公路橋涵病害防治及養(yǎng)護管理分析

中圖分類號：U418 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)18-0154-04

DOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2025.18.035

Abstract:Inordertoimprovethesafetyofhighwaybridgesandculvertsoperation，thispaperanalyzesthecausesof diseasesinhighwaybridgesandculverts，suchasconstructionfactors，environmentalfactors，designfactors，andmaterialfactors， andexploresthemechanismofcommondiseasesinhighwaybridgesandculverts.Takingacertainhighwayastheresearch object，andaccordingtothelocationofthediseases，statisicalanalysisiscariedoutonthetypesandquantitiesofdiseases. Through theresearchandaplicationof diseasetreatmentandmaintenance management measuressuchascracks，stelcoosion， bearings，expansionjoints，freeze-thaw，etc.，thedurabilityandsafetyofbridgeandulvertstructuresareimproved，which provides reference for the prevention and maintenance of highway bridge diseases.

Keywords:highway bridgesand culverts;disease causes；disease mechanism;treatment;maintenancemanagement

作為交通的重要組成部分，公路橋涵工程不僅助推著公路沿線的社會和經(jīng)濟發(fā)展，還直接影響著道路出行者的安全。當(dāng)公路橋涵進入運營階段后，橋涵受到交通荷載以及外界環(huán)境的影響，不可避免地會出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕等問題，隨著運營時間的延長，這種現(xiàn)象會逐漸加重。如果公路橋涵不能得到及時且有效的養(yǎng)護，橋涵會出現(xiàn)整體損傷或局部功能退化的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。因此對公路橋涵的病害防治和養(yǎng)護管理越來越得到相關(guān)人員的關(guān)注。

1公路橋涵病害產(chǎn)生的原因

1.1 施工因素

橋涵施工是公路橋涵建設(shè)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，施工質(zhì)量直接決定著橋梁運營的安全。比如，在進行公路橋涵混凝土灌注的過程中，如振搗不充分則會導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象。模板制作的過程中若是表面粗糙、不光滑則會導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)麻面現(xiàn)象[2]。施工用水中氯離子含量過高，達不到施工標(biāo)準(zhǔn)也會加速鋼筋的銹蝕，大大降低結(jié)構(gòu)的耐久性。在橋涵施工的過程中，影響橋涵質(zhì)量的因素較多，一旦細節(jié)處理不當(dāng)都會導(dǎo)致后期橋涵運營階段出現(xiàn)病害現(xiàn)象。導(dǎo)致橋涵產(chǎn)生病害的施工因素如圖1所示。

1.2 環(huán)境因素

環(huán)境所導(dǎo)致橋涵出現(xiàn)病害的因素包括橋涵所處的自然條件和人為因素。自然條件導(dǎo)致橋涵出現(xiàn)病害或功能退化的因素主要包括極端天氣、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)等。人為因素主要指后期采取養(yǎng)護不當(dāng)?shù)拇胧１热?，在橋涵維修加固的過程中，未對橋涵結(jié)構(gòu)特點進行仔細分析，改變了橋涵的結(jié)構(gòu)形式或改變支座的約束形式，增加橋涵結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，對橋涵結(jié)構(gòu)造成較大的破壞[3]。

1.3 設(shè)計因素

良好的設(shè)計可以綜合經(jīng)濟性、美觀性、安全性以及耐久性等因素進行平衡設(shè)計，從而降低橋涵出現(xiàn)病害的概率，提高橋梁的運營年限。在設(shè)計前期如果未對橋涵結(jié)構(gòu)進行深入研究、選取合理的結(jié)構(gòu)形式以及進行科學(xué)的跨徑布置，均會影響橋梁的運營狀態(tài)。在設(shè)計過程中考慮不全面、設(shè)計不完善同樣會增加橋涵出現(xiàn)病害的概率，如鋼筋間距取值過大、技術(shù)尺寸選擇不合理、徐變參數(shù)選擇不正確等。

1.4材料因素

鋼材、混凝土等材料是進行橋涵建設(shè)最為常見的材料。由于材料本身的特性，在外界環(huán)境以及車輛荷載的作用下會出現(xiàn)不同的病害，比如橡膠會出現(xiàn)老化、鋼材容易出現(xiàn)銹蝕等。由于混凝土、鋼材等材料出現(xiàn)質(zhì)量問題導(dǎo)致的橋涵病害，在后期運營階段進行養(yǎng)護會相對比較麻煩。不同材料之間的相互影響會進一步加劇橋涵結(jié)構(gòu)的破壞和功能退化，導(dǎo)致橋涵產(chǎn)生病害的材料因素如圖2所示。

