芻議高速公路橋梁常見病害與養(yǎng)護(hù)維修施工技術(shù)

劉 鵬

（山西交通控股集團(tuán)有限公司臨汾北高速公路分公司,山西 臨汾 041000）

0 引言

高速公路橋梁工程項目在完成建設(shè)作業(yè)并投入運營后，容易在長期使用過程中受到車輛荷載、降水、冰雪等多種因素影響，逐漸出現(xiàn)裂縫或者沉陷等常見質(zhì)量病害。這些病害問題不但影響工程結(jié)構(gòu)的外形美觀，而且能夠持續(xù)降低工程質(zhì)量以及運營安全性，因此有必要對高速公路橋梁常見病害問題做出深入分析，并采取合理技術(shù)措施對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，以提高病害處理成效，確保高速公路橋梁能夠穩(wěn)定可靠地運行。

1 高速公路橋梁常見病害分析

1.1 鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕屬于影響高速公路橋梁工程使用壽命以及使用安全性的一個關(guān)鍵因素。引發(fā)此類問題的原因相對較多，如鋼筋材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、降水等一系列自然因素的作用導(dǎo)致鋼筋表面氧化膜逐漸失效，從而出現(xiàn)銹蝕問題等。在實踐中，鋼筋若是出現(xiàn)銹蝕問題，會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生剝落以及開裂等現(xiàn)象，從而能夠?qū)Ω咚俟窐蛄旱倪\行安全產(chǎn)生不利影響。

1.2 裂縫

裂縫（如圖1）屬于高速公路工程最為常見的一類病害問題，其主要類型一般涉及施工裂縫、溫度裂縫、荷載裂縫、干縮裂縫等。高速公路橋梁工程一旦出現(xiàn)裂縫問題，不但影響外形美觀，還會顯著降低工程結(jié)構(gòu)的承載力，提升養(yǎng)護(hù)維修成本。引發(fā)裂縫問題的原因非常多，包括施工材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、氣溫變化、車輛超載以及施工技術(shù)運用不當(dāng)?shù)取?/p>

圖1 高速公路橋梁裂縫病害

1.3 支座病害

支座病害一般包括錯位、變形或者老化等。引發(fā)此類病害的主要原因通常為沒有及時開展保養(yǎng)工作、不當(dāng)施工或者不平衡受力等[1]。

2 案例介紹

案例工程為某高速公路橋梁工程，全長約為103.4 km，連通區(qū)域內(nèi)多條高速公路，能夠有效抵達(dá)6 個城市以及地區(qū)。該工程實際建設(shè)總投資達(dá)到了36 億元，于2018年正式建成通車，實際路基寬度達(dá)到了26 m，設(shè)計為雙向四車道，實際行車速度設(shè)定為120 km/h，對于荷載主要為汽－超20 以及掛-120。該工程全線共有橋梁35 座（具體如表1 所示），其中有全線特大橋（大約596 m）1 座。該工程橋梁上部結(jié)構(gòu)形式主要包括預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)、現(xiàn)澆連續(xù)箱梁以及裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁或者空心板。該工程于2022 年開展了定期檢測工作，結(jié)合檢測報告來看，該工程部分橋梁出現(xiàn)了包括混凝土脫落以及裂縫在內(nèi)等多種病害問題。為保證該工程的運行安全性，有關(guān)單位針對其開展了養(yǎng)護(hù)維修工作，并且取得了理想的病害處理成效。因此，該文主要以該工程為例，針對高速公路橋梁常見病害的養(yǎng)護(hù)維修施工技術(shù)進(jìn)行分析和探討。

