混凝土橋梁養(yǎng)護(hù)常見(jiàn)病害分析及施工階段預(yù)防措施

熊永磊

（中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100048）

0 引言

隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展，橋梁在交通建設(shè)領(lǐng)域彰顯出越來(lái)越重要的地位，橋梁不僅僅是跨越各種障礙的建筑物，更是代表城市發(fā)展的標(biāo)志性工程[1]。而混凝土橋梁又在其中占據(jù)了相當(dāng)大的比例，混凝土橋梁具有技術(shù)成熟，造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)形式多樣以及良好的耐久性等特點(diǎn)。但混凝土橋梁長(zhǎng)期使用過(guò)程中，在養(yǎng)護(hù)和檢測(cè)也會(huì)出現(xiàn)橋面鋪裝開(kāi)裂等諸多病害問(wèn)題。橋梁病害產(chǎn)生的原因不僅有后期運(yùn)營(yíng)階段存在的自然因素、交通量增加、車輛超載等影響因素，更有建設(shè)施工階段導(dǎo)致病害產(chǎn)生的隱形質(zhì)量缺陷因素[2]，根據(jù)病害產(chǎn)生階段又可分為建設(shè)施工（包括設(shè)計(jì)）和后期運(yùn)營(yíng)兩個(gè)階段。而建設(shè)施工過(guò)程因具有一次性、不可逆轉(zhuǎn)性等特點(diǎn)，通過(guò)挖掘在建設(shè)施工階段產(chǎn)生的病害原因，進(jìn)行分析并提出預(yù)防對(duì)策，盡可能避免建設(shè)中的“先天”質(zhì)量缺陷導(dǎo)致橋梁后期病害的產(chǎn)生，對(duì)混凝土橋梁在交通建設(shè)領(lǐng)域的更高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

1 上部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害分析及施工預(yù)防

上部結(jié)構(gòu)（承重橋跨結(jié)構(gòu)）常見(jiàn)的病害主要有以下4種類型。

（1）梁體出現(xiàn)蜂窩、麻面。蜂窩的特征為混凝土結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)酥散，無(wú)強(qiáng)度狀態(tài)；麻面的特征是混凝土局部表面出現(xiàn)缺漿和許多小凹坑、麻點(diǎn)，形成粗糙面，但無(wú)鋼筋外露現(xiàn)象。

（2）梁體出現(xiàn)的破損、剝落、露筋銹蝕等表觀缺陷。表觀缺陷典型特征為整體現(xiàn)澆脫模造成的局部破損；預(yù)制構(gòu)件吊裝撞擊造成的破損；混凝土結(jié)構(gòu)及濕接縫澆筑和脫模造成的局部破損或不密實(shí)形成的鋼筋外露且銹蝕；混凝土結(jié)構(gòu)銹漲破損。

（3）梁體混凝土出現(xiàn)空洞、空洞。是混凝土澆筑后梁體表面的一種質(zhì)量缺陷，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)有空腔，孔穴深度和長(zhǎng)度均超過(guò)保護(hù)層厚度，局部沒(méi)有混凝土。

（4）梁體混凝土裂縫的主要特征為出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，或主梁出現(xiàn)橫向裂縫（普通鋼筋混凝土梁允許開(kāi)裂），或順預(yù)應(yīng)力主筋方向出現(xiàn)縱向裂縫，或出現(xiàn)斜裂縫、水平裂縫、豎向裂縫等，縫寬未超限。

造成橋跨結(jié)構(gòu)病害的主要原因如下：①原材料質(zhì)量缺乏有效控制，如水泥標(biāo)號(hào)較低或存放受潮，骨料質(zhì)量差。②施工過(guò)程中混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理，或僅憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。③鋼筋綁扎、立模、澆筑振搗、散熱、養(yǎng)生、預(yù)應(yīng)力張拉等環(huán)節(jié)管理監(jiān)督不到位，施工過(guò)程中工藝、措施粗放，缺少首件工程驗(yàn)證分析、抽檢把控等過(guò)程措施。④對(duì)梁體的存放、運(yùn)輸、吊裝、安裝質(zhì)量管理環(huán)節(jié)疏忽，如T梁的傾倒損傷，“野蠻”吊裝、安裝等。⑤預(yù)應(yīng)力提前張拉，預(yù)拱度超設(shè)計(jì)要求，預(yù)應(yīng)力張拉雙控流于形式，孔道灌漿密實(shí)度不達(dá)標(biāo)，預(yù)制梁提前吊裝，施工期橋上堆載等因素會(huì)導(dǎo)致梁體出現(xiàn)裂縫。

