淺談公路橋梁的維護與管理

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)交通事業(yè)也在不斷進步，在此過程中，無論是公路還是橋梁其所需要承載的通行量和荷重在不斷提升，公路橋梁的安全性至關(guān)重要。但是，相對應(yīng)的公路橋梁建設(shè)和投入使用過程中，多數(shù)建設(shè)單位對于公路橋梁的建設(shè)極其重視，但是對于公路橋梁建設(shè)后的維護管理工作的重視程度不高，致使公路橋梁在實際使用的過程中出現(xiàn)各種病害，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。由此可知，公路橋梁建設(shè)中的管理和養(yǎng)護具有重要作用，相關(guān)人員應(yīng)采用有效的措施對橋梁和公路進行及時的維護，以此延長實際使用期限。

1 公路橋梁維護與管理的重要性

維護與管理工作能夠有效地避免公路橋梁在實際運用過程中出現(xiàn)安全隱患，以此提升公路的實際使用質(zhì)量[1]。公路橋梁在建設(shè)完成并投入使用后，隨著時間的推移以及各種環(huán)境和自然因素的影響，其質(zhì)量難免會被影響，甚至出現(xiàn)道路開裂、凹陷、橋頭跳車等病害。此類病害若不在實際建設(shè)過程中進行及時完善和管理，則會直接影響公路橋梁的安全性，相關(guān)人員若是不加以重視，甚至?xí)：Φ缆沸旭側(cè)藛T的生命財產(chǎn)安全[2]。因此，應(yīng)定期對公路橋梁進行仔細檢查，并運用針對性的措施對其進行維護與管理，此種病害在發(fā)生初期就能得到遏制，進而避免公路橋梁使用的過程中存在安全隱患。

2 公路橋梁案例概況

某公路橋梁是國家公路中的重要組成部分，全長102m。其中橋梁計算跨徑為19.4m，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20m，建設(shè)時設(shè)計的荷載為汽車—超20級，掛車—120級[3]。橋面凈寬度為上下行獨立橋設(shè)計，單幅凈寬度為15.25+2*0.5m防撞護欄，兩座橋梁之間的間隔為1m，共計33.5m，橋面上橫坡為2%，洪水特征值出現(xiàn)的累計頻率為1/300，可承受的地震強度為7度，并在實際建設(shè)的過程中按照8度設(shè)防，橋梁的斜交角度為70°。

橋梁建設(shè)中選擇運用裝配式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心連續(xù)板，橋臺端的伸縮縫為XFII--160型。橋梁與公路之間連接處，設(shè)有縱向起口外和橫向鉸縫連接鋼板，橋面鋪裝為8cm厚且含有?8鋼筋網(wǎng)片的c30防水性混凝土、9cm瀝青混凝土，在墩頂上設(shè)置不斷開的縱向鋼筋，橋墩中心兩側(cè)與橋臺端各三面范圍內(nèi)設(shè)置加密型鋼筋結(jié)構(gòu)。支座的每聯(lián)端部設(shè)置滑動支座，其余設(shè)置板式橡膠支座。

20m空心板混凝土強度等級為c40，建設(shè)設(shè)計軸心抗壓強度為Ra-17.5MPa，彈性模量Eh=3.3×104MPa。橋梁建設(shè)中普通鋼筋采用直徑為?≥12mm的II級鋼筋，其他鋼筋則選擇用直徑為?＜12mm的I級鋼筋[4]。與此同時，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用AsTMA416—87a標(biāo)準(zhǔn)的高強度低松弛270級鋼絞線，鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)強度≥1860MPa，單根鋼絞線采用直徑?=15.24mm，單根面積A=140mm2，并選擇彈性模量取值1.95×105MPa。正負彎矩區(qū)鋼絞線錨具采用KBMl3--3扁形錨具、KBMl5—4配套墊板及KBMl5—5螺旋圈。

