某橋梁病害處治及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)與效果分析

王路文

（山東沂蒙交通發(fā)展集團(tuán)有限公司，山東 臨沂 276000）

0 引言

我國(guó)公路橋梁建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，公路橋梁的病害處治和養(yǎng)護(hù)管理任務(wù)越來(lái)越繁重。特別是20世紀(jì)80年代前修建的公路橋梁，由于受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件的限制，荷載等級(jí)均在汽車-20級(jí)以下。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，重載交通迅猛增加，尤其是隨著設(shè)計(jì)壽命的臨近，一些橋梁使用的技術(shù)性能迅速下降，難以滿足實(shí)際交通需求，亟需采取措施進(jìn)行加固和改造。同時(shí)，也需要進(jìn)一步加強(qiáng)公路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理工作。

1 工程概況

某大橋所在道路為一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度80km/h。橋梁中心樁號(hào)K601+956，橋梁全長(zhǎng)732.5m，橋面寬度：凈15m+2×0.5m（防撞護(hù)欄道），上部結(jié)構(gòu)采用（24×30）m預(yù)制小箱梁，下部樁柱接蓋梁，橋梁與路線正交。橋梁整體布置圖見圖1。該橋原設(shè)計(jì)荷載公路—Ⅰ級(jí)，地震動(dòng)加速度0.20g，地震基本烈度為Ⅷ度，該橋技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為三類。本次預(yù)防養(yǎng)護(hù)的目的是在不改變橋梁原設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上開展工作，確保公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、路基寬度、路面寬度、橋面寬度、橋面凈寬、橋梁設(shè)計(jì)車輛荷載、橋梁設(shè)計(jì)洪水頻率等符合相關(guān)規(guī)定。

圖1 橋梁整體布置圖

橋梁技術(shù)狀況評(píng)定主要依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011）規(guī)定的方法進(jìn)行評(píng)定。該橋按分層綜合評(píng)定法評(píng)定（見表1所示），全橋技術(shù)狀況評(píng)分為79.37 分，橋梁技術(shù)狀況等級(jí)為3類。

表1 橋梁技術(shù)狀況評(píng)分表

2 大橋病害原因分析及處治

2.1 存在的主要病害

橋梁存在的主要病害實(shí)景照片見圖2～圖11所示。

圖2 橋面鋪裝車轍擁包

圖3 伸縮縫橡膠止水帶破損

圖4 護(hù)欄破損露筋

圖5 排水管缺失

圖6 箱梁腹板縱向裂縫

圖7 箱梁混凝土破損露筋

圖8 濕接縫蜂窩不密實(shí)

圖9 橡膠支座老化開裂

圖10 蓋梁斜向裂縫

圖11 擋塊擠死破損

（1）橋面鋪裝存在24處車轍擁包，1處破損，1道縱向裂縫，1處沉陷；伸縮縫存在7處止水帶破損，7處錨固區(qū)開裂，存在1處錨固區(qū)空洞、露筋；護(hù)欄存在1處混凝土破損、露筋，1處剝落、剮蹭；泄水孔存在多處堵塞。

（2）主梁存在23道橫向裂縫，10道縱向裂縫，存在38處破損、漏筋，2處空洞，1處麻面，存在多處銹脹、蜂窩、露筋；濕接縫存在16處破損、漏筋，多處空洞、露筋，存在多道縱向裂縫，滲水泛白；支座存在22個(gè)輕微外鼓，54個(gè)老化開裂。

（3）蓋梁存在多道斜裂縫，6道豎向裂縫；擋塊存在4處破損、卡死，多處破損、露筋，13處蜂窩、露筋；立柱存在多處麻面；橋臺(tái)存在多處混凝土破損。

2.2 病害產(chǎn)生原因分析

（1）伸縮縫：伸縮裝置主要病害表現(xiàn)為錨固區(qū)混凝土開裂、破損、橡膠條破損、脫落、雜物堵塞等。病害原因：由于溫度應(yīng)力、收縮徐變以及行車道處重型車輛荷載的綜合作用導(dǎo)致錨固區(qū)開裂、破損；由于重車碾壓、雨水侵蝕、橡膠老化引起橡膠條破損、脫落；由于日常養(yǎng)護(hù)中忽略對(duì)伸縮縫內(nèi)雜物的清潔導(dǎo)致堵塞。

