陳華濤

（廣東交粵工程檢測(cè)有限公司,廣東 廣州 510520）

0 引言

經(jīng)歷七十余年的發(fā)展，我國(guó)交通事業(yè)迅猛發(fā)展，截至目前我國(guó)已建成公路橋梁85萬余座，極大地滿足了行人出行與貨物運(yùn)輸?shù)男枨蟆蛄旱慕ㄔO(shè)階段與使用階段往往會(huì)受到車輛超限荷載、外界環(huán)境等方面的影響，使得現(xiàn)階段我國(guó)已建橋梁或多或少出現(xiàn)一些橋梁病害。尤其在沿海地區(qū)，環(huán)境對(duì)橋梁使用壽命的影響更大，橋梁耐久性降低的情況普遍發(fā)生[1]。因此，對(duì)已建橋梁開展病害檢測(cè)與技術(shù)狀況評(píng)定研究刻不容緩。通過開展已建橋梁檢測(cè)研究與耐久性研究，能了解橋梁的使用壽命，挖掘現(xiàn)有橋梁的潛力，節(jié)約國(guó)家建設(shè)資金[2]。

沿海地區(qū)橋梁病害形式與內(nèi)陸城市不盡相同，尤其是在耐久性方面，沿海地區(qū)橋梁出現(xiàn)病害的時(shí)間總是比內(nèi)陸城市早[3]。受環(huán)境以及超限荷載等因素的影響，沿海地區(qū)的已建橋梁陸續(xù)出現(xiàn)了不同程度的病害問題，如鋼筋嚴(yán)重銹蝕、梁體裂縫等，這些病害也成了公路安全運(yùn)營(yíng)的嚴(yán)重隱患[4]。該文以某沿海地區(qū)兩座公路橋梁為研究對(duì)象，對(duì)已建病害橋梁提出養(yǎng)護(hù)加固建議。研究結(jié)果可為沿海地區(qū)既有公路橋梁檢測(cè)與加固決策提供參考。

1 沿海地區(qū)常見橋梁病害

1.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)常見病害

混凝土梁橋的一些主要病害包括：蜂窩麻面、漏筋、構(gòu)件變形、接縫不平、混凝土剝落、鋼筋銹蝕以及表面裂縫。蜂窩麻面產(chǎn)生的原因主要有：施工技術(shù)不合理，澆筑混凝土過程中未按規(guī)定振搗；運(yùn)輸過程混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象。橋梁出現(xiàn)漏筋病害的主要原因是[5]：施工操作不當(dāng)致使振搗混凝土?xí)r混凝土墊塊發(fā)生位移，鋼筋緊貼模板；保護(hù)層混凝土漏振或振搗不實(shí)等。構(gòu)件變形與接縫不平現(xiàn)象出現(xiàn)的原因?yàn)椋菏┕げ划?dāng)，致使構(gòu)件變形；過量的荷載造成構(gòu)件發(fā)生變形；橋臺(tái)填土或基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土剝落產(chǎn)生的原因主要有：施工造成拌和物中細(xì)顆粒離析或構(gòu)件混凝土表層質(zhì)量差；鋼筋銹蝕膨脹導(dǎo)致表層混凝土脫落。產(chǎn)生鋼筋銹蝕病害的因素包括：混凝土保護(hù)層厚度不足；構(gòu)件出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致雨水侵入；侵蝕性離子的化學(xué)侵蝕作用等。

除上述病害外，橋梁上部結(jié)構(gòu)還常見表面裂縫病害。裂縫是混凝土橋梁危害最大的病害之一，結(jié)構(gòu)內(nèi)細(xì)微裂縫對(duì)受力影響不大，但是在沿海地區(qū)空氣高濕度高含鹽量等因素的作用下逐漸導(dǎo)致鋼筋被銹蝕，混凝土性能衰減且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，進(jìn)一步致使混凝土裂縫增大，直至橋梁完全成為危橋。因此，在眾多橋梁病害中表面裂縫值得從業(yè)人員格外關(guān)注。根據(jù)裂縫發(fā)生的部位，可將橋梁病害分為以下幾類：梁板受拉區(qū)的彎曲裂縫、梁腹板上的豎向裂縫、梁腹板的剪切裂縫、梁板主筋部位的水平縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、局部承壓處的裂縫。絕大部分裂縫都與混凝土承受的荷載有關(guān)，研究分析這些裂縫時(shí)應(yīng)當(dāng)分析相應(yīng)部位混凝土的受力情況。