3 公路橋梁病害診斷手段分析

3.1 橋梁承載力評定

橋梁的承載力評定主要分為三個階段：①橋梁設(shè)計以及竣工資料的現(xiàn)場調(diào)查，實體質(zhì)量檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進行主要病害分析和使用功能評價。②橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)原設(shè)計和給予檢測結(jié)果的承載力檢算評價。③橋梁承載力綜合鑒定。具體評定體系框架見圖1。

圖1 具體評定體系框架

3.2 公路橋梁巡檢安全檢測與維護系統(tǒng)

針對公路橋梁安全評價與維護的需要，對現(xiàn)有的該公路橋梁安全檢測、數(shù)據(jù)處理方法分析的基礎(chǔ)上，運用設(shè)備進行公路橋梁的狀態(tài)監(jiān)測，并構(gòu)建人、物、理、程四部分組成的公路橋梁巡檢安全監(jiān)測與維護體系[5]。該體系在實際實施的過程中分為準(zhǔn)備、巡檢、分析、維護四個階段，能夠在不影響公路橋梁正常運行的過程中，通過巡檢獲取橋梁關(guān)鍵部位的狀態(tài)參數(shù)，并對其進行分析和評價，之后由專家系統(tǒng)地進行橋梁病害類型和維護方案的制定。此外，該系統(tǒng)還能對其中的預(yù)防性疾病進行預(yù)判，進而提升公路橋梁管理與維護水平。

4 公路橋梁存在的問題與原因

4.1 公路橋梁維護與管理中存在的問題

首先，公路橋梁存在質(zhì)量問題中較為重要的因素為缺乏日常監(jiān)督力度，無法及時進行管理和維護[6]。在我國公路橋梁建設(shè)的過程中，相關(guān)人員對于公路橋梁維護與管理的思想較為忽視，對公路橋梁的耐久性重視度不夠、公路管理過程中對于公路橋梁維護過程中的病害解決和維護力度不夠，致使公路橋梁混凝土、瀝青橋面等存在的問題無法得到有效處理，從而日常巡護和監(jiān)測的管理力度較小，難以發(fā)揮維護與管理的作用，致使公路橋梁投入使用之后的各種病害出現(xiàn)。

其次，公路橋梁現(xiàn)階段實行的養(yǎng)護管理體系沿用傳統(tǒng)管理方式，雖然在時代發(fā)展的過程中有所變化，但是改動較少，仍舊難以適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展，不利于道路橋梁維護管理工作的開展以及技術(shù)創(chuàng)新。與此同時，我國的公路橋梁管理工作人員缺乏新知識技能學(xué)習(xí)與競爭意識，監(jiān)測與管理的工作動力不大，造成養(yǎng)護管理工作難以開展。

4.2 空心板梁裂縫

橋梁的大部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)板梁梁底出現(xiàn)縱向裂縫，并且梁板底部會出現(xiàn)缺損、露筋、滲水等現(xiàn)象。此種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要為，由于案例中橋梁上部承重構(gòu)件采用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板梁，并且由于此段橋梁投入運行的過程中交通流量比較大，重車比較多，從而出現(xiàn)嚴(yán)重的行車道與超車道受力不均勻情況，致使底縱向裂縫[7]。根據(jù)檢查結(jié)果顯示，案例中的橋梁不僅存在梁底裂縫，還涉及空心板梁裂縫，在進行回彈測強、碳化檢測、裂縫檢查后發(fā)現(xiàn)，梁底發(fā)現(xiàn)長短不一的裂縫14條，寬度在0.08-0.21mm之間，裂縫較寬的甚至已經(jīng)貫穿底板，并有向側(cè)面延伸的趨勢，底板有落水滲水的情況出現(xiàn)，分析長度大多在40-110cm左右，具體示意圖見圖2。

圖2 空心板梁裂縫長度與寬度示意圖

通過外部檢查以及手摸檢查發(fā)現(xiàn)其中有水垢痕跡，由此可知裂縫深度已經(jīng)深入到鋼筋保護層內(nèi)部。根據(jù)上述情況對于已存在裂痕的橋梁三根空心板梁底進行回彈法混凝土抗壓強檢測，其檢測結(jié)果見表1。

