淺談高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與加固維修施工技術(shù)研究

文／褚可杰 寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江寧波 315000

1、加強(qiáng)高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與加固維修施工的必要性

加強(qiáng)高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與加固維修施工十分有必要，該項(xiàng)工作能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)高速公路橋梁中存在的質(zhì)量問題，并采取相對應(yīng)措施來加以解決，改善高速公路橋梁性能，消除其安全隱患，具有重要意義。一方面，高速公路橋梁處于自然環(huán)境中，受自然因素影響較大，而且在長期運(yùn)行過程中所承受的車輛荷載量會越來越大，難以避免地存在著一些質(zhì)量問題，如裂縫病害，如若不對其進(jìn)行有效處理便會影響高速公路橋梁質(zhì)量。而有效地養(yǎng)護(hù)與加固需施工則能夠及時(shí)處理這類病害缺陷；另一方面，通過有效的高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)與加固維修施工，可延長高速公路橋梁的使用年限，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2、高速公路橋梁常見的病害

2.1 預(yù)應(yīng)力及普通鋼筋混凝土病害

在部分高速公路橋梁工程中，現(xiàn)澆板、梁底板的垂直方向存在著裂縫，以致于混凝土內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)裸露情況。一般來說小寬度的裂縫較多，而大寬度的裂縫較少，大多情況下裂縫寬度都在1mm左右。這一病害發(fā)生的原因在于高速公路橋梁承受了過大的荷載，導(dǎo)致梁板發(fā)生橫向彎矩，超出額定值后，便會損傷梁體結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)裂縫。如若經(jīng)過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)這類裂縫處于可承受范圍內(nèi)，那么只需要通過簡單的維修加固措施，便能夠加以修復(fù)，避免其影響高速公路橋梁的整體性能。

2.2 支座病害

支座病害是高速公路橋梁工程中的常見病害之一，實(shí)際施工過程中使用的大多是橡膠支座，如圖1。這類支座的成本相對來說更低一些，而且在使用方面較為便捷，但從橡膠的物理性角度來看，其在長期使用過程中，難以避免的會出現(xiàn)脫空、變形開裂等問題，也存在著被腐蝕的情況，這便會致使高速公路橋梁出現(xiàn)支座病害。支座發(fā)生變形開裂的原因，多是因?yàn)樵陂L期運(yùn)行過程中承受了超出設(shè)計(jì)要求的重量荷載，致使橡膠支座永久性變形，出現(xiàn)開裂狀況。而且如若高速公路橋梁的支撐墊石不平整，那么便會導(dǎo)致支座在實(shí)際應(yīng)用中受力不均，應(yīng)力集中于某些部位，從而出現(xiàn)開裂。另外，如若所使用的橡膠支座自身質(zhì)量有所不足，未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，則也會產(chǎn)生變形開裂問題。支座脫空同樣也是支座病害的一種，其原因可能是鋼板厚度不達(dá)標(biāo)，或是施工過程中支座位置偏離設(shè)計(jì)要求等。一旦出現(xiàn)支座脫空情況，便會致使梁體局部下沉，導(dǎo)致整個(gè)橋面受損。

圖1 橡膠支座

2.3 橋面鋪裝病害

在高速公路橋梁工程中，橋面鋪裝是常見病害之一，如橋面在垂直方向、水平方向存在裂紋。造成這一病害的原因在于路面剛度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，當(dāng)路面局部受到較大荷載沖擊的時(shí)候，路面便會發(fā)生變形，變形超過路面彈性后，便會形成裂紋，裂紋擴(kuò)散便會影響整個(gè)高速公路橋梁的整體性能。在進(jìn)行橋面鋪裝的時(shí)候，不同層面所使用的鋪裝材料有所不同，這些材料在力學(xué)性能方面也有一定的差異性，一旦受到較大的荷載，便會出現(xiàn)不協(xié)調(diào)情況，容易造成裂紋的出現(xiàn)。尤其是一些修建年限較長的高速公路橋梁，受技術(shù)水平、認(rèn)知水平的影響，其在設(shè)計(jì)和施工過程中有所不足，致使高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)不到要求，無法承受實(shí)際荷載，引發(fā)路面裂紋。

