王從征

(江西省高速集團(tuán)贛州管理中心，江西 贛州 341000)

0 引 言

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，公路橋梁的建設(shè)步伐也日益加快。但是，近年來(lái)交通運(yùn)輸量不斷增加，而原有的公路橋梁由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，施工技術(shù)落后等原因，在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中受到洪水沖刷、車(chē)船撞擊等因素的影響，會(huì)不可避免的出現(xiàn)各種病害。這些病害會(huì)在很大程度上威脅橋梁使用的安全性，甚至可能造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，高速公路橋梁的病害整治技術(shù)也有了一定的發(fā)展，病害防治措施更加完善，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。但目前對(duì)于高速公路橋梁的各種病害機(jī)理和整治技術(shù)并沒(méi)有系統(tǒng)性的歸納。因此，研究研究高速公路橋梁的病害及其整治技術(shù)具有十分重要的意義。這樣不僅能夠更好地確保高速公路橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，還可以提高橋梁工程的整體建設(shè)水平，以期為類(lèi)似高速公路橋梁病害分析及整治提供科學(xué)的理論指導(dǎo)。

1 高速公路橋梁病害基本內(nèi)涵及分類(lèi)

1.1 橋梁病害基本內(nèi)涵

橋梁病害的概念是：橋梁結(jié)構(gòu)在修建或運(yùn)營(yíng)期間，由于各種外界不利因素或內(nèi)在因素的影響，出現(xiàn)危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性的所有變異現(xiàn)象。從廣義而言，能夠損壞橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的所有不利現(xiàn)象都是橋梁病害。

1.2 橋梁病害的分類(lèi)

由于公路橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型復(fù)雜、荷載作用的不確定性，施工材料性能的不連續(xù)性等原因，研究橋梁病害的分類(lèi)是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從橋梁結(jié)構(gòu)和病害成因兩個(gè)方面對(duì)橋梁病害進(jìn)行了合理的分類(lèi)，具體如圖1所示。

圖1 高速公路橋梁病害詳細(xì)分類(lèi)

2 高速公路橋梁常見(jiàn)病害及成因

目前高速公路橋梁的常見(jiàn)病害主要有混凝土病害、支座病害、橋面系病害和橋頭跳車(chē)等幾大類(lèi)。

2.1 橋梁混凝土病害

高速公路橋梁的混凝土病害主要包括混凝土裂縫、混凝土腐蝕、混凝土碳化、混凝土局部破碎等幾個(gè)方面?；炷亮芽p包括混凝土結(jié)構(gòu)性裂縫和混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫，非結(jié)構(gòu)性裂縫主要有溫度裂縫和收縮裂縫，其中溫度裂縫的根據(jù)溫差出現(xiàn)的位置不同又可以分為截面均勻溫差裂縫、截面上下溫差裂縫、截面內(nèi)外溫差裂縫?；炷脸霈F(xiàn)裂縫的原因較為復(fù)雜，既有外部不可抗力因素的影響，又有材料、設(shè)計(jì)、施工各方面的問(wèn)題。其中對(duì)混凝土裂縫影響最大的就是設(shè)計(jì)問(wèn)題，該問(wèn)題對(duì)混凝土裂縫的影響主要體現(xiàn)在混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度不能滿足結(jié)構(gòu)性能；混凝土腐蝕的類(lèi)型主要有鹽類(lèi)腐蝕、凍融循環(huán)等；混凝土的碳化影響因素主要有水泥種類(lèi)、密實(shí)度、外界環(huán)境等；混凝土的局部破碎發(fā)生部位基本是在橋梁結(jié)構(gòu)的邊角、墩臺(tái)的棱角以及接縫處，出現(xiàn)的原因主要是鋼筋銹蝕、溫度應(yīng)力等。

2.2 橋梁支座病害

目前高速公路橋梁常用的支座類(lèi)型可以分成板式橡膠支座、盆式橡膠支座和球形支座等，支座的病害類(lèi)型和成因如表1所示。

2.3 橋面系病害

高速公路橋梁的橋面系病害主要包括鋪裝病害、欄桿病害、排水系統(tǒng)病害、伸縮裝置病害以及其他附屬設(shè)施病害。不同橋面類(lèi)型的鋪裝病害存在一定的差異性，其中瀝青混凝土橋面的病害一般存在縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂、局部破碎、車(chē)轍、坑槽等，水泥混凝土橋面的病害一般存在橋面板穿孔、橋面裂縫破損、橋面坑槽、磨光、露骨等；欄桿病害主要有欄桿扶手損壞、欄桿基座缺失、防撞墻錯(cuò)位、欄桿混凝土剝落露筋等；排水系統(tǒng)病害包括泄水孔的堵塞和銹蝕；伸縮裝置病害主要有老化脫落開(kāi)裂、伸縮縫阻塞、錨固混凝土開(kāi)裂等。

2.4 橋頭跳車(chē)

高速公路橋梁如果出現(xiàn)橋頭跳車(chē)病害，不只會(huì)導(dǎo)致行車(chē)的舒適感降低，而且使得車(chē)輛大幅度減速，嚴(yán)重情況可能出現(xiàn)安全事故。橋頭跳車(chē)出現(xiàn)的根本原因是橋面和路基出現(xiàn)不均勻沉降，影響因素主要體現(xiàn)在地基土質(zhì)、臺(tái)背填料、設(shè)計(jì)原因、施工不當(dāng)?shù)葞讉€(gè)方面。