表1 回彈法檢測混凝土抗壓強度結(jié)果

運用注入酚酞測試液的測定方式對其碳化程度進行測定，最終結(jié)果表明，3號梁裂縫深度均已深入到鋼筋保護層之內(nèi)，并且其中一少部分的內(nèi)測與外側(cè)已經(jīng)貫通。碳化深度也可運用超聲波進行測定。

4.3 瀝青混凝土橋面鋪裝破損病害

橋面鋪裝是能夠與車輪直接接觸的構(gòu)件，但是其在承重的過程中對于車輛車輪對道路荷載進行分化，使得車輪在前進的過程中能在摩擦中提升自身運行的安全性[8]。在公路橋梁運用中，造成瀝青面層橋面鋪裝破壞的原因較多，在一般情況下，材料、結(jié)構(gòu)、工藝、荷載以及自然因素等原因都會造成橋面的損害。本案例中的橋面都為瀝青混凝土制成的，屬于一種柔性橋面，在此公路橋梁中，行駛的超重車輛較多，超荷載的車輪對柔性橋面反復(fù)碾壓，勢必會造成道路破損，若是運用的時間較長，則會造成車轍、松散、破損的現(xiàn)象。

5 公路橋梁維護與管理工作開展策略

5.1 公路橋梁管理工作開展策略

5.1.1 引入新監(jiān)測手段強化公路橋梁管理力度

在公路橋梁運行后，為有效強化公路橋梁的管理力度，可以在管理引入中構(gòu)建公路橋梁安全狀態(tài)監(jiān)測與維護體系的管理方式，強化管理成效，使得即使在面臨突發(fā)病害時也能全面提升公路橋梁的通暢性和服務(wù)水平[9]。此體系在實施的過程主要由準(zhǔn)備、巡檢、分析、維護4個階段組成。此時，相關(guān)人員應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，并對檢測橋梁的結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)狀有所了解，并且在監(jiān)測之前還應(yīng)得到有效培訓(xùn)，確保監(jiān)測人員能掌握橋梁安全監(jiān)測機理、特征量門檻值的設(shè)置原則、購置儀器的性能及操作。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)和橋梁程度確定監(jiān)測部位、監(jiān)測方法、日常巡檢路徑。

橋梁的重要性可分為特別重要、重要、一般；在地理位置和橋梁結(jié)構(gòu)的限制下，又可將橋梁檢測難度分為特難、難、易[10]。對于特別重要的橋梁，若無法在線監(jiān)測，則在監(jiān)測點上固定傳感器，并將引線固定在接線盒中，之后進行標(biāo)記。在日常巡檢時，將測量儀器分別與傳感器相接，進而達到逐點監(jiān)測；而對于較為容易監(jiān)測的重要橋梁，若是受監(jiān)測成本限制，無需永久固定傳感器，可僅在日常巡檢中安裝傳感器，隨巡檢過程移動安裝和監(jiān)測；對于一般橋梁，可運用人工視覺監(jiān)測的方式，觀測其中重要的點即可。特別重要和重要橋梁也可運用觀測的方法，再運用公路橋梁安全監(jiān)測與維護的計算機軟件，提升橋梁評定的成效。

在日常巡檢時，還應(yīng)制定巡檢路徑表格，以此為實施巡檢和分析、監(jiān)測檔案管理提供保障。

5.1.2 加強公路橋梁專業(yè)維護管理人員的教育培訓(xùn)