施工預(yù)防措施：①針對(duì)梁體缺陷應(yīng)加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制，自檢、監(jiān)理試驗(yàn)室、加強(qiáng)型監(jiān)督抽檢要充分發(fā)揮作用。②施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況嚴(yán)格進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，并不斷優(yōu)化改進(jìn)。③強(qiáng)化鋼筋綁扎、立模、澆筑振搗、散熱、養(yǎng)生、預(yù)應(yīng)力張拉等環(huán)節(jié)的工藝、措施管理監(jiān)督，并進(jìn)行首件工程驗(yàn)證分析。④預(yù)應(yīng)力張拉一定要采取雙控措施，孔道灌漿要確保漿液飽滿，推廣智能張拉、循環(huán)灌漿等工藝。⑤在梁體的存放、運(yùn)輸、吊裝、安裝方面，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)盯控確保各環(huán)節(jié)質(zhì)量可控，吊運(yùn)安裝上橋前先檢查預(yù)制梁外觀狀況，吊運(yùn)時(shí)嚴(yán)禁隨意改變支撐點(diǎn)，并嚴(yán)禁施工期間將材料堆積在橋面上。

2 下部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害分析及施工預(yù)防

2.1 橋墩、橋臺(tái)

橋墩、橋臺(tái)的典型病害特征為墩柱出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫或環(huán)向裂縫；橋臺(tái)豎向裂縫；墩柱豎直度超標(biāo)等。病害成因如下。

（1）在墩身泵送混凝土?xí)r從中間向四周澆注，造成墩柱表面水泥漿多粗骨料少，易產(chǎn)生裂紋。

（2）混凝土澆筑過(guò)快，流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生塑性收縮裂縫。

（3）混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土結(jié)合面出現(xiàn)裂縫。

（4）養(yǎng)護(hù)措施不到位，造成混凝土表面暴露，濕度不均勻墩身表面開(kāi)裂嚴(yán)。拆模過(guò)早會(huì)造成混凝土強(qiáng)度不足產(chǎn)生裂紋，拆模過(guò)晚會(huì)造成混凝土表面失水產(chǎn)生裂紋。

（5）棄土偏壓影響，隨意棄土造成墩身周圍偏壓。

施工預(yù)防措施：①加強(qiáng)原材料控制，在施工中必需采用合格材料，對(duì)于不合格的材料堅(jiān)決不予使用。砂子、碎石、水泥應(yīng)該控制好各項(xiàng)控制指標(biāo)，尤其是出場(chǎng)未超過(guò)3d的水泥禁止用于澆注墩身。②澆筑墩身混凝土?xí)r應(yīng)從四周向中間澆筑，保證墩身表面有足夠的粗骨料，防止表面浮漿過(guò)得多造成裂紋。③拆模時(shí)間應(yīng)該根據(jù)試驗(yàn)室提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，拆模不應(yīng)過(guò)早或過(guò)晚。墩身拆除模板后立即包裹養(yǎng)生，使墩身表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)。④施工中棄土不能隨意堆棄在橋墩臺(tái)附近，避免產(chǎn)生偏壓影響。

2.2 樁基基礎(chǔ)

樁基基礎(chǔ)的典型病害特征為樁基沖刷，樁基被水沖刷后出現(xiàn)樁身凹槽、混凝土破損、露筋銹蝕、微生物侵害等病害。病害程度可分為外觀破損、保護(hù)層剝落破損、主鋼筋內(nèi)核心區(qū)混凝土破損等，核心混凝土破損伴隨有加泥、空洞，影響樁基承載能力，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固處理。病害成因如下。

（1）修建橋梁導(dǎo)致過(guò)水?dāng)嗝孀冋?，水流湍急，掏空墩臺(tái)基礎(chǔ)。

（2）運(yùn)營(yíng)中上、下游挖砂，加大了河床比降，流速增大，沖刷加劇。

（3）樁基結(jié)構(gòu)表面的水生物、松散的混凝土、撞擊等引起的混凝土脫落、鋼筋露筋。

（4）施工階段墩樁結(jié)合部含泥夾石，樁頭清理不徹底；或樁基護(hù)壁嵌入樁徑內(nèi)，受洪水沖刷后混凝土脫落顯現(xiàn)。

施工預(yù)防措施：①增加橋墩周圍河床防沖能力。例如，在橋墩周圍河床鋪設(shè)粗粒材料防護(hù)層或拋石，可以提高橋墩防沖刷能力。②減小水流沖刷的能量，局部沖刷嚴(yán)重的位置，可考慮設(shè)置橋墩防沖刷導(dǎo)流裝置。③施工中應(yīng)加強(qiáng)護(hù)壁及清孔的管理，由技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)盯控。