3、高速公路橋梁需要養(yǎng)護(hù)和加固維修的原因

3.1 交通量逐漸增大

在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，人們的生活水平逐步提升，車輛出行量也逐漸增大，這給高速公路橋梁帶來了較大的承載壓力。部分高速公路橋梁的修建時(shí)間比較早，無論是在工藝上，還是在材料方面，都有一定的缺陷，存在落后性，而且其長期暴露在自然環(huán)境下，使用年限較長，都會存在一定的質(zhì)量問題，并不能保證車輛通行的安全，這也給人們的出行帶來了阻礙?；诖?，必須通過科學(xué)的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，針對高速公路橋梁中存在的問題，來實(shí)施相對應(yīng)的加固維修技術(shù)，以提高高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長其使用壽命，從而保障出行安全。

3.2 管理方面不足

隨著高速公路橋梁工程數(shù)量的增多，在管理上有一定的難度，以致于難以對高速公路橋梁進(jìn)行有效的維護(hù)，部分高速公路橋梁容易受到損傷，相關(guān)部門缺乏高速公路橋梁管理意識，忽視了養(yǎng)護(hù)工作的開展，缺乏對周邊護(hù)坡、邊坡的維修，致使其在經(jīng)受雨水沖刷后出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。因此，必須通過有效的養(yǎng)護(hù)工作，以及科學(xué)的維修加固技術(shù)措施，來解決高速公路橋梁的病害問題，保證其質(zhì)量。

3.3 未完全按照設(shè)計(jì)要求來實(shí)施管理

高速公路橋梁工程在建設(shè)過程中，就已經(jīng)有了嚴(yán)格的規(guī)定，其能夠承受的最大荷載，在設(shè)計(jì)方案中有明確的規(guī)定。而且在入口位置對車輛時(shí)速，以及通行要求有明顯標(biāo)志的提示，但實(shí)際運(yùn)行過程中仍然有部分車輛不按照要求行駛，出現(xiàn)超重、超速等現(xiàn)象，日積月累下便會對高速公路橋梁造成嚴(yán)重?fù)p傷，影響了高速公路橋梁的使用年限。導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因有2點(diǎn)：（1）相關(guān)部門忽視了對相關(guān)要求和知識的宣傳普及工作，以致于部分大眾并未意識到這一問題的嚴(yán)重性，其在行駛過程中根本不會考慮高速公路橋梁的承載能力。（2）相關(guān)部門缺乏嚴(yán)格的監(jiān)督和管理，沒能嚴(yán)格檢查來往車輛，懲罰力度不夠。由于多種原因，導(dǎo)致高速公路橋梁在使用過程中容易出現(xiàn)損傷，承受著超出可承受范圍的設(shè)計(jì)荷載，因此需要通過養(yǎng)護(hù)和維修加固方式來進(jìn)行修復(fù)。

3.4 未完全考慮高速公路橋梁的使用頻率差別

我國各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有所不同，存在不均衡性，這就導(dǎo)致高速公路橋梁在不同區(qū)域中的使用頻率有一定的差異性，在一定程度上會影響高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)和維修加固工作的平衡性，致使其出現(xiàn)失調(diào)情況。比如說，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)內(nèi)的高速公路橋梁更多，要求也越高，需求量較大，在高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)和維修加固方面的投入也更多，體系更加完善，技術(shù)更加成熟；而一些經(jīng)濟(jì)水平較低的偏遠(yuǎn)地區(qū)，高速公路橋梁的使用頻率并不高，其在養(yǎng)護(hù)和維修加固方面的頻率也偏低，無論是在技術(shù)措施方面，還是資金投入方面都比較少，缺乏完善的養(yǎng)護(hù)和維修體系。也未能定期開展檢查工作，以致于該區(qū)域范圍內(nèi)的高速公路橋梁存在一定的安全隱患。