在施工部門對公路橋梁系統(tǒng)實施維護管理工作的過程中，由于維護管理能力有著非常關(guān)鍵的意義，因此相關(guān)部門必須要提高維護管理者的維護與管理工作能力，使其切實意識到自身職責(zé)的必要性，在日后的管理工作中必須認真地落實有關(guān)規(guī)章制度的規(guī)定[11]。由于現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的形式也日益多樣，并且將各類新型結(jié)構(gòu)以及新工藝和新型建筑材料等更多的技術(shù)運用到了公路橋梁當(dāng)中，從而對公路橋梁的維護與管理加大了難度?；诖耍嚓P(guān)人員可從以下方面來提升維護與管理的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)：首先，通過實行崗位集訓(xùn)的方法，同時進行或分批輸送工作人員到專業(yè)的學(xué)校，甚至是在職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)機構(gòu)中學(xué)習(xí)或進修。其次，還可以聘請一批具有較高的管理理論且有豐富實踐經(jīng)驗的公路橋梁管理專業(yè)人員到地區(qū)單位進行實際教學(xué)。最后，相關(guān)人員還可以有計劃地定期舉辦一些有關(guān)公路橋梁維護與管理的現(xiàn)場技能交流會，同時也可聘請一些管理經(jīng)驗豐富的工程師進行技術(shù)交流。

5.2 公路橋梁維護工作開展策略

5.2.1 橋梁各個組成部分的維護

其一，對橋梁梁板進行維護[12]。橋梁梁板作為整體結(jié)構(gòu)中的主要承載部位，能夠有效實現(xiàn)對于梁板的維護工作，此時需要相關(guān)部門對積水問題、裂縫問題進行維護，當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁板中出現(xiàn)小寬度裂縫后，相關(guān)人員應(yīng)采用環(huán)氧樹脂進行表面的修復(fù)。若是裂縫的寬度較大時，則應(yīng)運用環(huán)氧樹脂進行灌入維護。其二，橋梁墩臺的維護。此時相關(guān)人員在進行維護的過程中，主要是對裂縫進行維護，首先，需要進行臺墩的清理工作，防止由于污漬、泥土、雜草等掩蓋裂縫，影響實際維護效果。其次，當(dāng)其中出現(xiàn)較大的裂縫時，應(yīng)選擇封閉式維護方式，并在其中注入嵌入式塑性材料。其三，橋梁錐坡的維護。錐坡出現(xiàn)的問題有開裂、下線、勾縫脫落等問題。因此相關(guān)人員應(yīng)運用泥漿灌注的方式重新進行橋梁錐坡的新砌筑。在進行錐坡維護時，應(yīng)注意運用高一標(biāo)號的砂漿。橋梁的維護依托于公路橋梁的日常檢查和管理，因此對于技術(shù)的要求更高。

5.2.2 空心板梁底板裂縫修補方式

5.2.2.1 空心板修補方案

首先，對全橋梁做一次空心板梁作全面詳細的檢查，并將其中的裂縫進行寬度、深度的測量與記錄，此時應(yīng)保障不遺失、不漏差。案例中橋梁空心板梁中的裂縫經(jīng)總監(jiān)辦與設(shè)計單位的共同調(diào)查，最終認為其屬于正常裂縫，并針對＞0.2mm的橋梁裂縫做修補[13]。其次，在裂縫滲水嚴(yán)重的區(qū)域鉆取直徑8-10cm的小孔，并對預(yù)制空心板梁過程中殘留在梁體內(nèi)的養(yǎng)護用水進行排除。若排除后，空心板梁表面潮濕，則可采用碘鎢燈烘干的方式提升橋梁的干燥度，從而在避免梁體鋼筋腐蝕的同時，提升修補工作的便捷性。最后，對于空心板梁底板出現(xiàn)寬度＞0.1mm的裂縫，運用壁可法灌漿工藝對梁體裂縫進行化學(xué)灌漿補強。而對于＜0.1mm的采用環(huán)氧膠泥封閉的方法補強，以此減輕鋼筋銹蝕程度。與此同時，針對類似于上文3號梁體的情況，采用地板粘貼碳纖維布的補強措施，對類似于1號、2號梁體中約3m范圍內(nèi)的底板同樣運用粘貼纖維布補強，以阻止裂縫進一步發(fā)展，進而保障結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