斷進入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，從而引起橋梁結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。荷載裂縫主要是指混凝土結(jié)構(gòu)受到外部荷載超過其自身承載能力所產(chǎn)生的裂縫，荷載裂縫的形狀不一，網(wǎng)狀和直線狀是其主要表現(xiàn)形式。溫度裂縫產(chǎn)生的原因主要是混凝土結(jié)構(gòu)受到內(nèi)外較大溫差的作用時，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)膨脹或收縮。收縮裂縫主要是指在橋涵的建設(shè)過程中，混凝土中水分蒸發(fā)使得混凝土體積收縮所產(chǎn)生的裂縫。與荷載裂縫略有不同，收縮裂縫的形狀一般較細，龜裂狀和網(wǎng)狀是其主要表現(xiàn)形式。收縮裂縫對橋涵結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性影響較小，但美觀性較差，通常在施工階段采用低收縮性混凝土以及加強養(yǎng)護降低收縮裂縫出現(xiàn)的可能性。

2.2 鋼筋銹蝕

導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的原因主要為混凝土碳化和氯離子侵蝕?；炷撂蓟瘜?dǎo)致的鋼筋銹蝕是因為混凝土中混入的 CO₂ 會不斷消耗氫氧根離子，降低鋼筋表面的氫氧根離子濃度，破壞鈍化膜，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕膨脹現(xiàn)象，進而使得混凝土出現(xiàn)剝落。氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕是因為氯離子具有活性大、半徑小的特點，可以輕松穿過鋼筋表面鈍化膜，一旦混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子含量達到一定濃度，其聚集在鈍化膜薄弱處，導(dǎo)致鈍化膜局部出現(xiàn)破壞，然后通過電化學(xué)反應(yīng)使得鋼筋出現(xiàn)銹蝕或坑蝕現(xiàn)象。鋼筋銹蝕對橋涵安全性的影響如圖3所示。

2公路橋涵常見病害機理分析

2.1 混凝土裂縫

混凝土裂縫是公路橋梁工程中最為普遍的病害，也是橋涵日常養(yǎng)護管理的重點。導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫病害的因素較多，如外界溫度的變化、混凝土收縮、凍脹作用、車輛荷載以及鋼筋銹蝕等。根據(jù)裂縫成因主要分為荷載裂縫、溫度裂縫和收縮裂縫4。一旦未對其進行及時養(yǎng)護處理，裂縫在外界環(huán)境和荷載的作用下不斷變大，雨水或空氣中具有腐蝕性的物質(zhì)會不

2.3 支座病害

支座出現(xiàn)病害的原因與橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移有關(guān)。支座作為連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和墩臺的載體，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)受到車輛荷載的作用時可通過支座傳遞至墩臺。上部結(jié)構(gòu)在外界溫度以及荷載的作用下出現(xiàn)位移時，支座產(chǎn)生的剪切變形可使得橋梁上下部結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。但如果支座的選型不當(dāng)，實際剪切變形量大于設(shè)計允許值時，支座出現(xiàn)剪切破壞

的概率會大大增加。

2.4伸縮縫病害

由于車輛荷載的往復(fù)作用以及橋面溫度變化的影響，伸縮裝置會持續(xù)地進行伸縮變形，極易出現(xiàn)損壞。伸縮縫出現(xiàn)損壞后，不僅會降低出行者駕駛的舒適感，還會導(dǎo)致雨水下滲，進而使得梁體和墩臺混凝土出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。伸縮裝置由于長期暴露在外部，運行環(huán)境相對惡劣，需對其進行經(jīng)常性檢查，及時清理伸縮裝置中的灰塵雜物，確保伸縮量滿足設(shè)計要求。伸縮縫由于其自身特點，雜物極易聚集，一旦未能及時清理，會被泥沙、瀝青以及其他雜物所堵塞，使得主梁不能發(fā)揮伸縮作用，增加主梁內(nèi)力，破壞橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.5 凍融病害