4、高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

4.1 橋面養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

在高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)當(dāng)重視對橋面的養(yǎng)護(hù)，可采取以下措施：（1）實(shí)施有效的預(yù)防措施。相關(guān)養(yǎng)護(hù)單位需重視橋面鋪裝工作的開展，以免高速公路橋梁面受到損傷，影響橋面混凝土質(zhì)量。具體來說，在鋪設(shè)高速公路橋梁瀝青混凝土材料前，一定要先利用專業(yè)工具，來清理橋面，保證橋面的潔凈性，不可存在雜物、粉塵。需根據(jù)高速公路橋梁的實(shí)際情況，通過試驗(yàn)來確定混合料的比例，選擇適宜的機(jī)械設(shè)備來開展鋪裝作業(yè)，并把控好碾壓溫度，壓實(shí)瀝青混凝土橋面，提高橋面的透水性，將其坍落度控制在適宜范圍內(nèi)。所使用的混凝土材料在質(zhì)量上要達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求，具有較好的強(qiáng)度。（2）進(jìn)行有效的維護(hù)保養(yǎng)措施。就目前而言，高速公路橋梁中常見的養(yǎng)護(hù)和加固方式有2種，一種是返修，另一種是局部修復(fù)，主要是處理已經(jīng)受損的高速公路橋面，利用除銹等工藝來重新鋪設(shè)路面層，使其厚度、重量滿足設(shè)計(jì)要求。（3）如果高速公路橋面的破壞程度較為嚴(yán)重，存在著安全隱患，則要通過返澆的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。拆除老舊的高速公路橋梁路面，應(yīng)用錨固短筋工藝，對橋面實(shí)施精細(xì)化處理，重新澆筑，鋪設(shè)適宜的鋼筋網(wǎng)，保證橋面的安全性。

4.2 支座脫空養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

在高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)重視對支座脫空的處理，可在蓋梁的頂部，使用液壓扁形千斤頂，使用高壓電動油泵來供油。需建立健全的自動監(jiān)測系統(tǒng)，配合平衡分流閥工作的開展，對橋梁體的起頂高度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，可使用千斤頂持荷來保證橋梁體的高度支座。在實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作中，需要搭建雙排腳手架，采用鋼管材料，于施工現(xiàn)場設(shè)置安全網(wǎng)，保證養(yǎng)護(hù)作業(yè)的順利開展?？上软斏?mm，在蓋梁、梁板、扁形千斤頂均勻受力的過程中，全面了解橋面、梁板的受力狀況。若其受力情況符合施工要求，那么可頂升2mm，繼續(xù)進(jìn)行觀測，利用專門工具來移動支座，如若無法移動再頂升2mm。要注意的是，在進(jìn)行支座頂升的過程中，一定要控制好泵油速率，由專業(yè)人員來觀察橋梁的頂升實(shí)況，支座和橋面板的距離達(dá)到3-10mm的時(shí)候，無需繼續(xù)頂升。完成橋梁頂升作業(yè)之后，可涂抹調(diào)平膠，放置替換支座。

4.3 伸縮縫的養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

在進(jìn)行高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)作業(yè)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)有效解決伸縮縫問題，可從以下幾個(gè)方面著手：（1）相關(guān)養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)對高速公路橋梁的伸縮縫情況進(jìn)行全面檢查，清理干凈伸縮縫中的雜物，使之保持干凈，不可有垃圾存在，否則會影響橋梁自身的膨脹、收縮，如若發(fā)現(xiàn)伸縮縫嚴(yán)重變形，則需要進(jìn)一步更換處理，如圖2。（2）對于損傷嚴(yán)重，或是已經(jīng)失去功效的伸縮縫，需要做好清除工作，保證U形槽的潔凈性，做好錨桿安裝工作，控制好伸縮縫的平整度，嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行混凝土澆筑，完成養(yǎng)護(hù)作業(yè)之后，還需要進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收合格之后便可以通車。

