黎津

摘要 針對(duì)橋梁工程的常見(jiàn)病害，分析其養(yǎng)護(hù)對(duì)策和處治措施。結(jié)合江津經(jīng)習(xí)水至古藺高速公路工程實(shí)例，從承載能力、耐久性、使用功能三個(gè)維度詳細(xì)剖析了病害對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的深刻影響。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐，對(duì)橋梁常見(jiàn)的病害類型進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，同時(shí)針對(duì)項(xiàng)目中橋梁工程各病害情況提出了處治措施，通過(guò)上述處治措施取得較好效果，文章成果對(duì)橋梁病害的識(shí)別、評(píng)估及養(yǎng)護(hù)具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；病害分析；養(yǎng)護(hù)對(duì)策；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；新型材料

中圖分類號(hào) U445.71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）12-0115-03

0 引言

橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其安全性和耐久性對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生保障具有重要意義。然而，由于各種因素的影響，橋梁工程常常會(huì)出現(xiàn)各種病害，這不僅影響了橋梁的正常使用，還可能引發(fā)安全事故。因此，對(duì)橋梁工程的常見(jiàn)病害進(jìn)行分析，并提出有效的養(yǎng)護(hù)對(duì)策，對(duì)于保障橋梁的安全和延長(zhǎng)其使用壽命具有重要意義。該文將圍繞這一主題展開(kāi)探討，以期為類似工程提供參考和借鑒。

1 橋梁工程常見(jiàn)病害概述

1.1 橋梁工程病害的定義

橋梁工程病害是指橋梁結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種損傷和缺陷，這些損傷和缺陷會(huì)影響橋梁的正常使用和安全性。

1.2 常見(jiàn)橋梁工程病害類型

橋梁工程病害的類型多種多樣，但常見(jiàn)的病害主要集中在下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和橋面系等部位。常見(jiàn)橋梁工程病害類型如下所示[1]：

（1）下部結(jié)構(gòu)病害：下部結(jié)構(gòu)包括橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)等部分，這些部位常常受到河水的沖刷、地下水的影響以及基礎(chǔ)的沉降等因素的作用，容易出現(xiàn)一些病害。常見(jiàn)的下部結(jié)構(gòu)病害包括墩臺(tái)裂損、河床沖刷、基礎(chǔ)沉降等。

（2）上部結(jié)構(gòu)病害：上部結(jié)構(gòu)是橋梁的主要承載部分，其病害的種類和程度對(duì)橋梁的安全性和使用性能影響較大。常見(jiàn)的上部結(jié)構(gòu)病害包括梁體裂縫、混凝土剝落、鋼筋銹蝕等。

（3）橋面系病害：橋面系包括橋面鋪裝、欄桿、排水系統(tǒng)等部分，是直接承受車輛荷載的部分。因此，橋面系的病害對(duì)行車安全和橋梁的耐久性具有重大影響。常見(jiàn)的橋面系病害包括橋面裂縫、車轍、排水不暢等[2]。

2 橋梁工程病害對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響

橋梁工程病害對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）降低結(jié)構(gòu)的承載能力：病害的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)性能下降，如出現(xiàn)裂縫、變形、銹蝕等現(xiàn)象，這些都會(huì)降低橋梁的承載能力，使其無(wú)法承受預(yù)期的載荷。

（2）引發(fā)應(yīng)力集中：病害的存在會(huì)導(dǎo)致橋梁的應(yīng)力分布不均，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而加速結(jié)構(gòu)的破壞。

（3）影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：病害會(huì)導(dǎo)致橋梁的整體或局部穩(wěn)定性下降，使其在受到外力作用時(shí)容易發(fā)生失穩(wěn)或傾覆。

（4）縮短使用壽命：病害如果未及時(shí)得到處理，會(huì)不斷惡化，最終導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)安全無(wú)法保證，必須提前進(jìn)行維修或更換。