表1 案例工程主要橋梁統(tǒng)計表

3 高速公路橋梁常見病害養(yǎng)護(hù)維修施工技術(shù)研究

3.1 混凝土裂縫的養(yǎng)護(hù)維修

針對耳背墻裂縫以及蓋梁裂縫等一系列裂縫病害問題，案例工程主要開展封閉膠以及灌封膠注入處理，具體操作方法如下：

（1）施工人員根據(jù)檢測報告當(dāng)中有關(guān)裂縫分布情況的描述，在作業(yè)現(xiàn)場仔細(xì)核對裂縫數(shù)量、寬度還有長度，同時做好相關(guān)標(biāo)注工作，然后以此為依據(jù)開展化學(xué)灌漿材料配量、灌漿以及埋嘴等各項內(nèi)容的計算和安排工作。案例工程最終確定針對裂縫寬度處于0.15 mm 以下的，借助專用封閉膠開展表面封閉；針對超過0.15 mm的裂縫，需要先騎縫開設(shè)相應(yīng)的V 槽，然后再借助灌注膠開展灌漿處理作業(yè)，最終再開展裂縫表面封閉工作（該次施工主要以灌注膠灌漿處理為主）。

（2）在明確病害位置之后，借助鋼管依照病害位置合理搭設(shè)施工腳手架，對于腳手架上需要滿鋪竹芭，同時借助鐵絲將其有效固定在腳手架上，便于工人開展施工作業(yè)。

（3）在裂縫表面開展騎縫鉆孔作業(yè)，以此充當(dāng)灌漿導(dǎo)向孔，具體操作時需要沿著裂縫走向進(jìn)行鉆孔，實際孔深設(shè)定為5 cm、孔徑設(shè)定為8 mm、孔距設(shè)定為35 cm，所有裂縫交叉位置需要在交叉區(qū)域開展鉆孔作業(yè)。

（4）借助高壓空氣完成孔眼方面的吹洗作業(yè)，仔細(xì)清洗裂縫兩側(cè)大約3~4 cm 范圍當(dāng)中的灰塵，并且鑿除浮漿等一系列凸起部位，以此促使結(jié)構(gòu)表面足夠平整，再借助丙酮進(jìn)行擦洗，全面清除裂縫附近的油污，但需要注意不能將裂縫堵塞[2]。

（5）借助丙酮有效地將灌漿嘴底盤當(dāng)中的鐵銹擦除，再借助封閉膠合理地將灌漿嘴與相應(yīng)的孔眼對準(zhǔn)并且粘貼在裂縫上。對于灌漿嘴的間距需要結(jié)合縫長還有裂縫寬度進(jìn)行確定，通常寬縫稀、窄縫密。對于每道裂縫需要至少設(shè)置1 個進(jìn)氣孔以及1 個排氣孔。對于灌漿孔眼需要保證對中以及導(dǎo)流暢通。對于灌漿嘴則需要保證粘貼牢靠。

（6）為確?；炷量p隙可以有效充滿漿液，并且不會出現(xiàn)漿液大量外滲問題，案例工程強(qiáng)調(diào)需要對已經(jīng)完成處理作業(yè)的裂縫表面借助封閉膠有效地沿著裂縫走向，依照從下到上這一順序均勻涂刷2 遍，以開展封閉工作，實際寬度控制在3~5 cm 之間。當(dāng)裂縫封閉膠徹底硬化后，需開展壓氣試驗，從而檢查裂縫封閉效果，具體操作時，壓縮氣體需要通過灌漿嘴，同時將氣壓保持在0.2~0.4 MPa之間，然后在封閉帶上還有灌漿嘴附近涂抹肥皂水，若是出現(xiàn)泡沫問題，則代表該區(qū)域漏氣，需要再次開展封閉工作。

（7）案例工程主要借助空氣泵壓注法開展灌注膠方面的注入作業(yè)，需要在漿液徹底聚合固化后方可將灌漿嘴拆除，同時需要借助封閉膠有效地將灌漿嘴位置磨平，最后還需要對每道裂縫表面借助環(huán)氧水泥漿開展涂抹作業(yè)，以保證封閉足夠嚴(yán)實[3]。