圖2 伸縮縫安裝與更換

4.4 板底刮痕、剝落、露筋養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

在實(shí)施高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)作業(yè)的時(shí)候，還需要重視對板底刮痕、剝落、露筋等情況的養(yǎng)護(hù)。具體包括以下幾方面：（1）對于一些級別不算太高的道路，可以使用環(huán)氧混凝土來修補(bǔ)輕微受損的梁體，也可以使用鋼板、纖維布來處理受損部位，并設(shè)置相應(yīng)的限高門架，放置限高標(biāo)志。如若梁體的受損程度較為嚴(yán)重，則需要更換處理，加大高速公路橋梁的凈高。（2）根據(jù)高速公路橋梁剝落、露筋的實(shí)際情況進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)處理。如若其露筋、剝落是因?yàn)檐囕v剮蹭，則需要找到受損的部位，對其進(jìn)行修補(bǔ)，設(shè)置限高標(biāo)志；如若是因?yàn)閴A骨料反應(yīng)而發(fā)生露筋、剝落情況，可使用環(huán)氧砂漿來修補(bǔ)；如若是因?yàn)殇摻钿P蝕而導(dǎo)致露筋、剝落狀況的發(fā)生，應(yīng)做好除銹工作，在鋼筋中涂抹一層防銹劑，并利用環(huán)氧砂漿來進(jìn)行修復(fù)。在找到剝落、露筋的真實(shí)原因后，再實(shí)施針對性的養(yǎng)護(hù)處理方案，以保證高速公路橋梁質(zhì)量，使之能夠正常通行。

5、高速公路橋梁加固維修施工技術(shù)措施

5.1 增大構(gòu)件截面加固技術(shù)措施

在進(jìn)行高速公路橋梁加固維修施工的時(shí)候，可以利用增大構(gòu)件截面加固技術(shù)，來處理鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的加固工作。如若橋梁的強(qiáng)度、剛度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，抗裂性下降，缺乏穩(wěn)定性，則需要通過加大梁底面、側(cè)面的尺寸，增設(shè)主筋、加厚橋面板等方式，來保證橋梁高度，提升橋梁的抗彎強(qiáng)度，從而使之承載力得以提升。但要注意的是，該方式所需要花費(fèi)的施工時(shí)間比較長，而且不具備較好的抗腐蝕耐性，混凝土構(gòu)件的自身重量會有所增加，在一定程度上會損傷原有結(jié)構(gòu)，因此僅適用于一些較小跨徑的T梁橋、板橋。

5.2 粘貼鋼板加固技術(shù)措施

為加固鋼筋混凝土的受拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件，可使用粘貼鋼板加固技術(shù)，于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面，利用結(jié)構(gòu)膠粘劑來粘貼鋼板，增強(qiáng)原始結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。該技術(shù)措施的優(yōu)勢在于能夠強(qiáng)化高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，延長其使用壽命，施工速度比較快，而且施工現(xiàn)場不涉及濕作業(yè)，操作方面較為簡潔。所使用的鋼板厚度較薄，不會給鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶來更大的自重力，不會破壞原有結(jié)構(gòu)。而且在一定程度上還能避免加固材料的浪費(fèi)，成本上相對來說更低一些，具有不錯的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際施工過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照工藝流程來執(zhí)行作業(yè)，先要進(jìn)行鉆孔埋設(shè)螺桿，處理好混凝土表面，使之保持潔凈，利用專門的工具對鋼板進(jìn)行除銹處理，科學(xué)配膠，于鋼筋混凝土表面粘貼鋼板，以起到有效的加固作用。結(jié)構(gòu)膠固化之后，需要檢查粘剛質(zhì)量，做好鋼板表面防腐工作。