3 橋梁工程病害處治技術(shù)分析

3.1 項(xiàng)目概況

江津（渝黔界）經(jīng)習(xí)水至古藺（黔川界）高速公路（以下簡(jiǎn)稱“江習(xí)古高速”）起于重慶江津柏林鎮(zhèn)（渝黔界），與重慶江津至四面山高速公路對(duì)接，止于習(xí)水縣岔角灘（黔川界），與四川的敘古高速公路相接。路線全長(zhǎng)為80.996 km，全線采用24.5 m的四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h。全線設(shè)置特大橋7座，大中橋梁98座（不分左右幅），全線橋隧比為45%。

3.2 橋梁主要病害類型

根據(jù)2022年度全線橋梁技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果，1類橋梁121座、2類橋58座，有一部分橋梁雖整體技術(shù)狀況為2類，但存在技術(shù)狀況3類及以下的部件。檢測(cè)橋梁主要發(fā)現(xiàn)的病害類型如表1所示[3-4。

3.2.1 混凝土施工質(zhì)量較差

混凝土表面蜂窩、麻面；底板保護(hù)層過(guò)薄，箍筋外露；腹板混凝土剝落，鋼筋外露銹蝕；頂板后澆帶滲水有孔洞，鋼筋外露。如圖1所示。

3.2.2 上部結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系削弱

預(yù)制梁板多采用橫隔板連接，橫隔板混凝土施工質(zhì)量差，蜂窩麻面、鋼筋外露銹蝕造成連接部位出現(xiàn)破損、脫落，連接鋼板外露銹蝕。橫隔板處病害產(chǎn)生的主要原因是梁間鉸縫脫落、支座局部脫空等造成各梁間橫向聯(lián)系減弱及支座受力不均衡，從而導(dǎo)致在車輛荷載作用下橋梁橫向分布不均衡，甚至?xí)霈F(xiàn)單梁受力的現(xiàn)象，限制了橋梁承載力的發(fā)揮。

3.2.3 混凝土裂縫

檢測(cè)報(bào)告顯示，裂縫病害主要為蓋梁、橋墩豎向裂縫、梁體腹板縱向裂縫等，裂縫寬度較窄且在限制范圍之內(nèi)。此類裂縫病害主要由于鋼筋保護(hù)層厚度偏小及混凝土表面收縮等因素所致，裂縫屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫，但裂縫的存在使鋼筋表面鈍化膜破壞，在空氣濕度較大或結(jié)構(gòu)表面有滲水的環(huán)境下引起內(nèi)部鋼筋的銹蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性。具體如圖2所示。

3.2.4 T梁壓迫蓋梁翼緣，蓋梁破損

檢測(cè)報(bào)告顯示，新店子大橋部分T梁梁端與蓋梁抵死，蓋梁受T梁壓迫產(chǎn)生裂縫、破損。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，病害發(fā)生位置為墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)形式，施工時(shí)T梁梁底縱坡與蓋梁縱坡不一致，造成下坡方向T梁梁底擠壓蓋梁翼緣；荷載通過(guò)T梁梁底與蓋梁接觸面?zhèn)鬟f至蓋梁，從而導(dǎo)致蓋梁翼緣受壓迫而開(kāi)裂破損。如圖3所示。

3.2.5 支座病害

部分板式橡膠支座存在脫空、不均勻鼓凸及輕微剪切變形、支座老化、開(kāi)裂以及支座偏位等病害。如圖4所示。

3.2.6 橋面系病害

橋面系病害主要有橋面鋪裝開(kāi)裂、坑槽、伸縮縫錨固區(qū)開(kāi)裂滲漏、橡膠條破壞，以及泄水管堵塞、排水不暢等，此類病害在很多橋梁中都有發(fā)現(xiàn)。橋面伸縮縫錨固混凝土開(kāi)裂破損和橋面鋪裝坑槽、跳車等會(huì)降低行車的舒適性，并增大對(duì)橋梁的沖擊力。同時(shí)，該次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)很多橋梁的橋面水泄到邊梁翼板、腹板、蓋梁和墩柱上，使混凝土受到水的沖蝕，造成混凝土耐久性降低。

