從水吼大橋維修淺談橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)的必要性

吳鵬來

（安慶市公路管理服務(wù)中心，安徽 安慶 246000）

一、背景簡述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，交通運(yùn)量，特別是公路鐵路交通流量顯著增加。不斷增大的交通量和承載量給橋梁帶來極大考驗(yàn)，由于頻繁荷載、超負(fù)荷運(yùn)營、交通事故及自然侵襲等原因，導(dǎo)致橋梁在運(yùn)營中的自身損耗，橋梁損傷及病害越來越多，影響了現(xiàn)役橋梁的運(yùn)行能力，因此對橋梁本身的質(zhì)量提出了更高要求。為了延長橋梁使用壽命，提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性，改善現(xiàn)役橋梁的養(yǎng)管水平顯得尤為重要。雙曲拱橋這種橋型設(shè)計(jì)產(chǎn)生在現(xiàn)代建橋技術(shù)相對初期的階段，目前已被各種新的橋梁設(shè)計(jì)形式所取代。在役的雙曲拱橋大多是20世紀(jì)六七十年代建造的，正逐漸老化，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代交通量增加及路網(wǎng)荷載等級提高的要求，面臨修復(fù)、加固、提級的需要。運(yùn)用現(xiàn)代材料，通過預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施可提升這類橋梁的結(jié)構(gòu)健康程度；建于八十年代初期的水吼大橋預(yù)防養(yǎng)護(hù)維修就是基于這種認(rèn)知實(shí)施的。

一、橋梁簡介

（一）橋梁概況

水吼大橋（橋梁編號：X096340824L0010）位于安徽省安慶市潛山市鄉(xiāng)道096線店水路上，跨越潛河。中心樁號為k0+200，上部結(jié)構(gòu)為4m×35m（凈跨徑）雙曲拱橋，矢跨比1/6，4拱3波，實(shí)體墩臺，橋面全寬8.4m，凈寬7.6m，全長180.5m，設(shè)計(jì)荷載為汽-15，于1981年建成通車，2008年更換為鋼筋混凝土橋面。橋梁經(jīng)多年運(yùn)營，多處發(fā)生病害，存在較大的安全隱患，為保證行車安全，對該橋?qū)嵤┝祟A(yù)防性維修養(yǎng)護(hù)。

圖1 養(yǎng)護(hù)前的水吼大橋

（二）檢測評定及病害分析

水吼大橋主拱拱肋共計(jì)63處鋼筋銹脹，7個(gè)拱肋底面整跨范圍滲水污染，1個(gè)拱肋背面出現(xiàn)長度1.6m的縱向裂縫，6個(gè)主拱拱波背面存在縱向開裂，累計(jì)長度10.8m；28個(gè)腹拱圈在拱頂位置存在橫向貫通開裂，11個(gè)拱上橫梁存在鋼筋銹脹累計(jì)107處，兩個(gè)拱上立柱鋼筋銹脹，兩個(gè)腹拱圈受火燒有煙熏痕跡，導(dǎo)致混凝土輕微松散，存在表面混凝土剝落現(xiàn)象，8個(gè)拱上側(cè)墻實(shí)腹段滲水。

該橋各構(gòu)件技術(shù)等級評定包括上部結(jié)構(gòu)主拱圈評定為3類，拱上結(jié)構(gòu)評定為5類，下部結(jié)構(gòu)評定為2類，橋面系評定為2類。綜合評定水吼大橋?yàn)?類橋。具體病害如下：

橋面系：橋面鋪裝開裂；原橋護(hù)欄表面油漆脫落；橋面泄水孔過短、部分堵塞；伸縮縫堵塞。

上部結(jié)構(gòu)：主拱肋局部混凝土破損、碳化、鋼筋外露，拱波接縫處滲水；腹拱拱圈開裂、火燒煙熏痕跡；拱上立柱破損、碳化、鋼筋外露；拱上蓋梁混凝土破損、鋼筋外露。