為保障粘貼鋼板加固技術(shù)的有效應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)把控好施工過程中的各個(gè)要點(diǎn)，需注意以下幾點(diǎn)：（1）粘貼區(qū)域中，鉆孔和鉆孔之間的距離應(yīng)當(dāng)保持在30cm左右，埋植的螺桿長度為100mm，直徑為12mm，要把控好螺桿和鋼板端部的距離，一般不可超過5-10cm。在處理混凝土不表面凹陷部位的時(shí)候，需要利用環(huán)氧砂漿來進(jìn)行填補(bǔ)，做好找平工作。需要利用角磨機(jī)來打磨鋼板的粘合面，并做好除銹工作。（2）要根據(jù)實(shí)際情況和規(guī)定要求來配制適宜的膠粘劑，并將其涂抹在混凝土粘合面、鋼板粘合面中。與此同時(shí)還應(yīng)當(dāng)增加墊片，保證螺母的緊固性，擠出多余的粘鋼膠，固化建筑結(jié)構(gòu)膠。（3）在完成加固作業(yè)之后，需要對構(gòu)件的粘鋼質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，可通過觀察外觀的方式進(jìn)行檢測，需查看鋼板邊緣的溢膠色澤，確保其硬化程度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，使用小錘敲擊鋼板，檢查其粘結(jié)面積是否有效。與此同時(shí)，再確定粘鋼效果達(dá)標(biāo)之后，要對鋼板外表面進(jìn)行除銹工作，清除污垢。

5.3 化學(xué)灌漿和鑿槽嵌補(bǔ)法

在高速公路橋梁維修加固施工過程中，需要采取有效的措施來解決裂縫病害問題。灌漿法是使用較為廣泛的方法。如若高速公路橋梁的裂縫寬度在0.3mm以下，那么可以通過表面封閉的方式來進(jìn)行處理；如若裂縫寬度在0.3-0.5mm之間，則可通過化學(xué)灌漿法來處理；如若裂縫寬度在0.5mm以上，則需要使用鑿槽嵌補(bǔ)法來進(jìn)行處理。要注意的是，實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)根據(jù)高速公路橋梁裂縫的實(shí)際情況，來選擇適宜的灌漿材料，不同的灌漿材料有其不同的作用。如處理鋼筋混凝土裂縫的時(shí)候，一般使用環(huán)氧樹脂漿，常見于橋面裂縫維修加固施工中；水泥砂漿則適用于處理拱圈裂縫，或是石砌墩裂縫。在實(shí)施灌漿處理的時(shí)候，要先清除混凝土表面的雜物，保持其潔凈性，如若使用水泥砂漿材料，則要保持一定的濕潤性，如若是環(huán)氧砂漿，則需要保持干燥性。

5.4 粘貼碳纖維增強(qiáng)塑料加固技術(shù)措施

對于一些跨徑比較大的橋梁，如若其受力位置出現(xiàn)了混凝土剝落、裂縫等病害問題，則需要使用粘貼碳纖維布的方式來提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。該加固技術(shù)措施的優(yōu)勢在于具有較高的強(qiáng)度，尤其是抗拉強(qiáng)度，而且有著較好的防水性，能夠避免鋼筋受到腐蝕，出現(xiàn)銹斑，而且碳纖維布的自身重量比較輕，不會增加橋梁結(jié)構(gòu)的自重。在施工操作方面也叫比較簡單，不需要進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)，施工速度比較快，也不受形狀限制。

結(jié)語：

總而言之，應(yīng)當(dāng)重視高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)工作，需針對其存在的病害問題，實(shí)施有效的維修和加固技術(shù)措施，從而保障高速公路橋梁的安全運(yùn)行，延長高速公路橋梁的使用壽命，推動高速公路橋梁工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。