橋涵凍融病害的表現(xiàn)主要為橋涵混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)剝落或破損。當(dāng)外界環(huán)境氣溫較低時，混凝土結(jié)構(gòu)中的水分會出現(xiàn)凍結(jié)，進而膨脹，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。一旦混凝土的抗壓強度小于應(yīng)力強度，混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)破壞。白天高氣溫與夜間低氣溫之間的較大溫差會使得混凝土結(jié)構(gòu)持續(xù)處于凍融循環(huán)狀態(tài)。在凍融循環(huán)的反復(fù)作用下，混凝土結(jié)構(gòu)表面會逐漸產(chǎn)生剝落、裂縫等病害。此外，在冬季運營階段，為了提高道路通行的安全性，通常會在路面鋪撒除雪鹽以達到快速除雪化冰的目的，混凝土結(jié)構(gòu)在鹽類化合物的作用下會進一步遭到破壞，降低混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及橋涵整體的承載能力。

3 工程實例

3.1 工程概況

本文以某公路為研究對象，共計橋梁41座，對橋梁的實際運行狀態(tài)進行調(diào)查，共發(fā)現(xiàn)1254處病害。病害的主要類型為裂縫、混凝土剝落、蜂窩和麻面等。根據(jù)病害的所處位置，將其分為上部結(jié)構(gòu)病害、下部結(jié)構(gòu)病害和橋面系病害。各病害數(shù)量以及所占比例如圖4和表1所示。針對主要的病害采取相對應(yīng)的養(yǎng)護措施。

3.2 養(yǎng)護措施

3.2.1 裂縫處治及養(yǎng)護

從表1可以看出，裂縫存在于橋梁結(jié)構(gòu)的各個部位，對橋梁的耐久性和安全性都有著很大的影響，因此需采取針對性的處治措施。首先應(yīng)對裂縫的類型進行準(zhǔn)確分析，如果裂縫為非荷載裂縫，采用填縫法、表面噴漿法、表面抹灰法等常規(guī)表面封閉方法即可。如果裂縫的寬度不超過 0.25mm ，還可選用鑿槽嵌補法。首先根據(jù)裂縫的走向?qū)⒒炷亮芽p開鑿成深槽，其次清理干凈深槽兩側(cè)及內(nèi)部混凝土，最后將水泥砂槳、瀝青等黏結(jié)材料填補在深槽內(nèi)。當(dāng)選用環(huán)氧材料或瀝青進行填補時，應(yīng)確保槽內(nèi)保持干燥，而選用水泥砂漿進行填補時，應(yīng)確保槽內(nèi)保持濕潤的狀態(tài)。對于超過 0.25mm 的裂縫，可采用壓力灌漿法，其通過在混凝土裂縫中灌注漿液，以達到封閉裂縫并提高橋梁結(jié)構(gòu)強度的目的。在灌槳施工前，應(yīng)仔細檢查裂縫的數(shù)量和大小，將處治范圍內(nèi)中較大的裂縫和孔隙進行堵塞處理，避免在灌漿的過程中槳液外溢。對于承載力不足導(dǎo)致的荷載裂縫，需提高承載力并對其封閉，通常選用表面粘貼法，利用膠粘劑將玻璃布或鋼板粘貼于裂縫處。

3.2.2 鋼筋銹蝕處治及養(yǎng)護

在公路橋梁運營階段，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象應(yīng)及時進行處治，避免混凝土結(jié)構(gòu)遭到進一步破壞，使得鋼筋銹蝕加重。鋼筋銹蝕的處治應(yīng)將出現(xiàn)銹蝕位置處的混凝土進行鑿除，然后利用鋼絲刷或噴砂槍對徹底裸露出來的鋼筋進行除銹操作。為了使得新澆筑的混凝土與原有混凝土保持較好的黏結(jié)性，可將環(huán)氧膠液涂刷在混凝土和鋼筋表面，增加二者之間的黏結(jié)力。值得注意的是，在重新進行澆筑混凝土前，應(yīng)將混凝土表面和鋼筋表面的銹渣清理干凈。最后澆筑完成后的混凝土表面可通過涂刷環(huán)氧砂漿以及其他防腐材料以確保混凝土表面不會出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。