下部結(jié)構(gòu)：橋墩表面受輕度風(fēng)化；橋墩基礎(chǔ)沖刷。

圖2 腹拱開裂

圖3 拱上立柱破損、鋼筋外露

病害主要成因：

施工質(zhì)量控制：該橋建造年代久遠(yuǎn)，質(zhì)量控制水平有限，主拱及其他構(gòu)件局部鋼筋保護(hù)層厚度不足。

環(huán)境影響：多年有害物質(zhì)侵蝕，混凝土碳化明顯，導(dǎo)致混凝土孔隙水中氫氧化鈣濃度及PH值降低，鋼筋脫鈍、銹蝕鼓脹引起保護(hù)層混凝土開裂、脫落。

設(shè)計(jì)缺失：該橋腹拱跨中未設(shè)置變形縫，致使腹拱拱圈開裂。

養(yǎng)護(hù)管理：橋梁伸縮縫及泄水管疏于清理，常年沉積的雜物將其堵塞，失去設(shè)計(jì)功能。

運(yùn)營荷載：長期恒載和活載產(chǎn)生的拉彎應(yīng)力及環(huán)境因素導(dǎo)致橋面鋪裝出現(xiàn)裂縫。

二、預(yù)防養(yǎng)護(hù)實(shí)施

（一）預(yù)防養(yǎng)護(hù)概念

公路橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)的概念誕生于20世紀(jì)八十年代，其核心要求及操作上均有別于傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)，是延長公路橋梁壽命一種經(jīng)濟(jì)有效的手段。公路橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)是通過周期性地對橋梁構(gòu)件開展預(yù)防性處理，從而保持橋梁良好狀態(tài)，延緩未來病害的發(fā)展惡化，延長橋梁大、中修時(shí)間周期，避免橋梁因養(yǎng)護(hù)不到位而需要重大修復(fù)或更換。預(yù)防養(yǎng)護(hù)以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為考量因素，采用最佳成本效益的養(yǎng)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)計(jì)劃性的養(yǎng)護(hù)管理。

（二）預(yù)防養(yǎng)護(hù)要求

橋梁管理單位需重視橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)，對重點(diǎn)橋梁加強(qiáng)檢測頻率，分析監(jiān)測橋梁病害發(fā)展，為判斷橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)提供依據(jù)。設(shè)置橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)資金、?？顚Ｓ?，為預(yù)防養(yǎng)護(hù)的實(shí)行提供硬性條件。預(yù)養(yǎng)單位需要對預(yù)防養(yǎng)護(hù)的新材料、新工藝、新技術(shù)積極探索，形成成熟工法，積累經(jīng)驗(yàn)，逐步形成系統(tǒng)的預(yù)養(yǎng)工藝。

（三）水吼大橋預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施

1.病害處理

①橋面鋪裝裂縫處理：雨水會經(jīng)由橋面鋪裝裂縫侵入鋪裝層，長期作用會導(dǎo)致橋面病害加劇，必須及時(shí)修復(fù)橋面鋪裝裂縫。

②主拱及拱上構(gòu)件混凝土裂縫處理

a、對于主拱及拱上構(gòu)件小于0.15mm的混凝土裂縫，涂刷裂縫封閉膠封閉。首先清除混凝土裂縫表面的粉塵、油污，清水清洗濕潤混凝土表面?，F(xiàn)場配置封閉膠，分層十字交叉涂刷3～4道膠液封閉。

b、對于主拱及拱上構(gòu)件大于等于0.15mm的混凝土裂縫，壓力灌膠封閉處置。首先用電動工具騎縫打磨，打磨范圍超出裂縫四周各50mm～100mm，露出堅(jiān)實(shí)平整的混凝土表面后清理。清理包括：清除表面浮塵、油垢和污脂等，并用吹風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)清除裂縫內(nèi)的灰塵等雜物。表面清理完成后安裝注漿嘴，注漿嘴以外的裂縫外口和貫通裂縫的對面外口用密封膠封閉。養(yǎng)護(hù)后使用專用注射器自動低壓持續(xù)注射專用低黏度裂縫補(bǔ)強(qiáng)膠修復(fù)裂縫。

