橋梁缺陷成因及加固修復(fù)技術(shù)

文 / 泉州市交通工程規(guī)劃建設(shè)技術(shù)中心 邱江杰

引言

當(dāng)前階段，經(jīng)濟發(fā)展對橋梁工程建設(shè)使用耐久性需求越來越大，是緩解當(dāng)前地區(qū)交通運輸系統(tǒng)壓力的重要基礎(chǔ)設(shè)施。然而，受人為因素與自然環(huán)境因素影響，橋梁工程在投入運營階段往往會出現(xiàn)不同程度的缺陷病害。這不僅會降低橋梁工程運行使用的安全性，還會降低所處道路交通系統(tǒng)的運行效率。為此，工程建設(shè)者應(yīng)對缺陷問題的形成原因進行分析，以為后續(xù)加固修復(fù)技術(shù)的運用奠定基礎(chǔ)，進而更趨功能性、實用性的狀態(tài)，保證橋梁建設(shè)耐久性，延長使用壽命。

研究橋梁缺陷成因及加固修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)實意義

橋梁，作為所處地區(qū)交通運輸系統(tǒng)的重要組成，其能夠起到連接各區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)的目的。近幾年，隨著交通運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，人們物質(zhì)與精神生活水平提升，增加了交通系統(tǒng)的荷載與流量。換句話說，交通行車密度與車輛載重增加，這就對橋梁工程的建設(shè)使用質(zhì)量與性能提出了更多要求與挑戰(zhàn)。然而，投入一段時間使用的橋梁，會因設(shè)計與施工等不合理問題，而出現(xiàn)缺陷。不僅會對橋梁工程所處道路交通系統(tǒng)運行質(zhì)量與效率帶來負面影響，還會埋下諸多安全隱患。

為解決此問題。相關(guān)建設(shè)者應(yīng)結(jié)合實際橋梁工程建設(shè)情況，對缺陷問題產(chǎn)生原因進行分析，并采用具有針對性與科學(xué)有效性的加固修復(fù)技術(shù)，來延長橋梁建設(shè)使用期限。這是提高橋梁工程建設(shè)運行耐久性，以及滿足所處地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展需求的重要課題，應(yīng)引起更多重視。

橋梁缺陷的形成原因

對于橋梁工程來說，其缺陷主要集中兩個方面，即混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表層與混凝土構(gòu)件裂縫，以下內(nèi)容為這兩種缺陷的產(chǎn)生原因：

結(jié)構(gòu)表層缺陷及形成原因

混凝土橋梁工程結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)缺陷的原因主要有兩種，即施工不合理等人為因素和自然因素。前者原因造成的缺陷包含露筋、蜂窩、馬面以及空洞等。

自然因素是指，銹蝕、磨損以及剝落等。其中受人為因素引發(fā)的橋梁缺陷形成原因眾多，也十分復(fù)雜，如骨料、水泥、脫模劑、模板等材料性能質(zhì)量、配比等因素；施工過程工藝方法，如混凝土拌制、混凝土運輸、入模以及澆筑施工等，均會因為操作不當(dāng)，而導(dǎo)致缺陷問題出現(xiàn)。具體施工過程，混凝土灌注振搗作業(yè)不到位、分層灌注操作不當(dāng)，或是在運輸混凝土材料時，沒有做好必要的保護措施，導(dǎo)致泥塊與雜物摻入。這些問題，均導(dǎo)致混凝土離析、模板縫隙不嚴密以及水泥砂漿流失等現(xiàn)象出現(xiàn)。這些現(xiàn)象就會造成混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)麻面缺陷。模板縫隙沒有封堵嚴實，支設(shè)不牢固以及振搗棒作用于模板，使得模板出現(xiàn)移位。

此外，混凝土配合比不佳、下料不準確，也會導(dǎo)致砂漿少、石子多，混凝土攪拌時間短且拌和均勻度不夠。自然因素所帶來的影響，主要以雨水侵入形式作用，其會使鋼筋銹蝕膨脹，進而引發(fā)剝落。如，橋梁工程運行使用環(huán)境為嚴寒地區(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)表面就會處在冰凍、干濕交替的循環(huán)狀態(tài)下，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面作用效果失穩(wěn)。