3 支座系統(tǒng)常見(jiàn)病害分析及施工預(yù)防

支座系統(tǒng)典型病害特征為支座脫空或剪切超限破壞、支座滑動(dòng)失效等。這些病害會(huì)支座系統(tǒng)喪失部分或全部功能，進(jìn)而改變了橋梁的整體受力情況，嚴(yán)重時(shí)對(duì)橋梁質(zhì)量以及車輛的安全性帶來(lái)極大的隱患。病害成因如下。

（1）支座本身質(zhì)量不合格，有摻入再生膠的支座，或支座內(nèi)鋼板缺失等情況，在支座質(zhì)量檢驗(yàn)、抽檢上存在漏洞；支座墊石因養(yǎng)護(hù)不到位出現(xiàn)裂縫影響支撐處的受力。

（2）梁板安裝后未及時(shí)整體化，位于曲線上的獨(dú)柱式連續(xù)梁，可能會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形造成支座脫空。

（3）梁體安裝導(dǎo)致支座剪切超限，如施工落梁時(shí)不夠平穩(wěn)，支座存在較大的初始剪切變形。

（4）熱脹冷縮引起橋梁伸縮，帶動(dòng)支座剪切變形，橋梁合龍時(shí)溫度偏離平均值過(guò)大，導(dǎo)致支座在溫度變化下，剪切變形過(guò)大。

（5）建筑垃圾影響支座的使用功能，重型車輛作用下導(dǎo)致支座出現(xiàn)損傷。

施工預(yù)防措施：①加強(qiáng)支座質(zhì)量檢驗(yàn)、抽檢工作，不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁流入。支座墊石施工時(shí)，位置尺寸，表面平整度和四角高差，墊石出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫時(shí)必須鑿除重新澆筑。②加強(qiáng)關(guān)聯(lián)工序質(zhì)量管理，提高梁板預(yù)制質(zhì)量、架梁時(shí)加強(qiáng)對(duì)梁的保護(hù)，安裝環(huán)節(jié)確保安裝精度。③施工期運(yùn)料灑落要及時(shí)清理，防止建筑垃圾影響支座功能造成支座損傷。

4 附屬設(shè)施常見(jiàn)病害分析及施工預(yù)防

4.1 橋面鋪裝

混凝土橋梁橋面鋪裝典型病害為橋面鋪裝層開(kāi)裂、橋面出現(xiàn)坑槽車轍以及表面破損等。造成橋面鋪裝病害的主要原因如下。

（1）梁板預(yù)制、安裝質(zhì)量不高，橫坡錯(cuò)梁布置誤差超標(biāo)，梁體線形標(biāo)高控制有誤，導(dǎo)致橋面鋪裝厚薄不均勻。

（2）橋面鋪裝鋼筋安裝質(zhì)量差，鋼筋位置未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，臨時(shí)施工車輛碾壓。橋面鋪裝混凝土早期破壞，導(dǎo)致瀝青混凝土鋪裝破壞，橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性病害反映至橋面。

（3）重載交通形成荷載作用，造成橋梁鋪裝產(chǎn)生的累積永久變形。

施工預(yù)防措施：①橋面鋪裝施工前，應(yīng)加強(qiáng)梁體尺寸、安裝標(biāo)高控制，連續(xù)剛構(gòu)合攏后標(biāo)高線形的控制。禁止預(yù)制梁錯(cuò)梁調(diào)整橫坡，改進(jìn)梁體預(yù)制工藝，努力實(shí)現(xiàn)在梁板預(yù)制時(shí)梁體橫坡的坡比可調(diào)。②精細(xì)化安裝橋面鋪裝鋼筋，鋼筋位置符合設(shè)計(jì)要求，禁止施工臨時(shí)車輛碾壓。確保橋面鋪裝與梁體的結(jié)合緊密，橋面鋪裝混凝土厚度和強(qiáng)度符合要求。

4.2 伸縮縫

橋梁伸縮縫常見(jiàn)的養(yǎng)護(hù)病害主要有以下幾種類型：伸縮縫堵塞、錨固區(qū)混凝土開(kāi)裂破損、止水帶破損、梳齒板伸縮縫螺栓松動(dòng)，以及梁體伸縮對(duì)臺(tái)帽產(chǎn)生推力導(dǎo)致臺(tái)帽受力開(kāi)裂等。造成伸縮縫病害的主要原因如下。

（1）梁板安裝質(zhì)量差，伸縮縫寬度不均勻。梁板安裝就位后，對(duì)梁端保護(hù)措施不到位，施工車輛通行時(shí)梁板端頭損壞嚴(yán)重，影響了伸縮縫連接效果。