1.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)常見病害

橋梁下部結(jié)構(gòu)病害按照產(chǎn)生的部位以及結(jié)構(gòu)形式可分為樁基礎(chǔ)病害、墩臺(tái)病害等類型。

樁基礎(chǔ)病害主要包括樁基礎(chǔ)不均勻沉降、樁基礎(chǔ)滑移傾斜、斷樁等。樁基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋菏┕ぶ袠兜壮猎辞謇砀蓛?，?dǎo)致樁基不均勻下沉；設(shè)計(jì)不當(dāng)，下部結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮不同地基土的壓縮性不同；地基勘察的原始資料有誤等。樁基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移傾斜的原因包括：橋梁基礎(chǔ)位于軟弱地基上，當(dāng)橋臺(tái)填土為高填方路基時(shí)，臺(tái)背主動(dòng)土壓力過大，造成基礎(chǔ)滑移。發(fā)生斷樁的主要原因?yàn)椋恒@孔灌注樁注漿過程中鉆渣沉積物或泥漿進(jìn)入灌注的混凝土內(nèi)，致使樁身被隔開形成兩段；橋梁運(yùn)營(yíng)過程中地基變形過大導(dǎo)致樁身受力異常從而發(fā)生斷樁。

墩臺(tái)病害主要為各種類型的混凝土開裂，包括斜裂縫、墩臺(tái)蓋梁豎向裂縫、橋臺(tái)側(cè)墻開裂等。墩臺(tái)產(chǎn)生斜裂縫是由于墩臺(tái)承受剪力過大、斜筋配筋不足導(dǎo)致的。墩臺(tái)蓋梁豎向裂縫產(chǎn)生的原因主要是基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉陷。橋臺(tái)側(cè)墻開裂主要是由于地基承載力不足導(dǎo)致橋臺(tái)外傾或下沉，從而導(dǎo)致側(cè)墻混凝土開裂。

2 沿海地區(qū)橋梁病害技術(shù)狀況評(píng)定方法

2.1 檢測(cè)內(nèi)容

為保證橋梁能夠正常運(yùn)營(yíng)，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)，該文對(duì)某沿海地區(qū)兩座公路橋梁進(jìn)行病害檢測(cè)，主要內(nèi)容包括：外觀檢查、結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)、水下樁基檢測(cè)等，通過此類檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)沿海地區(qū)橋梁病害技術(shù)狀況評(píng)定方法進(jìn)行研究。

2.1.1 外觀檢查

橋梁外觀檢查主要采用鋼卷尺與裂縫觀測(cè)儀等設(shè)備，對(duì)橋梁各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行缺損狀況檢查，判斷缺損原因，翔實(shí)記錄各部件缺損狀況。

2.1.2 結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)

結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)包括混凝土強(qiáng)度檢測(cè)與碳化深度檢測(cè)兩部分內(nèi)容。混凝土強(qiáng)度采用回彈法進(jìn)行檢測(cè)；回彈測(cè)試時(shí)，測(cè)區(qū)尺寸宜為200 mm×200 mm，并應(yīng)保持回彈儀的軸線垂直于混凝土測(cè)試面。待混凝土強(qiáng)度檢測(cè)完畢后，在具有代表性的測(cè)區(qū)上進(jìn)行碳化深度檢測(cè)，測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)的30%。

2.1.3 水下樁基檢測(cè)

通過對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的水下構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)摸查，全面了解病害的位置、范圍和程度，評(píng)價(jià)水下構(gòu)件的技術(shù)狀況。水下樁基檢測(cè)的主要內(nèi)容包括：①有無出現(xiàn)滑移、傾斜；②有無出現(xiàn)開裂、剝落、漏筋、鋼筋銹蝕等。

2.2 評(píng)定方法

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）要求，先對(duì)橋梁各部件進(jìn)行評(píng)定，再對(duì)橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行評(píng)定，最后進(jìn)行橋梁總體技術(shù)狀況的評(píng)定。橋梁狀況等級(jí)共分為5類，橋梁狀況分類界限表見表1，橋梁總體的技術(shù)狀況評(píng)分方法是[6]：

表1 橋梁狀況分類表

式中，Dr——橋梁總體技術(shù)狀況評(píng)分；

BDCI、SPCI、SBCI——分別為橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況評(píng)分；

WD、WSP、WSB——分別為橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的在全橋中的權(quán)重。