③主拱拱波、腹拱圈注漿：對于主拱拱波、腹拱圈的開裂用壓力注漿修復(fù)。步驟如下：檢查開裂部位，清理干凈開裂周邊，鉆孔埋設(shè)注漿嘴，封閉所有裂縫，嵌縫和堵漏。經(jīng)壓水和壓氣試驗(yàn)實(shí)施壓力注漿，完成封堵后對表面清理修復(fù)。

2.缺陷修復(fù)

更換泄水管：橋梁原泄水孔部分堵塞，泄水管過短。橋面的雨水經(jīng)原過短泄水管排下，雨水易沖刷橋臺、蓋梁等部位混凝土，實(shí)施泄水管更換，通過集中排水布管設(shè)計(jì)，集流引排。

3.結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)

主拱拱肋黏貼碳纖維布：水吼大橋主拱肋局部混凝土破損、碳化、鋼筋外露，拱波接縫處滲水，病害較為嚴(yán)重，待主拱及拱上結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)完成后，為保證橋梁的承重要求，對主拱肋中心18m范圍即1/4L～3/4L內(nèi)黏貼兩層碳纖維布，提高橋梁承載力。

4.功能提升

防撞墻護(hù)欄處理：使用聚合物砂漿修復(fù)防撞護(hù)欄表面缺陷，露筋部位涂刷銹轉(zhuǎn)化劑實(shí)施除銹阻銹，薄型砂漿整體批刮后，涂刷強(qiáng)抗堿封閉材料和防水防鹽高耐污罩面材料，提高防撞護(hù)欄耐久性。

主拱拱波及腹拱圈等部位缺陷處理及耐久性防護(hù)：主拱拱波、腹拱圈的開裂部位注漿完成后，修復(fù)橋梁表面混凝土破損、銹脹露筋、剝落掉塊等缺陷。為提高混凝土耐久性，使用水泥基滲透結(jié)晶漿料在主拱拱波及腹拱圈噴涂兩遍，橫向聯(lián)系、拱上立柱、橫梁、蓋梁等部位使用聚合物砂漿分層包覆并噴涂防腐抗?jié)B材料，提高混凝土防腐、抗?jié)B、防水等綜合性能，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。

表1 水吼大橋養(yǎng)護(hù)措施表

三、預(yù)防養(yǎng)護(hù)的必要性

圖4 養(yǎng)護(hù)后的水吼大橋

通過針對性病害處理，同時(shí)施加各種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，水吼大橋各構(gòu)件的技術(shù)等級相應(yīng)提高，行車安全和舒適性得到極大改善，進(jìn)而使這座具有歷史時(shí)代特色的雙曲拱橋從結(jié)構(gòu)質(zhì)量到外觀都煥發(fā)了青春，得以正常使用。這座大橋不僅實(shí)施了維修養(yǎng)護(hù)作業(yè)，還實(shí)施了補(bǔ)強(qiáng)防護(hù)、耐久性處治等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，通過有限投入，使橋梁健康周期得以有效延長。

通過這一案例可以看出，橋梁建成使用后不可避免的會逐漸出現(xiàn)裂縫、破損、鋼筋銹蝕等病害，不僅影響橋梁安全使用，還會持續(xù)增加維修成本，而通過傳統(tǒng)維修養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)相結(jié)合，可有效延長橋梁健康時(shí)段，增加橋梁使用壽命。

四、結(jié)語

橋梁是公路的重要組成部分，保證橋梁安全使用是保證公路安全暢通的基本要求。橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在延緩公路橋梁病害惡化速率、延長橋梁使用壽命和節(jié)約橋梁養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用等方面效果明顯。開展橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，就是針對可能出現(xiàn)的橋梁病害、缺陷的類型和損壞程度，實(shí)施正確、合理的預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施。通過預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施提高橋梁使用年限、節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、提高公路橋梁養(yǎng)管實(shí)效，是十分必要且具有重要意義的舉措。