混凝土構(gòu)件裂縫缺陷及形成原因

橋梁工程最常出現(xiàn)的混凝土構(gòu)件裂縫，主要分為幾種：因溫度變化產(chǎn)生裂縫；混凝土收縮引發(fā)王莊裂縫、下緣受拉區(qū)域產(chǎn)生裂縫；加設(shè)預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致先、后張法梁梁端錨固部位出現(xiàn)裂縫以及荷載不當(dāng)引發(fā)的裂縫。裂縫問題的出現(xiàn)，如不及時處理，將嚴重影響橋梁工程的建設(shè)使用壽命，嚴重的甚至?xí)霈F(xiàn)橋塌、車毀以及人亡等安全事故。

上述裂縫缺陷的形成原因，可能是前期勘察不到位、設(shè)計不合理、施工方法不適用以及投入運行階段超載問題等諸多因素。從技術(shù)層面來看，可將裂縫缺陷形成原因劃分為兩種，即因外荷載引發(fā)的裂縫：結(jié)構(gòu)性裂縫。還有一種，則是混凝土自身應(yīng)力形成的裂縫，即非結(jié)構(gòu)性裂縫。

橋梁缺陷加固修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用控制

以某高速公路合同段橋梁缺陷修復(fù)整改工程為例，其針對梁片砼裂縫、梁板砼缺陷以及橡膠支座缺陷，采取了以下加固修復(fù)技術(shù)：

梁片砼裂縫(紋)缺陷處理

對于橋梁工程的梁片裂縫缺陷，加固修復(fù)技術(shù)人員應(yīng)確認其裂縫深度、作用位置以及實際影響走向，來采取對應(yīng)的處理技術(shù)。

首先，縱向裂縫缺陷。當(dāng)裂縫寬度不超過0.15mm，應(yīng)采用封閉膠來處理此類微裂縫。當(dāng)裂縫寬度超過0.15mm，先用恒壓灌注法進行注膠修復(fù)處理。而后，在將300g碳纖維布粘貼在橫向裂縫。

其次，處理梁底橫向、腹板豎向以及翼緣板豎向裂縫過程，因其對橋梁工程結(jié)構(gòu)危害影響較大。加固修復(fù)技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合裂縫實際作用性質(zhì)與缺陷成因，采用以下兩種方法進行加固修復(fù)控制。一方面，當(dāng)裂縫寬度不超過0.15mm時，應(yīng)采用封閉膠封閉，并粘貼一層300g碳纖維布。當(dāng)裂縫寬度超過0.15mm時，先利用恒壓灌注法完成注膠修復(fù)處理，而后，再按照先縱向后橫向、縱向的順序，加貼3層300g碳纖維布。

最后，對于出現(xiàn)了對橋梁結(jié)構(gòu)造成較大影響的缺陷，應(yīng)通過上報監(jiān)理與業(yè)主部門，來確定專項修復(fù)方案，以提高梁片混凝土裂縫的處理效果。

梁板砼缺陷處理

首先，梁板混凝土的開裂與敲擊空鼓聲缺陷，應(yīng)將存在空洞部分鑿除，并借助結(jié)構(gòu)膠來修補。當(dāng)長邊長度超過1m，還應(yīng)沿著主筋按照先縱向后橫向的順序，加設(shè)2層300g碳纖維布。

其次，梁板砼掉塊、空洞露筋、蜂窩露筋缺陷。當(dāng)單掉塊面積低于0.1m2，表明其無法對混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的整體性造成影響。只需通過露筋除銹處理，清潔創(chuàng)口，并借助結(jié)構(gòu)膠修補即可。如單掉塊面積大于0.1m2，除了露筋除銹、清潔創(chuàng)口以及結(jié)構(gòu)膠填補，還在主筋方向加設(shè)一層300g碳纖維布。