5.2.2.2 施工工藝以及要點

①壁可法修補裂縫。

壁可法屬于一種新型的混凝土裂縫修補方法，在運用時，需要通過注入器保持0.4MPa的壓力自動完成修補材料的注入。此方式能夠有效避免混凝土內(nèi)出現(xiàn)器阻情況，修補可靠，壓力均勻材料穩(wěn)定，并且修補后的區(qū)域硬化后強度耐久，能有效保障修補質(zhì)量。對于裂縫寬度≥0.1mm的裂縫，采用壁可法修補，而對于裂縫寬度＜0.1mm的裂縫，可采用環(huán)氧膠泥進行表面封閉處理。

首先，修補工作開展之前，應(yīng)先觀測，在裂縫中選擇具有代表性的檢查，之后確定其寬度、長度、深度以及貫通情況，再做好記錄、標(biāo)記以及對表面處理和封閉方案的確定。其次，用鋼刷清除裂縫以及周邊2.5cm距離內(nèi)的附著物，并運用略濕的抹布擦凈晾干浮塵。此操作主要是提升混凝土結(jié)構(gòu)表面的粘接力。再次，將封閉膠按照比例調(diào)制顏色均勻，并粘貼好注入座，嚴(yán)禁座下有氣孔。之后沿裂縫方向進行寬5cm、厚2mm的刮摸，封閉層應(yīng)以此完成刮摸動作，若是此時存在較多的開裂部位，則可將其增加到8-10cm，保障其中沒有卷邊。再者，等待15h后封閉膠自然固化，一次性將注入劑安裝在座上卡緊，再運用高壓風(fēng)對壓漿孔道檢查。如發(fā)現(xiàn)堵塞應(yīng)及時疏通處理，只有保障壓漿孔道的通暢，方能進行過濾器、閥門、手壓注漿槍的安裝。安裝過程中應(yīng)保障密封性，如接口不嚴(yán)密則可用生膠帶封嚴(yán)后繼續(xù)進行連接。最后，將修補材料裝入手壓注漿槍，排盡空氣之后將其打入注射器中，直至膨脹到限制套時，停止注漿，關(guān)閉閥門，進行下一個裂縫地灌注。此操作過程應(yīng)運用由上而下、由低至高、由一端到另一端的原則開展操作，在注入過程中，應(yīng)注意壓入器橡膠收縮較快時，及時進行補壓。

②粘貼碳纖維布補強方式。

首先，在粘貼碳纖維布施工之前應(yīng)對結(jié)構(gòu)的裂縫以及缺陷急性封閉或是壓力灌漿處理。之后對粘貼碳纖維布的結(jié)構(gòu)表面進行打磨直至新鮮混凝土層面，運用高壓器將浮灰吹干凈，并均勻在結(jié)構(gòu)表面涂刷底漆。其次，當(dāng)?shù)灼峁袒笥眯奁綐渲秸Y(jié)構(gòu)表面，在膩子固化后，結(jié)合碳纖維布的寬度在混凝土結(jié)構(gòu)表面放線，以此確定碳纖維布粘貼位置和長度，從而做好有序粘貼。再次，沿放線位置涂刷浸漬樹脂，之后立即粘貼并反復(fù)用滾筒碾壓對應(yīng)編號的碳纖維布，直至碳纖維絲之間有浸漬樹脂后，方可進行下一條碳纖維布粘貼。全面粘貼后，還應(yīng)在已經(jīng)貼好的碳纖維布表面覆蓋性粘貼纖維布。最后，相關(guān)人員應(yīng)對修補工程質(zhì)量進行檢查，以此保障修補質(zhì)量。碳纖維布粘貼布置示意見圖3。

圖3 碳纖維布粘貼布置示意圖

6 結(jié)束語

總而言之，公路橋梁維護與管理過程中，相關(guān)人員首先應(yīng)提升自身對于此工作的重視程度，在日常巡護的過程中引入新公路橋梁監(jiān)測技術(shù)和手段，以此掌握公路橋梁中的病害，之后運用先進的修補技術(shù)解決其中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，以此保障公路橋梁的性能。