（2）鋪裝層車轍：重載車輛長(zhǎng)期碾壓作用導(dǎo)致。

（3）鋪裝層破損：表面集料松散離析現(xiàn)象經(jīng)超重荷載反復(fù)作用之后，致使橋面鋪裝產(chǎn)生推移、開裂、松散，甚至坑槽等病害[1]。

（4）混凝土破損：由于施工時(shí)碰撞所致，或運(yùn)營(yíng)期間板縫混凝土受力擠壓導(dǎo)致；由于混凝土裹力不足在長(zhǎng)期車輛重復(fù)作用下產(chǎn)生剝落，然后與空氣中化學(xué)物質(zhì)作用，由此很容易導(dǎo)致梁片的大面積剝落進(jìn)而造成鋼筋銹蝕與梁底剝落的惡性循環(huán)。

（5）露筋、銹脹、麻面：施工質(zhì)量不好，如澆注時(shí)鋼筋保護(hù)層墊塊位移，鋼筋緊貼模板，因保護(hù)層太薄，空氣中氯離子入浸而引起的鋼筋銹蝕與混凝土剝落；由于混凝土裹力不足在長(zhǎng)期車輛重復(fù)作用下產(chǎn)生剝落，然后與空氣中化學(xué)物質(zhì)作用，由此很容易導(dǎo)致梁片的大面積剝落進(jìn)而造成鋼筋銹蝕與梁底剝落的惡性循環(huán)；車輛刮傷或者外力撞擊造成混凝土剝落、露筋。

（6）主梁裂縫：產(chǎn)生于主梁預(yù)制施工期間，產(chǎn)生原因與混凝土配合比、施工時(shí)的養(yǎng)護(hù)及溫度變化等因素有關(guān)，也可能后期運(yùn)營(yíng)期間車輛荷載作用導(dǎo)致裂縫有所發(fā)展；由于板底保護(hù)層較薄，雨水的下滲導(dǎo)致箍筋的銹脹，反應(yīng)到混凝土表面沿箍筋出現(xiàn)橫縫、可能是受力引起的正彎矩裂縫[2]。

（7）橫隔板裂縫：橫隔板豎向裂縫可能是由于行車荷載、溫度作用等多種原因產(chǎn)生了較大的橫橋向拉應(yīng)力所導(dǎo)致。

（8）橋墩環(huán)向裂縫，混凝土破損、露筋：由混凝土收縮引起；或由水蝕引起墩柱鋼筋銹蝕、混凝土脹裂、露筋。

2.3 病害處治措施

該橋整體狀況一般，應(yīng)對(duì)現(xiàn)存病害及時(shí)處治，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。具體病害處治措施如下：

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，該橋修建于2012 年，時(shí)間久遠(yuǎn)，車流量過(guò)大，橋面鋪裝龜裂、坑槽嚴(yán)重，針對(duì)鋪裝層破損，修補(bǔ)按照“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”的原則，將原鋪裝層鑿除，銑刨舊橋面并重新鋪設(shè)防水層和瀝青混凝土面層。

（2）針對(duì)施工缺陷如蜂窩、麻面、破損、空洞及露筋等病害，建議先對(duì)外露鋼筋進(jìn)行除銹，涂阻銹劑，使用高性能聚合物砂漿修補(bǔ)破損混凝土，使用薄層型聚合物砂漿進(jìn)行薄層修復(fù)；當(dāng)鋼筋保護(hù)層不足時(shí)，對(duì)護(hù)欄內(nèi)側(cè)、主梁底板及橋面濕接縫底面、邊梁腹板用水泥基滲透結(jié)晶型材料配制成的漿液涂刷構(gòu)件混凝土表面，進(jìn)行耐久性防護(hù)。

