李 楊 李春軒 黃玉坤 李 軒

(1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055； 2.陜西通宇公路研究所有限公司，陜西 西安 710118)

高速公路橋梁易忽視病害及處理的探討

李 楊1李春軒2黃玉坤2李 軒2

(1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055； 2.陜西通宇公路研究所有限公司，陜西 西安 710118)

為了保證高速路的出行安全，采取實(shí)地檢測和文獻(xiàn)查閱的方法收集到高速公路橋梁常見病害的類型，并選取易忽視病害重點(diǎn)分析了其損傷機(jī)理，針對混凝土剝落、泄水孔處堵塞、外側(cè)梁底銹脹等問題提出了處理建議。

高速公路，橋梁，病害，處理

1 高速橋梁常發(fā)性病害及損傷機(jī)理

1.1 伸縮縫處病害與機(jī)理

伸縮縫設(shè)置在梁端構(gòu)造的薄弱部位，由于施工質(zhì)量不足以及動荷載重復(fù)碾壓，又多暴露于大自然中，受到各種自然因素的影響，因此，伸縮縫易損壞且難修補(bǔ)(見圖1)。

伸縮縫處混凝土剝落露筋：施工時伸縮縫裝置安裝的不好，橋面鋪裝后伸縮縫澆筑的不好，使用過程中，在荷載反復(fù)作用下致使伸縮縫損壞。錨固區(qū)的細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)和伸縮縫兩側(cè)難免存在一定高差，以及高速重載車的沖擊和破壞力，更加速了錨固區(qū)的混凝土損傷，從裂縫處逐漸擴(kuò)大。

伸縮縫處橡膠條破損：此情況較為突出，造成伸縮縫的防水效果急劇下降，從而導(dǎo)致墩臺長期遭受雨、雪的侵蝕，嚴(yán)重時會造成墩臺鋼筋銹蝕、混凝土脹裂等[1]。

伸縮縫處跳車現(xiàn)象：伸縮縫間距沒有按設(shè)計要求完成，人為的放大和縮小，定位角鋼位置不正確，致使伸縮裝置不能正常工作。由于縫距太小，橡膠伸縮縫因超限擠壓凸起而產(chǎn)生跳車；由于縫距過大，荷載作用下的剪切力以及車輛行駛的慣性，會將松動的伸縮縫橡膠帶出定位角鋼，產(chǎn)生另一類跳車。

此外伸縮縫處還會出現(xiàn)伸縮縫裝置下陷、鼓出及螺栓孔填充料被拉出等。伸縮縫的損傷將引起行車條件的惡化、交通事故的增多、產(chǎn)生噪聲與漏水現(xiàn)象等后果，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致橋梁主體結(jié)構(gòu)的損壞。

1.2 梁底板混凝土剝落露筋

梁底板混凝土剝落多為人為行為，因?yàn)轭A(yù)先考慮不周沒有預(yù)留孔洞，施工完成后，底板混凝土需要在底端鑿孔透水汽，防止混凝土表面因其脹裂，但往往鑿孔過度且施工粗糙，再加上橋面上部動荷載，時間一久，就從此處混凝土剝落以致露出鋼筋(見圖2)。

1.3 通道橋板間鉸縫滲水析堿泛白

大量的文獻(xiàn)說明泛堿發(fā)生的必要條件有[2]：1)材料中存在有可溶性鹽，主要是鈣離子；2)有材料中可溶性鹽向表面遷移所需的載體，一般是水；3)材料總有可溶性鹽向表面遷移的通道；4)低溫高濕的外部環(huán)境，即水分易揮發(fā)。簡而言之，就是混凝土中的可溶性鹽類成分溶解后，伴隨著水分滲出裂縫在混凝土表面析出或與空氣中的二氧化碳等作用生成白色沉淀物的結(jié)果(見圖3)。

