王寅生

(甘肅新一工程咨詢有限公司，甘肅 蘭州 733000)

0 引 言

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)占有率的提升，現(xiàn)有道路橋梁工程存在的病害問(wèn)題進(jìn)一步凸顯，橋梁的病害問(wèn)題已嚴(yán)重影響并制約了工程所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力。為了改善橋梁病害問(wèn)題，政府聯(lián)合市政工作部門，提出了對(duì)老舊道路橋梁工程進(jìn)行規(guī)劃重整的施工方案[1]。

1 蘭州某地區(qū)在建的道路橋梁市政工程項(xiàng)目概況

選擇蘭州某地區(qū)在建的道路橋梁市政工程項(xiàng)目作為此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，分別使用本文設(shè)計(jì)的病害施工處理技術(shù)與傳統(tǒng)病害施工處理技術(shù)，對(duì)所選的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行區(qū)段施工(所選的施工區(qū)段長(zhǎng)度為10.0 m，寬度為5.8 m)。完成施工后，將施工的區(qū)段投入使用，記錄施工區(qū)段在使用后半年內(nèi)出現(xiàn)的病害。工程圖如圖1所示。

圖1 蘭州某地區(qū)在建的道路橋梁市政工程項(xiàng)目

2 道路橋梁工程的常見(jiàn)病害

為了提高道路橋梁的工程質(zhì)量及使用年限，以某地道路橋梁工程為例，對(duì)此工程的常見(jiàn)病害類型進(jìn)行分析，如圖2所示。

對(duì)圖2中提出的四種病害的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：

圖2 道路橋梁病害分析

(1)大部分道路橋梁工程在施工中或建成后，會(huì)直接暴露在外部環(huán)境中，建成的結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境發(fā)生直接接觸，此時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到環(huán)境中較多因素的影響，如橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)與空氣中氧氣直接暴露接觸發(fā)生氧化等[2]。此外，在溫度較低的環(huán)境中進(jìn)行施工作業(yè)，所使用的混凝土材料鋪設(shè)在橋面上，會(huì)在溫度降低后發(fā)生“熱脹冷縮”的物理反應(yīng)，當(dāng)材料發(fā)生收縮后，橋梁結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)明顯的裂縫，從而導(dǎo)致表面鋪裝發(fā)生裂縫。在具體建設(shè)中，此類工程會(huì)使用半剛性材料作為施工主要材料，此類材料盡管可以提高橋梁路面表面強(qiáng)度，但更加容易受到溫度變化的影響[3]。一旦在施工中出現(xiàn)溫差較大的天氣，材料的綜合性能將發(fā)生變化，道路橋梁的有效承載力降低，從而使表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

(2)除溫度會(huì)誘發(fā)道路橋梁病害以外，施工技術(shù)的合理性、施工行為的規(guī)范性也會(huì)在不同程度上對(duì)道路橋梁工程的質(zhì)量造成影響。例如，此類工程在施工前，沒(méi)有及時(shí)做好施工區(qū)域的勘查工作，前期準(zhǔn)備工作不完善，會(huì)直接導(dǎo)致建設(shè)的成果與預(yù)計(jì)的成果存在質(zhì)量方面的出入[4]。同時(shí)，部分施工方為了節(jié)約建設(shè)工程成本，購(gòu)買了大量不符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)的材料，而這也會(huì)導(dǎo)致建成的工程在后期運(yùn)行中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，此種質(zhì)量問(wèn)題的最直接體現(xiàn)就是道路橋梁路基發(fā)生沉降。

(3)鋼筋材料是所有橋梁工程中的主要支撐材料，可以認(rèn)為鋼筋材料的質(zhì)量可直接影響到后續(xù)建成道路橋梁的質(zhì)量，但是鋼筋材料是一種極易受到腐蝕的材料，一旦鋼筋被銹腐，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將失去保障[5]。造成鋼筋銹蝕的原因較多，例如，在道路橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)，沒(méi)有做好對(duì)材料的保管與存放；在運(yùn)輸鋼筋材料時(shí)，沒(méi)有做好對(duì)此類材料的保護(hù)工作，使鋼筋直接暴露在自然環(huán)境中。此外，在施工中，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行銹蝕鋼筋的檢查也是造成道路橋梁病害的主要原因之一，當(dāng)使用存在質(zhì)量問(wèn)題的鋼筋直接進(jìn)行道路橋梁工程施工后，固定在橋梁中的鋼筋銹蝕面積將會(huì)隨著道路橋梁使用時(shí)間的增加不斷增加，銹蝕情況達(dá)到一定程度后，橋梁將有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。

