丁鵬程

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高速公路橋梁伸縮縫病害原因分析及維修技術(shù)

丁鵬程

（安徽交通控股集團(tuán)養(yǎng)護(hù)管理中心，安徽 合肥 230088）

高速公路橋梁伸縮縫在橋梁結(jié)構(gòu)中承受車輪荷載的沖擊，是橋梁結(jié)構(gòu)容易破壞的部位。為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性及行車的舒適性，要求對(duì)損壞的伸縮縫進(jìn)行及時(shí)維修。以高速公路橋梁常用的模數(shù)式伸縮縫為例，分析了伸縮縫損壞的原因，并研究了伸縮縫的維修更換技術(shù)，為今后伸縮縫的養(yǎng)護(hù)施工提供了借鑒與指導(dǎo)。

高速公路；伸縮縫；施工技術(shù)；荷載

1 概述

橋梁伸縮縫在橋梁結(jié)構(gòu)中直接承受車輪荷載的沖擊作用，并且長期暴露在大氣中，使用環(huán)境比較惡劣，是橋梁結(jié)構(gòu)最容易破壞而又較難維修的部位。伸縮縫滿足橋梁縱橫向位移、梁端翹曲發(fā)生的轉(zhuǎn)角變化要求，將垂直、水平荷載通過支承結(jié)構(gòu)傳遞至橋梁梁體。伸縮縫的破壞導(dǎo)致車輛對(duì)橋梁的沖擊作用明顯增加，加劇橋面鋪裝的破壞，甚至?xí)绊懙綐蛄航Y(jié)構(gòu)。本文結(jié)合高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)，根據(jù)現(xiàn)有的研究資料，以模數(shù)式毛勒伸縮縫為例詳細(xì)分析了伸縮縫主要病害類型、病害成因及維修更換工藝等，為今后的伸縮縫維修施工提供了參考。

2 模數(shù)式伸縮縫簡介

模數(shù)式伸縮縫包括單縫式和多縫式兩種形式。單縫式伸縮裝置由邊鋼梁與橡膠密封帶組合而成的伸縮裝置，多縫式伸縮裝置由邊、中鋼梁，模數(shù)為80 mm的橡膠密封帶，支承橫梁，承壓支座，壓緊支座，位移控制彈簧和位移箱等組合而成的伸縮裝置。模數(shù)式伸縮縫由縱梁直接承受車輛荷載，并將荷載傳遞至橫梁，由橫梁傳遞至梁體。德國毛勒生產(chǎn)的產(chǎn)品是模數(shù)式伸縮縫的代表，一般稱為毛勒式伸縮縫。

3 模數(shù)式伸縮縫病害原因分析

3.1 設(shè)計(jì)方面的原因

3.1.1 設(shè)計(jì)深度不足

由于某些伸縮裝置設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想著重強(qiáng)調(diào)了解決橋面在伸縮縫處的平整度問題，而忽略了橋面瀝青混凝土與橋面板的同步伸縮，所以，通車后不久，瀝青混凝土表面沿縫出現(xiàn)不規(guī)則開裂，冬季加寬，夏季拱起。在車輛荷載和滲水的長期作用下，橋面鋪裝層或路面表層由縫處向里逐漸剪壞，出現(xiàn)啃邊或大范圍的坑槽，給日后修補(bǔ)帶來了很大的困難。設(shè)計(jì)人員在伸縮裝置設(shè)計(jì)過程中，一般只注重計(jì)算橋梁的伸縮量，并以此進(jìn)行選型，而往往對(duì)伸縮裝置的性能了解不全面，忽視了產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)要求。

錨固混凝土設(shè)計(jì)深度不足。由于伸縮裝置錨固混凝土厚度較薄，體積較小，加之預(yù)埋件的干擾，其錨固作用容易減弱。然而，錨固混凝土一般不進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)和提供具體指標(biāo)，僅參照結(jié)構(gòu)混凝土相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，直接影響錨固混凝土質(zhì)量。

3.1.2 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足

計(jì)算伸縮量時(shí)，對(duì)溫度的變化幅度、收縮及徐變系數(shù)的采用出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致伸縮縫的伸縮量不夠，也容易導(dǎo)致伸縮縫產(chǎn)生嚴(yán)重的病害；伸縮縫連續(xù)設(shè)置不夠完善。