最后，梁板砼松散、空洞露波紋管缺陷。先要進行松散混凝土清除作業(yè)，如內(nèi)部無空洞、蜂窩問題，應(yīng)先進行露筋除銹、清潔創(chuàng)口以及結(jié)構(gòu)膠填補，而后，按照要求加貼碳纖維布即可。如松散混凝土清除完畢后，內(nèi)部仍存在空洞與蜂窩缺陷，除了露筋除銹與清潔創(chuàng)口處理措施，還要對注漿孔的灌注結(jié)構(gòu)進行預(yù)留，以為后續(xù)結(jié)構(gòu)膠封閉做準備。在進行完加設(shè)碳纖維布修補工作后，還要注意內(nèi)部混凝土修復(fù)操作的結(jié)構(gòu)安全問題。最后，在粘貼碳纖維布的過程中，應(yīng)按照缺陷寬度來確定操作內(nèi)容。

當(dāng)松散混凝土清除完畢后，缺陷寬度小于等于0.5m，加固修補技術(shù)人員應(yīng)沿著波紋管方向進行一層300g碳纖維布的加設(shè)。如，缺陷寬度大于0.5m，或是缺陷邊緣0.5m范圍存在類似缺陷，則要沿著波紋管方向進行三層300g碳纖維布的加設(shè)。

橡膠支座缺陷

為解決支座密貼不夠問題影響，技術(shù)人員應(yīng)針對缺陷部位進行處理控制。當(dāng)密貼不夠位置是梁底鋼板與固結(jié)墩蓋梁頂鋼板，應(yīng)結(jié)合周邊施工圖紙對其進行焊接封閉處理后，借助結(jié)構(gòu)膠來強化支座的密貼作用效果。如支座密貼不夠缺陷作用于橡膠支座與梁底鋼板，則應(yīng)將梁體稍微頂升。此時，在運用結(jié)構(gòu)膠來封閉處理。如密貼度不夠出現(xiàn)在支座與鋼板、與墊石以及支座下鋼板與墊石部位，在稍微頂升梁體后，應(yīng)填塞不銹鋼片與涂刷結(jié)構(gòu)膠來進行調(diào)整。

對于橋梁工程橡膠支座存在剪切變形，且橫橋方向剪切角超過10°時，可采用稍微頂起梁片方式，使支座呈放松狀態(tài)恢復(fù)原位；對于順著橋梁的縱向剪切角低于10°，且橫向、縱向組合剪切角也低于10°時，不可進行處理。但當(dāng)縱、橫向剪切角，或是組合剪切角超出35°，應(yīng)直接采用更換方式處理。安裝支座設(shè)施過程，應(yīng)保證其上下鋼板安裝位置的水平效果。如支座采用四氯氟板滑動橡膠，且沒有做好填充硅脂油操作，應(yīng)重新進行注滿處理。橡膠支座的破損、裂紋以及開裂缺陷，應(yīng)直接更換處理。

當(dāng)采用板式橡膠支座，其橫向偏位不銹鋼板懸出、長短邊錯位以及橡膠底安裝存在偏歪，處理工作，應(yīng)稍微頂升梁體，并按照設(shè)計規(guī)范要求進行重新安裝作業(yè)。當(dāng)支座的鋼板出現(xiàn)變形缺陷，可在增加焊接封閉效果的同事，將結(jié)構(gòu)膠作用于周邊環(huán)境處理。對于鋼板變形嚴重的問題，除了要技術(shù)更換，還要使支座上下鋼板安裝位置達到水平控制效果。

結(jié)語

綜上所述，橋梁工程的缺陷多發(fā)生在結(jié)構(gòu)表層與混凝土構(gòu)件上。對其控制，應(yīng)結(jié)合施工過程是否存在混凝土灌注振搗作業(yè)不到位、分層灌注操作不當(dāng)，或是在運輸混凝土材料時，沒有做好必要的保護措施。

此外，還要對缺陷問題影響程度、作用部位進行分析，以提高加固修復(fù)技術(shù)的運用效率。裂縫寬度不超過0.15mm，應(yīng)采用封閉膠來處理此類微裂縫；裂縫寬度超過0.15mm，即先用恒壓灌注法進行注膠修復(fù)處理。而后，將300g碳纖維布粘貼在橫向裂縫。不同缺陷部位、影響程度，采用的加固修復(fù)技術(shù)不同，應(yīng)在做好缺陷類型分析、裂縫大小以及作用部位的情況下，強化加固修復(fù)處理質(zhì)量，保證使其發(fā)揮出事半功倍的效果。