(4)橋梁端頭破損也是道路橋梁工程的常見(jiàn)病害。當(dāng)其中一端發(fā)生破損后，橋梁將發(fā)生傾斜，此時(shí)承載力將傾向一端，而其中一端長(zhǎng)期承載超過(guò)其能力的重量，將發(fā)生道路橋梁變形；與此同時(shí)，其中的鋼筋也將會(huì)由于橋梁長(zhǎng)期過(guò)載發(fā)生斷裂，最終出現(xiàn)嚴(yán)重的工程安全事故。

3 施工處理技術(shù)

3.1 道路橋梁表層缺陷預(yù)防及處治

為實(shí)現(xiàn)對(duì)上述道路橋梁工程病害問(wèn)題的處理，首先針對(duì)其表層缺陷問(wèn)題提出相應(yīng)的預(yù)防和處治技術(shù)。在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)道路橋梁的施工材料以及具體施工情況，合理制備含有不同礦物成分以及不同性能的水泥、骨料等施工材料，從而從材料方面提高道路橋梁表層的耐久性和抗磨損能力。同時(shí)，在對(duì)施工材料進(jìn)行制備時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合道路橋梁的施工特點(diǎn)以及施工環(huán)境，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行確定，如可以通過(guò)適當(dāng)降低施工材料的水灰比的方式來(lái)提高材料使用時(shí)的性能[6]。通常情況下，施工材料當(dāng)中的水泥會(huì)出現(xiàn)水化現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)使得多余的水分在配比的過(guò)程中游離并析出，進(jìn)而產(chǎn)生孔隙結(jié)構(gòu)，影響施工材料的應(yīng)用質(zhì)量。除此之外，可選擇將引氣型外加劑作為主要的材料，以進(jìn)一步提高施工材料的耐久性。

通過(guò)上述施工處理可以初步實(shí)現(xiàn)對(duì)道路橋梁表層缺陷的預(yù)防，針對(duì)其表面已經(jīng)存在的缺陷問(wèn)題，在對(duì)其進(jìn)行處治時(shí)應(yīng)選擇更合理的手段。首先，當(dāng)?shù)缆窐蛄罕砻媸艿綕B水或洪水的影響而產(chǎn)生大量污垢時(shí)，在對(duì)其進(jìn)行刷洗時(shí)不得使用含有化學(xué)成分的清洗劑，應(yīng)當(dāng)通過(guò)清水刷洗的方式確保其表面潔凈[7]。其次，針對(duì)道路橋梁存在露筋或保護(hù)層結(jié)構(gòu)大面脫落的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)將其松動(dòng)結(jié)構(gòu)去除，并針對(duì)存在銹跡的鋼筋進(jìn)行清除。若損壞面積較大，還可以使用環(huán)氧材料對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)修。環(huán)氧材料是一種常見(jiàn)的補(bǔ)修材料，在實(shí)際應(yīng)用中具有極高的抗蝕、抗?jié)B能力，但成本較高。因此，在實(shí)際施工處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際工程條件選擇相應(yīng)的補(bǔ)修方法，從而達(dá)到最佳補(bǔ)修效果。

3.2 道路橋梁上部結(jié)構(gòu)加固維護(hù)

在完成對(duì)道路橋梁表層缺陷預(yù)防及處治后，再針對(duì)道路橋梁上部結(jié)構(gòu)的病害問(wèn)題進(jìn)行施工處理。

首先，可通過(guò)引入碳纖維片結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的加固。這種材料與其他加固材料相比具有輕質(zhì)高強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，常被應(yīng)用于抗彎、抗堿等加固處理當(dāng)中。將這種材料應(yīng)用到道路橋梁工程的病害處理當(dāng)中，針對(duì)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的道路橋梁而言，其配筋率已經(jīng)嚴(yán)重不符合規(guī)定要求，若采用上述處理方式，則能夠帶來(lái)十分理想的加固效果[8]。在實(shí)際應(yīng)用中，為了達(dá)到更加理想的處理效果。還需要綜合考慮施工環(huán)境的溫度和濕度，并配合其他加固方法，才能確保滿足預(yù)期加固需要。

其次，還可以通過(guò)增大截面面積和配筋加固的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)病害問(wèn)題的處治。通常情況下，可在梁結(jié)構(gòu)和板橋結(jié)構(gòu)上采用這一加固技術(shù)。以T形道路橋梁加固為例，圖3為T形道路橋梁加固示意圖。

圖3 T形道路橋梁加固示意圖

針對(duì)中等跨徑的連續(xù)箱道路橋梁，在進(jìn)行施工處理時(shí)可選擇在向內(nèi)澆筑混凝土加厚板的方式進(jìn)行加固。這種加固方法的優(yōu)勢(shì)在于可直接在橋下完成施工，不會(huì)影響到橋上道路交通，并且加固的工程量相對(duì)較小，工期較短，但加固效果十分顯著。在上述施工基礎(chǔ)上，針對(duì)道路橋梁腹板結(jié)構(gòu)上存在的開(kāi)裂病害問(wèn)題，通過(guò)在箱結(jié)構(gòu)內(nèi)部澆筑大量混凝土的方式提高結(jié)構(gòu)整體剛度，從而確保道路橋梁上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力符合預(yù)期。