3.2 混凝土缺陷及露筋養(yǎng)護(hù)維修

案例工程針對梁板、蓋梁以及橋臺前墻等部位出現(xiàn)的混凝土脹列破損還有露筋問題、立柱方面的主筋銹蝕問題等各種混凝土表面缺損問題，均借助修補型相應(yīng)聚合物砂漿以及灌注膠（或封閉膠）開展修復(fù)工作。實際操作中，需要將砂漿攪拌均勻，然后涂抹在需修補的結(jié)構(gòu)上，以形成新的復(fù)合體，可顯著提升混凝土的強(qiáng)度，并且防止鋼筋出現(xiàn)銹蝕問題。具體施工技術(shù)如下：

（1）人工鑿除一系列缺陷位置周圍存在的松散混凝土，露出新鮮混凝土的同時，將表面有效清理干凈，再借助人工涂刷或者噴槍噴射的方式涂抹一層界面劑，厚度要控制在1~2 mm[4]。

（2）如果破損面積相對較小，可借助聚合物砂漿開展修補工作。為防止修補期間砂漿出現(xiàn)流淌或者脫落問題，需要開展分層涂抹作業(yè)，實際每層后續(xù)需要控制在0.5~1.5 cm 之間；若是破損面積較大，需要借助聚合物混凝土開展修補作業(yè)，實際施工工藝大體上與普通混凝土一致。

（3）外露鋼筋（如圖2）處理作業(yè)時，需要先鑿除結(jié)構(gòu)表面存在松脆以及剝離等一系列已破壞的混凝土，并且對銹蝕鋼筋開展人工除銹還有防腐處理工作，再開展混凝土缺陷部位修補作業(yè)[5]。

圖2 案例工程外露鋼筋

（4）聚合物修補材料方面，其養(yǎng)護(hù)期間需要嚴(yán)格管控好溫度，案例工程要求養(yǎng)護(hù)溫度控制在15~25 ℃之間。實際養(yǎng)護(hù)時間一般夏季2 d、冬季大約7 d，此外對于養(yǎng)護(hù)期的前3 d，嚴(yán)禁出現(xiàn)水浸泡或者其他沖擊問題[6]。

3.3 支座病害養(yǎng)護(hù)維修

案例工程針對支座墊石破損、支座移位以及鋼擺銹蝕還有剪切變形、老化開裂等一系列支座病害問題，均借助整體頂升更換支座還有支座墊石的方式開展養(yǎng)護(hù)維修工作。對于支座更換主要借助支座外側(cè)直接頂升法開展施工作業(yè)，需要將半幅橋有效頂起大約16 mm 以內(nèi)的高度，然后更換支座。具體情況如下：

3.3.1 相關(guān)工具技術(shù)指標(biāo)

案例工程開展的支座更換作業(yè)，需要用到超薄型同步千斤頂、電動液壓站以及分流閥等工具。這些工具的線管指標(biāo)參數(shù)如表2 所示。

表2 案例工程支座更換作業(yè)主要工具指標(biāo)

3.3.2 頂升力設(shè)定

案例工程頂升力F的計算公式如下：

式中，A——單跨橋本身的重量，即A=38 t/片梁×18 片=684 t；A1——達(dá)標(biāo)橋面系的重量，A1=210 t。

案例工程采用的9 只千斤頂同時開展頂升作業(yè)，所以每只千斤頂?shù)膶嶋H頂力設(shè)定為F1，即F1=447t÷19=23.5 t。由于每支千斤頂本身的額定頂升力為100 t，大約是F1的4.2倍，所以安全系數(shù)超過3.0，該次作業(yè)是可行的、安全的。

3.3.3 開展更換作業(yè)

（1）施工人員需要在單跨橫向的相應(yīng)各梁端肋板下有效地布設(shè)1 個千斤頂，對于千斤頂上下需要借助鋼板有效墊平，以促使千斤頂可以全面接觸受力，若是空隙相對較大，可借助薄鋼板超墊平穩(wěn)。