由于施工人員對鉸縫處混凝土質(zhì)量的重要性認(rèn)識不清，鉸縫混凝土振搗時不認(rèn)真，鉸縫混凝土強(qiáng)度等級偏低、配合比不合格等原因造成。其中主要是由于板梁設(shè)計、施工環(huán)節(jié)存在缺陷造成的[2]：設(shè)計上早期采用的“小鉸縫”缺陷大、壽命短，破壞廣泛且嚴(yán)重，后來以“大鉸縫”替代；另外，板梁設(shè)置預(yù)拱度造成局部位置整體化混凝土層厚度偏薄也是導(dǎo)致鉸縫病害的主要設(shè)計因素；施工上看，采用的原材料不合格、板梁界面處理不到位、鉸縫混凝土澆筑質(zhì)量差等也導(dǎo)致鉸縫病害；實(shí)際運(yùn)營中，車輛超載以及管養(yǎng)單位后期養(yǎng)護(hù)不到位成為運(yùn)營期間鉸縫病害的主導(dǎo)因素；以及新老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度偏低是鉸縫病害的內(nèi)在因素。這些都不同程度的增加了鉸縫病害出現(xiàn)的幾率。

1.4 泄水孔處堵塞及外側(cè)梁底銹脹

泄水孔堵塞：因高速路上環(huán)衛(wèi)工人清掃橋面時經(jīng)常將顆粒物等雜物從泄水孔向橋下清掃導(dǎo)致高速橋面多數(shù)泄水孔堵塞，影響排水，最終銹蝕鋼筋減少橋梁耐久性。

橋面泄水孔處導(dǎo)水不利，引起雨水和冰雪融水沿泄水孔處一直流到梁底，最后水從混凝土表面逐漸深入里層，時間一長就會引起該處混凝土產(chǎn)生銹脹開裂(見圖4，圖5)。而鋼筋銹蝕對混凝土結(jié)構(gòu)破壞的根本原因是鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞后，陽極金屬鐵被氧化形成鐵離子，與OH-反應(yīng)生成氫氧化鐵，鋼筋表面銹蝕時產(chǎn)生的銹蝕產(chǎn)物逐步填充其空隙，鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積大于原鋼筋的體積，產(chǎn)生銹脹力，隨著銹脹力的增加，裂縫將進(jìn)一步發(fā)展。

1.5 其他病害

通道橋底被超高車輛剮蹭現(xiàn)象：橋檢過程中發(fā)現(xiàn)部分橋梁被橋下超高車輛剮蹭后，存在或輕或重的損傷；輕者，梁體地面有刮痕；重者，梁體混凝土破損、鋼絞線斷裂或鋼筋外露(見圖6)。

八字墻外傾：因雨水滲漏到基礎(chǔ)及路面動荷載擾動，通道橋一側(cè)或兩側(cè)橋臺在高速通行后逐漸發(fā)生沉降，基礎(chǔ)的沉陷造成擠壓土體向外導(dǎo)致了八字墻的外傾現(xiàn)象(見圖7)。

蓋梁上堆放施工垃圾：由于此病害較為隱蔽不易于被發(fā)現(xiàn)，大量的施工垃圾堆放，容易造成梁端抵死，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)受力安全，當(dāng)梁體溫度升高時，施工垃圾會阻礙主梁的自由變形，并且不利于主梁受力，對此類病害不管不顧也會引起嚴(yán)重的后果。

2 工程案例分析

在實(shí)際中檢測的高速路可分為A，B和C共3段。A段是機(jī)場高速段為平原、臺塬地形，B段主要為臺塬區(qū)，C段是黃土高原丘陵溝壑區(qū)。全線有特大橋4座，大橋33座，互通式立交5處，分離式立交20處。此次主要采用人員借助橋檢車的方式在現(xiàn)場逐段、逐項檢查，在整個檢測過程中發(fā)現(xiàn)以下易忽視的常發(fā)性病害：伸縮縫錨固區(qū)混凝土剝落露筋、跨線橋處伸縮縫堵塞、伸縮縫橡膠條損壞脫落，橋體結(jié)構(gòu)病害有梁腹(底)板橫向長裂縫、梁間濕接縫滲水析堿泛白、蓋梁處雜物堆積、梁底板混凝土剝落露筋、剮蹭底板(通道橋)以及和八字墻外傾等。本文討論針對上述除了裂縫之外易被忽視的病害，可以從以下方面處理解決。