（2）錨固筋施工措施不到位，未達(dá)到錨固效果。

（3）錨固混凝土養(yǎng)生時(shí)間不足，導(dǎo)致強(qiáng)度不足，施工車輛提前通行。

（4）建筑垃圾影響，造成伸縮縫無(wú)法正常發(fā)揮功能。

施工預(yù)防措施：①提高梁板預(yù)制質(zhì)量、架梁時(shí)加強(qiáng)對(duì)梁的保護(hù)，確保安裝精度。②加強(qiáng)錨固筋安裝及錨固區(qū)混凝土的澆筑質(zhì)量，養(yǎng)生期未到禁止開(kāi)放交通。③施工工期計(jì)劃要合理安排，避免因搶工期，養(yǎng)生期不足而影響質(zhì)量。④加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)督檢查，施工期運(yùn)料灑落要及時(shí)清理，避免建筑垃圾堵塞伸縮縫造成伸縮受限。⑤根據(jù)跨徑、聯(lián)長(zhǎng)的使用條件，推廣中小跨徑無(wú)縫伸縮縫，使用易安裝型鋼伸縮縫。無(wú)縫伸縮縫為柔性填充式伸縮裝置，對(duì)原來(lái)梁體端頭結(jié)構(gòu)要求不高、不需要焊接預(yù)留鋼筋、不需要植筋，匹配各類梁體形式的特點(diǎn)，不僅有效解決了中小跨徑橋梁傳統(tǒng)伸縮縫在施工、養(yǎng)護(hù)上存在質(zhì)量通病，而且在環(huán)保、減振、維修方面優(yōu)勢(shì)明顯[3-4]。

4.3 橋頭搭板

橋頭搭板的常見(jiàn)病害特征為橋頭搭板損壞，搭板接頭出現(xiàn)沉陷、坑槽、開(kāi)裂，造成橋頭跳車現(xiàn)象，橋頭跳車造成通行車輛產(chǎn)生顛簸、跳躍，不僅會(huì)降低通行車輛的舒適性，而且對(duì)通行車輛以及車上人員安全產(chǎn)生威脅。造成橋頭跳車的病害成因如下。

（1）搭板施工措施、搭板與道路相接處處理措施不到位。

（2）臺(tái)背填料多為滲透性材料因具有多孔隙的特性，且邊角部位不易碾壓，臺(tái)后回填施工控制不嚴(yán)格造成壓實(shí)度不能夠滿足要求。

（3）橋頭泄水孔排水不暢，臺(tái)背填料遇水侵蝕后，影響路基的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成搭板處出現(xiàn)沉陷。

施工預(yù)防措施：①首先要對(duì)搭板施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行基底清理，碾壓夯實(shí)，必要時(shí)進(jìn)行基底加固，以確保搭板與道路相接處能夠結(jié)合牢固密實(shí)。②臺(tái)后回填采用合格填料并嚴(yán)格按照分層回填厚度要求進(jìn)行分層回填碾壓，壓路機(jī)碾壓不到的局部部位應(yīng)采用小型機(jī)具進(jìn)行夯實(shí)，做好過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)督和檢測(cè)，以確保壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。③保證橋頭排水的通暢，只有排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足要求，才能較少雨水對(duì)橋頭搭板的影響。④泡沫輕質(zhì)混合土因加入了輕質(zhì)材料，具有自重輕、可壓縮性低、流動(dòng)性高、施工便利等特點(diǎn)，能過(guò)有效控制橋頭差異沉降，選用泡沫輕質(zhì)混合土作為填料對(duì)解決橋頭跳車應(yīng)用效果良好[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

中大型橋梁的設(shè)計(jì)使用年限普遍在一百年，運(yùn)營(yíng)維護(hù)期占據(jù)了橋梁設(shè)計(jì)使用年限的絕大部分，雖然橋梁的經(jīng)濟(jì)效益需要后期養(yǎng)護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]，但“先天的身體好壞”對(duì)后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的節(jié)約起到?jīng)Q定作用，因此重視橋梁建設(shè)施工階段的管理至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)混凝土橋梁養(yǎng)護(hù)期常見(jiàn)病害梳理并進(jìn)行分析，提出其施工階段預(yù)防控制措施，不僅具有服務(wù)于已建成混凝土橋梁的現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)于指導(dǎo)待建橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)施工管理具有重要作用。橋梁建設(shè)是一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)工程，工匠精神的施工單位是建設(shè)項(xiàng)目管理的根本，盡職盡責(zé)的監(jiān)理單位是建設(shè)項(xiàng)目管理的保證，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的試驗(yàn)檢測(cè)單位是建設(shè)項(xiàng)目管理的守護(hù)，運(yùn)籌帷幄的項(xiàng)目業(yè)主是建設(shè)項(xiàng)目管理的核心。項(xiàng)目各參建方明確職責(zé)，通力配合，群策群力，方能造就“百年橋梁”。