3.2 施工方面的原因

由于伸縮裝置為附屬設(shè)施，忽略了施工質(zhì)量的管理或因后期橋梁建設(shè)趕工期，施工過程質(zhì)量管控缺失，施工隊(duì)伍未能按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)和伸縮裝置產(chǎn)品安裝要求進(jìn)行施工，存在質(zhì)量缺陷，使用過程中易引發(fā)損壞。主要的施工質(zhì)量問題表現(xiàn)在以下幾方面：①預(yù)埋筋缺失。梁段或背墻預(yù)留鋼筋缺失，但未采取補(bǔ)植鋼筋措施，使得錨固減弱，澆筑錨固混凝土后整體剛度不足，在車輛荷載反復(fù)作用下，易出現(xiàn)錨固混凝土破損和伸縮裝置型鋼變形、斷裂。②伸縮縫預(yù)留量未隨安裝溫度進(jìn)行調(diào)整。伸縮裝置在出廠時(shí)一般暫標(biāo)定預(yù)留量為產(chǎn)品設(shè)計(jì)值的1/2，現(xiàn)場(chǎng)工地安裝時(shí)，技術(shù)人員未按安裝溫度和產(chǎn)品自身要求進(jìn)行預(yù)留量復(fù)核和調(diào)整，直接在出廠狀態(tài)下安裝，造成預(yù)留量不正確，可能引發(fā)伸縮裝置擠死，錨固混凝土受擠壓破壞，密封條脫落，甚至背墻斷裂等嚴(yán)重?fù)p壞。③焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。預(yù)埋筋與伸縮裝置錨環(huán)或托架焊接時(shí)，只焊接表面或長距離引弧，焊縫質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，錨固焊接作用減弱，可能引發(fā)早期錨固混凝土損壞，以及伸縮裝置與混凝土脫離，甚至發(fā)生伸縮裝置脫落等。④錨固混凝土施工質(zhì)量差。伸縮裝置安裝到位后，預(yù)留槽內(nèi)清理不干凈；梁段間隙填塞不密實(shí)，預(yù)留槽內(nèi)側(cè)模板剛度不足、支付不牢?；炷了冶却螅灾抡駬v澆筑混凝土?xí)r，造成跑模、漏漿，易造成兩側(cè)槽口混凝土擠死或縫隙澆筑填滿；伸縮裝置下部脫空、傳力不均，尤其是模數(shù)式伸縮裝置位移箱下部，促使伸縮裝置和錨固混凝土損壞。另外，混凝土澆筑后，因趕工期提前開放交通使混凝土養(yǎng)生不到位，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足，早期損壞嚴(yán)重。⑤安裝平整度不符合要求。伸縮裝置兩側(cè)自身安裝平整度，以及錨固混凝土與橋面鋪裝平整度不達(dá)標(biāo)，會(huì)加劇車輛荷載對(duì)伸縮裝置的沖擊，導(dǎo)致伸縮縫損壞，并直接影響行車舒適性。

3.3 養(yǎng)護(hù)管理方面

橋梁伸縮縫的部件長期暴露在大氣中，并且承受高速行駛車輛的反復(fù)沖擊作用，使用環(huán)境非常惡劣，所以，平時(shí)的養(yǎng)護(hù)工作就顯得非常重要。

3.3.1 雜物未及時(shí)清理

橋梁建好以后，因長期得不到養(yǎng)護(hù)，未經(jīng)常性地進(jìn)行檢查維修，縫內(nèi)經(jīng)常會(huì)填滿塵土和沙礫，使原設(shè)計(jì)的伸縮量得不到保證，直接影響橋梁結(jié)構(gòu)安全和伸縮裝置的使用。

3.3.2 小型構(gòu)件養(yǎng)護(hù)維修不及時(shí)

模數(shù)式縫限位塊、支座墊塊的缺失、偏位等小型構(gòu)件損壞，以及橡膠密封條脫落；錨固混凝土局部破損，日常檢查不到位，維修養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，將會(huì)造成伸縮裝置整體快速損壞。

3.3.3 橋梁超載的情況不能得到有效控制

夜間缺乏管理，汽車不按規(guī)定行使、超載等也是造成伸縮縫使用效果不理想、耐久性差、整體易破壞的重要原因。

3.3.4 養(yǎng)護(hù)維修施工質(zhì)量控制不到位

伸縮裝置破損混凝土鑿除不采用小型機(jī)具，大型破碎設(shè)備易造成橋梁梁體和背墻損傷?；炷凌彸粡氐住⒉凵畈痪鶆?、原預(yù)埋鋼筋缺損較多，直接降低新伸縮裝置維修施工的整體質(zhì)量。

3.4 橋梁縱坡影響

縱坡較大的橋梁，通常施工時(shí)把活動(dòng)支座做成了水平的，在車輛沖擊作用下，使支座向下坡方向產(chǎn)生較大的剪切變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生縱向滑移，致使伸縮縫卡死或拉裂。