2.1 伸縮縫部位病害的處理

對橋頭和伸縮縫處的裂縫，應(yīng)及時處理，防止跳車現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重的還需更換伸縮縫；對橋面伸縮縫處不夠平整，可將裂縫處切割或鑿毛處理并加剪力筋，加粗、加密錨固區(qū)鋪裝鋼筋，澆筑強(qiáng)度高的混凝土或鋼纖維混凝土。橋面伸縮縫的加固設(shè)計要視其損壞情況而采取不同的方法，有時僅需要更換跨縫材料(如橡膠伸縮縫的橡膠條、鋼板滑動支座的鋼板等)，有時則需要更換整個伸縮縫裝置(包括跨縫材料及錨固構(gòu)件等)，一般情況下在更換或修補(bǔ)伸縮縫裝置時，位于伸縮縫兩側(cè)的后澆帶鋪裝層均應(yīng)進(jìn)行更換[1]。鋪裝層需要有一定的養(yǎng)生時間，將直接影響交通，因此選擇合適的后鋪裝材料及方法特別重要；對因墩臺下沉的情況應(yīng)對應(yīng)實(shí)際原因采取措施控制繼續(xù)下沉，處理之前需對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐。首先可以在剛性實(shí)體基礎(chǔ)周圍加石砌污工或混凝土，擴(kuò)大基礎(chǔ)承壓面，擴(kuò)大的尺寸依據(jù)計算而定，需要注意新舊基礎(chǔ)的牢固結(jié)合。其次可以在基礎(chǔ)之下向中心斜向鉆孔或打入水泥漿、加熱的瀝青、土的固結(jié)劑等提高地基承載力。

2.2 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件發(fā)生露筋、剝落的處理

將鋼筋的銹跡清除(必要時補(bǔ)加部分鋼筋)，并把松動的保護(hù)層混凝土鑿去，以露出新鮮的混凝土為宜；如果損壞面積不大，可用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)；如損壞面積過大，可噴注高強(qiáng)度等級水泥砂漿。

2.3 析堿泛白的處理措施

針對析堿泛白病害還是主要以“防”為主，從析堿生成的角度看，可以選擇使用含鈣離子和鈉離子少的材料，防止水分侵入混凝土，提高混凝土的致密性以及摻加特殊的添加劑如泛堿抑制劑。對于多數(shù)高速橋梁一般情況是不處理泛白現(xiàn)象的，因?yàn)殚L久以后它的表面還會再次泛白，只是少數(shù)高速通道橋的下面會經(jīng)過國道或縣鎮(zhèn)的主干道出于美觀要求可以根據(jù)白色物質(zhì)的成分采取措施。如果白色物質(zhì)是能溶于水的堿性金屬鹽可以直接用水沖洗，如果是碳酸鈣可以采用砂紙打磨或噴射細(xì)砂的方法將其除去，如果前兩種方法都無法去除則采用酸洗法，并在去除后對其表面進(jìn)行憎水處理，以延長其使用壽命。

2.4 泄水孔堵塞及造成問題的處理

橋孔泄水不暢，如果汛期泄洪準(zhǔn)備工作不足，汛期一到，橋孔泄洪能力差，將嚴(yán)重影響橋梁的使用年限[3]。所以需對高速環(huán)衛(wèi)工人培訓(xùn)教育，告知其危害，并將泄水孔疏通事項納入正常工作中。

梁體鋼筋保護(hù)層厚度不夠[3]，產(chǎn)生露筋現(xiàn)象的可采用砂漿抹平，為保證修復(fù)砂漿與原混凝土接合可靠，原混凝土要鑿毛、修邊并用水沖洗濕潤，用鐵刷子刷凈，并在表面保持濕潤的情況下修補(bǔ)，重要部位露筋需要有關(guān)單位協(xié)商解決。