3.2.3 支座病害處治及養(yǎng)護

支座作為連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和墩臺的載體，將橋梁上部結(jié)構(gòu)所承受的荷載傳遞至墩臺，功能良好的支座對橋梁的受力具有重要的作用，因此應(yīng)及時將支座周邊雜物、積雪等清理干凈，以確保支座完整、清潔。在日常養(yǎng)護過程中，對于固定支座應(yīng)確保錨栓堅固，支承墊板平整。當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁體支點出現(xiàn)承壓不均勻現(xiàn)象時，可利用千斤頂將梁體頂起后，及時調(diào)整支座位置。支座調(diào)整完畢后，為確保上部結(jié)構(gòu)可恢復(fù)原位，應(yīng)緩慢下落并實時觀察千斤頂是否處于均衡狀態(tài)。支座座板出現(xiàn)斷裂、翹起等現(xiàn)象時應(yīng)及時進行修復(fù)或更換。

3.2.4 伸縮縫處治及養(yǎng)護

在公路橋梁運營階段應(yīng)注意伸縮縫的日常維護，對于伸縮縫中的泥土、碎石等雜物進行及時清理。當(dāng)伸縮縫出現(xiàn)損壞或功能喪失時，應(yīng)探明原因，根據(jù)伸縮縫的實際狀態(tài)確定處治措施。伸縮縫中軟性填料出現(xiàn)脫落現(xiàn)象時，應(yīng)將縫隙清理干凈，然后填注填縫料。伸縮縫的螺栓出現(xiàn)脫落、鋼板出現(xiàn)變形等已無法滿足伸縮縫正常運行要求的現(xiàn)象時，應(yīng)及時更換伸縮縫，以免造成安全隱患。在進行伸縮縫處治及養(yǎng)護的過程中，應(yīng)盡可能減小施工對道路通行的影響，如半幅施工、半幅通行;夜間禁止通行進行施工，白天將蓋板設(shè)置伸縮縫上方正常通行等。

3.2.5 凍融病害處治及養(yǎng)護

在施工階段應(yīng)確?；炷两Y(jié)構(gòu)的密實度滿足要求，并增加混凝土保護層的厚度以降低混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)凍融破壞的可能性。在運營階段，由于凍融病害導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)破損或剝落，可采用新型材料進行修復(fù)，如硅滲劑。硅滲劑具有高滲透固化的特點，可以有效封閉混凝土裂縫和毛細孔，并通過與混凝土結(jié)構(gòu)中鎂、鈣離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在混凝土表面形成密實、抗凍的結(jié)構(gòu)層。

3.2.6 管理措施

全面準(zhǔn)確地了解橋梁的運行狀態(tài)是進行橋梁病害防治和養(yǎng)護的基礎(chǔ)。為了準(zhǔn)確掌握橋梁的時間運行狀態(tài)，應(yīng)做到以下幾點：一是應(yīng)完善檢查機制，配備專業(yè)檢查人員。二是根據(jù)橋梁各結(jié)構(gòu)部位的特點，經(jīng)常性檢查并記錄技術(shù)狀況。三是定期對橋梁各個部位的運行狀態(tài)和使用功能進行全面檢查。四是對于已經(jīng)出現(xiàn)的病害問題，應(yīng)詳細分析成因，根據(jù)病害程度和影響范圍，采取針對性的處治措施。通過完整記錄橋梁初始信息、日常檢查信息以及養(yǎng)護信息，將橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)不斷完善，不僅使得養(yǎng)護工作更加規(guī)范化，也確保處治措施更加科學(xué)合理化。

4結(jié)束語

在公路橋涵的運營階段，由于受到溫度變化、氣候變化以及外部荷載等因素的影響，橋涵會出現(xiàn)各種各樣的病害問題。科學(xué)合理的病害防治及養(yǎng)護措施可以有效延長公路橋涵的使用年限，提升道路出行者駕駛的舒適性，提高公路運營的安全性和通行效率。本文從公路橋涵病害產(chǎn)生的原因出發(fā)，探討了公路橋涵常見病害機理，并通過具體工程實例分析了公路橋涵病害的養(yǎng)護措施。導(dǎo)致橋涵出現(xiàn)病害的因素較多，不同因素之間可能存在相互作用，下一階段應(yīng)進一步對病害防治和養(yǎng)護措施進行系統(tǒng)化和科學(xué)化的研究，并根據(jù)養(yǎng)護前后橋涵運行狀態(tài)的對比驗證防治和養(yǎng)護措施的有效性。

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