3.3 橋梁病害處治措施

3.3.1 混凝土表面缺陷的處治

表面修補(bǔ)材料采用環(huán)氧砂漿，其抗壓強(qiáng)度大于修補(bǔ)的混凝土強(qiáng)度，與混凝土的正拉黏接強(qiáng)度≥2.5 MPa，且為混凝土內(nèi)聚破壞。

部分構(gòu)件表面存在蜂窩麻面、空洞露筋、剝落銹蝕等現(xiàn)象。這些表層缺陷雖不會(huì)引起重大安全事故，但并不意味著表層缺陷沒(méi)有任何危害。由于這些缺陷受外界各種因素的影響，加上長(zhǎng)年累月地變化，往往會(huì)擴(kuò)大危害性。

對(duì)此類病害，梁體采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)，附屬結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)墩臺(tái)采用至少比原結(jié)構(gòu)標(biāo)號(hào)高的聚合物水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。若缺陷部位破損體積較大，則采用相對(duì)應(yīng)的環(huán)氧混凝土或聚合物混凝土進(jìn)行修補(bǔ)[5]。

（1）蜂窩麻面等混凝土缺陷處理。對(duì)于構(gòu)件表面存在混凝土蜂窩、麻面、剝落、掉塊、缺損、凹陷等缺陷，首先將缺陷部位表層的舊混凝土全部鑿除，露出新鮮混凝土，然后利用人工除銹的方法對(duì)缺陷部位的外露鋼筋除銹，并將混凝土表面清理干凈，最后利用環(huán)氧砂漿對(duì)缺陷部位進(jìn)行修補(bǔ)。

（2）鋼筋銹蝕的處理。鋼筋銹蝕的維修方法和步驟如下：

①鑿除松脫、剝離等已損害部分混凝土。②對(duì)鋼筋作除銹處理，并清除混凝土上灰塵，對(duì)鋼筋除銹后即進(jìn)行防銹處理。③涂布混凝土界面劑。④立模、配料澆筑，或噴漿、涂抹施工。所用材料為環(huán)氧砂漿。⑤對(duì)新噴涂或澆注混凝土面進(jìn)行表面處理。

3.3.2 裂縫的處治

對(duì)于寬度d＜0.15 mm的裂縫，采用“表面封閉法”。先用鋼絲刷清除縫口表面面漿并打毛，然后用壓縮空氣吹盡縫口浮塵；再用工業(yè)丙酮清洗縫口后，刷上兩層裂縫封閉膠進(jìn)行裂縫封閉；最后用專用裂縫灌注膠在其表面進(jìn)行反復(fù)涂抹，使膠液滲進(jìn)裂縫內(nèi)，達(dá)到對(duì)裂縫的封閉修補(bǔ)。

對(duì)于寬度d≥0.15 mm的裂縫，采用“壓力灌注法”，通過(guò)壓注專用裂縫灌注膠對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。采用“壓力灌注法”壓注專用裂縫灌注膠的方法和步驟如下：清潔裂縫—預(yù)留并安設(shè)底座—封閉裂縫—注入封閉膠液—拆除灌漿器—清除表面封縫膠及底座—結(jié)束。

3.3.3 伸縮縫錨固區(qū)破損的處治

運(yùn)營(yíng)過(guò)程中車輛局部受到?jīng)_擊，以及梁體和橋臺(tái)剛?cè)岫冗^(guò)渡問(wèn)題，皆是伸縮縫錨固區(qū)破損的可能原因。該次設(shè)計(jì)暫不針對(duì)伸縮縫錨固區(qū)裂縫、破損病害進(jìn)行處理，應(yīng)在后期加強(qiáng)日常巡查及養(yǎng)護(hù)維修，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。針對(duì)伸縮縫處止水條破損的橋梁，應(yīng)將止水條全部更換。