鋼筋混凝土腐蝕破壞的，根據(jù)實(shí)際情況可以鑿開裂縫清除污染混凝土用新混凝土修補(bǔ)，也可以實(shí)施陰極防護(hù)[4]。水汽和除冰鹽中的氯離子是造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)過早破壞的重要因素，而混凝土的帶縫工作也給氯離子侵入提供了條件。這里建議對有明顯裂縫的寬度大于1.5 mm的結(jié)構(gòu)重要部位實(shí)施陰極保護(hù)系統(tǒng)，對裂縫寬度小于1.5 mm，鑿開裂縫用膠結(jié)材料填充。

2.5 其他病害處理

還有許多病害，如通道橋底剮蹭現(xiàn)象，小面積的剝落的部分用膠結(jié)材料局部修補(bǔ)，大面積影響結(jié)構(gòu)安全的用高強(qiáng)混凝土噴射覆蓋加固保護(hù)，具體可參照2.2處理；八字墻外傾也主要是地基不均勻下沉引起的，必要時采取換填或注漿加固地基，并恢復(fù)八字墻原狀；通道橋板縫間發(fā)現(xiàn)滲水時，應(yīng)及時采取注漿，在橋下進(jìn)行封堵；蓋梁上雜物堆積，是由于施工單位偷懶將施工過程中少量碎石塊等垃圾物堆放在蓋梁上不易被發(fā)現(xiàn)，這會增加蓋梁的不均勻荷載，發(fā)現(xiàn)后要及時清理。

3 結(jié)語

高速橋梁往往最關(guān)注的是裂縫，而忽視了其他病害對橋梁安全造成的潛在危害?；炷羷兟渎督睢⑿顾锥氯?、鉸縫滲水泛白等也會由于雨水慢慢地滲入，以及空氣中二氧化碳或其他氣體的作用，使鋼筋產(chǎn)生銹蝕膨脹，造成危害增大。此外，許多缺陷和其產(chǎn)生的原因并不是完全一一對應(yīng)，不少情況是由一個因素引起缺陷，而其他因素則促進(jìn)這種缺陷發(fā)展。我們具體應(yīng)做到：

1)以JTG H11—2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范為原則，堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的方針，做好橋梁日常養(yǎng)護(hù)工作。

2)開展典型橋梁病害的專項研究，找到合理的處理對策，并制定安全評價方法。

3)高速管理部門牽頭建立橋梁檢查養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，統(tǒng)一透明管理監(jiān)控橋梁安全狀態(tài)。

[1] 劉月波.橋梁工程施工質(zhì)量通病與防治[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2009.

[2] 陳艾榮，阮 欣.橋梁維護(hù)、安全與運(yùn)營管理—技術(shù)與挑戰(zhàn)[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3] 蔣澤漢，江 濤.橋梁承載力鑒定與橋梁加固設(shè)計[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2011.

[4] 葛 燕，朱錫昶，李 巖.橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[5] JTG H11—2004，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].

[6] 陳紹偉.橋梁施工中關(guān)于裂縫問題的探討[J].山西建筑，2014，40(33)：164-165.

Highway bridges easily neglected diseases and treatment

Li Yang1Li Chunxuan2Huang Yukun2Li Xuan2

(1.Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055,China;2.ShannxiTongyuHighwayResearchInstituteLimitedCompany,Xi’an710118,China)

In order to ensure the travel safety of high-speed road, this paper adopted the field test and literature method collected common disease types of highway bridge, and selected the easily neglected disease, emphatically analyzed the its damage mechanism, proposed treatment measures according to the concrete peeling, drainage holes blocking, lateral beam bottom rust expansion and other problems.

highway, bridge, disease, treatment

2015-01-13

李 楊(1989- )，男，在讀碩士； 李春軒(1975- )，男，高級工程師； 黃玉坤(1986- )，男，助理工程師； 李 軒(1974- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0168-03

U445.7

A