（2）對于油泵等設(shè)備要做出合理布設(shè)，并且有效接上高壓油管，在通過檢查確認(rèn)達(dá)標(biāo)后即可組織開展頂升作業(yè)。實際操作中，設(shè)備需要布置在有效頂升的相應(yīng)梁體之外，從而減少頂升力方面的額外負(fù)擔(dān)。除此之外，還需要確保各有關(guān)的實際有效長度具備良好的均勻性。

（3）需要在梁蓋上每片梁底有效地設(shè)置1 個百分表，主要用來檢查梁體實際升高位移情況，對于相鄰梁體來講其實際頂升高差值需要調(diào)控在1 mm 以內(nèi)。在開展頂升作業(yè)前，必須做好一系列標(biāo)尺方面的初始讀數(shù)記錄工作，在有效頂升到設(shè)計值時需要記錄最后讀數(shù)。對于該讀數(shù)來講，其與初始讀數(shù)之間的差值便是橋梁本身的最終位移值，案例工程預(yù)估該值處于7 mm 以內(nèi)，所以不會對梁體連接位置產(chǎn)生損害。

（4）在正式開展頂升作業(yè)時，需要對千斤頂進(jìn)行供油，此時流量、壓量以及壓強(qiáng)均需要緩慢增加，在有效將壓力頂升到實際計算值的大約85%時，停止供油，然后關(guān)閉閥門，仔細(xì)檢查一系列部位，確認(rèn)正常后再進(jìn)行供油。實際頂升速度控制在3 mm/min，達(dá)到5 mm 位置要暫停開展頂升值觀測工作，若存在偏差需要進(jìn)行調(diào)整，在調(diào)整水平后在支座下合理墊設(shè)鋼板進(jìn)行增高作業(yè)。

（5）頂梁時要緩慢、分級對千斤頂進(jìn)行加載，可依照以5 MPa 為一檔次的形式開展加載工作，達(dá)到設(shè)計值后，停止加壓并且開展穩(wěn)壓處理。

（6）當(dāng)梁體實際頂升高度達(dá)到可以更換支座時，施工人員應(yīng)關(guān)緊需更換支座位置的千斤頂閘門，以維持頂升力度，然后立即更換損壞的支座。更換完畢后，要打開閘門，緩慢且均勻地對一系列千斤頂進(jìn)行放松，促使梁體落座就位[7]。

4 結(jié)語

該文分析了高速公路橋梁常見的病害問題，并結(jié)合某高速公路橋梁工程項目，針對各類病害問題的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)做了探討，主要得出以下結(jié)論：①高速公路橋梁工程常見病害問題主要包括不均勻沉降、裂縫、露筋以及支座病害、墩臺病害等。引發(fā)這些病害的因素較多，包括設(shè)計因素、勘察因素、施工因素以及自然因素、材料質(zhì)量因素等等。②在開展混凝土裂縫病害的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時，一般0.15 mm 以下的裂縫，借助專用封閉膠開展表面封閉即可；而對于超過0.15 mm 的裂縫，則應(yīng)該騎縫開槽，并且借助灌注膠合理開展灌漿處理作業(yè)，提高養(yǎng)護(hù)維修成效。③混凝土缺陷以及露筋問題，一般利用聚合物砂漿還有灌注膠、封閉膠開展修補作業(yè)，可增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，有效規(guī)避鋼筋銹蝕。④在開展支座更換作業(yè)時，應(yīng)該做好千斤頂頂升力以及頂升值的計算工作，并結(jié)合計算結(jié)果合理選定千斤頂及其他設(shè)備，開展頂升作業(yè)時還需要嚴(yán)格管控好每一個操作環(huán)節(jié)，以保證作業(yè)安全性的同時，避免對橋梁本身產(chǎn)生不利影響。在實際開展高速公路橋梁病害問題養(yǎng)護(hù)維修工作時，應(yīng)結(jié)合工程實際存在的病害問題，合理選用對應(yīng)的養(yǎng)護(hù)維修施工技術(shù)，才能提高施工成效，切實延長公路橋梁使用壽命以及提升安全性，從而保證高速公路橋梁工程健康長遠(yuǎn)地發(fā)展。