3.5 強(qiáng)度或剛度不夠

橋面板板端剛度不足、伸縮縫裝置本身剛度不足、伸縮裝置錨固構(gòu)件強(qiáng)度不足都會(huì)導(dǎo)致伸縮縫的損傷。

3.6 外荷載作用

荷載使橋梁端部發(fā)生角變位，使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動(dòng)的情況，就更容易使伸縮縫損壞；寬幅橋面設(shè)置的縱向伸縮裝置的跨中撓度較大，容易在振動(dòng)時(shí)造成橡膠條的開裂和型鋼的變形；接縫兩側(cè)混凝土存在高差，在車輛荷載的反復(fù)作用下，也會(huì)加速伸縮縫的損壞。

3.7 伸縮縫自身缺陷

伸縮縫生產(chǎn)工藝條件要求較為嚴(yán)格，各種材料的材質(zhì)、性能和生產(chǎn)加工要求嚴(yán)格，稍不注意就容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成伸縮縫的早期破壞。

4 模數(shù)式伸縮裝置的更換技術(shù)

4.1 混凝土鑿除及拆除原伸縮縫

在進(jìn)行維修及更換之前，需要先拆除已損壞的伸縮縫。用風(fēng)鎬將安裝伸縮縫范圍內(nèi)的混凝土鑿開，根據(jù)施工圖紙鑿到原設(shè)計(jì)預(yù)留尺寸，并將原預(yù)留槽鑿毛。露出舊伸縮縫及原橋梁固定伸縮縫的預(yù)埋鋼筋，清理廢料。用氣割設(shè)備斷開伸縮縫連接鋼筋及橋梁預(yù)埋鋼筋的連接，注意不能燒到原橋梁預(yù)埋鋼筋，將伸縮縫割斷拆除。

4.2 整理預(yù)埋鋼筋及槽內(nèi)植筋

將槽內(nèi)的錨固筋理順，對(duì)原有錨固筋進(jìn)行調(diào)整，預(yù)留鋼筋數(shù)量要與設(shè)計(jì)圖紙相符，如果原有預(yù)埋筋損壞嚴(yán)重，則根據(jù)實(shí)際情況及施工規(guī)范進(jìn)行植筋，植筋錨固時(shí)長一般為10 d。

4.3 安裝伸縮縫

安裝時(shí)最好選擇在10～20 ℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固定伸縮縫的焊接。安裝前對(duì)伸縮縫各梁之間的間隙進(jìn)行檢查，并符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。安裝時(shí)，要保證伸縮縫與橋梁機(jī)構(gòu)縫兩者的中心線在一條直線上，并使其順直向與垂直縫向的頂面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高要求，然后根據(jù)圖紙要求進(jìn)行水平鋼筋的橫向聯(lián)接。為了保證伸縮縫的穩(wěn)定性，需要在位移箱緊靠邊梁的兩側(cè)與橋梁結(jié)構(gòu)之間焊接固定鋼筋，還可在預(yù)埋鋼筋上焊接伸縮縫的錨固裝置，確保伸縮縫在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)位移。

4.4 混凝土重新澆筑

伸縮縫安裝結(jié)束后就要進(jìn)行混凝土的重新澆筑，在澆筑前，施工人員需要在伸縮縫的間隔處嚴(yán)格按照要求填充塑料泡沫，防止在澆筑過程中混凝土堵死伸縮縫間隙，影響伸縮縫的使用。在填充塑料泡沫后，才能安裝模板，檢查模板解封后，將預(yù)留槽清晰干凈后才能進(jìn)行混凝土的重新澆筑，澆筑過程中需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼駬v，以保證澆筑后混凝土的密實(shí)度。為了保證伸縮縫周圍混凝土的強(qiáng)度，一般使用C50特快硬微膨脹硫鋁酸鹽水泥混凝土，達(dá)到提高施工效率的目的。

4.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

由于特快硬微膨脹硫鋁酸鹽水泥混凝土早期強(qiáng)度高，養(yǎng)生24 h后即可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，澆筑混凝土結(jié)束后就要采取覆蓋麻袋等措施，并保持外表濕潤。

5 結(jié)束語

本文對(duì)高速公路橋梁伸縮縫損壞的原因進(jìn)行了分析，并研究了伸縮縫的維修更換技術(shù)。在伸縮縫發(fā)生損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換，確保其處于正常工作狀態(tài)。在伸縮縫維修施工中要保證安裝定位、錨固、焊接及混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)等施工環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，才能確保伸縮縫性能發(fā)揮，更有效地保障橋梁的安全運(yùn)行。

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2095－6835（2018）18－0068－03

U445.7

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.068

丁鵬程（1981—），男，安徽合肥人，碩士研究生，工程師，從事高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作。

〔編輯：張思楠〕