3 橋梁病害問題技術(shù)狀況評(píng)定

3.1 1#大橋

3.1.1 工程概況

1#大橋位于廣東省某沿海地區(qū)，橋梁全長(zhǎng)506.0 m，橋梁跨徑組合為25×20.0=500.0 m，橋面全寬12.0 m，橋面凈寬10.0 m。上部結(jié)構(gòu)為空心板梁；下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)、雙柱式橋墩，樁基礎(chǔ)；橋面鋪裝層為水泥混凝土鋪裝層。

3.1.2 病害檢測(cè)

（1）外觀檢查。對(duì)該橋梁的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)以及橋面系進(jìn)行外觀檢查，可知橋梁上部結(jié)構(gòu)中局部出現(xiàn)銹蝕剝落（圖1），累計(jì)出現(xiàn)0.9 m2的蜂窩麻面現(xiàn)象，且支座墊板均出現(xiàn)一定程度的銹蝕；下部結(jié)構(gòu)中墩身出現(xiàn)破損、剝落現(xiàn)象，累積面積達(dá)0.48 m2；橋面系中橋面鋪裝、人行道、護(hù)欄等部位均出現(xiàn)破損現(xiàn)象，伸縮縫裝置錨固區(qū)有所缺陷，小范圍內(nèi)出現(xiàn)雜物堵塞。

圖1 梁腹板混凝土剝落鋼筋銹蝕

（2）結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)。此次橋梁混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用回彈法，對(duì)橋梁主要構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行碳化深度測(cè)量。各片橋梁梁腹板的強(qiáng)度推定均值約為51 MPa，碳化深度約為2.5 mm；梁底強(qiáng)度推定均值約為46 MPa。碳化深度約為3 mm；墩身的強(qiáng)度推定均值約為33 MPa，碳化深度約為5.5 mm?？梢姡瑯蛄航Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并未明顯降低。

（3）水下樁基檢測(cè)。該文對(duì)1#大橋34根水下樁基進(jìn)行了探摸檢測(cè)。根據(jù)該次檢測(cè)結(jié)果，該橋5根基樁存在局部混凝土剝落或露筋現(xiàn)象（病害部位位于鋼護(hù)筒缺失區(qū)域），個(gè)別樁身鋼護(hù)筒末端嵌入河床，表面嚴(yán)重銹蝕；未發(fā)現(xiàn)滑移、下沉、傾斜等異變現(xiàn)象；河床未見明顯沖刷或淤積現(xiàn)象；未見其他異常情況，水下樁基檢測(cè)情況見圖2。

圖2 樁基水下混凝土剝落、漏筋

3.1.3 技術(shù)狀況評(píng)定

按照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）對(duì)1#大橋評(píng)定為2類橋，橋梁結(jié)構(gòu)有輕微缺損，但對(duì)使用功能無影響。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可對(duì)該橋在后續(xù)的運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)過程提出一些建議：

（1）上部結(jié)構(gòu)：對(duì)混凝土蜂窩、麻面及時(shí)修補(bǔ)；對(duì)鋼筋銹蝕建議清除鋼筋的銹漬。

（2）下部結(jié)構(gòu)：對(duì)橋墩墩身混凝土剝落、破損等病害應(yīng)先鑿除表層松散混凝土，再用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土、水泥砂漿或其他材料進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）橋面系：對(duì)橋面鋪裝出現(xiàn)局部出現(xiàn)磨光、脫皮、露骨，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)；對(duì)橋面橫向裂縫及時(shí)填封。

3.2 2#大橋

3.2.1 工程概況

2#大橋與1#大橋位于同一個(gè)區(qū)域，橋梁全長(zhǎng)381.5 m，橋梁跨徑組合為25×15.1=377.5 m，橋面全寬8.6 m，橋面凈寬6.6 m。上部結(jié)構(gòu)為整體現(xiàn)澆板；下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)、雙柱式橋墩，樁基礎(chǔ)；橋面鋪裝層為水泥混凝土鋪裝層。

3.2.2 病害檢查

（1）外觀檢查。對(duì)該橋梁的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)以及橋面系進(jìn)行外觀檢查，可知橋梁上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的裂縫（圖3），其中網(wǎng)狀裂縫面積達(dá)：72.7 m2，橫向裂縫累積達(dá)325條，最大縫寬0.7 mm，斜向裂縫共計(jì)2條，最大縫寬0.3 mm；除此之外上部結(jié)構(gòu)還有蜂窩麻面與鋼筋銹蝕導(dǎo)致的混凝土剝落等病害（圖4），累積面積分別為：1.75 m2和1.28 m2。下部結(jié)構(gòu)中蓋梁出現(xiàn)自上而下的垂直裂縫，縫長(zhǎng)0.8 m，同時(shí)蓋梁與墩身均出現(xiàn)蜂窩麻面與剝落漏筋病害。橋面系中橋面鋪裝中出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫，其中橫向裂縫累積長(zhǎng)度34.1 m，最大縫寬10 mm，縱向縫累計(jì)長(zhǎng)度15 m，最大縫寬8 mm，破碎板累計(jì)數(shù)量25塊；除此以外人行道、護(hù)欄以及排水系統(tǒng)均出現(xiàn)了一定的破損現(xiàn)象。