（3）針對(duì)裂縫，建議對(duì)寬度≥0.15mm的裂縫注入環(huán)氧封縫膠后用環(huán)氧膠泥封閉，寬度＜0.15mm的裂縫用環(huán)氧膠泥直接封閉，封閉后加強(qiáng)觀察查看其是否繼續(xù)發(fā)展。在對(duì)裂縫進(jìn)行環(huán)氧樹脂灌漿封縫時(shí)，首先要對(duì)混凝土裂縫的基層進(jìn)行處理，去除浮塵和油污，并沿縫用丙酮進(jìn)行擦洗；再用環(huán)氧樹脂進(jìn)行壓力灌漿；最后用玻璃刀將環(huán)氧樹脂進(jìn)行封閉。針對(duì)伸縮縫堵塞病害，應(yīng)對(duì)堵塞伸縮縫進(jìn)行清理，清理后若發(fā)現(xiàn)橡皮條破損或老化應(yīng)對(duì)橡皮條進(jìn)行更換。更換伸縮縫橡膠止水條，對(duì)橋面伸縮縫或裂縫破損處封閉嚴(yán)密[3]。

（4）針對(duì)擋塊的抵死開裂現(xiàn)象，考慮重新切割、制作擋塊。

（5）對(duì)老化支座進(jìn)行更換。

3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案及實(shí)施效果

3.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案

對(duì)于預(yù)防養(yǎng)護(hù)類的橋梁維修加固養(yǎng)護(hù)工程，由橋梁管養(yǎng)單位根據(jù)橋梁檢查情況，提出項(xiàng)目建議，由上級(jí)主管部門審批后，列入工程計(jì)劃。對(duì)于列入橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的橋梁在開展養(yǎng)護(hù)前，應(yīng)在橋梁定期檢查的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁病害進(jìn)行全面檢查。橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)實(shí)施環(huán)節(jié)應(yīng)按《公路工程養(yǎng)護(hù)工程管理辦法》、《公路養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。建議按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG5120-2021）要求進(jìn)行中修，使橋梁結(jié)構(gòu)在其全壽命周期內(nèi)能夠得到更充分地利用，獲得更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[4]。事實(shí)證明，橋梁的功能性恢復(fù)和耐久性防護(hù)處理對(duì)提升橋梁的使用壽命是合理和必要的。橋梁預(yù)防養(yǎng)護(hù)適用于技術(shù)評(píng)定為一類、二類和三類時(shí)的非結(jié)構(gòu)病害的橋梁。本次預(yù)防養(yǎng)護(hù)解決三大問(wèn)題：解決橋梁的現(xiàn)有病害；采用先進(jìn)的技術(shù)措施和新型材料，預(yù)防新的常見病害重復(fù)產(chǎn)生；提高橋梁的耐久性，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)兼顧美觀。

（1）箱梁：先采用高壓水射流進(jìn)行清理，然后進(jìn)行裂縫修復(fù)，鋼筋除銹，對(duì)蜂窩、麻面或掉塊部位使用高性能聚合物砂漿進(jìn)行缺陷修補(bǔ)，最后使用薄層型聚合物砂漿進(jìn)行薄層修復(fù)；對(duì)邊梁外側(cè)腹板泄水管滲水白化處先采用高壓水射流進(jìn)行清理，再噴涂水泥基滲透結(jié)晶防護(hù)涂層。

（2）支座系統(tǒng)：全橋部分支座存在不同程度的剪切變形開裂、外鼓。由于支座使用年限較久，部分支座老化，對(duì)老化支座進(jìn)行更換。

（3）下部結(jié)構(gòu)：對(duì)墩臺(tái)、橋臺(tái)臺(tái)帽及蓋梁、擋塊破損處，先采用高壓水射流進(jìn)行清理，然后對(duì)鋼筋除銹，對(duì)蜂窩、麻面或掉塊部位使用高性能聚合物砂漿進(jìn)行缺陷修補(bǔ)，最后使用薄層型聚合物砂漿進(jìn)行薄層修復(fù)，對(duì)抵死的擋塊進(jìn)行拆除重做。對(duì)非連續(xù)端蓋梁先采用高壓水射流進(jìn)行清理，再噴涂水泥基滲透結(jié)晶防護(hù)涂層。

