕，

其二，對于橋梁上部結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)混凝土裂縫病害，施工人員還應(yīng)在使用環(huán)氧膠泥、聚合物砂漿修補裂縫后，采用壓力注膠的方式，將空心板布設(shè)在橋梁結(jié)構(gòu)上，將鋼板墊作為支座以避免橋梁結(jié)構(gòu)脫空。養(yǎng)護橋梁下部結(jié)構(gòu)時，施工人員則需系統(tǒng)地使用聚合物砂漿涂刷局部剝蝕面、裂縫表面，全面地處理該區(qū)域的磨損位置。而在處理橋梁表面病害時，還應(yīng)在修補橋面裂縫后，按照養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范，將伸縮縫內(nèi)的膠條進行更換。

其三，在橋梁工程養(yǎng)護中，橋梁墩臺的養(yǎng)護同樣非常重要。施工人員在清潔處理橋梁墩臺表面的污穢物、雜草、水泥砂漿后，還需剔除橋梁縫隙的雜質(zhì)、縫隙脫落的材料，并使用水泥砂漿在墩臺上勾縫。若橋梁墩臺存在剝蝕、損壞等問題，還應(yīng)及時用水泥砂漿抹修表面的磨損區(qū)域。若墩臺表面損壞深度小于3cm，使用水泥砂漿修補即可。在配置水泥砂漿時，還應(yīng)確保砂漿強度等級為M5。

結(jié)語

綜上所述，為在路橋工程建設(shè)中，有效地預(yù)防路橋施工中的常見病害。施工人員應(yīng)進一步地優(yōu)化混凝土施工技術(shù)方案，規(guī)范路橋碾壓、排水處理中的施工流程，同時制定完善的路橋養(yǎng)護方案，及時填補路橋裂縫，定期對路橋工程進行養(yǎng)護管理，以此減少路橋病害的發(fā)生頻次，保證路橋工程使用期間的可靠性與安全性。