(1)地基土質(zhì)不良

高速公路橋梁一般處于溝壑地段，地下水位高，這就使得地基土體的天然含水量大、壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低。在荷載的作用下，地基土被壓縮，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降。與此同時(shí)，橋頭路基的填筑高度也較大，會(huì)產(chǎn)生較大的基底應(yīng)力，在荷載作用下也會(huì)出現(xiàn)地基沉陷。但是橋梁結(jié)構(gòu)屬于剛性構(gòu)件，而地基土屬于柔性構(gòu)件，在相同荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)和路基會(huì)產(chǎn)生一定的沉降差，從而引起橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。

(2)臺(tái)背填料問(wèn)題

公路橋梁的臺(tái)背填料往往是滲透性較大的材料。由于臺(tái)背填料的孔隙較大，在車(chē)輛荷載和外界各種不利荷載的作用下，填料的孔隙率會(huì)出現(xiàn)一定程度上的降低，使得臺(tái)背填料的密實(shí)度提高，此時(shí)路基會(huì)出現(xiàn)固結(jié)沉降，導(dǎo)致橋頭跳車(chē)。

(3)設(shè)計(jì)問(wèn)題

公路橋梁設(shè)計(jì)人員如果沒(méi)依據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)置過(guò)渡段，會(huì)導(dǎo)致橋面和路基出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻沉降。尤其對(duì)于軟土地基路段，要在路基的沉降未達(dá)到穩(wěn)定時(shí)設(shè)置過(guò)渡段，然后等到路基沉降基本完成后再鋪裝原路面。與此同時(shí)，要在橋臺(tái)和路基的過(guò)渡位置設(shè)置脹縫。

(4)施工問(wèn)題

施工單位在進(jìn)行橋梁的臺(tái)背回填作業(yè)時(shí)，如果不能按照相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范要求施工，對(duì)填土的松鋪厚度沒(méi)有嚴(yán)格把控，填土的壓實(shí)度不能滿足要求、使用性能較差的材料、邊角處未能進(jìn)行充分的壓實(shí)，這些因素都會(huì)導(dǎo)致路基填土穩(wěn)定性較差，從而出現(xiàn)較大的不均勻沉降。

3 高速公路橋梁病害處治技術(shù)

3.1 工程概況

該大橋位于國(guó)家主干線某出海通道處，起訖樁號(hào)為ZK3+658～ZK+776。該橋主橋使用的是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主橋全長(zhǎng)為454 m，橋面的單向縱坡為3%，雙向橫坡為2%，且橋上無(wú)豎曲線。該橋在運(yùn)營(yíng)期間中跨預(yù)拱度值基本已經(jīng)達(dá)到了預(yù)留值，且橋梁的頂板、邊跨、墩臺(tái)身等部位混凝土出現(xiàn)了一定程度的破損，某些部位甚至出現(xiàn)了縱向裂縫、豎向裂縫等病害。因此，該橋應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加固處治，以期改善橋面線性、減小橋梁的撓度、控制混凝土裂縫的擴(kuò)展，從而提高行車(chē)的舒適度和安全性。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)受力計(jì)算

為了選擇更加合理的加固措施，應(yīng)當(dāng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。本文考慮了恒溫條件下恒定荷載和汽車(chē)荷載的影響，采用軟件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

圖2 橋梁結(jié)構(gòu)受力分析

由圖可知，溫度梯度對(duì)頂板的橫向受力影響程度較大，故判定為橋梁出現(xiàn)的裂縫屬于結(jié)構(gòu)受力裂縫。

3.3 橋梁病害處治

(1)裂縫處理

如果橋梁結(jié)構(gòu)存在裂縫，會(huì)導(dǎo)致潮濕空氣侵入到結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，并引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕，最終會(huì)使得橋梁結(jié)構(gòu)的承載力出現(xiàn)一定程度的降低。與此同時(shí)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫進(jìn)行處理時(shí)，要考慮裂縫的寬度，裂縫寬度不同，選擇的處治措施也有一定的差異。該橋的裂縫寬度大于0.3 mm時(shí)，選擇壓漿法進(jìn)行修補(bǔ)；裂縫寬度小于0.3 mm時(shí)，選擇封閉法進(jìn)行修補(bǔ)。

(2)橋面鋪裝處治

該橋在進(jìn)行橋面鋪裝處置時(shí)是先鑿除原橋面，在箱梁頂板上植筋、 架設(shè)鋼筋網(wǎng)， 然后再澆筑新的橋面。在箱梁頂板上植筋，能有效提高新舊澆筑混凝土之間的整體性，從而使得主梁剛度增加、抑制橋梁的變形，確保新澆筑橋面鋪裝與原箱梁能夠協(xié)調(diào)工作，共同承擔(dān)外荷載。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文深入探討了高速公路橋梁病害的形式、成因及整治技術(shù)的選擇，主要得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論：(1)能夠損壞橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的所有不利現(xiàn)象均可稱(chēng)為橋梁病害；(2)高速公路橋梁的常見(jiàn)病害主要有混凝土病害、支座病害、橋面系病害和橋頭跳車(chē)等幾大類(lèi)；(3)橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫進(jìn)行處理時(shí)，要根據(jù)裂縫的寬度來(lái)選擇合理的處治措施，當(dāng)裂縫寬度大于0.3 mm時(shí)，選擇壓漿法進(jìn)行修補(bǔ)；當(dāng)裂縫寬度小于0.3 mm時(shí)，選擇封閉法進(jìn)行修補(bǔ)；(4)在對(duì)高速公路橋梁在進(jìn)行橋面鋪裝處治時(shí)應(yīng)當(dāng)先鑿除原橋面，在箱梁頂板上植筋、架設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后再澆筑新的橋面。