3.3 道路橋梁下部結(jié)構(gòu)加固維護(hù)

針對(duì)道路橋梁下部結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)的貫通裂縫問(wèn)題，為了防止裂縫的進(jìn)一步蔓延，確保道路橋梁的正常使用，可通過(guò)增加鋼筋混凝土圍帶的方式進(jìn)行加固。同樣，針對(duì)道路橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的損壞問(wèn)題，若出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫或表面破損問(wèn)題嚴(yán)重，則同樣可以采取上述方式對(duì)其進(jìn)行加固。除此之外，若在具體施工處理過(guò)程中墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的尺寸不足，則會(huì)造成墩臺(tái)難以承受臺(tái)石的土壓力而出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，針對(duì)這一問(wèn)題可通過(guò)增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)的方式加以解決。常見(jiàn)的支撐結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土支撐。在部分道路橋梁施工工程中，其施工區(qū)域的地基為軟土地基類型，針對(duì)這一類的道路橋梁工程常常會(huì)由于施工高度較高，受到較大側(cè)向土壓力作用而造成道路橋梁橋臺(tái)結(jié)構(gòu)發(fā)生向前移動(dòng)的現(xiàn)象，若不對(duì)其進(jìn)行處理，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的傾斜問(wèn)題，影響后期道路橋梁的運(yùn)行效果。針對(duì)這一問(wèn)題，在進(jìn)行施工處理時(shí)，可通過(guò)更換臺(tái)背填土的方式，降低原本橋臺(tái)上的土壓力，從而避免傾斜問(wèn)題的產(chǎn)生。在非軟土地基上的道路橋梁施工也會(huì)遇到地基土松軟的問(wèn)題，造成道路橋梁下部結(jié)構(gòu)的承載能力降低。針對(duì)這一問(wèn)題，可采取人工地基加固的方式對(duì)其進(jìn)行處理。

3.4 道路橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)防凍及加固處理

考慮到部分道路橋梁會(huì)受到冬季溫度急劇下降的影響而出現(xiàn)道路橋梁墩臺(tái)中熱不平衡問(wèn)題而引起多種病害發(fā)生，還需要針對(duì)道路橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)防凍及加固處理進(jìn)行設(shè)計(jì)[9]。針對(duì)這一類凍害問(wèn)題的預(yù)防可以首先從樁基結(jié)構(gòu)的防凍處理入手，通過(guò)合理的措施降低凍土對(duì)道路橋梁樁壁的破壞力度。在實(shí)際處理時(shí)，可采用各類保溫材料，例如爐渣、鋸末等，將其覆蓋在道路橋梁墩臺(tái)表面，以此減少對(duì)熱量的傳遞[10]。針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)輕微融沉現(xiàn)象的道路橋梁，應(yīng)當(dāng)在融化之前對(duì)其進(jìn)行上述保溫材料的覆蓋，從而避免這一病害問(wèn)題嚴(yán)重程度的進(jìn)一步增加[11]。其次，為了減少道路橋梁樁基礎(chǔ)凍脹，可以按照如圖4所示的內(nèi)容對(duì)其進(jìn)行防凍處理。

圖4 道路橋梁防凍處理原理圖

將護(hù)筒結(jié)構(gòu)埋入到道路橋梁周圍凍土上限以下至少0.55 m位置上，待成樁后，不將護(hù)筒結(jié)構(gòu)拆除，并在護(hù)筒的外壁上涂抹油渣涂層，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)其防凍處理。

4 工程施工處理預(yù)期效果

實(shí)驗(yàn)指標(biāo)為橋梁裂縫與對(duì)端沉降，實(shí)驗(yàn)周期為6個(gè)月。在實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)月調(diào)派工程監(jiān)理人員到工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，記錄橋梁出現(xiàn)的裂縫個(gè)數(shù)、裂縫長(zhǎng)度，將記錄的結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行整理，記錄道路橋梁對(duì)端水平高度的變化(以凈空高度作為標(biāo)準(zhǔn))，并對(duì)其進(jìn)行整理(將兩端表示為A端與B端)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，按照本文的施工方法進(jìn)行道路橋梁工程施工，可以避免道路橋梁出現(xiàn)裂縫的病害問(wèn)題，并解決道路橋梁橋頭發(fā)生斷裂的問(wèn)題。而傳統(tǒng)的施工方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問(wèn)題的有效處理，即竣工后仍存在顯著的病害現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了針對(duì)道路橋梁工程病害的施工處理技術(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了本文的施工方法進(jìn)行道路橋梁工程施工，可以避免道路橋梁出現(xiàn)裂縫的病害問(wèn)題，并解決道路橋梁橋頭發(fā)生斷裂的問(wèn)題。