（4）橋面系：查閱該橋竣工圖紙，原橋面鋪裝為：3cm細(xì)粒式瀝青混凝土+4cm中粒式瀝青混凝土+8cm厚C50防水混凝土整體化層。本次考慮銑刨現(xiàn)有破損的瀝青混凝土面層，混凝土鋪裝修補(bǔ)后將面層清掃干凈，不得殘留任何雜物，清掃后鋪FTR-3 防水層，然后面層采用3cm AC-10C 細(xì)粒式改性瀝青混凝土+4cm AC-13C細(xì)粒式改性瀝青混凝土。

（5）護(hù)欄：對(duì)護(hù)欄先采用高壓水射流進(jìn)行清理，然后對(duì)鋼筋除銹，對(duì)蜂窩、麻面或掉塊部位使用高性能聚合物砂漿進(jìn)行缺陷修補(bǔ)，對(duì)全橋護(hù)欄內(nèi)表面涂刷水泥基滲透結(jié)晶防護(hù)涂料。

（6）伸縮縫：人工使用工具將縫內(nèi)的泥沙等堵塞物清理出來(lái)，從一端開始采用高壓空氣吹凈縫內(nèi)剩余雜物并將伸縮縫兩側(cè)清理干凈，使用工具將破損橡膠條剔除，橡膠條拆除后再次采用高壓空氣吹凈伸縮縫內(nèi)雜物；清理橡膠條槽內(nèi)的雜物，確保新橡膠條表面無(wú)損傷、平整美觀；對(duì)錨固區(qū)使用高壓水射流進(jìn)行基面處理，對(duì)開裂處使用低粘度環(huán)氧灌縫膠進(jìn)行修補(bǔ)。

（7）全橋排水系統(tǒng)：全橋排水管破損，拆除原橋梁破損的排水管重新更換安裝排水設(shè)施，更換破損漏水的箱梁翼板泄水管，保證橋面雨水能順利通過(guò)排水管排到地面。

3.2 預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施效果

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案實(shí)施完成后，恢復(fù)了橋梁的整體運(yùn)營(yíng)能力，消除了橋梁病害帶來(lái)的各類隱患，延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾出行帶來(lái)極大便利。同時(shí)該項(xiàng)目施工時(shí)間短，施工工藝簡(jiǎn)便，對(duì)沿線環(huán)境無(wú)破壞；為避免對(duì)周邊的居住區(qū)產(chǎn)生干擾，不僅對(duì)施工車輛安裝有效消音器，還合理安排施工時(shí)間，減少了噪音污染。本次維護(hù)的預(yù)期使用壽命情況見表2所示。

表2 預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施預(yù)期使用壽命

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)各構(gòu)件的重要性和損壞程度進(jìn)行了分析，對(duì)各構(gòu)件的病害情況做出相應(yīng)的處治。同時(shí)，對(duì)橋梁開展功能性恢復(fù)和耐久性防護(hù)處理十分必要。只有采取合適的防護(hù)處理措施，優(yōu)化施工工藝，嚴(yán)格地按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行施工，橋梁的防護(hù)處理才能體現(xiàn)顯著的效果，才能滿足設(shè)計(jì)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。本文主要從橋梁的各構(gòu)件全方位地進(jìn)行預(yù)防養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)，包括主體：主梁、墩臺(tái)蓋梁、橋臺(tái)臺(tái)帽、支座系統(tǒng)、濕接縫等；附屬：橋面鋪裝、防撞墻、伸縮縫、排水系統(tǒng)等。通過(guò)對(duì)橋梁的病害處治和預(yù)防養(yǎng)護(hù)，可提升橋梁的使用壽命，從而使橋梁的穩(wěn)定性、耐久性得到明顯提升。