圖3 梁底橫向裂縫

圖4 梁底鋼筋銹蝕、混凝土剝落

（2）結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)。該文對(duì)2#橋梁主要構(gòu)件進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)與碳化深度檢測(cè)。各片橋梁梁腹板的強(qiáng)度推定均值約為34 MPa，碳化深度約為4 mm；梁底強(qiáng)度推定均值約為41 MPa。碳化深度約為2.5 mm；墩身的強(qiáng)度推定均值約為27 MPa，碳化深度約為6 mm。與1#大橋相比，2#大橋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較低，需要采取有效的防護(hù)措施。

（3）水下樁基檢測(cè)。該文對(duì)2#大橋40根水中樁進(jìn)行探摸檢測(cè)，根據(jù)該次檢測(cè)結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)滑移、下沉、傾斜等異變現(xiàn)象。該橋水下構(gòu)件基本完好，未見明顯混凝土剝落露筋等病害情況，水中樁基運(yùn)營(yíng)狀態(tài)良好。

3.2.3 技術(shù)狀況評(píng)定

按照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）對(duì)2#大橋評(píng)定為3類橋，該橋有中等缺損，尚能維持正常使用功能，需要進(jìn)行中修。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可對(duì)該橋在后續(xù)的運(yùn)營(yíng)維修過程提出一些建議：

（1）上部結(jié)構(gòu)：對(duì)縫寬小于0.15 mm的裂縫，建議采用樹脂封閉膠進(jìn)行處理；當(dāng)縫寬介于0.15～0.4 mm時(shí)，建議采用樹脂灌縫處理；當(dāng)裂縫大于0.4 mm時(shí)，應(yīng)將裂縫鑿開，立模填補(bǔ)環(huán)氧砂漿或高強(qiáng)度水泥砂漿。

（2）下部結(jié)構(gòu)：對(duì)橋墩墩身、蓋梁、系梁的蜂窩、麻面及時(shí)修補(bǔ)；對(duì)蓋梁系梁的剝落露筋、空洞孔洞及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)；對(duì)裂縫及時(shí)封閉處理；對(duì)破損的擋塊及時(shí)修補(bǔ)。

（3）橋面系：對(duì)橋面鋪裝出現(xiàn)局部出現(xiàn)磨光、脫皮、露骨、坑洞、剝落、接縫料損壞，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)；對(duì)橋面鋪裝上縱、橫向裂縫及時(shí)填封。

2#大橋與1#大橋相比病害更為嚴(yán)重，1#大橋中尚未出現(xiàn)明顯的裂縫，而2#大橋中已出現(xiàn)多道較為嚴(yán)重的裂縫，因此兩座大橋的技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果不一致，維修保養(yǎng)手段同樣不一樣，2#大橋須進(jìn)行中修，以延長(zhǎng)其使用壽命。

4 結(jié)語

該文總結(jié)了沿海地區(qū)橋梁的常見病害，并以廣州某項(xiàng)目1#大橋、2#大橋病害為工程依托分析了橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法，主要得到了以下結(jié)論：

（1）裂縫是混凝土橋梁危害最大的病害之一，細(xì)微裂縫可能對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響不大，若在外界環(huán)境影響下裂縫逐漸增大，可能使橋梁破損更加嚴(yán)重，直至成為危橋。

（2）橋梁病害檢測(cè)包括外觀檢查、結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測(cè)以及水下樁基等內(nèi)容。通過病害檢測(cè)與技術(shù)狀況評(píng)定可知1#大橋僅有輕微破損，做好養(yǎng)護(hù)工作即可，而2#大橋則需進(jìn)行中修。

（3）2#大橋出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的裂縫，這一現(xiàn)象極大地影響了該橋的使用性能，使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，因此對(duì)該橋應(yīng)當(dāng)做灌漿等方面的處理，并在后續(xù)運(yùn)營(yíng)中加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。