3.3.4 支座病害的處治

對(duì)于支座缺失、剪切變形及脫空的現(xiàn)象，在維修時(shí)應(yīng)補(bǔ)充和更換破壞嚴(yán)重的橡膠板式支座。若脫空現(xiàn)象嚴(yán)重，需增設(shè)鋼墊板。同時(shí)，為保證支座頂面和梁體底面緊密接觸、支座脫空部位和鋼板接觸緊密并固定，可在脫空部位設(shè)置模版灌注專用支座膠，以保證各支座均勻受力。

在處治支座病害時(shí)，原則上是能不頂升則盡量不頂升。

對(duì)于支座砂漿墊層開(kāi)裂，應(yīng)采用設(shè)置鋼墊板或設(shè)置預(yù)制支座墊塊，以及灌注環(huán)氧砂漿或者環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)進(jìn)行實(shí)施。

對(duì)于未設(shè)置支座的橋梁，應(yīng)根據(jù)支座墊石的位置設(shè)置相應(yīng)的支座。

對(duì)于支座老化、開(kāi)裂損壞的支座，應(yīng)采用專用設(shè)備（如扁千斤頂）取出進(jìn)行更換，同時(shí)采用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘貼牢固。

在對(duì)縱、橫向變形的支座進(jìn)行頂升修復(fù)時(shí)，對(duì)于不能恢復(fù)變形的支座，須在業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理三方在場(chǎng)確認(rèn)后，進(jìn)行支座更換。

支座采購(gòu)及施工前應(yīng)核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際支座型號(hào)與設(shè)計(jì)是否一致，支座型號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際型號(hào)為準(zhǔn)，新采購(gòu)支座其材質(zhì)應(yīng)為氯丁橡膠。

根據(jù)檢測(cè)報(bào)告成果，全線橋梁支座病害整體良好，僅個(gè)別橋梁存在支座開(kāi)裂、脫空、缺失等現(xiàn)象。此次加固處理僅針對(duì)開(kāi)裂、脫空嚴(yán)重的支座及缺失支座進(jìn)行支座更換或補(bǔ)齊，其余支座問(wèn)題暫不處理，但應(yīng)加強(qiáng)后期監(jiān)測(cè)，如病害繼續(xù)發(fā)展則及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

3.3.5 T梁壓迫蓋梁翼緣，蓋梁破損病害的處治

該次加固設(shè)計(jì)采用對(duì)蓋梁切割開(kāi)槽的方式使T梁與蓋梁翼緣分離，防止蓋梁進(jìn)一步被破壞。蓋梁切割后需對(duì)混凝土表面進(jìn)行清理、打磨，要求做到無(wú)水濕、無(wú)油污、無(wú)灰塵及其他污物，確保混凝土面平整、干燥。

針對(duì)蓋梁表面混凝土存在較嚴(yán)重的破損、剝落等缺損病害，應(yīng)將缺損部位表層的舊混凝土全部鑿除，露出新鮮混凝土，然后利用人工除銹的方法對(duì)缺損部位的外露鋼筋除銹；再將混凝土表面清理干凈、人工鑿毛后，利用環(huán)氧樹(shù)脂混凝土對(duì)缺陷部位進(jìn)行修補(bǔ)；最后在病害部位粘貼碳纖維布并進(jìn)行封閉，粘貼范圍為新舊混凝土交界處外延50 cm，碳纖維布需粘貼兩層。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁養(yǎng)護(hù)并非簡(jiǎn)單的修補(bǔ)工作，而是一項(xiàng)系統(tǒng)性、長(zhǎng)期性的工程，需要以科學(xué)的態(tài)度和方法，對(duì)橋梁進(jìn)行全面、細(xì)致的檢測(cè)和評(píng)估，進(jìn)而制定出針對(duì)性強(qiáng)、效果顯著的養(yǎng)護(hù)方案。針對(duì)橋梁工程使用中出現(xiàn)的常見(jiàn)病害制定合適的養(yǎng)護(hù)措施，有利于提高橋梁使用的安全性和使用壽命。隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，橋梁養(yǎng)護(hù)工作也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，積極探索和應(yīng)用新的養(yǎng)護(hù)方法和手段，提高養(yǎng)護(hù)效率和質(zhì)量。

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